Erfolgreicher Fall des 11kV Hochspannungsfilter- und Kompensationsprojekts für Jiangxi Copper Zambia

01 Projektübersicht

1.1 Projekthintergrund

Als wichtiges Kupferressourcenentwicklungsunternehmen in Afrika steht Jiangxi Copper Zambia seit langem vor Herausforderungen bei der Stromqualität, die durch leistungsstarke und schwer belastete Ausrüstung verursacht werden.

Kernproduktionsausrüstungen wie Brecher, Mühlen und Förderbänder fügen während Start-Stop-Operationen und unter variablen Arbeitsbedingungen eine große Anzahl von 5., 7. und 11. charakteristischen Harmonischen ins Stromnetz ein.

Dadurch leidet das Stromnetz an einer ständig hohen Spannungsverzerrungsrate und einem langfristig niedrigen Leistungsfaktor.

Dies führt zu mehreren negativen Auswirkungen:

• Es erhöht signifikant den Blindleistungverlust in Leitungen und Transformatoren.
• Es verursacht häufig Fehlfunktionen des Relais-Schutzes.
• Es führt zu Ausfällen präziser Instrumente und sogar zu lokalen Produktionsunterbrechungen.

Diese Probleme beeinträchtigen letztendlich ernsthaft die kontinuierliche Betriebs Effizienz und die Lebensdauer der Ausrüstung im Bergwerk.

Um dieses Problem zu lösen und das Entwicklungsziel „Grüne Produktion, effiziente Energieversorgung“ umzusetzen, hat Jiangxi Copper Zambia 2024 ein Projekt zur Modernisierung und Sanierung des Verteilnetzes gestartet. Das Projekt führt das RW Energy 11kV Filter- und Kompensationsgerät ein.

Basierend auf den tatsächlichen Lastcharakteristiken des Bergwerks entwickelt, filtert diese Lösung charakteristische Harmonische präzise und verfolgt dynamisch die reaktive Leistungsnachfrage des Stromnetzes. Es erreicht drei Kernvorteile für das Stromnetz:

• Präzise Harmonische Dämpfung, um charakteristische harmonische Störungen zu beseitigen
• Effektive Stabilisierung der Netzspannung, um das Risiko von Spannungsschwankungen zu reduzieren
• Optimale Energieeinsparung und Verbrauchsminderung durch die Verbesserung des Leistungsfaktors

Die Lösung bietet solide Stromversorgung für die stabile und erhöhte Produktion des Bergwerks sowie für die langfristig zuverlässige Ausrüstungsbetriebszeit.

1.2 Technische Parameter

02 Produktfertigung und Montage

Die Hochspannungs-Filter- und Kompensationsanlage der RWTBBL-Serie mit 11 kV entspricht strikt den relevanten Normen, darunter IEC 60871, IEC 60076 und GB/T 30841.

Der zentrale Fertigungsprozess folgt einer strengen und standardisierten Abfolge, um eine präzise harmonische Filterung und eine stabile Kompensation sicherzustellen; die einzelnen Schritte lauten wie folgt:

• Komponentenauswahl
• Modulare Montage
• Elektrischer Anschluss
• Inbetriebnahme und Kalibrierung

Die Anlage weist drei zentrale technische Merkmale auf, um sich an die komplexen Betriebsbedingungen im Bergbau anzupassen:

• Modulare Erweiterbarkeit für zukünftige Leistungssteigerungen
• Redundanter Schutz zur Vermeidung eines Single-Point-of-Failure
• Koordinierte Schaltung mehrerer Zweige für eine präzise Kompensation

Die konkreten Fertigungsschritte sind im Folgenden detailliert beschrieben.

2.1 Komponentenauswahl und Vorbehandlung

Entsprechend den Projektanforderungen an Spannung (11 kV) und Leistung (2000/1000/750 kvar) unterziehen sich die Kernkomponenten (Filterkondensatoren, Drosselspulen, intelligente Steuergeräte, Schaltvorrichtungen) einer strengen Qualitätsauswahl; die Genauigkeitsabweichung wird strikt begrenzt, um eine konsistente Leistung sämtlicher Komponenten zu gewährleisten.

Vor-Ort-Auswahl und Korrosionsschutzbehandlung der Kernkomponenten

2.2 Umgebungs-Vorbehandlung und Redundanzkonstruktion

Die zugelassenen Komponenten werden einer professionellen Reinigungs- und Korrosionsschutzbehandlung unterzogen; zudem werden staubdichte Versiegelung und vibrationsarme Konstruktionen speziell für den Bergbaueinsatz verstärkt. Für wesentliche Kernkomponenten werden redundante Schutzmodule konfiguriert, um Auswirkungen eines Single-Point-of-Failure auf den Gesamtbetrieb der Anlage zu vermeiden.

2.3 Modulare Montage und Befestigung

Die Anlage nutzt ein wissenschaftlich fundiertes modulares Zonierungskonzept; Filterzweige werden gruppenweise unabhängig montiert, um einen unabhängigen Betrieb und eine unabhängige Wartung jedes Zweiges zu ermöglichen. Die wichtigsten strukturellen und funktionalen Konfigurationen lauten wie folgt:

• Die zentralen Leistungskomponenten (Kondensatoren, Drosselspulen) sind fest am Gehäuserahmen befestigt, um mechanische Stabilität zu gewährleisten
• Steuerkomponenten sind zentral auf dem Bedienfeld installiert, um eine bequeme Vor-Ort-Bedienung und Parameteranpassung zu ermöglichen
• Zwischen den Modulen sind standardisierte Erweiterungsschnittstellen vorgesehen, um zukünftige Geräteerweiterungen bei steigender Leistungsanforderung des Bergwerks zu unterstützen
• Eine dedizierte Kühl- und Lüftungsstruktur ist integriert, um den hohen Temperaturen und hoher Luftfeuchtigkeit in der bergmännischen Betriebsumgebung Rechnung zu tragen

Vor-Ort-Elektrischer Anschluss und Isolationsprüfung der Anlage

2.4 Inbetriebnahme und Parameterkalibrierung

Der intelligente Controller wird aktiviert. Die harmonischen Betriebsbedingungen des Bergwerks werden simuliert, um die Abtastgenauigkeit und die Schaltschwellen zu kalibrieren. Die koordinierte Schaltstrategie für mehrere Filterzweige wird getestet und eingestellt. Dadurch wird die Genauigkeit der Kompensation sowie die Stabilität des Stromnetzes sichergestellt. Alle Schutzfunktionen – wie Überspannung, Unterspannung, Überstrom und Überschreiten des zulässigen Harmonischen-Grenzwerts – werden vollständig verifiziert.

Vor-Ort-Inbetriebnahme und Kalibrierung der Hochspannungs-Filter- und Kompensationsanlage

03 Prüfung und Inspektion

Eine Reihe umfassender Prüfungen wurde durchgeführt, um die Gesamtleistung und Umgebungsanpassungsfähigkeit der Anlage zu verifizieren; für jeden Prüfpunkt wurden klare Prüfkriterien und quantifizierte Prüfergebnisse festgelegt.

3.1 Erwärmungsprüfung

Der Temperaturanstieg der Kernkomponenten (Kondensatoren, Drosselspulen, Sammelschienen) unter Nennbetriebsbedingungen wird strikt so begrenzt, dass er den Grenzwert gemäß IEC 60871 nicht überschreitet (≤65 K für metallische Teile). Damit wird die ausgezeichnete Wärmeableitung und thermische Stabilität der Anlage für einen langfristigen Dauerbetrieb nachgewiesen und ihre vollständige Eignung für den 24/7-Dauerbetrieb im Bergwerk sichergestellt.

3.2 Umgebungsanpassungsprüfung

Prüfungen zur Hoch- und Tieftemperatur, Feuchtheizung, Staubdichtigkeit und Wasserdichtigkeit werden durchgeführt, um die hochtemperatur- und feuchte sowie staubhaltige Klimabedingungen im Bergbau zu simulieren. Die Anlage arbeitet in allen Prüfumgebungen stabil und erfüllt die Schutzklassenanforderungen IP65 (Außenbereich) und IP54 (Innenbereich) ohne jegliche Leistungseinbuße. Damit wird ihre hohe Betriebsstabilität unter extremen Arbeitsbedingungen nachgewiesen.

3.3 Elektromagnetische Verträglichkeit (EMV)-Prüfung

Der Test wird gemäß den elektromagnetischen Verträglichkeitsstandards IEC 61000 durchgeführt, um die hohe Störfestigkeit des Geräts gegenüber elektromagnetischen Interferenzen zu verifizieren. Er verhindert wirksam Fehlfunktionen der Steuerungseinheit, die durch Oberschwingungen im Stromnetz und externe elektromagnetische Störungen verursacht werden, und gewährleistet den zuverlässigen und kontinuierlichen Betrieb der Filter- und Kompensationsfunktionen in der komplexen elektromagnetischen Umgebung des Bergwerks.

3.4 Oberschwingungsbelastungs- und Filtertest

Das Gerät arbeitet stabil in einer oberschwingungsreichen Umgebung (Gesamtoberschwingungsverzerrung bis zu 15 %) ohne Schäden an Komponenten oder Leistungsanomalien und kann die Ziel-Oberschwingungsströme der 5., 7. und 11. Ordnung mit einer Filtereffizienz von über 95 % präzise herausfiltern. Damit wird die hervorragende Störungsbehebungswirkung des Filterzweigs bestätigt, wobei das Gerät sich vollständig an das schwere Oberschwingungsszenario des Bergbaugebiets anpasst.

Ortstest zur Oberschwingungsbelastung und zum Filtern am Gerät

04 Verpackung und Versand

Um das Risiko von Vibrationen während des Landtransports über Tausende von Kilometern unter rauen Straßenbedingungen in afrikanischen Bergbaugebieten zu bewältigen, werden spezielle Verpackungskonzepte eingesetzt.

Die Gerätebasis besteht aus verstärktem U-Profilstahl. Die Filterreaktoren und Kondensatorbänke verwenden eine dreidimensionale flexible Tragstruktur. Diese Konstruktionen stellen sicher, dass während des holprigen Langstreckentransports in den zambischen Bergbaugebieten keine strukturelle Lockerung oder Verformung auftritt. Sie widerstehen effektiv kontinuierlichen Stößen und Aufprallen.

Das gesamte Gerät wird in einer export-spezifischen, hochbelastbaren Verpackung versandt. Diese Verpackung ist feuchtigkeits-, stoß- und staubgeschützt. Für die zentralen elektrischen Komponenten wird ein zweilagiger, luftdichter Feuchtigkeitsschutz gewährleistet.

Die Außenseite des Schaltschranks ist mit einem verstärkten und verdickten Holzversandkasten ausgestattet, der innen mit hochdichten Dämpfungsmaterialien gefüllt ist. Dadurch wird umfassend gegen starke Vibrationen, Staubangriff sowie Stoß- und Aufprallschäden geschützt, wie sie bei Seetransport und Straßenverkehr in den zambischen Bergbaugebieten auftreten können.

Ersatzteile werden separat versiegelt und zusammen mit der Hauptlieferung versandt. Alle Geräte und Zubehörteile sind deutlich mit Projektinformationen, Transportkennzeichnungen und Installationsnummern versehen. Dies gewährleistet die vollständige Rückverfolgbarkeit über den gesamten Prozess. So wird sichergestellt, dass die Geräte fristgerecht und in einwandfreiem Zustand am Projektstandort von Jiangxi Copper Zambia in Afrika gemäß den festgelegten Meilensteinen des Projekts angeliefert werden.

Ortsspezifische, für den Export konzipierte Verpackung des Geräts

05 Ortseinsatz und Zusammenfassung

Unter Berücksichtigung der vor Ort gegebenen Bedingungen im Bergwerk entwickelte RW Energy einen maßgeschneiderten Implementierungsplan und entsandte ein professionelles technisches Team, um umfassende Vor-Ort-Dienstleistungen anzubieten und so eine reibungslose Durchführung der Geräteinstallation, Inbetriebnahme und Übergabe sicherzustellen.

5.1 Ortseinbau und Implementierung

RW Energy entsandte ein professionelles technisches Team zum Projektstandort von Jiangxi Copper Zambia, um umfassende Dienstleistungen für Installation und Inbetriebnahme vor Ort zu erbringen. Der konkrete Umfang der Vor-Ort-Arbeiten umfasst Folgendes:

• Anleitung der Projektseite bei der Errichtung der Gerätefundamente und dem Verlegen des Erdungssystems sowie Montage unterstützender feuerverzinkter Zäune zur Gewährleistung des vor Ort bestehenden Sicherheitsschutzes.
• Durchführung des Hebens, Positionierens und Fixierens des Schaltschranks für Filter- und Kompensationsanlage sowie der Reaktorbänke, um horizontale Ausrichtung und mechanische Stabilität des Geräts sicherzustellen und es an die Umgebungsbedingungen des Bergwerks anzupassen.
• Durchführung der Verdrahtung und Isolationsprüfung der Hochspannungskabel und Steuerkabel, Überprüfung der Zuverlässigkeit der Erdung sowie Abschluss der elektrischen Verbindung zwischen den Filterzweigen und dem Schaltschrank.
• Durchführung der Vor-Ort-Inbetriebnahme unter Spannung, Konfiguration der Steuerungsparameter sowie Verifikation der Schaltlogik, der Blindleistungskompensationsfunktion und der verschiedenen Schutzlogiken der Filterzweige für die 5., 7. und 11. Oberschwingung.
• Durchführung von Schulungen für das lokale Betriebs- und Wartungspersonal, Übergabe von Betriebs- und Wartungshandbüchern, Verdrahtungsplänen und technischen Unterlagen sowie Aufbau lokaler Betriebs- und Wartungskapazitäten.

5.2 Betriebserfahrungen

Nach der Inbetriebnahme des Geräts zeigen vor Ort durchgeführte Messungen und externe Prüfungen durch eine unabhängige Stelle (durchgeführt vom Zambia Bureau of Standards – ZABS) einen stabilen Betrieb ohne Ausfallzeiten infolge von Störungen. Der Test wurde am gemeinsamen Anschlusspunkt (Point of Common Coupling – PCC) des 11-kV-Sammelschienen-Systems des Bergwerks durchgeführt; die kontinuierliche Testdauer betrug 72 Stunden mit Schwerpunkt auf der Messung der Gesamtoberschwingungsverzerrung der Spannung (THD). Alle Prüfergebnisse erfüllen die Anforderungen der Stromqualitätsstandards IEEE 519-2014 und GB/T 14549-2018.

Ein Vergleich der zentralen Stromqualitätsindikatoren vor und nach der Inbetriebnahme ist in der folgenden Tabelle dargestellt:

Das Projekt hat die formelle Annahme von Jiangxi Copper Zambia und dem örtlichen Energieversorgungsamt bestanden, wobei alle Lieferindikatoren den Anforderungen des Projektdesigns entsprechen oder diese übertreffen. Das Kundenfeedback lautet: "Das Hochspannungsfilter- und Kompensationsgerät von RW Energy hat die Probleme mit übermäßigen Netzharmonischen, Spannungsschwankungen und hohen Blindleistungverlusten im Bergbaubereich vollständig gelöst. Das ausländische technische Team bietet professionelle und effiziente Dienstleistungen, was eine solide Stromversorgung für die kontinuierliche Produktion des Kupferbergwerks gewährleistet."

Dieses Projektannahmeergebnis und die hohe Kundenzufriedenheit bestätigen RW Energys starke technische Stärke und fachkundige Dienstleistungsfähigkeiten im Bereich der Stromqualitätsgovernance für den ausländischen Bergbau in Afrika. Es bietet eine zuverlässige Filter- und Kompensierungslösung für den afrikanischen Bergbbaumarkt.

Hochspannungsfilter- und Kompensationsgerät in stabilem Betrieb am Projektstandort von Jiangxi Copper Zambia

06 Full Life Cycle Operation and Maintenance Trusteeship Service

Der Service verwendet ein vollständiges Verwaltungsmodell mit spezifischer Personaleinsatzverantwortung, vollständiger Prozesskontrolle, nachverfolgbaren Daten und geschlossenem Management, das die folgenden Schlüsseldienstleistungsmodule abdeckt:

• Professionelle Modellauswahl und Standortanpassungsbewertung vor der Geräteinstallation
• Einsteigerische Montage und Inbetriebnahme mit umfassendem technischem Support
• Rund-um-die-Uhr grenzüberschreitende Fernwartung und Echtzeitfehlerüberwachung
• Regelmäßige vierteljährliche Ortsbesichtigung und präventive Wartung
• Professionelle Wartung und Reparatur bei Geräteproblemen
• Schnelle Auslandsnotfallreaktion und Ortsreparatur
• Regelmäßige Gerätezustandsbewertung und Lebenszyklusmanagement
• Professionelle Beratung für die Ausrangierung und Entsorgung von Geräten

Für den hochtemperierten, feuchten und staubigen Betriebsumgebung der Zambischen Minen wurde ein maßgeschneidertes Wartungsplan erstellt, mit den folgenden gezielten unterstützenden Dienstleistungen:

• Einrichtung eines Auslandsersatzteildepots in der Copperbelt-Provinz, Sambia, für schnelle Ersatzteilversorgung
• Jährliche systematische Umschulung für lokale Wartungspersonal zur Verbesserung der fachlichen Fähigkeiten

Der Service stellt sicher, dass die Geräte unter komplexen Arbeitsbedingungen sicher und stabil betrieben werden. Er verlängert die Lebensdauer der Geräte, reduziert die grenzüberschreitenden Wartungskosten des Bergwerks und bietet den Nutzern zuverlässige, effiziente und sorgenfreie Stromversorgungsdienstleistungen.

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