МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ

НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ "ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА"

Автоматичне частотне розвантаження

ЕНЕРГЕТИЧНИХ СИСТЕМ

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

для самостійної підготовки та інструкція до лабораторної роботи

з навчальних дисциплін

"Автоматика та телемеханіка електроенергетичних систем"

для студентів спеціальності 7(8).05070102 "Електричні системи і мережі",

"Автоматика електроенергетичних систем"

для студентів спеціальності 7(8).05070106 "Системи управління виробництвом і розподілом електроенергії" всіх форм навчання

Затверджено

на засіданні кафедри

електричних систем та мереж

Протокол № 1 від 25 серпня 2011 р.

Зареєстровано № _____

від "___"_________ 2011 р.

Львів 2011

Автоматичне частотне розвантаження енергетичних систем: Методичні вказівки для самостійної підготовки та інструкція до лабораторної роботи з навчальних дисциплін "Автоматика та телемеханіка електроенергетичних систем" для студентів спеціальності 7(8).05070102 "Електричні системи і мережі", "Автоматика електроенергетичних систем" для студентів спеціальності 7(8).05070106 "Системи управління виробництвом і розподілом електроенергії" всіх форм навчання /Укл.: В.М. Амброз, П.М. Баран, О.М. Равлик. – Львів: Національний університет "Львівська політехніка", 2011 – 14 с.

Укладачі Амброз В.М., ст. викл.

Баран П.М., канд. техн. наук, доц.

Равлик О.М., канд. техн. наук, доц.

Відповідальний за випуск Лисяк Г.М., канд. техн. наук, доц.

Рецензент

Мета роботи – ознайомитися зі схемами, принципом роботи пристроїв автоматичного частотного розвантаження (АЧР) та частотного автоматичного повторного ввімкнення (ЧАПВ), набути практичного досвіду опробування та налагодження схем релейного захисту та автоматики.

1. Методичні вказівки для самостійної підготовки

1. Основні положення по виконанню пристроїв ачр

енергетичних систем

1. Пристрої АЧР при виникненні дефіциту потужності повинні попереджувати шляхом вимкнення частини навантаження значне зменшення частоти, що загрожує розвитком аварії внаслідок порушення роботи механізмів власних потреб електростанцій чи порушення статичної стійкості енергетичної системи.

Для автоматичного підтримання частоти на нормальному рівні в енергетичній системі АЧР не використовується.

2. Сумарна потужність електроспоживачів, що приєднані до пристроїв АЧР, в енергетичній системі повинна дорівнювати можливому дефіциту потужності, який реально може виникнути в енергетичній системі, наприклад, при вимкненні найбільш потужного генерато­ра (в умовах електростанції, що працює окремо), вимкнення лінії живлення чи повному відокремленні найбільш потужної електростанції в системі.

При визначенні потужності електроспоживачів, приєднаних до пристроїв АЧР в енергетичних системах, що входять в об'єднані енергетичні системи та слабо зв'язані між собою, в районах енергетичних систем, слід врахувати можливість їх відділення при аваріях.

3. Вимкнення електроспоживачів пристроями АЧР повинно починатися при зниженні частоти нижче 47-48 Гц (верхня границя для невеликих енергетичних систем).

На гідроелектростанціях повинні передбачатися заходи по прискореному збільшенню навантаження до максимального на агрегатах, що обертаються під час зниження частоти, а також по автоматичному переводу в активний режим генераторів, які працюють в режимі синхронних компенсаторів, та автоматичному пуску резервних агрегатів.

Нижня границя зниження частоти для енергетичних систем з гідроелектричними станціями (на час, необхідний для збільшення навантаження гідроелектростанцій, що мають резерв) визначається місцевими умовами, але повинне бути не менше 40 Гц, а для енергосистем без гідроелектростанцій або з незначною потужністю останніх - не нижче 45 Гц.

4. Навантаження, що приєднане до пристроїв АЧР, повинно розбиватися на черги. Допускається неселективна дія розвантаження. Число пристроїв АЧР повинно бути по можливості найменшим, а число черг - можливо більшим (по числу пристроїв АЧР в енергосистемі або районі).

Після спрацювання АЧР частота повинна автоматично відновитися, як правило, в діапазоні 48-49,5 Гц. Відновлення частоти до 50 Гц проводиться за вказівками диспетчера енергосистеми.

Для зменшення часу перериву живлення електроспоживачів, що вимкнені АЧР, слід використовувати автоматичне повторне ввімкнення при відновленні частоти (частотне АПВ).

В нормальних умовах потужність, що виробляється генераторами електричних станцій, дорівнює потужності,, що забирається споживачами, і енергетична система працює з усталеним значенням частоти. При виникненні дефіциту генерованої активної потужності енергетичної системи знижується і відповідно зменшується потужність, що забирається споживачами. Таким чином, навантаження зменшує дефіцит потужності, що виник в енергетичній системі. В цьому проявляється регулюючий ефект навантаження по частоті.

Тому при появі порівняно невеликих дефіцитів потужності в енергосистемі може наступити нова рівновага при зниженій частоті. Нове (знижене) усталене значення частоти наступає при зменшенні потужності навантаження на величину, що дорівнює дефіциту, який виник в енергетичній системі.

Статичною частотною характеристикою навантаження, називається залежність зміни потужності навантаження (потужності, що споживається споживачами) від частоти при зміні останньої. Коефіцієнт регулюючого ефекту навантаження К_н визначає чисельно зміну потужності навантаження при зміні частоти. Цей коефіцієнт використовується при розрахунках АЧР.

Статичні частотні характеристики енергосистем в загальному випадку нелінійні. Однак для практичних розрахунків у першому наближенні їх звичайно спрямляють в границях практичної зміни частоти (50-45 Гц) (рис. 1.1).

Рис. 1.1. Статична частотна характеристика навантаження

Потужність генеруючих джерел також змінюється зі зміною частоти. Однак в границях 50-45 Гц ця зміна незначна. Тому, враховуючи наближення при оцінці К_н, потужність генеруючих джерел у діапазоні частот 50-45 Гц можна рахувати незмінною та проводити розрахунки АЧР з використанням статичних частотних характеристик навантаження при Р_г = const.

Динамічна частотна характеристика енергосистеми визначає зміну частоти в часі при раптовій появі небалансу між генерованою та споживаною активними потужностями, тобто характеризує швидкість зміни частоти в часі при виникненні дефіциту потужності, а також після дії пристроїв АЧР. Постійна часу зміни частоти залежить від моменту механічної інерції системи T_j, від коефіцієнта регулюючого ефекту навантаження K_н, та співвідношення значень генерованої та споживаної потужностей (тобто від величини збурення системи).

При відсутності обертового резерву потужності, для відновлення частоти енергосистеми необхідно її розвантажити, вимкнувши частину споживачів.

Тому що значення сподіваної появи дефіциту потужності наперед невідоме і може змінюватись в широких границях, то автоматичне розвантаження звичайно проводять по частинах, у кілька черг, вибираючи для кожної черги свою уставку спрацювання по частоті.

Пристрої АЧР підрозділяють на три основні категорії:

1. АЧР І - швидкодіючі розвантаження, призначені для попередження значного зниження частота. Виконується в кілька черг розвантаження, які мають різні уставки по частоті в діапазоні 49 ‑ 46,5 Гц з інтервалом 0,1 Гц.

2. АЧР II - розвантаження, призначене для підвищення частоти після дії пристроїв АЧР І, а також для попередження "зависання'' частоти на недопустимому рівні та зменшення її при порівняно повільному аварійному збільшення дефіциту потужності. Виконується в кілька черг розвантаження з загальною уставкою по частоті (49,2 Гц) та різними уставками по часу (5 – 60 с). Уставка по часу може бути збільшена до 90 с при наявності в енергосистемі значної резервної потужності на ГЕС.

3. Додаткове розвантаження (рис. 1.2) - діє по можливості селективно лише при виникненні місцевих дефіцитів потужності, наприклад, при аварійному відділенні району або вузла навантаження від основного джерела живлення. Пуск пристроїв додаткового розвантаження здійснюється за факторами, що характеризують виникнення місцевого дефіциту потужності, незалежно від характеру зміни частоти, її величини. Такими факторами можуть бути:

• вимкнення лінії або трансформатора, по яких здійснювалось основне живлення;

• зміна абсолютних значень струмів або знаків та величин потужності в лініях або трансформаторах;

• аварійні вимкнення агрегатів або їх перевантаження.

Рис. 1.2. Пилоподібна діаграма з врахуванням дії АЧР I

Допускається запуск пристроїв додаткового розвантаження по швидкості зниження частоти, по зниженню напруги, або комбінації цих та вказаних раніше факторів.

Під час аварійного зниження частоти почергово спрацьовують пристрої АЧР І з все більш низькими уставками по частоті. Для відновлення частоти до так званої "диспетчерської зони" (49 - 49,5 Гц) спрацьовують пристрої АЧР II послідовно із зростаючими витримками по часу.

Частотне АПВ працює після відновлення частоти в системі до величини, більшої 50 - 49,5 Гц.