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(yùn)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(yīng)保障熱電廠機(jī)組安全運(yùn)行、停機(jī)，并尋找外來可靠電源先恢復(fù)本廠廠用電，盡快恢復(fù)機(jī)組，啟動并網(wǎng)運(yùn)行，協(xié)助電網(wǎng)恢復(fù)正常。本文以山鋁熱電廠為例，對孤網(wǎng)運(yùn)行的幾個階段進(jìn)行分析，提出了相應(yīng)保障措施。

熱電廠； 電網(wǎng)； 應(yīng)急管理； 孤網(wǎng)運(yùn)行

1 制定熱電廠孤網(wǎng)運(yùn)行保障措施的必要性

山鋁熱電廠承擔(dān)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(fù)荷供應(yīng)的重要任務(wù)，由于氧化鋁生產(chǎn)對供汽、供電要求嚴(yán)格，一旦因熱電廠孤網(wǎng)運(yùn)行失敗導(dǎo)致供應(yīng)中斷，會造成氧化鋁生產(chǎn)全面停產(chǎn)，損失將高達(dá)400萬元以上。因此，保證熱電廠孤網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行不容忽視。

孤網(wǎng)運(yùn)行保障措施的制定和落實是孤網(wǎng)運(yùn)行的保證。如果事先未及時制定孤網(wǎng)運(yùn)行保障措施或運(yùn)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(dǎo)致電網(wǎng)恢復(fù)緩慢，使停電造成的損失和影響擴(kuò)大。因此，加強(qiáng)孤網(wǎng)運(yùn)行保障措施管理，在值長統(tǒng)一指揮下，按照“保人身、保設(shè)備、保電網(wǎng)”的原則立足現(xiàn)場、快速反應(yīng)，有效組織人員對事故進(jìn)行處理，以及保障機(jī)組孤網(wǎng)運(yùn)行、安全停機(jī)、恢復(fù)廠用電、啟動機(jī)組、電網(wǎng)恢復(fù)正常運(yùn)行，避免事故擴(kuò)大具有重大指導(dǎo)意義。

2 孤網(wǎng)運(yùn)行及失敗的原因及危害

2.1 孤網(wǎng)運(yùn)行及失敗原因

造成電網(wǎng)孤網(wǎng)運(yùn)行及失敗的主要原因如下：

(1) 電網(wǎng)故障或機(jī)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(yùn)。

(2) 故障發(fā)生時，發(fā)電負(fù)荷遠(yuǎn)小于所帶設(shè)備負(fù)荷。

(3) 孤網(wǎng)運(yùn)行時，鍋爐、汽機(jī)故障停運(yùn)，打破發(fā)電及負(fù)荷平衡，周波下降嚴(yán)重。

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

(5) 缺乏保證孤網(wǎng)運(yùn)行技術(shù)要求的必要設(shè)備，如按負(fù)荷減載裝置等。

2.2 孤網(wǎng)運(yùn)行及失敗危害

孤網(wǎng)運(yùn)行及失敗危害如下：

(1) 鍋爐汽包嚴(yán)重缺水或滿水，對爐管及汽包造成嚴(yán)重?fù)p害。

(2) 由于潤滑油泵和盤車電機(jī)長時間投運(yùn)，造成汽輪機(jī)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(shè)備因電壓過高或過低造成燒毀。

(5) 控制電源消失，保護(hù)、開關(guān)拒動。

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

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

3 孤網(wǎng)運(yùn)行處理堅持的原則

(1) 值長包括運(yùn)行人員應(yīng)沉著冷靜，及時判斷孤網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)，準(zhǔn)確判斷事故點，并迅速進(jìn)行處理。孤網(wǎng)運(yùn)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(shè)備的傷害。

(3) 采取一切措施確保廠用電。

(4) 在保證人身和設(shè)備不受傷害、事故范圍不擴(kuò)大的前提下，盡可能保持爐機(jī)運(yùn)行，直至恢復(fù)正常出力，減少對生產(chǎn)的影響。

(5) 當(dāng)危及人身和設(shè)備安全，運(yùn)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(jìn)行處理。

4 孤網(wǎng)運(yùn)行的設(shè)備保障措施

4.1 調(diào)頻性能

機(jī)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(yīng)設(shè)為±2 r/min，不限幅。

4.2 饋出線裝設(shè)頻率減載裝置

當(dāng)發(fā)電負(fù)荷小于所帶設(shè)備負(fù)荷時，能夠通過頻率減載裝置有效控制，保證發(fā)電機(jī)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(hù)應(yīng)按以下步驟進(jìn)行：

(1)直流系統(tǒng)應(yīng)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(yùn)行方式、輸入電壓是否平衡或缺相，運(yùn)行有無異常噪聲，各保護(hù)信號是否正常。

(3)檢查直流系統(tǒng)正對地、負(fù)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(shè)備時刻達(dá)到熱備狀態(tài)。

4.4 UPS裝置的維護(hù)

(1) 每班檢查UPS電源的運(yùn)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(fù)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(hù)

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

(2) 當(dāng)班值長應(yīng)加強(qiáng)與電調(diào)的聯(lián)系，隨時掌握電網(wǎng)運(yùn)行方式、發(fā)電負(fù)荷和各饋線負(fù)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(fù)荷，保證并網(wǎng)點負(fù)荷為零。

4.6 工具管理

工具管理應(yīng)遵循以下規(guī)范：

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

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

(3) 電氣設(shè)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(jī)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(yùn)行處理步驟及措施

對孤網(wǎng)運(yùn)行進(jìn)行處理時，應(yīng)先判斷孤網(wǎng)運(yùn)行事故的類型以及系統(tǒng)各設(shè)備的工作狀況，之后采取相應(yīng)措施進(jìn)行處理。

5.1 與系統(tǒng)解列時孤網(wǎng)運(yùn)行事故特征

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

(2) 當(dāng)發(fā)電負(fù)荷大于用電負(fù)荷時，事故現(xiàn)象為主控室事故喇叭響，三期DCS微機(jī)顯示鋁灃線開關(guān)保護(hù)動作。當(dāng)鋁灃線外供負(fù)荷時(6機(jī)7爐)，主控室照明突然變亮，發(fā)電機(jī)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(fù)荷略有降低(10 000 kW左右)，鍋爐負(fù)荷降低，可能造成鍋爐安全閥起座。

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

(4) 孤網(wǎng)運(yùn)行時系統(tǒng)內(nèi)各級電壓、周波波動較大，調(diào)整負(fù)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(jī)部分輔機(jī)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(shè)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(fù)荷大于用電負(fù)荷時事故、發(fā)電負(fù)荷小于用電負(fù)荷時事故以及孤網(wǎng)運(yùn)行失敗時的安全停運(yùn)措施。

5.2.1 發(fā)電負(fù)荷大于用電負(fù)荷時事故處理

(1) 檢查繼電保護(hù)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(hù)動作情況。

(2) 如果周波升高過多，可以通過5#機(jī)進(jìn)行負(fù)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(yùn)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(yùn)行人員現(xiàn)場檢查鋁灃線開關(guān)情況，檢查GIS設(shè)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(jìn)行并網(wǎng)。如鋁灃線故障暫時不能運(yùn)行，可考慮峪鋁線并網(wǎng)

5.2.2 發(fā)電負(fù)荷小于用電負(fù)荷時事故處理

(1) 當(dāng)周波下降至49.5 Hz時，值長可根據(jù)實際情況，通知汽機(jī)調(diào)整周波，將備用容量投入運(yùn)行，同時鍋爐一定要保證汽機(jī)的進(jìn)汽壓力保持在3.5MPa左右，盡量保證上限運(yùn)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(dāng)周波降至49 Hz以下，值長應(yīng)命令快速拉掉南灃開關(guān)以及不重要的負(fù)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(fù)荷，直至系統(tǒng)頻率恢復(fù)至49.5 Hz。

(4) 當(dāng)周波下降到46 Hz以下或汽機(jī)進(jìn)汽壓力小于1.8 MPa時，應(yīng)命令汽機(jī)打閘停機(jī)，至此孤網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行結(jié)束，全廠停電。

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

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

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

(8) 加強(qiáng)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(jī)組運(yùn)行情況。

(9) 如鋁灃線故障無法短時間恢復(fù)，應(yīng)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(yùn)行，待并網(wǎng)條件允許后并網(wǎng)。

(10) 孤網(wǎng)運(yùn)行結(jié)束后，及時恢復(fù)已停運(yùn)的發(fā)電機(jī)組及已斷開的各饋線，恢復(fù)正常運(yùn)行方式。

5.2.3 孤網(wǎng)運(yùn)行失敗安全停運(yùn)措施

(1) 當(dāng)班值長應(yīng)與電調(diào)、總調(diào)取得聯(lián)系，匯報電廠機(jī)組運(yùn)行情況，確認(rèn)廠用電中斷，機(jī)組跳閘是電網(wǎng)瓦解所致，并通知領(lǐng)導(dǎo)小組，現(xiàn)場所有維護(hù)、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(jìn)行。

(2) 迅速將已跳閘的開關(guān)復(fù)位，記錄有關(guān)保護(hù)動作信號。

(3) 命令主控室人員投入事故照明，保證全廠運(yùn)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(jī)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(jìn)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(jī)停機(jī)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(yīng)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(jìn)行反送電。

(7) 通知各崗位做好啟動設(shè)備的準(zhǔn)備，復(fù)歸開關(guān)，保證給水泵、磨煤機(jī)及大容量設(shè)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(fù)，需要峪鋁線恢復(fù)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(jī)廠用電倒至6331開關(guān)。如鋁灃線可以恢復(fù)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(yán)密監(jiān)視蓄電池電壓，02#、3#、4#、5#機(jī)直流油泵順次啟動，嚴(yán)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(yùn)崗位事故照明、02#、3#、4#、5#機(jī)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(yīng)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(dāng)手動開啟引風(fēng)機(jī)擋板，利用自然通風(fēng)保持爐膛負(fù)壓外，應(yīng)將制粉系統(tǒng)、燃油系統(tǒng)、煙風(fēng)系統(tǒng)的閥門、風(fēng)門、擋板置于關(guān)閉狀態(tài)。

(13) 鍋爐緊急停運(yùn)后，汽包無法保持正常水位，應(yīng)嚴(yán)密監(jiān)視汽包壁溫差。

(14) 檢查鍋爐各轉(zhuǎn)動機(jī)械、準(zhǔn)備點火工具，待電源恢復(fù)時，立即將鍋爐投入運(yùn)行

(15) 循環(huán)水泵停運(yùn)后，汽機(jī)排汽溫度將升高。凝汽器、汽缸超溫嚴(yán)重時，嚴(yán)禁向凝汽器進(jìn)汽、水，防止汽缸、凝汽器溫差大造成泄漏和損壞。

(16) 汽機(jī)應(yīng)開啟各管道疏水，以避免鍋爐并爐后造成水沖擊。

(17) 停運(yùn)后，及時關(guān)閉除氧器進(jìn)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(jī)電源及執(zhí)行機(jī)構(gòu)電源均由UPS電源供給，應(yīng)及時在微機(jī)上恢復(fù)開關(guān)狀態(tài)。

6 結(jié)束語

熱電廠在不斷總結(jié)孤網(wǎng)運(yùn)行經(jīng)驗的同時也借鑒其他電廠的先進(jìn)經(jīng)驗，對孤網(wǎng)運(yùn)行方案進(jìn)行修改，并傳達(dá)到值長和各運(yùn)行崗位。定期進(jìn)行孤網(wǎng)運(yùn)行的培訓(xùn)和事故演習(xí)，讓崗位運(yùn)行人員在孤網(wǎng)運(yùn)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(yán)格按照孤網(wǎng)運(yùn)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(kuò)展黑啟動方案的研究[J]. 中國電機(jī)工程學(xué)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(xué)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