劉崗樓

（玉門油田分公司水電廠）

孤島發(fā)電站電力負荷分級管理的重要性及應用

劉崗樓

（玉門油田分公司水電廠）

孤島發(fā)電站由于裝機容量有限，抗干擾能力差，尤其是在電網負荷波動較大時，容易出現燃料供應不足、系統參數變化過大等導致的停電風險。因此，孤島發(fā)電站更應重視電力負荷分級管理。

孤島發(fā)電站；負荷；分級管理

0 引言

在偏遠地區(qū)的一些廠礦企業(yè)存在一些小型孤島發(fā)電站，由于比較偏遠、本身用電量較小、歷史原因等，造成這種孤島電站裝機容量不會太大。這種類型發(fā)電站本身抗干擾能力就差，尤其是電網負荷波動較大時，容易出現燃料供應不足、系統參數變化過大等導致的停電風險，這樣將給企業(yè)帶來巨大的經濟損失或人員傷亡。在國家電網調度中，負荷分級管理的認識及執(zhí)行力度都很好，但一些小型孤島發(fā)電站由于管理松散、線路較少等原因，沒有充分意識到電力負荷分級管理的重要性。

1 電力負荷分級管理原則

電力負荷根據對供電可靠性的要求及中斷供電在政治、經濟上所造成損失或影響的程度分為三級。

一級負荷：中斷供電將造成人身傷亡，在政治、經濟上造成重大損失。如：大型醫(yī)院，煉鋼廠，石油提煉廠或礦井等。

二級負荷：中斷供電將在政治、經濟上造成較大損失，影響重要用電單位的正常工作。如：主要設備損壞、大量產品報廢、連續(xù)生產過程被打亂需較長時間才能恢復、重點企業(yè)大量減產等。

三級負荷：不屬于上述一、二級的其他電力負荷，如：附屬企業(yè)、附屬車間和某些非生產性場所中不重要的電力負荷等。

2 電力負荷分級管理應用

2.1 問題發(fā)現

某海外落后地區(qū)石油企業(yè)的自備小型孤島發(fā)電站，承擔著整個油田生產及生活的供電任務。發(fā)電站經過擴容改造后，目前建有四臺燃氣發(fā)電機組，單臺額定功率5500kW，總裝機容量22000kW，電壓等級有33kV、11kV、0.4kV，采用兩用兩備運行方式。隨著油田建設的不斷擴容，電站日發(fā)電量由日峰值負荷3000kW上升到至今的10800kW，11kV/33kV系統負荷線路也由8/4條，分別增加至13/6條。油田擴建后，產量任務隨之提高，發(fā)電站停電帶來的經濟損失也大大增加，這對發(fā)電站的供電可靠性也就提出了更高的要求。

發(fā)電站近幾年的故障類型是以電網波動大、雷電/高溫環(huán)境影響、天然氣燃料供應故障等因素引起的線路跳閘和單臺發(fā)電機組故障停機這兩類故障，其對發(fā)電站正常、平穩(wěn)、高效運行影響較大。由于裝機容量較小，因此在遭受雷擊、甩負荷、大功率設備啟/停等狀況下，經常發(fā)生發(fā)電機組天然氣燃料供給調節(jié)過大的現象，多次導致油田大面積停井、生產裝置故障停運等故障擴大化。全站失電一次，企業(yè)直接和間接經濟損失約42萬美元， 2011～2014年間因以上原因造成全站失電故障8次，占全站停電故障的30%，給企業(yè)造成很大的經濟損失。影響發(fā)電站運行可靠性的因素如下圖所示。

圖 影響發(fā)電站運行可靠性的因素

2.2 原因分析

為提高全油田供電可靠性，減少企業(yè)經濟損失，技術人員主要從電網波動大、雷電/高溫環(huán)境影響、天然氣燃料供應故障等幾大因素展開分析。

1）電網波動大：主要原因有大功率設備的啟/停,如：總負荷較小時，800kW注水泵、1000kW注水泵同時啟/停；線路跳閘，引起電力系統甩負荷；單臺發(fā)電機組故障停機，引起運行機組超負荷，需要緊急限電等。

2） 雷電/高溫環(huán)境影響：受當地氣候條件影響，旱季高溫導致野外電纜老化過快，33kV野外電纜擊穿引起的線路跳閘；雨季時，大風大雨并伴有大量的雷電，造成雷擊線路跳閘和單臺發(fā)電機組保護跳閘。

3）天然氣燃料供應故障：天然氣燃料調節(jié)設備自身故障，引起單臺/多臺發(fā)電機組故障停機；大功率設備同時啟/停，引起燃料調節(jié)過大，從而導致發(fā)電機組進氣保護動作停機；電力系統線路跳閘/甩負荷，引起燃料調節(jié)不及時或過大，從而導致發(fā)電機組進氣保護動作停機。

通過以上影響該發(fā)電站運行可靠性的因素分析可以看出，幾大影響因素之間存在一定的聯系及相通性。那就是在電力系統單臺發(fā)電機組跳閘、線路跳閘、甩負荷、大功率設備啟停等電網波動較大的時候，往往其他故障導致全站失電，因此，為保證重要負荷不間斷供電，如果在設備自動調節(jié)過程中，能夠及時、有序地人為干預發(fā)電機組、電力系統和附屬設備運行，可以減少停電范圍。

2.3 措施制定及實踐應用

針對影響機組安全運行的因素，發(fā)電站制定出緊急情況下《電力線路負荷切除優(yōu)先級順序》，實施電網分級制度。明確在緊急情況下，手動甩負荷優(yōu)先級，確保發(fā)電機組及重要負荷正常供電。其制定的該發(fā)電站具體負荷分級如下。

一級負荷為：電站、中央集輸站、33kV線路B-1（1400kW）、33kV線路B-2（2600kW）用電。

二級負荷為：33kV線路M-1（400kW）、33kV線路M-2（800kW）、33kV線路R-2（400kW）用電。

三級負荷為：33kV線路R-1（生活用電1100kW）、各11kV注水泵（800kW、1000kW）、11kV線路Inition-1/2/3/4用電。

在突發(fā)緊急情況下，發(fā)電站可人工切除各11kV注水泵、R-1生活用電線路、不重要的生產電力線路等三級負荷，保證一、二級重要生產負荷正常供電，確保在故障情況下的應急處置能夠有序開展。孤島發(fā)電站系統雖然較小，但五臟俱全，為提高其供電可靠性，可同時實施大功率用電負荷的啟/停申請程序，錯開電網用電設備啟停時間，防止集中啟停設備時造成電網沖擊，嚴格執(zhí)行發(fā)電站控制中心統一指揮、調度的電力系統調控職能。

2016年6月，#2、#3發(fā)電機組運行總負荷約8400kW，因33kV線路B-2（2300kW）遭雷擊跳閘，同時引起#2發(fā)電機組過電流保護停機，#3發(fā)電站單機帶載6000kW，超負荷運行，#3發(fā)電機組燃氣溫度由680℃迅速升高。發(fā)電站人員通過優(yōu)先級別，人為緊急斷開33kV線路R-1（生活用電1100kW）斷路器，未造成#3發(fā)電機組超溫保護動作停機（760℃），避免了一次全站失電。在2015～2016年，發(fā)電站通過嚴格實施負荷分級管理措施，發(fā)電站全站失電故障減少為3次，沒有發(fā)生因甩負荷、單臺發(fā)電機組故障停機、大負荷集中啟停等造成的全站停電故障，避免因天氣或設備原因造成的全站失電4次，累計減少企業(yè)生產損失共計168萬美元，確保了重要生產裝置、人員的安全。

3 結束語

孤島發(fā)電站電力系統較小，受外界干擾大，電力調度指令隨機性大，如果對電力負荷分級管理的重要性認識不足，就容易給企業(yè)帶來很大的經濟損失。孤島發(fā)電站電力負荷分級管理制度容易實現，而且應用過程中具有零投資，見效快的特點，因此，孤島發(fā)電站的企業(yè)更堅決制定、執(zhí)行電力負荷分級管理制度。

2017-04-06）