الطاقة والكهرباء
أنظمة الطاقة في التعدين
حلول جودة الطاقة المتقدمة لمحطات التعدين النائية: تقنية الواجهة الأمامية النشطة (AFE)
تحديث: 2026-01-12
تعريف المشكلة
تحديات الصناعة
- 01 عدم استقرار الشبكات الكهربائية في المناطق النائية والاعتماد على المولدات المحلية ذات الممانعة العالية
- 02 ارتفاع تكاليف التشغيل والصيانة نتيجة الأعطال المتكررة للمعدات الحساسة
- 03 صعوبة الامتثال لمعايير جودة الطاقة الصارمة (Grid Codes) عند نقطة التوصيل المشترك (PCC)
نقاط الألم الجوهرية
- ارتفاع نسبة التشوه التوافقي الكلي للتيار (THDi) بسبب الأحمال غير الخطية الثقيلة (كسارات، روافع، سيور ناقلة)
- انخفاض معامل القدرة (Power Factor) مما يؤدي إلى غرامات مالية وفقد في سعة المحولات
- ارتفاع درجة حرارة المحولات والكابلات وتقليل عمرها الافتراضي بسبب التيارات التوافقية
تحليل الوضع الهندسي الحالي
"تعتمد الأنظمة الحالية غالباً على مقومات 6-pulse أو 12-pulse التقليدية التي تولد توافقيات من الرتبة 5 و7 و11 و13 بمستويات تتجاوز حدود IEEE 519 استخدام المرشحات الخاملة (Passive Filters) قد يسبب مشاكل رنين (Resonance) مع تغير أحمال الشبكة أو عند التشغيل على المولدات الاحتياطية"
تأثير الأداء
Regenerative Efficiency
استعادة طاقة الكبح بنسبة تصل إلى 95% (للروافع والسيور الناقلة الهابطة)
Power Factor (Displacement)
0.99 (قابل للتعديل: متأخر أو متقدم)
Voltage Imbalance Tolerance
< 3% دون فصل الخدمة
Total Harmonic Distortion (Thdi)
< 5% عند الحمل الكامل
Topology
Active Front End (IGBT-based Rectifier)
Cooling Method
تبريد سائل (للمحطات المغلقة) أو هواء قسري مع فلاتر غبار عالية الكفاءة
Overload Capacity
150% لمدة 60 ثانية (للتعامل مع عزم بدء التشغيل العالي في التعدين)
Switching Frequency
2.5 kHz - 5 kHz (Optimized for efficiency vs. harmonics)
التحقق الهندسي
تم التحقق من هذا الحل بواسطة فريق Atlamech الهندسي بناءً على المعايير التالية:
عرض التفاصيلنطاق التنفيذ التقني
- استبدال أو تحديث محركات التردد المتغير (VFDs) التقليدية بتقنية الواجهة الأمامية النشطة (Active Front End - AFE)
- تركيب مرشحات LCL لتقليل التوافقيات عالية التردد الناتجة عن التبديل (Switching)
- دمج نظام مراقبة جودة الطاقة في الوقت الفعلي عند نقطة التوصيل المشترك (PCC)
معايير الامتثال
IEEE 519-2014 (Recommended Practice and Requirements for Harmonic Control in Electric Power Systems)
IEC 61000-3-6 (Assessment of emission limits for distorting loads in MV and HV power systems)
IEC 61800-3 (Adjustable speed electrical power drive systems - EMC requirements)
استراتيجية التنفيذ
المرحلة 1 (أسبوع 1-2): مسح الموقع وقياس جودة الطاقة باستخدام محللات الطيف لتحديد خط الأساس. المرحلة 2 (أسبوع 3-5): نمذجة النظام باستخدام برمجيات (مثل ETAP) لتحديد سعة AFE وتجنب الرنين. المرحلة 3 (أسبوع 6-10): التوريد والتركيب الميكانيكي والكهربائي. المرحلة 4 (أسبوع 11): التشغيل التجريبي واختبارات القبول (SAT) تحت ظروف الحمل الكامل.
التسليمات الرئيسية
تقرير تحليل التوافقيات وسريان الأحمال (Harmonic & Load Flow Analysis Report)
مخططات الخط الأحادي (SLD) المعدلة وتصاميم لوحات التحكم
نظام AFE مركب ومختبر مع تقرير الامتثال لمعيار IEEE 519
ملاحظات الاستشارة
اعتبارات التصميم الحرجة:
- توافق المولدات (Generator Compatibility): عند تشغيل AFE على مولدات الديزل، يجب التأكد من أن سعة المولد تتحمل التغيرات السريعة في الأحمال، ويجب ضبط معلمات التحكم في AFE لتجنب عدم استقرار التردد.
- تخفيف التوافقيات عالية التردد: تقنية AFE تقلل التوافقيات المنخفضة (5، 7، 11) ولكنها قد تزيد من التوافقيات حول تردد التبديل. يجب استخدام مرشحات LCL مصممة بعناية لتجنب التداخل الكهرومغناطيسي (EMI).
- الكبح التوليدي (Regeneration): في تطبيقات الروافع، يجب التأكد من قدرة الشبكة أو المولدات على استيعاب الطاقة المرتدة، أو توفير مقاومات كبح (Braking Resistors) كاحتياطي في حالة انقطاع الشبكة.
ملاحظة الصيانة: يجب فحص مكثفات مرشح LCL ومراوح التبريد بشكل دوري (كل 6 أشهر) لضمان الأداء الأمثل في بيئات التعدين الغبارية.
تصنيف البنية التحتية
محركات تردد متغير ذات واجهة نشطة (AFE VFDs) للجهد المتوسط (MV)
مرشحات التوافقيات النشطة (Active Harmonic Filters - AHF) للتركيب المتوازي
مرشحات LCL المدمجة
محللات جودة الطاقة (Power Quality Analyzers) من الفئة A
أنماط التطبيق النموذجية:
تحديث أنظمة تشغيل الروافع (Mine Hoists) للاستفادة من الكبح التوليدي وتقليل التوافقيات
محطات الضخ والتهوية الرئيسية في المناجم العميقة المتصلة بشبكات ضعيفة (Weak Grids)
السيور الناقلة طويلة المدى (Long-distance Conveyors) التي تتطلب تحكماً دقيقاً في العزم وجودة طاقة عالية
مجالات المعرفة
ملخص العلاقات الهندسية
المكونات الفنية المستخدمة
مرشحات LCL، نظام مراقبة جودة الطاقة في الوقت الفعلي
القيود الهندسية
درجة حرارة المحولات والكابلات، سعة التحميل الزائد 150% لمدة 60 ثانية
منطق التحسين الأساسي
خوارزمية التحكم في التردد التبديلي، منطق التحكم في معامل القدرة
ملخص حالات التنفيذ
نبذة عن المشروع
حالة تنفيذ تقنية الواجهة الأمامية النشطة في محطات التعدين النائية
حجم النظام
نظام بقدرة 2 ميجا فولت أمبير، يشمل روافع وسيور ناقلة هابطة، مع تكامل في شبكة الجهد المتوسط.
ظروف التشغيل
تشغيل في بيئة مغلقة مع تبريد سائل، ودرجات حرارة تصل إلى 45 درجة مئوية، وتوازن جهد أقل من 3%.
القيود الهندسية
متطلبات الامتثال لمعايير IEEE 519 وIEC 61000-3-6، مع قدرة تحمل حمل زائد 150% لمدة 60 ثانية.
مجموعة المعرفة التقنية
أنظمة الطاقة في التعدين
يغطي هذا العنقود التقني تصميم وتشغيل أنظمة الطاقة في قطاع التعدين مع التركيز على تطبيق المعايير الدولية (IEC، ISO) لضمان السلامة والموثوقية والكفاءة في البيئات الصناعية الصعبة.
تصميم أنظمة التوزيع الكهربائي للمناجم
تطبيق معايير IEC 61892 و IEC 60079 لتصميم شبكات توزيع ذات جهد متوسط (MV) وجهد منخفض (LV) في البيئات الخطرة
إدارة الأحمال الكهربائية وتحسين كفاءة الطاقة
تطبيق معايير ISO 50001 و IEC 60300 لمراقبة وتحسين معامل القدرة (PF > 0.95) وتقليل الفقد في الشبكات تحت الأرض
استكشاف الحلول ذات الصلة
أنظمة الطاقة في التعدين
نظام التحكم الذكي في الطاقة للسيور الناقلة طويلة المدى في المناجم المفتوحة
أنظمة الطاقة في التعدين
نظام قيادة الرافعات التعدينية الثقيلة: الكبح التجديدي والتحكم الآمن (SIL3)
أنظمة الطاقة في التعدين
حل هندسي لأنظمة النقل عالية الصدمة المستمرة في التعدين
أنظمة الطاقة في التعدين
نظام إدارة الطاقة الذاتي للمناجم النائية غير المأهولة (Unmanned Remote Mining Power System)
أنظمة الطاقة في التعدين
تصميم نظام قيادة كهربائي آمن (Ex d) لبيئات التعدين المصنفة (Group I)
أنظمة الطاقة في التعدين
نظام توزيع الطاقة المنسق لعمليات التعدين مع الأحمال الصدمية المستمرة
جاهز للتحديد؟
المساعد التقني
مركز على VFD / المحرك / المضخةالمساعدة الهندسية
هل تحتاج مساعدة في اختيار المعدات المناسبة؟ مساعدنا الذكي يمكنه إرشادك خلال المواصفات الفنية لمحركات VFD والمحركات والمضخات.