مراكز توزيع الطاقة التعدينية: التصميم وأفضل الممارسات

نظرة عامة: الغرض ونطاق مركز توزيع الطاقة التعدينية

مركز توزيع الطاقة التعدينية (PDC) هو المركز الكهربائي الذي يستقبل إمدادات الجهد المتوسط أو العالي من المرافق أو التوليد في الموقع، ويحول تلك الطاقة ويكيفها، ويوزعها بأمان على أحمال التعدين مثل الكسارات والناقلات ومحطات المعالجة والإضاءة والأنظمة المساعدة. تركز هذه المقالة على التصميم العملي، والتحجيم، والحماية، والإدارة الحرارية، والعمليات والصيانة لوحدات PDC المستخدمة في عمليات التعدين السطحية وتحت الأرض بالإضافة إلى مرافق تعدين البيانات/التشفير واسعة النطاق حيثما أمكن ذلك.

تقييم الموقع والتنبؤ بالأحمال

جمع بيانات التحميل الدقيقة

ابدأ بجرد مفصل لجميع الأحمال الكهربائية: الطاقة المقدرة (كيلوواط/كيلو فولت أمبير)، ودورة العمل المتوقعة، وخصائص البداية (التدفق، تيار الدوار المقفل)، والخدمة المستمرة مقابل المتقطعة، ومعدات إنتاج التوافقيات (محركات التردد المتغير، والمقومات). بالنسبة للمشاريع التحديثية، استخدم عدادات الطاقة في الموقع أو مسجلات البيانات المؤقتة لالتقاط ملفات تعريف الاستهلاك الحقيقية عبر الأسابيع والمواسم التمثيلية.

إنشاء خطة خمسية لنمو الأحمال

قم بترجمة الأحمال المقاسة إلى توقعات نمو تتضمن توسعات العمليات، والمضخات أو المطاحن الإضافية، واستراتيجيات حلاقة الذروة. استخدم ثلاث حالات تحميل للتصميم: القاعدة (المتوسط)، والذروة (بدء تشغيل الذروة للعملية)، والطوارئ (الجيل المنفصل). يُعلم ذلك حجم المحولات وسعة وحدة التغذية ومواصفات المفاتيح الكهربائية.

المكونات والمواصفات الكهربائية الرئيسية

المحولات وتحويل الجهد

حدد محولات التوزيع ذات التصنيفات التي تسمح بالتحميل المستمر بنسبة 80-90% من لوحة الاسم لطول العمر، ما لم يتم استخدام مبدلات الهواء القسري أو مبدلات الصنبور عند التحميل. بالنسبة لمواقع التعدين ذات الأحمال المتغيرة، فكر في تشغيل المحولات المتوازية مع مشاركة الحمل التلقائي للحفاظ على الإمداد تحت الصيانة أو الفشل. حدد مستويات تحمل الدائرة القصيرة (kA) المتوافقة مع أجهزة الحماية الأولية.

ترتيب المفاتيح الكهربائية وقضبان التوصيل وقضبان التوصيل

اختر مجموعة المفاتيح الكهربائية القابلة للسحب المكسوة بالمعدن للبيئات الصناعية الثقيلة لتبسيط عملية الصيانة. معدل قضبان التوصيل للتحميل الحراري والتيار الخاطئ مع خلوص الطور المناسب وأحكام التأريض. عندما تكون المساحة أو سرعة التثبيت مهمة، يمكن لألواح PDC المعيارية الجاهزة المزودة بحافلة وقواطع متكاملة أن تقلل من العمل الميداني.

طبولوجيا التوزيع واستراتيجيات التكرار

طبولوجيا مشتركة

• وحدات التغذية الشعاعية - بسيطة وفعالة من حيث التكلفة للأحمال المعزولة ولكنها منخفضة المرونة في مواجهة حالات الفشل الفردية.
• حلقة أو حلقة — تعمل على تحسين الإتاحة من خلال السماح بمسار بديل بعد حدوث خطأ في وحدة التغذية، وهو مفيد لخطوط المعالجة الهامة.
• ناقل مزدوج أو قاطع ونصف — يُستخدم في وحدات PDC عالية التوفر للسماح بالصيانة دون إلغاء تنشيط وحدات التغذية المهمة.

التكرار للأحمال الحرجة

بالنسبة لأنظمة سلامة الحياة، أو الناقلات الحيوية، أو عمليات استخراج البيانات المهمة، قم بتطبيق تكرار N 1 على مستويات المحولات ووحدات UPS (في حالة استخدامها) والمولدات. قم بتوثيق مخططات النقل التلقائي واختبارها تحت الحمل للتحقق من صحة أوقات النقل وتجنب رحلات المعالجة.

أنظمة الحماية والتنسيق والسلامة

اختيار جهاز الحماية والتنسيق

تنفيذ نظام حماية منسق: الحماية الأولية (مرحلات الكسارة، والصمامات) بحجم مناسب لمقاطعة الأخطاء والحماية الاحتياطية لإزالة الأخطاء خارج تغطية الحماية الأولية. استخدم دراسات التنسيق مع الوقت الحالي لتعيين منحنيات التتابع، وتضمين حماية انتقائية من الأعطال الأرضية في المناطق ذات العواقب العالية لإمكانات اللمس.

التأريض والترابط والحماية من الصواعق

تصميم أنظمة التأريض للحد من جهد اللمس والخطوة - يجب تحديد أنظمة TN أو TT أو تكنولوجيا المعلومات بناءً على قيود الموقع. في مواقع التعدين البعيدة، يؤدي التأريض منخفض المقاومة (أقل من 1-5 أوم عندما يكون ذلك عمليًا) إلى تقليل احتمال حدوث خطأ. قم بتضمين أجهزة الحماية من زيادة التيار في وحدات التغذية الواردة ومعدات المصب المهمة.

التبريد والتهوية والإدارة الحرارية

تقوم أجهزة PDC بجمع الحرارة من المحولات والمفاتيح الكهربائية وإلكترونيات الطاقة. بالنسبة لغرف PDC المغلقة، قم بحساب رفض الحرارة (كيلوواط) وحجم التدفئة والتهوية وتكييف الهواء (HVAC) للحفاظ على درجات الحرارة المحيطة بالمعدات المحددة من قبل الشركات المصنعة - عادةً 0-40 درجة مئوية لمجموعات المفاتيح الكهربائية وحدود النقطة الساخنة ≥65 درجة مئوية للمحولات ما لم يتم تصنيف خلاف ذلك. بالنسبة لهواء المناجم المغبر أو المسبب للتآكل، استخدم تهوية الضغط الإيجابي المفلترة وفكر في تركيب محولات خارجية مع مشعات ومراوح لتسهيل التبريد وتقليل مخاطر التلوث.

المراقبة والتحكم والأتمتة

SCADA، القياس عن بعد وصحة الأصول

قم بدمج SCADA مع التحكم المحلي القائم على PLC للقياس في الوقت الفعلي، وحالة القاطع، وإنذارات الرحلة، وأدوات التحكم في المولد. استخدم مراقبة صحة الأصول: تحليل الغاز المذاب (DGA) للمحولات، والتصوير الحراري بالأشعة تحت الحمراء للتوصيلات، وتحليل توقيع تيار المحرك للمحركات الكبيرة، وأجهزة استشعار الاهتزاز للمحطة الدوارة لجدولة الصيانة الاستباقية.

التشخيص عن بعد والأمن السيبراني

استخدم شبكات VPN الآمنة والوصول المستند إلى الأدوار والتجزئة لحماية شبكات التحكم PDC. قم بتنفيذ التسجيل والتنبيه الآلي وإدارة البرامج الثابتة عن بعد لتقليل التدخلات في الموقع. بالنسبة للتركيبات الحيوية، اتبع إرشادات IEC 62443 الخاصة بأمن نظام التحكم الصناعي.

قائمة التحقق من التثبيت والتشغيل والاختبار

• التحقق من المخططات أحادية الخط وتقييمات اللوحة مقابل المعدات المسلمة.
• مقاومة العزل واختبار الهيبوت على الكابلات والمحولات حسب توصيات الشركة المصنعة.
• إعدادات ترحيل الحماية والاختبار الوظيفي لمحاكاة الأخطاء بما في ذلك أوقات رحلة الكسارة.
• التصوير الحراري للوصلات المثبته بمسامير بعد فترة التشغيل الخاضعة للرقابة.
• تقرير التشغيل مع قراءات العدادات الأساسية ورسم خرائط علامات SCADA ومعايير القبول.

أفضل ممارسات التشغيل والصيانة

اعتماد جدول فحص يجمع بين الفحوصات البصرية اليومية والتصوير الحراري الشهري واختبار الحماية ربع السنوي والتحليل السنوي لزيت المحولات. احتفظ بمخزون قطع الغيار للعناصر المهمة: محولات الأجهزة، ومرحلات الحماية، وصمامات التحكم، والقواطع الاحتياطية إذا كان ذلك ممكنًا. احتفظ بمخطط حي من سطر واحد وقم بتحديث سجل الصيانة لكل أصل رئيسي لتقصير وقت استعادة الانقطاع.

الاعتبارات التنظيمية والبيئية والسلامة

الامتثال للقوانين الكهربائية المحلية ومتطلبات هيئة التعدين فيما يتعلق بتصاريح المعدات، وتصنيفات المناطق الخطرة (معدات مقاومة للانفجار حيث يوجد غاز الميثان أو الغبار القابل للاحتراق)، وإجراءات سلامة العمال. من أجل الامتثال البيئي، إدارة احتواء زيت المحولات، والتحكم في الجريان السطحي من أنظمة التبريد، وتخفيف الضوضاء للمولدات في الموقع.

نموذج جدول تخطيط السعة (تخطيط PDC النموذجي)

الخاتمة: خطوات عملية للتنفيذ

يتطلب توفير مركز موثوق لتوزيع طاقة التعدين تحليلًا صارمًا للأحمال المسبقة، وتنسيقًا وقائيًا قويًا، وتكرارًا حيث تكون العمليات حساسة لانقطاعات الخدمة، وبرنامج إدارة الأصول الذي يكتشف المشكلات قبل تفاقمها. إعطاء الأولوية للسلامة والضوابط البيئية والأمن السيبراني كجزء من التصميم المتكامل. تعمل المشاركة المبكرة مع بائعي المعدات وخطة التشغيل المتكررة على تقليل المخاطر وتقصير الوقت اللازم لعمليات التعدين.