Назначение и основные принципы выполнения АЧР

Предназначение и главные принципы выполнения АЧР


Пока в энергосистеме имеется крутящийся резерв активной мощности, системы регулирования час­тоты и мощности должны поддерживать данный уровень частоты. После того как крутящийся ре­зерв будет исчерпан, недостаток активной мощности, вызванный отключением части генераторов либо включением новых потребителей, повлечет за собой понижение частоты в энергосистеме. Современные массивные термические и атомные энергоблоки, которые составляют базу энергетики Украины, имеют ма­лый спектр регулирования активной мощности, что не позволяет выполнить надежное регулирова­ние частоты и активной мощности в нужном спектре. Поэтом часто используют ручное ре­гулирование частоты, такое регулирование нередко заключается в пуске и останове блоков и потому мощность изменяется ступенчато, образуя или недостаток или излишек мощности. Маленькое понижение частоты, на несколько 10-х герца, не представляет угрозы для обычной работы энергосис­темы, хотя и тянет за собой ухудшение экономических характеристик. Понижение же частоты более чем на 1-2 Гц - представляет суровую опасность и может привести к полному расстройству работы энер­госистемы.

Это сначала определяется тем, что при снижении частоты понижается скорость вращения электродвигателей, а как следует, понижается и производительность приводимых ими устройств собственного расхода хода термических электрических станций. Вследствие понижения производительности ме­ханизмов собственного расхода резко миниатюризируется располагаемая мощность термических, электростан­ций, в особенности электрических станций высочайшего давления, что тянет за собой предстоящее понижение частоты в энергосистеме. Это касается также и атомных электрических станций. Таким макаром, происходит лавинооб­разный процесс - «лавина частоты», который может привести к полному расстройству работы энерго­системы.

Следует также отметить, что современные большие паровые турбины не могут продолжительно работать при низкой частоте из-за угрозы повреждения их рабочих, лопаток. Дело в том, что каждый ряд лопаток имеет свою частоту резонанса, все группы лопаток имеют различные размеры и конструкторам турбин приходится длительно заниматься тем, чтоб вывести все группы лопаток из резонанса при частоте вращения близкой к номинальной. Если та либо другая группа лопаток турбины попадет в резонанс, она может быть через некое время повреждена. Зона, свободная от резонансов составляет 1-2 Гц и недопустима долгая работа системы при частотах выходящих за этот спектр.

Процесс понижения частоты в энергосистеме сопровождается также понижением напряжения, что проис­ходит вследствие уменьшения частоты вращения возбудителей, расположенных на одном валу с ос­новными генераторами. Если регуляторы возбуждения генераторов и синхронных компенсаторов не сумеют удержать напряжение, то также может появиться лавинообразный процесс - «лавина напряже­ния», потому что понижение напряжения сопровождается повышением употребления реактивной мощности, что еще больше осложнит положение в энергосистеме.

Аварийное понижение частоты в энергосистеме, вызванное неожиданным появлением значимого недостатка активной мощности, протекает очень стремительно, в течение нескольких секунд. Потому дежур­ный персонал не успевает принять каких-то мер, вследствие чего ликвидация аварийного режима должна возлагаться на устройства автоматики.



Для предотвращения развития аварии должны быть немедля мобилизованы все резервы активной мощности, имеющиеся на электрических станциях. Все крутящиеся агрегаты загружаются до максимума с учетом допустимых краткосрочных перегрузок.

Так как крутящийся резерв невелик, он не может покрыть большой недостаток мощности, возник­ший в узле.

При отсутствии вращающегося резерва единственно вероятным методом восстановления частоты является отключение части менее ответственных потребителей. Это и осуществляется при помощи особых устройств - автоматов частотной разгрузки (АЧР), срабатывающих при небезопасном понижении частоты.

Необходимо подчеркнуть, что действие АЧР всегда связано с определенным вредом, так как отключение линий, питающих электроэнергией промышленные предприятия, сельскохозяйственных и других по­требителей, тянет за собой недовыработку продукции, возникновение брака и т. п. Невзирая на это, АЧР обширно употребляется в энергосистеме как средство предотвращения существенно огромных убытков из-за полного расстройства работы энергосистемы, если не будут приняты срочные меры по ликвидации недостатка активной мощности.

Глубина понижения частоты зависит не только лишь от недостатка мощности в 1-ый момент аварии, да и от нрава нагрузки. Потребление мощности одной группой потребителей, к которой относятся электро­осветительные приборы и другие установки, имеющие чисто активную нагрузку, не находится в зависимости от частоты и при ее понижении остается неизменным. Потребление же другой группы потребителей - электродвига­телей переменного тока при уменьшении частоты понижается. Чем больше в энергосистеме толика на­грузки первой группы, тем больше понизится частота при появлении схожего недостатка актив­ной мощности. Нагрузка потребителей 2-ой группы будет в некой степени сглаживать эффект понижения частоты, так как сразу будет уменьшаться потребление мощности электродвига­телями.

Уменьшение мощности, потребляемой нагрузкой при понижении частоты, либо, как молвят, регулирую­щий эффект нагрузки, характеризуется коэффициентом равным отношению

(10.14)

Коэффициент регулирующего эффекта нагрузки указывает, на сколько процентов миниатюризируется по­требление нагрузкой активной мощности на каждый процент понижения частоты. Значение коэффици­ента регулирующего эффекта нагрузки должно определяться особыми испытаниями и принима­ется при расчетах равным 2,5-4.

Устройства АЧР должны устанавливаться там, где может быть появление значимого недостатка активной мощности во всей энергосистеме либо в отдельных ее районах, а мощность потребителей, отключаемых при срабатывании АЧР, должна быть достаточной для предотвращения понижения часто­ты, угрожающего нарушением работы устройств собственного расхода электрических станций, что может повлечь за собой лавину частоты. Устройства АЧР должны производиться с таким расчетом, чтоб была вполне исключена возможность даже краткосрочного понижения частоты ниже 45 Гц, время рабо­ты с частотой ниже 47 Гц не превышало 20 сек, а с частотой ниже 48,5 Гц - 60 сек. Допустимое время понижения частоты ниже 49 Гц по условиям работы АЭС равно 2 минутки.

Рис. 10.22. Изменение частоты при появлении недостатка активной мощности I- при отсутствии АЧР; //- при наличии АЧР.

При выполнении АЧР нужно учесть все реально вероятные случаи аварийных отключений генерирующей мощности и разделения энергосистемы либо энергообъединения на части, в каких может появиться недостаток активной мощности. Чем больший недостаток мощности может появиться, тем на огромную мощность должно быть отключено потребителей. Для того, чтоб суммарная мощ­ность нагрузки потребителей, отключаемых действием АЧР, хотя бы приблизительно соответствовала дефи­циту активной мощности, возникшему при данной аварии, АЧР, обычно, производится мно­гоступенчатой, в несколько очередей, отличающихся уставками до частоте срабатывания. На рис. 10.22 приведены кривые, характеризующие процесс конфигурации частоты в энергосистеме при неожиданном появлении недостатка активной мощности. Если в энергосистеме отсутствует АЧР, то понижение частоты, вызванное недостатком активной мощности, будет длиться до такового устано­вившегося значения, при котором за счет регулирующего эффекта нагрузки и деяния регуляторов частоты вращения турбин вновь восстановится баланс генерируемой и потребляемой мощности при новеньком сниженном значении частоты - (кривая /). Для восстановления в энергосистеме обычной частоты в данном случае нужно вручную отключить часть нагрузки потребителей, суммарное по­требление мощности которыми при частоте 50 Гц равно недостатку мощности, вызвавшему аварийное понижение частоты. Беря во внимание вероятные аварийные режимы, толика нагрузки, присоединенной к АЧР, в энергосистемах Украины составляет порядка 60%.


Загрузка...

По другому будет протекать процесс конфигурации частоты при наличии АЧР (кривая //). Пусть, к примеру, авто­матическая частотная разгрузка состоит из 3-х очередей с уставками срабатывания 48; 47,5 и 47 Гц. Когда частота снизится до 48 Гц (точка 1), сработают АЧР 1-й очереди и отключат часть потребителей, недостаток активной мощности уменьшится, по этому уменьшится и скорость понижения частоты. При частоте 47,5 Гц (точка 2) сработают АЧР 2-й очереди и, отключая дополнительно часть потребите­лей, еще более уменьшат недостаток активной мощности и скорость понижения частоты. При частоте 47 Гц (точка 3) сработают АЧР 3-й очереди и отключат еще часть потребителей. Понижение частоты оста­новится. Но, как уже говорилось, для сохранения надежной работы системы частоту нужно поднять выше 49.0 Гц. Таким макаром, работа АЧР должна быть продолжена другими устройствами АЧР. Устройства АЧР, применяемые для ликвидации аварийного недостатка активной мощности в энер­госистемах, разделяются на три главные категории.

1-ая категория автоматической частотной разгрузки A4PI быстродействующая ( сек) с уставками срабатывания от 48,5 Гц (в отдельных случаях от 49,2-4-49,3 Гц) до 46,5 Гц. Предназначение очере­дей A4PI - не допустить глубочайшего понижения частоты в 1-ое время развития аварии. Уставки сраба­тывания отдельных очередей A4PI отличаются одна от другой на 0,1 Гц. Мощность, подключаемая к A4PI, приблизительно умеренно распределяется меж очередями. 2-ая категория автоматической частотной разгрузки—АЧРИ создана для восстановления час­тоты до продолжительно допустимого значения - выше 49,0 Гц. 2-ая категория АЧР II работает после от­ключения части потребителей от A4PI, когда понижение частоты прекращается, и она устанавливается на уровне 47,5-^48,5 Гц.

Уставки срабатывания всех АЧРИ принимаются близкими по частоте в спектре Гц. Выдержки времени АЧРИ отличаются друг от друга на 3 сек и принимаются равными сек. Огромные выдержки времени АЧРИ принимаются для того, чтоб равномерно довести частоту до подходящей величи­ны, не допустив увеличения ее до величины значительно выше 49 Гц. Считается, что энергосистема может стабильно и продолжительно работать при частоте превосходящей 49,2 Гц и доведение ее до номи­нальной, значит, что будет отключена дополнительная часть потребителей, которая могла бы ос­таться в работе.

Совмещенная АЧР состоит из 2-ух устройств A4PI - АЧРИ действующих на ту же нагрузку. Не считая 2-ух категорий автоматической частотной разгрузки - A4PI и АЧРИ в эксплуатации используются некие другие очереди АЧР. Спецочередь АЧР - имеющая уставки 49,2 Гц, 0,3-0,5 сек должна пре­пятствовать снижению частоты ниже 49,2 Гц, а защитная очередь АЧР 49,1 Гц 0,3-0,5 сек. не должна допустить понижения частоты ниже 49 Гц, небезопасной вследствие вероятной разгрузки атомных электро­станций и предстоящего понижения частоты. АС вырабатывают около 40% энергии на Украине, потому и приходится задерживать частоту на нужном уровне. Мощность нагрузки, присоединенная к двум последним очередям АЧР недостаточна для того, чтоб обеспечить подъем частоты при томных ава­риях, связанных с выделением узла со значимым недостатком мощности. Эта задачка возлагается на мощность, присоединенную к A4PI и АЧРИ.

Таким макаром, в современных критериях имеется 2 системы АЧР. Одна - спецочередь и защитная очередь держит частоту на продолжительно допустимом уровне и нужна для работы системы при недос­татке генерирующей мощности, когда не представляется вероятным задерживать номинальную часто­ту, потому что для этого требуется отключить дополнительное количество потребителей. 2-ая система АЧР нужна для работы при аварийно появившихся огромных недостатках мощности, отключает существенно больший объем нагрузки и также доводит частоту до продолжительно допустимого уровня превосходящего 49,0 Гц. Может применяться также дополнительная разгрузка по другим факторам, к примеру при от­ключении линий связи либо генератора, в итоге которого в один момент появляется недостаток мощности. Такая автоматика не дожидается понижения частоты и отключает нагрузку немедля. Все эти виды автоматики имеют заглавие - противоаварийная режимная автоматика. Несложно увидеть изменение ценностей в этой противоаварийной автоматике - она предназначена удержать нормальную работу системы за счет отключения потребителей. В конечном счете, пожертвовав частью потребителей, мы сохраняем в работе других. Несложно осознать, что ни один из потребителей не желает стать жертвой, за счет которой сохранятся другие. Потому при выборе подключаемых к АЧР потребителей оце­нивается их значение - возникающий вред, понижение выпуска продукции, повреждение оборудова­ния, опасность для жизни людей и т.д. Важен также порядок подключения потребителей к очередям АЧР: потребители, присоединенные к очередям АЧР, имеющим более высочайшие уставки по частоте и наименьшие выдержки времени, отключаются почаще.

У ответственных потребителей нагрузка делятся на несколько категорий. Более ответственная нагрузка 1 категории обычно отключению не подлежит. Для того чтоб иметь возможность избежать отключения ответственных потребителей 1 категории при работе АЧР и все же отключить остальную нагрузку, стремятся приблизить места установки АЧР к потребителю, это значит, что АЧР необходи­мо делать на каждой подстанции.

Очередной предпосылкой рассредотачивания АЧР по многим объекта будет то, что в таком случае АЧР ста­новится самонастраиваемой: вследствие разброса уставок реле частоты в различных устройствах АЧР отключение происходит маленькими дозами, надлежащими уставке АЧР на данном объекте и поэто­му обеспечивающими баланс меж частотой и отключаемой нагрузкой для ее восстановления. Дирек­тивные материалы допускают неселективную работу смежных очередей АЧР, потому что энергосистеме индифферентно, на какой конкретно подстанции отключается нужная нагрузка.

Совсем разумеется, что таковой разброс уставок не выгоден потребителю, потому что он не желает быть отключенным взамен другого с более высочайшими уставками. В особенности это типично для очередей ре­гулирующих частоту АЧР - спецочереди и защитной очереди АЧР с различием частот в 0,1 Гц. Работа таких АЧР в критериях недостатка мощности может происходить не один раз в течении денька, что прак­тически обездвиживает работу предприятия. Потому для этих АЧР используются реле высочайшей точности, погрешность которых не превосходит 0,01 Гц.

10.3.2. Предотвращение неверных отключений потребителей от АЧР при краткосрочных снижениях частоты в энергосистеме

При выключении связи с энергосистемой питание обесточенных потребителей может быть восстанов­лено спустя маленькое время действием АПВ линий либо трансформатора, также АВР секционного выключателя. Но за время, пока будет нарушена связь с энергосистемой, потребители подстанций могут быть отключены неверным действием АЧР. Это происходит поэтому, что, после отключения источ­ника питания, напряжение на шинах подстанции с синхронными компенсаторами либо массивными син­хронными, также и асинхронными электродвигателями сходу не исчезает, а некое время под­держивается. Величина напряжения может быть достаточной для срабатывания АЧР, а частота снижа­ется за счет уменьшения скорости вращения электродвигателя. Это сначала относится к бы­стродействующим очередям АЧР: A4PI, спецочереди и защитной очереди АЧР. АЧРИ сработать не ус­певает, потому что имеет значимые выдержки времени. При разработке аппаратуры АЧР напряжение, при котором реле АЧР еще работает, стремятся сделать по способности более низким для предот­вращения его отказа при огромных недостатках мощности сопровождающихся "лавиной напряжения". Это еще больше наращивает опасность неверной работы АЧР.

В практике эксплуатации используются особые блокировки, предотвращающие неверное срабаты­вание АЧР в рассматриваемом режиме. На рис. 10.23,6 показана одна из таких схем, в какой плюс на контакт РЧ реле частоты АЧР подается через контакт блокирующего реле направления мощности РМ. Реле направления мощности, включенное в цепи трансформатора связи с энергосистемой (рис. 10.23, а), реагирует на направление активной мощности. При наличии связи с энергосистемой, когда под­станция потребляет активную мощность, реле направления мощности держит собственный контакт замкнутым, как показано на рис. 10.24, б, разрешая действовать АЧР. После отделения подстанции от питающей сети активная мощность по трансформатору проходить не будет либо будет ориентирована в сторону шин высшего напряжения. При всем этом реле направления мощности разомкнет собственный контакт и снимет плюс с контакта реле частоты, предотвращая неверное срабатывание АЧР. При наличии на подстанции значи­тельной нагрузки, не достаточно изменяющейся зависимо от времени суток и денька недели реле мощности может быть заменено токовым реле.

Используются и другие методы блокировки АЧР от неверной работы при понижении напряжения. К ним относится блокировка по скорости понижения частоты, обширно используемая в "Киевэнерго". Дело в том, что при самых томных катастрофах частота в системе понижается медлительнее, чем это происходит при снятии напряжения с движков. На устройствах совмещенной A4PI - АЧРИ для блокировки исполь­зуются сами измерительные органы АЧР: Уставка по частоте АЧРИ больше чем A4PI. Реле времени пускается при срабатывании измерительного органа АЧРИ и останавливается при срабатывании ИО A4PI.Зависимость меж скоростью понижения частоты и уставками АЧР смотрится последующим обра­зом:

В этой формуле - скорость конфигурации частоты, - уставка по частоте АЧРИ, - уставка по частоте A4PI, t- время меж срабатыванием ИО АЧРИ и A4PI. Выдержка времени на реле определяется по формуле:

(10.14)

Рис. 10.23. Предотвращение срабатывания АЧР при выключении подстанции с синхронным компен­сатором либо синхронными электродвигателями: а - схема подстанции; б - блокировка АЧР

Уставки АЧРП и A4PI заданы исходя из режимных суждений, уставка по времени блокировки опре­деляется по формуле 10.14 исходя из скорости понижения частоты 4 Гц в сек.

В Донбасской и Днепровской энергосистемах, имеющих существенное количество заводов, оснащен­ных большими электродвигателями, такое решение оказалось неприемлемым ввиду низкой скорости понижения частоты. Потому там обширно применяется способ обоюдной блокировки меж АЧР различных секций: АЧР 2-ух секций сработает, если сработали оба ИО АЧР.

При отсутствии блокировки для исправления неверного деяния АЧР можно применить АПВ после АЧР (см. п 10.3.3). Таковой способ рекомендуется директивными материалами. Но он не всегда эффекти­вен, потому что в критериях долговременной работы при пониженной частоте частота в сети может быть ниже уставки ЧАПВ.





Возможно Вам будут интересны работы похожие на: Назначение и основные принципы выполнения АЧР:


Похожый реферат

Похожый реферат

Похожый реферат

Похожый реферат

Похожый реферат

Похожый реферат

Похожый реферат

Похожый реферат

Похожый реферат

Похожый реферат

Похожый реферат

Похожый реферат

Похожый реферат

Похожый реферат

Похожый реферат

Похожый реферат

Cпециально для Вас подготовлен образовательный документ: Назначение и основные принципы выполнения АЧР