Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Автоматика / «Основы автоматики энергосистем».doc
Скачиваний:
65
Добавлен:
03.03.2016
Размер:
1.89 Mб
Скачать

7 Автоматическая частотная разгрузка.

Регулирование частоты в системах с преобладанием тепловых станций с помощью регуляторов, рассмотренных в разделе 6, может осуществляться только в пределах «Горячего резерва», то есть в пределах избытка пара. В связи с тем, что такой избыток в некоторых режимах системы относительно невелик, поддержание частоты с помощью регулирования выработки электроэнергии возможно в относительно узком диапазоне отклонения частоты (до 5%). В то же время дефицит мощности в системах в случае внезапных отключений может достигать нескольких десятков процентов (до 30-50%). В таких условиях поддержание частоты возможно только за счет отключения нагрузки.

7.1 Статическая частотная характеристика системы.

Потребители энергосистемы по-разному реагируют на изменение частоты и это свойство можно записать в виде выражения:

.

Коэффициенты «а» в этом выражении отражают долю в общей номинальной нагрузке Рн групп потребителей с различной зависимостью потребляемой мощности от частоты, поэтому

Группа потребителей, доля которых характеризуется коэффициентом а, составляют электротепловые, осветительные и аналогичные им нагрузки, потребляемая мощность которых не зависит от частоты. В группу а1 входят, в основном, транспортные механизмы и большинство металлорежущих станков. Их потребление пропорционально частоте. В группы с потреблением, зависящим от частоты в квадрате, кубе и более высокой степени, входят насосы, вентиляторы, компрессоры и им подобные механизмы.

Механический момент на валу двигателя насоса, вентилятора и компрессора зависит от давления на выходе механизма, которое в свою очередь зависит от числа оборотов в квадрате и более высокой степени. Это означает, что при снижении частоты соответственно снижаются обороты двигателя, уменьшаются в соответствующей степени давление и падает производительность. Снижение давление уменьшает механический момент на валу двигателя и он автоматически уменьшает потребление из сети.

Из сказанного следует, что нагрузка системы в целом, обладает эффектом саморегулирования частоты. При возникновении дефицита генерирующей мощности частота в системе падает, потребляемая мощность уменьшается, что уменьшает дефицит. Это свойство характеризуется частотным коэффициентом системы:

.

Количественное значение этого коэффициента зависит от состава нагрузки системы и может измениться во времени. Определить его можно расчетным и экспериментальным методом.

Скорость снижения частоты зависит от динамических свойств системы и величины наброса нагрузки. Однако для любой системы справедлива закономерность, что чем больше наброс нагрузки, тем больше скорость снижения частоты. Это означает, что скорость снижения частоты может служить для оценки величины дефицита мощности.

7.2. Обоснование необходимости автоматической частотной нагрузки.

На рисунке 7.1. приведена зависимость , из которой видно, что при увеличении загрузки (нагрузка Р приближается к располагаемой мощности) частота снижается. Особенно интенсивным это снижение будет при загрузке, приближающейся к единице.

Рис.7.1

Если частота снижается до критической f кр, то возникает опасность развития явления, называемого «лавиной» частоты. Суть этого явления заключается в том, что при частотах, близких к f кр скорость насосов, дымососов и других механизмов собственных нужд ЭС падает настолько, что начинает снижаться фактическая мощность турбин (падает давление пара, ухудшается вакуум в турбинах и т.п.) Это уменьшает располагаемую мощность, т.е. еще больше увеличивает дефицит, а это ведет к еще большему снижению частоты, большему снижению фактической частоты. Частоты стремятся к нулю, двигатели собственных нужд останавливаются и станции «садятся на нуль». Это очень тяжелая авария, так как для восстановления работы системы необходимо с нуля разворачивать станцию, а для этого надо откуда-то питать собственные нужды. Такие аварии связаны с многочасовым обесточиванием больших территорий и огромными убытками.

В системах с преобладанием тепловых станций f кр=47 – 48 Гц, а с преобладанием гидростанций -f кр=45 – 46 Гц. Для уменьшения вероятности снижения частоты до f кр системы должны работать с загрузкой (0,85  0,9)Ррасп и при снижении частоты до 49 Гц (а иногда и до 49,5 Гц) нужно начинать отключать часть нагрузки, чтобы предотвратить дальнейшее снижение частоты.

Хотя процессы снижения частоты, и тем более процесс развития лавины напряжения относительно медленные процессы (минуты и даже десятки минут) разгрузку по частоте следует выполнять автоматической, так как отключения по команде диспетчера требуют большого времени, к тому же на очень многих подстанциях отсутствует постоянный дежурный персонал.

7.3.Параметры АЧР

Дефициты мощности в аварийных режимах систем могут быть самыми разными, Наибольшее значение дефицита с большей вероятностью достигает 30-40 %. Эта цифра и принимается за максимальный объем автоматической разгрузки. В случае большего дефицита дальнейшая разгрузка системы ведется по указаниям диспетчера.

В связи с тем, что величина дефицита в каждом конкретном случае неизвестна, разгрузку ведут очередями. Максимальное число очередей можно определить из выражения:

,

где - частота начала разгрузки (49Гц),

-частота окончания разгрузки (46ГЦ),

-частотная ступень разгрузки (зависит от погрешности реле частоты, обычно 0,5 Гц).

При принятых значениях величин n=7, причем единицей учитывается специальная очередь. В существующей практике энергосистем n=3  4.

Величина нагрузки, выделенная для каждой очереди, зависит от числа очередей и обычно составляет 5-7 % от полной нагрузки системы на обычную очередь и 10-15 % на специальную очередь. Потребители включаются в очередь в соответствии с ответственностью. Потребители 3 категории в 1-2 очереди, а 2 категории в последующие.

Устройства АЧР устанавливаются по возможности ближе к потребителю, так как там легче разделять потребителей по категориям.

7.4 Схемы АЧР

Ч1

В

R

Рисунок 7.2

Рисунок 7.3 Реле частоты индукционного типа

Наибольшее распространение в практике эксплуатации получили схемы АЧР для двух очередей. На рис. 7.2 представлена одна из таких схем.

В качестве пускового органа применяют реле снижения частоты (Ч), имеющего шкалу уставок в пределах 4649 Гц. В схемах двух очередей применяют реле частоты, в которых предусмотрена возможность переключения уставок. В нормальном состоянии реле имеет уставку одной из первых очередей. Допустим, частота в системе снижается и становится ниже уставки первой очереди. Контакт Ч1 замыкается, и запускает реле времени В. Его мгновенный контакт В1 размыкается, катушка 1П теряет питание, контакт 1П1 замыкается с выдержкой времени первой очереди. Катушки указательного реле 1У и промежуточного 2П обтекаются током. Если накладка Н поставлена, то реле 2П становится на самоподхват через контакт 2П1 и остается в таком состоянии до снятия накладки Н. Контакты 2П2 и 2П3 замыкаются и отключают выключатели первой очереди. Контакт 2П4 размыкается. Сопротивление R3 (рис.7.3) в цепи выбора уставок РЧ шунтируется и на реле частоты автоматически устанавливается уставка второй очереди с более низкой частотой и реле возвращается в исходное состояние. Но если частота продолжает снижаться, то при частоте уставки второй очереди f уст2 реле Ч снова срабатывает, контакт Ч1 замыкается и запускает реле времени В. С выдержкой времени второй очереди контакт В2 замыкается, катушки указательного реле 2У и промежуточного 3П обтекаются током. Контакты 3П2 и 3П3 замыкаются и подают команду на отключение выключателя второй очереди. Блинкер на реле 2У отпадает.