孤岛发电站电力负荷分级管理的重要性及应用

刘岗楼

（玉门油田分公司水电厂）

孤岛发电站电力负荷分级管理的重要性及应用

刘岗楼

（玉门油田分公司水电厂）

孤岛发电站由于装机容量有限，抗干扰能力差，尤其是在电网负荷波动较大时，容易出现燃料供应不足、系统参数变化过大等导致的停电风险。因此，孤岛发电站更应重视电力负荷分级管理。

孤岛发电站；负荷；分级管理

0 引言

在偏远地区的一些厂矿企业存在一些小型孤岛发电站，由于比较偏远、本身用电量较小、历史原因等，造成这种孤岛电站装机容量不会太大。这种类型发电站本身抗干扰能力就差，尤其是电网负荷波动较大时，容易出现燃料供应不足、系统参数变化过大等导致的停电风险，这样将给企业带来巨大的经济损失或人员伤亡。在国家电网调度中，负荷分级管理的认识及执行力度都很好，但一些小型孤岛发电站由于管理松散、线路较少等原因，没有充分意识到电力负荷分级管理的重要性。

1 电力负荷分级管理原则

电力负荷根据对供电可靠性的要求及中断供电在政治、经济上所造成损失或影响的程度分为三级。

一级负荷：中断供电将造成人身伤亡，在政治、经济上造成重大损失。如：大型医院，炼钢厂，石油提炼厂或矿井等。

二级负荷：中断供电将在政治、经济上造成较大损失，影响重要用电单位的正常工作。如：主要设备损坏、大量产品报废、连续生产过程被打乱需较长时间才能恢复、重点企业大量减产等。

三级负荷：不属于上述一、二级的其他电力负荷，如：附属企业、附属车间和某些非生产性场所中不重要的电力负荷等。

2 电力负荷分级管理应用

2.1 问题发现

某海外落后地区石油企业的自备小型孤岛发电站，承担着整个油田生产及生活的供电任务。发电站经过扩容改造后，目前建有四台燃气发电机组，单台额定功率5500kW，总装机容量22000kW，电压等级有33kV、11kV、0.4kV，采用两用两备运行方式。随着油田建设的不断扩容，电站日发电量由日峰值负荷3000kW上升到至今的10800kW，11kV/33kV系统负荷线路也由8/4条，分别增加至13/6条。油田扩建后，产量任务随之提高，发电站停电带来的经济损失也大大增加，这对发电站的供电可靠性也就提出了更高的要求。

发电站近几年的故障类型是以电网波动大、雷电/高温环境影响、天然气燃料供应故障等因素引起的线路跳闸和单台发电机组故障停机这两类故障，其对发电站正常、平稳、高效运行影响较大。由于装机容量较小，因此在遭受雷击、甩负荷、大功率设备启/停等状况下，经常发生发电机组天然气燃料供给调节过大的现象，多次导致油田大面积停井、生产装置故障停运等故障扩大化。全站失电一次，企业直接和间接经济损失约42万美元， 2011～2014年间因以上原因造成全站失电故障8次，占全站停电故障的30%，给企业造成很大的经济损失。影响发电站运行可靠性的因素如下图所示。

图 影响发电站运行可靠性的因素

2.2 原因分析

为提高全油田供电可靠性，减少企业经济损失，技术人员主要从电网波动大、雷电/高温环境影响、天然气燃料供应故障等几大因素展开分析。

1）电网波动大：主要原因有大功率设备的启/停,如：总负荷较小时，800kW注水泵、1000kW注水泵同时启/停；线路跳闸，引起电力系统甩负荷；单台发电机组故障停机，引起运行机组超负荷，需要紧急限电等。

2） 雷电/高温环境影响：受当地气候条件影响，旱季高温导致野外电缆老化过快，33kV野外电缆击穿引起的线路跳闸；雨季时，大风大雨并伴有大量的雷电，造成雷击线路跳闸和单台发电机组保护跳闸。

3）天然气燃料供应故障：天然气燃料调节设备自身故障，引起单台/多台发电机组故障停机；大功率设备同时启/停，引起燃料调节过大，从而导致发电机组进气保护动作停机；电力系统线路跳闸/甩负荷，引起燃料调节不及时或过大，从而导致发电机组进气保护动作停机。

通过以上影响该发电站运行可靠性的因素分析可以看出，几大影响因素之间存在一定的联系及相通性。那就是在电力系统单台发电机组跳闸、线路跳闸、甩负荷、大功率设备启停等电网波动较大的时候，往往其他故障导致全站失电，因此，为保证重要负荷不间断供电，如果在设备自动调节过程中，能够及时、有序地人为干预发电机组、电力系统和附属设备运行，可以减少停电范围。

2.3 措施制定及实践应用

针对影响机组安全运行的因素，发电站制定出紧急情况下《电力线路负荷切除优先级顺序》，实施电网分级制度。明确在紧急情况下，手动甩负荷优先级，确保发电机组及重要负荷正常供电。其制定的该发电站具体负荷分级如下。

一级负荷为：电站、中央集输站、33kV线路B-1（1400kW）、33kV线路B-2（2600kW）用电。

二级负荷为：33kV线路M-1（400kW）、33kV线路M-2（800kW）、33kV线路R-2（400kW）用电。

三级负荷为：33kV线路R-1（生活用电1100kW）、各11kV注水泵（800kW、1000kW）、11kV线路Inition-1/2/3/4用电。

在突发紧急情况下，发电站可人工切除各11kV注水泵、R-1生活用电线路、不重要的生产电力线路等三级负荷，保证一、二级重要生产负荷正常供电，确保在故障情况下的应急处置能够有序开展。孤岛发电站系统虽然较小，但五脏俱全，为提高其供电可靠性，可同时实施大功率用电负荷的启/停申请程序，错开电网用电设备启停时间，防止集中启停设备时造成电网冲击，严格执行发电站控制中心统一指挥、调度的电力系统调控职能。

2016年6月，#2、#3发电机组运行总负荷约8400kW，因33kV线路B-2（2300kW）遭雷击跳闸，同时引起#2发电机组过电流保护停机，#3发电站单机带载6000kW，超负荷运行，#3发电机组燃气温度由680℃迅速升高。发电站人员通过优先级别，人为紧急断开33kV线路R-1（生活用电1100kW）断路器，未造成#3发电机组超温保护动作停机（760℃），避免了一次全站失电。在2015～2016年，发电站通过严格实施负荷分级管理措施，发电站全站失电故障减少为3次，没有发生因甩负荷、单台发电机组故障停机、大负荷集中启停等造成的全站停电故障，避免因天气或设备原因造成的全站失电4次，累计减少企业生产损失共计168万美元，确保了重要生产装置、人员的安全。

3 结束语

孤岛发电站电力系统较小，受外界干扰大，电力调度指令随机性大，如果对电力负荷分级管理的重要性认识不足，就容易给企业带来很大的经济损失。孤岛发电站电力负荷分级管理制度容易实现，而且应用过程中具有零投资，见效快的特点，因此，孤岛发电站的企业更坚决制定、执行电力负荷分级管理制度。

2017-04-06）