氧化鋁廠孤網運行供電方案的構建

李云雙

摘 要分析氧化鋁配套自備電廠孤網運行方式下的特殊性，構建與氧化鋁廠相適應的供電方案，使海外氧化鋁廠供配電系統在正常、故障情況下都能夠安全的運行，從而進一步保證氧化鋁廠生產的連續性。

【關鍵詞】孤網運行 供電方案 低頻減載

隨著國內各行業的產能調整，國內氧化鋁企業在海外投資建廠也逐漸增多，但由于海外項目所在地電力工業都比較薄弱，往往不能滿足氧化鋁廠用電負荷的供電需求，所以配套的自備電廠除需滿足熱負荷外還要滿足電力負荷。在國內的自備電廠往往是與外部電網聯網運行，在海外的自備電廠由于沒有外部電網，所以只能孤網運行。為保證孤網運行自備電廠供電的可靠性，需在氧化鋁供配電方案設計中對這一運行模式進行深入的分析。

1 自備電廠的作用

在國內聯網運行方式下的氧化鋁廠的自備電廠主要是以提供蒸汽為主，余熱發電為輔。對汽輪發電機組的選擇是以熱定電，也就是滿足熱負荷既可，發電是輔帶著，能發多少算多少，設置發電機組僅僅是節能的需要。

在海外孤網運行的氧化鋁廠的自備電廠在提供蒸汽的同時還必須提供電能，兩者是同等重要的，沒有主次之分。對汽輪發電機組的選擇必須滿足用電負荷，設置發電機組也是真正對電能的需要。

2 孤網運行時氧化鋁廠供配電系統的特殊性分析

2.1 氧化鋁廠對自備電廠的設計提資。

氧化鋁廠對自備電廠需提供最大計算負荷、最小計算負荷、平均負荷、負荷運行曲線等基本數據，自備電廠依據這些數據對發電機組在電能需求上進行分析和計算。

2.2 氧化鋁廠內10kV分配電所的設置。

按氧化鋁工藝流程、負荷等級劃分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行低頻減載，分級甩負荷，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10kV電機容量的確定。

在聯網運行方式下，由于短路容量很大，在采用軟起動時，基本不存在10kV電動機不能起動的問題。但在孤網運行方式下，由于短路容量有限，氧化鋁廠內10kV電動機必須按正常電壓降、起動電壓降校核電動機容量。對磨機等大型用電設備應進行技術經濟論證，從技術、節能、安全等方面確定用電設備的單臺容量。

2.4 氧化鋁廠內10kV分配電所的無功功率補償

在聯網運行方式下，由于發電機可以提供無功功率，10kV分配電所的無功功率補償可以不安裝，通過調節發電機的勵磁電流來增加或減少發出的無功功率。而在孤網運行方式下，為保證10kV系統的穩定，不應再通過發電機發出無功功率，而應設置10kV并聯電容器進行無功功率補償。

2.5 氧化鋁廠內10kV電機的控制方式

氧化鋁廠內10kV電動機不允許氧化鋁運行人員自行起動，需上報自備電廠主控室，由自備電廠統一進行控制，氧化鋁廠只允許停止操作。把10kV電動機的起動控制權交給自備電廠有利于把故障風險降到最低。

3 氧化鋁廠孤網運行供電方案的構建

3.1 10kV直配電方案

發電機出口電壓為10kV電壓等級，以此電壓等級直接接入10kV中心配電所，再以此電壓等級對氧化鋁廠各10kV分配電所直接進行配電。

3.2 升壓至35kV方案

發電機出口電壓等級為6kV或10kV通過發電機變壓器組升壓至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電壓等級對氧化鋁廠各10kV分配電所進行配電。

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。當饋出線發生短路故障時，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 方案優缺點分析

10kV直配電方案的配電系統簡單（包括發電、用電）、安全、可靠，能滿足氧化鋁廠供配電要求，投資少。缺點是以10kV電壓等級無法再與其它10kV電網直接互聯，所以只適用于400萬噸以下氧化鋁廠的供電方案。

升壓至35kV方案的配電系統復雜（包括發電、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電壓等級與外網相連，互聯性好。適用于400萬噸以上氧化鋁廠或工業園區的供電方案。

3.5 應急電源

在正常供電系統發生故障時，氧化鋁廠可以單獨設置380V柴油發電機組對分解槽攪拌、沉降槽攪拌、礦漿槽攪拌、溶出后槽攪拌設置應急電源系統。還可以與自備電站應急系統統一設置10kV柴油發電機組，沿用原有供配電線路對氧化鋁廠上述用電設備進行供電。

4 對自備電廠的要求

自備電廠對氧化鋁用電負荷計算分析后，電力系統應保證達到以下用電指標，并制定相應的應急預案。

4.1 系統計算

對氧化鋁廠用電設備的正常起停、短路故障，進行系統穩定性分析，保證在任何狀態時系統的穩定，并提供系統短路電流計算值。

4.2 系統參數

電壓標準：正常情況保證用電設備端子電壓偏差不超過±5%；

頻率標準：供電頻率允許偏差不超過±0.2HZ。

4.3 系統穩定措施

當10kV配電系統頻率降低時，氧化鋁廠各片區按負荷重要程度配合自備電廠進行低頻減載甩負荷，以保持電力系統的穩定；對各種可導致系統失穩的故障類型進行分類，建立有針對性的應急預案；建立自備電廠與氧化鋁廠的聯絡機制；設置管理權限，明確職責范圍。

5 結語

為保證海外氧化鋁項目供配電設計的可靠性，需對孤網運行的自備電廠供電的氧化鋁廠的特殊性進行分析，針對這些問題在構建自備電廠供電方案時采取相應的應對措施，這樣才能保證氧化鋁廠的供電可靠性。

參考文獻

[1]樊建軍，錢顯毅.電網系統與供電[M].東南大學出版社，2014.

[2]胡光甲.工廠電器與供電[M].中國電力出版社，2007.

作者單位

東北大學設計院（有限公司） 遼寧省沈陽市 110013