Глава восьмая
НЕКОТОРЫЕ СПЕЦИАЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ АЧР
Снижение частоты в энергосистеме с преобладанием гидрогенераторов
При наличии на агрегатах вращающегося резерва изменение частоты при возникновении дефицита мощности происходит по экспоненциальному закону с наличием гармонических составляющих (см. § 1.9). Если этот резерв сосредоточен на тепловых электростанциях, турбины которых имеют быстродействующую систему регулирования частоты вращения (постоянная времени системы регулирования турбины ts=0,5 с), то наименьшее значение частоты в переходном процессе мало отличается от установившегося значения (см. рис. 1.32). Процесс имеет иной характер, если основная часть вращающегося резерва сосредоточена на гидростанциях. Этот резерв при снижении частоты реализуется гораздо медленнее, поскольку система регулирования частоты вращения гидротурбин имеет большие постоянные времени.
Рис. 8.1. Изменение частоты в системе из гидрогенераторов с различными параметрами системы регулирования при наличии на них вращающегося резерва
Если постоянная времени системы регулирования турбин ТЭС на порядок меньше постоянной механической инерции агрегата, то у агрегатов ГЭС эти величины соизмеримы. В результате этого даже при наличии на гидростанциях вращающегося резерва частота может кратковременно снижаться до уровней, вызывающих срабатывание АЧР.
На рис. 8.1 в качестве примера показаны зависимости изменения частоты в энергосистеме с гидрогенераторами при наличии на них вращающегося резерва, превышающего возникший дефицит мощности [33]. Как видно из рисунка, наибольшее снижение частоты наблюдается при наличии в системе регулирования гидротурбин изодромного механизма. Чтобы быстрее мобилизовать резервную мощность гидроагрегатов и избежать глубокого снижения частоты, целесообразно на гидротурбинах исключать из работы изодромный элемент регулятора частоты вращения на длительное время при его работе в нормальном режиме или временно при снижении частоты. Несколько уменьшая снижение частоты, исключение изодромного механизма тем не менее не может полностью устранить снижения частоты до уставок АЧР. Поэтому срабатывание устройств разгрузки при сосредоточении вращающегося резерва в основном на ГЭС возможно. Для восстановления питания потребителей, излишне отключаемых в таких режимах устройствами АЧР, необходимо выполнить на них ЧАПВ. Следует отметить, что в связи с ростом удельной мощности тепловых электростанций в общем балансе подобные режимы возникают сравнительно редко. Они наблюдались, как правило, в отдельных изолированных районах и энергосистемах, где основная часть мощности вырабатывается гидростанциями.
Снижение частоты при коротких замыканиях
Короткие замыкания в небольших по мощности изолированных энергосистемах или районах сети 6—35 кВ (а в отдельных случаях и 110 кВ), обладающей значительным активным сопротивлением, могут приводить к снижению частоты. В ряде случаев такое снижение частоты может сопровождаться срабатыванием АЧР.
При КЗ из-за снижения напряжения в узлах происходит некоторое снижение нагрузки потребителей, но из-за возрастания токов увеличиваются активные потери. Если рост потерь превышает снижение мощности нагрузки, на генераторы происходит наброс мощности (при отсутствии резерва генерирующей мощности или его малом значении) и снижается частота в энергосистеме (районе).
Значение снижения частоты при КЗ определяется возникающим дефицитом мощности и длительностью КЗ, т. е. временем действия защиты. Наибольший дефицит мощности, как правило, возникает при КЗ в основной сети (110 кВ и выше), но поскольку в основной сети устанавливается быстродействующая защита, частота не успевает снизиться до уставок срабатывания АЧР.
Наибольшее снижение частоты происходит при КЗ на реактированных кабельных линиях 6—10 кВ, поскольку защита на таких линиях обычно действует с выдержкой времени. Например, при трехфазном КЗ наброс мощности от потерь в сетях составит
(8.1).
Активное сопротивление цепи КЗ складывается из сопротивлений линий, трансформаторов и переходного сопротивления в месте КЗ. Оно может изменяться в широких пределах, и, как следствие, будет меняться и Рх. Максимальный наброс мощности от активных потерь при КЗ будет иметь место при гг=хк и составит
(8-2)
Если известно значение мощности КЗ
(8.3)
то получим, что
(8.4).
Во многих случаях снижение активной мощности нагрузок при КЗ незначительно (особенно при преобладании двигателей), и в первом приближении для определения наибольшего снижения частоты им можно пренебречь, полагая РГ = РХ. При более точных расчетах необходимо также учитывать снижение мощности нагрузок (а в ряде случаев и их отключение) при снижении напряжения. Практически с возможностью значительного снижения частоты при КЗ из-за наброса активной мощности вследствие роста потерь следует считаться в энергосистемах или районах небольшой мощности—200— 300 МВт.
Для предотвращения срабатывания АЧР при КЗ следует либо снизить уставку срабатывания очередей АЧР1, либо использовать в данном районе, преимущественно АЧР2. В тех случаях, когда эти мероприятия неприемлемы, необходимо применять ЧАПВ, восстанавливающее питание нагрузок, отключенных устройствами АЧР во время КЗ.