一起馬鋼電網孤網運行事件的分析和應對措施

曾文清

（馬鞍山鋼鐵股份有限公司能源總廠，安徽馬鞍山243000）

一起馬鋼電網孤網運行事件的分析和應對措施

曾文清

（馬鞍山鋼鐵股份有限公司能源總廠，安徽馬鞍山243000）

介紹了一起馬鋼電網發生孤網運行的狀況，分析了孤網運行期間電網頻率波動和沖擊性負荷變化的關系。從完善系統頻率監視功能，梳理孤網運行應對原則和預案，優化電網結構等方面對孤網運行提出了建議。

孤網運行；分析；應對措施

1 概述

2014年5月22日，安徽省國網公司一500 kV變電站在進行220 kVⅠB母線的檢修工作，ⅡB母線帶4833、4834、4835、4836線路供馬鞍山北區電網運行。11時13分，在倒閘操作過程中，由于隔離開關支柱斷裂，造成ⅡB母線短路，導致4條出線開關跳閘，馬鞍山北區電網與系統解列，呈孤網運行狀態。由于馬鋼負荷集中在馬鞍山北區電網，馬鋼電網孤網運行達7個多小時，孤網頻率在48.75～50.75 Hz間波動。

2 孤網運行對生產造成的主要影響

2.1 多個變電所發“電壓、頻率”等告警信號

5月22日11時13分，馬鋼新區220 kV鋼軋總降變電所發“220 kVⅠ母差電壓動作信號”、“220 kVⅡ母差電壓動作信號”、“110 kV母差電壓動作信號”，馬鋼老區220 kV高爐變電所發“220 kV I、II母，110 kV I、II、III段母線失壓信號”。

馬鋼老區多個110 kV變電所在孤網運行期間后臺機頻發“裝置告警”及“頻率異?！毙盘枺糠?10 kV線路和主變等發差動保護啟動（隨后返回）信號。

2.2 部分110 kV線路低周減載保護動作，母線失電

11:50馬鋼熱電總廠一條110 kV線路低周減載保護動作跳閘，造成馬鋼棒材變電所110 kV I段母線失電，導致棒材、高線部分產線停產，3臺空壓機跳機。

2.3 部分大型同步電機拖動設備因頻率波動跳機或出力受影響

11:45一臺4萬制氧機因系統頻率低跳機，當時系統頻率為48.9 Hz。

孤網運行期間，2500 m3、1000 m3高爐鼓風機組相繼出現電壓、轉速及風量波動現象。

2.4 部分生產線被迫減產或停產

受能源介質供應和電負荷控制等影響一鐵總廠、三鐵總廠減產，2250熱軋、LF爐、電爐等停產。

2.5 部分發電機組出力受限，聯絡線路負荷告警

熱電總廠老區60 MW機組由于受電網頻率波動的影響，機組一次、二次調頻動作，4臺機組出力最小被限控在20 MW左右，造成機組無法供熱，嚴重影響公司其他有關設備的安全穩定運行。受熱電機組出力影響，220 kV高爐變電所和系統的聯絡線2869線路負荷從55 MW升至79 MW，2870線路負荷從58 MW升至78 MW；熱電總廠和220 kV高爐變電所110 kV聯絡線869線路負荷從-6 MW升至158 MW，869線路帶載能力受到挑戰。

3 孤網運行期間系統頻率波動和負荷變化的關系分析

在孤網運行期間，由于小系統內的發電機組數量有限，且部分機組出力受一次、二次調頻裝置的作用導致出力受限，系統維持頻率穩定的能力較差，任何較大沖擊負荷的頻繁升降都可能導致系統頻率產生較大波動，甚至導致系統崩潰。

在這次馬鋼孤網運行事件的處理中，第一時間下令2250熱軋、LF爐、電爐等大型沖擊性負荷停止生產，由于生產和設備安全原因保留了1580熱軋產線繼續生產。由于1580熱軋主傳動為沖擊負荷，軋制時沖擊負荷達到6萬kW以上，對于一個脆弱的孤網系統，頻繁的6萬kW負荷變化對系統頻率的影響較大，嚴重影響了系統的穩定和安全連續供電。

在1580軋機生產時，頻率下降到50 Hz以下，不生產時，系統頻率基本在50 Hz以上，頻率波動范圍在48.94 Hz到50.6 Hz。因此，如果保留部分沖擊負荷生產，調度人員應密切關注系統頻率波動和沖擊負荷變化的關系，如果頻率波動過大，應停止所有大容量沖擊性負荷的生產。12：30左右，安排1580熱軋停止生產，之后孤網頻率逐步趨于穩定。

4 孤網運行的應對原則

4.1 啟動相關預案，作好事故預想

（1）電力調度得到信息或發現系統孤網運行時，應及時通知本廠動力專業、水專業等用電較大的負荷單位啟動應急方案，作好應對準備。

（2）通知用戶系統電壓、頻率波動的信息；通知低周減載線路用戶，做好線路跳閘事故預想。

（3）啟動大面積停電事故預案，通知電力巡檢、電力點檢到關鍵的無人值守變電所現場值班。

4.2 密切關注系統信息，及時調整生產方式

（1）密切監視系統頻率波動曲線和軋機、LF爐、電爐等沖擊性負荷曲線，根據頻率波動狀況盡快安排這些產線停產。

（2）要求穩定負荷用戶盡量維持原有生產方式，不要隨意啟停大容量電機。

（3）密切關注發電機組的運行和出力情況，及時調整蒸汽的供應方式。

（4）關注220 kV變電所和熱電廠以及變電所和外部系統聯絡線路的負荷變化狀況，及時調整生產方式，防止線路過負荷。

（5）和供電公司保持密切聯系，及時反映本企業電網運行情況，和供電公司共同制定合理的應對措施。

5 孤網運行的系統完善

5.1 新老區能源中心完善系統頻率監視功能

孤網運行發生時，了解和掌握系統的頻率變化情況是調度指揮和事故處理的關鍵所在。本次事故發生后發現，新區能源中心只有鐵前系統的2個110 kV變電站有頻率顯示信號和趨勢曲線，鋼軋系統的220 kV變電站無頻率顯示信號和趨勢曲線；老區能源中心缺少頻率顯示信號和趨勢曲線。事后，對這些存在的問題進行了逐步完善，將相關變電所頻率信號上傳至能源中心，并增加相應趨勢曲線。做到能監視、監測整個系統的運行情況和變化態勢。

5.2 提高新老區電網互保能力

馬鋼電網由老區電網和新區電網兩個部分組成，老區電網主要由2個220 kV變電所（其中一個為專供熱軋主傳動負荷的單一功能變電所）、14個110 kV變電所、1個熱電總廠升壓站組成；新區電網主要由1個220 kV變電所、7個110 kV變電所、1個新區自備電廠升壓站組成。新老區電網之間通過110 kV線路相互聯絡，但目前老區220 kV樞紐變電所（高爐變電所）和新區電網關聯的72#變電所之間只有1條110 kV 863線路相連接，兩部分電網之間的聯系過于薄弱，不利于負荷調節和局部電網崩潰等極端情況下的相互保供或保安。因此，針對這種情況，提出以下應對措施：

從圖3a可以看出，運行期間礦化床對于COD、氨氮、總氮的去除效果呈下降趨勢，各污染物濃度有明顯上升趨勢，推測由于礦化床靠微生物和吸附作用，受外界影響變化大，且易堵塞孔隙，極大影響礦化床的處理效果，這也是目前礦化床在實際工程運用中較難解決的問題。出水的COD、氨氮和總氮并沒有維持在達標水平，需增加深度處理工段保證出水達標排放。

（1）恢復老區220 kV樞紐變電所和新區電網關聯的72#變電所之間的另一條110 kV 864線路的聯絡線功能，使新老區之間的聯絡線增加到2條110 kV線路。這條864線路在近年作為燒結余熱發電機組的并網線路后失去了聯絡線功能，目前，正在對該線路進行改造，發電機組重新選擇從變電所10 kV母線并網。

（2）正在考慮在其他的變電所之間增設新老區之間的聯絡線，構建新老區110 kV環網，進一步增強新老區互保能力。

5.3 完善系統預案，提高應急能力

組織專業人員對地區電網孤網運行、新區220 kV鋼軋變電所帶新區塘岔熱電廠孤網運行、老區220 kV高爐變電所帶老區熱電廠孤網運行、大面積停電事故、新老區電網黑啟動等各類事故預案進行梳理和完善。

由于在設計時新區220 kV鋼軋變電所、老區220 kV高爐變電所這兩個新老區樞紐變電所的220 kV進線開關都未設置同期并網裝置，如果出現主變或220 kV線路跳閘成帶相應電廠孤網運行的狀態，就必須考慮孤網系統重新并入電網的問題。在事故預案中進一步明確了利用變電所和電廠110 kV聯絡線的電廠側開關（電廠設有同期裝置）和系統并網的措施。

5.4 考慮發電機維持孤網運行優化措施

6 結語

電網孤網運行會對鋼鐵企業生產構成極大威脅，造成很大的經濟損失，如果應對措施不力，很可能使電網發生崩潰和孤網系統內的解列，導致災難性后果。因此，應總結經驗教訓，合理安排運行方式，完善系統頻率監視功能，梳理孤網運行的應對原則，研究和優化公司內外部電網結構，編制并修訂極端情況下的事故處理程序和預案，確保人身和設備安全。

圖6 GIS母線結構

該220 kV電站所供下及的110 kV電站為雙母線結構。兩條110 kV進線的調度編號分別為154#、155#，母聯調度編號為110。在改造的過程中，該電站的運行方式為單條進線（155#線路）帶110 kVⅠ段母線，帶全站的負荷，110 kVⅡ段母線為備用。該站的核相方法為：

第一步：110 kV電站合上110母聯開關，用電壓表測量兩段母線PT二次側對應相序電壓的差值，為零則表示母線PT二次側接線正確，并將運行的110 kVⅠ段母線電壓做為參考量，然后斷開110母聯開關。

第二步：154#線路在該110 kV電站上110 kVⅡ段母線，而在線路的電源側即220 kV電站154#線路上110 kVⅠ段母線，110 kV電站母線充電正常后，用電壓表測量兩段母線PT上對應相序二次電壓的差值，為零則表示線路相序正確。

第三步：154#線路在該110 kV電站上110 kVⅡ段母線，而在線路的電源側即220 kV電站154#線路上110 kVⅡ段母線，110 kV電站母線充電正常后，用電壓表測量兩段母線PT上對應相序二次電壓的差值，為零則表示線路相序正確。

通過以上步驟核對了220 kV電站154#出線間隔相序的正確性，其他出線間隔依次實施，確認改造后全部出線間隔相序的正確性。

7 結論

目前針對該電站的GIS設備改造已完成，經過改造，新增母線氣室28個。根據以往運行經驗來判斷，本次改造是十分有必要的，同時設備改造也為今后同類型GIS設備的選型及運行提供了有力的技術支撐。

[1]DL/T 617—2010，氣體絕緣金屬封閉開關設備技術條件[S].

[2]陳亮.220 kV GIS斷路器氣室結構改造[J].農村電氣化，2013（10）.

[3]何連兵.實用的電力系統核相方法[J].農村電氣化，1998（8）.

收稿日期：2015-04-09

作者簡介：劉繼坤（1989-），男，2012年畢業于重慶理工大學電氣工程及其自動化專業，助理工程師，現主要從事工廠供配電工作。

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年畢業于西安交通大學電力系統及其自動化專業，高級工程師，現從事供用電技術管理工作。