Giải pháp nâng cấp hệ thống phân phối tủ đóng cắt bọc kim loại KYN28 cho các khu vực khai thác mỏ Nam Phi

Tại các khu vực khai thác công nghiệp điển hình ở Nam Phi, hệ thống phân phối điện là yếu tố bảo vệ cốt lõi cho tính liên tục của sản xuất và an toàn vận hành. Tuy nhiên, trong các điều kiện vận hành phức tạp như mức độ bụi cao, chênh lệch nhiệt độ lớn và tải trọng va đập mạnh, các giải pháp phân phối truyền thống thường khó đáp ứng các yêu cầu về vận hành ổn định lâu dài.

Dự án này tập trung vào việc nâng cấp và cải tạo hệ thống phân phối điện tại một khu vực khai thác cốt lõi ở Nam Phi. Dự án áp dụng tủ đóng cắt kim loại bọc thép có thể kéo ra được trong nhà KYN28, giải quyết một cách có hệ thống các vấn đề tồn tại lâu dài của người dùng như độ tin cậy cách điện thấp, hao mòn thiết bị cao và hiệu quả bảo trì chưa cao. Giải pháp này không chỉ hoàn thành việc đổi mới thiết bị mà còn hình thành một giải pháp phân phối có hệ thống phù hợp với các điều kiện vận hành khắc nghiệt.

I. Điều kiện vận hành của người dùng và các thách thức chính

Trước khi khởi động dự án, đội ngũ vận hành và bảo trì của mỏ chủ yếu phải đối mặt với ba nhóm vấn đề sau, ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả sản xuất và an toàn vận hành:

• Rủi ro cách điện do các yếu tố môi trường: Khu vực khai thác có nhiều bụi và chênh lệch nhiệt độ ngày đêm lớn, dễ gây ra hiện tượng ngưng tụ. Thiết bị ban đầu có cấp bảo vệ tương đối thấp. Bụi tích tụ làm giảm khoảng cách rò rỉ, dễ gây ra phóng điện bề mặt do ô nhiễm và dẫn đến mất điện ngoài kế hoạch.
• Ứng suất thiết bị do tải va đập: Dòng khởi động của các máy nghiền lớn, băng tải, tời và các thiết bị khác rất cao, với hàm lượng sóng hài đáng kể. Các tải va đập như vậy đặt ra yêu cầu cao hơn đối với tuổi thọ cơ khí của máy cắt và độ ổn định động và nhiệt của tủ điện.
• Hiệu quả bảo trì không cao ảnh hưởng đến tính liên tục của sản xuất: Tủ đóng cắt loại cố định ban đầu yêu cầu thời gian mất điện tương đối dài trong quá trình bảo trì, và các chức năng khóa liên động chưa đủ toàn diện, dẫn đến rủi ro vận hành cao hơn. Đối với một hệ thống sản xuất khai thác hoạt động liên tục 24 giờ mỗi ngày, thời gian mất điện ảnh hưởng trực tiếp đến sản lượng.

Hình 1: Dãy tủ đóng cắt KYN28, cung cấp hỗ trợ ổn định cho hệ thống phân phối điện của mỏ.

II. Lựa chọn giải pháp: Tại sao chọn tủ đóng cắt bọc thép kim loại KYN28

Trong giai đoạn lựa chọn, nhóm dự án đã tiến hành phân tích so sánh giữa tủ vòng cố định và tủ đóng cắt kim loại bọc thép có thể kéo ra được KYN28.

Mặc dù giải pháp loại cố định có chi phí mua sắm ban đầu thấp hơn, nhưng những nhược điểm của nó lại khá rõ ràng trong điều kiện vận hành nhiều bụi, va đập mạnh và sản xuất liên tục tại các khu vực khai thác ở Nam Phi.

Cuối cùng, tủ đóng cắt KYN28 đã được áp dụng nhờ tính tương đối tốt về khả năng hoán đổi, an toàn và thuận tiện trong bảo trì.

III. Cấu hình kỹ thuật và tay nghề thi công

Đối với các điều kiện vận hành đặc biệt của khu vực khai thác mỏ, dự án này đã tiến hành tối ưu hóa có mục tiêu trong các giai đoạn cấu hình kỹ thuật và thi công. Thiết kế và thi công được thực hiện tham chiếu các tiêu chuẩn liên quan bao gồm IEC 62271-200

1. Bảo vệ tủ và phân chia ngăn

Tủ KYN28 được lắp ráp từ các tấm thép mạ nhôm-kẽm được gia công bằng CNC, mang lại khả năng chống ăn mòn tương đối tốt. Cấp bảo vệ vỏ tủ là IP4X, và IP2X khi các ngăn được mở.

Tủ áp dụng phân chia bọc kim loại và được trang bị cơ cấu khóa liên động toàn diện, bao gồm các chức năng ngăn ngừa đóng/cắt sai máy cắt, ngăn ngừa kéo và đóng dao cách ly khi có tải, ngăn ngừa đóng dao tiếp địa khi đang mang điện, ngăn ngừa đóng khi đường tiếp địa đang được kết nối.

Và ngăn ngừa việc vô tình xâm nhập vào các ngăn đang mang điện, từ đó giảm thiểu nguy cơ bụi xâm nhập và thao tác sai.

2. Cấu hình máy cắt và khả năng chịu va đập

Đối với tải va đập, dự án này đã chọn máy cắt chân không hiệu suất cao với dòng điện định mức 1250 A và dòng điện cắt ngắn mạch định mức 31,5 kA, có tuổi thọ cơ khí và tuổi thọ điện tương đối cao, có khả năng thích ứng với các xung dòng điện do hoạt động khởi động-dừng thường xuyên của thiết bị khai thác mỏ.

Hình 2: Cấu trúc tủ bên trong rõ ràng, đi dây thứ cấp tiêu chuẩn và máy cắt có khả năng chịu tải va đập tương đối mạnh.

3. Tay nghề thi công đầu cáp

Trong thi công ngăn cáp, các khía cạnh sau đã được nhấn mạnh:

• Nhận dạng thứ tự pha: Xử lý nhận dạng nghiêm ngặt theo các dấu màu ba pha vàng, xanh lá và đỏ (như thể hiện trong hình), đảm bảo nhận dạng vận hành và bảo trì chính xác và giảm thiểu nguy cơ thao tác sai.
• Kết nối tiếp địa: Tiếp địa đáng tin cậy bằng dây bện đồng, đảm bảo xả dòng sự cố kịp thời và bảo vệ an toàn thiết bị.
• Kiểm soát điện trường: Xử lý kiểm soát ứng suất cho đầu cáp cao áp, cải thiện phân bố điện trường và giảm nguy cơ phóng điện cục bộ.

Hình 3: Chế tạo đầu cáp tiêu chuẩn và kết nối tiếp địa đáng tin cậy, cung cấp sự đảm bảo cho an toàn cách điện.

4. Chức năng bảo vệ và điều khiển

Dự án này được trang bị rơ le bảo vệ xuất tuyến kỹ thuật số hiệu suất cao hỗ trợ tiêu chuẩn truyền thông IEC 61850, có khả năng ghi lại dạng sóng sự cố và trình tự sự kiện. Sau khi cắt, nhân viên vận hành và bảo trì có thể nhanh chóng xác định các loại sự cố như quá dòng, quá dòng tức thời và sự cố chạm đất thông qua các thiết bị bảo vệ, nâng cao hiệu quả xác định vị trí và xử lý sự cố.

Hình 4: Rơ le bảo vệ được sử dụng để ghi lại trạng thái vận hành của lưới điện, cung cấp hỗ trợ dữ liệu cho phân tích sự cố.

5. Thiết kế thích ứng môi trường

Để đáp ứng các đặc điểm về độ cao lớn và chênh lệch nhiệt độ lớn tại các khu vực khai thác mỏ ở Nam Phi, dự án này đã tiến hành tối ưu hóa có mục tiêu:

• Thích ứng độ cao: Đối với các khu vực khai thác mỏ có độ cao vượt quá 1000 m, các sản phẩm cách điện tăng cường hoặc loại cao nguyên được chọn để bù đắp tác động của việc giảm độ bền điện môi không khí lên mức cách điện.
• Biện pháp chống ngưng tụ: Bộ điều khiển nhiệt độ và độ ẩm cùng với bộ sưởi được lắp đặt bên trong tủ để tự động điều chỉnh độ ẩm bên trong theo những thay đổi của môi trường, giảm nguy cơ độ ẩm ảnh hưởng đến các bộ phận cách điện.

IV. Phân tích Tổng chi phí sở hữu (TCO)

Đối với người dùng doanh nghiệp khai thác mỏ, việc lựa chọn thiết bị không chỉ đòi hỏi xem xét chi phí mua sắm ban đầu mà còn cần đánh giá toàn diện về vận hành và bảo trì, tổn thất do ngừng máy, quản lý phụ tùng thay thế và tuổi thọ thiết bị trong suốt toàn bộ vòng đời.

Sau khi dự án được đưa vào vận hành, tính ổn định vận hành của thiết bị được cải thiện đáng kể, số lần sự cố ngừng máy ngoài kế hoạch giảm, hiệu quả vận hành và bảo dưỡng được nâng cao, và kết quả vận hành tổng thể đáp ứng các mục tiêu đề ra.

V. Dịch vụ hậu mãi

Để đảm bảo thiết bị vận hành ổn định lâu dài, chúng tôi cung cấp các cam kết dịch vụ hậu mãi sau đây:

• Bảo hành: Bảo hành miễn phí 24 tháng kể từ ngày nghiệm thu.
• Phản hồi: Phản hồi từ xa trong vòng 2 giờ; có mặt tại hiện trường trong vòng 24 giờ ở phía Tây Nam Phi và trong vòng 48 giờ ở phía Đông Nam Phi.
• Kiểm tra: Trong thời gian bảo hành, thực hiện 2 lần kiểm tra tại hiện trường miễn phí mỗi năm, kèm theo việc phát hành báo cáo đánh giá tình trạng sức khỏe thiết bị.
• Phụ tùng thay thế: Cung cấp liên tục các phụ tùng quan trọng trong 10 năm sau khi ngừng sản xuất sản phẩm.
• Đào tạo: Cung cấp không ít hơn 8 giờ đào tạo chuyên sâu khi bàn giao thiết bị.

VI. Kết luận

Dự án nâng cấp hệ thống phân phối điện tại khu vực khai thác mỏ Nam Phi này chứng minh rằng giải pháp tủ đóng cắt kim loại bọc thép KYN28 có tính ứng dụng tương đối tốt trong các điều kiện vận hành như nhiều bụi và phụ tải va đập lớn. Trong khi nâng cao độ tin cậy cung cấp điện, giải pháp này cũng dành không gian cho việc mở rộng công suất sau này của khu mỏ.

Giải pháp này phù hợp cho các kịch bản phân phối điện công nghiệp như khai thác mỏ, xi măng, luyện kim và hóa chất, những lĩnh vực liên quan đến môi trường nhiều bụi, phụ tải va đập mạnh hoặc yêu cầu sản xuất liên tục.

Nếu dự án của bạn đang đối mặt với các vấn đề phân phối điện tương tự, hoan nghênh bạn liên hệ với các kỹ sư của chúng tôi để được tư vấn lựa chọn và đánh giá giải pháp.