ПЗ (1226674)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

ВВЕДЕНИЕ

Одной из основных проблем эксплуатации и развития энергосистем и энергообъединений страны является обеспечение их надежной и устойчивой работы. Эта задача в значительной степени решается с помощью большого комплекса устройств противоаварийной автоматики.

Основным средством ликвидации тяжелых аварийных ситуаций с дефицитом активной мощности и глубоким снижением частоты, методом противоаварийной автоматики, направленным на повышение надежности работы электроэнергетической системы, путём предотвращения образования лавины частоты и сохранения целостности этой системы является автоматическая частотная разгрузка (АЧР).

Автоматическую частотную разгрузку в России применяют с конца 30-х годов, но широкое внедрение АЧР получила в послевоенные годы. В условиях разрушенного войной хозяйства, отсутствия резервов мощности, ограниченного числа линий АЧР позволила существенно повысить надежность работы энергосистем в тот период. Большая заслуга во внедрении этой противоаварийной автоматики принадлежит И.А. Сыромятникову, В.М. Горнштейну, И.И. Соловьеву.

Широкому внедрению АЧР способствовало проведение в 50-е годы большого комплекса теоретических и экспериментальных исследований, выполненных в ряде организаций и энергосистем страны. В этот же период был начат серийный выпуск аппаратуры АЧР (индукционных реле понижения частоты типа ИВЧ). Все это позволило разработать методические вопросы выполнения разгрузки и приступить к массовому оснащению энергосистем устройствами АЧР.

Конец 50-х — начало 60-х годов характеризуется развитием процесса объединения энергосистем на параллельную работу, созданием крупных по мощности, протяженных по территории и сложных по конфигурации энергообъединений. В этих условиях роль АЧР по-прежнему оставалась очень важной, но изменились требования к этой автоматике. Новые требования к АЧР обусловили необходимость новых методических проработок. Это подтверждалось и опытом эксплуатации, показавшим, что прежние принципы выполнения АЧР оказались неудовлетворительными и в ряде аварий не обеспечили их успешной ликвидации.

В период 70-х — 80-х годов был начат выпуск нового полупроводникового реле понижения частоты РЧ-1, а проектными организациями были разработаны типовые схемы АЧР и ЧАПВ.

С середины 90-x годов прошлого века в энергетике России началось широкомасштабное внедрение цифровой техники в релейной защите, противоаварийной автоматике, телеизмерениях и телеуправлении. Огромные возможности, предоставляемые новой элементной базой и микропроцессорной техникой, позволили создать устройства частотной автоматики, в которых реализованы недоступные ранее функции.

В настоящее время на АЧР возложена более широкая задача, не только предотвращать снижение частоты ниже соответствующих уровней, но и обеспечивать быстрый подъем частоты до уровня, дающего возможность автоматике быстро восстановить ресинхронизацию аварийной энергосистемы с энергообъединением.

В цифровых устройствах частотной разгрузки на современном уровне реализован контроль частоты, скорости изменения частоты, напряжения. Опыт эксплуатации первого поколения цифровых устройств частотной разгрузки, доказал их эффективность и перспективность использования.

На виду с несравненными преимуществами применения АЧР, существуют так же негативные недостатки, одним из которых является излишняя работа устройств АЧР в результате выбега двигательной нагрузки. Решению данной проблемы посвящена данная работа.

1 АВТОМАТИЧЕСКАЯ ЧАСТОТНАЯ РАЗГРУЗКА

1. Назначение, принципы выполнения

Частота переменного электрического тока является одним из главных показателей качества электрической энергии, вырабатываемой генераторами электростанций и поставляемой потребителям. От частоты переменного тока зависит частота вращения электродвигателей, а, следовательно, и производительность вращаемых ими механизмов (станков, насосов, вентиляторов). При понижении частоты, их производительность понижается.

Повышение же частоты приводит к перерасходу электроэнергии. Таким образом, всякое отклонение частоты от номинального значения наносит ущерб народному хозяйству. Поэтому, а также по ряду других важных причин частота переменного тока нормируется.

Номинальное значение частоты переменного тока составляет 50Гц. Допустимое отклонение от номинального значения составляется ±0,2 Гц. Допускается кратковременная работа с отклонением ±0,4 Гц.

При условии баланса выработки и потребления активной мощности частота остается неизменной. Однако нагрузка энергосистемы, которая в каждый момент времени зависит от количества включенных потребителей и их загрузки, практически не остается постоянной, а непрерывно изменяется, что приводит к нарушению баланса.

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 подключением новых потребителей, повлечет за собой снижение частоты в энергосистеме.

Небольшое снижение частоты на несколько десятых герца не представляет опасности для нормальной работы энергосистемы, хотя, уже 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 значит и производительность механизмов, которые они вращают. Вследствие снижения производительности механизмов собственного расхода 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. Аварии с лавиной частоты являются самыми тяжелыми по своим последствиям и связаны с большим народнохозяйственным ущербом, поскольку отключение линий, питающих электроэнергией промышленные предприятия, сельскохозяйственных потребителей и других потребителей, влечет за собой недовыработку продукции, появление брака.

Примерами тому служат аварии, случившиеся за последнее десятилетие, в системах электроснабжения крупных городов, имевшие системный характер (Москва, 2005 г., Санкт-Петербург, 2010 г.).

В частности, системное развитие аварии в Москве привело к потере генерации более чем десяти электростанций Московской и Тульской энергосистем с массовым нарушением электроснабжения потребителей, в том числе и потребителей системы жизнеобеспечения города.

В результате аварии, произошедшей на подстанции «Восточная» в г.Санкт-Петербурге, 40 процентов потребителей города и пригородного района, а также несколько районов Ленинградской области полностью остались без электро- и водоснабжения, некоторое время не работала 1-я линия метро.

Большой экономический, политический и социальный ущерб от вышеназванных системных аварий обусловил необходимость разработки

дополнительных мероприятий по предотвращению развития аварии после локального возмущения в системе электроснабжения.

Другой опасностью снижения частоты является возможность развития так называемой лавины напряжения, приводящей к массовому хаотическому отключению потребителей или массовой саморазгрузке потребителей при снижении напряжения в узлах нагрузки в результате снижения частоты. Лавина напряжения может возникать в результате увеличения потребления реактивной мощности в узлах нагрузки из-за снижения частоты и уменьшения генерируемой реактивной мощности (вследствие реакции некоторых систем возбуждения и регуляторов возбуждения генераторов на снижение частоты).

Возникновение дефицита активной мощности и глубокого снижения частоты приводят к авариям в энергосистеме, которые имеют тяжелые последствия по причинам отключения источников генерации, аварийного разделения энергосистемы на части, отключения питающих линий электропередачи. Снижение частоты приводит к снижению производительности механизмов собственных нужд электростанций, вследствие чего уменьшается мощность электростанций. Аварийное снижение частоты в энергосистеме, вызванное внезапным возникновением значительного дефицита активной мощности, протекает очень быстро – в течение нескольких секунд. Поэтому дежурный персонал не успевает принять каких-либо мер, вследствие чего ликвидация аварийного режима должна возлагаться на устройства автоматики. Для предотвращения развития аварии должны быть мобилизированы 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 является отключение части наименее важных потребителей, для восстановления баланса мощностей и подъема частоты до номинального значения, при возникновении аварийного дефицита мощности. Это и осуществляется с помощью специальных устройств – автоматической частотной разгрузки, срабатывающих при опасном снижении частоты, широко используемых в энергосистеме, как средство предотвращения больших убытков из-за полного расстройства работы энергосистемы, если не будут приняты иные меры по ликвидации дефицита активной мощности.

Отключение потребителей следует проводить с минимально возможным объемом и с минимально возможным снижением частоты. Глубина снижения частоты зависит не только от дефицита 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 ее снижении остается постоянным. Потребление же другой группы потребителей – электродвигателей переменного тока – при уменьшении частоты снижается. Чем больше в энергосистеме доля нагрузки первой группы, тем больше понизится 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 k _нагр, равным отношению:

k _{нагр =}

Коэффициент регулирующего эффекта нагрузки 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 при расчетах, равным: 1,5-2,5.

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 устройств АЧР, должна быть достаточной для предотвращения снижения частоты, угрожающего нарушением работы механизмов собственного расхода электростанций, что может повлечь за собой лавину частоты. Исходя из этих требований, АЧР должна выполняться на основании следующих расчетных условий работы энергосистемы:

- с частотой ниже 49,0 Гц – не более 40с;

- с частотой ниже 47,0 Гц – не более 10с;

- с частотой ниже 46,0 Гц – не допускается.

Согласно стандарту организации ОАО «СО ЕЭС» СТО 59012820.29.240.001-2011 «Автоматическое противоаварийное управление режимами энергосистем. Противоаварийная автоматика энергосистем. Условия организации процесса. Условия создания объекта. Норма и требования» устройства АЧР должны обеспечивать возможность выполнения следующих функций:

- прекращение процесса снижения частоты;

- восстановление частоты после действия АЧР-1 или при медленном снижении частоты;

- автоматическое включение отключенных от устройств АЧР потребителей электрической энергии в процессе восстановления частоты в энергосистеме.

Устройства АЧР не должны срабатывать при:

- снижении частоты в энергосистеме, вызванном короткими замыканиями;

- выбеге электродвигателей;

- замыкании на землю в цепях оперативного тока;

- снятии, подаче, снижении напряжения оперативного тока;

- перерывах питания любой длительности;

- объединении цепей переменного напряжения и цепей оперативного постоянного тока.

- возникновении неисправностей в цепях напряжения;

- перезагрузке.

В устройствах АЧР должна быть предусмотрена блокировка для предотвращения их срабатывания при выбеге электродвигателей. При реализации указанной блокировки по скорости снижения частоты величина df/dt, при которой устройство АЧР блокируется, должна быть не менее 10 Гц/с.

После восстановления оперативного тока, цепей напряжения и перезагрузке устройства все функции и параметры настройки устройств АЧР должны сохраняться в полном объеме. При этом устройства АЧР должны восстанавливать работоспособность с заданными уставками и алгоритмом функционирования за время не более 30 секунд с момента подачи питания.

Устройства АЧР должны измерять частоту за время, не превышающее трёх периодов промышленной частоты с погрешностью не более 0,02 Гц.

Устройства АЧР должны обеспечивать возможность задания:

- уставок срабатывания по частоте в диапазоне 46,5 – 49,2 Гц с шагом 0,1 Гц и 0,15 – 0,5 секунд с шагом 0,01 секунды для реализации функции АЧР-1;

- уставок срабатывания по частоте в диапазоне 48,7 до 49,1 Гц с шагом 0,1 Гц и уставок срабатывания по времени в диапазоне 3 – 90 секунд с шагом 0,1 секунды для реализации функции АЧР-2;

- уставок срабатывания по частоте в диапазоне 49,4 до 49,8 Гц с шагом 0,1 Гц и уставок срабатывания по времени в диапазоне 5 – 120 секунд с шагом 1 секунда для реализации функции ЧАПВ.

Коэффициент возврата устройств АЧР должен быть не менее 0,999.

При выполнении АЧР необходимо учитывать все реально возможные случаи аварийных отключений генерирующей мощности и разделения энергосистемы или энергообъединения на части, в которых может возникнуть дефицит активной мощности. Чем больший дефицит мощности может возникнуть, тем на большую мощность должно быть отключено потребителей. Для того, чтобы суммарная мощность нагрузки потребителей, отключаемых действием АЧР, хотя бы примерно соответствовала дефициту активной мощности, возникшему при данной аварии, АЧР, как правило, выполняется многоступенчатой, в несколько очередей, отличающихся уставками по частоте срабатывания.

На рисунке 1.1 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 установится 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 50Гц равно дефициту мощности, вызвавшему аварийное снижение частоты. Иначе будет протекать процесс изменения частоты при наличии АЧР (кривая II).

Рисунок 1.1 - Изменение частоты при возникновении дефицита активной мощности: I - при отсутствии АЧР; II - при наличии АЧР

Характеристики

Тип файла документ

Документы такого типа открываются такими программами, как Microsoft Office Word на компьютерах Windows, Apple Pages на компьютерах Mac, Open Office - бесплатная альтернатива на различных платформах, в том числе Linux. Наиболее простым и современным решением будут Google документы, так как открываются онлайн без скачивания прямо в браузере на любой платформе. Существуют российские качественные аналоги, например от Яндекса.

Будьте внимательны на мобильных устройствах, так как там используются упрощённый функционал даже в официальном приложении от Microsoft, поэтому для просмотра скачивайте PDF-версию. А если нужно редактировать файл, то используйте оригинальный файл.

Файлы такого типа обычно разбиты на страницы, а текст может быть форматированным (жирный, курсив, выбор шрифта, таблицы и т.п.), а также в него можно добавлять изображения. Формат идеально подходит для рефератов, докладов и РПЗ курсовых проектов, которые необходимо распечатать. Кстати перед печатью также сохраняйте файл в PDF, так как принтер может начудить со шрифтами.

Список файлов ВКР