一起马钢电网孤网运行事件的分析和应对措施

曾文清

（马鞍山钢铁股份有限公司能源总厂，安徽马鞍山243000）

一起马钢电网孤网运行事件的分析和应对措施

曾文清

（马鞍山钢铁股份有限公司能源总厂，安徽马鞍山243000）

介绍了一起马钢电网发生孤网运行的状况，分析了孤网运行期间电网频率波动和冲击性负荷变化的关系。从完善系统频率监视功能，梳理孤网运行应对原则和预案，优化电网结构等方面对孤网运行提出了建议。

孤网运行；分析；应对措施

1 概述

2014年5月22日，安徽省国网公司一500 kV变电站在进行220 kVⅠB母线的检修工作，ⅡB母线带4833、4834、4835、4836线路供马鞍山北区电网运行。11时13分，在倒闸操作过程中，由于隔离开关支柱断裂，造成ⅡB母线短路，导致4条出线开关跳闸，马鞍山北区电网与系统解列，呈孤网运行状态。由于马钢负荷集中在马鞍山北区电网，马钢电网孤网运行达7个多小时，孤网频率在48.75～50.75 Hz间波动。

2 孤网运行对生产造成的主要影响

2.1 多个变电所发“电压、频率”等告警信号

5月22日11时13分，马钢新区220 kV钢轧总降变电所发“220 kVⅠ母差电压动作信号”、“220 kVⅡ母差电压动作信号”、“110 kV母差电压动作信号”，马钢老区220 kV高炉变电所发“220 kV I、II母，110 kV I、II、III段母线失压信号”。

马钢老区多个110 kV变电所在孤网运行期间后台机频发“装置告警”及“频率异常”信号，部分110 kV线路和主变等发差动保护启动（随后返回）信号。

2.2 部分110 kV线路低周减载保护动作，母线失电

11:50马钢热电总厂一条110 kV线路低周减载保护动作跳闸，造成马钢棒材变电所110 kV I段母线失电，导致棒材、高线部分产线停产，3台空压机跳机。

2.3 部分大型同步电机拖动设备因频率波动跳机或出力受影响

11:45一台4万制氧机因系统频率低跳机，当时系统频率为48.9 Hz。

孤网运行期间，2500 m3、1000 m3高炉鼓风机组相继出现电压、转速及风量波动现象。

2.4 部分生产线被迫减产或停产

受能源介质供应和电负荷控制等影响一铁总厂、三铁总厂减产，2250热轧、LF炉、电炉等停产。

2.5 部分发电机组出力受限，联络线路负荷告警

热电总厂老区60 MW机组由于受电网频率波动的影响，机组一次、二次调频动作，4台机组出力最小被限控在20 MW左右，造成机组无法供热，严重影响公司其他有关设备的安全稳定运行。受热电机组出力影响，220 kV高炉变电所和系统的联络线2869线路负荷从55 MW升至79 MW，2870线路负荷从58 MW升至78 MW；热电总厂和220 kV高炉变电所110 kV联络线869线路负荷从-6 MW升至158 MW，869线路带载能力受到挑战。

3 孤网运行期间系统频率波动和负荷变化的关系分析

在孤网运行期间，由于小系统内的发电机组数量有限，且部分机组出力受一次、二次调频装置的作用导致出力受限，系统维持频率稳定的能力较差，任何较大冲击负荷的频繁升降都可能导致系统频率产生较大波动，甚至导致系统崩溃。

在这次马钢孤网运行事件的处理中，第一时间下令2250热轧、LF炉、电炉等大型冲击性负荷停止生产，由于生产和设备安全原因保留了1580热轧产线继续生产。由于1580热轧主传动为冲击负荷，轧制时冲击负荷达到6万kW以上，对于一个脆弱的孤网系统，频繁的6万kW负荷变化对系统频率的影响较大，严重影响了系统的稳定和安全连续供电。

在1580轧机生产时，频率下降到50 Hz以下，不生产时，系统频率基本在50 Hz以上，频率波动范围在48.94 Hz到50.6 Hz。因此，如果保留部分冲击负荷生产，调度人员应密切关注系统频率波动和冲击负荷变化的关系，如果频率波动过大，应停止所有大容量冲击性负荷的生产。12：30左右，安排1580热轧停止生产，之后孤网频率逐步趋于稳定。

4 孤网运行的应对原则

4.1 启动相关预案，作好事故预想

（1）电力调度得到信息或发现系统孤网运行时，应及时通知本厂动力专业、水专业等用电较大的负荷单位启动应急方案，作好应对准备。

（2）通知用户系统电压、频率波动的信息；通知低周减载线路用户，做好线路跳闸事故预想。

（3）启动大面积停电事故预案，通知电力巡检、电力点检到关键的无人值守变电所现场值班。

4.2 密切关注系统信息，及时调整生产方式

（1）密切监视系统频率波动曲线和轧机、LF炉、电炉等冲击性负荷曲线，根据频率波动状况尽快安排这些产线停产。

（2）要求稳定负荷用户尽量维持原有生产方式，不要随意启停大容量电机。

（3）密切关注发电机组的运行和出力情况，及时调整蒸汽的供应方式。

（4）关注220 kV变电所和热电厂以及变电所和外部系统联络线路的负荷变化状况，及时调整生产方式，防止线路过负荷。

（5）和供电公司保持密切联系，及时反映本企业电网运行情况，和供电公司共同制定合理的应对措施。

5 孤网运行的系统完善

5.1 新老区能源中心完善系统频率监视功能

孤网运行发生时，了解和掌握系统的频率变化情况是调度指挥和事故处理的关键所在。本次事故发生后发现，新区能源中心只有铁前系统的2个110 kV变电站有频率显示信号和趋势曲线，钢轧系统的220 kV变电站无频率显示信号和趋势曲线；老区能源中心缺少频率显示信号和趋势曲线。事后，对这些存在的问题进行了逐步完善，将相关变电所频率信号上传至能源中心，并增加相应趋势曲线。做到能监视、监测整个系统的运行情况和变化态势。

5.2 提高新老区电网互保能力

马钢电网由老区电网和新区电网两个部分组成，老区电网主要由2个220 kV变电所（其中一个为专供热轧主传动负荷的单一功能变电所）、14个110 kV变电所、1个热电总厂升压站组成；新区电网主要由1个220 kV变电所、7个110 kV变电所、1个新区自备电厂升压站组成。新老区电网之间通过110 kV线路相互联络，但目前老区220 kV枢纽变电所（高炉变电所）和新区电网关联的72#变电所之间只有1条110 kV 863线路相连接，两部分电网之间的联系过于薄弱，不利于负荷调节和局部电网崩溃等极端情况下的相互保供或保安。因此，针对这种情况，提出以下应对措施：

从图3a可以看出，运行期间矿化床对于COD、氨氮、总氮的去除效果呈下降趋势，各污染物浓度有明显上升趋势，推测由于矿化床靠微生物和吸附作用，受外界影响变化大，且易堵塞孔隙，极大影响矿化床的处理效果，这也是目前矿化床在实际工程运用中较难解决的问题。出水的COD、氨氮和总氮并没有维持在达标水平，需增加深度处理工段保证出水达标排放。

（1）恢复老区220 kV枢纽变电所和新区电网关联的72#变电所之间的另一条110 kV 864线路的联络线功能，使新老区之间的联络线增加到2条110 kV线路。这条864线路在近年作为烧结余热发电机组的并网线路后失去了联络线功能，目前，正在对该线路进行改造，发电机组重新选择从变电所10 kV母线并网。

（2）正在考虑在其他的变电所之间增设新老区之间的联络线，构建新老区110 kV环网，进一步增强新老区互保能力。

5.3 完善系统预案，提高应急能力

组织专业人员对地区电网孤网运行、新区220 kV钢轧变电所带新区塘岔热电厂孤网运行、老区220 kV高炉变电所带老区热电厂孤网运行、大面积停电事故、新老区电网黑启动等各类事故预案进行梳理和完善。

由于在设计时新区220 kV钢轧变电所、老区220 kV高炉变电所这两个新老区枢纽变电所的220 kV进线开关都未设置同期并网装置，如果出现主变或220 kV线路跳闸成带相应电厂孤网运行的状态，就必须考虑孤网系统重新并入电网的问题。在事故预案中进一步明确了利用变电所和电厂110 kV联络线的电厂侧开关（电厂设有同期装置）和系统并网的措施。

5.4 考虑发电机维持孤网运行优化措施

6 结语

电网孤网运行会对钢铁企业生产构成极大威胁，造成很大的经济损失，如果应对措施不力，很可能使电网发生崩溃和孤网系统内的解列，导致灾难性后果。因此，应总结经验教训，合理安排运行方式，完善系统频率监视功能，梳理孤网运行的应对原则，研究和优化公司内外部电网结构，编制并修订极端情况下的事故处理程序和预案，确保人身和设备安全。

图6 GIS母线结构

该220 kV电站所供下及的110 kV电站为双母线结构。两条110 kV进线的调度编号分别为154#、155#，母联调度编号为110。在改造的过程中，该电站的运行方式为单条进线（155#线路）带110 kVⅠ段母线，带全站的负荷，110 kVⅡ段母线为备用。该站的核相方法为：

第一步：110 kV电站合上110母联开关，用电压表测量两段母线PT二次侧对应相序电压的差值，为零则表示母线PT二次侧接线正确，并将运行的110 kVⅠ段母线电压做为参考量，然后断开110母联开关。

第二步：154#线路在该110 kV电站上110 kVⅡ段母线，而在线路的电源侧即220 kV电站154#线路上110 kVⅠ段母线，110 kV电站母线充电正常后，用电压表测量两段母线PT上对应相序二次电压的差值，为零则表示线路相序正确。

第三步：154#线路在该110 kV电站上110 kVⅡ段母线，而在线路的电源侧即220 kV电站154#线路上110 kVⅡ段母线，110 kV电站母线充电正常后，用电压表测量两段母线PT上对应相序二次电压的差值，为零则表示线路相序正确。

通过以上步骤核对了220 kV电站154#出线间隔相序的正确性，其他出线间隔依次实施，确认改造后全部出线间隔相序的正确性。

7 结论

目前针对该电站的GIS设备改造已完成，经过改造，新增母线气室28个。根据以往运行经验来判断，本次改造是十分有必要的，同时设备改造也为今后同类型GIS设备的选型及运行提供了有力的技术支撑。

[1]DL/T 617—2010，气体绝缘金属封闭开关设备技术条件[S].

[2]陈亮.220 kV GIS断路器气室结构改造[J].农村电气化，2013（10）.

[3]何连兵.实用的电力系统核相方法[J].农村电气化，1998（8）.

收稿日期：2015-04-09

作者简介：刘继坤（1989-），男，2012年毕业于重庆理工大学电气工程及其自动化专业，助理工程师，现主要从事工厂供配电工作。

Analysis of an Isolated Power Grid Accident in M aSteel Power Grid and Countermeasures

ZENG Wenqing
(The General Power Plant of Maanshan Iron and Steel Co.,Ltd.,Maanshan,Anhui 243000,China)

An isolated power grid operation accident in MaSteel power grid is introduced and the relation between frequency fluctuation and impact load variety is analyzed.Advices on isolated power grid operation are put forward from the aspects of improving frequency monitoring,countermeasures and pre-planning against isolated power grid and optimizing power gird structure.

isolated power grid operation;analysis;countermeasure

TM 7

B

1006-6764(2015)08-0006-03

2015-03-12

2015-04-10

曾文清（1969-），男，1991年毕业于西安交通大学电力系统及其自动化专业，高级工程师，现从事供用电技术管理工作。