山區(qū)選礦公司防雷技術(shù)的研究應(yīng)用

王志勝

摘要：在工業(yè)化高度發(fā)展的社會(huì)，企業(yè)的生產(chǎn)趨于自動(dòng)化，連續(xù)化。電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，可靠性成為企業(yè)一個(gè)重要的課題。因此，文章從2008年以來(lái)小廟嶺選礦公司發(fā)生的雷電事故分析，從逐步加強(qiáng)電力系統(tǒng)的防雷保護(hù)角度對(duì)山區(qū)選礦公司的防雷措施進(jìn)行改造和研究。

關(guān)鍵詞：電壓波動(dòng)；防雷改造；山區(qū)選礦

中圖分類號(hào)：TE972 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2014）03-0101-02

龍宇鉬業(yè)小廟嶺選礦公司位于洛陽(yáng)欒川豫西山區(qū)，屬于伏牛山脈，海拔1500米，于2007年開始建廠，2008年開始試運(yùn)行，日處理鉬礦石10000噸。由欒川冷水110萬(wàn)站向選廠提供35KV雙回路供電。小廟嶺選礦公司是自動(dòng)化程度很高，日處理量很高的鉬行業(yè)萬(wàn)噸選礦公司，自2008年投產(chǎn)運(yùn)行以來(lái)，夏季雷電造成系統(tǒng)波動(dòng)時(shí)有發(fā)生，造成生產(chǎn)系統(tǒng)不穩(wěn)定以及損壞保護(hù)薄弱環(huán)節(jié)的電氣保護(hù)元件。

選礦公司電力系統(tǒng)防雷措施在建廠時(shí)期根據(jù)現(xiàn)代防雷技術(shù)已經(jīng)從利用雷電接閃器（避雷針、避雷帶等）及其構(gòu)成的系統(tǒng)防止直擊雷的侵害，采用對(duì)系統(tǒng)設(shè)備接地的等電位連接的方法防止直擊雷反擊，采用過(guò)電壓保護(hù)器防止電氣設(shè)備損壞等各個(gè)方面做出很好的防護(hù)工作，但是在運(yùn)行的5年中依然受到雷電的侵襲。

從選礦公司電力系統(tǒng)遭受波動(dòng)的途徑分析來(lái)主要有以下四個(gè)方面：

一是從110W站過(guò)來(lái)的電力系統(tǒng)電壓波動(dòng)（主要有設(shè)備自動(dòng)重合閘動(dòng)作，雷電波侵襲）造成選廠電力系統(tǒng)的電壓波動(dòng)設(shè)備低壓保護(hù)動(dòng)作停機(jī)。停機(jī)的設(shè)備主要是變頻器設(shè)備以及CW1-3200型常熟真空斷路器，廠內(nèi)設(shè)備用變頻器主要有6SE70和MM440型兩種變頻器而跳閘的主要是6SC70變頻器。每次電壓波動(dòng)造成生產(chǎn)系統(tǒng)非正常停機(jī)跑漿損失至少在10萬(wàn)元左右。

二是從尾礦庫(kù)10KV架空線路來(lái)的直擊雷造成的線路薄弱環(huán)節(jié)被擊斷，電線桿拉線之間相互放電造成拉線斷絲出現(xiàn)安全隱患。在2011年，2012年10KV配電室出現(xiàn)PT柜內(nèi)電壓互感器在雷暴日連續(xù)燒毀6臺(tái)的情況，影響正常生產(chǎn)。

三是水源地10KV線路由于線路過(guò)長(zhǎng)，在運(yùn)行區(qū)間多次出現(xiàn)氧化鋅避雷器擊穿現(xiàn)象，在一號(hào)泵站防雷系統(tǒng)中由于施工單位接地保護(hù)，防雷保護(hù)制作不規(guī)范造成電氣設(shè)備過(guò)電壓損壞，造成巨大經(jīng)濟(jì)損失。

四是選廠高位水池在運(yùn)行過(guò)程中遭到雷電波侵襲，造成電子流量計(jì)連續(xù)燒毀的現(xiàn)象。

應(yīng)對(duì)措施：

防雷工況檢查情況：由于雷電主要發(fā)生在春夏兩季，在2012年11月，選礦公司邀請(qǐng)欒川縣電業(yè)局對(duì)小廟嶺選礦公司的防雷工況進(jìn)行了一次全面的檢查和評(píng)估。檢查、評(píng)估工作的主要內(nèi)容包括：防雷設(shè)計(jì)、施工評(píng)估—核實(shí)原防雷設(shè)計(jì)的實(shí)施情況；接地網(wǎng)電氣性能測(cè)試—測(cè)量接地網(wǎng)接地電阻和屏蔽線的連接等情況；接地網(wǎng)工況評(píng)估—評(píng)判接地電阻、電氣連接等是否合格，接地網(wǎng)腐蝕狀況（包括局部開挖檢查）、接地網(wǎng)是否符合設(shè)計(jì)要求或是否滿足運(yùn)行要求等。

通過(guò)小廟嶺選礦公司的全面檢查，發(fā)現(xiàn)存在問(wèn)題較多，主要是：個(gè)別裸露接地網(wǎng)腐蝕嚴(yán)重，接地帶與接地極有開焊現(xiàn)象；個(gè)別單獨(dú)野外泵房防雷保護(hù)設(shè)計(jì)部分不符合要求；有配電柜安裝相應(yīng)浪涌吸收裝置已損壞未及時(shí)更換等。

針對(duì)上述故障以及檢測(cè)和評(píng)估的結(jié)果，為減少雷害事故的發(fā)生，我公司連續(xù)對(duì)防雷系統(tǒng)進(jìn)行了改造，并于2013年11月階段性完成了的改造和有關(guān)防雷設(shè)施整的改造工作。

小廟嶺選礦公司的典型雷害事件分析及系統(tǒng)改造

情況：

在選廠5年的運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)最多的系統(tǒng)故障就是整個(gè)選廠電力系統(tǒng)出現(xiàn)瞬時(shí)電壓波動(dòng)，在分析過(guò)程中我們發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)電壓閃變分為兩種情況，一種情況是廠區(qū)內(nèi)10KV高壓開關(guān)以及配電室CW1-3200型低壓斷路器低電壓保護(hù)動(dòng)作，一種情況是6SE70變頻器低電壓保護(hù)跳閘。分析原因主要是從110KV站過(guò)來(lái)的電力系統(tǒng)電壓波動(dòng)，主要是由于高壓電力設(shè)備自動(dòng)重合閘以及110KV電網(wǎng)系統(tǒng)雷電侵襲造成選廠10KV以及380V電壓瞬時(shí)波動(dòng)。對(duì)于這種電壓閃變選礦公司基本上屬于被動(dòng)狀態(tài)，無(wú)法從根本上去解決，只能在內(nèi)部尋找解決的辦法。希望采用開關(guān)低電壓延時(shí)功能躲開系統(tǒng)電壓瞬間波動(dòng)時(shí)間。我公司10KV高壓斷路器是伊頓森源ZN106（3AS2-12）型，采用的是許繼綜保（WH-822），根據(jù)夏季雷電波動(dòng)特點(diǎn)我們將低電壓保護(hù)調(diào)整為70%，低電壓保護(hù)延時(shí)調(diào)整為1S。

對(duì)于常熟CW1-3200型低壓斷路器和廠家聯(lián)系購(gòu)置低壓延時(shí)脫扣線圈，對(duì)廠內(nèi)7臺(tái)低壓斷路器進(jìn)行改造，將失壓延時(shí)時(shí)間調(diào)整為1.5S，低電壓保護(hù)范圍為30%～70%。

對(duì)于6SE70變頻器躲過(guò)電壓瞬間波動(dòng)，我們修改其內(nèi)部參數(shù)P517=2選擇柔性響應(yīng)使能變頻器在進(jìn)線電壓下降的情況下保持持續(xù)運(yùn)行，輸出功率根據(jù)當(dāng)時(shí)線電壓和變頻器額定電流而減小。

從尾礦庫(kù)10KV架空線路來(lái)的直擊雷造成的線路薄弱環(huán)節(jié)被擊短，電線桿拉線之間相互放電造成拉線斷絲出現(xiàn)安全隱患。在2011年，2012年10KV配電室出現(xiàn)PT柜內(nèi)電壓互感器在雷暴日連續(xù)燒毀6臺(tái)的情況。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)分析情況，我們分析應(yīng)該是高壓線路接地系統(tǒng)分流不足所造成。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況我們主要從降低桿塔的接地電阻和適當(dāng)加裝氧化鋅避雷器兩方面入手。高壓線路的接地電阻與耐雷水平成反比，盡可能地降低桿塔的接地電阻，這也是提高高壓送電線路耐雷水平的基礎(chǔ)，是最經(jīng)濟(jì)、有效的手段。因?yàn)槲夜就饩€桿塔都是建在山上巖石中，接地電阻很難達(dá)到要求，我們決定每隔一個(gè)桿塔就做一組接地，采用直徑10公分長(zhǎng)1.5M的鍍鋅鋼管作為接地體，5*40鍍鋅扁鐵進(jìn)行有效連接，采用工業(yè)鹽作為降阻劑，目的在于利用并聯(lián)的效果降低接地電阻，在有接地的桿塔上安裝一組避雷針，將雷電有目的引入大地，而不是讓其擊中線路。

改造二，在選廠10KV配電室至尾礦庫(kù)的架空線路的1#桿加裝一組氧化鋅避雷器，由于安裝避雷器使得桿塔和導(dǎo)線電位差超過(guò)避雷器的動(dòng)作電壓時(shí)，避雷器就加入分流，保證盡量減少過(guò)電壓幅值，從而不會(huì)將配電室PT柜內(nèi)的電壓互感器造成擊穿故障。

選礦公司水源地10KV線路由于線路過(guò)長(zhǎng)，在運(yùn)行區(qū)間多次出現(xiàn)氧化鋅避雷器擊穿現(xiàn)象，在一號(hào)泵站防雷系統(tǒng)中由于施工單位接地保護(hù)，防雷保護(hù)制作不規(guī)范造成電氣設(shè)備過(guò)電壓損壞，造成巨大經(jīng)濟(jì)損失。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)觀察，發(fā)現(xiàn)一般來(lái)說(shuō)防雷接地的接地電阻要求不高，但是防雷接地系統(tǒng)一般情況下要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于工作接地和保護(hù)接地系統(tǒng)面積，例如一座樓層的接地系統(tǒng)，像這樣的情況防雷接地與保護(hù)接地和工作接地連接在一起，取值是為規(guī)格要求最小的接地電阻。但是作為1#泵站的防雷接地系統(tǒng)，防雷接地和工作接地相距20米之遠(yuǎn)，由一條鋼絞線相連接，如果防雷接地電阻不能達(dá)到最低要求，存在一定的電位差，泄放電流途徑單一，雷電過(guò)電壓對(duì)電氣設(shè)備可能會(huì)造成損壞。如果一定要連接，需要增設(shè)接地極，地網(wǎng)形狀也需要修改，但是山區(qū)現(xiàn)場(chǎng)線桿處屬于巖石結(jié)構(gòu)，接地電阻很難做到4歐左右。所以我們采用改造方案是采取防雷接地作單獨(dú)接地，工作接地（變壓器中性點(diǎn)接地）和保護(hù)接地分別作接地再進(jìn)行多點(diǎn)等電位連接。

選廠高位水池在運(yùn)行過(guò)程中遭到雷電波侵襲，造成電子流量計(jì)連續(xù)燒毀的現(xiàn)象。在改造分析過(guò)程中我們發(fā)現(xiàn)高位水池距離選礦公司接地系統(tǒng)過(guò)遠(yuǎn)，采用電纜接地線進(jìn)行來(lái)連接，在雷電侵襲過(guò)電壓過(guò)程中不能有效地保護(hù)電子元器件。我們采用在高位水池上側(cè)加裝三組避雷針將其接地系統(tǒng)與高位水池建筑基礎(chǔ)進(jìn)行有效連接，降低接地電阻防止直擊雷的侵害。采用對(duì)系統(tǒng)設(shè)備接地的等電位連接的方法防止直擊雷反擊。

采用過(guò)浪涌吸收器防止元器件損壞，即在電子流量計(jì)信號(hào)接口等回路安裝浪涌吸收器，經(jīng)限制器將已產(chǎn)生的過(guò)電壓箝制于限制值以下，保證系統(tǒng)設(shè)備或元器件免于異常動(dòng)作或損壞。

山區(qū)選礦企業(yè)電力設(shè)備的防雷保護(hù)是一項(xiàng)系統(tǒng)的長(zhǎng)期的工程，本文僅以防護(hù)應(yīng)對(duì)原理為基礎(chǔ)對(duì)小廟嶺選礦公司電力系統(tǒng)運(yùn)行5年來(lái)發(fā)生的主要雷電波造成的故障作概要分析。對(duì)實(shí)際電力系統(tǒng)保護(hù)改造工作，在保護(hù)配置上應(yīng)根據(jù)實(shí)際要求具體分析實(shí)施改造方案，多層次、全方位的綜合防御，建立完善的雷電防御體系。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉介才.工廠供電（第四版）[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社.