Cas réussi du projet de filtrage et de compensation haute tension 11kV pour Jiangxi Copper Zambia

01 Vue d'ensemble du projet

1.1 Contexte du projet

En tant qu'entreprise de développement de ressources en cuivre importante en Afrique, Jiangxi Copper Zambia fait face depuis longtemps à des défis de qualité de l'énergie causés par des équipements lourds à haute puissance.

Les équipements de production clés, tels que les concasseurs, les broyeurs à billes et les convoyeurs à bande, injectent un grand nombre d'harmoniques caractéristiques 5, 7 et 11 dans le réseau électrique. Cela se produit lors des opérations de démarrage/arrêt et sous des conditions de travail variables.

Par conséquent, le réseau électrique souffre d'un taux élevé de distorsion de la tension du bus et d'un facteur de puissance faible à long terme.

Ce problème entraîne plusieurs impacts négatifs :

• Il augmente considérablement la perte de puissance réactive dans les lignes et les transformateurs.
• Il provoque fréquemment des dysfonctionnements de la protection relais.
• Il entraîne des pannes d'instruments de précision et même des interruptions locales de production.

Finalement, ces problèmes affectent sérieusement l'efficacité opérationnelle continue de la mine et la durée de vie des équipements.

Pour résoudre ce point douloureux et mettre en œuvre l'objectif de développement de "Production verte, approvisionnement énergétique efficace", Jiangxi Copper Zambia a lancé un projet de modernisation et de rénovation du réseau de distribution électrique en 2024. Le projet introduit le dispositif de filtration et de compensation RW Energy 11kV.

Développé sur mesure en fonction des caractéristiques de charge réelles de la mine, cette solution filtre avec précision les harmoniques caractéristiques et suit dynamiquement la demande de puissance réactive du réseau électrique. Elle réalise trois avantages clés pour le réseau électrique :

• Atténuation précise des harmoniques pour éliminer les interférences d'harmoniques caractéristiques
• Stabilisation efficace de la tension du réseau pour réduire les risques de fluctuation de tension
• Optimisation de l'économie d'énergie et de la réduction de la consommation en améliorant le facteur de puissance

La solution fournit un soutien énergétique solide pour une production stable et accrue de la mine, ainsi qu'une opération fiable à long terme des équipements.

1.2 Paramètres techniques

02 Fabrication et assemblage du produit

Le dispositif haute tension de filtrage et de compensation de la série RWTBBL, 11 kV, est strictement conforme aux normes applicables, notamment aux normes IEC 60871, IEC 60076 et GB/T 30841.

Son processus de fabrication central suit une séquence stricte et normalisée afin de garantir un filtrage précis des harmoniques et une compensation stable, selon les étapes suivantes :

• Sélection des composants
• Assemblage modulaire
• Raccordement électrique
• Mise en service et étalonnage

Le dispositif intègre trois caractéristiques techniques fondamentales conçues pour s’adapter aux conditions de travail complexes rencontrées dans les mines :

• Extension modulaire permettant une augmentation future de la capacité
• Protection redondante évitant tout point de défaillance unique
• Commutation coordonnée multi-branchement assurant une compensation précise

Les étapes spécifiques de fabrication sont détaillées ci-dessous.

2.1 Sélection et prétraitement des composants

Conformément aux exigences du projet en matière de tension (11 kV) et de puissance réactive (2000/1000/750 kvar), les composants centraux (condensateurs de filtrage, bobines d’inductance, contrôleurs intelligents, dispositifs de commutation) font l’objet d’un contrôle qualité rigoureux, avec des écarts de précision strictement maîtrisés afin d’assurer des performances homogènes de l’ensemble des pièces.

Sélection sur site des composants centraux et traitement anticorrosion

2.2 Prétraitement environnemental et conception redondante

Les composants conformes subissent des procédés professionnels de nettoyage et de protection anticorrosion ; des dispositifs d’étanchéité anti-poussière et des conceptions antivibratoires sont renforcés pour répondre aux contraintes spécifiques des installations minières. Des modules de protection redondants sont intégrés aux composants centraux critiques afin d’éviter que toute défaillance ponctuelle n’affecte le fonctionnement global de l’équipement.

2.3 Assemblage modulaire et fixation

Le dispositif adopte une conception scientifique par zones modulaires : les branches de filtrage sont assemblées indépendamment par groupes afin de permettre un fonctionnement et une maintenance autonomes pour chaque branche. Les configurations structurelles et fonctionnelles clés sont les suivantes :

• Les composants centraux de puissance (condensateurs, bobines d’inductance) sont solidement fixés au châssis de l’armoire afin d’assurer leur stabilité mécanique
• Les composants de commande sont installés de façon centralisée sur le panneau de commande pour faciliter les opérations sur site et les réglages des paramètres
• Des interfaces standard d’extension sont prévues entre les modules afin de soutenir les besoins futurs d’extension de l’équipement lorsque la capacité de la mine augmentera
• Une structure dédiée de dissipation thermique et de ventilation est intégrée afin de s’adapter à l’environnement opérationnel de la mine, caractérisé par des températures élevées et une forte humidité

Raccordement électrique sur site et essai d’isolement de l’équipement

2.4 Mise en service et étalonnage des paramètres

Le contrôleur intelligent est activé. Les conditions harmoniques de fonctionnement de la mine sont simulées afin d’étalonner la précision des mesures et les seuils de commutation. La stratégie de commande de commutation coordonnée multi-branchement des branches de filtrage est mise au point. Ceci garantit une précision optimale de la compensation ainsi que la stabilité du réseau électrique. Toutes les fonctions de protection — surtension, sous-tension, surintensité et dépassement des limites harmoniques — sont vérifiées.

Mise en service et étalonnage sur site du dispositif haute tension de filtrage et de compensation

03 Essais et inspections

Une série d’essais complets a été réalisée afin de valider les performances globales du dispositif ainsi que son aptitude à s’adapter à l’environnement, avec des critères d’essai clairement définis et des résultats quantifiés pour chaque essai.

3.1 Essai d’échauffement

L’échauffement des composants centraux (condensateurs, bobines d’inductance, barres omnibus) dans les conditions nominales de fonctionnement est strictement limité afin de ne pas dépasser la valeur limite prescrite par la norme IEC 60871 (≤ 65 K pour les parties métalliques). Cet essai valide l’excellente dissipation thermique et la stabilité thermique du dispositif lors d’un fonctionnement continu prolongé, et confirme pleinement son adéquation aux exigences de production continue 24 heures sur 24 propres aux mines.

3.2 Essai d’adaptabilité environnementale

Des essais incluant les températures extrêmes (haute et basse température), l’humidité chaude, l’étanchéité à la poussière et à l’eau sont menés afin de simuler l’environnement climatique spécifique des mines, caractérisé par des températures élevées, une forte humidité et une importante présence de poussière. Le dispositif fonctionne de manière stable dans tous les environnements d’essai, satisfaisant pleinement aux classes de protection IP65 (extérieur) et IP54 (intérieur), sans aucune dégradation de ses performances. Cet essai atteste de la forte stabilité opérationnelle du dispositif dans des conditions de travail extrêmes.

3.3 Essai de compatibilité électromagnétique (CEM)

L’essai est réalisé conformément aux normes de compatibilité électromagnétique IEC 61000 afin de vérifier la forte capacité du dispositif à résister aux interférences électromagnétiques. Il empêche efficacement les dysfonctionnements du contrôleur causés par les harmoniques du réseau électrique et par les interférences électromagnétiques externes, et garantit le fonctionnement fiable et continu des fonctions de filtrage et de compensation dans l’environnement électromagnétique complexe de la mine.

3.4 Essai de tenue aux harmoniques et de filtrage

Le dispositif fonctionne de manière stable dans un environnement riche en harmoniques (taux de distorsion harmonique total pouvant atteindre 15 %), sans aucun dommage aux composants ni aucune anomalie de performance, et peut filtrer avec précision les courants harmoniques cibles des rangs 5, 7 et 11, avec une efficacité de filtrage supérieure à 95 %. Cela confirme l’excellente efficacité de régulation de la branche de filtrage et démontre son adaptation complète au scénario sévère d’harmoniques caractéristique de la zone minière.

Essai sur site de tenue aux harmoniques et de filtrage de l’équipement

04 Emballage et expédition

Afin de faire face au risque de vibrations lors du transport terrestre sur plusieurs milliers de kilomètres, dans des conditions routières difficiles propres aux zones minières africaines, des conceptions d’emballage spéciales ont été adoptées.

La base de l’équipement utilise des profilés en acier à âme épaisse. Les réacteurs de filtrage et les batteries de condensateurs adoptent une structure de support flexible tridimensionnelle. Ces conceptions garantissent l’absence de desserrage ou de déformation structurelle pendant le transport longue distance sur des routes accidentées dans les zones minières zambiennes. Elles résistent efficacement aux chocs et aux secousses répétés.

L’ensemble de l’équipement est emballé dans un emballage renforcé spécifique à l’exportation. Cet emballage est étanche à l’humidité, antichoc et étanche à la poussière. Les composants électriques essentiels bénéficient d’une protection double étanche contre l’humidité.

L’extérieur de l’armoire est équipé d’un caisson d’emballage en bois épaissi et renforcé, rempli à l’intérieur de matériaux amortisseurs haute densité. Cette solution offre une résistance globale aux vibrations sévères, à l’érosion par la poussière et aux dégâts par collision induits par le transport maritime et routier dans les zones minières zambiennes.

Les pièces de rechange sont scellées séparément et expédiées avec l’équipement. Tous les équipements et accessoires portent clairement les informations relatives au projet, les identifiants de transport et les numéros d’installation. Cela permet une traçabilité complète tout au long du processus. Il est ainsi garanti que l’équipement sera livré en bon état et dans les délais prévus sur le site du projet de Jiangxi Copper Zambia en Afrique, conformément aux jalons du projet.

Emballage sur mesure sur site pour équipement spécifique à l’exportation

05 Mise en œuvre sur site et synthèse

Compte tenu des conditions réelles sur site de la mine, RW Energy a élaboré un plan de mise en œuvre adapté et déployé une équipe technique spécialisée afin de fournir des services sur site couvrant l’ensemble du processus, garantissant ainsi l’achèvement fluide de l’installation, de la mise en service et de la remise de l’équipement.

5.1 Installation et mise en œuvre sur site

RW Energy a envoyé une équipe technique spécialisée sur le site du projet de Jiangxi Copper Zambia afin d’assurer des services complets d’installation et de mise en service. Le contenu précis des travaux sur site est le suivant :

• Guider la partie projet dans la réalisation de la fondation de l’équipement et de la pose du système de mise à la terre, et installer des clôtures galvanisées à chaud associées afin d’assurer la protection de sécurité sur site.
• Procéder à la manutention, au positionnement et à la fixation de l’armoire du dispositif de filtrage et de compensation ainsi que de la batterie de réacteurs, afin d’assurer l’horizontalité et la stabilité mécanique de l’équipement, adaptée à l’environnement de l’usine minière.
• Effectuer le raccordement et l’essai d’isolement des câbles haute tension et des câbles de commande, vérifier la fiabilité de la mise à la terre, et réaliser la connexion électrique entre les branches de filtrage et l’armoire.
• Procéder à la mise sous tension et à la mise en service sur site, configurer les paramètres du contrôleur, et vérifier la logique de commutation, la fonction de compensation de puissance réactive ainsi que les différentes logiques de protection des branches de filtrage harmoniques des rangs 5, 7 et 11.
• Assurer une formation à l’exploitation pour le personnel local d’exploitation et de maintenance, remettre les manuels d’exploitation et de maintenance, les schémas de câblage et les documents techniques, et établir des capacités locales d’exploitation et de maintenance.

5.2 Retour d’expérience en exploitation

Après la mise en service de l’équipement, les mesures effectuées sur site et les essais tiers (réalisés par le Bureau zambien des normes – ZABS) montrent qu’il fonctionne de manière stable, sans aucun arrêt involontaire lié à une défaillance. L’essai a été mené au point de couplage commun (PCC) du jeu de barres 11 kV de la mine, sur une période continue de 72 heures, avec une attention particulière portée à la détection de la distorsion harmonique totale de la tension (THD). Tous les indicateurs d’essai respectent les exigences des normes de qualité de l’énergie IEEE 519-2014 et GB/T 14549-2018.

Une comparaison des principaux indicateurs de qualité de l’énergie avant et après la mise en service est présentée dans le tableau suivant :

Le projet a passé l'acceptation formelle de Jiangxi Copper Zambia et du service local d'approvisionnement en électricité, avec tous les indicateurs de livraison répondant ou dépassant les exigences de conception du projet. Les retours des clients indiquent : "L'appareil de filtrage et de compensation haute tension de RW Energy a complètement résolu les problèmes de harmoniques de réseau excessifs, de fluctuations de tension et de pertes élevées de puissance réactive dans la zone minière. L'équipe technique à l'étranger fournit des services professionnels et efficaces, ce qui fournit une garantie solide pour la production continue de la mine de cuivre."

Ce résultat d'acceptation du projet et la reconnaissance élevée des clients confirment pleinement la force technique solide et les capacités de service professionnelles de RW Energy dans le domaine de la gouvernance de la qualité de l'énergie pour l'exploitation minière à l'étranger en Afrique. Il fournit une solution fiable de filtrage et de compensation pour le marché minier africain.

Appareil de filtrage et de compensation haute tension en fonctionnement stable sur le site du projet Jiangxi Copper Zambia

06 Service de fiducie d'exploitation et de maintenance tout au long du cycle de vie

Le service adopte un modèle de gestion par fiducie de bout en bout avec une responsabilité de personnel dédié, un contrôle de bout en bout, des données traçables et une gestion en boucle fermée, couvrant les modules de service clés suivants :

• Sélection professionnelle du modèle et évaluation de l'adaptabilité sur site avant l'installation de l'équipement
• Installation et mise en service sur site avec un support technique intégré
• Exploitation à distance transfrontalière 24/7 et surveillance en temps réel des pannes
• Inspection sur site trimestrielle régulière et maintenance préventive
• Maintenance et réparation professionnelles en cas d'anomalies de l'équipement
• Réponse rapide aux pannes d'urgence à l'étranger et réparation sur site
• Évaluation régulière de l'état de l'équipement et gestion du cycle de vie
• Guidance professionnelle pour la désaffectation et le retrait de l'équipement

Un plan d'exploitation et de maintenance personnalisé est élaboré pour l'environnement de fonctionnement à haute température, à forte humidité et poussiéreux des mines zambiennes, avec les services de soutien ciblés suivants :

• Établissement d'un entrepôt de pièces de rechange à l'étranger dans la Province du Copperbelt, en Zambie, pour un approvisionnement rapide en pièces de rechange
• Formation systématique annuelle du personnel local d'exploitation et de maintenance pour améliorer les compétences professionnelles

Le service assure de manière complète le fonctionnement sûr et stable de l'équipement dans des conditions de travail complexes. Il prolonge la durée de vie de l'équipement, réduit les coûts d'exploitation et de maintenance transfrontaliers de la mine, et fournit aux utilisateurs des services de soutien en énergie fiables, efficaces et sans souci.

Si vous avez besoin d'obtenir des plans, des spécifications de produits, des manuels de sélection, des instructions d'installation et d'autres documents, veuillez nous contacter pour une communication ultérieure. Nous vous fournirons des solutions sur mesure et des services réactifs et efficaces !