Принципы построения автоматической частотной разгрузки

Послеаварийный режим, связанный со значительным отклонением частоты, может создаться в основном по следующим причинам:

1) при отключении части генерирующей мощности и возникновении дефицита активной мощности во всей энергосистеме;

2) из-за аварийного отключения нагруженных межсистемных линий электропередачи или ряда системообразующих линий, когда часть системы отделяется с дефицитом генерирующей мощности;

3) при отключении части генераторов в одной из систем объединения, нарушении из-за этого устойчивости оставшихся в работе генераторов и последующем отключении межсистемных или системообразующих линий.

Во втором и третьем случаях в энергосистеме с дефицитом мощности частота снижается, а в энергосистеме с избытком мощности — повышается.

При повышении частоты из-за возникшего избытка мощности в результате первичного и вторичного регулирования все станции могут оказаться на технологическом минимуме.
Если частота при этом все ещё высока, то первичное регулирование турбин будет продолжать снимать нагрузку, что может привести к недопустимому повышению параметров пара (давления и температуры) и вынужденному отключению тепловых агрегатов. Для предотвращения этих нежелательных отключений прибегают к полной, разгрузке генераторов гидpоэлeктpocтaний, а затем при нeoбxoдимocти к отключению части генераторов тепловых станций используемых для покрытия пиковых нагрузок и допускающих частые остановы и пуски.

При возникновении дефицита мощности и резком снижении частоты в результате первичного и вторичного регулирования все станции окажутся полностью загруженными.

Если отключившаяся в результате аварии мощность генераторов больше, чём был рёзерв на всех: станциях системы, то частота не восстановится до номинальной. При значительном дефиците мощности снижение частоты будет большим, что может вызвать лавину частоты

Восстановление частоты осуществляется путем автоматической частотной разгрузки.(АЧР), при которой отключается часть потребителей. Это преднамеренное отключение части потребителей позволяет сохранить в работе генерирующие мощности, и обеспечить электроснабжение большинства нагрузок. Рассмотрим процесс изменения частоты при действии АЧР (рис. 3.16). Здесь Рг-с — частотная характеристика генерирующей части системы, а рн—статическая характеристика нагрузки. Пусть энергосистема работала без резерва с нагрузкой Ргс0 и частота была равна номинальной —fн. Этот режим характеризуется точкой а, в которой РГСО = Рн. Предположим теперь, что в результате аварии отключилась генерирующая мощность ∆Рг. Тогда характеристика генерирующей части системы сместится в положение Рг.с1, и частота в соответствии со статической характеристикой нагрузки снизится до f1 (точка б). Для подъема частоты до номинальной надо отключить с помощью АЧР часть нагрузки потребителей: РАЧР= ∆Рг. На рис. 3.16 это выражается переносом статической характеристики нагрузки параллельно самой себе в положение РН1 (точка в). При таком отключении мощность генерирования станет больше мощности потребления, и частота будет восстанавливаться по прямой в-г. В точке г установится номинальная частота при новой генерирующей и потребляемой мощностях.

Если от АЧР отключить нагрузку меньшую, чем вышедшая из строя генерирующая мощность (точка д), то частота повысится, но до номинальной не восстановится (точка е) и станет равной f2.

Для предотвращения лавины частоты, которая наступает

при частоте около 46гц и ниже, восстановление частоты с помощью АЧР должно производиться при снижении частоты до 48— 48,5гц и ниже.

Для того чтобы при снижении частоты не было лишних отключений, всю систему АЧР разбивают на две категории (АЧР I и АЧР II), каждая из которых выполняется в виде нескольких очередей. В АЧР I очереди отличаются одна от другой только уставками по частоте. Верхнюю уставку по частоте обычно принимают не выше 48,5 гц, а нижнюю — не ниже 46,5 гц. Интервал между соседними очередями берут около 0,1 гц. Единая уставка по времени выполняется минимальной (0,1—0,15сек). В АЧР II очереди отличаются только уставками по времени. Начальная уставка выбирается в пределах 5 - 10 сек, а конечная —60 — 70 сек. Интервал между соседними очередями принимается равным около 3 сек. Единая уставка по частоте для АЧР II должна быть равна верхней уставке АЧР I или несколько больше.

При снижении частоты происходит отключение потребителей от 1-й очереди АЧР I. Если частота продолжает снижаться, то срабатывает 2-я очередь АЧР I с меньшей уставкой по частоте и т. д. Такая «самонастраивающаяся» система АЧР обеспечивает отключение мощности потребителей, равной возникшему дефициту мощности. При таком подходе подключение потребителей к АЧР допустимо производить с запасом, не боясь излишних отключений.

Если после действия АЧР I частота не восстановится, то с выдержками времени вступают в действие очереди АЧР II и дополнительно отключаются потребители. При этом АЧР II предотвращает «зависание» частоты. От АЧР II потребители будут также отключаться при медленном увеличении дефицита мощности при развитии аварии.

К устройствам АЧР, как правило следует подключать наименее ответственных потребителей. Однако они должны иметь достаточную мощность в любое время суток и года.