アフリカの鉱山におけるプレハブ変電所の選択ガイド：鉱山地域向け急速電力供給ソリューション

Zisheng Electric は 配電機器の輸出に従事してきました。 10 年以上にわたって長年にわたり、当社は多数の 鉱山配電プロジェクトに参加してきました。.

これらのプロジェクトは次の場所にあります。

• 東アフリカ

• 西アフリカ

• 南部アフリカ

のためのものもあれ 新しい鉱山の建設ば、 既存の鉱山の拡張プロジェクトのためのものもありました。.

マイニングプロジェクトの最大の特徴は次のとおりです。

機器の到着が数日遅れる場合がありますが、生産は待つことができません。

鉱山会社にとって、停電は単に「電気がない」ということではありません。

それは次のことを意味します:

• 鉱山設備の停止

• 生産量の減少

• 人件費の増加

• 生産スケジュール全体への潜在的な影響

鉱山の電化の緊急性、つまり電力供給を直ちに復旧または確立する必要性は、通常の地方の電化プロジェクトとはまったく異なります。

マイニングオペレーターは非常に直接的な方法で損失を計算します。

1 日のダウンタイム = 失われた鉱石数 × 対応する経済的損失。

通常、この数値は重要です。

したがって、マイニング電源プロジェクトでは通常、次の 3 つの重要な指標に焦点を当てます。

• 工事スケジュール

• 動作の信頼性

• 環境適応性

従来、鉱山変電所を建設するには、建物を建設し、壁と基礎を設置し、現場で機器を組み立てる必要がありました。

プロセス全体には 6 か月以上かかる可能性があります.

この 6 か月間で、鉱山のディーゼル発電機は高級車の価格に相当する燃料を消費する可能性がありました。

その後、を採用するプロジェクトが増え始めました。 プレハブ変電所とも呼ばれる パッケージ変電所 または コンテナ化変電所.

コンセプトはシンプルです:

高圧開閉装置、変圧器、低圧配電機器はすべて工場で事前に設置およびテストされ、スチール製の筐体に統合されています。

それから：

• 現場まで運びます

• 基礎の上に置きます

• ケーブルを接続する

そして、電源を稼働させることができます。

この記事ではで私たちが経験し観察したこと、 、アフリカの鉱山配電プロジェクトの実際の利点と パッケージ変電所 適切なソリューションの選択方法について説明します。

私たち自身のプロジェクト経験から得たポイントもあれば、現場の鉱山エンジニアやプロジェクトマネージャーとの議論から得たポイントもあります。

は プレハブ変電所 新しい技術ではありません。

しかし、という特殊な環境では アフリカの鉱山プロジェクト、その価値はさらに重要になります。

I. マイニング電源は他のアプリケーションとどう違うのですか?

まず、いくつかの数字を見てみましょう。

アフリカは世界で最も重要な鉱物資源源の一つです。によると、アフリカには アフリカ開発銀行などの鉱物が豊富に埋蔵されています 銅、コバルト、マンガン、白金族金属。再生可能エネルギー産業の急速な発展に伴い、鉱山の拡張と新しい鉱山プロジェクトは増加し続けています。

の予測によると、アフリカの重要な鉱物に対する世界の需要は 国際エネルギー機関 (IEA)に増加すると予想されています 2040 年までに 3 ～ 4 倍.

これはどういう意味ですか？

マイニング事業は今後もさらに数が増え、規模も大きくなるでしょう。

信頼性の高い電力供給の需要はますます高まるでしょう。

しかし、鉱山の電源は他のアプリケーションとはまったく異なります。

停電のコストは全く異なるレベルにある

村や町が停電すると住民は苦情を言いますが、ほとんどの場合、それは安全を直接脅かすものではありません。

鉱山での停電はまったく異なる状況です。

地下排水ポンプが停止した場合:

→ 鉱山に水が浸水する可能性があります。

換気システムが停止した場合:

→ 危険なガスが蓄積する可能性があります。

吊り上げ装置が途中で停止した場合：

→作業員が地下に閉じ込められる可能性があります。

これらは誇張ではなく、実際の採掘作業でもそのような事件が起きています。

したがって、採掘現場では、通常の配電ネットワークよりも 電源の信頼性に対する要件がはるかに高くなります 。

変圧器が故障した場合、代替品をすぐに入手できる必要があります。

海外からの機器の出荷を 3 ～ 5 か月待つことは、まったく容認できません。

負荷の変化が非常に激しい

マイニング負荷は決して真に「安定」することはありません。

ボールミルが始動すると、電流が瞬時に 定格電流の6～7倍に上昇することがあります。.

複数の大型マシンが同時に起動すると、配電ネットワーク全体の電圧が大幅に低下する可能性があります。

このような繰り返しの衝撃条件下では、通常の変圧器は次のような影響を受ける可能性があります。

• 巻線の緩み

• 絶縁損傷

• 機械的ストレスの増加

• 絶縁劣化の加速

鉱山用変圧器は以下を考慮して設計する必要があります。

• 高い耐衝撃性

• 強力な短絡耐性

極めて過酷な動作環境

鉱山の環境はどんな感じですか？

• ひどい粉塵

• 強い振動

• 限られた設置スペース

• 悪い道路

銅鉱粉塵には腐食性成分が含まれる場合もあります。

鉱山現場に設置されたパッケージ化された変電所は、絶え間ない地面の振動にさらされながら、一日中前後に移動する大型トラックの横に設置されることがあります。

よりクリーンな環境向けに設計された従来の電力機器は、そのような条件では何年も耐えられない可能性があります。

の主な利点の 1 つは パッケージ化された変電所 、その堅牢性です。

• 完全密閉構造

• 専用の建物を建てる必要がない

• 内蔵エンクロージャ保護

頻繁な移転要件

マイニング プロジェクトの大きな特徴の 1 つは、その 一時的な性質です。.

例:

• 探査プロジェクトは1年か2年しか続かないかもしれない

• 露天掘り採掘エリアは3～5年以内に枯渇する可能性がある

その後、機器は別の採掘エリアに移動する必要があります。

従来の変電所の場合、解体と再建は、新しい変電所を建設するのとほぼ同じ労力となります。

パッケージ化された変電所は異なります。

• 平台トラックに積み込みます

• クレーンで吊り上げます

• 新しい場所に運ぶ

• 基礎の上に置きます

• ケーブルを接続する

そして、再び運用を開始することができます。

悪いグリッド条件

アフリカの多くの採掘現場は主要な送電網から遠く離れています。

するだけでも、すでに大きな課題となる可能性があります。 11kV または 33kV の中圧線を 鉱山に接続

電力品質に関しては、期待は現実的である必要があります。

• 大きな電圧変動

• 不安定な周波数

• 高調波成分が多い

したがって、パッケージ化された変電所内の変圧器には次のものが必要です。

• 広範囲の電圧調整機能

• 高調波耐性能力

II.従来の変電所建設とプレハブパッケージ変電所 — 違いは何ですか?

次の表は、2 つのアプローチの違いを比較しています。

簡単に言えば:

従来の変電所は 時間をスペースと引き換えにします 。ゆっくりと建設し、ゆっくりと稼働させ、数十年にわたって稼働するように設計された恒久的な設備を作成します。

マイニング プロジェクトには逆のアプローチが必要です。

スペース効率を活用して時間を節約します。

機器はよりコンパクトになり、若干高価になる可能性がありますが、優先事項は次のとおりです。

鉱山には今電力が必要です。

Ⅲ．鉱山プロジェクトにおけるパッケージ変電所の一般的な用途

露天掘り鉱山の電源

露天掘り鉱山の操業が開始されると、掘削エリアは継続的に深部に移動し、外側に拡大していきます。

それに応じて電源供給ポイントも移動する必要があります。

パッケージ化された変電所を採掘エリアの近くに設置して、以下に電力を供給できます。

• 電動ショベル

• ボール盤

• 排水ポンプ

数か月後、切羽が数百メートル前進すると、パッケージ化された変電所を簡単に持ち上げて、採掘作業と一緒に再配置することができます。

このアプリケーションの要件は次のとおりです。

• 頻繁な再配置機能

• 強い耐振動性

• 便利なケーブル接続

パッケージ化された変電所でを使用できます は、プラグイン ケーブル端子。移転中:

1. ケーブルの端子を外します

2. クレーンでユニットを吊り上げます

3. 新しい場所に運ぶ

再配置プロセス全体がはるかに高速かつ簡単になります。

地下鉱山の配電

地下鉱山での配電はさらに困難です。

環境には通常、次のものが含まれます。

• 限られた設置スペース

• 高湿度

• ガスまたは爆発性粉塵による潜在的なリスク

パッケージ化された変電所は、次のような地下室内に設置する必要がある場合があります。

• 換気条件が悪い

• 放熱が難しい

このアプリケーションの特別な要件は次のとおりです。

• 低圧側中性点非接地システム

• 変圧器と開閉装置間のインターロック保護

• 高い耐食性と耐湿性

• 特別に設計された冷却構造

さらに、地下採掘設備は地域の採掘安全規制に準拠する必要があります。

採掘認証が必要な場合、当社は要件を厳格に遵守し、不適切な解決策を強制しません。

鉱物処理工場および尾鉱保管施設

鉱物処理工場では負荷が集中しますが、設備の配置は分散するのが一般的です。

一般的なアプローチは次のとおりです。

長距離 11kV 配電線を設置し、そのルートに沿って複数のパッケージ変電所を配置します。 処理エリアの周囲に

各変電所は近くの機器に電力を供給します。

この分散電源方式の利点は次のとおりです。

• 低電圧ケーブルの距離の短縮

• 回線損失の低減

• 故障箇所の減少

尾鉱保管施設はさらに遠隔地にあります。

これらは多くの場合、採掘作業の「神経終末」です。

ポンプ場では継続的に尾水を除去する必要があります 24 時間.

小型のパッケージ化された変電所は、電源の問題をローカルで解決できるため、メインプラントから数キロメートルにわたる低圧ケーブルを延長する必要がなくなります。

そうしないと、その低電圧ラインだけでの電圧降下と電力損失が深刻な問題になる可能性があります。

探検キャンプと居住エリア

鉱山探査キャンプには通常、数十人しかいません。

電気負荷は大きくありませんが、信頼性は不可欠です。

一般的な負荷には次のようなものがあります。

• 通信機器

• 医療施設

• 厨房用冷凍設備

小型のパッケージ変電所（ 50～200kVA ）とバックアップとしてディーゼル発電機を組み合わせることで、完全な独立電源システムを形成できます。

同じことがマイニングの居住エリアにも当てはまります。

• 労働者の宿泊施設

• 食堂

• オフィスビル

負荷特性は通常の村や町と似ていますが、信頼性の要件ははるかに高くなります。

IV.マイニング環境にどのような変更を加えましたか?

当社の鉱山用パッケージ変電所は、アフリカの鉱山現場に直接出荷される単なる標準的な都市モデルではありません。

いくつかの部品は、採掘作業条件に基づいて特別に変更されています。

エンクロージャの保護

のエンクロージャは マイニングパッケージ変電所 、単純な単層鋼製ボックスではありません。

を採用しています。 断熱材を挟んだ二重鋼板構造.

主な設計上の特徴は次のとおりです。

• 鋼板厚さ 1.5mmから

• による構造コンポーネントの最適化 有限要素解析

• 重い鉱山車両の振動や衝撃に耐えることができます。

最小保護等級は IP54です.

沿岸鉱山地域または高湿度の地下環境では、保護を IP65にアップグレードできます。.

外部コーティングは C5強力防食システムを採用しており、コーティング構造は以下に従って特別に設計されています。

• 海岸環境

• 高湿度条件

• 腐食性の高い領域

トランスの補強

パッケージ変電所内に設置される変圧器は、標準的な配電変圧器とは異なります。

主な改善点は次のとおりです。

巻線クランプ力の増加

以下の原因による巻線の緩みを防止します。

• 機械的衝撃

• 頻繁な起動と停止操作

紙被覆平角導体または転置導体

より強力なものを提供します:

• 耐短絡能力

• 機械的強度

H種絶縁材

提供するもの:

• より高い耐熱性

• 温度上昇マージンが大きい

コアとクランプ構造用の個別の接地リード

絶縁状態の監視が容易になります。

負荷時のタップ変更のサポート

マイニンググリッドの電圧が大きく変動した場合でも、電力供給を中断することなく電圧調整を行うことができます。

冷却システム

パッケージ化された変電所の内部スペースは限られており、変圧器の発熱は顕著です。

したがって、熱放散は、パッケージ化された変電所のマイニングにとって最も重要な問題の 1 つです。

当社はいくつかの冷却ソリューションを提供しています。

強化された自然換気 + 強制換気

• 軸流ファンを搭載

• 温度が上昇するとファンが自動的に起動します

変圧器、HV、および LV コンパートメントの独立した分離

各コンパートメントには独自の専用冷却経路があります。

吸気口の防塵対策

• 換気口に防塵フィルターを設置

• フィルターは定期的に取り外して掃除できます

極端な条件向けのエアコン冷却オプション

非常に高温な環境では、空調による冷却を選択できます。

(十分な電力供給がある鉱山地域では、通常、エネルギー消費は主な懸念事項ではありません。信頼性が重要です。)

操作の安全性

採掘オペレーターは、必ずしも電気に関する専門的な知識を持っているとは限りません。

したがって、次のようないくつかの設計機能により操作手順を簡素化します。

ロック付低圧メインスイッチ

誤操作を防止します。

HV コンパートメントのドアと開閉装置の間のインターロック

ドアがきちんと閉まっていないとスイッチを閉じることができません。

充実の5予防連動システム

国際的な鉱山安全要件を満たしています。

英語の操作ラベル

次のようなバイリンガル オプション:

• 英語+中国語

• 英語+フランス語

必要に応じて提供できます。

簡易取扱説明書

誰も読まない分厚いマニュアルの代わりに、以下を提供します。

• 図解入りの説明書

• ステップバイステップの操作ガイダンス

交通の利便性

アフリカの鉱山機械には次のような厳しい要件があります。

パッケージ化された変電所は、40 フィートのコンテナに収まる必要があります。

これはほぼ業界のルールです。

一般的な輸送要件:

• 幅: ≤2.5メートル

• 高さ: ≤2.9メートル

機器が標準寸法を超える場合:

• 交通費が2倍になる可能性がある

• 多くの鉱山道路が通行不能になる可能性がある

重量も標準吊り上げ能力内に管理する必要があります。

パッケージ化された変電所には以下が装備されています。

• 底部のリフティングラグ

• 標準クレーン吊り上げポイント

特別な吊り上げ装置は必要ありません。

アフリカの鉱山プロジェクトにおけるプレハブ変電所の参考選択パラメータ

V. 2 つの実際のプロジェクトの事例

ザンビア銅鉱山

顧客は中規模の銅鉱山でした。

当初、電力供給ポイントは 1 つの鉱山地域の近くにありました。その後、掘削切羽が 2 キロメートル近く進むにつれて、低圧ケーブルの距離が長くなりすぎました。

ラインの末端の電圧はわずか 330V （定格電圧400V）まで低下し、大型鉱山機械は正常に起動できなくなりました。

鉱山会社は次の理由から架空送電線の再構築を望んでいませんでした。

• 費用が高かった

• 工期が長すぎた

• 生産スケジュールが待ちきれなかった

私たちの解決策は次のとおりです。

11kV /400V、1250kVA の鉱山用パッケージ変電所。 採掘エリアの隣のプラットフォームに設置された

11kV 高圧ケーブルは元の給電​​点から接続されました。

パッケージ化された変電所には以下が含まれます。

• 一体型高電圧開閉装置

• トランス

• 低圧分電盤

敷地条件は比較的良好でした。

機器の到着、基礎検証、ケーブル設置、試運転までの全設置期間は 1 週間以内に完了しました.

主な機能は特別に設計されたものでした。

頑丈なIビームスチールベース

このベースにより、パッケージ化された変電所をコンクリート基礎なしで砂利地盤に直接設置できるようになりました。

移転中:

• ベースが柔らかい土壌に引っかかることはありません

• ユニット全体を直接持ち上げて移動することができます

ギニア ボーキサイト鉱山

このプロジェクトはさらに興味深いものでした。

お客様は、 マイニング電動ショベル用の完全な電源ソリューションを購入しました。.

パッケージ化された変電所は、ソリューション全体の一部にすぎません。

2 台の電動ショベルが異なる採掘エリアで交互に稼働しました。

各採掘エリアは、新しい場所に移動する前に数か月かけて掘削されます。

各電動ショベルには次のものが装備されていました。

400kVA、33kV/400Vパッケージ変電所

ユニットは鉱山道路に沿って配置されました。

特別な要件は次のとおりです。

超低騒音

鉱山地帯の周囲には村があり、夜間の作業は住民に迷惑をかけることはなかった。

以下を追加しました。

• エンクロージャー内の遮音パネル

• 騒音低減換気ルーバー

• 低ノイズトランスコア

動作音は以下の程度に抑えられました。

55dB

これは通常の会話の音量とほぼ同じです。

お客様は特に次の点に満足されました。

完全なユニットは防雨性および防塵性を備えているため、屋外に設置する場合に追加のシェルターは必要ありません。

ギニアの雨季は数か月続くこともあり、屋外の設備は大雨にさらされます。

パッケージ化された変電所は、この環境に耐えられるように設計されています。

VI.マイニングパッケージ変電所を選択する際に考慮すべきことは何ですか?

最初に電圧レベルを確認してください

アフリカの鉱山地域で使用される主な入力電圧は次のとおりです。

• 11kV

• 33kV

一部の大規模な鉱山では次のものが使用されます。

• 66kV

一般的な低電圧出力には次のものがあります。

• 三相400V

• 単相230V

一部の古い鉱山地域では今でも次のものが使用されています。

• 415Vシステム

選択中は、必ず次のことを確認してください。

• 電力会社から提供される受電電圧

• 主要な鉱山機械の定格電圧要件

電圧が合わないと全ての機器が使えなくなります。

容量を適切に計算する - 見積もらないでください

マイニング負荷の計算は通常のプロジェクトよりも複雑です。

次の条件を考慮する必要があります。

• 最大動作条件

• 最低動作条件

• メンテナンス運転条件

次のような衝撃荷重の場合:

• ボールミル

• クラッシャー

始動電流は電圧降下の計算に含める必要があります。

多様性の要素も重要です。

鉱山における実際の同時稼働率は、設計者が当初見積もった値よりも低いことがよくありますが、過度の楽観主義は問題を引き起こす可能性もあります。

推奨される計算方法:

総設​​置設備容量 × ダイバーシティ係数 (通常 0.6 ～ 0.8) × 1.2 マージン係数

多様性係数が不確実な場合は、少し高い値を選択する方が安全です。

小型のパッケージ変電所を選択すると、後で大きな問題が発生します。

変圧器のみの交換とは異なり、パッケージ化された変電所のアップグレードは通常、ユニット全体の交換を意味します。

接続設定を間違えないでください

マイニングパッケージ変電所の高電圧側では通常、以下を使用します。

• ケーブル入力接続

• ロードスイッチ＋ヒューズコンビユニット

または：

• サーキットブレーカー開閉装置

低電圧側では一般に次のものが採用されます。

• 主幹受電ブレーカー

• 複数の送信フィーダ

地下採掘プロジェクトの場合は、次のような特別な注意が必要です。

低電圧システムでは以下を使用する必要があります。

• 非接地中性線システム

または：

• 消弧コイルを介した中性点接地

直接中性点接地は許可されません。

これは設計上の好みではなく、必須の安全要件です。

正確な環境パラメータを提供する

次のパラメータは、パッケージ化された変電所の設計に直接影響します。

• 高度

• 周囲温度

• 相対湿度

• 腐食性ガス

• 爆発危険分類

同じパッケージ化された変電所設計でも、次の場合にはまったく異なるパフォーマンスを発揮する可能性があります。

• 標高500メートル

• 標高2000メートル

断熱レベルと冷却能力の要件が変化するためです。

私たちはかつて、発注時に標高が記載されていない採掘プロジェクトに遭遇しました。

配達後、サイトは次の場所にあることが判明しました。

標高2200メートル

空気密度が低下すると、冷却ファンの効率が低下します。

追加の冷却装置を設置する必要がありました。

結果：

• 追加費用

• スケジュールの遅延

このため、生産前に環境データを確認する必要があります。

アフターサービス

採掘現場は遠隔地にあり、道路は困難な場合が多いです。

機器に障害が発生した場合、技術サポートがすぐに到着することはできません。

サプライヤーを選択する場合:

価格だけを見ないでください。

考慮する：

• アフリカで入手可能なスペアパーツがあるかどうか

• 現地のサービスパートナーがいるかどうか

• どのような対応を約束できるか

パッケージ化された変電所は完全なシステムです。

失敗には次のようなことが考えられます。

• 高電圧コンポーネント

• トランス部

• 低圧部

サプライヤーが変圧器のみを製造し、完全なシステムを製造していない場合、問題が発生したときに異なる関係者がお互いを責め合う可能性があります。

これは、採掘事業者が最も避けたい状況です。

VII.よくある質問

パッケージ変電所の耐用年数はどれくらいですか?

設計上の耐用年数は次のとおりです。

25～30年

エンクロージャには頑丈な耐食性鋼が使用されており、変圧器は標準的な動作条件に従って設計されています。

ただし、鉱山環境は特殊です。

実際の耐用年数はメンテナンスの品質に大きく左右されます。

推奨されるアクション:

• 定期点検

• クリーニング

• 予防検査

パッケージ変電所は従来の変電所と比べてどれくらい高価ですか?

同じ構成では次のようになります。

パッケージ化された変電所は通常、従来の変電所よりも 15% ～ 25% 高価です 。

ただし、鉱山プロジェクトでは、この追加コストは総建設スケジュールに比べて比較的少額です。

節約効果:

• 工期短縮

• ディーゼル発電機の使用量の削減

• サイト管理コストの削減

通常は価格差を超えます。

マイニング要件に応じてカスタマイズできますか?

はい。

パッケージ変電所の最大の利点の 1 つは、高度なカスタマイズ機能です。

以下を調整できます。

• 内部レイアウト

• 送信フィーダの数

• スイッチギアのブランド

• 筐体寸法

• 色

鉱山会社のロゴも筐体に印刷できます。

変圧器油は入っていますか？

はい。

出荷前:

• 変圧器油が充填されています

• オイル検査も完了

パッケージ化された変電所は、完全なユニットとして輸送されます。

現場で追加のオイル充填は必要ありません。

変圧器は以下を使用します。

高引火点鉱物油（引火点≧300℃）

鉱山用途に適した安全性能を備えています。

採掘証明書はありますか?

私たちは以下に従って製造します:

IEC規格

ローカル認証アプリケーションで顧客をサポートできます。

次のような必須の認証を必要とする国向け:

• SANS (南アフリカ)

• ZAM（ザンビア）

完全な技術文書サポートを提供します。

ただし、認証要件はプロジェクトや国によって異なります。

お客様はご注文前に現地の要件をご確認ください。

Ⅷ.私たちが提供するサービス

現地調査とソリューション設計

協力することで、次のことが可能になります。

• 鉱山現場を視察するためにエンジニアを派遣する

または

• お客様が提供した以下を分析します。

  • 現場の写真

  • 配置図

  • 装備リスト

私たちは以下を提供します:

• 配置図

• 電気系統図

• 基礎図面

カスタマイズされたソリューション

カスタマイズ オプションには次のものが含まれます。

• 電圧

• 容量

• ケーブル入口/出口の配置

• 開閉装置の構成

• 色

• ロゴ

すべては顧客の要求に応じて設計できます。

オンサイト設置サポート

インストール後:

私たちが提供できるものは次のとおりです。

• 配線と試運転に関するエンジニアのガイダンス

• 地元の電気工事士向け研修

スペアパーツの供給

スペアパーツのリソースは次のとおりです。

• ケニア

• ナイジェリア

• 南アフリカ

共通のスペアパーツは現地で入手可能です。

特別なスペアパーツは、通常の海上輸送スケジュールで中国から発送できます。

当社はアフリカでプロジェクトを実施した豊富な経験があり、現地の気候条件、送電網条件、負荷特性に応じてソリューションをカスタマイズできます。

当社の製品には次のものが含まれます。油入変圧器, 変電所の変圧器, パッドマウント変圧器, 柱上変圧器、乾式変圧器、および その他の配電設備

同社が保有する実用新案特許22件、ソフトウェア著作権3件

合格ISO9001、ICE監査に

プロジェクトがアフリカの鉱山、工業団地、または再生可能エネルギー基地に位置し、以下が必要な場合:採掘負荷計算、プレハブ変電所設計、1kV/33kV システム構成、IEC 技術文書作成、EPC 入札技術サポート

初期ソリューションを 24時間以内に提供できます。機器の選択、ライン損失の計算、投資収益率の見積もりを含む

Zisheng Electric — マイニング電源では速度が不可欠であり、信頼性が真の能力です。