氧化铝厂孤网运行供电方案的构建

李云双

摘 要分析氧化铝配套自备电厂孤网运行方式下的特殊性，构建与氧化铝厂相适应的供电方案，使海外氧化铝厂供配电系统在正常、故障情况下都能够安全的运行，从而进一步保证氧化铝厂生产的连续性。

【关键词】孤网运行 供电方案 低频减载

随着国内各行业的产能调整，国内氧化铝企业在海外投资建厂也逐渐增多，但由于海外项目所在地电力工业都比较薄弱，往往不能满足氧化铝厂用电负荷的供电需求，所以配套的自备电厂除需满足热负荷外还要满足电力负荷。在国内的自备电厂往往是与外部电网联网运行，在海外的自备电厂由于没有外部电网，所以只能孤网运行。为保证孤网运行自备电厂供电的可靠性，需在氧化铝供配电方案设计中对这一运行模式进行深入的分析。

1 自备电厂的作用

在国内联网运行方式下的氧化铝厂的自备电厂主要是以提供蒸汽为主，余热发电为辅。对汽轮发电机组的选择是以热定电，也就是满足热负荷既可，发电是辅带着，能发多少算多少，设置发电机组仅仅是节能的需要。

在海外孤网运行的氧化铝厂的自备电厂在提供蒸汽的同时还必须提供电能，两者是同等重要的，没有主次之分。对汽轮发电机组的选择必须满足用电负荷，设置发电机组也是真正对电能的需要。

2 孤网运行时氧化铝厂供配电系统的特殊性分析

2.1 氧化铝厂对自备电厂的设计提资。

氧化铝厂对自备电厂需提供最大计算负荷、最小计算负荷、平均负荷、负荷运行曲线等基本数据，自备电厂依据这些数据对发电机组在电能需求上进行分析和计算。

2.2 氧化铝厂内10kV分配电所的设置。

按氧化铝工艺流程、负荷等级划分10kV分配电所的重要程度，配合自备电厂在频率降低的情况下进行低频减载，分级甩负荷，以保证氧化铝厂重要工艺流程的供电可靠性。

2.3 氧化铝厂内10kV电机容量的确定。

在联网运行方式下，由于短路容量很大，在采用软起动时，基本不存在10kV电动机不能起动的问题。但在孤网运行方式下，由于短路容量有限，氧化铝厂内10kV电动机必须按正常电压降、起动电压降校核电动机容量。对磨机等大型用电设备应进行技术经济论证，从技术、节能、安全等方面确定用电设备的单台容量。

2.4 氧化铝厂内10kV分配电所的无功功率补偿

在联网运行方式下，由于发电机可以提供无功功率，10kV分配电所的无功功率补偿可以不安装，通过调节发电机的励磁电流来增加或减少发出的无功功率。而在孤网运行方式下，为保证10kV系统的稳定，不应再通过发电机发出无功功率，而应设置10kV并联电容器进行无功功率补偿。

2.5 氧化铝厂内10kV电机的控制方式

氧化铝厂内10kV电动机不允许氧化铝运行人员自行起动，需上报自备电厂主控室，由自备电厂统一进行控制，氧化铝厂只允许停止操作。把10kV电动机的起动控制权交给自备电厂有利于把故障风险降到最低。

3 氧化铝厂孤网运行供电方案的构建

3.1 10kV直配电方案

发电机出口电压为10kV电压等级，以此电压等级直接接入10kV中心配电所，再以此电压等级对氧化铝厂各10kV分配电所直接进行配电。

3.2 升压至35kV方案

发电机出口电压等级为6kV或10kV通过发电机变压器组升压至35kV后再送至氧化铝厂35kV变电所，再通过35kV/10kV降压变压器降压，再以10kV电压等级对氧化铝厂各10kV分配电所进行配电。

3.3 出线电抗器

在10kV直配电方案中各10kV馈线必须加装线路电抗器。当馈出线发生短路故障时，线路电抗器主要是起到保持母线残压的作用，使10kV母线保持在60%～70%的额定电压。其次还能够限制短路电流，可以选择低等级遮断容量的断路器。升压至35kV方案在自备电站中不需加装线路电抗器。

3.4 方案优缺点分析

10kV直配电方案的配电系统简单（包括发电、用电）、安全、可靠，能满足氧化铝厂供配电要求，投资少。缺点是以10kV电压等级无法再与其它10kV电网直接互联，所以只适用于400万吨以下氧化铝厂的供电方案。

升压至35kV方案的配电系统复杂（包括发电、变电、用电）、更安全、更可靠，能满足氧化铝厂的供配电要求，但投资较大，还能以升压后35kV电压等级与外网相连，互联性好。适用于400万吨以上氧化铝厂或工业园区的供电方案。

3.5 应急电源

在正常供电系统发生故障时，氧化铝厂可以单独设置380V柴油发电机组对分解槽搅拌、沉降槽搅拌、矿浆槽搅拌、溶出后槽搅拌设置应急电源系统。还可以与自备电站应急系统统一设置10kV柴油发电机组，沿用原有供配电线路对氧化铝厂上述用电设备进行供电。

4 对自备电厂的要求

自备电厂对氧化铝用电负荷计算分析后，电力系统应保证达到以下用电指标，并制定相应的应急预案。

4.1 系统计算

对氧化铝厂用电设备的正常起停、短路故障，进行系统稳定性分析，保证在任何状态时系统的稳定，并提供系统短路电流计算值。

4.2 系统参数

电压标准：正常情况保证用电设备端子电压偏差不超过±5%；

频率标准：供电频率允许偏差不超过±0.2HZ。

4.3 系统稳定措施

当10kV配电系统频率降低时，氧化铝厂各片区按负荷重要程度配合自备电厂进行低频减载甩负荷，以保持电力系统的稳定；对各种可导致系统失稳的故障类型进行分類，建立有针对性的应急预案；建立自备电厂与氧化铝厂的联络机制；设置管理权限，明确职责范围。

5 结语

为保证海外氧化铝项目供配电设计的可靠性，需对孤网运行的自备电厂供电的氧化铝厂的特殊性进行分析，针对这些问题在构建自备电厂供电方案时采取相应的应对措施，这样才能保证氧化铝厂的供电可靠性。

参考文献

[1]樊建军，钱显毅.电网系统与供电[M].东南大学出版社，2014.

[2]胡光甲.工厂电器与供电[M].中国电力出版社，2007.

作者单位

东北大学设计院（有限公司） 辽宁省沈阳市 110013