700 kW / 630 kVA Alimentation minière : treuil à quatre quadrants de 250 kW + SVG + Diesel Deep-Read
2×S13-M-630/10 N+1 · VFD de levage à quatre quadrants de 250 kW · SVG · diesel de 500 kW
1 · TL;DR Conclusion
Conclusion : cette mine de 700 kW utilise 2×S13-M-630/10 transformateurs à huile (N+1) + un VFD de levage à quatre quadrants de 250 kW + SVG + un diesel de secours de 500 kW — total du configurateur ≈ 269 595 $, 94 % de charge N-1 (proche de la limite), chute de levage de 250 kW 2,7 % avec VFD vs 12,2 % DOL (DOL échoue), THDi 36 % (niveau de faisabilité).
- •2×630 kVA S13-M-630/10 (N+1), 94% de charge après perte d'une unité (réussi, proche de la limite — surveiller la marge)
- •VFD de levage à quatre quadrants de 250 kW : creux de 2,7 % ; en DOL, chute de 12,2 % et échec à la limite de 10 %
- •SVG (32 200 $) + diesel de secours de 500 kW maintiennent le levage/la ventilation/le drainage en continu
- •THDi 36 % provenant des VFD → réacteur désaccordé + SVG/APF
- •Économie : 269 595 $ au total ; mise à niveau SH15 336 $/an, retour sur investissement ~3 ans ; pertes 173 812 kWh/an ≈ 20 857 $
2 · Solution Overview
La ligne de vie électrique d'une mine est le treuil, la ventilation et l'exhaure : le treuil est à quatre quadrants (il lève en montée, régénère en descente), la ventilation et le drainage fonctionnent en continu, et une perte d'alimentation met en danger les personnes sous terre. Ce schéma utilise des transformateurs N+1, un variateur de fréquence (VFD) de treuil à quatre quadrants, un SVG et un diesel de secours pour assurer la sécurité du puits.
| 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. Identification des besoins
Mine de 700 kW : treuil à quatre quadrants de 250 kW, ventilation/drainage continus, grade 1 250 kW (treuil), grade 2 300 kW (ventilation/drainage).
2. Charge et classification
Treuil grade 1 250 kW (sécurité du personnel) ; ventilation/drainage grade 2 300 kW ; impact 350 kW, non linéaire 250 kW.
3. Source
Réseau 10 kV + groupe électrogène diesel de secours de 500 kW ; le diesel couvre le grade 1 250 kW (validation V9), conteneur 20 pieds, autonomie de 3 jours.
4. Dimensionnement du transformateur
560 kW ≈ 589 kVA → palier 630 kVA ; N+1 → 2×S13-M-630/10, 94 % de charge après perte d'une unité (proche de la limite).
5. Entraînement du treuil
VFD à quatre quadrants de 250 kW (chute de 2,7 %) ; un démarrage direct provoquerait une chute de 12,2 % et un échec — le VFD est obligatoire ; le freinage régénératif renvoie l'énergie au bus DC.
6. SVG et harmoniques
36 % THDi + impact de 350 kW → compensation dynamique SVG + réacteur désaccordé.
7. Protection
BT 22 kA / MT 28,9 kA, pouvoir de coupure BT 36 kA / MT 31,5 kA ; sélectivité 9,18× ; SCADA modbus.
Pain Points → Solution → Evidence
Le démarrage direct (DOL) du treuil fait chuter le bus de 12,2 % et déclenche d'autres départs
VFD quatre quadrants de 250 kW, creux de 2,7 %
V5 : DOL 12,2 % ok=false, VFD 2,7 % ok=true
Une perte d'alimentation piège les mineurs sous terre
Diesel de secours + ATS pour le treuil/la ventilation
V9 réussi (diesel 500 ≥ grade-1 250) ; conteneur de 20 pieds, 3 jours
Les harmoniques du VFD et le treuil en régénération déforment le bus
SVG + réacteur désaccordé
THDi 36 % (V6 avertissement), SVG 32 200 $
4 · Key Parameter Deep-Read
| Parameter | Value | Basis | Impact & Boundary |
|---|---|---|---|
| Capacité du transformateur | 630 kVA ×2 (S13-M) | 589 kVA → palier 630 ; N+1 → 2 unités | 94% après perte d'une unité, proche de la limite envisager 800 kVA pour la marge |
| Entraînement du treuil | VFD à quatre quadrants de 250 kW, chute de 2,7% | VFD kst 1,3 vs DOL 6,5 | DOL 12,2% échoue ; VFD est obligatoire la régénération à quatre quadrants nécessite une résistance de freinage/unité de retour |
| Diesel | 500 kW en secours | couvre le grade-1 250 kW (treuil) | autonomie de 3 jours, démarrage automatique <15 s le secours de toute la mine nécessite un groupe plus grand |
| Charge d'impact | 350 kW | surge d'accélération du treuil | détermine la taille du SVG et la chute au démarrage vérifier le démarrage simultané ventilation/drainage |
| Harmoniques | THDi 36% | non linéaire 250 kW / 700 kW | nécessite un filtrage actif SVG objectif THDi ≤8% |
| Facteur de demande | 0,8 → 560 kW | installé 700 kW × Kd 0,8 | dimensionne le transformateur à la demande réelle vérifier par rapport au cycle de service treuil/ventilation |
5 · Drawing Deep-Read
The following drawings are shown for reference (full set in the configurator “View design document”):
6 · Operation Demo (Deep-Read)
Fiabilité
N+1 94% après la perte d'une unité (proche de la limite) + transfert automatique diesel ≤15 s couvrant le treuil de grade 1 de 250 kW, assurant la sécurité du puits.
Défaut et protection
BT 22 kA / MT 28,9 kA, pouvoir de coupure BT 36 kA / MT 31,5 kA ; sélectivité 9,18×, un défaut en aval ne déclenche que son départ.
Qualité de l'énergie
THDi 36% atténué par SVG ; creux du VFD du treuil 2,7% (DOL 12,2% échoue), bus 0,981 pu.
Économie
$269 595 total ; mise à niveau SH15 ~3 ans de retour sur investissement ($336/an) ; pertes 173 812 kWh/an ≈ $20 857.
Other views (shown): LCC (coût du cycle de vie) · Qualité de l'énergie et harmoniques · Profil de tension · Caractéristiques du schéma · Arc électrique
7 · Economics & Payback
Équipement total ≈ 269 595 $ (2×S13-M-630/10 + entraînement de levage + feeders de ventilation/exhaure + SVG + diesel 500 kW + SCADA modbus). Pas de PV/BESS, donc l'économie = capex + pertes + TCO du transformateur : la mise à niveau S13→SH15 amorphe permet d'économiser ≈2 803 kWh/an (≈336 $/an), retour sur investissement ~3 ans ; pertes annuelles transformateur + ligne ≈173 812 kWh (≈20 857 $/an). Le diesel est uniquement de secours. Les moteurs de levage/ventilation/exhaure sont POA.
8 · FAQ
Quel transformateur pour une mine de 700 kW ?
Pourquoi le treuil doit-il être sur un VFD ?
Que signifie quatre quadrants ?
Quelle taille de diesel ?
Comment sont alimentées la ventilation et le drainage ?
Comment gérer un THDi de 36 % ?
Que deviennent les mineurs lors d'une coupure ?
Quel est le retour sur investissement d'un meilleur transformateur ?
Le prix est-il final ?
Special Considerations
- N-1 94% de charge après la perte d'une unité est proche de la limite — envisagez de passer le transformateur à 800 kVA pour avoir de la marge (V4/V13).
- Le démarrage direct (DOL) du palan provoquerait une chute de 12.2% (>10% limite) — le variateur de fréquence à quatre quadrants est obligatoire, avec résistance de freinage/unité de récupération.
- Si les sections souterraines nécessitent une protection contre les explosions, ajoutez séparément des équipements Ex par zone dangereuse (ce schéma alimente la sous-station de surface).
- Le diesel de 500 kW couvre le palan de grade 1 de 250 kW (V9 validé) ; le secours complet ventilation/drainage nécessite un groupe plus grand.
- Estimation au niveau de faisabilité ; les plans sont en attente d'un institut de conception agréé ; confirmez le Ssc du réseau (500 MVA supposé).
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