АППАРАТУРА И СХЕМЫ УСТРОЙСТВ РАЗГРУЗКИ
- Требования к аппаратуре. Общие положения
Назначение АЧР - предотвращение опасных снижений частоты—диктует требования к схемам, устройствам АЧР и основному их элементу — органу частоты. Это прежде всего быстродействие, а также минимальная погрешность уставки реле частоты при широком диапазоне изменения таких параметров, как температура окружающей среды, контролируемое и оперативное напряжение, форма кривой контролируемого напряжения.
Быстродействие АЧР1, как указывалось ранее, является определяющим для предотвращения глубоких снижений частоты при больших дефицитах мощности, уменьшения объема излишне отключаемой нагрузки, обеспечения эффективности разгрузки. Современные технические средства в принципе позволяют выполнить орган частоты весьма быстродействующим. Однако чем выше быстродействие разгрузки, тем больше вероятность излишнего срабатывания очередей АЧР1 при изменении частоты во время синхронных качаний (см. гл. 7) и на выбеге двигателей в паузах АПВ и АВР (см. гл. 8). В последнем случае удается избежать излишнего срабатывания АЧР1 только с помощью специальных блокировок, а излишнее действие АЧР1 при синхронных качаниях может быть в значительной степени устранено некоторым увеличением времени срабатывания органа частоты. Чтобы в значительной степени, удовлетворить эти противоречивые требования, время срабатывания органа частоты целесообразно иметь в пределах 0,15—0,2 с.
При аварийных ситуациях, сопровождающихся большими дефицитами реактивной мощности и развитием нарушения, напряжения в узлах энергосистемы могут снижаться до (0,5-0,6)UНОМ. АЧР в этих условиях должна быть работоспособной, а погрешность органа частоты — незначительной.
Широкое внедрение устройств АЧР началось в энергосистемах страны в послевоенный период. В начале 50-х годов ОРГРЭС (ныне Союзтехэнерго) были разработаны типовые схемы АЧР, в которых использовались для целей измерения частоты реконструированные индукционные реле мощности типа ИМБ. Вскоре промышленность начала выпуск индукционного реле понижения частоты ИВЧ-011А, а с 1966 г.—ИВЧ-3. Эти рeле обладали повышенной температурной стабильностью. Одновременно в различных организациях велись разработки более надежных и точных реле понижения частоты. В 1970 г. Чебоксарским электроаппаратным заводом (ЧЭАЗ) совместно с ВНИИР было разработано полупроводниковое реле понижения частоты РЧ-1 [37] и был начат выпуск реле. Реле РЧ-1, обладая значительно большей стабильностью уставок при колебаниях напряжения контролируемой сети, позволило упростить схемы АЧР.
Основные параметры органа (реле) частоты устройств АЧР регламентируются ГОСТ 19262—80*. Допускаются два исполнения органов частоты по точности: к первому исполнению относятся реле понижения частоты типа РЧ-1, выпускаемые промышленностью, ко второму — органы частоты более высокой точности.
В соответствии с требованиями ГОСТ у реле частоты первого исполнения при номинальном напряжении оперативного источника тока погрешность не должна превышать 0,1 Гц при изменении контролируемого напряжения в пределах (0,8 —1,1) Uном, 0,2 Гц — при (0,4-1,3) Uном, 0,3 Гц - при (0,2- —1,3) Uном. При номинальном напряжении контролируемой сети погрешность не должна превышать 0,1 Гц при изменении напряжения источника оперативного постоянного тока в диапазоне (0,8 —1,2) Uном и напряжения источника оперативного переменного тока в диапазоне (0,4— 1,2) Uном. При номинальных значениях контролируемого и оперативного напряжения погрешность реле частоты не должна превышать 0,1 Гц при изменении температуры окружающей среды от 20 до 40° С, 0,25 Гц—при изменении температуры от —20 до 40° С и 0,35 Гц—при изменении температуры от —45 до 40° С.
При номинальных значениях контролируемого и оперативного напряжения погрешность реле частоты не должна превышать 0,1 Гц на каждые 5% третьей гармоники и 0,05 Гц на каждые 5% пятой и седьмой гармоник. Время срабатывания реле частоты не должно превышать 0,15 с при скорости снижения частоты до 2 Гц/с. Реле частоты не должно срабатывать при снятии и подаче контролируемого напряжения и напряжения питания плавно, толчком или их резких колебаниях с частотой до 5 Гц, если частота в сети выше частоты срабатывания более чем на 0,3 Гц при питании от источника постоянного тока и на 0,5 Гц при питании от источника переменного тока.
В настоящее время разработан ряд измерительных органов (реле частоты), обладающих более высокой точностью, чем реле РЧ-1. Такие органы выполняются на импульсном или цифровом принципе [52, 64]. Однако в устройствах АЧР такие реле пока не применяются. Обусловлено это тем, что с точки зрения погрешностей реле РЧ-1 удовлетворяют требованиям, предъявляемым к органам частоты устройств АЧР. Кроме того, это реле работоспособно при глубоких снижениях контролируемого и оперативного напряжения. В соответствии с применяемыми принципами аварийной разгрузки, выполняемой большим числом малых по мощности очередей, допускается неселективная работа смежных очередей разгрузки. В связи с этим в рамках применяемой системы разгрузки нет острой необходимости в повышении точности реле частоты для повышения селективности работы очередей АЧР.
До начала выпуска реле РЧ-1 многие применяемые в энергосистемах схемы АЧР, как правило, разрабатывались службами релейной защиты и автоматики энергосистем или соответствующих ОДУ.
В 70—80-е годы проектными организациями был разработан ряд типовых схем АЧР и ЧАПВ с реле частоты РЧ-1 для подстанций с оперативным постоянным и переменным током. Некоторые особенности исполнения схем АЧР и ЧАПВ определяются параметрами и конструктивным выполнением применяемых реле понижения частоты. Различие в логической части схем АЧР и ЧАПВ определяется как требуемым количеством очередей АЧР и ЧАПВ, так и типом используемых реле времени. Существенна также роль вида оперативного тока.
Различие имеющихся схем ЧАПВ определяется как принципом осуществления повторного включения, так и схемой исполнительных цепей. Наиболее широко распространены схемы ЧАПВ с использованием комплектов АПВ, установленных на отдельных питающих линиях. Задача, стоящая перед исполнительными цепями, заключается в обеспечении некоторой задержки между включением отдельных питающих линий при воздействии на них одной очереди ЧАПВ. Такая задержка необходима по условию предотвращения перегрузки аккумуляторной батареи токами включаемых электромагнитов выключателей. В случае использования индивидуальных комплектов АПВ необходимая задержка (порядка секунды) обеспечивается установкой на реле времени этих комплектов соответствующих уставок. Могут быть установлены также отдельные дополнительные реле времени на каждой включаемой от ЧАПВ питающей линии.