江金發(fā)

(紫金礦業(yè)集團(tuán)股份有限公司，福建 上杭 364200)

1 基本情況

某礦區(qū)距離縣城約14.6 km，隸屬于上杭縣管轄。地理坐標(biāo)：東經(jīng)116°24′00″～116°25′22″，北緯25°10′41″～25°11′44″，礦區(qū)總占地面積約30 km2。詳見(jiàn)圖1。G25長(zhǎng)深高速公路經(jīng)舊縣互通出高速后與G205國(guó)道相連，G205國(guó)道與礦區(qū)道路相連，交通較便利。

某礦山是我國(guó)20世紀(jì)80年代發(fā)現(xiàn)并探明的特大型有色金屬礦山之一，是一個(gè)典型的上金下銅、金礦床和銅礦床均達(dá)到特大型規(guī)模的斑巖型礦床。截至2018年底，累計(jì)探明銅礦資源儲(chǔ)量215.8萬(wàn)t，遠(yuǎn)景資源儲(chǔ)量達(dá)500萬(wàn)t以上，目前保有193萬(wàn)t。

該礦區(qū)有外部二回35 kV線(xiàn)路分另對(duì)礦區(qū)35 kV金礦變電所、35 kV銅礦變電所二所變電站進(jìn)行供電，以及110 kV麒龍變電所(容量為140 MVA)直接對(duì)銅礦三選廠(chǎng)進(jìn)行供電，來(lái)滿(mǎn)足整個(gè)礦區(qū)生產(chǎn)、生活用電，見(jiàn)圖2。

圖1 某礦區(qū)地理位置圖Fig.1 Geographical location of a mining area

圖2 某礦山銅礦三選廠(chǎng)供電系統(tǒng)圖Fig.2 Power supply system diagram of No.3 concentrator in a copper mine

35 kV銅礦變電所裝機(jī)為兩臺(tái)10 MVA電力變壓器，采用并聯(lián)運(yùn)行方式。銅礦變電站35 kV側(cè)由兩路電源供電，分別引自110 kV碧田變電站和110 kV麒龍變電站。

35 kV金礦變電所裝機(jī)為兩臺(tái)10 MVA電力變壓器，采用一用一備運(yùn)行方式。變電站35 kV側(cè)二路電源進(jìn)線(xiàn)，分別引自110 kV麒龍變電站、110 kV碧田變電站。礦區(qū)用電設(shè)備總裝機(jī)容量為129.66 MVA，2019年全礦總用電為5.6億 kW·h，已成為龍巖地區(qū)單個(gè)企業(yè)最大用電客戶(hù)。

2 供電主要存在問(wèn)題

1)礦區(qū)屬雷電高發(fā)區(qū)，年平均雷暴日天數(shù)為74 d，因?yàn)槔纂娫蛟斐傻V區(qū)停電事件，嚴(yán)重影響全礦設(shè)備的正常運(yùn)行。2017年度因雷電造成停電事件45起，2018年發(fā)生28起。主要受雷電影響的停電事件有：

(1)線(xiàn)路受雷擊造成開(kāi)關(guān)跳閘重合閘不成功，設(shè)備因停電而停止運(yùn)行，待線(xiàn)路恢復(fù)供電后，設(shè)備逐步啟動(dòng)恢復(fù)正常運(yùn)行。

(2)線(xiàn)路受雷擊造成開(kāi)關(guān)跳閘重合閘成功，由于重合閘電源恢復(fù)的時(shí)間大于某些對(duì)電壓波動(dòng)靈敏度較高的設(shè)備跳停，造成整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)停機(jī)，照明及部分直接啟動(dòng)設(shè)備可立即恢復(fù)運(yùn)行，其余設(shè)備通過(guò)控制系統(tǒng)逐步恢復(fù)。

(3)線(xiàn)路受到雷電影響造成接地故障，如故障未及時(shí)消除，將影響同個(gè)變電站同個(gè)母線(xiàn)段的所有輸出回路出現(xiàn)故障相電壓抬升至線(xiàn)電壓的現(xiàn)象[1]，造成部分絕緣較薄弱的環(huán)節(jié)出現(xiàn)擊穿，影響礦區(qū)正常供電。

(4)由于受雷擊造成設(shè)備損壞，甚至造成輸電線(xiàn)路受直接雷擊線(xiàn)路斷落現(xiàn)象。如某日發(fā)生雷擊，造成35 kV麒才線(xiàn)A相斷落，掉至下方10 kV銅906線(xiàn)，造成部分設(shè)備停電。

2)因非正常停電可能造成的影響有：

(1)引起重要環(huán)保設(shè)施停止運(yùn)行，對(duì)環(huán)境安全造成較大的影響。

(2)因機(jī)械調(diào)水引水設(shè)施停運(yùn)，造成庫(kù)水位上升，對(duì)庫(kù)壩安全造成影響。

(3)造成長(zhǎng)距離皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)壓帶，重啟動(dòng)困難，引起設(shè)備事故。

(4)非正常停機(jī)，造成生產(chǎn)系統(tǒng)流程跑冒滴漏，引起環(huán)境污染。

(5)礦磨浮設(shè)備設(shè)備非正常停機(jī)，影響工藝指標(biāo)，造成經(jīng)濟(jì)損失等情形的發(fā)生。

3)停電造成的損失統(tǒng)計(jì)

停電造成的損失統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表1。

表1 停電造成的損失統(tǒng)計(jì)

3 解決的措施

1)對(duì)同個(gè)母線(xiàn)段重要負(fù)荷與非重要負(fù)荷重新劃分，通過(guò)改變供電的運(yùn)行方式，減少外部因素對(duì)礦區(qū)重要負(fù)荷的影響。通過(guò)與上一級(jí)國(guó)網(wǎng)公司的溝通，將受雷擊頻次較高的35 kV麒才線(xiàn)由運(yùn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)為熱備用狀態(tài)，將10 kV麒水線(xiàn)由運(yùn)行狀態(tài)改為冷備用狀態(tài)，大大降低外部因素對(duì)礦區(qū)重要負(fù)荷的影響。

2)對(duì)礦區(qū)內(nèi)供電線(xiàn)路進(jìn)行改造，提高供電可靠性。將10 kV線(xiàn)路支線(xiàn)增設(shè)SF6戶(hù)外柱上開(kāi)關(guān)，同時(shí)對(duì)支線(xiàn)開(kāi)關(guān)保護(hù)定值根據(jù)分級(jí)保護(hù)的原則進(jìn)行重新復(fù)核，減少因支線(xiàn)故障影響全條線(xiàn)路安全運(yùn)行，有效防止停電范圍的擴(kuò)大。根據(jù)礦區(qū)負(fù)荷的變化，通過(guò)對(duì)金礦變電所和銅礦變電所用電負(fù)荷平衡，提出對(duì)部分線(xiàn)路進(jìn)行改造，將金礦變電所和銅礦變電所10 kV側(cè)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通，保證兩座35 kV變電所10 kV側(cè)重要用電負(fù)荷供電可靠性；35 kV金礦變電所10 kV輸出增設(shè)兩條架空線(xiàn)路，滿(mǎn)足金礦區(qū)域環(huán)保設(shè)施雙回路供電，確保環(huán)保設(shè)備的正常運(yùn)行。

3)加強(qiáng)供電設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)，提高設(shè)備運(yùn)行管理水平。加強(qiáng)對(duì)線(xiàn)路走廊及周邊環(huán)境的清理，減少因樹(shù)林倒伏、邊坡塌方對(duì)供電線(xiàn)路的影響；加強(qiáng)對(duì)線(xiàn)路及線(xiàn)路接地設(shè)施巡查，及時(shí)更換受損或絕緣下降的絕緣子，提高線(xiàn)路防雷擊能力；對(duì)線(xiàn)路避雷器進(jìn)行檢測(cè)或更換，全面提升線(xiàn)路防雷措施[2]，消除因避雷器的缺陷而影響供電的正常。

4)對(duì)礦區(qū)主要設(shè)備保護(hù)進(jìn)行升級(jí)改造，提高設(shè)備低電壓穿越功能。針對(duì)礦區(qū)受到雷電引起電壓暫降造成設(shè)備跳停的相關(guān)信息，與設(shè)備生產(chǎn)廠(chǎng)商進(jìn)行溝通，針對(duì)不同設(shè)備分別提出采取延長(zhǎng)低電壓防御時(shí)長(zhǎng)[3]、解除低電壓(失壓)保護(hù)功能、設(shè)備失壓恢復(fù)正常供電后設(shè)備自啟動(dòng)裝置等措施，較大提高供電的可靠性。

5)針對(duì)金屬礦山容易受到雷電引起架空線(xiàn)路接地故障問(wèn)題，由于早期變電站暫未設(shè)置選線(xiàn)設(shè)備，無(wú)法準(zhǔn)確識(shí)別接地故障回路，只有按照用電負(fù)荷重要性及供電線(xiàn)路復(fù)雜程度，采用拉路法[4]，進(jìn)行逐條斷開(kāi)來(lái)識(shí)別故障回路。為提高供電可靠性，在兩座35 kV變電所內(nèi)分別新增小電流接地選線(xiàn)設(shè)備，當(dāng)輸出線(xiàn)路出現(xiàn)接地故障時(shí)，能夠準(zhǔn)確識(shí)別故障回路，減少故障停電時(shí)間。

6)對(duì)環(huán)保及井下提升、排水等重要設(shè)備，增加柴油發(fā)電機(jī)組作為應(yīng)急備用電源，同時(shí)采用自啟動(dòng)功能，當(dāng)市電出現(xiàn)故障停電時(shí)，柴油發(fā)電機(jī)通過(guò)檢測(cè)市電失壓后一定時(shí)間內(nèi)自啟動(dòng)，自啟動(dòng)成功后將重要負(fù)荷自動(dòng)切換至柴油發(fā)電機(jī)供電，并實(shí)現(xiàn)市電與柴油發(fā)電機(jī)組的機(jī)械和電氣雙重聯(lián)鎖[5]，在保證用電安全的前題下提高設(shè)備的供電可靠性(圖3)。

圖3 某礦山環(huán)保處理系統(tǒng)應(yīng)急電源系統(tǒng)圖Fig.3 Emergency power system diagram of environmental protection treatment system in a mine

4 結(jié)論

通過(guò)對(duì)礦區(qū)相關(guān)停電原因的分析，針對(duì)具體問(wèn)題，并協(xié)同國(guó)網(wǎng)供電部門(mén)和設(shè)備廠(chǎng)家，結(jié)合礦區(qū)供電特點(diǎn)，采取了相應(yīng)的解決辦法，取得了較明顯的效果。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，從2019年1月至2019年12月，雖然礦區(qū)雷電頻次高于2018年度，經(jīng)采取相關(guān)措施后，只出現(xiàn)三起停電事件，與2018年全年共計(jì)28起跳停事件相比，基本實(shí)現(xiàn)供電可靠性的根本好轉(zhuǎn)目標(biāo)，為礦區(qū)2019年安全生產(chǎn)提供技術(shù)保障。