提高某礦山供電可靠性的措施和方法

江金發(fā)

(紫金礦業(yè)集團股份有限公司，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：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。詳見圖1。G25長深高速公路經(jīng)舊縣互通出高速后與G205國道相連，G205國道與礦區(qū)道路相連，交通較便利。

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

該礦區(qū)有外部二回35 kV線路分另對礦區(qū)35 kV金礦變電所、35 kV銅礦變電所二所變電站進行供電，以及110 kV麒龍變電所(容量為140 MVA)直接對銅礦三選廠進行供電，來滿足整個礦區(qū)生產(chǎn)、生活用電，見圖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銅礦變電所裝機為兩臺10 MVA電力變壓器，采用并聯(lián)運行方式。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金礦變電所裝機為兩臺10 MVA電力變壓器，采用一用一備運行方式。變電站35 kV側(cè)二路電源進線，分別引自110 kV麒龍變電站、110 kV碧田變電站。礦區(qū)用電設備總裝機容量為129.66 MVA，2019年全礦總用電為5.6億 kW·h，已成為龍巖地區(qū)單個企業(yè)最大用電客戶。

2 供電主要存在問題

1)礦區(qū)屬雷電高發(fā)區(qū)，年平均雷暴日天數(shù)為74 d，因為雷電原因造成礦區(qū)停電事件，嚴重影響全礦設備的正常運行。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)線路受雷擊造成開關(guān)跳閘重合閘不成功，設備因停電而停止運行，待線路恢復供電后，設備逐步啟動恢復正常運行。

(2)線路受雷擊造成開關(guān)跳閘重合閘成功，由于重合閘電源恢復的時間大于某些對電壓波動靈敏度較高的設備跳停，造成整個生產(chǎn)系統(tǒng)停機，照明及部分直接啟動設備可立即恢復運行，其余設備通過控制系統(tǒng)逐步恢復。

(3)線路受到雷電影響造成接地故障，如故障未及時消除，將影響同個變電站同個母線段的所有輸出回路出現(xiàn)故障相電壓抬升至線電壓的現(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)由于受雷擊造成設備損壞，甚至造成輸電線路受直接雷擊線路斷落現(xiàn)象。如某日發(fā)生雷擊，造成35 kV麒才線A相斷落，掉至下方10 kV銅906線，造成部分設備停電。

2)因非正常停電可能造成的影響有：

(1)引起重要環(huán)保設施停止運行，對環(huán)境安全造成較大的影響。

(2)因機械調(diào)水引水設施停運，造成庫水位上升，對庫壩安全造成影響。

(3)造成長距離皮帶運輸系統(tǒng)壓帶，重啟動困難，引起設備事故。

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

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

3)停電造成的損失統(tǒng)計

停電造成的損失統(tǒng)計見表1。

表1 停電造成的損失統(tǒng)計

3 解決的措施

1)對同個母線段重要負荷與非重要負荷重新劃分，通過改變供電的運行方式，減少外部因素對礦區(qū)重要負荷的影響。通過與上一級國網(wǎng)公司的溝通，將受雷擊頻次較高的35 kV麒才線由運行狀態(tài)轉(zhuǎn)為熱備用狀態(tài)，將10 kV麒水線由運行狀態(tài)改為冷備用狀態(tài)，大大降低外部因素對礦區(qū)重要負荷的影響。

2)對礦區(qū)內(nèi)供電線路進行改造，提高供電可靠性。將10 kV線路支線增設SF6戶外柱上開關(guān)，同時對支線開關(guān)保護定值根據(jù)分級保護的原則進行重新復核，減少因支線故障影響全條線路安全運行，有效防止停電范圍的擴大。根據(jù)礦區(qū)負荷的變化，通過對金礦變電所和銅礦變電所用電負荷平衡，提出對部分線路進行改造，將金礦變電所和銅礦變電所10 kV側(cè)實現(xiàn)互聯(lián)互通，保證兩座35 kV變電所10 kV側(cè)重要用電負荷供電可靠性；35 kV金礦變電所10 kV輸出增設兩條架空線路，滿足金礦區(qū)域環(huán)保設施雙回路供電，確保環(huán)保設備的正常運行。

3)加強供電設備維護保養(yǎng)，提高設備運行管理水平。加強對線路走廊及周邊環(huán)境的清理，減少因樹林倒伏、邊坡塌方對供電線路的影響；加強對線路及線路接地設施巡查，及時更換受損或絕緣下降的絕緣子，提高線路防雷擊能力；對線路避雷器進行檢測或更換，全面提升線路防雷措施[2]，消除因避雷器的缺陷而影響供電的正常。

4)對礦區(qū)主要設備保護進行升級改造，提高設備低電壓穿越功能。針對礦區(qū)受到雷電引起電壓暫降造成設備跳停的相關(guān)信息，與設備生產(chǎn)廠商進行溝通，針對不同設備分別提出采取延長低電壓防御時長[3]、解除低電壓(失壓)保護功能、設備失壓恢復正常供電后設備自啟動裝置等措施，較大提高供電的可靠性。

5)針對金屬礦山容易受到雷電引起架空線路接地故障問題，由于早期變電站暫未設置選線設備，無法準確識別接地故障回路，只有按照用電負荷重要性及供電線路復雜程度，采用拉路法[4]，進行逐條斷開來識別故障回路。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設備，當輸出線路出現(xiàn)接地故障時，能夠準確識別故障回路，減少故障停電時間。

6)對環(huán)保及井下提升、排水等重要設備，增加柴油發(fā)電機組作為應急備用電源，同時采用自啟動功能，當市電出現(xiàn)故障停電時，柴油發(fā)電機通過檢測市電失壓后一定時間內(nèi)自啟動，自啟動成功后將重要負荷自動切換至柴油發(fā)電機供電，并實現(xiàn)市電與柴油發(fā)電機組的機械和電氣雙重聯(lián)鎖[5]，在保證用電安全的前題下提高設備的供電可靠性(圖3)。

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

4 結(jié)論

通過對礦區(qū)相關(guān)停電原因的分析，針對具體問題，并協(xié)同國網(wǎng)供電部門和設備廠家，結(jié)合礦區(qū)供電特點，采取了相應的解決辦法，取得了較明顯的效果。根據(jù)統(tǒng)計，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28起跳停事件相比，基本實現(xiàn)供電可靠性的根本好轉(zhuǎn)目標，為礦區(qū)2019年安全生產(chǎn)提供技術(shù)保障。