孤島發(fā)電站電力負(fù)荷分級(jí)管理的重要性及應(yīng)用

劉崗樓

（玉門油田分公司水電廠）

孤島發(fā)電站電力負(fù)荷分級(jí)管理的重要性及應(yīng)用

劉崗樓

（玉門油田分公司水電廠）

孤島發(fā)電站由于裝機(jī)容量有限，抗干擾能力差，尤其是在電網(wǎng)負(fù)荷波動(dòng)較大時(shí)，容易出現(xiàn)燃料供應(yīng)不足、系統(tǒng)參數(shù)變化過大等導(dǎo)致的停電風(fēng)險(xiǎn)。因此，孤島發(fā)電站更應(yīng)重視電力負(fù)荷分級(jí)管理。

孤島發(fā)電站；負(fù)荷；分級(jí)管理

0 引言

在偏遠(yuǎn)地區(qū)的一些廠礦企業(yè)存在一些小型孤島發(fā)電站，由于比較偏遠(yuǎn)、本身用電量較小、歷史原因等，造成這種孤島電站裝機(jī)容量不會(huì)太大。這種類型發(fā)電站本身抗干擾能力就差，尤其是電網(wǎng)負(fù)荷波動(dòng)較大時(shí)，容易出現(xiàn)燃料供應(yīng)不足、系統(tǒng)參數(shù)變化過大等導(dǎo)致的停電風(fēng)險(xiǎn)，這樣將給企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失或人員傷亡。在國(guó)家電網(wǎng)調(diào)度中，負(fù)荷分級(jí)管理的認(rèn)識(shí)及執(zhí)行力度都很好，但一些小型孤島發(fā)電站由于管理松散、線路較少等原因，沒有充分意識(shí)到電力負(fù)荷分級(jí)管理的重要性。

1 電力負(fù)荷分級(jí)管理原則

電力負(fù)荷根據(jù)對(duì)供電可靠性的要求及中斷供電在政治、經(jīng)濟(jì)上所造成損失或影響的程度分為三級(jí)。

一級(jí)負(fù)荷：中斷供電將造成人身傷亡，在政治、經(jīng)濟(jì)上造成重大損失。如：大型醫(yī)院，煉鋼廠，石油提煉廠或礦井等。

二級(jí)負(fù)荷：中斷供電將在政治、經(jīng)濟(jì)上造成較大損失，影響重要用電單位的正常工作。如：主要設(shè)備損壞、大量產(chǎn)品報(bào)廢、連續(xù)生產(chǎn)過程被打亂需較長(zhǎng)時(shí)間才能恢復(fù)、重點(diǎn)企業(yè)大量減產(chǎn)等。

三級(jí)負(fù)荷：不屬于上述一、二級(jí)的其他電力負(fù)荷，如：附屬企業(yè)、附屬車間和某些非生產(chǎn)性場(chǎng)所中不重要的電力負(fù)荷等。

2 電力負(fù)荷分級(jí)管理應(yīng)用

2.1 問題發(fā)現(xiàn)

某海外落后地區(qū)石油企業(yè)的自備小型孤島發(fā)電站，承擔(dān)著整個(gè)油田生產(chǎn)及生活的供電任務(wù)。發(fā)電站經(jīng)過擴(kuò)容改造后，目前建有四臺(tái)燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組，單臺(tái)額定功率5500kW，總裝機(jī)容量22000kW，電壓等級(jí)有33kV、11kV、0.4kV，采用兩用兩備運(yùn)行方式。隨著油田建設(shè)的不斷擴(kuò)容，電站日發(fā)電量由日峰值負(fù)荷3000kW上升到至今的10800kW，11kV/33kV系統(tǒng)負(fù)荷線路也由8/4條，分別增加至13/6條。油田擴(kuò)建后，產(chǎn)量任務(wù)隨之提高，發(fā)電站停電帶來的經(jīng)濟(jì)損失也大大增加，這對(duì)發(fā)電站的供電可靠性也就提出了更高的要求。

發(fā)電站近幾年的故障類型是以電網(wǎng)波動(dòng)大、雷電/高溫環(huán)境影響、天然氣燃料供應(yīng)故障等因素引起的線路跳閘和單臺(tái)發(fā)電機(jī)組故障停機(jī)這兩類故障，其對(duì)發(fā)電站正常、平穩(wěn)、高效運(yùn)行影響較大。由于裝機(jī)容量較小，因此在遭受雷擊、甩負(fù)荷、大功率設(shè)備啟/停等狀況下，經(jīng)常發(fā)生發(fā)電機(jī)組天然氣燃料供給調(diào)節(jié)過大的現(xiàn)象，多次導(dǎo)致油田大面積停井、生產(chǎn)裝置故障停運(yùn)等故障擴(kuò)大化。全站失電一次，企業(yè)直接和間接經(jīng)濟(jì)損失約42萬美元， 2011～2014年間因以上原因造成全站失電故障8次，占全站停電故障的30%，給企業(yè)造成很大的經(jīng)濟(jì)損失。影響發(fā)電站運(yùn)行可靠性的因素如下圖所示。

圖 影響發(fā)電站運(yùn)行可靠性的因素

2.2 原因分析

為提高全油田供電可靠性，減少企業(yè)經(jīng)濟(jì)損失，技術(shù)人員主要從電網(wǎng)波動(dòng)大、雷電/高溫環(huán)境影響、天然氣燃料供應(yīng)故障等幾大因素展開分析。

1）電網(wǎng)波動(dòng)大：主要原因有大功率設(shè)備的啟/停,如：總負(fù)荷較小時(shí)，800kW注水泵、1000kW注水泵同時(shí)啟/停；線路跳閘，引起電力系統(tǒng)甩負(fù)荷；單臺(tái)發(fā)電機(jī)組故障停機(jī)，引起運(yùn)行機(jī)組超負(fù)荷，需要緊急限電等。

2） 雷電/高溫環(huán)境影響：受當(dāng)?shù)貧夂驐l件影響，旱季高溫導(dǎo)致野外電纜老化過快，33kV野外電纜擊穿引起的線路跳閘；雨季時(shí)，大風(fēng)大雨并伴有大量的雷電，造成雷擊線路跳閘和單臺(tái)發(fā)電機(jī)組保護(hù)跳閘。

3）天然氣燃料供應(yīng)故障：天然氣燃料調(diào)節(jié)設(shè)備自身故障，引起單臺(tái)/多臺(tái)發(fā)電機(jī)組故障停機(jī)；大功率設(shè)備同時(shí)啟/停，引起燃料調(diào)節(jié)過大，從而導(dǎo)致發(fā)電機(jī)組進(jìn)氣保護(hù)動(dòng)作停機(jī)；電力系統(tǒng)線路跳閘/甩負(fù)荷，引起燃料調(diào)節(jié)不及時(shí)或過大，從而導(dǎo)致發(fā)電機(jī)組進(jìn)氣保護(hù)動(dòng)作停機(jī)。

通過以上影響該發(fā)電站運(yùn)行可靠性的因素分析可以看出，幾大影響因素之間存在一定的聯(lián)系及相通性。那就是在電力系統(tǒng)單臺(tái)發(fā)電機(jī)組跳閘、線路跳閘、甩負(fù)荷、大功率設(shè)備啟停等電網(wǎng)波動(dòng)較大的時(shí)候，往往其他故障導(dǎo)致全站失電，因此，為保證重要負(fù)荷不間斷供電，如果在設(shè)備自動(dòng)調(diào)節(jié)過程中，能夠及時(shí)、有序地人為干預(yù)發(fā)電機(jī)組、電力系統(tǒng)和附屬設(shè)備運(yùn)行，可以減少停電范圍。

2.3 措施制定及實(shí)踐應(yīng)用

針對(duì)影響機(jī)組安全運(yùn)行的因素，發(fā)電站制定出緊急情況下《電力線路負(fù)荷切除優(yōu)先級(jí)順序》，實(shí)施電網(wǎng)分級(jí)制度。明確在緊急情況下，手動(dòng)甩負(fù)荷優(yōu)先級(jí)，確保發(fā)電機(jī)組及重要負(fù)荷正常供電。其制定的該發(fā)電站具體負(fù)荷分級(jí)如下。

一級(jí)負(fù)荷為：電站、中央集輸站、33kV線路B-1（1400kW）、33kV線路B-2（2600kW）用電。

二級(jí)負(fù)荷為：33kV線路M-1（400kW）、33kV線路M-2（800kW）、33kV線路R-2（400kW）用電。

三級(jí)負(fù)荷為：33kV線路R-1（生活用電1100kW）、各11kV注水泵（800kW、1000kW）、11kV線路Inition-1/2/3/4用電。

在突發(fā)緊急情況下，發(fā)電站可人工切除各11kV注水泵、R-1生活用電線路、不重要的生產(chǎn)電力線路等三級(jí)負(fù)荷，保證一、二級(jí)重要生產(chǎn)負(fù)荷正常供電，確保在故障情況下的應(yīng)急處置能夠有序開展。孤島發(fā)電站系統(tǒng)雖然較小，但五臟俱全，為提高其供電可靠性，可同時(shí)實(shí)施大功率用電負(fù)荷的啟/停申請(qǐng)程序，錯(cuò)開電網(wǎng)用電設(shè)備啟停時(shí)間，防止集中啟停設(shè)備時(shí)造成電網(wǎng)沖擊，嚴(yán)格執(zhí)行發(fā)電站控制中心統(tǒng)一指揮、調(diào)度的電力系統(tǒng)調(diào)控職能。

2016年6月，#2、#3發(fā)電機(jī)組運(yùn)行總負(fù)荷約8400kW，因33kV線路B-2（2300kW）遭雷擊跳閘，同時(shí)引起#2發(fā)電機(jī)組過電流保護(hù)停機(jī)，#3發(fā)電站單機(jī)帶載6000kW，超負(fù)荷運(yùn)行，#3發(fā)電機(jī)組燃?xì)鉁囟扔?80℃迅速升高。發(fā)電站人員通過優(yōu)先級(jí)別，人為緊急斷開33kV線路R-1（生活用電1100kW）斷路器，未造成#3發(fā)電機(jī)組超溫保護(hù)動(dòng)作停機(jī)（760℃），避免了一次全站失電。在2015～2016年，發(fā)電站通過嚴(yán)格實(shí)施負(fù)荷分級(jí)管理措施，發(fā)電站全站失電故障減少為3次，沒有發(fā)生因甩負(fù)荷、單臺(tái)發(fā)電機(jī)組故障停機(jī)、大負(fù)荷集中啟停等造成的全站停電故障，避免因天氣或設(shè)備原因造成的全站失電4次，累計(jì)減少企業(yè)生產(chǎn)損失共計(jì)168萬美元，確保了重要生產(chǎn)裝置、人員的安全。

3 結(jié)束語

孤島發(fā)電站電力系統(tǒng)較小，受外界干擾大，電力調(diào)度指令隨機(jī)性大，如果對(duì)電力負(fù)荷分級(jí)管理的重要性認(rèn)識(shí)不足，就容易給企業(yè)帶來很大的經(jīng)濟(jì)損失。孤島發(fā)電站電力負(fù)荷分級(jí)管理制度容易實(shí)現(xiàn)，而且應(yīng)用過程中具有零投資，見效快的特點(diǎn)，因此，孤島發(fā)電站的企業(yè)更堅(jiān)決制定、執(zhí)行電力負(fù)荷分級(jí)管理制度。

2017-04-06）