1. Ачр не должна допускать снижения частоты ниже определенного уровня на время, большее, чем некоторое допустимое (tдоп) для этого уровня частоты.

2. Суммарная мощность потребителей, отключенных АЧР должна быть по возможности минимальной. АЧР должна вступать в действие после того, как полностью или частично реализуется вращающийся резерв на тепловых и атомных электростанциях.

Если реализуемых вращающихся резервов нет, то мощность отключаемых потребителей не должна превосходить возникший аварийный дефицит мощности.

3. АЧР должна обеспечить подъем частоты до значений, при которых энергосистема может длительно работать. К АЧР не предъявляется требование восстановления частоты до номинальной или исходной. Эта задача, как правило, решается после работы АЧР оперативным персоналом энергосистемы или объединения (путем ограничения ряда потребителей, кратковременной перегрузкой оборудования, пуском резервных агрегатов и т.д.). Поскольку эти операции требуют достаточно большого времени (от нескольких минут до нескольких десятков минут), уровень частоты после работы АЧР не должен приводить к нарушениям режима работы энергосистемы.

Для восстановления нормальной работы дефицитных энергоузлов (частей энергосистем), отделившихся от крупного энергообъединения, резервов мощности в них может оказаться недостаточно. Снижать работу в энергообъединении для синхронизации с дефицитным энергоузлом нецелесообразно. В этих условиях вытекает требование к АЧР ряда дефицитных энергоузлов – восстанавливать частоту до уровня синхронизации.

В тех случаях, когда восстановление нормального режима в дефицитном энергоузле обеспечивается автоматически к АЧР предъявляется требование восстановления частоты до значений, необходимых для срабатывания АПВУС или ресинхронизации.

4. Экономический ущерб при отключении потребителей должен быть по возможности минимальным. Для выполнения этого требования в первую очередь отключаются менее ответственные потребители.

5. Ачр не должна работать при процессах, которые отличаются от переходных процессов в энергосистеме при дефиците мощности, и сопровождаются изменением частоты.

3.3. Основные способы выполнения АЧР

Базовым вариантом выполнения АЧР в настоящее время является одновременное применение трех видов устройств, которые принято называть категориями.

Категория 1. АЧР I – быстродействующая разгрузка, действующая на отключение потребителей очередями с различными постепенно снижающимися уставками по частоте.

Уставки срабатывания отдельных очередей отличаются друг от друга на 0,1 Гц.

Категория 2. АЧР II – медленно действующая разгрузка, действующая на отключение потребителей очередями. АЧР II работает после того, как отработала часть очередей АЧР I.

Категория 3. Дополнительная разгрузка, действующая при возникновении дефицита мощности, превышающего максимальный расчетный дефицит. Фактором запуска дополнительной разгрузки, как правило, может быть, возникшее возмущение, например, отключение линии связи с контролем по параметрам предшествующего режима.

Выполнение АЧРI и АЧРII, состоящими из большого числа очередей и отключающих нагрузку сравнительно небольшими долями, придает АЧР свойство системы автоматического регулирования с обратной связью.

Такая система, как известно, может выполнять свои основные функции при изменении параметров объекта и интенсивности возмущений. Применительно к АЧР это означает, что она способна выполнять задачу предотвращения недопустимого снижения частоты и последующего восстановления частоты в условиях, когда в зависимости от текущего состояния энергосистемы изменяется коэффициент регулирующего эффекта нагрузки по частоте, постоянная механической инерции, а так же и значение возникающего дефицита мощности.

АЧР I. Параметры настройки (уставки) по частоте и времени для АЧР I принимаются следующими:

- верхний уровень уставок по частоте f_АЧРI = f_АЧРII – 0.2 Гц ,

- нижний уровень уставок по частоте f_АЧРI =46.5 Гц.

- интервал по частоте между очередями АЧР I – 0,1 Гц.

- выдержка времени очередей АЧР I для отстройки от режима синхронных качаний, принимается не более 0,1 ÷ 0,15с.

Верхняя уставка АЧР I принимается около 49Гц, чтобы обеспечивались условия реализации резерва на тепловых электростанциях до отключения потребителей.

АЧР II. Параметры настройки (уставки) по частоте и времени для АЧР II принимаются следующими:

- верхний уровень уставок по частоте f =48,8 ÷ 48,6 Гц;

- нижний уровень уставок по частоте на 0,3 Гц меньше верхнего уровня.

- интервал по частоте между очередями АЧР II – 0,1 Гц.

- начальная уставка по времени АЧР II 5 ÷ 10с, конечная – 60с.

Если возможна мобилизация мощности на ГЭС, то конечная уставка АЧР II 70 ÷ 90с. Если для очередей АЧР II используется более одной уставки по частоте, то очереди с более низкими уставками по частоте должны иметь большие уставки по времени.

Верхняя уставка АЧР II также принимается около 49 Гц, чтобы частота восстанавливалась до уровня, при котором допустима длительная работа электростанций.

АЧР I имеет цель прекратить снижение частоты после дефицита мощности.

По мере снижения частоты срабатывают очереди этой категории разгрузки 1’, 2’, 3’, 4’, 5’, 6’ со все более низкими уставками по частоте, и скорость снижения частоты постепенно падает (рис.3 .4.).

Рис.3.4.

После срабатывания ряда очередей АЧР I частота устанавливается на некотором уровне f_min, превышающем минимально допустимый, что и является конечной целью работы этой категории разгрузки.

С целью увеличения общего числа очередей разгрузки минимальные интервалы (ступени) уставок по частоте очередей АЧР I в пределах отдельного района или энергосистемы могут быть приняты до 0.1 Гц.

При действии АЧР I отключение нагрузки производится большим числом малых по мощности очередей. АЧР I по принципу ее работы не предназначена и не может осуществлять подъем частоты.

Функции подъема частоты возлагаются на АЧР II. После того, как с помощью АЧР I предотвращено глубокое снижение частоты, одна за другой вступают в работу очереди АЧР II, которые запустились при частотах АЧР II, несколько превышающих или примерно равных верхней уставке АЧР I (рис. 3.4). Через время t_1’’ после запуска сработает первая очередь АЧР II, через время t_2’’ — вторая и т. д.

Для обеспечения гибкости и адаптивности разгрузки желательно, чтобы очереди АЧР II вступали в работу после того, как закончится срабатывание очередей АЧР I. Также целесообразно особо не затягивать восстановление частоты. Чтобы удовлетворить эти два требования одновременно, принята начальная уставка по времени очередей АЧР II порядка 5—10с.

Подъем частоты в результате действия АЧР II происходит в общем случае по экспоненциальному закону.

Если частота снижается достаточно быстро, то все очереди АЧР II запускаются примерно одновременно, и если их выдержки времени отличаются незначительно, то за время подъема частоты до необходимого уровня количество сработавших очередей может оказаться таким, что ряд потребителей будет отключен излишне. Во избежание подобных явлений желательно, чтобы в процессе подъема частоты срабатывание последующих очередей АЧР II (с большими уставками по времени) происходило после того, как произойдет восстановление частоты (с учетом постоянной времени изменения частоты) в результате работы предыдущей очереди. С другой стороны, для обеспечения гибкости разгрузки целесообразно увеличивать число очередей, причем чем больше будет очередей АЧР II, тем менее жестким (с точки зрения ступеней по времени) будет предыдущее требование к уставкам по времени очередей АЧР II.

3.4. Схемы АЧР

Схемы частотной разгрузки очень просты. Их основу составляют реле частоты, реле времени и промежуточные реле.

На рис. 3.5 показана схема АЧР, которая обеспечивает отключение одной очереди потребителей с запретом действия АПВ.

Рис. 3.5. Рис. 3.6.

Реле частоты KF имеет заданную уставку. При снижении частоты до значения это уставки реле KF срабатывает и замыкает цепь питания катушки реле времени КТ. С выдержкой времени через контакты промежуточного реле KL подается сигнал на отключение потребителей. Одновременно реле KL подает сигнал, который обеспечивает запрет АПВ.

Если на подстанции имеются потребители разных категорий, отключение которых должно осуществляться при разных уставках по частоте, то необходимо иметь несколько таких схем.

На рис. 3.6 представлена схема АЧР с двумя очередями, в которой для экономии аппаратуры используется одно реле частоты, перенастраиваемое на разные частоты.

Сначала реле частоты KF настроено на более высокую уставку по частоте. При срабатывании этого реле получает питание катушка реле времени KT. Мгновенные контакты КТ.1 реле времени размыкаются и снимают питание с промежуточного реле KL.1.

Реле KL.1 возвращается с замедлением и через 0.5 с замыкает цепь катушки KL.2. Реле КL.2 производит отключение потребителей первой очереди, а также его контакты KL2.3 перенастраивают реле KF на более низкую уставку по частоте. После перенастройки реле KF возвращается в исходное положение.

При дальнейшем снижении частоты реле KF срабатывает, снова обеспечивает подачу питания на катушку реле KT, которое замыкает с выдержкой времени свои контакты KT.2 в цепи включения реле KL.3. Реле KL.3 производит отключение потребителей второй очереди.

3.5. Согласование действия УАЧР, УАВР и УАПВ.

По отдельности АВР, АПВ, АЧР выполняют разные функции, которые направлены на защиту линии и аппаратуры от аварийных режимов работы, а также бесперебойного питания потребителей электроэнергией.

Совместная же работа АВР, АПВ, АЧР позволяет обеспечить питание наибольшего количества потребителей при аварийных режимах работы устройств электроснабжения.

Напри­мер, согласованием выдержек времени УАВР, УАПВ и УАД, установлен­ных в разных точках сети, можно сохранить питание наибольшего числа потребителей при отключении поврежденного элемента в системе элек­троснабжения. Действие УАЧР имеет смысл и разгрузка возможна, если отключенные потребители не включаются повторно устройствами АПВ, а устройства АВР не восстанавливают их питание от тех же источников.

Действие УАПВ и УАВР необходимо согласовать так, чтобы при повреж­дении любой из линий и отключении ее соответствующей защитой уст­ройства автоматики попытались восстановить электроснабжение потре­бителей от своего источника питания. Это значит, что первым после от­ключения линии должно действовать УАПВ и только после его неуспешного действия потребители устройством АВР подключаются к резервному источнику питания.

Рис. 3.7. Схемы распределительных сетей с устройствами АВР, АПВ и АЧР.

На рис. (3.7, а) показа­на распределительная сеть: распределительные пункты РП1-РПЗ связаны с источником ИП питающими линиями Л1-ЛЗ; Q1 и Q2 выключатели, оборудованные устройствами АВР- УАВР1, УАВР2 одностороннего действия, которые обеспечивают резервное питание распределительных пунктов РП1 и РП2, по линии ЛЗ. На питающих ли­ниях установлены устройства АЧР- УАЧР1-УАЧР2 и устройства час­тотного АПВ - УЧАПВ1-УЧАПВЗ.

Для согласованного действия авто­матики необходимо, чтобы резервная линия ЛЗ имела УАЧР той же или более ранней очереди, чем рабочие линии Л1 и Л2.

Согласованное дейст­вие обеспечивается, если на линиях Л1 и ЛЗ установить УАЧР1 первой очереди, а на линии Л2 - УАЧР2 - второй очереди. В этом случае при действии автоматической частотной разгрузки УАВР1 и УАВР2 не сраба­тывают, так как резервное питание отключается одновременно с рабочим (линии Л1 и ЛЗ) или раньше рабочего (линии Л2 и ЛЗ). Для исключения ненужных срабатываний устройств АВР при восстановлении нормальной схемы резервная линия должна включаться последней. Это необходимо учитывать при выборе выдержек времени УЧАПВ.

Перерывы электроснабжения при автоматической частотной раз­грузке всегда приводят к экономическому ущербу.

При снижении час­тоты и действии УАЧР желательно сохранить питание ответственных потребителей.

Ответственные нагрузки выделяют на отдель­ные питающие линии (рис. 3.7, б).

Согласованное действие автоматики и надежное электроснабжение от­ветственных потребителей обеспечиваются установкой на линии Л1 устройства АЧР, а на секционном выключателе — устройства АВР од­ностороннего действия, которое обеспечивает резервирование только ответ­ственных нагрузок.

Следует иметь в виду, что ответственные потребите­ли предприятия обычно рассредоточены по питающим линиям. Для пе­ревода на одну линию, как правило, требуется проведение больших работ, связанных с экономическими затратами. В ряде случаев они мо­гут оказаться совершенно неоправданными. Обычно нежелателен также перенос устройства АЧР непосредственно на объекты потребителя, так как при этом требуются дополнительные затраты и ухудшается кон­троль со стороны энергосистемы за работой этих устройств.