Choix des transformateurs pour les projets miniers au Pérou : altitude, réseaux à 60 Hz et logistique sur site
L'acquisition de transformateurs pour une mine se résume rarement à une simple comparaison entre la puissance en kVA, le rapport de tension et le prix. Un projet peut combiner des postes de transformation en haute altitude, de gros moteurs, des variateurs de fréquence, de longues lignes d'alimentation, un réseau en mauvais état et des voies de transport restreintes. Si ces facteurs ne sont pas traduits en exigences claires concernant les transformateurs, l'équipement peut être conforme sur le plan électrique sur le papier, mais présenter néanmoins de mauvaises performances sur le terrain.
Les approches de Zisheng Electric Sélection de transformateurs pour des projets miniers au Pérou dans le cadre d'une analyse coordonnée du réseau électrique, des charges des processus, de l'altitude, de l'environnement et de la logistique. Le réseau interconnecté du Pérou fonctionne à 60 Hz, comme l'indique la documentation officielle du projet du COES, mais la fréquence à elle seule ne suffit pas à définir le transformateur. Le schéma unifilaire approuvé, le cahier des charges du fournisseur d'électricité ou du propriétaire et les mesures effectuées sur site doivent permettre de déterminer les niveaux de tension réels, les exigences d'isolation et les limites de fonctionnement.
Pourquoi le choix d'un transformateur minier commence par l'analyse du processus
La demande électrique d’une mine suit la production. Les concasseurs, les broyeurs, les convoyeurs, les pompes, les systèmes de ventilation et les équipements de drainage ne démarrent ni ne fonctionnent tous de la même manière. Certaines charges présentent un courant de démarrage élevé. D’autres sont commandées par des variateurs de fréquence. Certaines sont critiques, car une coupure de courant peut interrompre le drainage, la ventilation ou la manutention du minerai. La puissance nominale et l’impédance du transformateur doivent donc être vérifiées en fonction des cas de fonctionnement réels plutôt qu’en se basant sur une simple somme des charges connectées.
Commencez par dresser une liste des charges en distinguant les charges continues, intermittentes, de réserve et futures. Identifiez le moteur le plus puissant, son mode de démarrage, sa fréquence de démarrage et la chute de tension admissible. Notez la configuration des impulsions du variateur de fréquence (VFD), les données harmoniques et les équipements de correction du facteur de puissance. Si des générateurs ou une source d'énergie renouvelable locale peuvent fonctionner en parallèle avec le réseau, incluez ces modes dans l'étude.
Cas d'exploitation à prendre en compte dans les calculs
- Production normale dans les conditions de diversité et d'environnement prévues.
- Démarrage du plus gros moteur alors que d'autres charges essentielles sont en marche.
- Redémarrage après une coupure de tension ou un déclenchement de processus.
- Fonctionnement avec un raccordement au réseau moins performant ou avec une production locale.
- Un transformateur hors service dans un circuit où des unités sont montées en parallèle.
- Extension prévue avec le calendrier de charge futur confirmé.
Éléments clés pour le choix des transformateurs destinés aux projets miniers au Pérou
| Données d'entrée du projet | Décision technique | Pourquoi est-ce important | Risque typique lié aux marchés publics |
|---|---|---|---|
| Altitude d'installation | Examen de l'isolation externe, des espaces libres, du refroidissement et du boîtier | Une densité de l'air plus faible influe sur les performances diélectriques et thermiques | On utilise un modèle standard sans correction d'altitude |
| Tension du réseau et fréquence de 60 Hz | Conception des enroulements, niveau d'isolation, gamme de prises et accessoires | Le transformateur doit être adapté aux caractéristiques nominales homologuées du réseau et des équipements. | La tension nominale est confondue avec la tension maximale de l'équipement |
| Démarrage du moteur | Évaluation de la capacité, de l'impédance et de la chute de tension | Un courant de démarrage élevé peut perturber le bus de processus | La charge en fonctionnement est vérifiée, mais pas les performances au démarrage. |
| Charges harmoniques | Marge thermique, conception de l’enroulement et traitement du neutre | Les harmoniques peuvent augmenter les pertes par courants de Foucault et les pertes parasites | Le pourcentage du variateur de fréquence est indiqué sans spectre harmonique |
| Poussière et intempéries | Système de refroidissement, étanchéité, protection contre la corrosion et accès pour l'entretien | Les dépôts peuvent entraver le refroidissement et nuire à l'isolation extérieure | Une formulation générique relative à l'enceinte remplace une spécification environnementale |
| Itinéraire de transport | Dimensions d'expédition, pièces amovibles et plan de montage sur site | Les routes de montagne et les limites de levage peuvent influer sur la taille des marchandises livrables | La conception électrique est terminée avant la vérification des aspects logistiques |
La haute altitude pose à la fois un problème diélectrique et thermique
De nombreuses zones minières des Andes se situent bien au-dessus de 1 000 m. L'altitude exacte doit être déterminée à partir des relevés topographiques du projet. À haute altitude, la densité réduite de l'air a une incidence sur les distances de sécurité externes et sur les performances de refroidissement des surfaces refroidies par air. La norme CEI 60137 définit une procédure de correction d’altitude pour les traversées de transformateurs situées au-dessus de 1 000 m, et la coordination de l’isolation doit respecter les exigences approuvées des normes CEI 60071 et CEI 60076 ou l’alternative spécifiée par le propriétaire.
Il ne suffit pas d’indiquer “ adapté à la haute altitude ” sur une fiche technique. Le fournisseur doit préciser quels éléments ont été vérifiés : l’isolation des traversées, les distances isolantes phase-phase et phase-terre, la coordination des parafoudres, la capacité du radiateur, les performances du ventilateur, la marge d’élévation de température et les caractéristiques des accessoires. Les unités de type sec nécessitent également une vérification du boîtier et de la ventilation, car une circulation d’air restreinte peut annuler les avantages attendus d’une installation en intérieur.
Pour les postes de transformation en extérieur, demandez un plan d'ensemble coté indiquant les structures mises à la terre situées à proximité ainsi que les raccordements par câbles ou barres omnibus. Pour les équipements en enceinte, vérifiez la température ambiante, les caractéristiques de ventilation, la filtration de la poussière et le rejet de chaleur. Une correction liée à la haute altitude appliquée à un seul composant ne prouve pas que l'installation complète soit adaptée.
Vérifier les données relatives au système à 60 Hz et à la tension réelle
Les documents officiels relatifs aux projets du COES se basent sur un système à 60 Hz. Cependant, une équipe chargée des achats ne doit jamais choisir un transformateur en se fondant uniquement sur la fréquence nationale indiquée. Les projets miniers peuvent être raccordés à différents niveaux de transport, de sous-transport ou de distribution, et la tension secondaire de l'installation dépend de la conception du procédé. Le cahier des charges d'achat doit préciser la tension nominale, la tension maximale de service, la tension maximale admissible pour les équipements, les exigences d'isolation de base et le schéma de mise à la terre pour chaque enroulement.
La plage de prises et le pas de prise doivent être déterminés à partir d'une étude de flux de charge et de tension. Un changeur de prises hors tension peut suffire lorsque la tension d'alimentation est stable et que les réglages sont peu fréquents. Un changeur de prises en charge peut se justifier lorsque les variations de tension de service doivent être gérées sans interrompre la production. Ce choix a une incidence sur les coûts, la maintenance, les commandes, la protection et le plan de gestion des pièces de rechange.
Lorsque la mine intègre une production locale, il convient de vérifier tous les modes de fonctionnement. Un transformateur peut être soumis à des flux de puissance dans les deux sens, à différents niveaux de défaut ou à une référence de neutre différente. Les réglages de protection, les rapports des transformateurs de courant et la stratégie de régulation de tension doivent être coordonnés avant la validation de la fiche technique.
Démarrage des moteurs, impédance et stabilité de la tension
L'impédance de court-circuit influe à la fois sur le courant de défaut et sur la chute de tension. Une impédance plus élevée peut limiter le courant de défaut, mais augmente la chute de tension lors du démarrage d'un gros moteur. Une impédance plus faible peut améliorer la tension de démarrage, mais peut accroître la charge imposée aux appareillages de commutation et aux barres omnibus. Il n’existe pas de valeur universellement valable ; celle-ci doit être évaluée en fonction de la puissance de la source, de l’impédance des câbles, du mode de démarrage du moteur et de la conception du dispositif de protection.
Demandez les calculs relatifs au démarrage le plus exigeant. Si un concasseur ou un broyeur utilise un démarrage direct en ligne, l’étude doit indiquer le courant de démarrage, le temps d’accélération et la tension aux bornes du moteur. Les démarreurs progressifs et les variateurs de fréquence réduisent ou contrôlent le courant de démarrage, mais ils introduisent leurs propres contraintes thermiques et harmoniques. Lorsque le redémarrage de la production peut impliquer plusieurs moteurs, définissez la séquence de redémarrage automatique afin que le transformateur ne soit pas évalué uniquement pour une charge isolée.
Harmoniques et charges non linéaires
Les variateurs de fréquence, les redresseurs, les chargeurs de batterie et les alimentations sans coupure (ASI) consomment un courant non linéaire. Leur teneur en harmoniques peut accroître les pertes par courants de Foucault dans les enroulements, les pertes parasites structurelles et le courant de neutre. Un simple pourcentage de la “ charge du variateur de fréquence ” ne suffit pas pour la conception. Indiquez la topologie du variateur, le nombre d’impulsions, les réacteurs ou filtres d’entrée, le spectre harmonique prévu et le profil de charge.
Le fournisseur du transformateur peut alors examiner le dimensionnement des conducteurs, la disposition des enroulements, la densité de flux, le blindage et la marge d'élévation de température. L'ingénieur système doit vérifier séparément la résonance avec les batteries de condensateurs et s'assurer que les limites harmoniques sont respectées au point de raccordement. Il ne faut pas faire valoir la capacité harmonique sans avoir défini une base de charge et une méthode d'acceptation.
Poussière, température, humidité et corrosion
Les environnements miniers peuvent être caractérisés par la présence de poussières abrasives, d’importantes variations quotidiennes de température, une exposition solaire intense et une humidité saisonnière. Le projet doit décrire la composition et la concentration des poussières (lorsque ces informations sont disponibles), les températures ambiantes maximales et minimales, le rayonnement solaire, les précipitations, l’humidité et la catégorie de corrosion. L’accès pour la maintenance et la fréquence des opérations de nettoyage sont également des éléments importants.
Pour les unités à bain d’huile, comparez les configurations « hermétiques » et « avec conservateur » en fonction de la puissance, de la classe de tension et de la stratégie de maintenance. Précisez l’espacement des radiateurs, l’accès aux ventilateurs, les matériaux des joints, le système de peinture et la protection des armoires de commande. Pour les appareils de type sec, définissez l'indice de protection de l'enceinte, la ventilation et le plan de dépoussiérage. Un indice IP élevé ne remplace pas une étude thermique ; restreindre le débit d'air peut faire augmenter la température interne.
La logistique peut influencer la conception des transformateurs
Les sites de montagne isolés peuvent présenter des restrictions au niveau des ponts, des virages serrés, des pentes raides, des tunnels étroits et une capacité de levage limitée. L'étude du transport doit être lancée avant que le gabarit de la cuve ne soit définitivement arrêté. Il convient de vérifier la masse maximale d'expédition, les charges par essieu, les dimensions hors tout du transport, les hypothèses relatives au tracé de l'itinéraire, les points de levage, les patins de levage et la zone de montage disponible.
Il peut s'avérer nécessaire de démonter les accessoires de grande taille en vue de leur expédition. Le contrat doit préciser quels bagues, radiateurs, pièces du conservateur, ventilateurs et boîtiers de câbles seront expédiés séparément ; comment les ouvertures seront obturées ; et quelles tâches doivent être réalisées sur site. Préciser si le réservoir principal est expédié rempli d’huile, partiellement rempli ou sous gaz sec, conformément à la conception approuvée et au mode de transport prévu. Le traitement de l’huile sur site, le remplissage sous vide et les contrôles d’étanchéité doivent faire l’objet d’une notice de procédure et d’une matrice des responsabilités.
Exemple hypothétique d'appel d'offres
Exemple hypothétique — ne constitue pas une référence de projet : Une mine prévoit la mise en place d'une nouvelle ligne de concassage à 4 200 m d'altitude. La liste préliminaire des équipements comprend un gros moteur de concasseur, plusieurs entraînements de convoyeurs et un futur circuit de broyage. Le réseau d'alimentation est à 60 Hz, mais l'appel d'offres ne précise que la puissance du transformateur et la tension nominale.
Avant de comparer les devis, l’acheteur doit fournir l’altitude mesurée, les données de tension homologuées, le niveau de court-circuit de la source, les données de démarrage du moteur, les informations sur les harmoniques du variateur de fréquence, les conditions ambiantes, le calendrier de déploiement, les contraintes de transport et la stratégie de mise hors service requise. Les offres relatives aux transformateurs pourront alors être comparées sur une base technique commune. Sans ces informations, un soumissionnaire peut inclure une correction d’altitude et des dispositions logistiques, tandis qu’un autre proposera un prix pour une conception standard, ce qui rendrait la comparaison commerciale trompeuse.
Liste de contrôle pour l'achat de transformateurs destinés à l'industrie minière
Un tableau comparatif des offres, sur le plan technique, doit indiquer la température ambiante prévue, l'altitude d'installation, le profil de charge, la base d'impédance, la plage de prises, la puissance de refroidissement, l'étendue des accessoires, l'étendue des essais et les limites de transport. Sans cette base commune, un prix inférieur peut simplement refléter des exigences techniques omises plutôt qu'un transformateur plus compétitif.
- Schéma unifilaire et principe de fonctionnement approuvés.
- Une fréquence de 60 Hz et toutes les données relatives aux tensions primaire, secondaire et tertiaire.
- Tension maximale admissible pour les équipements et niveaux d'isolation requis.
- Altitude d'installation et caractéristiques environnementales.
- Liste des charges, facteurs de demande, moteur le plus puissant et méthode de démarrage.
- Programme de fonctionnement des variateurs de fréquence et des charges non linéaires, avec informations sur les harmoniques.
- Niveau de défaut du réseau, impédance requise et données nécessaires à la coordination des protections.
- Méthode de mise à la terre, groupe vectoriel et charge du neutre.
- Méthode d'évaluation des pertes et capitalisation des pertes garanties, le cas échéant.
- Étude de l'itinéraire, dimensions maximales de transport et capacité de levage.
- Portée de l'étude FAT, calendrier des documents, conservation et responsabilité relative à la mise en service du site.
- Besoins en pièces de rechange, en outillage spécialisé, en formation et en assistance technique à distance.
Directives régionales et minières connexes
Parmi les ressources utiles en matière de planification, on peut citer le guide intitulé achat de transformateurs pour des projets miniers dont les réseaux électriques sont peu développés, la liste de contrôle pour Remplacement de transformateurs sur des sites industriels existants, ainsi que l'analyse de évaluation des fournisseurs pour des projets EPC en Amérique du Sud. Ces articles traitent de décisions connexes, mais ne doivent pas se substituer aux calculs spécifiques à chaque projet.
Les options de produits adaptées aux différents postes électriques miniers comprennent notamment : Transformateur de puissance à huile de 10 MVA, 33/11 kV, un Transformateur de puissance de 35 kV ou 46 kV, et un Transformateur de type sec SC(B) destiné à la distribution en intérieur. Ces pages présentent les gammes de produits disponibles ; les puissances nominales définitives doivent être déterminées à partir du cahier des charges minier approuvé.
Approche de sélection finale
Une protection de boîtier Sélection de transformateurs pour des projets miniers au Pérou nécessite de démontrer l'existence d'un lien avéré entre la charge du processus, le réseau à 60 Hz, l'altitude, les conditions environnementales et l'itinéraire de transport. La décision d'achat doit s'appuyer sur une comparaison des spécifications techniques vérifiées, et non pas uniquement sur la capacité nominale et les délais de livraison. Le dossier d'appel d'offres le plus utile est celui qui permet à chaque soumissionnaire de calculer les mêmes scénarios d'exploitation et d'identifier les mêmes interfaces.
Veuillez envoyer à Zisheng Electric le schéma unifilaire, la liste des charges, les caractéristiques des moteurs, l'étude des harmoniques, l'altitude du site, le calendrier environnemental, les contraintes de tracé et le cahier des charges technique. Notre équipe d'ingénieurs examinera vos demandes et répondra à vos questions concernant le projet dans les 24 heures.
À propos de ZISHENG ELECTRICAL
Zisheng sont un fabricant professionnel avec plus de 19 ans d'expérience dans la production Transformateurs immersés dans l'huile, Sous-station compacte, Transformateurs montés sur socle, Transformateurs montés sur poteau et Transformateurs à sec. Nous possédons les certificats de ISO/CE/IEC 60076 et TUV Rheinland.
Les transformateurs subissent des tests de FAT rigoureux et des essais de type, prenant en charge la personnalisation de la tension/capacité. Bienvenue pour consulter pour Catalogue et Produit. vous pouvez nous contacter par email [email protected].
