电解铝企业供电方案研究

电解铝企业供电方案研究
摘要：从当前的情况来看，全球的铝工业都在运用熔盐电解法实现把氧化铝
还原成金属铝，尽管很多电解铝企业相应的负荷曲线具有一定的稳定性，不过在
安全、电力供应的稳定性方面的要求却非常高，一旦运行的过程当中产生断电故障，必然无法马上恢复，带给电解铝企业与相关电解设备很多的不良影响。

所以，编制出科学的电解铝企业供电方案十分关键，有利于确保电解铝电网运行的安全
性与可靠性。

本文通过将电解铝企业的供电方案作为主要的研究内容，从下述几
个不同的方面加以展开论述与分析，从而有效提升电解铝企业供电方案应用的总
体水平。

关键词：电解铝企业；电网运行；供应方案
引言：近些年以来，在国家的大力扶持和推动下，我国的电力体制改革进程
得以加快，出现了更多的百万吨级电解铝项目。

通常情况下，电解铝项目的供电
稳定性良好，大多数属于一级负荷，假如出现停电故障，难以及时恢复电源的情
况时，必然使电解铝生产与电解设备形成极大的不良影响。

为此，一方面，应该
提高对现有机组的利用率，避免出现浪费资产的现象；另一方面，应该保证电网
运行的稳定与安全，合理选用相关电解铝设备与运行的模式，进一步降低供电故
障的发生几率，充分发挥出电解铝企业供电方案的良好作用。

鉴于此，系统思考
和分析电解铝企业有效的供电方案显得尤为必要，拥有一定的研究意义与实践价值。

1.
电解铝企业供电系统结构概述
根据电解铝企业实际布设的特点状况，能够运用220kV和330KV供电系统。

基于针对不同设备进行短路保护的目的，需要进行设计的过程当中，根据连接设
备的功率与距离之间的差别情况，保证分层处理的合理性，并且装设继电保护设
备在各层当中。

所以，当供电系统产生故障问题之后，借助各个层面继电保护设
备，可以规避故障范围的进一步扩大[1]。

笔者参考有关研究资料之后，从中不难获悉，供电系统包含了不同的层级，不同的层级之间均安装了继电保护装置，不但能够确保系统的正常运行，而且可以有效调控相应的输出电压，进而满足各类用电的需要。

进行供电保护方案设计的时候，则应该参考有关供电线路的供电端至用电设备之间的供电电流阈值进行减小，对比下层短路电流，继电保护的电流阈值往往更大。

在下层发生相关短路问题的时候，需要断开和其连接的电路，但是不必断开目前的电路，以便达到缩小影响范围的目的，使继电保护由大到小实现一定的延时效果[2]。

二、加大电抗器限流保护应用的力度
因为供电保护系统当中运用的为较小电阻的铜电缆，虽然发热量很小，不过便于进行电力输送，不过当发生短路故障问题，将导致不同层级之间的电流差异性较小，让全部层级的继电保护装置均形成了短路保护动作。

并且，相较于有关用电设备最底层的最大短路电流，供电端相应的继电保护阈值更小，导致供电保护参数设定显现出很大的偏差现象。

如果最底层设备产生了短路故障的现象，必然会进一步扩大故障的影响范围，所以需要安装对应的保护设备，容易造成短路的情况。

特别当供电端继电保护设定太大的时候，主要由于断开隔离保护不当，进而妨碍到短路故障隔离的效果[3]。

基于攻克上述难题的目的，设定相应供电保护系统的过程当中，需要安装电抗器设备在供电线路当中，提供给不同层级电流调控工作更大的便利性，针对发生短路的故障情况下，完成针对不同层级电流的短路保护任务。

一般而言，当不同层级触发供电保护电流阈值的比重为大约91％，对于安装了电抗器装置的不同层电流保护阈值来说，相较于下层的最大短路电流，上层更大，与此同时，针对下一层级的延时速断保护触发条件来说，应该变更成灵敏度系数，如果基于提升精准度的目的，应该做好不同供电装置的模拟测试工作，并科学分析与整合具体的功率消耗状况，然后根据不同线路的峰值电流情况，合理改正相应的短路保护条件。

而设计包含电抗器供电保护系统的过程当中，应该参考供电线缆在性能、电抗器装置方面的差别因素，从而合理选用电抗器装置，进而能够满足不同层级的供电需要[4]。

1.
确保电解铝设备配置方案的合理性
当处于独立电网环境当中，用电负荷可以实现线性调控大小的目的，以便保
证电网可以安全、可靠地运行。

由于二极管整流机组不但调控的速度缓慢，而且
相应的调整容量较小。

基于科学处理独立电网负荷和电源出力之间能够迅速相匹
配的难题，可以基于局域电网之下，科学选用晶闸管整流变压器装置。

以解决电
厂发生众多发电机组一同出现故障的问题，一般很难快速恢复供电，由此导致电
解铝系列电解槽出现很大的受损情况，因此，可以把电解系列合理设计成四个不
同的分区，并设置操控简便的短接母线到各个分区当中，有利于当出现需求的情
况下，能够短接掉部分电解槽，以便顺利进行投产和稳定地运行。

图2 电解铝区域布置图
四、注重电解铝负荷参与频率调控措施的科学设计
对于普通的电力系统而言，主要依靠电源侧实现对系统的调频控制，当遇到
突发的状况时，可以借助有关安全自动装置完成拉闸限电的任务。

一般情况下，
电解铝局域供电电网早期的时候，通常网内频率的波动幅值是很大的，并且相应
的变化速率十分快，基于网内机组的台数、用电负荷得以明确、能够稳定运行的
前提下，受到机组自身的特征、调频方式的选取等方面的影响因素，将导致局域
电网实际的调频能力不佳[5]。

以电解铝相应的生产负荷特征作为依据，当其小于91%的情况下，尚无产量，72%-91%处在保温的状态下，而91%-100%时，负荷可以得到稳定地生产，以制定
出合理的局域电网管控方案为目的，应该注重电解铝负荷参与频率调控措施的科
学设计。

即当局域电网的频率连续跌出一、二次调频区间的情况下，电解铝负荷
侧能够结合频率改变大小的情况，借助晶闸管整流管控系统，能够达到减少负荷
量的目的，以便实现局域电网频率调控的多元化效果。

运用晶闸管相关管控功能，可以调控用电负荷具体的大小，完成参与局域电网频率调控的任务。

如果电解铝
管控系统检测到网内的频率小于某个设定值的情况下，通过投入减负荷功能，能
够实现对系统部分缺额量的有效补偿，使局域电网的频率得到提高。

结论：从此次论文的阐述与分析当中，不难看出，系统分析与思考电解铝企
业有效的供电方案显得尤为必要，具有一定的研究意义和实施价值。

本文通过将
电解铝企业的供电方案作为主要的研究内容，从上述几个不同的方面加以展开论
述与分析：电解铝企业供电系统结构概述、加大电抗器限流保护应用的力度、确
保电解铝设备配置方案的合理性、注重电解铝负荷参与频率调控措施的科学设计。

希望此次研究与分析的内容和结果，能够得到有关电解铝企业供电管理工作人员
的关注与重视，并且从中获取到相应的借鉴和帮助，以便增强电解铝企业供电方
案应用的实际效果，进而推动我国电解铝企业的可持续发展与进步。

参考文献：
[1]杨博.电解铝厂的供电系统短路保护方案研究[J].华东科技:学术
版,2019,174(188):168-169.
[2]王昌昌.电解铝厂铝电联营技术方案研究[J].有色冶金节
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[3]刘欣.电解铝厂的供电系统短路保护方案研究[J].中国科技博
览,2019,197(136):174-179.
[4]吕航.大型电解铝厂自备电站的装机方案及评价方法[J].轻金
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[5]程坦,胡玥.电解铝厂供电系统谐波分析及治理方案[J].电气时
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