安瑞斌

（江西銅業(yè)集團(tuán)有限公司 德興銅礦，江西 德興 334224）

1 引言

德興銅礦供電系統(tǒng)共有15座變電站。其中220kV變電站1座，110kV變電站1座，35kV變電站13座。輸電線路總長(zhǎng)達(dá)300多公里，線路故障種類多樣化（雷擊故障、接地故障、短路故障、斷線故障等）。用電負(fù)荷情況多樣化，比如采礦設(shè)備有電鏟、鉆機(jī)、排水泵等；選礦設(shè)備有球磨機(jī)、浮選設(shè)備、旋回破碎和各種回水泵等。目前大山220kV變電站擁有兩臺(tái)容量為180MVA的三繞組變壓器，變壓器的變壓等級(jí)為220kV/35kV/6kV。選礦設(shè)備通常需要穩(wěn)定電壓，而采礦設(shè)備的工作會(huì)造成電壓波動(dòng)，以及輸電線路的各類故障均會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)穩(wěn)定性受到破壞甚至導(dǎo)致系統(tǒng)停機(jī)。因此保障供電系統(tǒng)及設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行是我們需要持續(xù)公關(guān)的課題。

2 影響供電穩(wěn)定因素分析

2.1 多發(fā)的故障類型

（1）接地故障：架空線路多數(shù)位于山區(qū)，植被、樹(shù)木等易被風(fēng)吹搭在架空導(dǎo)線，造成接地故障。

（2）短路故障：戶外樹(shù)枝掉落等外力影響、設(shè)備絕緣擊穿等造成相間短路。

（3）雷擊故障：金屬露天礦山為高雷暴地區(qū)，架空線在山區(qū)更容易引發(fā)雷擊。

（4）過(guò)電壓故障：大氣過(guò)電壓，操作過(guò)電壓以及用戶側(cè)無(wú)規(guī)則開(kāi)停設(shè)備導(dǎo)致的諧振過(guò)電壓等。

（5）變電站近距離短路導(dǎo)致的系統(tǒng)晃電造成球磨機(jī)跳電停車事件。

2.2 外部線路日常維護(hù)困難

（1）用戶側(cè)負(fù)荷波動(dòng)大、線路長(zhǎng)，損耗大，壓降大。線路以及線路上的設(shè)備（電纜、桿塔、接地線、橫擔(dān)、抱箍、螺栓等）的日常維護(hù)問(wèn)題。

（2）受技術(shù)手段及信息收集困難影響，故障類型判斷的準(zhǔn)確性受限。由于復(fù)雜地形及惡劣天氣影響，發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)的及時(shí)性難以保證。

3 解決辦法

3.1 故障定位技術(shù)

對(duì)于頻發(fā)的接地故障，采用線路故障定位技術(shù)，在輸電線路產(chǎn)生接地故障時(shí)，線路中通常會(huì)有動(dòng)態(tài)性的暫態(tài)電壓行波以及電流行波，行波中收集了故障點(diǎn)的方向以及位置等信息。再通過(guò)采集、分析解讀出這些信息。維修人員快速的定位故障點(diǎn)，解決故障，恢復(fù)生產(chǎn)［1］。

3.2 小電流接地選線裝置

當(dāng)發(fā)生永久性的單相接地故障時(shí)，為了防止因電壓升高而導(dǎo)致事故擴(kuò)大，必須盡快的確定故障線路并予以切除，所以小電流接地選線裝置就很重要。小電流接地選線裝置目前基于以下基本原理：（1）零序功率方向原理；（2）諧波電流方向原理；（3）外加高頻信號(hào)電流原理。

當(dāng)系統(tǒng)在發(fā)生單相接地故障時(shí)，故障與非故障線路零序電流相反，由零序功率繼電器判別出故障，

當(dāng)中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地時(shí)，在各條線路中都會(huì)出現(xiàn)零序電流，由于諧波次數(shù)的增加，相對(duì)應(yīng)的感抗增加，容抗減小，這時(shí)故障線路與非故障線路的諧波電流方向相反，同時(shí)對(duì)所有大于諧波的電流均滿足這一關(guān)系［2］。

當(dāng)中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地時(shí)，通過(guò)電壓互感器二次繞組向母線接地相注入外加高頻信號(hào)電流，該信號(hào)電流主要沿故障線路接地相的接地點(diǎn)入地，部分信號(hào)電流經(jīng)其他非故障線路對(duì)地電容入地。用信號(hào)電流探測(cè)器靠近線路的導(dǎo)體通過(guò)接受該線路中的故障相流過(guò)信號(hào)電流的方式和大小來(lái)判斷故障線路和非故障相接地的線路［3］。一般是故障線路接地相流過(guò)的信號(hào)電流大,非故障相接地的信號(hào)電流小,他們之間的差距比值要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于10倍。

3.3 線路保護(hù)改造

大山220kV變電站現(xiàn)用高頻從1989年投運(yùn)，已連續(xù)運(yùn)行30多年，220kV線路高頻保護(hù)載波通道構(gòu)成復(fù)雜，受外界環(huán)境影響大，穩(wěn)定性較低，可以更換為光纖差動(dòng)保護(hù)，同時(shí)架空地線更換為復(fù)合型光纖地線OPGW。光纖通道原理簡(jiǎn)單，不受系統(tǒng)振蕩、線路串補(bǔ)電容、平行互感、系統(tǒng)非全相運(yùn)行、單側(cè)電源運(yùn)行方式等影響，光纖通道的傳輸質(zhì)量高，誤碼率低，傳輸?shù)男畔⒘看?，抗干擾能力強(qiáng)。光纖差動(dòng)保護(hù)確定故障位置更精確，保護(hù)反應(yīng)速度更快，進(jìn)一步提高了供電可靠性。

3.4 日常線路維護(hù)及防雷工作

（1）線路日常巡視要點(diǎn)。由于大部分架空線路在山區(qū)，雨季來(lái)臨時(shí)有山洪和泥石流爆發(fā)，會(huì)對(duì)線路上的桿塔、拉線、接地線等發(fā)生沖擊，造成接地、短路等故障，影響生產(chǎn)。因此，做好定期的巡線工作尤為重要，特別是重點(diǎn)區(qū)域建立臺(tái)賬，根據(jù)季節(jié)性特征開(kāi)展有針對(duì)性的線路特巡。山區(qū)高植被區(qū)建立好臺(tái)賬，定期開(kāi)展線路清障工作，防止高植被距離線路過(guò)近，導(dǎo)致線路接地故障發(fā)生。對(duì)于難以到達(dá)的區(qū)域采用無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)設(shè)定巡視路徑，實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)定期巡視，并做好比對(duì)分析，對(duì)及時(shí)發(fā)現(xiàn)線路隱患具有良好效果。

（2）線路防雷要點(diǎn)。根據(jù)季節(jié)性特征開(kāi)展線路防雷檢測(cè)，利用晴好天氣開(kāi)展好桿塔接地電阻的檢測(cè)及整改工作，確保每級(jí)桿塔接地電阻值不得超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)要求，對(duì)于阻值偏大的桿塔采用降阻技術(shù)進(jìn)行整治，直到阻值達(dá)標(biāo)。雷雨季節(jié)來(lái)臨前，做好線路避雷器的檢查和更換工作，以及線路絕緣子的檢查更換。對(duì)于特別容易遭雷擊的線路采取增加負(fù)角針或升級(jí)改造措施。

3.5 消除諧振的危害

（1）采用消弧消諧裝置以及選線跳閘裝置，打破諧振平衡。自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，當(dāng)發(fā)生了諧振以后該裝置自動(dòng)選擇一條負(fù)荷小，負(fù)荷不重要的線路跳閘，優(yōu)先選擇電容器。

（2）無(wú)功補(bǔ)償裝置分級(jí)投運(yùn)。在35kV等級(jí)的變電站中，采用SVG無(wú)功補(bǔ)償自動(dòng)投切裝置，可以在長(zhǎng)線路中補(bǔ)償?shù)臒o(wú)功損耗，提高線路電壓，同時(shí)在系統(tǒng)故障的情況下及時(shí)提供無(wú)功調(diào)節(jié)，提高供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

3.6 調(diào)整繼電保護(hù)裝置定值

定期核實(shí)用戶側(cè)的負(fù)荷情況，因?yàn)槔^電保護(hù)定值的大小是根據(jù)負(fù)荷的大小來(lái)計(jì)算的，所以當(dāng)負(fù)荷情況變化劇烈時(shí)要適當(dāng)?shù)闹匦掠?jì)算并更改定值，以確保繼電保護(hù)裝置能發(fā)揮應(yīng)有的作用與“四性”功效?！八男浴奔矗哼x擇性、可靠性、速動(dòng)性、靈敏性。

4 新技術(shù)管理系統(tǒng)的應(yīng)用

4.1 接地故障管理系統(tǒng)的應(yīng)用

接地故障管理系統(tǒng)應(yīng)用在與35kV中性點(diǎn)不接地或經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)中，可以準(zhǔn)確的判斷出發(fā)生單相接地故障的線路。中性點(diǎn)不直接接地的系統(tǒng)中發(fā)生單相接地故障時(shí)，不是故障相的對(duì)地電壓會(huì)升高至倍；然后在系統(tǒng)絕緣薄弱處發(fā)生閃絡(luò)或者擊穿，對(duì)絕緣的耐壓要求較高，還會(huì)損傷絕緣系統(tǒng)；容易引發(fā)各種過(guò)電壓。不僅可以快速的判斷出故障線路還可以反映出接地故障點(diǎn)的位置，通過(guò)這些信息可以讓變電運(yùn)行人員快速有效準(zhǔn)確的上報(bào)，方便上級(jí)做出準(zhǔn)確的判斷，做出最恰當(dāng)?shù)奶幚恚?］。

4.2 全電壓檢測(cè)及SCADA系統(tǒng)的應(yīng)用

德興銅礦電力配電網(wǎng)地域分布廣，監(jiān)控點(diǎn)眾多，又開(kāi)始實(shí)行無(wú)人值守變電站制度，所以電壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)尤為重要。通過(guò)全電壓檢測(cè)系統(tǒng)可將電網(wǎng)中出現(xiàn)的操作過(guò)電壓、雷電過(guò)電壓、工頻過(guò)電壓及電壓陡降等各種現(xiàn)象及發(fā)生過(guò)程快速、連續(xù)、完整進(jìn)行記錄，達(dá)到實(shí)時(shí)把脈電網(wǎng)波動(dòng)，及時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。通過(guò)SCADA系統(tǒng)將各變電站將“四遙”信號(hào)傳入調(diào)度系統(tǒng)，再調(diào)度端監(jiān)測(cè)某一個(gè)變電站內(nèi)的任何一條線路的電壓、電流、有功功率、無(wú)功功率和斷路器的位置狀態(tài)等。該系統(tǒng)通過(guò)光纖通信，手動(dòng)分配地址，將一個(gè)變電站內(nèi)的信息傳輸?shù)接腥酥凳氐牡胤?。監(jiān)控多個(gè)變電站，節(jié)約大量的人力物力，實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守或少人值守。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)以上策略的分析山區(qū)長(zhǎng)距離輸電故障高發(fā)、多種類無(wú)規(guī)則負(fù)荷波動(dòng)影響。各種故障跳閘等問(wèn)題得到有效的治理，極大提升了露天礦山供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性，減少故障次數(shù)和故障時(shí)間，為生產(chǎn)提供了安全穩(wěn)定供電保障，也減少了電能的損耗與生產(chǎn)成本。間接的為社會(huì)做出了積極貢獻(xiàn)，促進(jìn)了經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)和諧。