铝厂负荷变化对供电网安全稳定性影响分析

第２６卷第】５期　甘肃科技　Ｇａｎｓｌｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏ　ｌｆＪ　２６　Ⅳ０．１５　Ａｕｇ．　２０１０年８月　２０ｌ０　铝厂负荷变化对供电网安全稳定性影响分析　田振宏　（青海桥头铝电铝合金分公司，青海大通８１０１００）　摘要：结合某铝厂‘负荷的特点，分析了铝厂负荷变化对铝电公司１１０ｋＶ供电系统安全稳定性的影响。根据电解铝　工艺对供电的要求，分析电解槽计划检修过程中，负荷变化对供电网安全稳定运行的影响。　关键词：负荷变化；供电网；稳定性；影响　中图分类号：ＴＭ７１０　铝厂负荷由动力负荷和电解铝负荷２部分组　成。电解铝的辅助设施主要为动力负荷，电解铝负　荷启动前先启动动力负荷，只能在电解铝负荷退出　后才能停动力负荷　电解铝负荷通过接：Ｆ铝厂开关站１１０ｋＶ母线　的４台调压整流变压器提供，在开关站１１０ｋＶ母线　问对电网的影响不是很大。　１，１潮流分析　电解槽计划检修开槽和停槽操作短路口的时间　不是很长，尽可能保持电厂机组开机的连续性，在铝　厂总负荷为２０ＭＷ时，开机机组组合与正常负荷　１２５ＭＷ时的开机机组组合相同。　在该负荷水平下运行，电厂升压主变可调抽头　运行在１２１％一２．５％的档位，系统中各母线电压水　平在合理的范围内，１１０ｋＶ母线电压在１．０２１～　１．０２２ｐ．ｔｌ，６．３ｋＶ母线电压在１．００～１．００９ｐ．ｕ。线　路的有功和无功潮流分布合理，没有越限情况，主变　侧的负荷最大为１４０ＭＷ，平均负荷为１２５ＭＷ，功率　因数经电容补偿后为０．９２。恒功率负荷对交流电　压和频率的变化不敏感。正常运行时，铝电解负荷　在短时间内不可能快速分批退出；在电解槽计划检　修时．需要开槽和停槽；歼、停槽时，需要逐步降低电　流，当电流降至４０ｋＡ（功率约为１００ＭＷ），开始操作　短路口，时间约为５～２０ｍｉｎ，然后将电流提升至正　也不会过载。整个系统的有功功率损耗和无功功率　损耗分别为０．１ＭＷ和１．３Ｍｖａｒ。系统旋转备用较　大，为１７５．７ＭＷ。　１．２静态安全分析　常值，对时问没有特别的限制。　电解铝负荷为一级重要负荷，对供电的可靠性　要求极高，突然停电３０ｒａｉｎ虽不致损坏设备，但恢复　送电将消耗大量电能而不产铝；停电超过１ｈ，将无　法正常起动，损失更大。　研究电解铝负荷为１０ＭＷ、动力负荷与正常方　对于该方式的静态安全分析，考虑了电厂在所　有开断情况下，静态安全性能够满足要求，１　１０ｋＶ母　线电压和６．３ｋＶ母线电压都在正常范围，线路上的　电流远小于其热稳极限值，因负荷水平很低，开断后　主变的负载率普遍较低，负载率最大的为２１％。　１．３暂态安全分析　对于该方式的暂态安全性分析，考虑的故障与　前面正常负荷１２５ＭＷ方式进行暂态安全性所考虑　式相同（也为１０Ｍｇ　）、铝厂总负荷为２０ＭＷ时，铝　电公司１　１０ｋＶ供电系统的安全稳定性。　１　电解槽计划检修对供电系统安全稳　定性的影响　在电解槽计划检修时，停槽和开槽操作短路口　都需要将电流从正常值降至４０ｋＡ，电解铝负荷约为　１０ＭＷ，功率因数仍为０．９２，动力负荷不变。电解铝　负荷从正常的１１５ＭＷ降为操作短路口时的１０ＭＷ，　及电解铝负荷从１０ＭＷ上升至ｌ１５ＭＷ，变化过程比　较缓慢，且调节时间有一定的弹性，只要电厂的锅炉　和汽机热工控制系统允许，负荷变化时各电厂相互　协调，在调度统一指挥下调节机组出力，变化过程中　的故障集相同。表ｌ是该方式下，从功角稳定性、电　压安全性和暂态频率安全性３个方面，按故障类型　分类的安全裕度最小的故障。　暂态安全稳定性分析结果表明，铝电公司　１１０ｋＶ供电系统在电解槽计划检修时，暂态安全稳　定性有保证。　综上所述，铝电公司１１０ｋＶ供电系统在电解槽　计划检修时，停槽和开槽操作短路口电网负荷降低，　电流从正常值降至４０ｋＡ，在潮流合理性、静态安全　第１５期　田振宏：铝厂负荷变化对供电网安全稳定性影响分析　表１　电解槽计划检修时暂态安全裕度最小的故障（负荷２０ＭＷ）　６７　性和暂态安全性都能满足运行要求。建议电解槽电　流为４０ｋＡ时，将各电厂的升压主变的可调抽头调　整在１２１％一２．５％的位置，否则，铝厂１１０ｋＶ开关　站母线电压偏高。　２　电解铝负荷突然全停对供电系统安　全稳定性的影响¨　以正常负荷１２５ＭＷ作为故障前的基本工况，　研究分析电解铝负荷突然全停对铝电公司１１０ｋＶ　供电系统安全稳定性的影响，分析电解铝负荷突然　全停故障下的暂态安全性。　供电系统中发生电解铝负荷突然全停故障，功　角稳定性和暂态电压安全性能满足运行要求，暂态　频率安全性不能满足运行要求。电解铝负荷占总负　荷的９２％左右，突然全停，出现大量的有功过剩，频　率持续上升，超过５５．９Ｈｚ，但又不够发电机的高周　保护动作值，在调速器的作用下，频率仍然超过５４．　９Ｈｚ。电网频率超过额定值将对发电机设备、辅机　设备及电动作机造成极大的危害，甚至损坏设备，一　般不允许频率超过５１．０Ｈｚ长时间运行，最宽松的　情况是频率达到５１．５Ｈｚ时允许运行的时间只有５ｓ　左右。　因此，铝电公司１１０ｋＶ供电系统不能承受电解　铝负荷突然全停造成的冲击，将使发电设备及辅机　和铝厂电动机受到严重损害。　３发电厂甩负荷对电网安全稳定性影　响　在电厂运行中，１台或几台机组因为机械或电　气故障突然退出系统运行，即所谓的发电厂甩负荷。　对电网来说，由于某座电厂甩负荷，使系统功率平衡　打破，系统电流、电压、频率发生震荡，如不采取正确　的措施，就有可能系统震荡解列，导致系统崩溃。本　文分析了电厂甩负荷对铝电公司１１０ｋＶ供电系统　安全稳定性的影响和可能采取的应急措施，得到的　主要结论如下。　１）若系统的功角稳定性、暂态电压安全性和暂　态频率安全性都是有保证的，则需要迅速调整其他　电厂的出力。　２）若系统的功角稳定性和暂态电压安全性不　存在问题，暂态频率安全性存在隐患，在暂态过程中　就会出现频率崩溃，对设备安全是极其危险的。建　议进人电解槽计划检修的状态，均速减小电解铝负　荷，同时各电厂增加出力。　３）在调整电厂出力时，各电厂要注意密切配　合，监视频率变化，要注意各电厂出力不要超过允许　范围。同时，要区分是否有发电机因低频保护动作　而跳闸。　４）电厂甩负荷后频率变化很快，需人工干预的　应急措施，在时间上不一定来得及，尤其是涉及到电　厂之间，以及与铝厂的多方协调。另外，要尽量避免　发生新的故障。　４结论　１）铝电公司１　１０ｋＶ供电系统能够适应因电解　槽计划检修引起的负荷变化，在电解槽负荷最小，电　解槽电流为４０ｋＡ时，能使电网潮流合理、静态安全　性和暂态安全性满足运行要求。　２）铝电公司１１０ｋＶ供电系统不能承受电解铝　负荷突然全停造成的冲击，电网频率长时间居高不　下，将使发电设备及辅机和铝厂电动机受到严重损　害。　参考文献：　［１］董云飞，戴树涛，马士平．７＿ｊ７０Ｌ钻机全网电拖动技术　改造方案［Ｊ］．石油矿场机械，２００８，３７（６）：８４－８７．