电解铝大用户带来的变电站运维风险及防范措施

电解铝大用户带来的变电站运维风险及防范措施

韦锦榕 徐佳 陶俊源 许海涛 周鑫

云南电网有限责任公司文山供电局 云南 文山 663000

摘　要：本文根据电解铝的用电特性，简要分析了大用户接入对变电站设备运维带来的风险，并提出保证设备正常运行和电网安全稳定的建议措施。

关键词：电解铝;日常运维;应急措施

Absrtact:  According to the power consumption characteristics of electrolytic aluminum, this paper briefly analyzes the risk brought by the access of large users to the operation and maintenance of substation equipment, and puts forward some suggestions to ensure the normal operation of equipment and the safety and stability of power grid.

Key words: Electrolytic aluminium；Daily operation and maintenance；Emergency measures

0　引言

伴随着地区工业化水平的不断提升，越来越多的铝厂投入建设，某供电局一座500kV变电站于2020年相继接入了4条220kV电解铝大负荷用户线路，该变电站的设备运行工况发生了巨大变化。负荷的不断增加对电力系统的安全稳定、设备的正常运行带来了严峻的考验，供电的可靠性和安全性直接受到变电站设备运行情况的影响，这对变电站设备运维质量及运维人员水平提出了更高的要求。本文将通过分析电解铝的用电特

性对变电站设备运行带来的影响，提出保证设备正常运行和电网安全稳定的建议措施。

１　电解铝用电特性概述

电解铝负荷相对稳定，但可调性差，一旦开始生产就不能随时停下，一般情况下也不允许降功率运行，对供电的可靠性要求高。如果突然断电且不能在短时间内恢复供电，电解槽内电解质将凝固，对电解槽的碳块内衬危害大，会严重影响电解槽寿命，即使恢复供电，槽子也将损坏，槽子被迫停产大修，对生产和设备都造成巨大的损失。

2　变电站设备运维现状

变电站运维指的是日常的运行维护，做好变电站日常工作中各类设备的运维工作是保证设备正常运行的基础。目前变电站运维策略是根据设备的健康度、重要度确定风险等级后，根据不同的风险等级确定设备的运维周期，实现差异化运维。但是随着电解铝大负荷的接入，该500kV变电站主变负荷最高值已到达1500MW，几乎达到主变总额定容量70％，接近重载状态。对设备正常运行带来了严峻的考验，为切实做好该站主变间隔设备运维工作，避免设备异常造成非计划停运导致事故事件，已对设备运维要求进行调整，每周开展一次主变及三侧断路器日常巡视、红外测温工作，监盘期间时刻关注变电站负荷及母线电压情况。

3　设备运行存在的问题

目前来看，该站针对电解铝大负荷接入后带来的设备运行情况变化，做出了相应的设备运维要求调整，但变电站设备运行仍存在较多问题，这些问题依旧影响着供电可靠性，是设备正常运行的安全隐患，亟待解决。

3.1　随着负荷的增加，该站一次设备的发热问题日趋凸显，特别是主变及三侧断路器间隔设备线夹发热问题日渐严重。220kV电解铝大负荷用户线路投产不到一年的时间里，主变及三侧断路器间隔设备线夹发热问题已发现5起，其中隔离开关3起，断路器1起，电流互感器1起。仅靠运行人员每周开展一次红外测温工作，仍存在发热缺陷发现处理不及时，导致设备非计划停运事故事件的风险。

3.2　随着负荷的增加，该站主变的油温、绕温较之前也有了明显升高，3台主变的冷却器除了备用冷却器其余均长期处于运行状态。冷却器运行及散热情况将影响主变的油温、绕温，进而影响主变的绝缘情况，因此需要采取措施，保证冷却器散热良好。

3.1　随着电解铝大负荷的接入，4条220kV电解铝大负荷用户线路不仅从系统吸收 有功，还吸收了大量的无功，正常运行情况下达到330Mvar。这直接导致该站500kV母线电压偏低，同时因为投入较多的电容器进行无功补偿，导致35kV母线电压偏高。正常方式或检修方式下主变或线路故障跳闸后功角稳定、热稳定、电压稳定、频率稳定等问题突出，若是不及时切除负荷，易造成电压崩溃。此前该站就发生过2条220kV电解铝大负荷用户线路甩负荷，导致500kV及35kV母线电压突然大幅升高，造成电容器组过压保护动作。

4　改善建议及防范措施

4.1　针对一次设备线夹发热问题，当前的研究表明，在排除设备线夹自身的质量和焊接工艺不合格的问题后，设备线夹运行中发生故障的主要原因是气候变化、电化学反应和外部载荷受力影响三类。可以利用科技手段研究和应用一种新的技术手段来高效的监测和感知该类分布广泛的设备线夹在运行中出现的异常运行状态，使运维人员可以提前感知并采取措施，降低和避免事故的发生。

随着微电子技术、传感器技术、嵌入式技术以及通信技术的飞速发展，数据采集和检测系统得到了广泛的应用，用于检测各种参数的仪表也越来越多，因此，利用无线物联监测与信息聚合技术，开展设备线夹的状态感知和故障预警已成为当前可行的技术发展方向。

通过科技手段不仅能及早发现设备异常，管控住设备运行风险，还能很好的节省人力资源，提高运维质量和效率。

4.2　加强理论与实践的结合。现在铝厂由该500kV变电站供电，属于单点大负荷用户，其负荷占全市用电负荷的60%，若发生供电线路同时非计划停运，将产生较大安全事故。因此在对运行人员进行技能培训的基础上，必须要及时进行实操训练，以提高其专业水平；加强相关运行人员的安全防护意识教育，不断提升其责任心，使其在检修过程中，能够全面掌握各个危险点，并对其进行针对性的预防和控制，切实保障变电运行的稳定性和安全性。制定相应的事故紧急处理措施和应急演练，以便随时应付可能发生的安全事故，进而保障变电运行的安全性和稳定性。

4.3 重视无功功率管理，电解铝用户接入系统后后不仅从系统吸收大量有功功率，而且还吸收大量无功功率。目前该站有6组电容器组（共计360Mvar）可用分别接在三段35kV母线上,即每段母线上接入2组电容器组。当6组电容器组全部投入运行可满足500kV系统电压538±3kV的要求；但此时35kV母线电压降达到40.5kV，若此是电网出现波动35kV母线电压波动范围超过电容器组过电压保护定值42kV且持续时间5S将会导致电容器组过电压保护动作，也将会对电容器组内部设备绝缘造成影响。因此建议1、在电解铝用户侧装设无功补偿设备，减少该站的无功功率输出，同时调度加强对用户的无功功率监测和管理，2、在该站装设绝缘性能更佳的无功补偿设备以便能把电容器组过电压保护定值门槛值调高，避免系统波动时发生电容器组跳闸。3、调整电网构架，将原来的单点电源点供电方式调整为多电源电供电，分散电源侧的无功功率输出。

5　结束语

长期的工作学习经历表明，许多事故的发生就是各种小问题叠加在一起引发的，很多事故都可以通过改善、规范我们的个人行为可以避免的。作为运行人员，我们应学会在工作中勤于思考、遵守各项规章制度从而保证电网的安全、可靠运行。

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