6. Динамическая характеристика энергосистемы

Характер изменения частоты вследствие дефицита мощности определяется динамической характеристикой энергосистемы.

При отсутствии резерва генераторной мощности:

(9)

T_J d/dtf_ + k  P_H0f_+ P_ДО = 0

где T_J– постоянная инерции вращающихся масс энергосистемы. Из (9) следует:

(10)

f_ = - P_ДО / k P_H0 (1 – e^{-t / Tч})

где Т_ч = Т_J / k P_H0– частотная постоянная времени энергосистемы (Т_ч = 5  8 с).

Таким образом, динамическая характеристика энергосистемы, то есть изменение частоты во времени при отсутствии вращающегося резерва, имеет экспоненциальный характер (рис. 2).

(11)

f = f₀ - f = f₀ - f₀ (1 – e^{-t / Tч})

Рис.2 – Динамическая характеристика энергосистемы

7. Лавины частоты и лавина напряжения

1. При работе с частотой ниже 49 Гц у некоторых типов паровых турбин (в том числе и для АЭС) наступает резонанс колебания отдельных ступеней лопаточного аппарата, что может привести к механическому повреждению турбины.

2. При понижении частоты до 47  48 Гц снижается производительность собственного расхода электростанций, особенно станций высокого давления, до такой степени, что в течении нескольких нескольких минут может нарушится их нормальная работа и авария может получить дополнительное развитие, в виде «лавины частоты»:

fQP_Г f «лавина частоты».

3. Процесс уменьшения частоты вызывает также уменьшение выработки реактивной мощности и в тоже время увеличение ее потребления нагрузкой, что приводит к понижению напряжения в энергосистеме. При частоте f = 43  45 Гц напряжение может снизится до такого значения, при котором возникнет «лавина напряжения»:

fn_возб.Е_возб.I_в,г Е_Г U_cQ_потр.U .

Явление «лавина частоты» и «лавина напряжения» могут привести не только к полному сбросу нагрузки, но и к остановке электростанций. Пэтомуработа с частотой f  45 Гц категорически запрещена.

Для предотвращения развития таких аварий применяется комплекс мероприятий:

• использование вращающегося резерва генераторной мощности;

• пуск резервных генераторов;

• отключение части потребителей.

8. Категории ачр:

• АЧР-I – быстродействующая категория, предназначенная для предотвращения значительного снижения частоты. Выполняется в виде нескольких очередей, имеющих различныеуставки по частоте;

• АЧР-II – категория разгрузки, предназначенная для: 1) подъема частоты после действия АЧР-I; 2) предотвращения зависаний частоты на недопустимом уровне и снижения частоты при сравнительно медленном нарастании дефицита мощности. Выполняется в виде нескольких очередей с одной уставкой по частоте и различнымиуставками по времени.

• Дополнительная разгрузка – предназначенгадляч ускорения разгрузки и увеличении ее объема при особо значительных (45% и более) дефицитах мощности.

9. Условия синхронизма

Синхронизацию обычно осуществляют так, чтобы воссоединение частей системы или включение в сеть генераторов не сопровождалось появлением уравнительных токов, а также сопутствующих им снижений напряжения и переходных процессов. Для этого перед включением должны выполняться условия, справедливые для точки соединения при синхронной работе, а именно должны быть верны равенства:

1. напряжений воссоединяемых элементов энергосистемы;

2. частот или электрических угловых скоростей вращения;

3. относительных углов роторов воссоединяемых элементов: ₁ = ₂ ( = 0).

10. Автоматика является наименьшей единицей функциональной структуры (рис. 1). С