V izjemno mrzlih rudarskih regijah na severu, kot je Mohe, kjer zimske temperature redno padejo na -40 stopinj, se električna oprema, nameščena na prostem, vse leto- sooča z izjemnimi izzivi, vključno z zaledenitvijo, zmrzovanjem, nizko-temperaturno krhkostjo in mehanskimi motnjami. V okoljih z ultra-nizkimi{7}}temperaturami so standardne stikalne naprave zelo nagnjene k okvaram, kot so mehanske motnje, odpoved izolacije, utrjevanje tesnila in strjevanje maziva, kar preprečuje normalno zapiranje in zagon. To neposredno vodi do izpadov opreme-za odprto rudarjenje in paralize sistemov za distribucijo električne energije. Številni inženirji domnevajo, da so-izklopi in zagoni pri nizkih temperaturah običajni v industriji, medtem ko v resnici oprema preprosto nima specializiranih konstrukcijskih prilagoditev za ekstremni mraz. Ta specializirana stikalna naprava, zasnovana-po meri za ekstremne delovne pogoje odprtega-rudnika Mohe, premaga nizke{14}}temperaturne omejitve običajne opreme in dosega zanesljivo zapiranje z-enkratnim poskusom tudi v ekstremnih pogojih pod ničlo. Med različnimivrste stikalnih napravprilagojena industrijskim in rudarskim scenarijem, je ta-po meri zasnovana oprema za ekstremni mraz na novo opredelila operativne standarde za-distribucijo električne energije v odprtem kopu v severnih regijah. Oba24 kV stikalne napraveza glavno napajanje rudnika in zračno{0}}izolirane stikalne naprave (AIS), ki se običajno uporabljajo na prostem, so bile podvržene specializiranim nizko{1}}temperaturnim nadgradnjam, zaradi česar so najprimernejša izbira za distribucijo električne energije v izjemno mrzlih rudarskih območjih.
Velika večina-stikalnih naprav za splošno uporabo je zasnovana tako, da prenese temperature v razponu le od -20 stopinj do +40 stopinj, zaradi česar so popolnoma neprimerne za Mohejeve ekstremne zunanje pogoje. Izjemen mraz lahko ogrozi zaščito običajne opreme v več dimenzijah-vključno z mehansko strukturo, izolacijo, električnimi vezji in tesnilnimi materiali-, kar vodi do napak pri zagonu. Na podlagi resničnega-projekta v odprtem-rudniku v Moheju bo ta članek razčlenil temeljno tehnično logiko za uspešnim prvim-zapiranjem ekstremno-hladnih stikalnih naprav, primerjal razlike v-prilagajanju nizkih{13}}temperatur med različnimi vrstami stikalnih naprav in podrobno opisal ključne modifikacijske rešitve za 24 kV stikalne in zračno izolirane stikalne naprave (AIS) v ekstremnih hladnih razmerah.
1. -40 stopinj ekstremnih hladnih pogojev: štirje glavni vzroki za okvaro pri običajnem zapiranju stikalnih naprav
Odprti-rudnik Mohe predstavlja nezaščiteno zunanje okolje z ekstremnim mrazom, kjer nizke nočne temperature v kombinaciji z vetrom, snegom in zmrzaljo povzročajo, da se na zunanjih in notranjih površinah stikalnih omaric zlahka tvorijo tanke plasti ledu in zmrzali. Pod temi pogoji se običajna stikalna naprava pogosto pokvari in se ne more pravilno zapreti. Temeljni vzroki so skoncentrirani v štirih ključnih vidikih-skupnih slabostih, ki si jih delijo vsi standardivrste stikalnih napravv okoljih z nizko{0}}temperaturo.
Najprej mehanske komponente zamrznejo in se zataknejo. Pri -40 stopinjah se maziva, ki se uporabljajo v tipičnih mehanskih vzmeteh, prenosnih palicah in pogonskih mehanizmih, popolnoma strdijo in izgubijo svojo mazalno funkcijo. To dramatično poveča mehansko odpornost in zmanjša navor, potreben za operacije odpiranja in zapiranja, kar neposredno povzroči zataknjene zapiralne mehanizme in napake pri delovanju.
Drugič, tesnilni materiali postanejo krhki pri nizkih temperaturah. Običajna gumijasta tesnila se v ekstremnem mrazu strdijo in počijo, kar omogoča, da veter, sneg in vlaga prodrejo v ohišje in ustvarijo notranje kopičenje ledu, ki moti delovanje stikala.
Tretjič, izolacijska učinkovitost se poslabša. Standardni izolacijski materiali postanejo bolj krhki in manj prožni pri ultra-nizkih temperaturah, zaradi česar so nagnjeni k mikro-razpokam in znatno zmanjšajo izolacijske rezerve.
Četrtič, električni drift se pojavi v sekundarnih tokokrogih. Nizke temperature povzročajo premike parametrov v relejih in zaščitnih napravah, kar vodi do nepravilne logike zapiranja in sprožitve mehanizmov za zaklepanje.
Te težave skupaj povzročijo močno povečanje stopenj napak za standardzračno izolirane stikalne naprave (AIS)v ekstremno mrzlih okoljih-odprtega rudarjenja. Tudi konvencionalne24 kV stikalne naprave, če ni posebej zasnovan za delovanje pri nizkih-temperaturah, bo pogosto trpel zaradi okvar pri zapiranju in zavračanja delovanja opreme, zaradi česar ne bo v celoti izpolnil potreb po oskrbi z električno energijo pri neprekinjeni-proizvodnji v odprtih rudnikih.
2. Izbira in prilagoditev opreme za ekstremni mraz: razlike v toleranci nizke-temperature med različnimi tipi stikalnih naprav
Med različnimi vrstami stikalnih naprav, ki se običajno uporabljajo pri distribuciji električne energije v industriji in rudarstvu, oprema z različnimi strukturami in metodami izolacije kaže pomembne razlike v prilagodljivosti-vremenu. Zaradi teh razlik je univerzalna izbira nepraktična; namesto tega je bistvenega pomena natančna prilagoditev glede na-delovne pogoje odprtega rudnika.
Zračno{0}}izolirana stikalna naprava (AIS), ki temelji na zračni izolaciji in odprti prezračevalni zasnovi, ima preprosto strukturo in odlično odvajanje toplote. Vendar pa ima slabo odpornost na nizke temperature. Konvencionalne enote AIS nimajo zaprte toplotne izolacije in aktivnih mehanizmov za odmrzovanje, zaradi česar so zelo dovzetne za nastajanje notranjega ledu pri ekstremnem mrazu. Nabiranje zmrzali in ledu na izolacijskih površinah lahko povzroči površinsko sledenje, praznjenje in mehansko zagozditev. Posledično lahko standardna oprema AIS zanesljivo deluje samo v notranjih okoljih s -temperaturo okolja. Za učinkovito delovanje v težkih hladnih razmerah odprtih-kopov Mohe so potrebne posebne modifikacije.
Kot jedro glavnega distribucijskega sistema za distribucijo električne energije v rudarskem območju 24 kV stikalna naprava oskrbuje z električno energijo vso opremo, ki je vključena v rudarske, transportne in drenažne operacije v-odprtih rudnikih, kar zahteva izjemno visoko zanesljivost pri zapiranju in stabilnost delovanja. Standardne 24kV stikalne naprave imajo običajno zapleteno mehansko zasnovo in številne natančne komponente, ki so nagnjene k nezadostnemu navoru in premikanju parametrov v okoljih z nizko-temperaturo. Zaradi tega je takšna oprema ključni poudarek pri prilagajanju-na hladno vreme in tudi glavni prilagojeni model v tem projektu Mohe.
3. Osnovna tehnična rešitev: Pet prilagojenih modelov za doseganje enega-zapiranja droga pri -40 stopinjah v ledenih razmerah
Kot odziv na ekstremne delovne pogoje v odprtem-rudniku-Mohe, vključno s temperaturami do -40 stopinj, ledom-prekritimi površinami ter močnim vetrom in snegom-je projektna skupina izvedla obsežno prilagoditev nizkih{7}}temperatur in nadgradnje osnovne opreme za distribucijo električne energije. Z obravnavo petih ključnih razsežnosti-strukture, materialov, nadzora temperature, logike in zaščite-je ekipa popolnoma rešila izzive nizko{10}}temperaturnega zapiranja, kar je omogočilo-po meri zasnovano 24 kV stikalno napravo in naknadno vgrajeno zračno{13}}izolirano stikalno napravo (AIS) za doseganje natančnega,-poskusa zapiranja tudi v razmerah z ledom.
1. Specializiran nizko{1}}temperaturni mehanski sistem za preprečevanje zmrzovanja in zasega delovnih mehanizmov
Vsi delovni mehanizmi so bili zamenjani s posebnimi dušilnimi mazivi, odpornimi na ultra-nizke temperature, ki omogočajo delovanje v širokem temperaturnem območju od -45 stopinj do +55 stopinj in popolnoma odpravijo tveganje strjevanja pri nizkih-temperaturah; Parametri navora vzmetnih-energijskih-mehanizmov so optimizirani z vgrajeno-redundanco odpornosti na-nizke{8}}temperature za izravnavo povečane mehanske odpornosti v izjemno mrzlih okoljih, zagotavljanje zadostne moči za operacije zapiranja in odpiranja ter odpravljanje motenj pri zapiranju in-okvare-delovanja pri njihovem izvoru. Ta rešitev je istočasno združljiva z mehanskimi strukturami vseh vrst stikalnih naprav v projektu.
2. Aktivni sistem za-odmrzovanje{2}}temperature: Odpravljanje nevarnosti,-povezanih z ledom v notranjosti omare
Omara je opremljena z vgrajenim-inteligentnim-sistemom ogrevanja in razvlaževanja s konstantno temperaturo, ki v realnem času spremlja notranjo temperaturo in vlažnost. Samodejno aktivira ogrevanje pri nizkih temperaturah in razvlaževanje pri visokih stopnjah vlažnosti, kar preprečuje kondenzacijo, nastajanje ledu in nabiranje ledu v notranjosti omare. Za obravnavo konstrukcijskih omejitev odprte strukture vzračno izolirane stikalne naprave (AIS), nameščene so nadzorljive, zaprte toplotnoizolacijske in prah{0}}odporne komponente. Te komponente uravnavajo prezračevanje in odvajanje toplote z zaščito pred zmrzovanjem pri nizkih temperaturah, kar preprečuje vdor vetra in snega ter povzroči zmrzovanje opreme.
3. Nadgrajeni na nizke{1}}temperature, krhki-odporni materiali za zagotavljanje stabilne izolacije in tesnjenja
Vsa tesnila ohišja so bila zamenjana s-temperaturno-silikonsko gumo, ki ohranja prožno tesnjenje tudi pri -40 stopinjah brez razpok ali uhajanja zraka. Izolacijske komponente so narejene iz modificirane nizkotemperaturne epoksi smole, ki odpravlja težave, kot sta krhkost pri nizkih temperaturah in poslabšanje izolacije. To zagotavlja stabilno izolacijo za24 kV stikalne napravepri ekstremno nizkih-temperaturnih pogojih, brez nevarnosti lezenja ali okvare.
4. Nizko{1}}temperaturna proti-vibracijska zasnova za sekundarna vezja, ki zagotavlja stabilno logiko zapiranja
Zaščitne naprave, releji in sekundarne komponente so oprema industrijskega-razreda, ocenjena za širok temperaturni razpon, primerna za delovanje pri ultra-nizkih temperaturah -40 stopinj, s čimer se izognemo težavam, kot sta premik parametrov in napačna interpretacija signala pri nizkih temperaturah; logika zaklepanja pri zapiranju je bila optimizirana in dodan je bil-program samotestiranja za nizke-temperaturne razmere – ukazi za zapiranje se izvedejo šele, ko stanje opreme ustreza zahtevanim standardom, s čimer je odpravljeno tveganje napačnega delovanja ali okvare delovanja.
5. Optimizirana zunanja -zmrzovalna struktura kabineta
Sprejeta je dvojno{0}}izolirana struktura omare z vmesnim slojem, napolnjenim z izolacijskim in ognjevarnim-materialom za izboljšanje odpornosti omare proti zmrzovanju in toplotne izolacije. Strukture za- in led-preprečevanje so nameščene na vrhu in ob straneh ohišja, da preprečijo, da bi nabiranje snega in ledu obtežilo opremo, kar zagotavlja popolno prilagoditev na ekstremne mrzle razmere odprtih-kopov brez zavetja.
4. Preizkušanje-na terenu: Praktični preizkus posameznega{2}}cikla zapiranja v ledenih razmerah
V terenskem testnem scenariju pri ekstremno-temperaturi v Moheju pozimi je oprema ostala nepremična 72 zaporednih ur pri -40 stopinjah v zmrzovalnih pogojih. Na zunanjosti stikalne omare se je oblikovala zmrzal, določena območja pa je prekril tanek led, kar je simuliralo najtežje pogoje zaustavitve v rudarskem območju. Po posebej prilagojenem24 kV stikalne napravein spremenjenozračno izolirane stikalne naprave (AIS)sprožili svoje-postopke samotestiranja, je temperaturno-nadzorovani sistem hitro stopil minimalno kopičenje zmrzali. Delovni navor, izolacijski parametri in signali tokokroga so izpolnjevali zahtevane standarde, operacija zapiranja pa je bila uspešno zaključena v prvem poskusu-brez motenj, odpovedi delovanja ali alarmov. Parametri delovanja opreme so popolnoma v skladu z industrijskimi in rudarskimi standardi distribucije električne energije.
Preizkusi na terenu dokazujejo, da zanesljivost za-zagona stikalnih naprav v ekstremnem mrazu ni nikoli stvar sreče, temveč rezultat sistematičnega nizko{1}}temperaturnega oblikovanja po meri. Okvaram pri nizki-temperaturah v standardni opremi se je mogoče popolnoma izogniti s tehničnimi spremembami, ki omogočajo vsevrste stikalnih napravda se prilagodi ekstremnemu mrazu severnih zunanjih okolij.
Zaključek
Od pogoste odpovedi običajne opreme za delovanje pri nizkih temperaturah do uspešnega prvega-zapiranja ekstremno-mraz-prilagojene opreme pri -40 stopinjah v ledenih razmerah so tehnološke nadgradnje popolnoma premagale izzive distribucije električne energije v severnih rudarskih območjih z ekstremnim mrazom. Ne glede na to, ali gre za 24 kV stikalne naprave za glavno distribucijo električne energije ali-za zunanje -zračno izolirane stikalne naprave (AIS), je stabilno delovanje vseh vrst stikalnih naprav v ekstremnih pogojih odvisno od ciljnih prilagoditev zasnove posebnim delovnim pogojem. Osnovna logika distribucije električne energije v ekstremnem mrazu ni zgolj prisiliti opremo, da se prilagodi nizkim temperaturam, temveč celovito rekonstruirati zmogljivost opreme v vseh dimenzijah-vključno z materiali, strukturo, nadzorom temperature in operativno logiko – za izgradnjo zanesljive obrambne linije napajanja za varno proizvodnjo v ekstremno mrzlih zunanjih rudarskih območjih, kot je Mohe.
O nas
Zhejiang Lvma Electric Co., Ltd. se od leta 2018 opira na 17 let praktičnih-izkušenj v električnem sektorju. Kot podjetje s certifikatom ISO 9001:2015-se odlikujemo pri proizvodnji inteligentnih stikalnih sistemov in zanesljivih oljnih-in suhih razdelilnih transformatorjev, ki jih izvažamo v Evropo, na Bližnji vzhod, v Južno Ameriko, jugovzhodno Azijo in Afriko.
Naša moč v raziskavah in razvoju, podprta z več kot 40 patenti, vodi naš razvoj v smeri inteligentne in okolju prijazne distribucije električne energije. Z digitaliziranim delovanjem in pametnim nadzorom dosledno zagotavljamo izdelke, ki združujejo inovativnost, varnost in dolgo-trajnost.