毕建海

(中国铝业山东分公司热电厂, 山东 淄博 255051)

孤网运行保障措施探讨

毕建海

(中国铝业山东分公司热电厂, 山东 淄博 255051)

在电网发生故障造成全厂孤网或失电的情况下，应保障热电厂机组安全运行、停机，并寻找外来可靠电源先恢复本厂厂用电，尽快恢复机组，启动并网运行，协助电网恢复正常。本文以山铝热电厂为例，对孤网运行的几个阶段进行分析，提出了相应保障措施。

热电厂； 电网； 应急管理； 孤网运行

1 制定热电厂孤网运行保障措施的必要性

山铝热电厂承担对山东铝业各分厂尤其是氧化铝生产单位的电力、热力负荷供应的重要任务，由于氧化铝生产对供汽、供电要求严格，一旦因热电厂孤网运行失败导致供应中断，会造成氧化铝生产全面停产，损失将高达400万元以上。因此，保证热电厂孤网稳定运行不容忽视。

孤网运行保障措施的制定和落实是孤网运行的保证。如果事先未及时制定孤网运行保障措施或运行人员对保障措施不熟悉、演练不充分，一旦事故发生，对其处理过程就会被动，导致电网恢复缓慢，使停电造成的损失和影响扩大。因此，加强孤网运行保障措施管理，在值长统一指挥下，按照“保人身、保设备、保电网”的原则立足现场、快速反应，有效组织人员对事故进行处理，以及保障机组孤网运行、安全停机、恢复厂用电、启动机组、电网恢复正常运行，避免事故扩大具有重大指导意义。

2 孤网运行及失败的原因及危害

2.1 孤网运行及失败原因

造成电网孤网运行及失败的主要原因如下：

(1) 电网故障或机组故障造成并网点掉闸，同时备用电源系统无法及时投运。

(2) 故障发生时，发电负荷远小于所带设备负荷。

(3) 孤网运行时，锅炉、汽机故障停运，打破发电及负荷平衡，周波下降严重。

(4) 值长、运行人员缺乏孤网运行经验，处理措施不当。

(5) 缺乏保证孤网运行技术要求的必要设备，如按负荷减载装置等。

2.2 孤网运行及失败危害

孤网运行及失败危害如下：

(1) 锅炉汽包严重缺水或满水，对炉管及汽包造成严重损害。

(2) 由于润滑油泵和盘车电机长时间投运，造成汽轮机大轴永久性弯曲。

(3) 润滑油泵不能及时启动，造成推力瓦、轴瓦因缺油损坏。

(4) 电气设备因电压过高或过低造成烧毁。

(5) 控制电源消失，保护、开关拒动。

(6) 周波过高，转子材料和绝缘承受过大应力；周波过低，造成绕组和铁芯温度升高。

(7) 有关热电负荷企业非计划停产，导致电厂停电，造成重大人身伤害事故和经济损失。

3 孤网运行处理坚持的原则

(1) 值长包括运行人员应沉着冷静，及时判断孤网运行状态，准确判断事故点，并迅速进行处理。孤网运行事故处理的关键是时间。

(2) 消除事故的根源，切除故障点，限制事故的发展，迅速解除其对人身和设备的伤害。

(3) 采取一切措施确保厂用电。

(4) 在保证人身和设备不受伤害、事故范围不扩大的前提下，尽可能保持炉机运行，直至恢复正常出力，减少对生产的影响。

(5) 当危及人身和设备安全，运行人员有权根据自己的经验，结合现场实际情况进行处理。

4 孤网运行的设备保障措施

4.1 调频性能

机组必须具备良好的一次调频性能，确保孤网频率的稳定。DEH一次调频死区应设为±2 r/min，不限幅。

4.2 馈出线装设频率减载装置

当发电负荷小于所带设备负荷时，能够通过频率减载装置有效控制，保证发电机周波稳定在正常的范围内。

4.3 直流系统信息

直流系统维护应按以下步骤进行：

(1)直流系统应在每班检查一次，防止过充和欠充。发现不合格电池及时更换。

(2)检查充电装置电源运行方式、输入电压是否平衡或缺相，运行有无异常噪声，各保护信号是否正常。

(3)检查直流系统正对地、负对地的绝缘是否良好，发现一点或两点接地及时查找处理。

(4)检查交流输入电压值、直流输出电压值(正常值220 V、不高于上限230 V、不低于下限190 V)，检查直流输出电流值等各表计读数是否正确。

(5)检查蓄电池电瓶确保其清洁，外壳无变形、渗漏现象；各连接排接触良好，无过热现象；极柱、端子排无腐蚀现象。

(6)定期测量直流油泵绝缘，确保直流油泵二次回路完好。定期启动直流油泵，保证设备时刻达到热备状态。

4.4 UPS装置的维护

(1) 每班检查UPS电源的运行方式，熟悉其电源切换操作。

(2) 检查整流器输出电压、电流、逆变器输出电压、负荷率均正常，装置输出电流正常，无异常报警信号。

4.5 电网外部电源系统的维护

(1) 当班值长应及时掌握所在地区的天气情况，如有雷雨或大风天气，应通知各生产岗位作好防范措施。

(2) 当班值长应加强与电调的联系，随时掌握电网运行方式、发电负荷和各馈线负荷，便于事故情况下快速处理。

(3) 特殊情况下，调整发电和用电负荷，保证并网点负荷为零。

4.6 工具管理

工具管理应遵循以下规范：

(1) 各生产岗位要准备充足的手电和应急灯，保证人手一把手电，应急灯每周检查一次。

(2) 要加强配电室钥匙的管理，重要配电室钥匙要准备好放在指定位置，随时可以取用。

(3) 电气设备的操作、储能手柄要齐全，操作工具要配齐，并存放在指定位置，保证紧急情况下可用。

(4) 要合理安排好通讯工具(如对讲机等)，保证事故处理时调度电话通讯畅通。

5 事故情况下孤网运行处理步骤及措施

对孤网运行进行处理时，应先判断孤网运行事故的类型以及系统各设备的工作状况，之后采取相应措施进行处理。

5.1 与系统解列时孤网运行事故特征

(1) 主控室事故喇叭响，三期DCS微机显示并网铝沣线开关保护动作，发开关变位信号。

(2) 当发电负荷大于用电负荷时，事故现象为主控室事故喇叭响，三期DCS微机显示铝沣线开关保护动作。当铝沣线外供负荷时(6机7炉)，主控室照明突然变亮，发电机周波突然升高并波动范围明显增大，出口电压升高伴随波动，发电总负荷略有降低(10 000 kW左右)，锅炉负荷降低，可能造成锅炉安全阀起座。

(3) 当发电负荷小于用电负荷时，事故现象为主控室事故喇叭响，三期DCS微机显示铝沣线开关保护动作，开关变位信号；主控室照明骤然变暗，发电机周波迅速降低，严重时发电机会发出沉闷的嗡嗡声；汽轮机的进汽量增加，锅炉负荷有不同程度的增加，蒸汽压力下降。

(4) 孤网运行时系统内各级电压、周波波动较大，调整负荷后可趋于稳定。

(5) 锅炉压力波动，汽包水位突然升高或降低。

(6) 炉机部分辅机电流波动较大，造成出力不足，电压过高或过低可能造成部分设备跳闸。

5.2 山铝热电厂孤网事故处理步骤

热电厂孤网事故处理通常包括发电负荷大于用电负荷时事故、发电负荷小于用电负荷时事故以及孤网运行失败时的安全停运措施。

5.2.1 发电负荷大于用电负荷时事故处理

(1) 检查继电保护动作情况，并记录在案。通过电调了解铝沣线对侧继电保护动作情况。

(2) 如果周波升高过多，可以通过5#机进行负荷调整，使周波保持在50.5 Hz左右，并密切注意周波变化情况。

(3) 锅炉通过燃烧调整，使蒸汽的温度、压力保持在额定参数范围内。如果孤网运行的周波小幅波动，可以通过调整锅炉的蒸汽压力来保证周波的正常波动。

(4) 电气运行人员现场检查铝沣线开关情况，检查GIS设备的气压等参数是否正常。

(5) 通过调整周波稳定后，汇报电调，要求铝沣线进行并网。如铝沣线故障暂时不能运行，可考虑峪铝线并网

5.2.2 发电负荷小于用电负荷时事故处理

(1) 当周波下降至49.5 Hz时，值长可根据实际情况，通知汽机调整周波，将备用容量投入运行，同时锅炉一定要保证汽机的进汽压力保持在3.5MPa左右，尽量保证上限运行，主控室调整无功功率，使电压保持在(6.3±5%)～(10.5±5%)内。

(2) 当周波降至49 Hz以下，值长应命令快速拉掉南沣开关以及不重要的负荷。

(3) 如果周波继续下降到48.5 Hz，值长有权不待电力调度命令依次拉掉电南Ⅰ、电南Ⅱ、电南Ⅲ、(电铝Ⅰ、电铝Ⅱ)、电东线、电铝Ⅳ、电北Ⅰ(电铝Ⅲ)开关，切断直配负荷，直至系统频率恢复至49.5 Hz。

(4) 当周波下降到46 Hz以下或汽机进汽压力小于1.8 MPa时，应命令汽机打闸停机，至此孤网系统运行结束，全厂停电。

(5) 在孤网运行过程中，全厂的动力设备启停必须经值长同意，大型动力设备严禁启停。

(6) 检查直流系统运行正常、各参数正常，UPS不间断电源运行正常、各参数正常。

(7) 检查110 kV及35 kV系统运行状况，全面掌握各开关运行状态位置，运行人员执行有关操作时必须头脑清晰，汇报准确及时。

(8) 加强调度指挥联系，及时向电调及总调汇报02#、1#、2#、3#、4#、5#机组运行情况。

(9) 如铝沣线故障无法短时间恢复，应汇报电调并及时通过峪铝线并网。以上并网开关均无法实现时，可保持孤网系统稳定运行，待并网条件允许后并网。

(10) 孤网运行结束后，及时恢复已停运的发电机组及已断开的各馈线，恢复正常运行方式。

5.2.3 孤网运行失败安全停运措施

(1) 当班值长应与电调、总调取得联系，汇报电厂机组运行情况，确认厂用电中断，机组跳闸是电网瓦解所致，并通知领导小组，现场所有维护、生产管理、消防人员立即赶到现场协助处理。值长必须做好协调、组织工作，保证事故处理过程有序、正确地进行。

(2) 迅速将已跳闸的开关复位，记录有关保护动作信号。

(3) 命令主控室人员投入事故照明，保证全厂运行岗位照明明亮。

(4) 命令1#、2#、3#、4#、5#炉关闭截气门，2#炉可开供汽截门，同时命令汽机全关减温减压站，以保证1#、2#炉及汽动油泵用汽。如汽动油泵进气不足，再开另一台锅炉截汽门。待1#、2#炉惰走结束后，可关闭2#炉截汽门。

(5) 2#、3#、4#、5#机停机过程中，可开直流油泵供油，转子静止后，若盘车和油泵均不能投入，这期间由于缸温较高很可能造成大轴弯曲，应每隔30 min盘车180°。

(6) 及时联系电调，如110 kV降压站出现故障无法送电，可考虑利用电厂馈线进行反送电。

(7) 通知各岗位做好启动设备的准备，复归开关，保证给水泵、磨煤机及大容量设备不同时启动。

(8) 根据实际情况，如铝沣线短时间无法恢复，需要峪铝线恢复送电时，首先断开4#主变15614、15654开关，断开5#主变15615、15655开关。将4#、5#炉机厂用电倒至6331开关。如铝沣线可以恢复送电时，则断开5#、1#、2#、3#主变15615、15651、15652、15653开关，以保证出线来电时，避免同时冲击多台主变，引起并网线过流动作。

(9) 严密监视蓄电池电压，02#、3#、4#、5#机直流油泵顺次启动，严禁同时启动。直流母线电压低于210 V、单体电池电压低于2 V时，停运岗位事故照明、02#、3#、4#、5#机直流油泵，以保证开关的正常合断。UPS不间断电源蓄电池不能正常工作时，立即切除系统自身蓄电池，接入直流电源系统800 A·h蓄电池。

(10) 锅炉切除给水自动调节，维持汽包水位略低于正常水位(一般为～100 mm)如给水泵电源亦中断，应关闭给水门，关闭连排门及截汽门。

(11) 手动关小或关闭减温水。开启过热器疏水阀或截汽门前疏水阀。

(12) 锅炉除适当手动开启引风机挡板，利用自然通风保持炉膛负压外，应将制粉系统、燃油系统、烟风系统的阀门、风门、挡板置于关闭状态。

(13) 锅炉紧急停运后，汽包无法保持正常水位，应严密监视汽包壁温差。

(14) 检查锅炉各转动机械、准备点火工具，待电源恢复时，立即将锅炉投入运行

(15) 循环水泵停运后，汽机排汽温度将升高。凝汽器、汽缸超温严重时，严禁向凝汽器进汽、水，防止汽缸、凝汽器温差大造成泄漏和损坏。

(16) 汽机应开启各管道疏水，以避免锅炉并炉后造成水冲击。

(17) 停运后，及时关闭除氧器进水总门，及时关闭水处理除盐泵出口门及再循环调整门，防止除盐水、凝结水管路震动。

(18) 全厂停电期间，尽可能维持自用汽母管压力不低于最低允许值。

(19) 厂用电断电后，微机电源及执行机构电源均由UPS电源供给，应及时在微机上恢复开关状态。

6 结束语

热电厂在不断总结孤网运行经验的同时也借鉴其他电厂的先进经验，对孤网运行方案进行修改，并传达到值长和各运行岗位。定期进行孤网运行的培训和事故演习，让岗位运行人员在孤网运行时相互之间可以通力合作、密切配合。热电厂在多次电力系统事故处理中，严格按照孤网运行保障措施执行操作，有效避免了重大事故的发生，保证了用电、用汽单位的安全生产。

[1] 顾雪平,钟慧荣,贾京华,等.电力系统扩展黑启动方案的研究[J]. 中国电机工程学报，2011，28.

[2] 罗作祯，刘康宁.关于电网调频问题的探讨.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

毕建海(1968—)，山东威海人，大学本科，工程师，现任中国铝业山东分公司热电厂生产科科长，从事生产管理、调度管理，科技、能源、质量等方面管理工作。

TM727

A

1008-5122(2015)01-0042-04