Главная | Обратная связь

Автоматичне частотне розвантаження

За сталого режиму роботи енергосистеми потужність генераторів Р_г має дорівнювати потужності навантаження, тобто споживачів Р_н:

(3.1)

При цьому частота енергосистеми дорівнює номінальній частоті , яку в Європі прийнято = 50 Гц, у США – = 60 Гц.

Якщо Р_н > Р_г, то частота енергосистеми < і навпаки, коли Р_н < Р_г, то > .

Частота генераторів пов’язана зі швидкістю обертання турбін:

,

де k –коефіцієнт пропорційності; п –швидкість обертання турбіни.

На зміну частоти і швидкості обертання турбін реагують регулятори. Вони змінюють впуск у турбіну енергоносія (пари, води, газу), чим забезпечують умову (3.1) відповідно до прийнятого закону регулювання. Поточний небаланс потужностей ліквідовується. Це можливо, коли в енергосистемі є достатній запас мобільного «гарячого» резерву і коли в доаварійному режимі турбіни генераторів енергосистеми завантажені не повністю та додатковий впуск енергоносія не обмежується діапазоном регуляторів обертання турбін. Якщо такий резерв потужності відсутній, то з’являється дефіцит потужності:

, (3.2)

який приймають за = 50 Гц.

Агрегати енергосистеми, що обертаються, почнуть гальмуватися.

Під час деяких аварій в енергосистемах цей дефіцит не може бути усуненим за повного відкриття напрямного апарата впуску енергоносія регулятором.

Тривала робота зі зниженою частотою f < 48Гц неприпустима, тому що при цьому зменшуються швидкість обертання електродвигунів і потужність агрегатів. На виробництві це спричинює до браку продукції. Проте найбільші порушення виникають на електростанціях, особливо на ТЕС, оскільки знижуються потужність і продуктивність агрегатів, змен­шується ЕРС збуджувачів, збільшується дефіцит активної потужності і виникає дефіцит реактивної потужності, що спричинює аварійне зниження частоти – «лавину частоти», а також лавиноподібне зниження напруги — «лавину напруги» і порушення всієї системи електропостачання.

Слід зазначити, що зниження частоти створює відповідну небезпеку для турбін через утомлюваність металу, резонансні пошкодження лопаток турбін, зниження тиску мастил у системах змащування, вимкнення дуттьових вентиляторів тощо. За нормами МЕК конструкції елементів і вузлів енергоблоків мають забезпечувати без будь-яких обмежень у часі роботу за частот у діапазоні 50,5-49 Гц.

За цими умовами встановлені істотні обмеження тривалості роботи турбін за значних відхилень частоти. Допустима для більшості парових турбін тривалість (одночасно і за весь строк експлуатації), залежно від аварійних значень частоти, становить:

Частота, Гц Одночасно, хв За весь термін експлуатації, хв

50,5-51 3-5 500

49,0 -47,0 2-5 500-700

48,0-47,0 1 180

47,0-46,0 0,17 30

Для деяких турбін заводами-виготовлювачами встановлені ще жорсткіші обмеження тривалості роботи за аварійних відхилень частоти.

Отже, для запобігання цій ситуації використовують автоматичне вимкнення частини споживачів – автоматичне частотне розвантаження (АЧР).

Потужність, що вимикається АЧР, залежить від дефіциту активної потужності в енергосистемі. При цьому АЧР пов’язане з певними збитками, але воно дає змогу уникнути значно більших збитків, зумовлених порушенням нормальної роботи або повним розладом енергосистеми.

Досвід експлуатації АЧР підтвердив високу ефективність цих пристроїв, унаслідок чого автоматичне частотне розвантаження стало одним з основних технічних засобів підвищення надійності роботи енергосистем.

Основні вимоги до пристроїв АЧР

Здійснення частотного розвантаження передбачає дотримання таких основних вимог:

І Потужність, що повинна вимикатися пристроями АЧР, має бути достатньою для ліквідації максимального реально можливого її дефіциту Для цього під час аналізу схем і режимів роботи енергосистеми потрібно виявляти найважчі за величиною дефіциту потужності аварійні ситуації (вимкнення значної потужності, що генерується, дуже завантажених і відповідальних зав’язків, розділення енергосистем тощо).

2. Пристрої АЧР мають виконуватися таким чином, щоб повністю запобігти можливості виникнення лавини частоти і напруги. Згідно з ПУЕ неприпустимим є навіть короткочасне зниження частоти нижче від 45 Гц, а термін роботи з частотою нижче ніж 47 Гц не повинен перевищувати 20 с.

3. Пристрої АЧР мають забезпечувати вимкнення навантаження відповідно до величини дефіциту потужності, що виникає (самоналагоджувальне розвантаження).

4. Пристрої АЧР слід розміщувати так, щоб забезпечити ліквідацію будь-якого дефіциту потужності незалежно від місця виникнення і характеру розвитку аварії (місцеві і загальносистемні дефіцити потужності, каскадний розвиток аварії тощо).

5. Після дії АЧР частота має відновлюватися зазвичай до 49-49,5 Гц. Подальше її підвищення здійснюється автоматичним вмиканням резервних гідрогенераторів, газотурбінних установок (ГТУ) або заходами, вжитими диспетчерами енергосистем.

6Частотне розвантаження має виконуватися після максимального використання резерву, що обертається на теплових електростанціях енергосистеми.

7.Потрібно передбачати спеціальні заходи з метою недопущення неправильної (фальшивої) роботи пристроїв АЧР у випадках короткочасного зниження частоти при КЗ або в циклах АПВ і АВР. Неправильнійїї роботі пристроїв АЧР у таких випадках запобігають:

• відповідним вибором категорій АЧР і уставок спрацювання пристроїв АЧР;

• використанням спеціальних блокувань, які забороняють дію АЧР з утратою живлення, наприклад, у разі зникнення струму (потужності) вживильній лінії чи трансформаторі;

•вимкненням або гасінням поля синхронних електродвигунів і компенсаторів

Дія пристроїв АЧР має бути узгоджена з дією пристроїв АПВ і AВP з тим, щоб запобігти можливості відновлення живлення споживачів, вимкнених розвантаженням, від цих самих дефіцитних джерел живлення.

Узгодження дії пристроїв АЧР з іншими пристроями автоматики

Ефективність упровадження пристроїв АВР, АПВ, АЧР і подільної автоматики (ПА) значно підвищується, якщо їх дії будуть між собою узгоджені. Наприклад, за узгодження витримок часу АВР, АПВ і АЧР, що встановлені в різних точках мережі, можна зберегти живлення найбільшої кількості споживачів у разі вимкнення пошкодженого елемента в системі електропостачання. Дія пристроїв АЧР має зміст і можливе розвантаження, якщо вимкнені споживачі вмикаються повторно пристроями ЧАПВ, що розглянуто раніше, де ці узгодження вирішено схемними засобами.

Розглянемо схему підстанції (рис. 3.5).

У разі виникнення дефіциту активної потужності лінії W1, W2, W4 підлягають вимкненню частотним розвантаженням.

Можливу принципову схему АЧР на постійному оперативному струмі подано на рис. 3.6. Із зниженням частоти спрацьовує реле частоти КF і своїм контактом подає живлення на реле часу КТ, яке із заданою витримкою часу подає сигнал на спрацювання проміжного реле КL і сигнального КН. Контактами проміжного реле КL.1-КL.3 вимикаються вимикачі Q1, Q2, Q4 (рис. 3.6), а контактом КL.4 здійснюється заборона АПВ цих вимикачів.

 

Рис. 3.5. Споживачі ліній W1, W2, W4, що підлягають вимкненню в разі АЧР

Рис. 3.6. Принципова схема АЧР підстанції поданої на рис. 3.5