вкр (Выбор управляющих воздействий противоаварийной автоматики Хабаровской энергосистемы связи со строительством Хабаровской ПГУ ТЭЦ), страница 7

По результатам статической устойчивости можно сделать вывод, что пропускная способность сечения «переход р.Амур» обеспечивает необходимый приём мощности в район Правобережья Хабаровской энергосистемы и транзит мощности в Приморскую энергосистему во всех схемно-режимных ситуациях на этап 2025 г. в условиях зимнего максимума. Ограничение нагрузки потребителей Хабаровской энергосистемы не требуется.

1. Расчёт динамической устойчивости

Динамическая устойчивость энергосистемы – это способность энергосистемы возвращаться к нормальному режиму работы энергосистемы после значительных возмущений без перехода в асинхронный режим (под значительными возмущениями понимаются такие нарушение режима энергосистемы, при которых изменения параметров режима соизмеримы со значениями этих параметров).[12, 13]

Большие возмущения, появляющиеся в сложных электрических системах, чаще всего вызываются отключениями мощных нагрузок или несущих нагрузку генераторов, трансформаторов, линий электропередач. К еще более резким изменениям режима приводят короткие замыкания, при которых изменения мощности на отдельных участках системы могут быть соизмеримы с величиной суммарной мощности всей системы. Короткие замыкания в зависимости от места системы (в котором они происходят) и их вида (трехфазные, двухфазные и т.д.) могут приводить к различным изменениям передаваемой мощности – сбросам мощности. Они, следовательно, различны по своей тяжести. Наиболее тяжелым является трехфазное короткое замыкание, полностью прерывающее передачу мощности через тот элемент, на котором эта авария произошла. Место короткого замыкания в сильной степени влияет на тяжесть аварии в отношении, как величины токов короткого замыкания, так и воздействия на устойчивость системы. Чем дальше короткое замыкание от источников энергии, тем, как правило, меньше токи короткого замыкания. Чем симметричнее место короткого замыкания по отношению к генераторам системы, тем легче авария в смысле ее влияния на устойчивость системы. Это объясняется тем, что при одинаковом сбросе мощности генераторы в равной мере ускоряются и остаются устойчивыми относительно друг друга.[12, 13]

Основной задачей исследования динамической устойчивости рассматриваемого энергорайона по данному титулу является изучение динамических особенностей энергорайона для формирования требований к устройству противоаварийной автоматики.

Расчёты проводились с использованием программного комплекса «ДАКАР ЕЛЕКС». Протокол расчётов сведён в приложение Б.

Критерием нарушения динамической устойчивости является ограниченное возрастание относительных углов ЭДС генераторов. Линии замещались П-образными схемами замещения. Узлы нагрузок представлялись в виде комплексной нагрузки, включающей в себя 55% асинхронных двигателей.

Для сети 110 кв время отключения КЗ от основных защит должно быть не более 0,18 с, а для сети 220 кВ время отключения КЗ от основных защит принято 0,16 с, выдержка времени УРОВ принята 0,3 с, следовательно предельное время отключения короткого замыкания должно быть не более 0,46 с.

Расчёты выполнялись в режиме полной выдачи мощности Хабаровской ПГУ-ТЭЦ.

В нормальной схеме рассматривались аварийные возмущения, относящиеся к II и III группам нормативных возмущения, в ремонтных к II группе.[12]

• Отключение сетевого элемента основными защитами при трёхфазном КЗ с успешным и не успешным АПВ (II гр.);

• Отключение сетевого элемента действием УРОВ при однофазном КЗ с отказом одного выключателя (II гр.);

• Отключение сетевого элемента действием УРОВ при трёхфазном КЗ с отказом одного выключателя (III гр.).

Смоделируем трёхфазное короткое замыкание в программном комплексе «Дакар ЕЛЕКС». Для этого в месте короткого замыкания включаем шунт. Задаём верхнюю и нижнюю границу времени отключения короткого замыкания. Производим расчёт предельного времени отключения при котором сохраняется динамическая устойчивость системы. В приложении Б представлен протокол расчёта динамической устойчивости.

В Приложении Д приведены результаты расчётов динамической устойчивости.

В ряде расчётов в условиях зимнего максимума нагрузок, выполненных для трёхфазного КЗ при отказе выключателя и действии УРОВ, происходит нарушение динамической устойчивости энергоблоков ПГУ-ТЭЦ. Исходя приведённых результатов расчётов для сохранения синхронной динамической устойчивости энергоблоков ПГУ-ТЭЦ, необходимо уменьшить общее время срабатывания с учетом действия УРОВ. Время срабатывания защиты и отключения выключателя может быть уменьшено, в частности для ВЛ 220 кВ t_кз=0,1 с. С учетом этих данных повторные расчеты показывают, что динамическая устойчивость энергоблоков ПГУ-ТЭЦ не нарушаются при ограничении выдачи мощности станции на 20%.

Графики расчётов синхронной динамической устойчивости на этап ввода ПГУ-ТЭЦ в режиме зимнего максимума нагрузок при трёхфазных КЗ на одной из цепей ВЛ 220 кВ ХабПГУ – Хехцир, ВЛ 220 кВ Хаб.ПГУ – ХТЭЦ-3, ВЛ 110 кВ ХабПГУ – Южная или ВЛ 110 кВ ХабПГУ – Хехцир при отказе выключателя и работе УРОВ с учётом предложенных рекомендаций представлены в Приложение Б.

4 ВЫБОР УСТРОЙСТВ ПРОТИВОАВАРИЙНОЙ АВТОМАТИКИ

По результатам выполненных расчётов в связи с вводом Хабаровской ПГУ-ТЭЦ мощностью 450 МВт в данном разделе представлен выбор принципов противоаварийной автоматики, целью которого является определение объёмов противоаварийного управления, необходимых для ввода Хабаровской ПГУ-ТЭЦ.

На новых ВЛ 220 кВ, построенных в связи с вводом в эксплуатацию Хабаровской ПГУ-ТЭЦ, необходимо установить устройство фиксации отключения линий (ФОЛ). Устройство фиксации отключения линии предназначено для фиксации отключения и состояния ВЛ 220 кВ. Фиксация отключения производится на основе сигналов релейной защиты ВЛ, контакторов РПО и РПВ выключателей линии. Устройства ФОЛ устанавливаются с обоих концов ВЛ.[1,14]

Для ликвидации асинхронного режима необходима установка устройств АЛАР с действием на отключение линий. При этом, ликвидацию АР предлагается выполнить двумя видами устройств: основными и резервными. Основное и резервное устройство, осуществляет деление энергосистемы, действуя на разные выключатели, и установленные на разных подстанциях. В качестве основных устройств АЛАР для сечения «Хабаровскэнерго - ПримГРЭС» предлагается установить устройства АЛАР:

• ПС Хехцир-2 на стороне 500 кВ;

• ПримГРЭС на стороне 500 кВ;

• ПримГРЭС на стороне 220 кВ;

• ПС Хехцир на стороне 220 кВ.

В качестве резервных устройств АЛАР для сечения «Хабаровскэнерго - ПримГРЭС» предлагается установить устройства на:

• НПС-36;

• ПС Аван.

Расчёты динамической устойчивости показали, что предел передаваемой мощности по сечению «СВМ Хабаровской ПГУ» в нормальной схеме ограничивается по условию сохранения синхронной динамической устойчивости.

В условиях зимнего максимума при отключении трёхфазных КЗ на воздушных линиях, отходящих от шин 220 кВ и 110 кВ Хабаровской ПГУ-ТЭЦ, действием УРОВ наблюдается нарушение синхронной динамической устойчивости.

Для сохранения синхронной динамической устойчивости генераторов Хабаровской ПГУ-ТЭЦ в режимах выдачи всей располагаемой мощности необходимо предусмотреть действие ПА, ориентированное на отключение генератора, вышедшего из синхронной работы.

Во всех рассмотренных ремонтных схемах предел выдаваемой мощности по сечению «СВМ Хабаровской ПГУ» в условиях зимнего максимума по условию сохранения синхронной динамической устойчивости.

Результаты расчётов нормальных, ремонтных и послеаварийных режимов работы электрических сетей 110 кВ и выше Правобережья Хабаровской энергосистемы в условиях зимнего максимума нагрузок показал, что с вводом в эксплуатацию Хабаровской ПГУ-ТЭЦ необходима автоматика для снятия перегрузки ВЛ 110 кВ ХТЭЦ-3 – СМР (1ц и 2ц) и линий.

Также необходима частотная делительная автоматика, предназначенная для предотвращения полного останова ТЭЦ при недопустимом снижении частоты в энергосистеме.

Предлагаю установить на Хабаровской ПГУ-ТЭЦ автоматику ограничения повышения частоты (АОПЧ). Устройства АОПЧ предназначены для предотвращения недопустимого повышения частоты в энергосистеме до уровня, при котором возможно срабатывание автоматом безопастности турбин ТЭЦ.

Аварийные сигналы и команды противоаварийного управления передаются до места реализации посредством устройств приема и передачи аварийных сигналов и команд (УПАСК).

Устройства противоаварийной автоматики выполнены с применением микропроцессорных комплексов противоаварийной автоматики (МКПА).

Микропроцессорный комплекс локальной противоаварийной автоматики МКПА предназначен для контроля режимов работы электрической сети, и функционирует по алгоритмам работы противоаварийной автоматики энергосистем.

В случае возникновения аварийной ситуации МКПА производит выдачу управляющих воздействий в соответствии с установленными алгоритмами противоаварийной автоматики.

В одном МКПА может быть реализовано несколько алгоритмов, выполняемых одновременно.

4.1 Алгоритмы противоаварийной автоматики

4.1.1 Устройство фиксации отключения линии

Алгоритм ФОЛ предназначен для формирования сигналов аварийного отключения линии, «ремонт» и «неремонт» для схемы «два выключателя – присоединение».[19]

ФОЛ вырабатывает аварийные сигналы:

• Отключение линии до ТАПВ;

• Отключение линии с запретом ТАПВ;

• Отключение линии после неуспешного ТАПВ;

• Несостоявшееся ТАПВ.

ФОЛ использует два способа выявления аварийного отключения ВЛ.[19]

Быстродействующая цепь пускается от н.о. контактов реле блокировки от многократных срабатываний (РБМ) или других устройств, воздействующих на цепь отключения выключателя, по факту их срабатывания. Работа быстродействующей цепи разрешается при наличии короткого замыкания в сети. Факт короткого замыкания выявляется по наличию симметричных составляющих тока (или) напряжения.

Вторая, медленнодействующая цепь, пускается при замыкании н.з. блок контактов выключателей или н.о. контактов реле повторителей отключенного положения выключателей (РПО). Работа медленнодействующей цепи разрешается при одновременном выполнении двух условий: разомкнуты н.о. блок-контакты выключателей или н.о. контакты резе повторителей включенного положения выключателей (РПВ) и зафиксировано снижение тока линии ниже заданной уставки.

Применение двух цепей пуска алгоритма ФОЛ повышает надежность на срабатывание, дополнительные условия контроля пусковых цепей – надежность на несрабатывание при ложном появлении сигнала от пусковых выключателей в ремонтных режимах. Дополнительные условия формирования аварийных сигналов при невозможности их технической реализации могут блокироваться.

ФОЛ вырабатывает также сигналы «ремонт» и «неремонт» линии для системы сбора доаварийной информации ЦКПА. Сигнал «ремонт» формируется при длительном отключении двух выключателей. Факт отключения каждого выключателя фиксируется по положению его н.з. и н.о. блок-контактов, или н.о. контактов РПО и РПВ.

Сигнал «ремонт» фиксируется двумя ключами «Работа-Ремонт» (по одному на каждый выключатель для фиксации их ремонтного положения) через заданное время после перевода ключей в положение «Ремонт».

При наличии сигналов от н.з. блок-контактов разъединителей выключателей, их одновременное замыкание приводит к фиксации сигнала «ремонт».

«Ремонт-неремонт» линии может быть сформирован соответствующими сигналами с удаленного конца линии.

После формирования сигнала «ремонт» аварийные сигналы ФОР блокируются.

Для выбора режима формирования аварийных сигналов на МКПА предусмотрен ключ «ТАПВ», который разрешает (положение «введено») или блокирует (положение «выведено») формирование аварийных сигналов «отключение линии до ТАПВ» и «несостоявшееся ТАПВ». Кроме того, эти сигналы блокируются при поступлении сигнала «запрет АПВ». При наличии этих блокировок будем сформирован сигнал «отключения линии при запрете ТАПВ» во время первого отключения линии.

Вывод ФОЛ из работы производится ключом, который разрывает выходные цепи сигналов аварийного отключения линии, при этом выходные цепи сигнала «ремонт» и «неремонт» остаются в работе.

Светодиодная сигнализация на шкафу МКПА срабатывает при:

• Появлении на выходах ФОЛ любого из аварийных сигналов;

• Неисправности цепей напряжения (снижение U1 на длительное время), причем одновременно блокируется быстродействующая цепь с контролем симметричных составляющих по напряжению;

• Неисправности цепей управления (замкнуты н.з. и н.о блок-контакты выключателя или н.о. контракты РПО и РПВ одновременно);

• Отключение линейного разъединителя (н.о. блок-контакты разомкнуты) и отсутствии фиксации сигнала «ремонт» ключами «Работа-Ремонт».

4.1.2 Устройство частотной делительной автоматики

Функция ЧДА предназначена для предотвращения полного останова ТЭЦ при недопустимом снижении частоты в энергосистеме.

Каждая ступень функции ЧДА должна срабатывать только при снижении частоты.

Каждая ступень функции ЧДА должна срабатывать только при снижении частоты в трех фазах ниже уставки ступени после отсчета выдержки времени.

Для исключения ложных срабатываний при исчезновении входного напряжения по любой причине, должна быть предусмотрена блокировка.

Для сохранения в работе собственных нужд и предотвращения полного останова электростанций при возникновении лавины напряжения в ЭС в функции ЧДА должно быть предусмотрено срабатывание по снижению напряжения в трех фазах с отстройкой по времени от КЗ.

Реализация одной ступени функции ЧДА должна быть следующей:

• При снижении частоты или напряжения во всех трех фазах должен запускаться отсчет выдержки времени;

• По окончании отсчета должен выдаваться сигнал срабатывания ограниченной длительности;

• Сброс отсчета выдержки времени (возврат схемы) при повышении частоты должен осуществляться через отдельную выдержку времени.

Фазные замеры частоты (Fa, Fb, Fc) сравниваются с уставкой (Fust). Фазные замеры напряжения (Ua, Ub, Uc) сравниваются с уставкой (Uust). При снижении частоты ниже уставки во всех трех фазах или при снижении напряжения во всех трех фазах длительностью больше выдержек времени DT1, DT2, DT3 и наличии сигнала разрешения срабатывания (Start), а также при отсутствии сигнала блокировки запускается отсчет выдержки времени (DT7). Выдержки времени на возврат (DT4, DT5, DT6) не допускают сброс отсчета выдержки времени на срабатывание при кратковременном повышении фазной частоты выше уставки. После успешного завершения отсчета выдержки времени выдается выходной сигнал срабатывания алгоритма (Y) ограниченной длительности, задаваемой элементом времени DT9. Кроме того выдается импульсный сигнал пуска регистратора аварийных процессов (avar).

4.1.3 Автоматика ограничения повышения частоты