Стартовая >> Архив >> АЧР энергосистем

Введение - АЧР энергосистем

Оглавление
АЧР энергосистем
Введение
Влияние снижения частоты на работу энергосистемы
Допустимые отклонения частоты по условиям работы турбин
Работа установок СН электростанций при снижении частоты
Управляемость агрегатов электростанций
Статические характеристики энергосистемы по частоте
Лавина частоты
Особенности аварий в современных крупных энергообъединениях
Требования к АЧР
Категории разгрузки, уставки
Совмещение действия АЧР1 и АЧР2
Автоматическая частотная разгрузка с зависимой характеристикой
АЧР с использованием фактора скорости снижения частоты
АЧР как средство автоматической ликвидации аварии
Влияние реакции тепловых электростанций на работу АЧР
АЧР при больших дефицитах мощности
Делительная автоматика по частоте
Расчет аварийной разгрузки
Пример расчета аварийной разгрузки
Задачи и основные принципы выполнения ЧАПВ
ЧАПВ с контролем изменения частоты
Аппаратура и схемы
ИВЧ
РЧ-1
Схемы АЧР и ЧАПВ
Схемы дополнительной разгрузки и делительной автоматики по частоте
Применение микроЭВМ для аварийного управления нагрузкой
Действие АЧР и ЧАПВ в асинхронных режимах и при синхронных качаниях
АЧР как средство ресинхронизации
Специальные вопросы АЧР
Снижение частоты при отключении подстанций в цикле АПВ и АВР
Совместное использование АЧР и АВР потребителей
Особенности работы АЧР в энергосистеме с преобладанием ТЭЦ
Комбинированные АЧР и ЧАПВ
Опыт применения аварийной разгрузки в СССР
Аварийная разгрузка и опыт ее применения за рубежом

Аварии в энергосистемах, сопровождающиеся возникновением дефицита активной мощности и глубоким снижением частоты, имеют, как правило, наиболее тяжелые последствия. Снижение частоты, происходящее в результате отключения источников генерации, аварийного разделения энергосистемы на части, отключения питающих энергорайон линий электропередачи, приводит прежде всего к снижению производительности механизмов собственных нужд тепловых (ТЭС) и атомных (АЭС) электростанций или нарушению их нормальной работы, вследствие чего уменьшается мощность электростанций. При снижении частоты возможно также отключение агрегатов этих электростанций технологическими защитами. Вследствие снижения генерации в энергосистеме увеличивается первоначальный дефицит мощности и происходит еще более глубокое снижение частоты. При определенных условиях, начиная с некоторого момента времени, темп процесса снижения частоты может резко возрасти и возникает так называемая лавина частоты, приводящая к развалу энергосистемы, полной остановке электростанций и отключению значительной части потребителей. Аварии с лавиной частоты являются самыми тяжелыми по своим последствиям и связаны с большим народнохозяйственным ущербом.
Другой опасностью снижения частоты является возможность развития так называемой лавины напряжения, приводящей к массовому Хаотическому отключению потребителей или массовой саморазгрузке потребителей при снижении напряжения в узлах нагрузки в результате снижения частоты. Лавина напряжения может возникать в результате увеличения потребления реактивной мощности в узлах нагрузки из-за снижения частоты и уменьшения генерируемой реактивной мощности (вследствие реакции некоторых систем возбуждения и регуляторов возбуждения генераторов на снижение частоты).
Лавина частоты и лавина напряжения (или массовая саморазгрузка потребителей), как правило, связаны с длительными отключениями потребителей. Ликвидация последствий
таких аварий — ввод в работу агрегатов тепловых электростанций (особенно при потере питания собственных нужд) и атомных электростанций (особенно при попадании реактора в так называемую йодную яму, когда падение его реактивности не может быть скомпенсировано регулирующими органами); восстановление питания отключенных потребителей занимает, как правило, не менее нескольких часов.
Снижение частоты также существенно влияет на работу электроприемников. Производительность ряда вращающихся механизмов (насосы, вентиляторы) в большой степени зависит от частоты. Снижение частоты может привести к срабатыванию технологической автоматики на различных предприятиях.
Длительные глубокие снижения частоты недопустимы также по условиям работы паровых турбин. Резонансные явления, возникающие в лопатках турбин, приводят к накоплению усталостных напряжений, и возникает опасность их разрушения.
Предотвращение снижения частоты до опасных уровней, при которых возможно нарушение работы энергосистемы, может быть возложено только на автоматику, поскольку процессы лавины частоты и напряжения могут развиваться за время от нескольких десятков до нескольких секунд в зависимости от глубины снижения частоты и напряжения.
Для предотвращения и ограничения развития аварий со снижением частоты применяется комплекс средств противоаварийной автоматики. Основным из них является автоматическая частотная разгрузка; предназначенная для отключения части потребителей при возникновении аварийного дефицита мощности. Необходимость ее применения и высокая эффективность подтверждены многолетним опытом эксплуатации.
Основное назначение АЧР — отключением части менее ответственных потребителей сохранить в работе электрические станции, обеспечить безопасность работы АЭС и в той мере, в какой это возможно, обеспечить надежное питание наиболее ответственных потребителей. Сохранение в работе электростанций дает возможность после ликвидации аварийной ситуации достаточно быстро восстановить питание потребителей. Отсутствие или недостаточный объем АЧР могут привести к останову всех или значительной части электростанций, вследствие этого будет нарушено питание существенной доли или всех потребителей. Восстановление их электроснабжения потребует значительного времени.
В настоящее время основная задача АЧР формулируется более широко — не только предотвратить снижение частоты ниже соответствующих уровней, но и обеспечить подъем частоты до уровня, дающего возможность автоматически быстро восстановить нормальную работу энергосистемы.
Задача ликвидации аварийной ситуации с дефицитом мощности и восстановления электроснабжения потребителей наряду с АЧР решается также такими мероприятиями, как пуск резервных гидроагрегатов при снижении частоты (частотный пуск), перевод по этому же фактору гидрогенераторов из режима синхронного компенсатора в режим выдачи активной мощности, автоматическое повторное включение потребителей, отключенных устройствами АЧР, при повышении частоты (ЧАПВ), различные виды АПВ линий.
Развитие энергосистем страны идет по пути их объединения на параллельную работу. В настоящее время в состав Единой энергетической системы страны (ЕЭС СССР) входят девять энергообъединений (ОЭС): Центра, Северо-Запада, Юга, Средней Волги, Урала, Северного Кавказа, Закавказья, Казахстана, Сибири. В ближайшие годы намечается присоединение к ЕЭС СССР ОЭС Средней Азии и ОЭС Востока. Параллельно с ЕЭС СССР работает энергообъединение стран — членов СЭВ. Крупные по мощности ЕЭС СССР и отдельные ОЭС имеют сложную структуру и охватывают большую территорию. В этих условиях, по мнению некоторых специалистов, роль АЧР как средства противоаварийной автоматики уменьшается, поскольку в таких крупных энергообъединениях менее вероятно глубокое снижение частоты. Это ошибочное утверждение. Роль АЧР еще более возрастает в силу следующих причин.
Во-первых, с объединением энергосистем на параллельную работу существенно увеличивается число узлов и районов, получающих мощность по связям с энергообъединением, т. е. возрастает вероятность локальных дефицитов мощности.
Во-вторых, в условиях крупных энергообъединений существенно возрастает число возможных аварийных ситуаций с дефицитом мощности. Такие аварии могут быть вызваны самыми разными причинами: отключением линий, генераторов, выпадением из синхронизма отдельных генераторов или электростанций, нарушениями работы собственных нужд электростанций, неправильными действиями персонала и т. д. Значительное число аварийных ситуаций с дефицитом мощности является следствием наложения ряда таких событий. Возможность возникновения дефицитов мощности в отдельных частях ЕЭС и ОЭС усугубляется наличием длинных линий электропередачи с большим транспортом электроэнергии, возрастающей вероятностью как заранее предусмотренного, так и случайного разделения энергообъединения на части при возникновении аварийной ситуации. На практике имели место случаи, когда нарушение, сопровождавшееся возникновением избытка мощности, в силу тех или иных причин развивалось в конечном итоге в аварийную ситуацию с отключением генераторов и понижением частоты. Опыт эксплуатации показывает, что в условиях современных энергообъединений аварии могут развиваться так сложно, что заранее предусмотреть характер их развития не представляется возможным, они определяются большим числом случайных факторов. Задача определения места возникновения нарушения, характера аварии в условиях современных энергообъединений становится задачей вероятностной.
В-третьих, условия работы энергосистем с точки зрения возможности развития лавины частоты в последние годы стали более тяжелыми из-за того, что основная часть мощности сейчас вырабатывается агрегатами блочных ТЭС высокого и сверхвысокого давления и АЭС, допустимая длительность работы которых при пониженной частоте меньше, чем у агрегатов ТЭС низкого и среднего давления с общим паропроводом.
В-четвертых, как указывалось выше, на АЧР часто возлагается задача создания условий для автоматического восстановления нормального режима энергосистемы, района и, в частности, обеспечения ресинхронизации, работы АПВ с улавливанием синхронизма и т. д.
Таким образом, в условиях современных крупных по мощности и сложных по конфигурации энергообъединений роль АЧР по-прежнему велика, но существенно меняются требования, предъявляемые к ней.
В последние годы резко повысилось внимание к вопросам АЧР в зарубежных странах, где имел место ряд крупных и очень тяжелых по своим последствиям аварий (в США, Франции, Канаде, Швеции и т. д.). Опыт этих аварий показал, что как принципы выполнения автоматики, так и масштабы ее распространения были неудовлетворительными. После тяжелых системных аварий за рубежом был проведен большой комплекс работ по противоаварийной автоматике, в том числе и по АЧР, однако общий уровень выполнения АЧР с точки зрения режимных принципов пока еще отстает от отечественного.
Широкое внедрение в нашей стране АЧР вместе с другими мероприятиями по ликвидации опасных дефицитов мощности и восстановлению нормальных режимов, совершенствование ее принципов применительно к условиям современных крупных энергообъединений позволили обеспечить надежное функционирование энергосистем. Аварии с лавиной частоты и сопутствующей ей лавиной напряжения практически не имеют места. Единичные случаи подобных нарушений, носящих локальный характер, наблюдались там, где разгрузка выполнена неудовлетворительно.



 
« Аппаратура импульсного контроля фазового угла по линии электропередачи   Балансная защита повышенной чувствительности на батарее БСК-110 »
электрические сети