Успешный случай проекта по высоковольтной фильтрации и компенсации 11 кВ для Jiangxi Copper Zambia

01 Обзор проекта

1.1 Фон проекта

В качестве важной компании по разработке медных ресурсов в Африке Jiangxi Copper Zambia долгое время сталкивалась с проблемами качества электроэнергии, вызванными высокомощным тяжелым оборудованием.

Основное производственное оборудование, такое как дробилки, шаровые мельницы и конвейерные ленты, вводит большое количество 5-й, 7-й и 11-й гармоник в электросеть. Это происходит во время операций запуска-остановки и работы в переменных условиях.

В результате в электросети наблюдается постоянно высокий коэффициент искажения напряжения и длительный низкий коэффициент мощности.

Эта проблема приводит к нескольким негативным последствиям:

• Значительно увеличивает потери реактивной мощности в линиях и трансформаторах.
• Часто вызывает ошибочное срабатывание реле защиты.
• Приводит к отказам точных приборов и даже к местным остановкам производства.

В конечном итоге эти проблемы серьезно влияют на эффективность непрерывной работы рудника и срок службы оборудования.

Для решения этой проблемы и достижения цели развития "Зеленое производство, эффективное энергоснабжение" Jiangxi Copper Zambia в 2024 году запустила проект модернизации и реконструкции распределительной сети. В рамках проекта внедряется устройство RW Energy 11kV для фильтрации и компенсации.

Разработанное на основе фактических характеристик нагрузки рудника, это решение точно фильтрует характеристические гармоники и динамически отслеживает потребность в реактивной мощности электросети. Оно достигает трех ключевых преимуществ для электросети:

• Точное подавление гармоник для устранения интерференции характеристических гармоник
• Эффективная стабилизация напряжения в сети для снижения рисков колебаний напряжения
• Оптимальное энергосбережение и сокращение потребления за счет повышения коэффициента мощности

Решение обеспечивает надежную энергетическую поддержку для стабильного и увеличенного производства рудника, а также долгосрочной надежной работы оборудования.

1.2 Технические параметры

02 Производство и сборка продукции

Серия высоковольтных устройств фильтрации и компенсации RWTBBL на напряжение 11 кВ строго соответствует соответствующим стандартам, включая IEC 60871, IEC 60076 и GB/T 30841.

Основной производственный процесс осуществляется в строгой и стандартизированной последовательности для обеспечения точной фильтрации гармоник и стабильной компенсации; этапы производства следующие:

• Отбор компонентов
• Модульная сборка
• Электрическое подключение
• Пусконаладочные работы и калибровка

Устройство разработано с учётом трёх ключевых технических особенностей, обеспечивающих его адаптацию к сложным условиям эксплуатации на горнодобывающих предприятиях:

• Модульное расширение для будущего увеличения мощности
• Резервирование защиты для предотвращения отказа по единой точке
• Согласованное коммутирование многоответвленной структуры для точной компенсации

Конкретные этапы производства подробно изложены ниже.

2.1 Отбор компонентов и предварительная обработка

С учётом требований проекта к напряжению 11 кВ и ёмкости 2000/1000/750 кварр основные компоненты (фильтрующие конденсаторы, реакторы, интеллектуальные контроллеры, коммутационные устройства) проходят строгий контроль качества, при этом допустимые отклонения параметров строго ограничены для обеспечения однородности характеристик всех компонентов.

Местный отбор основных компонентов и антикоррозионная обработка

2.2 Предварительная обработка в условиях эксплуатации и резервирование

Квалифицированные компоненты подвергаются профессиональной очистке и антикоррозионной обработке; конструкция дополнительно усиливается пылезащитным уплотнением и противоударными решениями, адаптированными к горнодобывающим условиям. Для ключевых основных компонентов предусмотрены модули резервирования защиты, что исключает влияние отказа по единой точке на функционирование всего оборудования.

2.3 Модульная сборка и крепление

Устройство реализовано по научно обоснованной модульной зональной схеме, при которой фильтрующие ответвления собираются независимо в группах, обеспечивая автономную эксплуатацию и обслуживание каждого ответвления. Основные конструктивные и функциональные особенности приведены ниже:

• Основные силовые компоненты (конденсаторы, реакторы) надёжно закреплены на каркасе шкафа для обеспечения механической устойчивости
• Контролирующие компоненты централизованно установлены на операционной панели для удобства выполнения операций и регулировки параметров непосредственно на месте
• Между модулями предусмотрены стандартные интерфейсы расширения, поддерживающие будущие потребности в расширении оборудования при увеличении мощности шахты
• Предусмотрена специализированная система теплоотвода и вентиляции, адаптированная к высокотемпературной и высоковлажной среде эксплуатации в шахтах

Местное электрическое подключение оборудования и испытания изоляции

2.4 Пусконаладочные работы и калибровка параметров

Активируется интеллектуальный контроллер. Имитируются гармонические условия эксплуатации на шахте для калибровки точности выборки и порогов коммутации. Производится отладка стратегии согласованного коммутирования фильтрующих ответвлений. Это гарантирует точность компенсации и стабильность электросети. Проверяются все функции защиты: от перенапряжения, пониженного напряжения, перегрузки по току и превышения уровня гармоник.

Местные пусконаладочные работы и калибровка высоковольтного устройства фильтрации и компенсации

03 Испытания и проверка

Проведён комплекс всесторонних испытаний для подтверждения общих эксплуатационных характеристик устройства и его адаптивности к окружающей среде; для каждого испытания определены чёткие критерии и получены количественно выраженные результаты.

3.1 Испытание на нагрев

Повышение температуры основных компонентов (конденсаторов, реакторов, шин) в режиме номинальной нагрузки строго ограничивается предельным значением, установленным стандартом IEC 60871 (≤65 К для металлических частей). Это подтверждает превосходные характеристики теплоотвода и термостойкости устройства при длительной непрерывной эксплуатации, а также его полную пригодность для круглосуточного производственного цикла на шахтах.

3.2 Испытание на адаптивность к окружающей среде

Проводятся испытания на воздействие высоких и низких температур, влажного жаркого климата, пылезащищённости и водозащищённости для имитации высокотемпературных, высоковлажных и запылённых условий эксплуатации в шахтах. Устройство функционирует стабильно во всех испытательных средах, соответствует требованиям степени защиты IP65 (для наружного применения) и IP54 (для внутреннего применения) без какого-либо снижения эксплуатационных характеристик. Это подтверждает высокую устойчивость устройства к работе в экстремальных условиях.

3.3 Испытание на электромагнитную совместимость (ЭМС)

Тест проводится в соответствии со стандартами электромагнитной совместимости МЭК 61000 для подтверждения высокой устойчивости устройства к электромагнитным помехам. Он эффективно предотвращает сбои контроллера, вызванные гармониками электросети и внешними электромагнитными помехами, и обеспечивает надёжную и непрерывную работу функций фильтрации и компенсации в сложной электромагнитной обстановке шахты.

3.4 Тест на устойчивость к гармоникам и фильтрацию

Устройство работает стабильно в среде с высоким содержанием гармоник (общий коэффициент нелинейных искажений до 15 %) без повреждения компонентов или аномалий в работе и способно точно фильтровать целевые гармонические токи 5-го, 7-го и 11-го порядков с эффективностью фильтрации свыше 95 %. Это подтверждает превосходный эффект подавления гармоник ветвью фильтра и полную адаптацию к суровым условиям гармонического загрязнения в горнодобывающем районе.

Полевой тест на устойчивость к гармоникам и фильтрацию оборудования

04 Упаковка и отгрузка

Для снижения риска вибрации при наземных перевозках на тысячи километров по тяжёлым дорожным условиям в африканских горнодобывающих районах применяются специальные конструкции упаковки.

Основание оборудования выполнено из усиленного швеллера. Фильтрующие реакторы и батареи конденсаторов оснащены трёхмерной гибкой опорной конструкцией. Эти решения гарантируют отсутствие ослабления креплений или деформаций при длительных транспортировках по неровным дорогам в горнодобывающих районах Замбии и эффективно противостоят постоянным толчкам и ударам.

Весь комплект оборудования упаковывается в специальную экспортную тяжёлую упаковку, защищающую от влаги, ударов и пыли. Основные электрооборудование компоненты получают двухуровневую герметичную влагозащиту.

Снаружи шкафа установлен усиленный деревянный ящик повышенной прочности, внутреннее пространство которого заполнено материалами-буферами высокой плотности. Такая конструкция комплексно защищает оборудование от сильной вибрации, эрозии пылью и повреждений при столкновениях, возникающих при морских и автомобильных перевозках в горнодобывающих районах Замбии.

Запасные части упаковываются отдельно в герметичную тару и отправляются вместе с основным оборудованием. Вся продукция и комплектующие чётко маркируются информацией о проекте, транспортной идентификацией и номерами установки. Это обеспечивает полную прослеживаемость на всех этапах. Гарантируется доставка оборудования на проектный объект Jiangxi Copper Zambia в Африке в исправном состоянии и в срок, в соответствии с графиком реализации проекта.

Специальная полевая упаковка для экспортного оборудования

05 Реализация на месте и итоги

С учётом условий на месте проведения работ RW Energy разработала индивидуальный план реализации и направила профессиональную техническую команду для оказания всесторонних услуг на месте, обеспечив тем самым бесперебойное завершение монтажа, пусконаладки и передачи оборудования.

5.1 Монтаж и реализация на месте

RW Energy направила профессиональную техническую команду на проектный объект Jiangxi Copper Zambia для оказания всесторонних услуг по монтажу и пусконаладке. Конкретные работы на месте включают следующее:

• Руководство заказчиком по выполнению строительства фундамента оборудования и прокладке системы заземления, а также монтажу вспомогательных ограждений из горячеоцинкованной стали для обеспечения безопасности на месте.
• Выполнение монтажа, позиционирования и фиксации шкафа устройства фильтрации и компенсации, а также реакторной батареи с обеспечением горизонтальности и механической устойчивости оборудования, адаптированной к условиям горнодобывающего предприятия.
• Выполнение монтажа и испытаний изоляции высоковольтных и контрольных кабелей, проверка надёжности заземления, а также завершение электрического соединения ветвей фильтра со шкафом.
• Проведение пусконаладочных работ на месте с подачей напряжения, настройка параметров контроллера, проверка логики переключения, функции компенсации реактивной мощности и различных защитных логик ветвей фильтра гармоник 5-го, 7-го и 11-го порядков.
• Проведение обучения местного персонала по эксплуатации и техническому обслуживанию, передача руководств по эксплуатации и техническому обслуживанию, схем подключения и технической документации, а также формирование локальных компетенций в области эксплуатации и технического обслуживания.

5.2 Обратная связь по эксплуатации

После ввода оборудования в эксплуатацию фактические полевые измерения и независимые испытания, проведённые третьей стороной (Замбийским бюро стандартов — ZABS), показали его стабильную работу без аварийных отключений. Испытания проводились в точке общего присоединения (PCC) 11 кВ шин горнодобывающего предприятия в течение непрерывного цикла продолжительностью 72 часа с акцентом на измерение общего коэффициента гармонических искажений напряжения (THD). Все показатели испытаний соответствуют требованиям стандартов качества электроэнергии IEEE 519-2014 и GB/T 14549-2018.

Сравнение ключевых показателей качества электроэнергии до и после ввода в эксплуатацию представлено в таблице ниже:

Проект успешно прошел официальную приемку Jiangxi Copper Zambia и местного энергоснабжающего департамента, все показатели поставки соответствуют или превышают требования проектного дизайна. Отзыв клиента гласит: "Высоковольтное фильтрующее и компенсирующее устройство от RW Energy полностью решило проблемы с избыточными гармониками в сети, колебаниями напряжения и высокими потерями реактивной мощности на горнодобывающем участке. Зарубежная техническая команда предоставляет профессиональные и эффективные услуги, что обеспечивает надежную энергетическую поддержку для непрерывного производства медного рудника."

Результаты приемки этого проекта и высокая оценка клиентом полностью подтверждают сильную техническую базу и профессиональные сервисные возможности RW Energy в области управления качеством электроэнергии для зарубежных горнодобывающих предприятий в Африке. Это предоставляет надежное решение по фильтрации и компенсации для африканского горнодобывающего рынка.

Высоковольтное фильтрующее и компенсирующее устройство стабильно работает на объекте проекта Jiangxi Copper Zambia

06 Услуги полного жизненного цикла по эксплуатации и обслуживанию

Услуга использует модель полного управления с ответственностью специализированных сотрудников, полным контролем процесса, прослеживаемыми данными и замкнутым управлением, охватывая следующие ключевые модули услуг:

• Профессиональный выбор модели и оценка адаптивности на месте до установки оборудования
• Монтаж и пуско-наладка на месте с комплексной технической поддержкой
• Круглосуточное трансграничное удаленное управление и мониторинг неисправностей в реальном времени
• Регулярные квартальные осмотры на месте и предупредительное обслуживание
• Профессиональное обслуживание и ремонт при возникновении нештатных ситуаций с оборудованием
• Быстрое реагирование на аварийные ситуации за рубежом и экстренный ремонт на месте
• Регулярная оценка состояния оборудования и управление жизненным циклом
• Профессиональное руководство по выводу оборудования из эксплуатации и утилизации

Для высокотемпературной, влажной и пыльной среды работы на медных рудниках в Замбии разработан индивидуальный план эксплуатации и обслуживания, включающий следующие целевые поддерживающие услуги:

• Создание заграничного склада запасных частей в провинции Медный пояс, Замбия, для быстрой поставки запчастей
• Проведение ежегодного систематического переобучения местного персонала по эксплуатации и обслуживанию для повышения профессиональных навыков

Услуга всесторонне обеспечивает безопасную и стабильную работу оборудования в сложных условиях эксплуатации. Она продлевает срок службы оборудования, снижает затраты на трансграничное обслуживание рудника и предоставляет пользователям надежные, эффективные и беззаботные услуги энергетической поддержки.

Если вам необходимо получить чертежи, технические характеристики продукции, руководства по выбору, инструкции по установке и другие материалы, свяжитесь с нами для дальнейшего общения. Мы предоставим вам индивидуальные решения и эффективные услуги оперативного реагирования!