孤網(wǎng)運行保障措施探討

畢建海

(中國鋁業(yè)山東分公司熱電廠, 山東 淄博 255051)

孤網(wǎng)運行保障措施探討

畢建海

(中國鋁業(yè)山東分公司熱電廠, 山東 淄博 255051)

在電網(wǎng)發(fā)生故障造成全廠孤網(wǎng)或失電的情況下，應保障熱電廠機組安全運行、停機，并尋找外來可靠電源先恢復本廠廠用電，盡快恢復機組，啟動并網(wǎng)運行，協(xié)助電網(wǎng)恢復正常。本文以山鋁熱電廠為例，對孤網(wǎng)運行的幾個階段進行分析，提出了相應保障措施。

熱電廠； 電網(wǎng)； 應急管理； 孤網(wǎng)運行

1 制定熱電廠孤網(wǎng)運行保障措施的必要性

山鋁熱電廠承擔對山東鋁業(yè)各分廠尤其是氧化鋁生產(chǎn)單位的電力、熱力負荷供應的重要任務，由于氧化鋁生產(chǎn)對供汽、供電要求嚴格，一旦因熱電廠孤網(wǎng)運行失敗導致供應中斷，會造成氧化鋁生產(chǎn)全面停產(chǎn)，損失將高達400萬元以上。因此，保證熱電廠孤網(wǎng)穩(wěn)定運行不容忽視。

孤網(wǎng)運行保障措施的制定和落實是孤網(wǎng)運行的保證。如果事先未及時制定孤網(wǎng)運行保障措施或運行人員對保障措施不熟悉、演練不充分，一旦事故發(fā)生，對其處理過程就會被動，導致電網(wǎng)恢復緩慢，使停電造成的損失和影響擴大。因此，加強孤網(wǎng)運行保障措施管理，在值長統(tǒng)一指揮下，按照“保人身、保設備、保電網(wǎng)”的原則立足現(xiàn)場、快速反應，有效組織人員對事故進行處理，以及保障機組孤網(wǎng)運行、安全停機、恢復廠用電、啟動機組、電網(wǎng)恢復正常運行，避免事故擴大具有重大指導意義。

2 孤網(wǎng)運行及失敗的原因及危害

2.1 孤網(wǎng)運行及失敗原因

造成電網(wǎng)孤網(wǎng)運行及失敗的主要原因如下：

(1) 電網(wǎng)故障或機組故障造成并網(wǎng)點掉閘，同時備用電源系統(tǒng)無法及時投運。

(2) 故障發(fā)生時，發(fā)電負荷遠小于所帶設備負荷。

(3) 孤網(wǎng)運行時，鍋爐、汽機故障停運，打破發(fā)電及負荷平衡，周波下降嚴重。

(4) 值長、運行人員缺乏孤網(wǎng)運行經(jīng)驗，處理措施不當。

(5) 缺乏保證孤網(wǎng)運行技術(shù)要求的必要設備，如按負荷減載裝置等。

2.2 孤網(wǎng)運行及失敗危害

孤網(wǎng)運行及失敗危害如下：

(1) 鍋爐汽包嚴重缺水或滿水，對爐管及汽包造成嚴重損害。

(2) 由于潤滑油泵和盤車電機長時間投運，造成汽輪機大軸永久性彎曲。

(3) 潤滑油泵不能及時啟動，造成推力瓦、軸瓦因缺油損壞。

(4) 電氣設備因電壓過高或過低造成燒毀。

(5) 控制電源消失，保護、開關(guān)拒動。

(6) 周波過高，轉(zhuǎn)子材料和絕緣承受過大應力；周波過低，造成繞組和鐵芯溫度升高。

(7) 有關(guān)熱電負荷企業(yè)非計劃停產(chǎn)，導致電廠停電，造成重大人身傷害事故和經(jīng)濟損失。

3 孤網(wǎng)運行處理堅持的原則

(1) 值長包括運行人員應沉著冷靜，及時判斷孤網(wǎng)運行狀態(tài)，準確判斷事故點，并迅速進行處理。孤網(wǎng)運行事故處理的關(guān)鍵是時間。

(2) 消除事故的根源，切除故障點，限制事故的發(fā)展，迅速解除其對人身和設備的傷害。

(3) 采取一切措施確保廠用電。

(4) 在保證人身和設備不受傷害、事故范圍不擴大的前提下，盡可能保持爐機運行，直至恢復正常出力，減少對生產(chǎn)的影響。

(5) 當危及人身和設備安全，運行人員有權(quán)根據(jù)自己的經(jīng)驗，結(jié)合現(xiàn)場實際情況進行處理。

4 孤網(wǎng)運行的設備保障措施

4.1 調(diào)頻性能

機組必須具備良好的一次調(diào)頻性能，確保孤網(wǎng)頻率的穩(wěn)定。DEH一次調(diào)頻死區(qū)應設為±2 r/min，不限幅。

4.2 饋出線裝設頻率減載裝置

當發(fā)電負荷小于所帶設備負荷時，能夠通過頻率減載裝置有效控制，保證發(fā)電機周波穩(wěn)定在正常的范圍內(nèi)。

4.3 直流系統(tǒng)信息

直流系統(tǒng)維護應按以下步驟進行：

(1)直流系統(tǒng)應在每班檢查一次，防止過充和欠充。發(fā)現(xiàn)不合格電池及時更換。

(2)檢查充電裝置電源運行方式、輸入電壓是否平衡或缺相，運行有無異常噪聲，各保護信號是否正常。

(3)檢查直流系統(tǒng)正對地、負對地的絕緣是否良好，發(fā)現(xiàn)一點或兩點接地及時查找處理。

(4)檢查交流輸入電壓值、直流輸出電壓值(正常值220 V、不高于上限230 V、不低于下限190 V)，檢查直流輸出電流值等各表計讀數(shù)是否正確。

(5)檢查蓄電池電瓶確保其清潔，外殼無變形、滲漏現(xiàn)象；各連接排接觸良好，無過熱現(xiàn)象；極柱、端子排無腐蝕現(xiàn)象。

(6)定期測量直流油泵絕緣，確保直流油泵二次回路完好。定期啟動直流油泵，保證設備時刻達到熱備狀態(tài)。

4.4 UPS裝置的維護

(1) 每班檢查UPS電源的運行方式，熟悉其電源切換操作。

(2) 檢查整流器輸出電壓、電流、逆變器輸出電壓、負荷率均正常，裝置輸出電流正常，無異常報警信號。

4.5 電網(wǎng)外部電源系統(tǒng)的維護

(1) 當班值長應及時掌握所在地區(qū)的天氣情況，如有雷雨或大風天氣，應通知各生產(chǎn)崗位作好防范措施。

(2) 當班值長應加強與電調(diào)的聯(lián)系，隨時掌握電網(wǎng)運行方式、發(fā)電負荷和各饋線負荷，便于事故情況下快速處理。

(3) 特殊情況下，調(diào)整發(fā)電和用電負荷，保證并網(wǎng)點負荷為零。

4.6 工具管理

工具管理應遵循以下規(guī)范：

(1) 各生產(chǎn)崗位要準備充足的手電和應急燈，保證人手一把手電，應急燈每周檢查一次。

(2) 要加強配電室鑰匙的管理，重要配電室鑰匙要準備好放在指定位置，隨時可以取用。

(3) 電氣設備的操作、儲能手柄要齊全，操作工具要配齊，并存放在指定位置，保證緊急情況下可用。

(4) 要合理安排好通訊工具(如對講機等)，保證事故處理時調(diào)度電話通訊暢通。

5 事故情況下孤網(wǎng)運行處理步驟及措施

對孤網(wǎng)運行進行處理時，應先判斷孤網(wǎng)運行事故的類型以及系統(tǒng)各設備的工作狀況，之后采取相應措施進行處理。

5.1 與系統(tǒng)解列時孤網(wǎng)運行事故特征

(1) 主控室事故喇叭響，三期DCS微機顯示并網(wǎng)鋁灃線開關(guān)保護動作，發(fā)開關(guān)變位信號。

(2) 當發(fā)電負荷大于用電負荷時，事故現(xiàn)象為主控室事故喇叭響，三期DCS微機顯示鋁灃線開關(guān)保護動作。當鋁灃線外供負荷時(6機7爐)，主控室照明突然變亮，發(fā)電機周波突然升高并波動范圍明顯增大，出口電壓升高伴隨波動，發(fā)電總負荷略有降低(10 000 kW左右)，鍋爐負荷降低，可能造成鍋爐安全閥起座。

(3) 當發(fā)電負荷小于用電負荷時，事故現(xiàn)象為主控室事故喇叭響，三期DCS微機顯示鋁灃線開關(guān)保護動作，開關(guān)變位信號；主控室照明驟然變暗，發(fā)電機周波迅速降低，嚴重時發(fā)電機會發(fā)出沉悶的嗡嗡聲；汽輪機的進汽量增加，鍋爐負荷有不同程度的增加，蒸汽壓力下降。

(4) 孤網(wǎng)運行時系統(tǒng)內(nèi)各級電壓、周波波動較大，調(diào)整負荷后可趨于穩(wěn)定。

(5) 鍋爐壓力波動，汽包水位突然升高或降低。

(6) 爐機部分輔機電流波動較大，造成出力不足，電壓過高或過低可能造成部分設備跳閘。

5.2 山鋁熱電廠孤網(wǎng)事故處理步驟

熱電廠孤網(wǎng)事故處理通常包括發(fā)電負荷大于用電負荷時事故、發(fā)電負荷小于用電負荷時事故以及孤網(wǎng)運行失敗時的安全停運措施。

5.2.1 發(fā)電負荷大于用電負荷時事故處理

(1) 檢查繼電保護動作情況，并記錄在案。通過電調(diào)了解鋁灃線對側(cè)繼電保護動作情況。

(2) 如果周波升高過多，可以通過5#機進行負荷調(diào)整，使周波保持在50.5 Hz左右，并密切注意周波變化情況。

(3) 鍋爐通過燃燒調(diào)整，使蒸汽的溫度、壓力保持在額定參數(shù)范圍內(nèi)。如果孤網(wǎng)運行的周波小幅波動，可以通過調(diào)整鍋爐的蒸汽壓力來保證周波的正常波動。

(4) 電氣運行人員現(xiàn)場檢查鋁灃線開關(guān)情況，檢查GIS設備的氣壓等參數(shù)是否正常。

(5) 通過調(diào)整周波穩(wěn)定后，匯報電調(diào)，要求鋁灃線進行并網(wǎng)。如鋁灃線故障暫時不能運行，可考慮峪鋁線并網(wǎng)

5.2.2 發(fā)電負荷小于用電負荷時事故處理

(1) 當周波下降至49.5 Hz時，值長可根據(jù)實際情況，通知汽機調(diào)整周波，將備用容量投入運行，同時鍋爐一定要保證汽機的進汽壓力保持在3.5MPa左右，盡量保證上限運行，主控室調(diào)整無功功率，使電壓保持在(6.3±5%)～(10.5±5%)內(nèi)。

(2) 當周波降至49 Hz以下，值長應命令快速拉掉南灃開關(guān)以及不重要的負荷。

(3) 如果周波繼續(xù)下降到48.5 Hz，值長有權(quán)不待電力調(diào)度命令依次拉掉電南Ⅰ、電南Ⅱ、電南Ⅲ、(電鋁Ⅰ、電鋁Ⅱ)、電東線、電鋁Ⅳ、電北Ⅰ(電鋁Ⅲ)開關(guān)，切斷直配負荷，直至系統(tǒng)頻率恢復至49.5 Hz。

(4) 當周波下降到46 Hz以下或汽機進汽壓力小于1.8 MPa時，應命令汽機打閘停機，至此孤網(wǎng)系統(tǒng)運行結(jié)束，全廠停電。

(5) 在孤網(wǎng)運行過程中，全廠的動力設備啟停必須經(jīng)值長同意，大型動力設備嚴禁啟停。

(6) 檢查直流系統(tǒng)運行正常、各參數(shù)正常，UPS不間斷電源運行正常、各參數(shù)正常。

(7) 檢查110 kV及35 kV系統(tǒng)運行狀況，全面掌握各開關(guān)運行狀態(tài)位置，運行人員執(zhí)行有關(guān)操作時必須頭腦清晰，匯報準確及時。

(8) 加強調(diào)度指揮聯(lián)系，及時向電調(diào)及總調(diào)匯報02#、1#、2#、3#、4#、5#機組運行情況。

(9) 如鋁灃線故障無法短時間恢復，應匯報電調(diào)并及時通過峪鋁線并網(wǎng)。以上并網(wǎng)開關(guān)均無法實現(xiàn)時，可保持孤網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)定運行，待并網(wǎng)條件允許后并網(wǎng)。

(10) 孤網(wǎng)運行結(jié)束后，及時恢復已停運的發(fā)電機組及已斷開的各饋線，恢復正常運行方式。

5.2.3 孤網(wǎng)運行失敗安全停運措施

(1) 當班值長應與電調(diào)、總調(diào)取得聯(lián)系，匯報電廠機組運行情況，確認廠用電中斷，機組跳閘是電網(wǎng)瓦解所致，并通知領導小組，現(xiàn)場所有維護、生產(chǎn)管理、消防人員立即趕到現(xiàn)場協(xié)助處理。值長必須做好協(xié)調(diào)、組織工作，保證事故處理過程有序、正確地進行。

(2) 迅速將已跳閘的開關(guān)復位，記錄有關(guān)保護動作信號。

(3) 命令主控室人員投入事故照明，保證全廠運行崗位照明明亮。

(4) 命令1#、2#、3#、4#、5#爐關(guān)閉截氣門，2#爐可開供汽截門，同時命令汽機全關(guān)減溫減壓站，以保證1#、2#爐及汽動油泵用汽。如汽動油泵進氣不足，再開另一臺鍋爐截汽門。待1#、2#爐惰走結(jié)束后，可關(guān)閉2#爐截汽門。

(5) 2#、3#、4#、5#機停機過程中，可開直流油泵供油，轉(zhuǎn)子靜止后，若盤車和油泵均不能投入，這期間由于缸溫較高很可能造成大軸彎曲，應每隔30 min盤車180°。

(6) 及時聯(lián)系電調(diào)，如110 kV降壓站出現(xiàn)故障無法送電，可考慮利用電廠饋線進行反送電。

(7) 通知各崗位做好啟動設備的準備，復歸開關(guān)，保證給水泵、磨煤機及大容量設備不同時啟動。

(8) 根據(jù)實際情況，如鋁灃線短時間無法恢復，需要峪鋁線恢復送電時，首先斷開4#主變15614、15654開關(guān)，斷開5#主變15615、15655開關(guān)。將4#、5#爐機廠用電倒至6331開關(guān)。如鋁灃線可以恢復送電時，則斷開5#、1#、2#、3#主變15615、15651、15652、15653開關(guān)，以保證出線來電時，避免同時沖擊多臺主變，引起并網(wǎng)線過流動作。

(9) 嚴密監(jiān)視蓄電池電壓，02#、3#、4#、5#機直流油泵順次啟動，嚴禁同時啟動。直流母線電壓低于210 V、單體電池電壓低于2 V時，停運崗位事故照明、02#、3#、4#、5#機直流油泵，以保證開關(guān)的正常合斷。UPS不間斷電源蓄電池不能正常工作時，立即切除系統(tǒng)自身蓄電池，接入直流電源系統(tǒng)800 A·h蓄電池。

(10) 鍋爐切除給水自動調(diào)節(jié)，維持汽包水位略低于正常水位(一般為～100 mm)如給水泵電源亦中斷，應關(guān)閉給水門，關(guān)閉連排門及截汽門。

(11) 手動關(guān)小或關(guān)閉減溫水。開啟過熱器疏水閥或截汽門前疏水閥。

(12) 鍋爐除適當手動開啟引風機擋板，利用自然通風保持爐膛負壓外，應將制粉系統(tǒng)、燃油系統(tǒng)、煙風系統(tǒng)的閥門、風門、擋板置于關(guān)閉狀態(tài)。

(13) 鍋爐緊急停運后，汽包無法保持正常水位，應嚴密監(jiān)視汽包壁溫差。

(14) 檢查鍋爐各轉(zhuǎn)動機械、準備點火工具，待電源恢復時，立即將鍋爐投入運行

(15) 循環(huán)水泵停運后，汽機排汽溫度將升高。凝汽器、汽缸超溫嚴重時，嚴禁向凝汽器進汽、水，防止汽缸、凝汽器溫差大造成泄漏和損壞。

(16) 汽機應開啟各管道疏水，以避免鍋爐并爐后造成水沖擊。

(17) 停運后，及時關(guān)閉除氧器進水總門，及時關(guān)閉水處理除鹽泵出口門及再循環(huán)調(diào)整門，防止除鹽水、凝結(jié)水管路震動。

(18) 全廠停電期間，盡可能維持自用汽母管壓力不低于最低允許值。

(19) 廠用電斷電后，微機電源及執(zhí)行機構(gòu)電源均由UPS電源供給，應及時在微機上恢復開關(guān)狀態(tài)。

6 結(jié)束語

熱電廠在不斷總結(jié)孤網(wǎng)運行經(jīng)驗的同時也借鑒其他電廠的先進經(jīng)驗，對孤網(wǎng)運行方案進行修改，并傳達到值長和各運行崗位。定期進行孤網(wǎng)運行的培訓和事故演習，讓崗位運行人員在孤網(wǎng)運行時相互之間可以通力合作、密切配合。熱電廠在多次電力系統(tǒng)事故處理中，嚴格按照孤網(wǎng)運行保障措施執(zhí)行操作，有效避免了重大事故的發(fā)生，保證了用電、用汽單位的安全生產(chǎn)。

[1] 顧雪平,鐘慧榮,賈京華,等.電力系統(tǒng)擴展黑啟動方案的研究[J]. 中國電機工程學報，2011，28.

[2] 羅作禎，劉康寧.關(guān)于電網(wǎng)調(diào)頻問題的探討.www.poweriac.com.2007-05-16.

DiscussiononSafeguardCountermeasuresofIsolatedNetworkOperation

BI Jian-hai

When the power is under factory isolated network operation or power losing circumstances caused by grid failure, the factory should guarantee the safe operation of the thermal power plant unit, stop, and find reliable foreign power supply electricity to restore the factory power, recover the power plant units as soon as possible, and start the parallel operation to assist the power grid back to normal. Taking Shandong aluminum thermal power plant as an example, this paper analyzes the isolated network running at several stages, and puts forward some corresponding safeguard measures.

thermal power plant; power network; emergency management; isolated network operation

2014-09-26

畢建海(1968—)，山東威海人，大學本科，工程師，現(xiàn)任中國鋁業(yè)山東分公司熱電廠生產(chǎn)科科長，從事生產(chǎn)管理、調(diào)度管理，科技、能源、質(zhì)量等方面管理工作。

TM727

A

1008-5122(2015)01-0042-04