提高某矿山供电可靠性的措施和方法

江金发

(紫金矿业集团股份有限公司，福建 上杭 364200)

1 基本情况

某矿区距离县城约14.6 km，隶属于上杭县管辖。地理坐标：东经116°24′00″～116°25′22″，北纬25°10′41″～25°11′44″，矿区总占地面积约30 km2。详见图1。G25长深高速公路经旧县互通出高速后与G205国道相连，G205国道与矿区道路相连，交通较便利。

某矿山是我国20世纪80年代发现并探明的特大型有色金属矿山之一，是一个典型的上金下铜、金矿床和铜矿床均达到特大型规模的斑岩型矿床。截至2018年底，累计探明铜矿资源储量215.8万t，远景资源储量达500万t以上，目前保有193万t。

该矿区有外部二回35 kV线路分另对矿区35 kV金矿变电所、35 kV铜矿变电所二所变电站进行供电，以及110 kV麒龙变电所(容量为140 MVA)直接对铜矿三选厂进行供电，来满足整个矿区生产、生活用电，见图2。

图1 某矿区地理位置图Fig.1 Geographical location of a mining area

图2 某矿山铜矿三选厂供电系统图Fig.2 Power supply system diagram of No.3 concentrator in a copper mine

35 kV铜矿变电所装机为两台10 MVA电力变压器，采用并联运行方式。铜矿变电站35 kV侧由两路电源供电，分别引自110 kV碧田变电站和110 kV麒龙变电站。

35 kV金矿变电所装机为两台10 MVA电力变压器，采用一用一备运行方式。变电站35 kV侧二路电源进线，分别引自110 kV麒龙变电站、110 kV碧田变电站。矿区用电设备总装机容量为129.66 MVA，2019年全矿总用电为5.6亿 kW·h，已成为龙岩地区单个企业最大用电客户。

2 供电主要存在问题

1)矿区属雷电高发区，年平均雷暴日天数为74 d，因为雷电原因造成矿区停电事件，严重影响全矿设备的正常运行。2017年度因雷电造成停电事件45起，2018年发生28起。主要受雷电影响的停电事件有：

(1)线路受雷击造成开关跳闸重合闸不成功，设备因停电而停止运行，待线路恢复供电后，设备逐步启动恢复正常运行。

(2)线路受雷击造成开关跳闸重合闸成功，由于重合闸电源恢复的时间大于某些对电压波动灵敏度较高的设备跳停，造成整个生产系统停机，照明及部分直接启动设备可立即恢复运行，其余设备通过控制系统逐步恢复。

(3)线路受到雷电影响造成接地故障，如故障未及时消除，将影响同个变电站同个母线段的所有输出回路出现故障相电压抬升至线电压的现象[1]，造成部分绝缘较薄弱的环节出现击穿，影响矿区正常供电。

(4)由于受雷击造成设备损坏，甚至造成输电线路受直接雷击线路断落现象。如某日发生雷击，造成35 kV麒才线A相断落，掉至下方10 kV铜906线，造成部分设备停电。

2)因非正常停电可能造成的影响有：

(1)引起重要环保设施停止运行，对环境安全造成较大的影响。

(2)因机械调水引水设施停运，造成库水位上升，对库坝安全造成影响。

(3)造成长距离皮带运输系统压带，重启动困难，引起设备事故。

(4)非正常停机，造成生产系统流程跑冒滴漏，引起环境污染。

(5)矿磨浮设备设备非正常停机，影响工艺指标，造成经济损失等情形的发生。

3)停电造成的损失统计

停电造成的损失统计见表1。

表1 停电造成的损失统计

3 解决的措施

1)对同个母线段重要负荷与非重要负荷重新划分，通过改变供电的运行方式，减少外部因素对矿区重要负荷的影响。通过与上一级国网公司的沟通，将受雷击频次较高的35 kV麒才线由运行状态转为热备用状态，将10 kV麒水线由运行状态改为冷备用状态，大大降低外部因素对矿区重要负荷的影响。

2)对矿区内供电线路进行改造，提高供电可靠性。将10 kV线路支线增设SF6户外柱上开关，同时对支线开关保护定值根据分级保护的原则进行重新复核，减少因支线故障影响全条线路安全运行，有效防止停电范围的扩大。根据矿区负荷的变化，通过对金矿变电所和铜矿变电所用电负荷平衡，提出对部分线路进行改造，将金矿变电所和铜矿变电所10 kV侧实现互联互通，保证两座35 kV变电所10 kV侧重要用电负荷供电可靠性；35 kV金矿变电所10 kV输出增设两条架空线路，满足金矿区域环保设施双回路供电，确保环保设备的正常运行。

3)加强供电设备维护保养，提高设备运行管理水平。加强对线路走廊及周边环境的清理，减少因树林倒伏、边坡塌方对供电线路的影响；加强对线路及线路接地设施巡查，及时更换受损或绝缘下降的绝缘子，提高线路防雷击能力；对线路避雷器进行检测或更换，全面提升线路防雷措施[2]，消除因避雷器的缺陷而影响供电的正常。

4)对矿区主要设备保护进行升级改造，提高设备低电压穿越功能。针对矿区受到雷电引起电压暂降造成设备跳停的相关信息，与设备生产厂商进行沟通，针对不同设备分别提出采取延长低电压防御时长[3]、解除低电压(失压)保护功能、设备失压恢复正常供电后设备自启动装置等措施，较大提高供电的可靠性。

5)针对金属矿山容易受到雷电引起架空线路接地故障问题，由于早期变电站暂未设置选线设备，无法准确识别接地故障回路，只有按照用电负荷重要性及供电线路复杂程度，采用拉路法[4]，进行逐条断开来识别故障回路。为提高供电可靠性，在两座35 kV变电所内分别新增小电流接地选线设备，当输出线路出现接地故障时，能够准确识别故障回路，减少故障停电时间。

6)对环保及井下提升、排水等重要设备，增加柴油发电机组作为应急备用电源，同时采用自启动功能，当市电出现故障停电时，柴油发电机通过检测市电失压后一定时间内自启动，自启动成功后将重要负荷自动切换至柴油发电机供电，并实现市电与柴油发电机组的机械和电气双重联锁[5]，在保证用电安全的前题下提高设备的供电可靠性(图3)。

图3 某矿山环保处理系统应急电源系统图Fig.3 Emergency power system diagram of environmental protection treatment system in a mine

4 结论

通过对矿区相关停电原因的分析，针对具体问题，并协同国网供电部门和设备厂家，结合矿区供电特点，采取了相应的解决办法，取得了较明显的效果。根据统计，从2019年1月至2019年12月，虽然矿区雷电频次高于2018年度，经采取相关措施后，只出现三起停电事件，与2018年全年共计28起跳停事件相比，基本实现供电可靠性的根本好转目标，为矿区2019年安全生产提供技术保障。