氧化鋁廠孤網(wǎng)運(yùn)行供電方案的構(gòu)建

李云雙

摘 要分析氧化鋁配套自備電廠孤網(wǎng)運(yùn)行方式下的特殊性，構(gòu)建與氧化鋁廠相適應(yīng)的供電方案，使海外氧化鋁廠供配電系統(tǒng)在正常、故障情況下都能夠安全的運(yùn)行，從而進(jìn)一步保證氧化鋁廠生產(chǎn)的連續(xù)性。

【關(guān)鍵詞】孤網(wǎng)運(yùn)行 供電方案 低頻減載

隨著國(guó)內(nèi)各行業(yè)的產(chǎn)能調(diào)整，國(guó)內(nèi)氧化鋁企業(yè)在海外投資建廠也逐漸增多，但由于海外項(xiàng)目所在地電力工業(yè)都比較薄弱，往往不能滿足氧化鋁廠用電負(fù)荷的供電需求，所以配套的自備電廠除需滿足熱負(fù)荷外還要滿足電力負(fù)荷。在國(guó)內(nèi)的自備電廠往往是與外部電網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行，在海外的自備電廠由于沒有外部電網(wǎng)，所以只能孤網(wǎng)運(yùn)行。為保證孤網(wǎng)運(yùn)行自備電廠供電的可靠性，需在氧化鋁供配電方案設(shè)計(jì)中對(duì)這一運(yùn)行模式進(jìn)行深入的分析。

1 自備電廠的作用

在國(guó)內(nèi)聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行方式下的氧化鋁廠的自備電廠主要是以提供蒸汽為主，余熱發(fā)電為輔。對(duì)汽輪發(fā)電機(jī)組的選擇是以熱定電，也就是滿足熱負(fù)荷既可，發(fā)電是輔帶著，能發(fā)多少算多少，設(shè)置發(fā)電機(jī)組僅僅是節(jié)能的需要。

在海外孤網(wǎng)運(yùn)行的氧化鋁廠的自備電廠在提供蒸汽的同時(shí)還必須提供電能，兩者是同等重要的，沒有主次之分。對(duì)汽輪發(fā)電機(jī)組的選擇必須滿足用電負(fù)荷，設(shè)置發(fā)電機(jī)組也是真正對(duì)電能的需要。

2 孤網(wǎng)運(yùn)行時(shí)氧化鋁廠供配電系統(tǒng)的特殊性分析

2.1 氧化鋁廠對(duì)自備電廠的設(shè)計(jì)提資。

氧化鋁廠對(duì)自備電廠需提供最大計(jì)算負(fù)荷、最小計(jì)算負(fù)荷、平均負(fù)荷、負(fù)荷運(yùn)行曲線等基本數(shù)據(jù)，自備電廠依據(jù)這些數(shù)據(jù)對(duì)發(fā)電機(jī)組在電能需求上進(jìn)行分析和計(jì)算。

2.2 氧化鋁廠內(nèi)10kV分配電所的設(shè)置。

按氧化鋁工藝流程、負(fù)荷等級(jí)劃分10kV分配電所的重要程度，配合自備電廠在頻率降低的情況下進(jìn)行低頻減載，分級(jí)甩負(fù)荷，以保證氧化鋁廠重要工藝流程的供電可靠性。

2.3 氧化鋁廠內(nèi)10kV電機(jī)容量的確定。

在聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行方式下，由于短路容量很大，在采用軟起動(dòng)時(shí)，基本不存在10kV電動(dòng)機(jī)不能起動(dòng)的問題。但在孤網(wǎng)運(yùn)行方式下，由于短路容量有限，氧化鋁廠內(nèi)10kV電動(dòng)機(jī)必須按正常電壓降、起動(dòng)電壓降校核電動(dòng)機(jī)容量。對(duì)磨機(jī)等大型用電設(shè)備應(yīng)進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證，從技術(shù)、節(jié)能、安全等方面確定用電設(shè)備的單臺(tái)容量。

2.4 氧化鋁廠內(nèi)10kV分配電所的無功功率補(bǔ)償

在聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行方式下，由于發(fā)電機(jī)可以提供無功功率，10kV分配電所的無功功率補(bǔ)償可以不安裝，通過調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流來增加或減少發(fā)出的無功功率。而在孤網(wǎng)運(yùn)行方式下，為保證10kV系統(tǒng)的穩(wěn)定，不應(yīng)再通過發(fā)電機(jī)發(fā)出無功功率，而應(yīng)設(shè)置10kV并聯(lián)電容器進(jìn)行無功功率補(bǔ)償。

2.5 氧化鋁廠內(nèi)10kV電機(jī)的控制方式

氧化鋁廠內(nèi)10kV電動(dòng)機(jī)不允許氧化鋁運(yùn)行人員自行起動(dòng)，需上報(bào)自備電廠主控室，由自備電廠統(tǒng)一進(jìn)行控制，氧化鋁廠只允許停止操作。把10kV電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)控制權(quán)交給自備電廠有利于把故障風(fēng)險(xiǎn)降到最低。

3 氧化鋁廠孤網(wǎng)運(yùn)行供電方案的構(gòu)建

3.1 10kV直配電方案

發(fā)電機(jī)出口電壓為10kV電壓等級(jí)，以此電壓等級(jí)直接接入10kV中心配電所，再以此電壓等級(jí)對(duì)氧化鋁廠各10kV分配電所直接進(jìn)行配電。

3.2 升壓至35kV方案

發(fā)電機(jī)出口電壓等級(jí)為6kV或10kV通過發(fā)電機(jī)變壓器組升壓至35kV后再送至氧化鋁廠35kV變電所，再通過35kV/10kV降壓變壓器降壓，再以10kV電壓等級(jí)對(duì)氧化鋁廠各10kV分配電所進(jìn)行配電。

3.3 出線電抗器

在10kV直配電方案中各10kV饋線必須加裝線路電抗器。當(dāng)饋出線發(fā)生短路故障時(shí)，線路電抗器主要是起到保持母線殘壓的作用，使10kV母線保持在60%～70%的額定電壓。其次還能夠限制短路電流，可以選擇低等級(jí)遮斷容量的斷路器。升壓至35kV方案在自備電站中不需加裝線路電抗器。

3.4 方案優(yōu)缺點(diǎn)分析

10kV直配電方案的配電系統(tǒng)簡(jiǎn)單（包括發(fā)電、用電）、安全、可靠，能滿足氧化鋁廠供配電要求，投資少。缺點(diǎn)是以10kV電壓等級(jí)無法再與其它10kV電網(wǎng)直接互聯(lián)，所以只適用于400萬噸以下氧化鋁廠的供電方案。

升壓至35kV方案的配電系統(tǒng)復(fù)雜（包括發(fā)電、變電、用電）、更安全、更可靠，能滿足氧化鋁廠的供配電要求，但投資較大，還能以升壓后35kV電壓等級(jí)與外網(wǎng)相連，互聯(lián)性好。適用于400萬噸以上氧化鋁廠或工業(yè)園區(qū)的供電方案。

3.5 應(yīng)急電源

在正常供電系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，氧化鋁廠可以單獨(dú)設(shè)置380V柴油發(fā)電機(jī)組對(duì)分解槽攪拌、沉降槽攪拌、礦漿槽攪拌、溶出后槽攪拌設(shè)置應(yīng)急電源系統(tǒng)。還可以與自備電站應(yīng)急系統(tǒng)統(tǒng)一設(shè)置10kV柴油發(fā)電機(jī)組，沿用原有供配電線路對(duì)氧化鋁廠上述用電設(shè)備進(jìn)行供電。

4 對(duì)自備電廠的要求

自備電廠對(duì)氧化鋁用電負(fù)荷計(jì)算分析后，電力系統(tǒng)應(yīng)保證達(dá)到以下用電指標(biāo)，并制定相應(yīng)的應(yīng)急預(yù)案。

4.1 系統(tǒng)計(jì)算

對(duì)氧化鋁廠用電設(shè)備的正常起停、短路故障，進(jìn)行系統(tǒng)穩(wěn)定性分析，保證在任何狀態(tài)時(shí)系統(tǒng)的穩(wěn)定，并提供系統(tǒng)短路電流計(jì)算值。

4.2 系統(tǒng)參數(shù)

電壓標(biāo)準(zhǔn)：正常情況保證用電設(shè)備端子電壓偏差不超過±5%；

頻率標(biāo)準(zhǔn)：供電頻率允許偏差不超過±0.2HZ。

4.3 系統(tǒng)穩(wěn)定措施

當(dāng)10kV配電系統(tǒng)頻率降低時(shí)，氧化鋁廠各片區(qū)按負(fù)荷重要程度配合自備電廠進(jìn)行低頻減載甩負(fù)荷，以保持電力系統(tǒng)的穩(wěn)定；對(duì)各種可導(dǎo)致系統(tǒng)失穩(wěn)的故障類型進(jìn)行分類，建立有針對(duì)性的應(yīng)急預(yù)案；建立自備電廠與氧化鋁廠的聯(lián)絡(luò)機(jī)制；設(shè)置管理權(quán)限，明確職責(zé)范圍。

5 結(jié)語

為保證海外氧化鋁項(xiàng)目供配電設(shè)計(jì)的可靠性，需對(duì)孤網(wǎng)運(yùn)行的自備電廠供電的氧化鋁廠的特殊性進(jìn)行分析，針對(duì)這些問題在構(gòu)建自備電廠供電方案時(shí)采取相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施，這樣才能保證氧化鋁廠的供電可靠性。

參考文獻(xiàn)

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作者單位

東北大學(xué)設(shè)計(jì)院（有限公司） 遼寧省沈陽市 110013