Стартовая >> Архив >> АЧР энергосистем

Схемы дополнительной разгрузки и делительной автоматики по частоте - 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

Как указывалось в гл. 3, наиболее целесообразно выполнять дополнительную разгрузку по местным факторам, характеризующим возникновение большого дефицита мощности.
Дополнительная разгрузка энергорайона по факту отключения трансформатора связи
Рис. 6.20. Дополнительная разгрузка энергорайона по факту отключения трансформатора связи с системой
схема дополнительной разгрузки по факту одновременного снижения частоты и напряжения
Рис. 6.21. Принципиальная схема дополнительной разгрузки по факту одновременного снижения частоты и напряжения
Например, в приведенной на рис. 6,20 схеме связи дефицитного района с энергосистемой через один трансформатор Т дополнительная разгрузка может быть выполнена по факторам, характеризующим отключение трансформатора. Импульс на отключение нагрузки для ликвидации опасного дефицита мощности может быть подан от вспомогательных контактов отключившегося выключателя трансформатора ВК, выходных реле его защит Р3, контактов токовых реле КА, фиксирующих исчезновение тока в трансформаторе.
Таким образом, нагрузки будут отключены сразу же после отключения трансформатора связи с энергосистемой, т. е. до момента понижения или в самой начальной стадии процесса понижения частоты в отделяющемся районе. Аналогично может быть выполнена дополнительная разгрузка и при отключении линии, связывающей дефицитный район с энергосистемой. Для обеспечения большей гибкости разгрузки она может быть дополнена органами контроля перетока мощности в дефицитный район в предшествующем режиме.
На рис. 6.21 приведена принципиальная схема дополнительной разгрузки, действующей при одновременном глубоком снижении частоты и напряжения в отделившемся районе. Для выбора уставок такой разгрузки должны быть предварительно выполнены расчеты уровней напряжения в месте установки устройств разгрузки при опасных дефицитах мощности. При дефицитах меньше предельно допустимого, когда напряжение не снижается до уставки реле напряжения, разгрузка района осуществляется основными очередями АЧР. При дефицитах больше предельного, когда напряжение достигает уставки реле напряжения, срабатывают и очереди дополнительной разгрузки.

Рис. 6.22 Принципиальная схема устройства, реагирующего на скорость снижения частоты

Рис. 6.23 Схема дополнительной разгрузки, совмещенной с основной АЧР
Использование фактора скорости снижения частоты для целей дополнительной разгрузки связано с определенными трудностями из-за того, что промышленность, как указывалось выше, не выпускает серийного реле скорости снижения частоты, хотя существует целый ряд предложений и макетов таких реле [52, 64, 66].
По этой причине для осуществления дополнительной разгрузки по этому фактору обычно применяют схему (рис. 6.22), состоящую из двух реле понижения частоты KF1 и KF2, реле времени КТ и промежуточного реле KL. Реле частоты KF1 и KF2 настроены на частоты f1 и 2.
После того как при частоте ф1 сработает реле KF1, запускается реле времени КТ. Если скорость снижения частоты оказывается меньше уставки, реле времени КТ разомкнет цепь реле KL раньше, чем замкнутся контакты реле частоты KF2. Поэтому контакты реле KL не замкнутся и сигнала на отключение нагрузки не последует. Если скорость снижения частоты выше уставки, реле частоты KF2 замкнет свои контакты раньше, чем реле времени КТ успеет сработать и разомкнуть контакты. В результате реле KL сработает и будет продолжать самоудерживаться и после того, как по истечении выдержки времени реле КТ оно разомкнет свои контакты. Последует импульс на отключение нагрузки.
Устройство, выполненное по схеме рис. 6.22, фактически действует по комбинации абсолютного значения (уставка реле KF1) и скорости снижения частоты. Недостатком устройства измерения скорости снижения частоты, выполненного по описанной выше схеме, является его недостаточное быстродействие, а при применении реле ИВЧ — и существенная погрешность.
На рис. 6.23 приведена схема дополнительной разгрузки по скорости снижения частоты, предложенная в [22], которая использует для этой цели уже имеющиеся измерительные и выходные цепи АЧР. Такую схему целесообразно выполнять на тех подстанциях, где имеются устройства АЧР1 и АЧР2. В ней в качестве пускового органа использовано реле частоты KFI очереди АЧРИ, а реле KF2, фиксирующее конец измерения, является одновременно пусковым реле одной из очередей АЧР1. Длительность измерения контролируется реле времени КТЗ типа ЭВ-113. Реле KL1 является повторителем реле времени КТ3, KL2 — промежуточным реле времени, фиксирующим превышение скоростью снижения частоты заданной уставки. Если частота от первой до второй уставки снижается за время, меньшее tcpKT3 + tcpKL1-tcpK2, то успеет сработать реле KL2, контакты которого действуют на выходные цепи всех очередей АЧР, установленных на данной подстанции. Выдержка времени на срабатывание реле KL2 обеспечивает отстройку схемы от ложного срабатывания при подаче напряжения на реле частоты типа ИВЧ-3. Этой выдержи времени не требуется, если в схеме применено реле РЧ-1.
В принципе с помощью большинства схем АЧР, использующих два реле частоты для очередей АЧР1 и АЧР2 (или одно реле для очередей АЧР1 и АЧР2 с перестройкой их уставок), может быть выполнена и схема дополнительной разгрузки по скорости снижения частоты. Например, в схеме Челябэнерго (рис. 6.13) с одним реле частоты, изменяющим свою уставку, для этой цели необходимо только установить дополнительное реле времени (параллельно КТ1, КТ2) с проскальзывающим контактом, от которого должно срабатывать выходное реле дополнительной разгрузки.
Автоматика выделения шин ГРУ 6 кВ и блоков ТЭЦ
Рис. 6.24. Автоматика выделения шин ГРУ 6 кВ и блоков ТЭЦ: а — схема ТЭЦ; б — оперативные цепи автоматики

Схемы делительной автоматики по частоте, выделяющей при больших дефицитах мощности тепловые станции с примерно сбалансированной нагрузкой или отдельные агрегаты на нагрузку собственных нужд станции, могут быть различными в зависимости от схемы и режима работы станции, конфигурации сети близлежащих районов и т. д.
На рис. 6.24 приведен один из возможных вариантов такой автоматики, описанный в [20]. Автоматика предназначена для выделения с примерно сбалансированной нагрузкой ТЭЦ, с шин ГРУ 6 кВ которой питаются ответственные потребители. Схема автоматики на ТЭЦ предусматривает полное выделение шин ГРУ 6 кВ, а также блоков 2 и 5 с нагрузкой присоединений 35 кВ при аварийном снижении частоты или напряжения. Одновременно две секции КРУ переводятся с рабочего питания на резервное (от шин ГРУ 6 кВ) по цепям АВР для сохранения питания береговой насосной.
Срабатывание автоматики допускается только в том случае, если к моменту возникновения аварийной ситуации переток от шин ГРУ '6 кВ направлен в систему или на этих шинах соблюдается баланс генерируемой мощности и нагрузки. Если же на шинах ГРУ 6 кВ имеет место дефицит мощности, то простое их отделение утяжелило бы условия работы станции и ответственных потребителей. Чтобы избежать этого, при дефиците мощности на шинах ГРУ 6 кВ контакты реле мощности замкнуты и предварительно происходит разгрузка этих шин через шинки группового отключения питающих линий ГРУ 6 кВ по трем очередям с интервалом в 1 с. При снижении перетока активной мощности в сторону ГРУ 6 кВ до уставки возврата реле мощности или изменения направления перетока произойдет размыкание контактов реле мощности, обмотка промежуточного реле KL1 обесточится и через нормально замкнутый контакт создастся цепь на реле KL2 и KL4.
Для постоянного контроля суммарного перетока мощности по трансформаторам связи ГРУ 6 кВ с шинами 35 и 110 кВ на панели управления трансформаторов связи установлен суммирующий ваттметр, а на панели автоматики токи фазы В трансформаторов суммируются и подаются на реле мощности и ваттметр. Цепи напряжения автоматики могут питаться от ТН секции ГРУ 6 кВ или от ТН резервной системы шин. Схема работает только при параллельной работе секций I-3 ГРУ 6 кВ. Отключение одного из секционных выключателей автоматически выводит схему из работы. Аналогично при нарушении цепей напряжения схема блокируется контактами реле блокировки КВ. Переход с одного режима работы автоматики на другой в зависимости от режимов работы и схемы станции осуществляется оперативным персоналом с помощью накладок в цепях отключения.

схема блочной ГРЭС с автоматикой выделения блока
Рис. 6.25. Упрощенная схема блочной ГРЭС с автоматикой выделения блока

Как указывалось выше, автоматика позволяет с определенной выдержкой времени производить выделение шин ГРУ 6 кВ и блоков 2 и 5 при глубоком снижении как частоты, так и напряжения. Использование в качестве второго фактора напряжения обусловлено конкретными схемными и режимными условиями работы станции, возможностью глубоких снижений напряжений, опасных с точки зрения надежной работы ответственных потребителей и самой станции. В более общем случае целесообразно в схеме автоматики вместо пуска по напряжению предусмотреть второй пуск по частоте. При этом существующая цепочка по частоте будет предназначена для быстрого отделения шин и блоков при глубоком снижении частоты, а вторая — для их же отделения при зависании частоты на низких уровнях в течение длительного времени.
На рис. 6.25 приведена достаточно типичная схема блочной ГРЭС, на которой выполнена автоматика, выделяющая один блок на нагрузку собственных нужд и прилегающего района [18 ]. В аварийных режимах выделяется блок 2 с частью потребителей, подключенных к шинам 110 кВ, и с резервными трансформаторами собственного расхода 13Τ и 14Т, питающимися от этих же шин. Собственные нужды блока 2 получают питание через рабочий трансформатор собственного расхода 8Т, собственные нужды блоков 3 и 6 отключаются со стороны рабочих вводов и подключаются к резервной системе шин собственного расхода, которая соединена с трансформаторами 13Т и 14Т. Если блок 2 по технологическим ограничениям не готов к работе в режиме выделения или находится в ремонте, действие автоматики переводится на блок 1.
Анализ возможных аварийных режимов энергосистемы, в которую входит рассматриваемая станция, показал, что они могут сопровождаться возникновением значительных дефицитов активной мощности, значительных дефицитов реактивной мощности и одновременно дефицитов активной и реактивной мощности, причем последний режим является наиболее вероятным и сопровождается наряду со снижением частоты снижением напряжения ниже критического уровня, вызывающим нарушение устойчивости и торможение асинхронных двигателей собственных нужд и потребителей. Такой характер протекания процесса предопределил необходимость введения в делительную автоматику наряду с частотой факторов, свидетельствующих о значительных дефицитах реактивной мощности. В качестве такого фактора используется снижение напряжения на шинах станции.
На блочных электростанциях в нормальном режиме двигатели собственных нужд питаются от шин генераторного напряжения своего блока через отпаечные трансформаторы. При выделении одного блока с двигателями собственных нужд других блоков осуществляется перевод питания двигателей с рабочего ввода на резервный, в качестве которого в схеме станции используются резервные трансформаторы собственных нужд (рис. 6.25). Для облегчения условий самозапуска двигателей и увеличения объема нагрузки собственных нужд, выделяемой с соответствующим блоком, применен быстродействующий АВР, при котором импульс на включение резервного ввода подается до отключения рабочего ввода (в стандартной схеме АВР импульс на включение резервного ввода подается только после отключения рабочего, что удлиняет и утяжеляет процесс самозапуска двигателей и ограничивает по условиям самозапуска объем переводимой на блок нагрузки). Такой принцип АВР позволил обеспечить сохранение собственных нужд пяти блоков (выделенного и по два на каждый трансформатор) вместо трех.
Автоматика выделения блоков в аварийных режимах имеет три пусковых органа. Два пусковых органа срабатывают при снижении частоты на шинах 110 и 220 кВ (уставки по частоте и времени соответственно 47 Гц, 30 с и 46 Гц, 0,5 — 1 с). Третий пусковой орган срабатывает, если в течение 1 с одновременно имеет место снижение напряжения на шинах 220 кВ ниже 196 кВ и частоты ниже 47 Гц. Предусмотрена возможность ввода в третий пусковой орган также сигнала по отрицательному знаку производной активной мощности собственных нужд выделяемого блока.

Рис. 6.26. Схемы выделения собственных нужд блочной ТЭС при различной генерации на шинах среднего напряжения □ — выключатели, не участвующие в создании схемы, А — выключатели, отключаемые для создания схемы; ■ — выключатель, отключаемый последним
Если срабатывает хотя бы один из трех пусковых органов при рабочем состоянии одного из предназначенных для выделения блоков и наличии напряжения на резервных системах шин, автоматика переводит собственные нужды блоков на резервную систему шин.
схема делительной автоматики по частоте блочной ТЭС
Рис. 6.27. Структурная схема делительной автоматики по частоте блочной ТЭС
Затем автоматически отключается часть линий 110 кВ, связывающих шины 110 кВ с энергосистемой, выделяется блок 2 на шины 110 кВ (отключается выключатель Q2). Блок 1 отключением выключателя Q1 переводится на шины 220 кВ и работает параллельно с энергосистемой. Операции по вводу и выводу делительной автоматики, переводу ее действия с одного блока на другой, подготовка выделения собственных нужд соответствующих блоков осуществляется оперативным персоналом с помощью накладок.
Автоматика выполнена на интегральной логике серии К511. Наличие в ней программно-логического блока обеспечивает возможность гибкого изменения связей между отдельными блоками, а также возможность ее использования на других станциях, где по схемно-режимным условиям алгоритм действия автоматики может быть иным.
На рис. 6.26 приведена принципиальная схема выделения собственных нужд блочной ТЭС и структурная схема делительной автоматики, применяемой на ряде электростанций
Днепроэнерго [69]. Осуществляется выделение не одного агрегата, а части ТЭС, работающей на шины среднего напряжения, с нагрузкой собственных нужд и прилегающего района путем отключения транзитных связей на самой ТЭС и примыкающих подстанциях и автотрансформатора Т связи с шинами высокого напряжения.
Воздействие автоматики на отключение автотрансформатора производится в соответствии с требованиями [54] от двух пусковых органов. До момента срабатывания этой автоматики осуществляется предварительное автоматическое формирование схемы выделения путем отключения соответствующих транзитных связей с энергосистемой с сохранением последней связи через автотрансформатор. Автоматика формирования схемы выделения выполняется с уставкой по частоте 48—48,4 Гц.
Учитывая значительную мощность каждого агрегата блочной ТЭС, применяется не менее двух схем выделения собственных нужд с учетом состава работающего оборудования. На ТЭС это достигается применением органа, контролирующего суммарную активную мощность агрегатов, работающих на шины среднего напряжения. На подстанции, участвующей в схеме выделения, из-за отказа от применения высокочастотного телеотключения используется следующий принцип. Сначала за счет разделения уставок автоматики по частоте и времени (48,4 Гц, 0,5 с на ТЭС, 48 Гц, 1 с на подстанции) достигается первоочередное срабатывание комплекта делительной автоматики на ТЭС. Затем по какому-либо режимному фактору (как правило, по значению и направлению перетока мощности по линиям связи с энергосистемой) автоматически определяется действие комплекта автоматики на подстанции. Этот элемент автоматики показан на рис. 6.27.
Если после действия автоматики формирования схемы выделения продолжается быстрое снижение частоты, окончательное деление (отключение связи через автотрансформатор) происходит автоматически. Если в аварийном процессе частота снижается достаточно медленно, то применяемый принцип выполнения автоматики позволяет оперативному персоналу ТЭС произвести следующие операции:
при снижении частоты до 48 Гц осуществляется перевод питания собственных нужд на резервные трансформаторы, подключенные к отделяемой части ТЭС. Для ускорения действий персонала предусмотрен ряд заранее выполненных мероприятий (вывод необходимых органов управления на ЦЩУ, разработка специальных технологических схем);
после срабатывания автоматики формирования схемы выделения производится примерное балансирование генерации и потребления мощности в отделяемом районе, осуществляемое по перетоку мощности через автотрансформатор;
при дальнейшем снижении частоты и приближении технологических параметров к аварийным значениям (падение давления в системе регулирования турбин, давления масла в системе смазки генератора и т. д.), угрожающим остановкой агрегатов, производится отделение последней связи с энергосистемой в соответствии с типовой инструкцией по ликвидации аварий до срабатывания делительной автоматики, осуществляющей это деление.



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