700 kW / 630 kVA Energía para mina: 250 kW malacate de cuatro cuadrantes + SVG + Diesel Deep-Read
2×S13-M-630/10 N+1 · VFD de izaje de cuatro cuadrantes de 250 kW · SVG · diésel de 500 kW
1 · TL;DR Conclusion
Conclusión: esta mina de 700 kW utiliza 2×S13-M-630/10 transformadores de aceite (N+1) + un VFD de izaje de cuatro cuadrantes de 250 kW + SVG + un diésel de reserva de 500 kW — total del configurador ≈ $269,595, 94% de carga N-1 (cerca del límite), caída de izaje de 250 kW 2.7% con VFD vs 12.2% DOL (DOL falla), THDi 36% (nivel de factibilidad).
- •2×630 kVA S13-M-630/10 (N+1), 94% de carga tras la pérdida de una unidad (aprobado, cerca del límite — vigilar el margen)
- •VFD de izaje de cuatro cuadrantes de 250 kW: caída del 2.7%; DOL caería 12.2% e incumpliría el límite del 10%
- •SVG ($32,200) + diésel de respaldo de 500 kW mantienen continuos el izaje/ventilación/drenaje
- •THDi 36% de los VFD → reactor desintonizado + SVG/APF
- •Economía: $269,595 total; actualización a SH15 $336/año, ~3 años de retorno; pérdidas 173,812 kWh/año ≈ $20,857
2 · Solution Overview
La línea vital eléctrica de una mina son el montacargas, la ventilación y el desagüe: el montacargas es de cuatro cuadrantes (eleva en el ascenso, regenera en el descenso), la ventilación y el drenaje funcionan continuamente, y una pérdida de energía pone en peligro a las personas bajo tierra. Este esquema utiliza transformadores N+1, un VFD de montacargas de cuatro cuadrantes, SVG y un diésel de respaldo para mantener el pozo seguro.
| Source | Role | Share kW | Share |
|---|---|---|---|
| Grid 10 kV | base | 560 kW | 100% |
| Diesel 500 kW | backup | 0 kW | 0% |
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3 · Design Process & Rationale
1. Identificación de requisitos
Mina de 700 kW: montacargas de cuatro cuadrantes de 250 kW, ventilación/drenaje continuos, grado 1 250 kW (montacargas), grado 2 300 kW (ventilación/drenaje).
2. Carga y clasificación
Montacargas grado 1 250 kW (seguridad del personal); ventilación/drenaje grado 2 300 kW; impacto 350 kW, no lineal 250 kW.
3. Fuente
Red de 10 kV + diésel de respaldo de 500 kW; el diésel cubre grado 1 250 kW (aprobado V9), contenedor de 20 pies, autonomía de 3 días.
4. Dimensionamiento del transformador
560 kW ≈ 589 kVA → nivel de 630 kVA; N+1 → 2×S13-M-630/10, 94% de carga tras la pérdida de una unidad (cerca del límite).
5. Accionamiento del montacargas
VFD de cuatro cuadrantes de 250 kW (caída del 2,7%); DOL provocaría una caída del 12,2% y fallaría — el VFD es obligatorio; el frenado regenerativo devuelve energía al bus de CC.
6. SVG y armónicos
36% THDi + impacto de 350 kW → compensación dinámica SVG + reactor desintonizado.
7. Protección
BT 22 kA / MT 28,9 kA, capacidad de corte BT 36 kA / MT 31,5 kA; selectividad 9,18×; SCADA modbus.
Pain Points → Solution → Evidence
El arranque directo (DOL) del montacargas provoca una caída del 12,2 % en la barra y dispara otros alimentadores
VFD de cuatro cuadrantes de 250 kW, caída del 2,7 %
V5: DOL 12,2 % ok=false, VFD 2,7 % ok=true
La pérdida de energía deja atrapados a los mineros bajo tierra
Diésel de respaldo + ATS para el montacargas/ventilación
V9 aprobado (diésel 500 ≥ grado-1 250); contenedor de 20 pies, 3 días
Los armónicos del VFD y el montacargas en regeneración distorsionan la barra
SVG + reactor desintonizado
THDi 36 % (V6 advertencia), SVG $32.200
4 · Key Parameter Deep-Read
| Parameter | Value | Basis | Impact & Boundary |
|---|---|---|---|
| Capacidad del transformador | 630 kVA ×2 (S13-M) | 589 kVA → nivel 630; N+1 → 2 unidades | 94% tras pérdida de una unidad, cerca del límite considerar 800 kVA para margen |
| Accionamiento del montacargas | VFD de cuatro cuadrantes de 250 kW, caída del 2,7% | VFD kst 1,3 vs DOL 6,5 | DOL 12,2% falla; VFD es obligatorio la regeneración de cuatro cuadrantes requiere resistencia de frenado/unidad de retroalimentación |
| Diésel | 500 kW en espera | cubre grado-1 250 kW (montacargas) | autonomía de 3 días, arranque automático <15 s el respaldo de toda la mina necesita un grupo mayor |
| Carga de impacto | 350 kW | pico de aceleración del montacargas | determina el tamaño del SVG y la caída de arranque verificar arranque simultáneo de ventilación/drenaje |
| Armónicos | THDi 36% | no lineal 250 kW / 700 kW | necesita filtrado activo SVG objetivo THDi ≤8% |
| Factor de demanda | 0,8 → 560 kW | instalado 700 kW × Kd 0,8 | dimensiona el transformador a la demanda real verificar contra el ciclo de trabajo del montacargas/ventilación |
5 · Drawing Deep-Read
The following drawings are shown for reference (full set in the configurator “View design document”):
6 · Operation Demo (Deep-Read)
Fiabilidad
N+1 94% tras la pérdida de una unidad (cerca del límite) + transferencia automática diésel ≤15 s que cubre el montacargas de grado 1 de 250 kW, manteniendo el pozo seguro.
Fallo y protección
BT 22 kA / MT 28,9 kA, capacidad de corte BT 36 kA / MT 31,5 kA; selectividad 9,18×, un fallo aguas abajo dispara solo su alimentador.
Calidad de potencia
THDi 36% mitigado por SVG; caída del VFD del montacargas 2,7% (DOL 12,2% falla), bus 0,981 pu.
Economía
$269.595 total; actualización a SH15 ~3 años de retorno ($336/año); pérdidas 173.812 kWh/año ≈ $20.857.
Other views (shown): LCC (costo del ciclo de vida) · Calidad de energía y armónicos · Perfil de tensión · Características del esquema · Arco eléctrico
7 · Economics & Payback
Equipo total ≈ $269,595 (2×S13-M-630/10 + accionamiento de izaje + alimentadores de ventilación/desagüe + SVG + diésel de 500 kW + SCADA modbus). Sin PV/BESS, por lo que la economía = capex + pérdidas + TCO del transformador: la actualización de S13→SH15 amorfo ahorra ≈2,803 kWh/año (≈$336/año), recuperación en ~3 años; pérdidas anuales de transformador + línea ≈173,812 kWh (≈$20,857/año). El diésel es solo de respaldo. Los motores de izaje/ventilación/desagüe son POA.
8 · FAQ
¿Qué transformador para una mina de 700 kW?
¿Por qué debe el montacargas estar en un VFD?
¿Qué significa cuatro cuadrantes?
¿Qué tamaño de diésel?
¿Cómo se alimentan la ventilación y el drenaje?
¿Cómo se maneja un THDi del 36%?
¿Qué pasa con los mineros en un corte?
¿Cuál es el retorno de un transformador mejor?
¿Es el precio final?
Special Considerations
- N-1 94% de carga tras la pérdida de una unidad está cerca del límite — considere aumentar el transformador a 800 kVA para tener margen (V4/V13).
- El arranque directo (DOL) del montacargas provocaría una caída del 12.2% (>10% límite) — el VFD de cuatro cuadrantes es obligatorio, con resistencia de frenado/unidad de retroalimentación.
- Si las secciones subterráneas requieren protección contra explosiones, añada equipos Ex por zona peligrosa por separado (este esquema alimenta la subestación de superficie).
- El diésel de 500 kW cubre el montacargas de grado 1 de 250 kW (V9 aprobado); el respaldo completo de ventilación/drenaje necesita un grupo más grande.
- Estimación a nivel de factibilidad; los planos están pendientes de un instituto de diseño autorizado; confirme la Ssc de la red (se asume 500 MVA).
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