Автоматическая частотная разгрузка
5. Автоматическая частотная разгрузка
5.1. Назначение и основные принципы выполнения АЧР
Пока в энергосистеме имеется вращающийся резерв активной мощности, системы регулирования частоты и мощности будут поддерживать заданный уровень частоты. После того как вращающийся резерв будет исчерпан, дефицит активной мощности, вызванный отключением части генераторов или включением новых потребителей, повлечет за собой снижение частоты в энергосистеме.
Небольшое снижение частоты (на несколько десятых герца) не представляет опасности для нормальной работы энергосистемы, хотя влечет за собой ухудшение экономических показателей. Снижение же частоты более чем на 1–2 Гц представляет серьезную опасность и может привести к полному расстройству работы энергосистемы. Это в первую очередь определяется тем, что при понижении частоты снижается частота вращения электродвигателей, а следовательно и производительность приводимых ими механизмов собственных нужд тепловых электростанций. Так, например, снижение частоты на 3–5 Гц приводит к уменьшению на 20–40% подачи воды в конденсатор циркуляционными насосами. При таком снижении частоты питательные насосы почти полностью прекращают подачу воды в котел. Вследствие снижения производительности механизмов собственных нужд резко уменьшается располагаемая мощность тепловых электростанций, особенно электростанций высокого давления, что влечет за собой дальнейшее снижение частоты в энергосистеме. Таким образом, происходит лавинообразный процесс – «лавина частоты», который может привести к полному расстройству работы энергосистемы. Следует также отметить, что современные крупные паровые турбины не могут длительно работать при низкой частоте из-за опасности повреждения их рабочих лопаток.
Процесс снижения частоты в энергосистеме сопровождается также снижением напряжения, что происходит вследствие уменьшения частоты вращения возбудителей, установленных на одном валу с основными генераторами. Если регуляторы возбуждения генераторов и синхронных компенсаторов не смогут удержать напряжение, то также может возникнуть лавинообразный процесс – «лавина напряжения» так как снижение напряжения сопровождается увеличением потребления реактивной мощности, что еще более осложнит положение в энергосистеме.
Аварийное снижение частоты в энергосистеме, вызванное внезапным возникновением значительного дефицита активной мощности, протекает очень быстро, в течение нескольких секунд. Поэтому дежурные персонал не успевает принять каких-либо мер, вследствие чего ликвидация аварийного режима должна возлагаться на устройства автоматики. Для предотвращения развития аварии должны быть немедленно мобилизованы все резервы активной мощности, имеющиеся на электростанциях. Все вращающиеся агрегаты загружаются до предела с учетом допустимых кратковременных перегрузок.
При отсутствии вращающегося резерва единственно возможным способом восстановления частоты в сети является отключение части наименее ответственных потребителей. Это и осуществляется с помощью специальных устройств – автоматов частотной разгрузки (АЧР), срабатывающих при опасном снижении частоты в сети.
Изменение частоты энергосистемы является сложным процессом, связанным с изменением параметров отдельных её элементов: активной мощности, развиваемой агрегатами электростанций и мощности нагрузки, большая часть которой состоит из электродвигателей.
Глубина снижения частоты зависит не только от значения дефицита активной мощности в первый момент аварии, но и от характера нагрузки. Потребление мощности одной группой потребителей, к которой относятся электроосветительные приборы и другие установки, имеющие чисто активную нагрузку, не зависит от частоты и при её снижении остается постоянной. Потребление же другой группы потребителей (электродвигателей переменного тока) при уменьшении частоты снижается. Чем больше в энергосистеме доля нагрузки первой группы, тем больше снизится частота при возникновении одинакового дефицита активной мощности. Нагрузка потребителей второй группы будет в некоторой степени сглаживать эффект снижения частоты, поскольку одновременно будет уменьшаться потребление мощности электродвигателями.
Уменьшение мощности, потребляемой нагрузкой при снижении частоты или, как говорят, регулирующий эффект нагрузки характеризуется коэффициентом регулирующего эффекта КН, равным отношению:
. (65)
Рекомендуемые материалы
Коэффициент КН показывает, на сколько процентов уменьшается потребление нагрузкой активной мощности на каждый процент снижения частоты. Значение коэффициента регулирующего эффекта нагрузки должно определяться специальными испытаниями и принимается в расчетах равным 1¸3.
Отклонение частоты в процентах, входящее в выражение (65),
,
где Df – в герцах.
Подставляя это значение в выражение (65), получаем:
,
откуда
. (66)
Таким образом, зная коэффициент КН, можно по выражению (66) определить, на сколько герц снизится частота при определенном значении дефицита активной мощности DР, выраженном в процентах к полной нагрузке энергосистемы. Зная величину снижения частоты в аварийном режиме fАВ по сравнению с номинальной частотой 50 Гц, можно определить установившиеся значение частоты:
или 
. (67)
Если до возникновения дефицита энергосистема работала с частотой fС, отличной от 50 Гц, выражение (67) будет иметь следующий вид:
. (68)
Устройства АЧР должны устанавливаться там, где возможно возникновение значительного дефицита активной мощности во всей энергосистеме или в отдельных ее районах, а мощность потребителей, отключаемых при срабатывании АЧР, должна быть достаточной для предотвращения снижения частоты, угрожающего нарушением работы механизмов собственных нужд электростанций, что может повлечь за собой лавину частоты. В соответствии с ПТЭ устройства АВР должны исключать возможность даже кратковременного снижения частоты ниже 45 Гц, время работы с частотой ниже 47 Гц не должно превышать 20 с, а с частотой ниже 48,5 Гц – 60 с.
При выполнении АВР необходимо учитывать все реально возможные случаи аварийных отключений генерирующей мощности и разделения энергосистемы или энергообъединения на части, в которых может возникнуть дефицит активной мощности, а также то обстоятельство, что нагрузка, а следовательно, и возможный дефицит активной мощности меняются в зависимости от сезона, времени суток, дней недели. Для того чтобы суммарная мощность нагрузки потребителей, отключаемых действием АЧР, хотя бы примерно соответствовала дефициту активной мощности, возникшему при данной аварии, АЧР, как привило, выполняется многоступенчатым, в несколько очередей, отличающихся уставками по частоте срабатывания.
Рис. 42.
На рис. 42. приведены кривые, характеризующие процесс изменения частоты в энергосистеме при внезапном возникновении дефицита активной мощности. Если в энергосистеме отсутствует АЧР, то снижение частоты, вызванное дефицитом активной мощности, будет продолжаться до такого установившегося значения, при котором за счет регулирующего эффекта нагрузки и действия регуляторов частоты вращения турбин вновь восстановится баланс генерируемой и потребляемой мощности при новом сниженном значении частоты (кривая I). Для восстановления в энергосистеме нормальной частоты в этом случае необходимо вручную отключить часть нагрузки потребителей, суммарное потребление мощности которыми при частоте 50 Гц равно дефициту мощности, вызвавшему аварийное снижение частоты.
Иначе будет протекать процесс изменения частоты при наличии АЧР (кривая II). Пусть, например, АЧР состоит из трех очередей с уставками срабатывания 48; 47,5 и 47 Гц. Когда частота снизится до 48 Гц (точка 1), сработают АЧР первой очереди и отключит часть потребителей: дефицит активной мощности уменьшится, благодаря чему уменьшится и скорость снижения частоты. При частоте 47,5 Гц (точка 2) сработают АЧР второй очереди, еще больше уменьшат дефицит активной мощности и скорость снижения частоты. При частоте 47 Гц (точка 3) сработают АЧР третьей очереди и отключат потребителей, мощность которых достаточна не только для прекращения снижения частоты, но и для её восстановления. Устройства АЧР, используемые для ликвидации аварийного дефицита активной мощности в энергосистемах, подразделяются на три основные категории (ПТЭ).
Первая категория АЧРI – быстродействующая (t = 0,1 ¸ 0,3 с) с уставками срабатывания от 49 Гц (в отдельных случаях от 49,2 – 49,3 Гц) до 46,5 Гц. назначение очередей АЧРI – не допустить глубокого снижения частоты в первое время развития аварии. Уставки срабатывания отдельных очередей АЧРI отличаются одна от другой на 0,1 Гц.
Мощность потребителей, подключаемых к устройствам АЧРI, РАЧРI определяется по формуле (ПТЭ)
, (69)
где: DРГ - дефицит генерирующей мощности;
DРРЕЗ - учитываемая часть резерва мощности;
0,05 - запас.
В качестве DРРЕЗ учитывается только гарантированный вращающийся резерв тепловых электростанций, обеспеченный по паропроизводительности котлов. Все величины в формуле (69) указаны в относительных единицах, причем за базисную мощность принята потребляемая мощность энергосистемы (района) в исходном режиме до возникновения дефицита мощности. Мощность, подключаемая а АЧРI, примерно равномерно распределена между очередями.
Вторая категория АЧРII – предназначена для восстановления частоты до нормального значения, если она длительно остается пониженной, или, как говорят «зависает» на уровне около 48 Гц; АЧРII работает после отключения части потребителей от АЧРI, когда снижение частоты прекращается и она устанавливается на уровне 47,5 – 48,5 Гц.
Уставки срабатывания всех АЧРII принимаются одинаковыми, равными верхней уставке АЧРI или несколько большими (до 0,5 Гц), но не выше 49,2 Гц. Выдержки времени АЧРII отличаются друг от друга на 3 с и принимаются равными 5 – 90 с. Большие выдержки времени АЧРII принимаются для того, чтобы за это время были мобилизованы резервы активной мощности, имеющиеся в энегосистеме: загружены все работающие агрегаты, пущены и загружены резервные гидроагрегаты. При этом наибольшие выдержки времени (70–90 с) следует принимать в условиях возможной мобилизации мощности ГЭС. Объем нагрузки, подключаемый к АЧРII, зависит от способа осуществления этого вида автоматики, который может быть раздельным и совмещенным с АЧРI. В первом случае к АЧРII подключаются другие потребители, а не те, которые подключены к АЧРI. При совмещенном выполнении на отключение одних и тех же потребителей действуют как АЧРI, так и АЧРII.
При раздельном выполнении АЧРI и АЧРII суммарная мощность потребителей, подключенных к АЧРII, должна удовлетворять следующему условию:
, (70)
но не менее 0,1.
При совмещении действия АЧРI и АЧРII мощность потребителей, подключенных только к устройствам АЧРII, должна составлять:
. (71)
В результате суммарная мощность потребителей, подключенных к устройствам АЧР, составит:
· при раздельном действии АЧРI и АЧРII
; (72)
· при совмещенном действии АЧРI и АЧРII,
. (73)
При определенных выше параметрах настройки реле АЧР и объемах разгрузки предотвращается снижение частоты ниже 46 Гц и обеспечивается восстановление нормальной частоты в энергосистеме за время не более 1 – 1,5 мин. При заданных уставках, отличающихся на 0,1 Гц, допускается неселективная работа смежных очередей АЧР.
Кроме указанных категорий автоматической частотной разгрузки АЧРI и АЧРII в эксплуатации применяется также так называемая дополнительная категория разгрузки. Такие устройства АЧР применяются для осуществления местной разгрузки при возникновении большого дефицита активной мощности в районе энергосистемы или на отдельной подстанции, когда суммарной мощности потребителей, подключенных к очередям АЧРI и АЧРII, оказывается недостаточно для ликвидации возможного дефицита активной мощности в этом районе. Дополнительная разгрузка может выполняться как с помощью АЧР, так и с помощью других устройств противоаварийной автоматики.
Действие устройств АЧР должно сочетаться с другими видами автоматики. Так, например, для того чтобы действие АЧР было эффективным, нагрузка потребителей, отключенных при аварийном снижении частоты, не должна подхватываться устройствами АПВ и АВР. Поэтому АПВ линии, отключенной действием АЧР, должно блокироваться. Линии и трансформаторы, обеспечивающие резервное питание в схемах АВР, должны отключаться теми же очередями АЧР, что и основные питающие линии и трансформаторы.
5.2. Реле частоты
В качестве основного органа устройств АЧР, определяющего глубину снижения частоты, используются реле частоты. Широкое применение в схемах АЧР нашли индукционные реле частоты типа ИВЧ-011А (ИВЧ-3). В последнее время в схемах АЧР используются полупроводниковые реле частоты типа РЧ-1, схема которого приведена на рис. 43.
Напряжение сети uС через разделительный трансформатор Т и фильтр высших гармоник Ф (Р3 и С1) подается на фазосдвигающую схему, состоящую из двух частотно-измерительных элементов И1 и И2 и активного делителя А. Цепь с элементом И1 служит для задания уставки реле по частоте срабатывания (Р1, R1, С4, С5, R3), а цепь с элементом И2 (Р2, R2, С2, С3, R42) – для уставки реле по частоте возврата (при использовании реле в схеме АЧР с ЧАПВ). Цепь срабатывания подключена к фазочувствительной схеме постоянно, цепь возврата подключается при необходимости (через внешние контакты), например, при осуществлении ЧАПВ. Активный делитель А (R4, R5) служит для создания опорного напряжения u2, относительно которого производится измерение углов сдвига фаз токов цепей И1 или И2, зависящих от частоты сети на входе реле.
Принцип действия реле основан на изменении фазы тока в цепи И1 и И2 при изменении частоты напряжения на входе реле. Параметры этих цепей подобраны таким образом, что при уставке срабатывания реле возникает резонанс напряжений. При этом сопротивление цепи становится чисто активным, и ток в ней совпадает по фазе с приложенным напряжением. Если частота приложенного напряжения выше частоты срабатывания реле, то в цепи преобладает индуктивное сопротивление и ток отстает от напряжения. Если частота напряжения сети ниже частоты срабатывания, то преобладающим становится емкостное сопротивление, и ток опережает напряжение. Схема дает разрешение на срабатывание реле, если ток в измерительной цепи совпадает с приложенным напряжением или опережает его.
Фазочувствительная схема, реагирующая на угол между напряжением на R5 и R3 (И1) или R42 (И2), состоит из двух идентичных формирователей импульсов Ф1 и Ф2, дифференцирующего элемента ДЭ и логического элемента ЛЭ, выполняющего операцию «Запрет». Формирователи импульсов преобразуют синусоидальные напряжения, снимаемые с резисторов R5 и R3 (R42), в импульсы прямоугольной формы с длительностью, близкой к полупериоду (uФ1 и uФ2). Положение импульсов относительно друг друга во времени определяется соотношением частоты срабатывания реле и частоты сети.
Дифференцирующий элемент формирует короткий импульс uД, соответствующий переднему фронту прямоугольного импульса uФ2 (рис. 44.). Импульсы от элементов Ф1 и ДЭ поступают на логический элемент, представляющий собой схему несовпадения. Прохождение импульса uД через элемент ЛЭ возможно только при условии отсутствия на входе этой же схемы импульса uФ1 (fC > fC.P.).
Рис. 43.
Наличие на входе элемента ЛЭ импульса uФ1 блокирует прохождение импульса uД (fC < fC.P.). В первом случае на выходе элемента ЛЭ появляются импульсы u’Д. (рис. 44. а)), поступающие на вход расширителя импульсов РИ. При наличии этих импульсов выходное реле не срабатывает. При исчезновении импульсов на входе РИ (рис. 44. б)) на его выходе появляется с выдержкой времени сигнал постоянного тока, который через усилитель У вызывает срабатывание исполнительного органа ИО.
Для предотвращения ложного срабатывания реле в случае исчезновения напряжения в сети, а вместе с ним и импульсов на входе РИ в схему введен пусковой орган ПО, который пускает РИ только при наличии на входе реле переменного напряжения.
Рис. 44.
Блок схема реле представлена на рис. 45.
Рис. 45.
Кратко опишем отдельные узлы схемы реле типа РЧ-1.
Формирователь импульсов (Ф1). При отсутствии сигнала транзистор Т1 открыт током, проходящим через резисторы R7 и R*. Транзистор Т1 остается открытым и при отрицательной полуволне напряжения на входе диодов Д4 иД5. При положительной полуволне напряжения на входе одного из диодов Д4 или Д5 потенциал точки Б1 становится положительнее потенциала базы Т1. При этом закрывается диод Д7, отделяя базу Т1 от шинки – 12 В. Потенциал базы Т1 при этом положителен и равен падению напряжения на диоде Д9; транзистор Т1 закрыт. Таким образом, при положительной полуволне напряжения измерительной цепи транзистор Т1 закрыт, при отрицательной – открыт. Выходное напряжение Ф1 с резистора R11 подается на ЛЭ. Аналогично транзистору Т1 работает транзистор Т2 формирователя импульсов Ф2. Закрывание транзисторов Т1 и Т2 происходит при небольших напряжениях на базе, равных долям вольта, что позволяет формировать напряжение прямоугольной формы между эмиттером и коллектором каждого транзистора в течение времени, близкого полупериоду входного сигнала.
Дифференцирующий элемент (ДЭ). При закрывании транзистора Т2 происходит заряд конденсатора С42 через резистор R10 и сопротивление перехода эмиттер-коллектор транзистора Т3 (при закрытом транзисторе Т1) или сопротивление перехода эмиттер-база транзистора Т4 (при открытом транзисторе Т3). Время заряда конденсатора С42 значительно меньше времени закрытого состояния транзистора Т2, что позволяет получить на конденсаторе кратковременный зарядный импульс, начало которого совпадает с началом закрывания транзистора Т2.
Логический элемент (ЛЭ) выполнен на транзисторе Т3. При открытом транзисторе Т1 транзистор Т3 закрыт положительным потенциалом, поступающим на его базу с делителя R12-R13. При закрывании Т1 транзистор Т3 открывается током базы, возникающим при перераспределении потенциалов на делителе R12-R13.
Расширитель импульсов (РИ). Транзистор Т4, выполняющий роль предварительного усилителя, при отсутствии на реле переменного напряжения открыт под воздействием тока через резистор R14. При наличии переменного напряжения выпрямленное напряжение пускового органа ПО (диоды Д1, Д2, резистор R41, конденсатор С41) закрывает диод Д10, что приводит к закрыванию Т4 прямым падением напряжения на диоде Д12. При закрытом Т4 закрыт также и транзистор Т5, поскольку при выбранном соотношении сопротивлений в делителях R17-R18 и R22-R23 диоды Д14 и Д15 открыты.
При открывании транзистора Т4 импульсом u’Д открывается диод Д13, что приводит к закрыванию диодов Д14 и Д15 и открыванию транзистора Т5, так как потенциал его базы, подключенной через резистор R17 к нулю схемы, оказывается выше потенциала эмиттера, потенциал которого определяется параметрами делителя R22-R23.
Усилитель (совмещен с цепями РИ) обеспечивает фиксацию, усиление и передачу на исполнительный орган импульса на срабатывание, полученного от логического элемента. Кроме того, в состав усилителя входят конденсаторы С6, С7, С8, создающие задержку на срабатывание реле. При закрытом транзисторе Т5 транзистор Т6 также закрыт падением напряжения на открытом диоде Д16, ток через который определяется, в частности, сопротивлением резистора R20. Открывание транзистора Т5 приводит к перераспределению потенциалов в цепи R19, R20, что и обеспечивает открывание транзистора Т6. При открытом транзисторе Т6 диод Д17 открыт, а Д18 закрыт. Поэтому открыт и транзистор Т7 типа n-p-n, база которого заведомо положительнее эмиттера, подключенного к средней точке делителя R29-R30. Через открытые транзисторы Т7 и Т5 открыты соответственно транзисторы Т8 и Т6. При открытом транзисторе Т8 база транзистора Т9 положительнее его эмиттера, и транзистор Т9 закрыт.
При исчезновении импульсов на входе РИ закрывается транзистор Т5, прерывается путь для тока, открывающего транзистор Т6, и последний закрывается, что приводит к закрыванию диода Д17. После заряда конденсаторов С6, С7, С8 открывается диод Д18, база Т7 подключается к делителю R25-Д18-R24, и транзистор Т7 закрывается. Транзистор Т8 закрывается так же, как при закрывании Т5 закрывается транзистор Т6. Закрывание транзистора Т8 создает возможность для прохождения тока, открывающего выходной транзистор Т9 по цепи: нулевая шинка-эмиттер Т9-база Т9-R31-R28-шинка – 12 В. Транзистор Т9 открывается, что приводит к срабатыванию реле частоты.
Таким образом, для срабатывания реле частоты необходимо, чтобы закрылся транзистор Т5 на время, большее времени заряда конденсаторов С6, С7, С8, т.е. больше уставки времени срабатывания реле. Частота срабатывания реле устанавливается ступенчато через 1 Гц, переключением числа витков реактора Р1 и плавно, в пределах 1 Гц, резистором R1. Разница между частотой срабатывания и возврата реле при неизменной уставке не превышает 0,1 Гц. Аналогично с помощью реактора Р2 и резистора R2 регулируется уставка возврата реле частоты при использовании его в схеме АЧР с ЧАПВ.
Для питания реле частоты постоянным оперативным током в реле встроен блок питания БП. Напряжение +6 и –12 В создается стабилитронами Ст1 и Ст2 через ограничивающие резисторы. Для предотвращения неправильного срабатывания реле при подаче или снятии постоянного оперативного тока предназначены конденсаторы большой емкости С46 С45.
5.3. Предотвращение ложных отключений потребителей при кратковременных снижениях частоты в энергосистеме
В энергосистеме могут возникать режимы, вызывающие кратковременное снижение частоты, не представляющее существенной опасности для работы энергосистемы. Такие режимы, которые способны вызвать срабатывание АЧР, могут иметь место в следующих случаях: при кратковременном снятии напряжения питания с шин подстанций, на которых установлены крупные синхронные и асинхронные электродвигатели; во время КЗ в энергосистеме малой мощности; во время асинхронного хода.
Снижение частоты при кратковременном отключении подстанции в цикле АПВ или АВР
Рис. 46.
При отключении связи с энергосистемой (обеих линий или трансформатора Т1 в схеме на рис. 46. а) питание потребителей, потерявших питание, может быть восстановлено спустя небольшое время действием АПВ линий и трансформатора или АВР секционного выключателя. Однако за время, пока будет нарушена связь с энергосистемой, потребители подстанции могут быть отключены ложным действием АЧР. Это происходит потому, что после отключения источника питания напряжение на шинах подстанции с синхронными компенсаторами или мощными синхронными электродвигателями сразу не исчезает, а некоторое время поддерживается за счет инерции вращающихся частей синхронных компенсаторов или электродвигателей и приводимых ими механизмов. Асинхронные электродвигатели могут поддерживать напряжение на шинах подстанции выше 40–50% номинального в течение примерно 1 с, а синхронные двигатели и компенсаторы поддерживают напряжение в течение нескольких секунд. При этом, поскольку частота вращения электродвигателей и синхронных компенсаторов, подключенных к шинам подстанции, будет уменьшаться, снизится и частота поддерживаемого ими напряжения. Поэтому АЧР, включенные на это напряжение, могут подействовать ложно и отключить потребителей до того, как подействует АПВ или АВР.
В практике эксплуатации применяются специальные блокировки, предотвращающие ложное срабатывание АЧР в рассматриваемом режиме. На рис. 46.б) показана одна из таких схем, в которой плюс на контакт реле KF реле частоты АЧР подается через контакт блокирующего реле направления мощности KW. Реле направления мощности, включенное в цепи трансформатора связи с энергосистемой (рис. 46. а)), реагирует на направление активной мощности. При наличии связи с энергосистемой, когда подстанция потребляет активную мощность, реле направления мощности держит свой контакт замкнутым, как показано на рис. 46. б), разрешая действовать АЧР. После отделения подстанции от питающей сети активная мощность по трансформатору проходить не будет или будет направлена в сторону шин ВН. При этом реле KW разомкнет свой контакт и снимет плюс с контакта реле KF, предотвращая ложное срабатывание АЧР. При отсутствии блокировки для исправления ложного действия АЧР можно применить АПВ после АЧР.
Снижение частоты вследствие наброса мощности при КЗ
Увеличение потерь мощности при КЗ в энергосистеме небольшой мощности может вызвать снижение частоты и срабатывание АЧР. Активное сопротивление цепи КЗ состоит из сопротивлений элементов энергосистемы: линий, трансформаторов и переходного сопротивления в месте повреждения. Поскольку значение последнего может изменяться в очень больших пределах, будут изменяться и активные потери мощности при КЗ. Если известно значение мощности КЗ, определяемое обычно для выбора силового электрооборудования, максимально возможный наброс активной мощности при КЗ может быть подсчитан по следующему выражению:
(74)
Практически с возможностью значительного снижения частоты при КЗ следует считаться лишь в энергосистемах сравнительно небольшой мощности (до 500 МВт). Для предотвращения ложных отключений потребителей в рассматриваемом режиме необходимо либо снижать уставку срабатывания реле частоты, либо применять АПВ после АЧР.
Снижение частоты при асинхронном ходе
При включении линии действием несинхронного АПВ может возникнуть асинхронный ход. При этом АЧР, установленные на промежуточных подстанциях транзита, будут реагировать на некоторое среднее значение частоты по отношению к частотам несинхронно работающих энергосистем. Если частота в одной из энергосистем будет значительно ниже номинальной, АЧР, установленные на подстанциях электропередачи, могут сработать и отключить часть потребителей. Чем ближе находится подстанция, на которой установлена АЧР, к шинам дефицитной энергосистемы, тем более вероятно срабатывание АЧР. Срабатывание АЧР на подстанциях электропередачи, расположенных ближе к дефицитной энергосистеме, приводит к снижению дефицита мощности в этом районе, что способствует ресинхронизации в восстановлению нормального режима работы. Потребители, отключенные действием АЧР во время асинхронного хода, могут быть автоматически включены в работу с помощью АПВ после АЧР.
5.4. Автоматическое повторное включение после АЧР
Для ускорения восстановления питания потребителей, отключенных при срабатывании АЧР, применяется специальный вид автоматики – АПВ после АЧР (или ЧАПВ). Устройство ЧАПВ срабатывает после восстановления частоты в энергосистеме и дает импульс на включение отключенных потребителей. В первую очередь ЧАПВ следует выполнять на подстанциях с ответственными потребителями, на подстанциях без постоянного обслуживающего персонала, с дежурством на дому, далеко расположенных от места размещения оперативно-выездных бригад.
Действие ЧАПВ должно осуществляться при частоте 49,5–50 Гц. Начальная уставка по времени ЧАПВ принимается 10–20 с, конечная – в зависимости от конкретных условий. Минимальный интервал по времени между смежными очередями ЧАПВ в пределах энергосистемы или отдельного узла – 5 с. Мощности нагрузки по очередям ЧАПВ распределяются обычно равномерно. Очередность подключения потребителей к ЧАПВ обратно очередности АЧР, т.е. к последним очередям АЧР подключаются первые очереди ЧАПВ.
Доля нагрузки, подключаемой к ЧАПВ, в каждом конкретном случае должна определяться с учетом местных условий (возможности повторного снижения частоты в отделившемся на изолированную работу районе, перегрузки линий электропередачи, восстановления параллельной работы действием АПВ с улавливанием синхронизма и т.д.).
5.5. Схемы АЧР и ЧАПВ
На рис. 47. а) приведена схема совмещенных АЧРI и АЧРII. Действие АЧРI осуществляется с помощью реле частоты KF1, промежуточного реле KL1 и выходного реле KL2 и реле времени KT1. Сигнализация срабатывания АЧРI и АЧРII выполняется указательным реле KH1 и КН2 соответственно. При выполнении АЧР только одного вида (АЧРI или АЧРII) часть реле исключается из схемы.
С целью экономии реле частоты для осуществления совмещенного АЧР используются специальные схемы, в которых предусматривается переключение уставки одного реле частоты. Одна из таких схем приведена на рис. 47. б). В схеме АЧР используется одно реле частоты KF типа РЧ-1, на измерительных элементах которого настроены уставки, соответствующие АЧРI и АЧРII. В нормальном режиме до срабатывания KF замкнут контакт KL2.1 двухпозиционного реле типа РП8, чем обеспечивается готовность к действию обоих измерительных элементов реле, настроенных на уставки АЧРI и АЧРII.
При снижении частоты до уставки АЧРII замкнется контакт KF.1 и реле KL1 контактом KL1.1 подаст плюс на верхнюю обмотку реле KL2, которое, переключив свои контакты, выведет из действия измерительный элемент с уставкой АЧРII. Если частота понизится до уставки АЧРI, контакт KF.1 при этом не разомкнется или, разомкнувшись кратковременно, замкнется вновь, после чего с небольшим замедлением сработает промежуточное реле KL3 и контактом KL3.1 подаст импульс через указательное реле КН1 на выходное промежуточное реле KL5. На этом работа схемы закончится.
Рис. 47.
Если частота не снизится до уставки АЧРI, схема будет продолжать работать. Реле времени КТ1, сработав при замыкании контакта KL2.3, будет самоудерживаться через свой мгновенный замыкающий контакт КТ1.1. Спустя выдержку времени, установленную на проскальзывающем контакте КТ1.2, будет подан плюс на нижнюю обмотку реле KL2, и оно переключит свои контакты, вновь вводя в действие измерительный элемент с уставкой АЧРII. В течение всего времени, пока не замкнется проскальзывающий контакт КТ1.2, схема будет готова к действию на отключение без выдержки времени в случае снижения частоты до уставки АЧРI. После замыкания проскальзывающего контакта КТ1.2 и переключения контактов реле KL2 цепь отключения от АЧРI будет выведена и в работе останется только АЧРII. После переключения KL2 сработают вновь KF (если частота в энергосистеме будет ниже уставки срабатывания АЧРII) и реле KL1 и запустится реле времени КТ2, которое, сработав, через указательное реле КН2 подаст плюс на выходное реле KL5.
Обратите внимание на лекцию "19 Центроиды или подпорки".
Промежуточное реле KL4, обмотка которого включена параллельно обмотке КТ1, будет держать своим контактом KL4.1 разомкнутый цепь верхней обмотки реле KL2, предотвращая его повторное срабатывание.
Возврат схемы в исходное положение осуществляется после срабатывания выходного реле KL5, которое разомкнет контакт KL5.1 в цепи обмоток реле КТ1 и KL4. В случае, если схема не подействует на отключение вследствие восстановления частоты в энергосистеме выше уставки АЧРII и возврата реле KF, возврат схемы будет осуществлен шунтированием обмотки КТ1 по цепи: упорный контакт КТ1.3 – размыкающий контакт KL1.3 – размыкающий контакт KL2.4. Выдержка времени АЧРII в рассматриваемой схеме определяется суммой выдержек времени, установленных на КТ2 и на проскальзывающем контакте КТ1.2.
Рис. 48.
На рис. 48. а. приведена схема одной очереди АЧР с ЧАПВ. В схеме используется одно реле частоты, уставка срабатывания которого автоматически переключается.
При снижении частоты до уставки срабатывания соответствующей очереди АЧР сработает реле частоты KF и запустит реле времени КТ1. После того как замкнется контакт реле времени, сработают промежуточные реле KL1 и KL2 и отключат группу потребителей. Одновременно замыкающий контакт KL1.4. введет в работу измерительный элемент реле частоты типа РЧ-1 с уставкой, соответствующей ЧАПВ. Теперь после ввода в работу указанного измерительного элемента контакт реле частоты разомкнется лишь после того, как частота в энергосистеме восстановится до значения новой уставки 49,5–50 Гц. Реле KL1 при срабатывании замыкает также своим контактом KL1.2 цепь обмотки промежуточного реле KL3, которое срабатывает и самоудерживается. После восстановления нормальной или близкой к нормальной частоты реле KF и КТ1 разомкнут свои контакты. При этом реле KL1 возвратится и замкнет контакт KL1.3 в цепи обмотки реле времени КТ2. Поскольку контакт KL3.2 уже замкнут, реле КТ2 начинает работать и спустя выдержку времени, установленную на проскальзывающем контакте КТ2.2, замкнет цепь обмотки промежуточного реле KL4. Последнее, сработав, самоудерживается через свой замыкающий контакт KL4.1 и подает импульсы на включение выключателей потребителей, отключавшихся действием АЧР. Возврат схемы осуществляется после замыкания упорного контакта реле времени КТ2.3, выдержка времени на котором отличается от выдержки проскальзывающего контакта КТ2.2 примерно на 1 с. После замыкания упорного контакта КТ2.3 реле KL3 возвратится и разомкнет контактом KL3.2 цепь обмотки реле времени КТ2. Указательные реле КН1 и КН2 предназначены для сигнализации срабатывания АЧР и ЧАПВ. С помощью накладки SX1 рассматриваемая автоматика может быть выведена из действия полностью, а с помощью накладки SX2 – только ЧАПВ.
