李錫香，劉 燕,2

（1.白銀有色集團(tuán)股份有限公司西北鉛鋅冶煉廠，甘肅 白銀 730900；2.白銀有色集團(tuán)股份有限公司西北鉛鋅冶煉廠，甘肅 白銀 730900）

白銀有色金屬公司西北鉛鋅冶煉廠是國家“七五”計(jì)劃重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目之一，廠區(qū)占地1平方公里，主要產(chǎn)品為鋅和硫酸，現(xiàn)有員工2200人。109系統(tǒng)年產(chǎn)電鋅10萬噸，硫酸19萬噸，精鎘356噸；152系統(tǒng)年產(chǎn)電鋅12萬噸t，硫酸19萬噸，精鎘356t。109系統(tǒng)1986年9月8日動工興建，1992年5月1日鋅系統(tǒng)焙燒爐點(diǎn)火成功，8月23日，熔鑄車間產(chǎn)出第一批鋅錠；152系統(tǒng)2015年9月8日動工興建，2016年5月8日，熔鑄車間產(chǎn)出第一批鋅錠。

西北鉛鋅冶煉廠供電系統(tǒng)進(jìn)線為雙回路220kV，均來自白銀供電公司銀城變電所，220kV供電系統(tǒng)為雙母線運(yùn)行，通過兩臺容量各為16MVA、25MVA的動力變壓器為109系統(tǒng)各生產(chǎn)環(huán)節(jié)提供6KV交流電源，通過兩臺容量均為37.9MVA的整流變壓器為109系統(tǒng)電解系統(tǒng)提供直流電源。全廠中壓系統(tǒng)采用6kV配電，下設(shè)總降變電所、制氧配電站、109硫酸配電站、152硫酸配電站、鉛配電站、3MW熱電站、鋅粉配電站等七個(gè)變、配電站，均采用單母線分段運(yùn)行。

隨著鋅冶煉資源綜合利用項(xiàng)目的建設(shè)，鉛鋅廠原有高壓供電系統(tǒng)已無法滿足新、老兩個(gè)系統(tǒng)的電力供應(yīng)，因此，計(jì)劃將西北鉛鋅冶煉廠老總降變的兩條220KV進(jìn)線（2215銀鉛一線、2216銀鉛二線）向東改線，接入西北鉛鋅冶煉廠新建的220kV總降變，再由新建220kV總降變提供兩回220kV出線給老總降變電所，帶鉛鋅廠新、老系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行，要求單回進(jìn)線即可滿足全部負(fù)荷使用需求，正常為雙回均投入運(yùn)行。新系統(tǒng)配套建設(shè)二期總降變電所、9MW發(fā)電站及渣處理配電站，其中二期總降變電所兩臺容量均為25MVA的動力變壓器為152系統(tǒng)各生產(chǎn)環(huán)節(jié)提供6KV交流電源，兩臺容量均為40.6MVA整流變壓器為152系統(tǒng)電解系統(tǒng)提供直流電源。

鋅冶煉資源綜合利用項(xiàng)目建成后，鉛鋅廠全廠電力負(fù)荷12萬千瓦（其中電解用直流占總負(fù)荷的85%），年耗電約9.5億度，滿足年產(chǎn)22萬噸鋅。目前鋅冶煉資源綜合利用項(xiàng)目已建設(shè)完成，鉛鋅廠高壓供電系統(tǒng)也已改造結(jié)束，現(xiàn)從220KV系統(tǒng)繼電保護(hù)、鉛鋅廠220KV供電設(shè)備、鉛鋅廠高壓供電監(jiān)控系統(tǒng)、五防系統(tǒng)等幾方面對改造內(nèi)容進(jìn)行介紹。

1 220KV系統(tǒng)繼電保護(hù)

（1）220KV系統(tǒng)繼電保護(hù)原則（根據(jù)GB14285-2006《繼電保護(hù)和安全自動裝置技術(shù)規(guī)程》及項(xiàng)目接入系統(tǒng)一次設(shè)計(jì)、二次設(shè)計(jì)收口方案）：①每套保護(hù)裝置完整且獨(dú)立，對于可能發(fā)生的所有類型的故障均能及時(shí)妥善處理。雙重化設(shè)計(jì)的兩套保護(hù)之間無任何電氣聯(lián)系，一套保護(hù)裝置出現(xiàn)異?；蛲顺鲞\(yùn)行時(shí)不應(yīng)影響另一套保護(hù)裝置的正常運(yùn)行。兩套主保護(hù)所用的交流電流、交流電壓和直流電源都是彼此獨(dú)立的，斷路器的跳閘線圈等二次回路也是相互獨(dú)立的，這樣可以增強(qiáng)保護(hù)的可靠性。每套主保護(hù)所具有的獨(dú)立的選相功能，使得選相元件可以確保在各種故障條件下均能正確選出故障相，而非故障相選擇元件卻不誤動。②雙重化的線路縱聯(lián)保護(hù)配置兩套使用獨(dú)立電源的獨(dú)立通信設(shè)備。③兩條220KV線路都配置了反應(yīng)線路各種類型故障的后備保護(hù)，后備保護(hù)采用近后備方式，后備保護(hù)的配置應(yīng)雙重化。④220KV雙母線接線，為了防止母線保護(hù)因檢修時(shí)退出而導(dǎo)致母線失去保護(hù)，繼而危及系統(tǒng)穩(wěn)定或使事故擴(kuò)大時(shí)，裝設(shè)兩套母線保護(hù)。⑤對于220KV線路保護(hù)，由于配置全線速動的主保護(hù)，要求一條線路兩側(cè)保護(hù)型號一致。⑥220KV變電所設(shè)計(jì)安裝了專用故障記錄裝置，用來分析電力系統(tǒng)事故和安全自動裝置在事故過程中的動作情況。⑦由于設(shè)計(jì)采用先進(jìn)的智能化保護(hù)裝置，在完成既定保護(hù)任務(wù)的前提下還具備如下特點(diǎn)：線路在輕載、空載、滿載等各種狀態(tài)下，在保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生各種故障（例如三相短路及轉(zhuǎn)換性故障、單相或兩相接地、兩相不接地短路等），保護(hù)都能夠正確地動作；在保護(hù)范圍外發(fā)生了金屬性或非金屬性故障時(shí)，裝置應(yīng)確保不發(fā)生誤動作；外部故障切除、功率突然倒向等情況下，保護(hù)也應(yīng)不發(fā)生誤動作；被保護(hù)線路非全相運(yùn)行時(shí)，無故障不應(yīng)誤動，若健全相又發(fā)生任一類型故障，能正確的瞬間動作跳三相；保護(hù)裝置中設(shè)置不經(jīng)振蕩閉鎖的保護(hù)段；保護(hù)裝置在電壓互感器次級斷線（包括三相斷線）或短路應(yīng)閉鎖保護(hù)并發(fā)出告警信號而不應(yīng)發(fā)生誤動作。保護(hù)裝置在電流互感器斷線時(shí)，應(yīng)閉鎖保護(hù)并發(fā)出告警信號；保護(hù)裝置最大整組動作時(shí)間不大于25ms，裝置返回時(shí)間不大于30ms。

（2）安全自動裝置配置原則。系統(tǒng)安全自動裝置配置滿足電力系統(tǒng)同步運(yùn)行穩(wěn)定性的分級標(biāo)準(zhǔn)的要求，建立起保持系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的三道防線。包括：①滿足一級穩(wěn)定性標(biāo)準(zhǔn)要求，由系統(tǒng)一次網(wǎng)架及繼電保護(hù)裝置作為系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的第一道防線。②滿足電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性二級標(biāo)準(zhǔn)要求，通過配置切機(jī)、切負(fù)荷控制裝置作為系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的第二道防線。③確保系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性第三級標(biāo)準(zhǔn)，配置適當(dāng)?shù)氖Р浇饬醒b置及低頻、低壓減載裝置作為系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的第三道防線。

（3）系統(tǒng)通信部分。采用光纖通訊，將2215銀鉛一線、2216銀鉛二線其中一根地線更換為OPGW（24芯）光纜復(fù)合地線，滿足二期總降變電站在生產(chǎn)管理和系統(tǒng)自動化、線路差動保護(hù)及安全自動裝置等語言、數(shù)據(jù)、圖像綜合信息對傳輸通道的要求。

（4）系統(tǒng)自動化部分。具備上級電網(wǎng)及電力調(diào)度范圍內(nèi)穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)[包括狀態(tài)數(shù)據(jù)（斷路器、隔離開關(guān)、接地刀閘位置）、量測數(shù)據(jù)（并網(wǎng)220KV線路的電流、電壓、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、220KV母線電壓、頻率）、統(tǒng)計(jì)計(jì)算數(shù)據(jù)、調(diào)度范圍內(nèi)的暫態(tài)數(shù)據(jù)（錄波數(shù)據(jù)）、調(diào)度范圍內(nèi)的設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)（包括并網(wǎng)線路保護(hù)動作信號、并網(wǎng)線路重合閘動作信號、斷路器控制回路斷線信號、斷路器操作機(jī)構(gòu)故障信號）的采集，及銀城變側(cè)貿(mào)易計(jì)量結(jié)算點(diǎn)及鉛鋅廠側(cè)貿(mào)易計(jì)量結(jié)算考核點(diǎn)計(jì)量裝置及營銷用采集終端。

（5）計(jì)算機(jī)監(jiān)控部分。220kV系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)監(jiān)控部分融入二期總降220KV計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中，可完成與省調(diào)、地調(diào)及廠調(diào)的通訊。

（6）變電所直流電源部分。全所直流系統(tǒng)，用于繼電保護(hù)、監(jiān)控系統(tǒng)、事故照明等設(shè)備的供電。直流系統(tǒng)輸出額定電壓為220V、蓄電池容量2×200Ah，按單充單蓄配置，單母線分段接線，并采用閥控式鉛酸蓄電池和N+1熱備份型式高頻開關(guān)電源直流模塊。直流系統(tǒng)具有自動恢復(fù)、交流電源自動切換、過電流保護(hù)、過電壓保護(hù)、定期恒流補(bǔ)充充電、絕緣在線監(jiān)測、防雷電保護(hù)、與上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)通訊等功能。

2 鉛鋅廠220KV供電設(shè)備

鉛鋅廠原有220KV設(shè)備為敞開式戶外開關(guān)場地設(shè)備，由1989年連續(xù)運(yùn)行至今，設(shè)備老舊、腐蝕嚴(yán)重、故障頻發(fā)，已不適合目前使用要求，因此，本次改造采用的是220kV成套GIS組合開關(guān)設(shè)備。

圖1 敞開式戶外開關(guān)場地設(shè)備

GIS(gas-insulated metal-enclosed swith gear)組合開關(guān)設(shè)備是由高壓SF6斷路器、高壓隔離開關(guān)、接地開關(guān)、避雷器、電壓互感器、電流互感器、出線套管和高壓母線等元件按高壓設(shè)備使用要求組合在一起后全部封閉在可靠接地的金屬外殼內(nèi)，將一定壓力的SF6氣體充入金屬外殼內(nèi)充作為絕緣和滅弧介質(zhì)。

圖2 220kV成套GIS組合開關(guān)設(shè)備

GIS全封閉組合電器優(yōu)點(diǎn)是體積小、安全可靠、操作方便、維護(hù)量小、檢修周期長，外界環(huán)境條件不對其造成影響，無靜電感應(yīng)和電暈干擾，噪聲水平低，抗震性能好，適應(yīng)性強(qiáng)。特別適用于沿海、高原、污穢嚴(yán)重的地區(qū)使用。

（1）220kV成套GIS組合開關(guān)設(shè)備日常維護(hù)項(xiàng)目（主要是指對運(yùn)行中的外部設(shè)備的巡視檢查）。主要巡檢項(xiàng)目如下：①各種信號指示正確與否，主要是指斷路器的操作氣壓及各氣室六氟化硫密度值。②檢查設(shè)備有無異常聲音，電站正常運(yùn)行過程中聲音一般是小且穩(wěn)定的，如果筒體內(nèi)有聲音異常，很有可能是放電導(dǎo)致的，應(yīng)引起高度重視，早發(fā)現(xiàn)早處理。③檢查匯控柜內(nèi)的接線端子有無過熱及變色。④檢查各元件的固定螺釘有無松動。⑤檢查接地開關(guān)及各接地元件是否可靠接地。

（2）220kV成套GIS組合開關(guān)設(shè)備定期停電檢修項(xiàng)目（周期一般為5年，必須和制造廠家進(jìn)行協(xié)商后共同處理），主要檢修內(nèi)容如下：①各元件的操作特性，例如斷路器的分合閘時(shí)間、隔離開關(guān)及接地開關(guān)動作時(shí)間等，如果開關(guān)長期沒有進(jìn)行過操作,則每年應(yīng)派對專人對其進(jìn)行一次分、合閘操作，對其動作特性進(jìn)行校驗(yàn)。②清潔和潤滑電動操作機(jī)構(gòu)和彈簧操作機(jī)構(gòu)。③測量主回路電阻及部分主要元件的絕緣電阻值。④各氣室內(nèi)水分含量的測試，封閉式組合電器的密封環(huán)節(jié)很多，密封問題是封閉電器是否能夠長期穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵，特別對于操作頻繁元件的各密封部位更應(yīng)進(jìn)行定期檢查。

3 鉛鋅廠高壓供電監(jiān)控系統(tǒng)

自1986年建設(shè)至今，全廠高壓供電系統(tǒng)各變、配電站一、二次設(shè)備經(jīng)過多次更新、改造，廠家紛雜、型式多樣、功能各異、系統(tǒng)眾多，已不適應(yīng)統(tǒng)一管理、檢修維護(hù)、故障處理及各崗位人員調(diào)動的現(xiàn)場需求，因此，決定對西北鉛鋅冶煉廠高壓供電監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)施改造，實(shí)現(xiàn)一、二期系統(tǒng)全部變配電設(shè)備在二期總降變電所的集中操控，實(shí)現(xiàn)遙控、遙調(diào)、遙測、遙信等電力自動化要求。改造要求全廠220KV及6KV微機(jī)綜保系統(tǒng)統(tǒng)一組網(wǎng)，網(wǎng)內(nèi)各站均可實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)范圍內(nèi)的信息監(jiān)控，所用軟、硬件能夠滿足準(zhǔn)確、可靠、靈敏、先進(jìn)的使用要求。改造范圍包括一期220KV變電所、一期整流所、一期22KV濾波系統(tǒng)、一期總降6KV變電所、制氧6KV配電站、109硫酸6KV配電站、152硫酸6KV配電站、鉛配6KV配電站、熱電站、鋅粉6KV配電站、9MW余熱發(fā)電站、二期220KV變電所、二期整流所、二期10KV濾波系統(tǒng)、二期總降6KV變電所、二期循環(huán)水泵房、二期渣處理6KV配電站。

（1）高壓電力監(jiān)控系統(tǒng)具體狀況如下：①一期總降6KV變電所、制氧6KV配電站、鉛配6KV配電站、熱電站信號已傳輸至一期總降主控室，實(shí)現(xiàn)6KV設(shè)備小范圍內(nèi)集控（綜保裝置、通訊裝置及后臺監(jiān)控軟件均為深圳市中電電力技術(shù)股份有限公司提供）；②一期220KV變電所及一期整流所信號已傳輸至一期總降主控室220KV專用監(jiān)控后臺（綜保裝置、通訊裝置及后臺監(jiān)控軟件均為ABB公司提供）；③152硫酸6KV配電站信號未上傳至一期總降變電所，且該站綜保裝置為北京四方CSC系列產(chǎn)品；④鋅粉6KV配電站綜保裝置為北京四方CSC系列產(chǎn)品，信號未上傳，但現(xiàn)場通訊管理機(jī)已具備（后臺監(jiān)控系統(tǒng)為深圳市中電電力技術(shù)股份有限公司提供）；⑤一期22KV濾波系統(tǒng)信號未上傳，綜保裝置為北京四方CSC系列產(chǎn)品；⑥二期220KV變電所、二期整流所、二期總降6KV變電所二期10KV濾波系統(tǒng)信號未上傳、信號已上傳至二期總降變電所主控室（綜保裝置、通訊裝置及后臺監(jiān)控軟件均為深圳市中電電力技術(shù)股份有限公司提供）；⑦二期循環(huán)水泵房信號未上傳；⑧9MW余熱發(fā)電站有獨(dú)立的DCS系統(tǒng)，只需將其信號傳至二期總降變電所；（后臺監(jiān)控系統(tǒng)為深圳市中電電力技術(shù)股份有限公司提供）。

由此現(xiàn)狀看出，全廠后臺監(jiān)控系統(tǒng)大多數(shù)由深圳市中電電力技術(shù)股份有限公司提供，且該公司產(chǎn)品在鉛鋅廠多年的使用過程中具有應(yīng)用廣泛、操作簡單、維護(hù)便利、更換方便等優(yōu)點(diǎn)，因此決定采用單一來源方式，由深圳市中電電力技術(shù)股份有限公司完成此次改造。

（2）高壓電力監(jiān)控系統(tǒng)總體改造思路：①采用Pecstar V3.5電力監(jiān)控軟件，包含六個(gè)程序，分別是系統(tǒng)設(shè)置、前臺通信、實(shí)時(shí)監(jiān)控、報(bào)表查詢、曲線查詢、事件查詢。主要完成的功能是廠站的建立，通道的創(chuàng)建，設(shè)備、測點(diǎn)的添加，遙控點(diǎn)、日報(bào)測點(diǎn)、電能測點(diǎn)等的添加，用戶權(quán)限的管理，通過設(shè)置其結(jié)構(gòu)與節(jié)點(diǎn)參數(shù)，準(zhǔn)確地反應(yīng)現(xiàn)場的實(shí)際運(yùn)行環(huán)境。②現(xiàn)場管理層由深圳中電和北京四方的綜合保護(hù)測控裝置、各類計(jì)量表計(jì)、智能監(jiān)控采樣裝置等組成，此類綜保可不依賴網(wǎng)絡(luò)獨(dú)立工作,同時(shí)具有大容量事件記錄與長時(shí)間故障錄波功能，將現(xiàn)場設(shè)備的各種狀態(tài)如實(shí)、即刻上傳。另外，為了防止保護(hù)與控制系統(tǒng)的電源互相干擾，保證綜保裝置的安全、可靠運(yùn)行，對保護(hù)與信號系統(tǒng)采用相互獨(dú)立的供電模式。③通訊管理層采用PMC-1380智能通訊管理機(jī)控制所有現(xiàn)場控制層的保護(hù)裝置、監(jiān)控裝置和其他智能設(shè)備（如直流屏、小電流接地選線裝置等）。系統(tǒng)以多臺通訊管理器為核心，站內(nèi)通過以太網(wǎng)線、站間通過單模光纖、PMC1210D光纖收發(fā)器等數(shù)字通訊方式將現(xiàn)場管理層、通訊管理層與主控層連接起來。④主控層：以各分布式處理單元為核心，通過“操作員站”這個(gè)人機(jī)接口，以實(shí)時(shí)冗余以太網(wǎng)連接形成監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，以Pecstar V3.5電力監(jiān)控軟件作為操作平臺（在后臺可以對設(shè)備進(jìn)行操作、測量、管理、查詢等功能），以上層網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算機(jī)為核心，具有數(shù)據(jù)采集、事故追憶、故障錄波、統(tǒng)計(jì)、通訊、診斷等變電站綜合自動化系統(tǒng)的全部保護(hù)和監(jiān)控功能。⑤網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)圖。如下圖所示，其他配電站配置與連接方式與鉛配電站類似，不再贅述。

圖3

4 微機(jī)五防系統(tǒng)

為了實(shí)現(xiàn)多個(gè)變電站集中控制、統(tǒng)一調(diào)度，此次改造配置了微機(jī)五防系統(tǒng)，在充分滿足鉛鋅廠各變、配電站單站運(yùn)行的系統(tǒng)需求下，提供了很好的擴(kuò)展性，可以簡單快捷地升級到集控站模式中。它由防誤系統(tǒng)主機(jī)、工控主機(jī)、電腦鑰匙、防誤鎖具及附件等組成。

系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)圖如圖4所示。

圖4

五防系統(tǒng)的核心設(shè)備為微型計(jì)算機(jī)、傳輸適配器、電腦鑰匙、閉鎖設(shè)備及鎖具，實(shí)現(xiàn)高壓斷路器及隔離開關(guān)、接地刀閘及臨時(shí)接地線、變壓器室門等設(shè)備設(shè)施的強(qiáng)制閉鎖。系統(tǒng)調(diào)試時(shí)可預(yù)先輸入二期總降變電所6KV-220KV各系統(tǒng)接線圖及防誤操作的各項(xiàng)規(guī)則。在記憶保存了所有需要閉鎖的設(shè)備狀態(tài)后系統(tǒng)還可以通過與監(jiān)控系統(tǒng)通訊，得到現(xiàn)場一次設(shè)備的實(shí)際狀態(tài)。

接到操作任務(wù)時(shí)，運(yùn)行人員首先以分配的用戶身份登錄入系統(tǒng)，然后在系統(tǒng)接線圖上點(diǎn)擊將要操作的設(shè)備并對整個(gè)操作過程進(jìn)行模擬，如果被點(diǎn)擊設(shè)備的操作符合“五防”邏輯則該操作隨即加入到操作票中，反之則拒絕并給出拒絕加入的原因；模擬結(jié)束后，系統(tǒng)通過傳輸適配器將所模擬的操作票內(nèi)容傳輸?shù)诫娔X鑰匙中，運(yùn)行人員就可以持電腦鑰匙到現(xiàn)場進(jìn)行倒閘操作。

操作時(shí)，運(yùn)行人員按照操作票順序依次進(jìn)行操作，遇到需要手動操作的一次設(shè)備時(shí)，須按照電腦鑰匙的提示將鑰匙插入相應(yīng)的編碼鎖內(nèi)，檢測操作對象是否正確，正確則顯示相關(guān)提示信息并開放其閉鎖回路或機(jī)構(gòu)，進(jìn)行倒閘操作；遇到需要由監(jiān)控系統(tǒng)操作的設(shè)備時(shí)，則按照電腦鑰匙的提示將鑰匙放回傳輸適配器的傳輸座，監(jiān)控操作結(jié)束并且設(shè)備實(shí)際變位后，按照提示從傳輸適配器上拔下電腦鑰匙，然后繼續(xù)下一步操作；在操作過程中如果將電腦鑰匙插入錯(cuò)誤的編碼鎖內(nèi)，除了不能進(jìn)行開鎖操作外還會持續(xù)發(fā)出報(bào)警聲以提醒操作人員，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)制閉鎖。

全部操作結(jié)束后將電腦鑰匙放回傳輸適配器傳輸座，將操作結(jié)果回傳。

5 結(jié)語

到目前為止，改造項(xiàng)目已基本完成。原有高壓供電設(shè)備由敞開式室外設(shè)備改為室內(nèi)封閉式組合開關(guān)，因帶電設(shè)備全部封閉，無觸電危險(xiǎn)且供電可靠性大大提高；又因帶電部分以金屬殼體封閉，噪音小且抗干擾能力強(qiáng)；因其布局合理且滅弧系統(tǒng)先進(jìn)，提高產(chǎn)品壽命的同時(shí)延長了檢修周期。高壓供電監(jiān)控系統(tǒng)改造后，通過“五防系統(tǒng)”和微機(jī)操控系統(tǒng)，準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)控制命令、有效實(shí)現(xiàn)邏輯閉鎖，保證在安全的前提下實(shí)現(xiàn)高壓電氣設(shè)備的可靠操作。經(jīng)此改造，鉛鋅廠兩個(gè)220KV變電所、九個(gè)6KV配電站高壓供電設(shè)備的裝備水平大幅提高，“三化”水平在白銀地區(qū)高壓供電系統(tǒng)也已名列前茅。