Nas típicas áreas de mineração industrial na África do Sul, o sistema de distribuição de energia é uma salvaguarda fundamental para a continuidade da produção e a segurança operacional. No entanto, sob condições operacionais complexas, como altos níveis de poeira, grandes diferenças de temperatura e fortes cargas de impacto, as soluções tradicionais de distribuição frequentemente têm dificuldade em atender aos requisitos para uma operação estável de longo prazo.
Este projeto aborda a atualização e reforma do sistema de distribuição de uma área central de mineração na África do Sul. Adota o quadro de manobra interno blindado metálico extraível KYN28, resolvendo sistematicamente os problemas de longa data do usuário de baixa confiabilidade de isolamento, alto desgaste de equipamentos e eficiência de manutenção insuficiente. Esta solução não apenas conclui a renovação dos equipamentos, mas também forma uma solução de distribuição sistemática adequada para condições operacionais extremas.
I. Condições Operacionais do Usuário e Principais Desafios
Antes do início do projeto, a equipe de O&M da mina enfrentava principalmente as seguintes três categorias de problemas, que afetavam diretamente a eficiência da produção e a segurança operacional:
- Riscos de isolamento causados por fatores ambientais: O local de mineração possui poeira abundante e grandes diferenças de temperatura entre o dia e a noite, tornando a condensação provável. O equipamento original tinha um grau de proteção relativamente baixo. O acúmulo de poeira reduzia as distâncias de fuga, causando facilmente flashover por poluição e resultando em interrupções não programadas.
- Tensão nos equipamentos causada por cargas de impacto: As correntes de partida de britadores grandes, correias transportadoras, guindastes e outros equipamentos são altas, com conteúdo harmônico significativo. Tais cargas de impacto impõem requisitos mais elevados à vida mecânica dos disjuntores e à estabilidade dinâmica e térmica dos gabinetes.
- Eficiência de manutenção insuficiente afetando a continuidade da produção: O quadro de manobra fixo original exigia interrupções relativamente longas durante a manutenção, e as funções de intertravamento não eram suficientemente abrangentes, resultando em maiores riscos operacionais. Para um sistema de produção de mineração que opera continuamente 24 horas por dia, o tempo de interrupção afeta diretamente a produção.
Figura 1: Conjunto de quadros de manobra KYN28, fornecendo suporte estável para o sistema de distribuição de energia da mina.
II. Seleção da Solução: Por que Escolher o Quadro de Manobra Blindado Metálico KYN28
Durante a etapa de seleção, a equipe do projeto realizou uma análise comparativa entre as unidades de anel de tipo fixo e o quadro de manobra blindado metálico extraível KYN28.
Embora a solução de tipo fixo tivesse um custo inicial de aquisição menor, suas desvantagens eram relativamente óbvias sob as condições operacionais de alta poeira, forte impacto e produção contínua nas áreas de mineração da África do Sul.
Em última análise, o quadro de manobra KYN28 foi adotado devido à sua relativamente boa intercambiabilidade, segurança e conveniência de manutenção.
| Dimensão de Comparação |
Solução Tradicional de Tipo Fixo / Unidade de Anel |
Solução Retirável Revestida a Metal KYN28 (Adotada neste Projeto) |
Principais Vantagens |
| Eficiência de manutenção |
Os disjuntores são instalados fixos; o tratamento de falhas requer interrupções relativamente longas |
Estrutura de carro retirável; os módulos principais podem ser totalmente retirados, suportando a substituição rápida com carros sobressalentes |
Reduz o tempo de interrupção, adequado para cenários de produção contínua |
| Proteção de segurança |
Separação de compartimentos relativamente simples; maior risco de propagação de falhas por arco elétrico |
Separação revestida a metal; o compartimento do barramento, o compartimento do disjuntor, o compartimento do cabo e o compartimento de instrumentos são mutuamente independentes |
Reduz o risco de propagação de falhas, aumenta a segurança do pessoal e dos equipamentos |
| Capacidade de expansão |
A expansão e modificação são relativamente difíceis, exigindo nova fiação |
Interfaces padronizadas; relativamente boa intercambialidade dos carros |
Facilita a subsequente expansão de capacidade da área de mineração |
III. Configuração Técnica e Execução da Construção
Para as condições especiais de operação das áreas de mineração, este projeto realizou otimizações direcionadas nas fases de configuração técnica e construção. O projeto e a construção são implementados com referência a normas relevantes, incluindo IEC 62271-200
1. Proteção do Cubículo e Separação dos Compartimentos
O cubículo KYN28 é montado a partir de chapas de aço revestidas com alumínio-zinco processadas por CNC, oferecendo uma resistência à corrosão relativamente boa. O grau de proteção do invólucro é IP4X e IP2X quando os compartimentos estão abertos.
O cubículo adota compartimentação metálica blindada e é equipado com um mecanismo de intertravamento abrangente, incluindo funções para evitar a abertura/fechamento incorreto dos disjuntores, evitar a manobra e o fechamento dos seccionadores sob carga, evitar o fechamento dos seccionadores de aterramento enquanto energizados e evitar o fechamento enquanto as linhas de aterramento estiverem conectadas.
E evitar a entrada acidental em compartimentos energizados, reduzindo assim os riscos de entrada de poeira e de operação incorreta.
2. Configuração do Disjuntor e Resistência a Impactos
Para cargas de impacto, este projeto selecionou disjuntores a vácuo de alto desempenho com uma corrente nominal de 1250 A e uma corrente nominal de interrupção de curto-circuito de 31,5 kA, apresentando vida mecânica e vida elétrica relativamente altas, capazes de se adaptar aos impactos de corrente causados pela operação frequente de partida e parada dos equipamentos de mineração.
Figura 2: Estrutura interna do cubículo clara, fiação secundária padronizada e disjuntores com resistência a cargas de impacto relativamente forte.
3. Qualidade de Execução da Construção dos Terminais de Cabos
Na construção do compartimento de cabos, os seguintes aspectos foram enfatizados:
- Identificação da sequência de fases: Tratamento rigoroso de identificação de acordo com as marcações de cores trifásicas amarelo, verde e vermelho (conforme mostrado na figura), garantindo uma identificação precisa de O&M e reduzindo os riscos de operação incorreta.
- Conexão de aterramento: Aterramento confiável utilizando tranças de cobre, garantindo a descarga oportuna das correntes de falta e salvaguardando a segurança dos equipamentos.
- Controle do campo elétrico: Tratamento de controle de tensão para terminações de cabos de alta tensão, melhorando a distribuição do campo elétrico e reduzindo os riscos de descargas parciais.
Figura 3: Fabricação padronizada de terminações de cabos e conexão de aterramento confiável, proporcionando garantia para a segurança do isolamento.
4. Funções de Proteção e Controle
Este projeto está equipado com relés de proteção de alimentadores digitais de alto desempenho que suportam o padrão de comunicação IEC 61850, capazes de registrar formas de onda de faltas e a sequência de eventos. Após o disparo, a equipe de O&M pode determinar rapidamente os tipos de falta, como sobrecorrente, sobrecorrente instantânea e faltas à terra, por meio dos dispositivos de proteção, melhorando a eficiência de localização e tratamento de faltas.
Figura 4: Relés de proteção utilizados para registrar o status de operação da rede elétrica, fornecendo suporte de dados para a análise de faltas.
5. Design de Adaptabilidade Ambiental
Em resposta às características de alta altitude e grandes diferenças de temperatura nas áreas de mineração da África do Sul, este projeto realizou otimizações direcionadas:
- Adaptação a altas altitudes: Para áreas de mineração com altitudes superiores a 1000 m, são selecionados produtos com isolamento reforçado ou do tipo para altas altitudes, para compensar o impacto da redução da rigidez dielétrica do ar nos níveis de isolamento.
- Medidas anticondensação: Controladores de temperatura e umidade e aquecedores são instalados no interior do cubículo para regular automaticamente a umidade interna de acordo com as mudanças ambientais, reduzindo o risco de a umidade afetar os componentes de isolamento.
IV. Análise do Custo Total de Propriedade (TCO)
Para usuários de empresas de mineração, a seleção de equipamentos requer não apenas a consideração dos custos iniciais de aquisição, mas também uma avaliação abrangente de operação e manutenção, perdas por tempo de inatividade, gestão de peças de reposição e vida útil ao longo de todo o ciclo de vida.
Após o comissionamento do projeto, a estabilidade operacional dos equipamentos melhorou significativamente, o número de interrupções não planejadas diminuiu, a eficiência de O&M melhorou e os resultados operacionais gerais atenderam aos objetivos esperados.
V. Serviço de Pós-Venda
Para garantir a operação estável de longo prazo dos equipamentos, fornecemos os seguintes compromissos de serviço de pós-venda:
- Garantia: 24 meses de garantia gratuita a partir da data de aceitação.
- Resposta: Resposta remota em 2 horas; chegada ao local em até 24 horas no oeste da África do Sul e em até 48 horas no leste da África do Sul.
- Inspeção: Durante o período de garantia, 2 inspeções gratuitas no local por ano, com emissão de relatórios de avaliação de saúde dos equipamentos.
- Peças de reposição: Fornecimento contínuo de peças de reposição essenciais por 10 anos após a descontinuação do produto.
- Treinamento: Não menos de 8 horas de treinamento especializado fornecidas na entrega dos equipamentos.
VI. Conclusão
Este projeto de atualização de distribuição em uma área de mineração na África do Sul demonstra que a solução de quadros de manobra blindados a metal KYN28 possui uma aplicabilidade relativamente boa sob condições operacionais como alta poeira e cargas de alto impacto. Ao mesmo tempo que melhora a confiabilidade do fornecimento de energia, esta solução também reserva espaço para a subsequente expansão de capacidade da área de mineração.
Esta solução é adequada para cenários de distribuição de energia industrial, como mineração, cimento, metalurgia e produtos químicos, que envolvem alta poeira, fortes cargas de impacto ou requisitos de produção contínua.
Se o seu projeto enfrenta problemas de distribuição semelhantes, você está convidado a entrar em contato com nossos engenheiros para consultoria de seleção e avaliação de soluções.
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