Решение по модернизации распределительных систем на базе комплектного распределительного устройства KYN28 в металлической оболочке для горнодобывающих регионов Южной Африки

В типичных промышленных горнодобывающих районах Южной Африки система распределения электроэнергии является ключевым фактором обеспечения непрерывности производства и операционной безопасности. Однако в сложных условиях эксплуатации, таких как высокая запыленность, значительные перепады температур и сильные ударные нагрузки, традиционные решения по распределению электроэнергии зачастую не способны удовлетворить требования к долгосрочной стабильной работе.

Данный проект направлен на модернизацию и реконструкцию системы распределения электроэнергии ключевого горнодобывающего района в Южной Африке. В нем применяются комплектные распределительные устройства KYN28 с металлическим корпусом и выкатными элементами для внутренней установки, что позволяет системно решить давние проблемы пользователя, связанные с низкой надежностью изоляции, высоким износом оборудования и недостаточной эффективностью технического обслуживания. Данное решение не только обеспечивает обновление оборудования, но и формирует комплексную систему распределения электроэнергии, подходящую для экстремальных условий эксплуатации.

I. Условия эксплуатации пользователя и основные проблемы

До начала реализации проекта служба эксплуатации и технического обслуживания рудника сталкивалась преимущественно со следующими тремя категориями проблем, которые напрямую влияли на эффективность производства и операционную безопасность:

• Риски нарушения изоляции, вызванные факторами окружающей среды: На горнодобывающем объекте присутствует обильная пыль и значительные суточные перепады температур, что создает вероятность образования конденсата. Оригинальное оборудование имело относительно низкий класс защиты. Скопление пыли сокращало пути утечки, что легко приводило к перекрытию изоляции из-за загрязнения и вызывало незапланированные отключения электроэнергии.
• Нагрузки на оборудование, вызванные ударными нагрузками: Пусковые токи крупных дробилок, конвейерных лент, подъемников и другого оборудования высоки и содержат значительные гармонические составляющие. Такие ударные нагрузки предъявляют повышенные требования к механическому ресурсу выключателей, а также к динамической и термической стойкости шкафов.
• Недостаточная эффективность технического обслуживания, влияющая на непрерывность производства: Оригинальные комплектные распределительные устройства стационарного типа требовали относительно длительных перерывов в подаче электроэнергии во время технического обслуживания, а функции блокировки были недостаточно комплексными, что приводило к повышению операционных рисков. Для горнодобывающей производственной системы, работающей непрерывно 24 часа в сутки, время простоя напрямую влияет на объем выпускаемой продукции.

Рисунок 1: Массив комплектных распределительных устройств KYN28, обеспечивающий стабильную поддержку системы распределения электроэнергии рудника.

II. Выбор решения: Почему выбраны комплектные распределительные устройства KYN28 с металлическим корпусом

На этапе выбора проектная группа провела сравнительный анализ между комплектными распределительными устройствами стационарного типа и комплектными распределительными устройствами KYN28 с металлическим корпусом и выкатными элементами.

Несмотря на то, что решение стационарного типа имело более низкую первоначальную стоимость закупки, его недостатки были относительно очевидны в условиях высокой запыленности, сильных ударных воздействий и непрерывного производства в горнодобывающих районах Южной Африки.

В конечном итоге были приняты комплектные распределительные устройства KYN28 благодаря их относительно хорошей взаимозаменяемости, безопасности и удобству технического обслуживания.

Критерий сравнения Решение на базе традиционных стационарных КРУ / КРУ с кольцевой ошиновкой Решение на базе КРУ с металлической оболочкой и выдвижной тележкой KYN28 (применяемое в данном проекте) Основные преимущества Эффективность технического обслуживания Выключатели установлены стационарно; устранение неисправностей требует относительно длительных перерывов в электроснабжении Конструкция с выдвижной тележкой; основные модули могут быть полностью выдвинуты, что обеспечивает быструю замену на резервные тележки Сокращает время перерыва в электроснабжении, подходит для сценариев непрерывного производства Обеспечение безопасности Относительно простое разделение отсеков; более высокий риск распространения дугового замыкания Разделение металлической оболочкой; отсек сборных шин, отсек выключателя, кабельный отсек и отсек приборов полностью независимы друг от друга Снижает риск распространения неисправностей, повышает безопасность персонала и оборудования Возможность расширения Расширение и модернизация относительно сложны, требуют переподключения цепей Стандартизированные интерфейсы; относительно высокая взаимозаменяемость тележек Облегчает последующее расширение мощностей горнодобывающего района III. Техническая конфигурация и качество монтажных работ

Для особых условий эксплуатации в горнодобывающих районах в данном проекте проведена целевая оптимизация на этапах технической конфигурации и строительства. Проектирование и строительство выполняются со ссылкой на соответствующие стандарты, включая IEC 62271-200

1. Защита шкафа и разделение отсеков

Шкаф KYN28 собран из стальных листов с алюмоцинковым покрытием, обработанных на станках с ЧПУ, что обеспечивает относительно высокую коррозионную стойкость. Степень защиты оболочки составляет IP4X, а при открытых отсеках — IP2X.

Шкаф выполнен с металлическим разделением отсеков и оснащен комплексной блокировочной системой, включающей функции предотвращения неправильного включения/отключения выключателей, предотвращения отключения и включения разъединителей под нагрузкой, предотвращения включения заземлителей при наличии напряжения и предотвращения включения при подключенных заземляющих проводниках.

А также предотвращения случайного проникновения в отсеки под напряжением, тем самым снижая риск проникновения пыли и ошибочных операций.

2. Конфигурация выключателей и устойчивость к ударным нагрузкам

Для ударных нагрузок в данном проекте выбраны высокопроизводительные вакуумные выключатели с номинальным током 1250 А и номинальным током отключения короткого замыкания 31,5 кА, обладающие относительно высоким механическим и электрическим ресурсом, способные адаптироваться к токовым ударам, вызванным частыми пусками и остановками горного оборудования.

Рисунок 2: Четкая внутренняя структура шкафа, стандартизированная вторичная коммутация и выключатели с относительно высокой устойчивостью к ударным нагрузкам.

3. Качество выполнения монтажных работ по заделке кабелей

При строительстве кабельного отсека особое внимание было уделено следующим аспектам:

• Идентификация чередования фаз: Строгая идентификация в соответствии с желтой, зеленой и красной цветовой маркировкой трех фаз (как показано на рисунке), что обеспечивает точную идентификацию при эксплуатации и техническом обслуживании и снижает риск ошибочных операций.
• Заземляющее соединение: Надежное заземление с использованием медных плетеных лент, обеспечивающее своевременный отвод токов короткого замыкания и гарантирующее безопасность оборудования.
• Управление электрическим полем: Обработка для контроля напряженности электрического поля на концевых муфтах высоковольтных кабелей, улучшающая распределение электрического поля и снижающая риск частичных разрядов.

Рисунок 3: Стандартизированная разделка кабелей и надежное заземляющее соединение, обеспечивающие безопасность изоляции.

4. Функции защиты и управления

Данный проект оснащен высокопроизводительными цифровыми реле защиты фидеров, поддерживающими стандарт связи IEC 61850, способными записывать осциллограммы аварийных режимов и последовательность событий. После срабатывания защиты персонал эксплуатации и технического обслуживания может быстро определить типы неисправностей, такие как сверхток, мгновенный сверхток и замыкание на землю, с помощью устройств защиты, что повышает эффективность поиска и устранения неисправностей.

Рисунок 4: Реле защиты, используемые для записи состояния работы электросети, обеспечивающие информационную поддержку для анализа неисправностей.

5. Конструктивные решения для адаптации к условиям окружающей среды

В ответ на особенности высокогорья и больших перепадов температур в горнодобывающих районах Южной Африки в данном проекте проведена целевая оптимизация:

• Адаптация к высокогорью: Для горнодобывающих районов с высотой более 1000 м выбирается усиленная изоляция или продукция высокогорного исполнения для компенсации влияния сниженной электрической прочности воздуха на уровень изоляции.
• Меры по предотвращению конденсации: Внутри шкафа устанавливаются регуляторы температуры и влажности, а также обогреватели для автоматического регулирования внутренней влажности в зависимости от изменений окружающей среды, что снижает риск воздействия влаги на изоляционные компоненты.

IV. Анализ совокупной стоимости владения (TCO)

Для пользователей горнодобывающих предприятий выбор оборудования требует не только учета первоначальных затрат на закупку, но и комплексной оценки эксплуатации и технического обслуживания, потерь из-за простоев, управления запасными частями и срока службы на протяжении всего жизненного цикла.

После ввода проекта в эксплуатацию значительно повысилась стабильность работы оборудования, сократилось количество незапланированных отключений, повысилась эффективность эксплуатации и технического обслуживания, а общие результаты эксплуатации соответствовали ожидаемым целям.

V. Послепродажное обслуживание

Для обеспечения долгосрочной стабильной работы оборудования мы предоставляем следующие обязательства по послепродажному обслуживанию:

• Гарантия: 24 месяца бесплатной гарантии с даты приемки.
• Реагирование: удаленное реагирование в течение 2 часов; прибытие на объект в течение 24 часов в западной части Южной Африки и в течение 48 часов в восточной части Южной Африки.
• Инспектирование: в течение гарантийного периода 2 бесплатных выезда на объект для инспекции в год с выдачей отчетов об оценке состояния оборудования.
• Запасные части: непрерывная поставка ключевых запасных частей в течение 10 лет после снятия продукции с производства.
• Обучение: предоставление не менее 8 часов специализированного обучения при поставке оборудования.

VI. Заключение

Данный проект по модернизации системы распределения электроэнергии в горнодобывающем районе Южной Африки демонстрирует, что решение на базе комплектных распределительных устройств в металлической оболочке KYN28 обладает достаточно хорошей применимостью в таких условиях эксплуатации, как высокая запыленность и высокие ударные нагрузки. Повышая надежность электроснабжения, данное решение также резервирует пространство для последующего расширения мощностей горнодобывающего района.

Данное решение подходит для сценариев промышленного распределения электроэнергии, таких как горнодобывающая, цементная, металлургическая и химическая промышленность, где присутствуют высокая запыленность, сильные ударные нагрузки или требования к непрерывному производству.

Если в вашем проекте возникают аналогичные проблемы с распределением электроэнергии, приглашаем вас связаться с нашими инженерами для консультации по выбору и оценки решения.