7. Ликвидация аварий в энергосистемах

Аварии в энергосистемах наносят огромный народнохозяйственный ущерб, поэтому ликвидация их должна осуществляться быстро и точ­но. Для этого применяют быстродействующие релейные защиты от то­ков КЗ и средства противоаварийной системной автоматики: повтор­ного включения линий, трансформаторов и шин, включения резервного оборудования и источников питания, регулирования возбуждения ге­нераторов и синхронных компенсаторов; регулирования напряжения (АРН), частотной разгрузки, частотного повторного включения (ЧАПВ) и др. Массовое внедрение в энергосистемах перечисленных автоматиче­ских устройств отражается на работе диспетчера энергосистемы, от ко­торого требуется четкое знание принципов и особенностей работы ав­томатических устройств при нарушениях режима; быстрая переработка всей поступающей во время аварии информации и столь же быстрое принятие решений, направленных на устранение аварийного режима. При нормальном функционировании автоматических устройств действия диспетчера сводятся к контролю за их срабатыванием и за установив­шимся послеаварийным режимом с последующим принятием необхо­димых мер. В случае неисправности того или иного автоматического устройства персонал вынужден дублировать его действие вручную.

Большое значение при ликвидации аварий приобретает безотказность в работе средств связи и телемеханики. Последнее имеет особое значе­ние при отсутствии на управляемых энергообъектах дежурного пер­сонала.

Типичными явлениями, с которыми обычно бывают связаны ава­рии в энергосистемах, являются понижения частоты и напряжения В ре­зультате обоих этих явлений возможно возникновение асинхронного ре­жима, качаний и разделение систем на части

Понижение частоты возникает при нарушении баланса между ге­нерацией и потреблением активной мощности. При дефиците мощности, вызванном отключением крупных генераторов или станций и отсутстви­ем в системе резерва, частота снижается в зависимости от состава ге­нерирующей мощности и нагрузки ориентировочно на 1 % при изменении нагрузки на 1—3 %.

Понижение частоты снижает производительность машин у потре­бителей и механизмов с. н. на станциях, что в свою очередь вызывает дальнейшее снижение вырабатываемой генераторами мощности.

Для предупреждения системных аварий, связанных с внезапным понижением частоты, применяются устройства автоматического вклю­чения и загрузки резервных гидрогенераторов, перевода в активный ре­жим гидрогенераторов, работающих в режиме синхронных компенсато­ров. Набор нагрузки резервными генераторами сокращает дефицит мощности в системе, но не во всех случаях устраняет начавшийся про­цесс снижения частоты. В помощь автоматическим устройствам загруз­ки генераторов в энергосистемах установлены устройства для автома­тической разгрузки (т. е. отключения части потребителей) при сниже­нии частоты. Разгрузка производится несколькими очередями в диапа­зоне частот срабатывания 48—46,5 Гц с интервалами по частоте 0,1 — 0,2 Гц. Автоматическая частотная разгрузка должна обеспечить уровень частоты в системе не ниже 49 Гц. Дальнейшее повышение частоты до номинальной осуществляется диспетчером вводом резервной мощности, а при отсутствии — ограничением и отключением наименее ответствен­ных потребителей.

Важнейшим мероприятием при понижении частоты в пределах 48—45 Гц является выделение на независимое от энергосистемы пита­ние с. н. электростанций, чтобы устранить угрозу нарушения нормаль­ной работы их оборудования. Для этого предусматриваются специ­альные схемы, в которых часть генераторов станций при заданной час­тоте отделяется от системы (автоматически или вручную дежурным персоналом станции) со сбалансированной нагрузкой с. н. и части по­требителей, не допускающих резкого изменения частоты.

Понижение напряжения может сопутствовать понижению частоты, но может произойти и независимо от нее. При одновременном пониже? нии частоты и напряжения последнее снижается примерно на 1 % при понижении частоты на 1 Гц.

Напряжение может понижаться в той или иной части энергосисте­мы при недостатке в ней реактивной мощности. В этом случае опера» тивный персонал станций и подстанций с синхронными компенсаторами самостоятельно, не дожидаясь распоряжения диспетчера, повышает ре­активную нагрузку генераторов и синхронных компенсаторов, пользуясь таблицами допустимых перегрузок.

При глубоком снижении напряжения независимо от причины, по которой оно произошло, срабатывают устройства автоматического ре­гулирования возбуждения и быстродействующей форсировки возбуж­дения (БВ) генераторов и синхронных компенсаторов, временно подни­мая реактивную мощность. Однако допустимое время форсированной работы незначительно (для крупных турбогенераторов с непосредствен­ным охлаждением обмоток 20 с). Поэтому в условиях, когда срабатывает форсировка возбуждения генераторов, диспетчер обязан действовать особенно быстро, так как промедление с восстановлением напря­жения может привести к отключению перегруженных генераторов от сети и дальнейшему ухудшению положения в системе.

Асинхронный режим в энергосистеме может возникнуть в резуль­тате междуфазного КЗ, потери возбуждения (полной или частичной) мощным генератором и т. д. При этом вышедшие из синхронизма ге­нераторы или части энергосистемы продолжают оставаться соединен­ными между собой, но работают с разными частотами и между ними происходит периодический обмен потоками мощности. Признаками асинхронного режима являются качания стрелок вольтметров, ампер­метров в цепях генераторов, линий и трансформаторов вслед за изме­нением направления потока мощности. Число периодов качаний в се­кунду равно разности частот в выпавших из синхронизма частях. В точках, близких к так называемому электрическому центру качания, наблюдаются наибольшие колебания напряжения. Асинхронные режимы могут устраняться самопроизвольно в течение нескольких секунд. Если же ресинхронизация затягивается, то для восстановления синхронизма понижают частоту в части системы, где она повысилась, и повышают там, где частота понизилась. При разности частот от 1 до 0,5 Гц вы­шедшие из синхронизма части (станции) обычно втягиваются в син­хронизм.

Ресинхронизация обеспечивается действием АЧР в части системы с пониженной частотой и автоматической разгрузкой генераторов в час­ти системы с повышенной частотой. Кроме того, для ликвидации асин­хронного режима на транзитных линиях устанавливаются делительные защиты, разделяющие части энергосистемы, вышедшие из синхронизма. Если в течение 2—3 мин синхронизм в системе восстановить не удается, диспетчер разделяет энергосистему на несинхронно работаю­щие части. После установления нормального режима в разделенных частях их синхронизируют и включают на параллельную работу. Раз­ница частот при замыкании несинхронно работающих частей допуска­ется не более 0,5 Гц.

При ликвидации аварийных режимов диспетчер энергосистемы пользуется прямой телефонной связью со всеми управляемыми энерго-объектами, а также радиосвязью. Оперативные переговоры записыва­ются на магнитную ленту. В создавшейся аварийной ситуации диспет­чер ориентируется по мнемонической схеме системы, изображенной на диспетчерском щите. Щиты оснащены средствами телесигнализации положения отключающих аппаратов, а в некоторых случаях и средст­вами телеуправления. Имеются устройства телеизмерения наиболее важ­ных электрических величин: частоты, активной мощности станций, на­пряжения в контрольных точках системы, нагрузки по линиям и др. В настоящее время различные устройства телеинформации сопрягаются с устройствами отображения ее на электронно-лучевых трубках. Обработка и воспроизведение получаемой диспетчером информации производятся с помощью ЭВМ.