قم بتنزيل كتالوج منتجاتنا لعام 2025 للحصول على رسومات تفصيلية ومعايير تقنية لجميع مكونات المفاتيح الكهربائية.
احصل على الكتالوج قم بتنزيل كتالوج منتجاتنا لعام 2025 للحصول على رسومات تفصيلية ومعايير تقنية لجميع مكونات المفاتيح الكهربائية.
احصل على الكتالوج
تمثل بيئات التعدين أكثر الظروف تطلبًا بالنسبة لقواطع الدارات الكهربائية المفرغة، مما يتطلب مواصفات دقيقة عبر ثلاثة عوامل حاسمة: تسرب الغبار، والاهتزاز الميكانيكي، والاهتزازات الميكانيكية، والحرارة القصوى. في عمليات النشر عبر أكثر من 40 محطة تعدين فرعية تحت الأرض في أستراليا وجنوب أفريقيا، ترتبط أعطال المعدات مباشرةً بالمواصفات البيئية غير الملائمة بدلاً من العيوب المتأصلة في المكونات.
تفترض تصنيفات VCB الصناعية القياسية ظروف خدمة حميدة - هواء نقي وأساسات مستقرة ودرجات حرارة معتدلة. تواجه محطات التعدين الفرعية جميع العوامل المعادية الثلاثة في وقت واحد. قد يتحلل القاطع المصمم لمدة 30 عامًا من الخدمة في بيئة خاضعة للرقابة في غضون 3-5 سنوات عندما يعمل الغبار والاهتزاز والحرارة معًا.
توفر قائمة المراجعة هذه إرشادات منهجية لتحديد مواصفات قواطع الدارة الكهربائية التي تتحمل ظروف التعدين.
تعطل قاطع دارة تفريغ 12 كيلو فولت تم تركيبه في منجم نحاس تحت الأرض بشكل غير متوقع بعد 14 شهرًا من الخدمة. كشف فحص ما بعد العطل عن ثلاث آليات متزامنة للتدهور: الغبار الصخري الناعم خلق مسارات تتبع موصلة عبر الأسطح العازلة؛ الاهتزاز المستمر من أنظمة النقل القريبة أدى إلى فك مثبتات الآلية؛ درجات الحرارة المحيطة المرتفعة سرعت من تقادم العزل بما يتجاوز معايير التصميم.
كان هذا القاطع يحمل تصنيف عمر تصميمي مدته 20 عامًا. وقد تعطل خلال ما يزيد قليلاً عن عام واحد.
التأثير المركب
تتضاعف هذه الضغوطات بدلاً من أن تضيف. يؤدي الغبار مع ارتفاع درجة الحرارة إلى تسريع التتبع لأن الحرارة تركز الملوثات الموصلة. يؤدي الاهتزاز المقترن بالغبار إلى تسريع التآكل الميكانيكي حيث تتسلل الجسيمات إلى الأجزاء المتحركة. تعمل الحرارة مع الاهتزاز على تسريع ارتخاء أدوات التثبيت من خلال دورة التمدد الحراري التفاضلي.
الواقع الاقتصادي
تكلف الانقطاعات الكهربائية غير المخطط لها في عمليات التعدين ما بين 1 تيرابايت إلى 1 تيرابايت إلى 1 تيرابايت إلى 150 تيرابايت في الساعة حسب أسعار السلع وحجم الإنتاج. يمكن أن يتجاوز تعطل قاطع واحد يوقف الإنتاج لمدة 8 ساعات إجمالي تكلفة الشراء لمجموعة مفاتيح كهربائية محددة بشكل صحيح.
فلسفة المواصفات
تصميم لأسوأ الحالات المتزامنة في نفس الوقت. افترض أن الحد الأقصى للتعرض للغبار يتزامن مع الحد الأقصى للاهتزاز ودرجة الحرارة القصوى. تطبيق هامش يتجاوز المتطلبات المحسوبة - تختلف ظروف التعدين مع تقدم الاستخراج إلى أعماق جيولوجية مختلفة.
إن فهم مبادئ التشغيل الأساسية يساعد المهندسين على إدراك سبب تسريع الإجهاد البيئي للفشل. للحصول على خلفية عن آليات انقراض القوس الكهربائي وتشغيل التلامس، راجع الدليل الكامل لـ تقنية قواطع الدائرة الكهربائية الفراغية.
يتراوح التلوث بالجسيمات في أجواء التعدين عادةً من 10-50 مجم/م³، مع أحجام جسيمات تتراوح بين 0.1-500 ميكرومتر. ويمثل غبار السيليكا الناعم الذي يقل عن 10 ميكرومتر أكبر تهديد لأن الجسيمات تخترق العبوات القياسية IP54 من خلال فروق الضغط أثناء دورات تبريد المعدات - “تأثير التنفس” الذي ينشأ عندما تتقلب درجات الحرارة المحيطة 20 درجة مئوية أو أكثر بين النوبات.
متطلبات تصنيف IP
وفقًا للمواصفة IEC 60529 (درجات الحماية التي توفرها العبوات)، تتطلب مجموعة مفاتيح التعدين حماية IP65 كحد أدنى. يشير الرقم الأول (6) إلى الحماية الكاملة من الغبار المحكم؛ ويحدد الرقم الثاني (5 أو 6) مقاومة نفث الماء.
| بيئة التعدين | الحد الأدنى لعنوان IP | عنوان IP الموصى به | الملاحظات |
|---|---|---|---|
| حفرة مفتوحة السطح | IP54 | IP65 | الغبار المعدني المدفوع بالرياح |
| الصخور الصلبة تحت الأرض | IP65 | IP66 | رذاذ الماء من الحفر |
| الفحم تحت الأرض | IP65 | IP66 | خطر الغبار المتفجر |
| محطات الكسارة | IP65 | IP66 | يلزم التنظيف بنفث الماء النفاث |
في اختبار قواطع الدارة المفرغة في منشآت مناولة الفحم، أظهرت الوحدات المصنفة تحت IP65 تلوث سطح التلامس في غضون 18 شهرًا - مقارنةً بأكثر من 8 سنوات للتركيبات محكمة الغلق بشكل صحيح.
ما وراء تصنيفات IP
تزداد متطلبات مسافة الزحف بشكل كبير في البيئات الملوثة. حدد 25 مم/كيلو فولت كحد أدنى لتطبيقات التعدين، مقارنةً بـ 16 مم/كيلو فولت المقبولة في البيئات الصناعية النظيفة. قد تستدعي بيئات غبار الفحم 31 مم/كيلوفولت لتوفير هامش إضافي ضد التتبع السطحي.
اختيار الحشية مهم. يوفر السيليكون درجة حرارة ممتازة ومقاومة ممتازة للغبار ولكن مقاومته للزيت ضعيفة. يوفر النيوبرين قدرة تحمل معتدلة لدرجات الحرارة مع مقاومة جيدة للزيت. توفر مادة EPDM مقاومة فائقة للعوامل الجوية ولكنها تفشل مع مواد التشحيم البترولية.
[رؤى الخبراء: الملاحظات الميدانية للحماية من الغبار]
- تقلل حاويات الضغط الإيجابي مع هواء السحب المرشح من تراكم الغبار الداخلي بنسبة 80-90% مقارنة بالتصميمات محكمة الغلق فقط
- تسمح أغشية Gore-Tex الغشائية بمعادلة الضغط دون دخول الغبار، وهو أمر بالغ الأهمية لبيئات التدوير الحراري
- غالبًا ما تحدد جودة غدة الكابل تصنيف IP للنظام؛ حدد الغدد المصنفة مساوية لفئة IP للحاوية أو أعلى منها
- يحدد الفحص ربع السنوي لأختام الأبواب مجموعة الضغط قبل ظهور مسارات الدخول
تولد عمليات التعدين ملامح اهتزاز تختلف اختلافًا كبيرًا عن بيئات التصنيع الصناعية. تنتج أحداث التفجير تسارعًا في الذروة يتراوح بين 2-5 جرامات ويستمر من 10-100 مللي ثانية. تولد الناقلات، والكسارات، والمطاحن اهتزازات مستمرة عند 0.3-2.0 جم عبر 10-150 هرتز. تضيف حركة المركبات تحت الأرض أطياف اهتزاز عشوائية.
توصيف مصدر الاهتزازات
| المصدر | التسارع | نطاق التردد | النمط |
|---|---|---|---|
| التفجير | 2-5 جم ذروة | اندفاع النطاق العريض | عابرة، 10-100 مللي ثانية |
| الناقلات | 0.3-1.5 g | 5-25 هرتز | مستمر |
| الكسارات/المطاحن | 0.5-2.0 g | 10-50 هرتز | مستمر |
| شاحنات السحب | 0.2-0.8 g | 2-25 هرتز | متقطع |
معلمات المواصفات
تحدد المواصفة القياسية IEC 62271-100 فئات التحمل الميكانيكية. توفر M1 قدرة تحمل ميكانيكية عادية عند 2,000 عملية. يوفر M2 قدرة تحمل ممتدة عند 10000 عملية كحد أدنى. حدد M2 لجميع تطبيقات التعدين - التكلفة الإضافية لا تذكر مقارنة بالاستبدال المبكر.
تتفوق الآليات التي تعمل بنابض على المشغلات المغناطيسية في ظروف الصدمات. يحافظ الإغلاق الميكانيكي على الموضع أثناء أحداث الصدمة، بينما يمكن التغلب على قوة الإمساك الكهرومغناطيسية للحظات بسبب التسارع الشديد.
وفقًا للمواصفة IEC 62271-1 (المواصفات المشتركة لمجموعة المفاتيح الكهربائية ذات الجهد العالي)، يجب أن تتحمل قواطع الدائرة الكهربائية المفرغة من الهواء اختبارات الاهتزاز الجيبية عند تسارع 1 جم عبر نطاق تردد 2-100 هرتز
نقاط التحقق الحرجة
تُظهر الخبرة الميدانية أن أنظمة التثبيت القياسية من الدرجة التجارية تفشل في غضون 18-24 شهرًا في ظل أشكال اهتزازات التعدين. حدد حوامل مضادة للاهتزاز مصنفة للعمل المستمر عند ذروة تسارع 3 جم، مع ترددات رنين أقل من 5 هرتز لفصل المعدات عن مصادر الاهتزازات الهيكلية.
ال قاطع دائرة تفريغ الهواء الداخلي VS1 تتميز بآلية قوية تعمل بنابض مناسبة للبيئات ذات الضغط الميكانيكي الكبير.
تتعرض عمليات التعدين تحت الأرض على عمق يتجاوز 800 متر بشكل روتيني لدرجات حرارة محيطة تتراوح بين 40-50 درجة مئوية. وتزداد درجة حرارة الصخور البكر بمقدار درجة مئوية واحدة تقريبًا لكل 30-40 مترًا من العمق. وبالاقتران مع الحرارة الناتجة عن المحولات والمحركات وسعة التهوية المحدودة، تعمل الغرف الكهربائية أعلى بكثير من الحد الأقصى لدرجة الحرارة المحيطة المفترضة في تصنيفات المعدات القياسية والبالغة 40 درجة مئوية.
متطلبات الاشتقاق
تحدد المواصفة القياسية IEC 62271-1 40 درجة مئوية كحد أقصى للقيم الحالية المقدرة. لكل درجة مئوية أعلى من هذا الخط الأساسي، قلل التيار المستمر المسموح به بحوالي 1-1.51 تيرابايت 3 تيرابايت.
مثال عملي:
التيار المقدر: 2,500 أمبير عند درجة حرارة محيطة 40 درجة مئوية
محيط الموقع: 52 درجة مئوية كحد أقصى
ارتفاع درجة الحرارة: 52 درجة مئوية - 40 درجة مئوية = 12 درجة مئوية
عامل التأقلم: 12 × 1.2% = 14.4%
التصنيف الفعال: 2,500 أمبير × 0.856 = 2,140 أمبير
التوصية: حدد قاطع 2,500 أمبير لحمل 2,000 أمبير
حدود ارتفاع درجة الحرارة
| المكون | الحد الأقصى للارتفاع IEC 62271-1 | توصية التعدين |
|---|---|---|
| جهات الاتصال الرئيسية | 50 K | 40 K |
| المحطات الطرفية المثبتة بمسامير | 70 K | 55 K |
| أسطح يمكن الوصول إليها | 30 K | 25 K |
تأثيرات التدوير الحراري
يشهد التعدين السطحي في المناخات القارية تقلبات يومية في درجات الحرارة تتجاوز 35 درجة مئوية. وتؤدي هذه الدورات إلى تسريع تقادم المطاط الصناعي في موانع التسرب القاطعة بالتفريغ وإجهاد وصلات اللحام من خلال التمدد الحراري التفاضلي. تكشف التقييمات الميدانية أن التدوير الحراري يسبب تدهورًا أسرع من درجات الحرارة المرتفعة الثابتة.
تكييف الارتفاعات
تتطلب العمليات على ارتفاعات عالية أعلى من 2,000 متر اشتقاقًا إضافيًا لكل من القوة العازلة والتبديد الحراري. تحدد المواصفة القياسية IEC 62271-1 ما يقرب من 1% من الجهد لكل 100 متر فوق ارتفاع 1000 متر.
توفر المراقبة الحرارية باستخدام مستشعرات RTD على وصلات الدائرة الرئيسية إنذارًا مبكرًا بتطور المشاكل. يتيح التكامل مع أنظمة SCADA تحليل الاتجاهات قبل حدوث الأعطال.
[رؤى الخبراء: دروس الإدارة الحرارية من التعدين العميق]
- استراتيجية زيادة الحجم تعمل: حدد التيار المقنن للقواطع عند 125-150% من الحمل الأقصى المحسوب للتركيبات عالية المحيط
- تعمل التهوية القسرية في غرف المفاتيح الكهربائية على تقليل درجة الحرارة المحيطة الفعالة من 8-12 درجة مئوية في التكوينات النموذجية تحت الأرض
- تحافظ تلامسات CuCr (النحاس والكروم) على ثباتها في درجات حرارة أعلى من النحاس القياسي - وهي مواصفات للتشغيل المستمر فوق 45 درجة مئوية محيطة
- مسوحات حرارية ربع سنوية تحدد البقع الساخنة النامية قبل 6-12 شهرًا من الفشل
يعتمد اختيار المواد على التعرض البيئي المحدد. يوفر الفولاذ المقاوم للصدأ 316L مقاومة فائقة للتآكل في مناطق تصريف المناجم الحمضية ولكنه ينطوي على تكلفة ووزن كبيرين. الفولاذ الطري المطلي بالمسحوق - بسماكة طلاء لا تقل عن 80 ميكرومتر - يخدم معظم تطبيقات التعدين بشكل كافٍ عند تحديده مع حماية من التآكل C4 أو C5 وفقًا للمعيار ISO 12944.
يوفر الألومنيوم مزايا الوزن للمحطات الفرعية المتنقلة أو القابلة للنقل ولكنه يمثل مخاطر التآكل الجلفاني عند ملامسته للمكونات الفولاذية في البيئات الرطبة. ويوفر البوليستر المقوى بالزجاج (GRP) حاويات غير موصلة ومقاومة للتآكل للتركيبات السطحية ولكنها تتحلل تحت التعرض للأشعة فوق البنفسجية ولها مقاومة محدودة للصدمات.
الاختيار الداخلي مقابل الاختيار الخارجي
تتطلب المحطات الفرعية تحت الأرض معدات ذات تصنيف داخلي موضوعة داخل حاويات ذات تصنيف IP مناسب. القواطع الخارجية تفتقر إلى مانع تسرب الغبار اللازم للخدمة تحت الأرض.
بالنسبة لعمليات التعدين السطحي التي تتطلب تركيب أعمدة أو فناء، فإن قاطع الدائرة الكهربائية الفراغي الخارجي ZW32 يوفر أداءً مقننًا في البيئات المكشوفة مع مقاومة محسنة للعوامل الجوية.
إدخال الكابل وإنهائه
يجب أن تتطابق غدد الكابلات مع أو تتجاوز حماية نظام تصنيف IP للحاوية تساوي أضعف نقطة اختراق. دعم الكابلات في نطاق 300 مم من نقاط الدخول لمنع إجهاد الموصلات الناجم عن الاهتزازات عند النهايات. توفير مساحة تركيب وتوجيه الموصلات لموانع الصواعق في التركيبات السطحية المعرضة للصواعق.
القسم أ: المعلمات الكهربائية الأساسية
□ جهد النظام: _______ كيلو فولت
□ الجهد المقنن (Ur): _______ كيلو فولت
□ التيار المقدر عند 40 درجة مئوية _______ A
□ التيار المشتق في محيط الموقع (___ درجة مئوية): _______ A
□ تيار كسر الدائرة القصيرة: _______ كيلو أمبير
□ تيار الصمود لوقت قصير: _______ كيلو أمبير _______ ثانية
القسم ب: حماية البيئة
□ تصنيف الضميمة IP: IP_______
□ مسافة الزحف: _______ مم/كيلو فولت
□ مادة الضميمة: SS316L / فولاذ مطلي بالمسحوق / ألومنيوم
□ مادة الحشية: سيليكون / نيوبرين / EPDM
□ حماية من التآكل: C3 / C4 / C5 حسب ISO 12944
القسم C: المتطلبات الميكانيكية
□ الصمود الزلزالي: _______ g
□ فئة التحمل الميكانيكي: M1 / M2
□ تحمل الصدمات: _______ جم لمدة _______ مللي ثانية
□ التركيب: صلب/معزول ضد الاهتزازات
□ آلية التشغيل: زنبركي/مغناطيسي
القسم د: المتطلبات الحرارية
□ أقصى محيط للموقع: _______ °C
□ الحد الأدنى للموقع المحيط: _______ °C
□ الارتفاع (إذا كان > 1000 م): _______ m
□ التبريد: هواء طبيعي / هواء قسري
□ المراقبة الحرارية: RTD / مزدوج حراري / لا شيء
القسم هـ: الامتثال والتوثيق
□ تقارير اختبار النوع IEC 62271-100: مطلوب / غير مطلوب
□ شهادة التأهيل الزلزالي: مطلوب / غير مطلوب
□ شهادة اختبار IP: مطلوب / غير مطلوب
□ موافقة سلطة التعدين: MSHA / DGMS / أخرى: _______
□ شهادة الغلاف الجوي القابل للانفجار: Ex d / Ex e / غير مطلوبة
المعايير الدولية
اللوائح الخاصة بالتعدين
قد تنطبق متطلبات الأجواء المتفجرة بموجب ATEX أو IECEx في مناجم الفحم أو حيثما توجد تركيزات الميثان. تحقق من المتطلبات مع مهندسي تهوية المناجم وسلطات السلامة قبل وضع المواصفات النهائية.
ال اللجنة الفنية IEC 17 تضع وتحافظ على المعايير الدولية للمفاتيح الكهربائية عالية الجهد، بما في ذلك سلسلة IEC 62271 التأسيسية المشار إليها في قائمة المراجعة هذه.
تتطلب مواصفات التعدين المناسبة حسابات خاصة بالتطبيق، وليس اختيار الكتالوج. تتفاعل العوامل البيئية بطرق لا يمكن لجداول الاستنقاص العامة أن تلتقطها.
يوفر XBRELE دعم تطبيقات التعدين بما في ذلك:
اتصل بفريقنا الهندسي لمراجعة المواصفات والحلول المخصصة. بصفتنا شركة متخصصة مصنع قواطع الدائرة الكهربائية الفراغية, ، توفر XBRELE معدات مصممة هندسيًا لتركيبات البيئة القاسية.
س: ما هو تصنيف IP الذي أحتاجه لمجموعة المفاتيح الكهربائية الخاصة بمناجم الفحم تحت الأرض؟
ج: IP65 كحد أدنى، مع التوصية بـ IP66 للمناطق المعرضة للتنظيف بنفث المياه أو الرطوبة العالية من عمليات الحفر. تتطلب مناجم الفحم أيضًا شهادة الغلاف الجوي القابل للانفجار اعتمادًا على تصنيف منطقة الميثان.
س: ما مقدار الاستثناءات التي يجب عليَّ أن أشتق من المركبات ذات العادم المرن VCB التي تعمل في درجة حرارة محيطة 50 درجة مئوية؟
ج: خفض التيار المستمر المقنن بحوالي 10-15% مقارنة بأساس التصنيف القياسي عند 40 درجة مئوية. يحمل القاطع بقوة 2,000 أمبير بفعالية 1,700-1,800 أمبير متواصل عند درجة حرارة 50 درجة مئوية محيطة دون تجاوز حدود ارتفاع درجة الحرارة التصميمية.
س: هل فئة التحمل الميكانيكي M2 ضرورية للتعدين؟
ج: نعم - توفر M2 10,000 عملية كحد أدنى مقابل 2,000 عملية لـ M1. تُعرِّض بيئات التعدين القواطع للتبديل المتكرر والإجهاد الميكانيكي من الاهتزاز، مما يجعل التحمل الممتد ضروريًا لعمر خدمة مقبول.
س: هل يمكن استخدام مركبات VCBs الخارجية مباشرة في المناجم تحت الأرض؟
ج: لا. تفتقر التصميمات الخارجية إلى مانع تسرب الغبار المطلوب تحت الأرض. استخدم المعدات ذات التصنيف الداخلي الموضوعة داخل حاويات مصنفة IP65 أو IP66 مصممة لبيئة المنجم المحددة.
س: ما هي مسافة الزحف التي يجب أن أحددها للظروف المتربة؟
ج: 25 مم/كيلو فولت كحد أدنى لبيئات التعدين شديدة التلوث، مقارنةً بـ 16 مم/كيلو فولت المقبولة في البيئات الصناعية النظيفة. قد تبرر مناطق غبار الفحم أو الجسيمات الموصلة 31 مم/كيلوفولت.
س: كيف يؤثر الارتفاع على مواصفات VCB فوق 2,000 متر؟
ج: يقلل انخفاض كثافة الهواء من قوة العزل الكهربائي وقدرة التبريد. يطبق تخفيف الجهد بمقدار 1% تقريبًا لكل 100 متر فوق ارتفاع 1000 متر، بالإضافة إلى تخفيف إضافي للتيار لتقليل تبديد الحرارة عند الارتفاعات الشاهقة.
س: كم مرة يجب التحقق من عزم الدوران الطرفي في منشآت التعدين؟
ج: كل 6 إلى 12 شهرًا في المواقع عالية الاهتزاز بالقرب من الكسارات أو الناقلات، مقارنة بفترات 24 شهرًا المقبولة في المنشآت الصناعية المستقرة. يتسبب الاهتزاز في حدوث اهتزازات دقيقة في نقاط التوصيل التي تفكك الأطراف بمرور الوقت.
