青海发投碱业有限公司电力系统优化改造

青海发投碱业有限公司电力系统优化改造

发表时间：2019-11-15T09:10:02.923Z 来源：《中国电业》2019年14期作者：陈靖

[导读] 此次电力系统优化遵循了安全、可靠、稳定及经济运行原则，经改造完成后设备运行良好，达到了预计的效果。

摘要：青海发投碱业有限公司电力系统10kV发、配电目前现状，青海发投碱业有限公司，2003年由天津天辰化工设计院设计，2005年投产，至今已运行13年，最初设计规模为90万吨/年，现年产120-140万吨纯碱，用电负荷不断增加，系统用电设备功率增加了近40%，企业用电的安全容量余度几乎为零。稍有波动势必造成电力系统的波动，甚至系统崩溃，导致设备损坏，生产停机停产，造成巨大的经济损失。此次电力系统优化遵循了安全、可靠、稳定及经济运行原则，经改造完成后设备运行良好，达到了预计的效果。

关键词：电力系统；改造优化；设备安全；稳定运行

一、电力系统存在问题及原因

青海发投碱业有限公司，2003年由天津天辰化工设计院设计，2005年投产，至今已运行13年，最初设计规模为90万吨/年，公司通过填平补齐及提质增效技术改造增加化工生产设备，现年产120-140万吨纯碱，化工生产用电负荷增加，环保要求增加的电改袋、脱硫等项目使电量消耗每小时增加到33000kw.h左右，2017年脱硝设备的投运，使生产负荷猛增到36800kW以上，但电力系统总变压器容量未做调整，电力系统配套设备（如消弧消谐及过电压保护装置、电抗器、电容柜等）设计选型、各项参数未重新进行技术分析、计算调整，未进行相应更换或技术改造。

公司供配电系统为两段母线并列运行，两台发电机分别并网在两段母线上。2017年6月至2018年6月，一年内热电车间10kV总配和厂高配，高压电缆终端头6次出现绝缘击穿单相接地，进而导致相间短路，短路故障引发电压凹陷，热电锅炉部分设备因低电压保护跳停，锅炉设备连锁跳停汽机，进而发电机跳停，电力系统崩溃。事故造成全化工厂系统停车，给公司经济上带来巨大损失，其中2018年6月8日，热电厂用二段电缆终端绝缘击穿事故，一次损失就近1000万元。针对以上突出的问题，进行了调查与讨论，制定了系统优化改造方案。

二、系统优化改造内容及方案的确定

1、在一期两台10000kV A主变压器容量的基础上，增加一台10000kV A主变压器，增加一段10kV母线。

2、电力系统原采用中性点经消弧线圈接地或中性点经高阻接地的电力系统，通过对系统评估，采用7台快速开关型消弧消谐及过电压保护装置，用来有效地控制单相弧光接地故障的进一步发展并能对各类过电压进行限制的装置，以提高电网运行的安全性和供电可靠性。

3、电力系统10kV电网任何一条支路发生相间短路故障，都将带来非故障区域母线电压的严重降低，直到100ms左右故障支路被切除后才恢复到正常的电压水平。在持续大约100ms左右的“电压凹陷”故障期间，一些交流接触器、低电压保护无压释放以及变频设备停止供电，导致重要生产设备停运的事故时有发生。为了迅速恢复非故障区域的母线电压，保证重要敏感设备的连续运行，采用2台母线残压保护装置，用短路故障快速判断技术为基础，基于涡流驱动快速开关的，以达到快速隔离故障支路的短路故障点对母线电压的影响，阻隔非故障支路异步电动机磁场能量的衰减通路，抬升母线残压，减少电源恢复时异步电动机的二次冲击，保证母线电压对其他非故障线路连续正常供电的装置。

三、快速开关型消弧消谐及过电压保护装置的构成原理

SHK-KX型开关式配网消弧选线装置主要由隔离开关GN、分相接地开关JZ、电压互感器YH及高压熔断器RD、三相组合式过电压保护器TBP、微机综合控制器ZK等组成。

如图1所示

系统正常运行时，装置面板显示系统运行电压、开口三角电压以及装置运行状态。

当系统发生电压越线 (默认值为高于额定电压的130%，或低于额定电压的70%)，装置立即发出报警信号并输出开关量接点，面板显示

故障时间、类型和各相电压。

当开口三角电压UΔ由低电平变成高电平时，表明系统发生故障，微机综合控制器ZK立即启动中断，进入故障类型判别和线路零序电流的数据采集程序，微机综合控制器根据PT二次输出信号Ua、Ub、Uc，进行单相接地、断线运行等故障类型和相别的判断：

当系统发生单相接地故障时，则在20ms以内控制故障相接地开关合闸，将故障相直接接地，熄灭接地电弧，并将弧光接地过电压限制在线电压的水平，控制故障的发展；

同时小电流选线模块根据电弧熄灭前后只有故障线路零序电流变化最大，而非故障线路基本不变这一重要特征 (即最大增量原理)，快速准确地给出故障线号；

当发生断线故障时，装置发出报警信号并输出开关量接点，以便用户对有可能因断线运行导致误动作的继电保护进行闭锁。当发生铁磁谐振故障时，微机综合控制器ZK根据开口三角电压幅值和频率迅速判断出谐振类型，并可根据用户需要投入相应的阻尼电阻。

四、系统优化改造效果

1、电力系统在一期两台10000kV A主变压器容量的基础上，增加了一台10000kV A主变压器，增加了一段10kV母线，同时与电力公司申请用电负荷、调整相应保护定值，有效解决了系统容量不足问题。

2、加装7台快速开关型消弧消谐及过电压保护装置，2台母线残压保护装置设备后，有效减少电力系统的二次冲击，缩短晃电时间。快速隔离故障点对母线电压的影响，保障母线对其他非故障支路的连续供电，最大限度的保障系统对所有负荷的供电连续性，能有效避免接地跳闸事故，避免两相异地短路跳闸，有效避免了跨步电压造成人身触电伤害事故。

3、设备装设在开闭所供电回路中，能在20ms内快速投入限流阻抗，降低短路电流的同时迅速将非故障区的电压恢复到额定值的90%以上,20ms内立即隔离事故点，避免非故障区域的电压暂将，将晃电的损失降低到最小幅度。

五、结论

经过此次系统优化改造，消除了系统优化改造前存在的安全、可靠、稳定运行隐患，达到了预计的系统优化改造效果。