山區選礦公司防雷技術的研究應用

王志勝

摘要：在工業化高度發展的社會，企業的生產趨于自動化，連續化。電力系統的穩定性，可靠性成為企業一個重要的課題。因此，文章從2008年以來小廟嶺選礦公司發生的雷電事故分析，從逐步加強電力系統的防雷保護角度對山區選礦公司的防雷措施進行改造和研究。

關鍵詞：電壓波動；防雷改造；山區選礦

中圖分類號：TE972 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）03-0101-02

龍宇鉬業小廟嶺選礦公司位于洛陽欒川豫西山區，屬于伏牛山脈，海拔1500米，于2007年開始建廠，2008年開始試運行，日處理鉬礦石10000噸。由欒川冷水110萬站向選廠提供35KV雙回路供電。小廟嶺選礦公司是自動化程度很高，日處理量很高的鉬行業萬噸選礦公司，自2008年投產運行以來，夏季雷電造成系統波動時有發生，造成生產系統不穩定以及損壞保護薄弱環節的電氣保護元件。

選礦公司電力系統防雷措施在建廠時期根據現代防雷技術已經從利用雷電接閃器（避雷針、避雷帶等）及其構成的系統防止直擊雷的侵害，采用對系統設備接地的等電位連接的方法防止直擊雷反擊，采用過電壓保護器防止電氣設備損壞等各個方面做出很好的防護工作，但是在運行的5年中依然受到雷電的侵襲。

從選礦公司電力系統遭受波動的途徑分析來主要有以下四個方面：

一是從110W站過來的電力系統電壓波動（主要有設備自動重合閘動作，雷電波侵襲）造成選廠電力系統的電壓波動設備低壓保護動作停機。停機的設備主要是變頻器設備以及CW1-3200型常熟真空斷路器，廠內設備用變頻器主要有6SE70和MM440型兩種變頻器而跳閘的主要是6SC70變頻器。每次電壓波動造成生產系統非正常停機跑漿損失至少在10萬元左右。

二是從尾礦庫10KV架空線路來的直擊雷造成的線路薄弱環節被擊斷，電線桿拉線之間相互放電造成拉線斷絲出現安全隱患。在2011年，2012年10KV配電室出現PT柜內電壓互感器在雷暴日連續燒毀6臺的情況，影響正常生產。

三是水源地10KV線路由于線路過長，在運行區間多次出現氧化鋅避雷器擊穿現象，在一號泵站防雷系統中由于施工單位接地保護，防雷保護制作不規范造成電氣設備過電壓損壞，造成巨大經濟損失。

四是選廠高位水池在運行過程中遭到雷電波侵襲，造成電子流量計連續燒毀的現象。

應對措施：

防雷工況檢查情況：由于雷電主要發生在春夏兩季，在2012年11月，選礦公司邀請欒川縣電業局對小廟嶺選礦公司的防雷工況進行了一次全面的檢查和評估。檢查、評估工作的主要內容包括：防雷設計、施工評估—核實原防雷設計的實施情況；接地網電氣性能測試—測量接地網接地電阻和屏蔽線的連接等情況；接地網工況評估—評判接地電阻、電氣連接等是否合格，接地網腐蝕狀況（包括局部開挖檢查）、接地網是否符合設計要求或是否滿足運行要求等。

通過小廟嶺選礦公司的全面檢查，發現存在問題較多，主要是：個別裸露接地網腐蝕嚴重，接地帶與接地極有開焊現象；個別單獨野外泵房防雷保護設計部分不符合要求；有配電柜安裝相應浪涌吸收裝置已損壞未及時更換等。

針對上述故障以及檢測和評估的結果，為減少雷害事故的發生，我公司連續對防雷系統進行了改造，并于2013年11月階段性完成了的改造和有關防雷設施整的改造工作。

小廟嶺選礦公司的典型雷害事件分析及系統改造

情況：

在選廠5年的運行過程中出現最多的系統故障就是整個選廠電力系統出現瞬時電壓波動，在分析過程中我們發現出現電壓閃變分為兩種情況，一種情況是廠區內10KV高壓開關以及配電室CW1-3200型低壓斷路器低電壓保護動作，一種情況是6SE70變頻器低電壓保護跳閘。分析原因主要是從110KV站過來的電力系統電壓波動，主要是由于高壓電力設備自動重合閘以及110KV電網系統雷電侵襲造成選廠10KV以及380V電壓瞬時波動。對于這種電壓閃變選礦公司基本上屬于被動狀態，無法從根本上去解決，只能在內部尋找解決的辦法。希望采用開關低電壓延時功能躲開系統電壓瞬間波動時間。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），根據夏季雷電波動特點我們將低電壓保護調整為70%，低電壓保護延時調整為1S。

對于常熟CW1-3200型低壓斷路器和廠家聯系購置低壓延時脫扣線圈，對廠內7臺低壓斷路器進行改造，將失壓延時時間調整為1.5S，低電壓保護范圍為30%～70%。

對于6SE70變頻器躲過電壓瞬間波動，我們修改其內部參數P517=2選擇柔性響應使能變頻器在進線電壓下降的情況下保持持續運行，輸出功率根據當時線電壓和變頻器額定電流而減小。

從尾礦庫10KV架空線路來的直擊雷造成的線路薄弱環節被擊短，電線桿拉線之間相互放電造成拉線斷絲出現安全隱患。在2011年，2012年10KV配電室出現PT柜內電壓互感器在雷暴日連續燒毀6臺的情況。根據現場分析情況，我們分析應該是高壓線路接地系統分流不足所造成。

根據現場情況我們主要從降低桿塔的接地電阻和適當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，是最經濟、有效的手段。因為我公司外線桿塔都是建在山上巖石中，接地電阻很難達到要求，我們決定每隔一個桿塔就做一組接地，采用直徑10公分長1.5M的鍍鋅鋼管作為接地體，5*40鍍鋅扁鐵進行有效連接，采用工業鹽作為降阻劑，目的在于利用并聯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線電位差超過避雷器的動作電壓時，避雷器就加入分流，保證盡量減少過電壓幅值，從而不會將配電室PT柜內的電壓互感器造成擊穿故障。

選礦公司水源地10KV線路由于線路過長，在運行區間多次出現氧化鋅避雷器擊穿現象，在一號泵站防雷系統中由于施工單位接地保護，防雷保護制作不規范造成電氣設備過電壓損壞，造成巨大經濟損失。

根據現場觀察，發現一般來說防雷接地的接地電阻要求不高，但是防雷接地系統一般情況下要遠遠大于工作接地和保護接地系統面積，例如一座樓層的接地系統，像這樣的情況防雷接地與保護接地和工作接地連接在一起，取值是為規格要求最小的接地電阻。但是作為1#泵站的防雷接地系統，防雷接地和工作接地相距20米之遠，由一條鋼絞線相連接，如果防雷接地電阻不能達到最低要求，存在一定的電位差，泄放電流途徑單一，雷電過電壓對電氣設備可能會造成損壞。如果一定要連接，需要增設接地極，地網形狀也需要修改，但是山區現場線桿處屬于巖石結構，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接地，工作接地（變壓器中性點接地）和保護接地分別作接地再進行多點等電位連接。

選廠高位水池在運行過程中遭到雷電波侵襲，造成電子流量計連續燒毀的現象。在改造分析過程中我們發現高位水池距離選礦公司接地系統過遠，采用電纜接地線進行來連接，在雷電侵襲過電壓過程中不能有效地保護電子元器件。我們采用在高位水池上側加裝三組避雷針將其接地系統與高位水池建筑基礎進行有效連接，降低接地電阻防止直擊雷的侵害。采用對系統設備接地的等電位連接的方法防止直擊雷反擊。

采用過浪涌吸收器防止元器件損壞，即在電子流量計信號接口等回路安裝浪涌吸收器，經限制器將已產生的過電壓箝制于限制值以下，保證系統設備或元器件免于異常動作或損壞。

山區選礦企業電力設備的防雷保護是一項系統的長期的工程，本文僅以防護應對原理為基礎對小廟嶺選礦公司電力系統運行5年來發生的主要雷電波造成的故障作概要分析。對實際電力系統保護改造工作，在保護配置上應根據實際要求具體分析實施改造方案，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

[1] 劉介才.工廠供電（第四版）[M].北京：機械工業出版社.