АВТОМАТИЧЕСКАЯ АВАРИЙНАЯ РАЗГРУЗКА ЭНЕРГОСИСТЕМЫ ПО ЧАСТОТЕ

ТЕХНИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

ПО УСТРОЙСТВУ АВТОМАТИЧЕСКОЙ АВАРИЙНОЙ РАЗГРУЗКИ ЭНЕРГОСИСТЕМЫ ПО ЧАСТОТЕ

1953

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ ИЗДАТЕЛЬСТВО

Автоматическая аварийная разгрузка энергосистем по частоте получила в настоящее время широкое .применение как эффективное мероприятие ого локализации аварий.

Вопрос об автоматической аварийной разгрузке энергосистем при снижении частоты был впервые поставлен в 1939 г. ОРГРЭС по предложению В. М. Горнштейна.

Придавая этому мероприятию большое значение, Техническое управление МЭС обязало все энергосистемы широко применять автоматическую аварийную разгрузку по частоте. В настоящее время имеется (уже достаточный опыт эксплуатации устройств автоматической аварийной разгрузки по частоте (ААРЧ).

Опыт эксплуатации ААРЧ показал, что автоматическая аварийная разгрузка по частоте вполне себя оправдала и в большом количестве случаев предотвращала развитие аварии. Вместе с тем выяснилось, что не во всех энергосистемах устройства ААРЧ выполнены правильно. Кроме того, выяснилось, что иногда короткие замыкания в сетях 6 -т- 35 кв небольших энергосистем сопровождаются довольно глубоким снижением частоты, вызывающим ложное срабатывание ААРЧ, что ложное срабатывание ААРЧ происходит также и в энергосистемах с гидростанциями, где вращающийся резерв мощности не успевает войти в работу до срабатывания ААРЧ.

Выяснился также ряд других обстоятельств, которые нужно учитывать при проектировании автоматической разгрузки по частоте.

В связи с этим возникла необходимость в выпуске технических указаний по этому.твопросу.

Вопросами усовершенствования ААРЧ, кроме ОРГРЭС, занимается еще ряд организаций: ЦНИЭЛ, ЦЛЭМ, Мосэнерго, Ленинградский индустриальный институт, Академия наук Армянской ССР, Арменэнерго, Белоруссэнерго и др.

Анализ известных по этому вопросу работ и в основном разработка этого вопроса в ОРГРЭС позволили составить «Технические указания по устройству автоматической аварийной разгрузки энергосистемы по частоте».

Технические указания составлены їв полном соответствии с противо-аварийным циркуляром 1/Э (март 1951 г.) и имеют целью оказание помощи энергосистемам при проектировании автоматической разгрузки по частоте с учетом различных факторов, влияющих на качество разгрузки.

I. ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ К ААРЧ

1. Частота, при которой должна начинаться разгрузка

Правилами технической эксплуатации и Директивными указаниями Технического управления МЭС запрещается работа энергосистем с пониженной частотой.

Помимо несоблюдения качества отпускаемой потребителям энергии, снижение частоты может вызвать нарушение нормальной работы механизмов собственных нужд станций, нарушение устойчивости параллельной работы станций, аварии с лопаточным аппаратом турбогенераторов и, следовательно, дальнейшее развитие аварий.

Нарушение нормальной работы механизмов собственных нужд происходит в течение очень короткого промежутка времени (нескольких минут) уже при снижении частоты до 48 ~ 47 гц, а нарушение устойчивости параллельной работы станций может возникнуть уже при частоте около 45 гц. Что касается лопаточного аппарата, то для некоторых типов паровых турбин вызывает тяжелые последствия даже самое небольшое снижение частоты против 49,5 гц.

В связи с этим диспетчер не должен допускать сколько-нибудь длительного снижения частоты против 49,5 гц, а аварийная автоматическая разгрузка должна начинаться в энергосистемах с тепловыми станциями при частоте порядка 48 -г 47,5 гц.

В энергосистемах исключительно с гидростанциями опасности нарушения работы механизмов собственных нужд в этих условиях нет, и разгрузку желательно ,по возможности задержать, для того чтобы до разгрузки использовать имеющийся в системе резерв .мощности. Как известно, из-за инертности регулирования гидротурбин для ввода в работу вращающегося резерва на гидростанциях требуется до 10 сек. В связи с этим разгрузку таких энергосистем можно начинать при более низком значении частоты, чем в энергосистемах с тепловыми электростанция-ми, а именно при частоте 47 46,5 гц.

В энергосистемах, имеющих в своем составе и гидростанции, и тепловые станции, автоматическая разгрузка может начинаться в зависимости от того, .мощность каких станций преобладает.

2. Разгрузка очередями

Дефициты мощности в энергосистеме могут быть разной величины. В связи с этим, чтобы избежать излишних отключений, разгрузка должна происходить ступенями (очередями).

Потребители должны быть разбиты на группы в соответствии с аварийным календарем отключений .потребителей; каждая группа должна отключаться в порядке установленной очередности.

Чем больше очередей разгрузки и энергосистеме, тем меньше мощ- ' ность, подключаемая к ААРЧ каждой очереди, тем на меньшую величину восстанавливает каждая очередь частоту и тем в более узком диапазоне можно обеспечить восстановление частоты в энергосистеме. Однако большое количество очередей создает значительные трудности в обеспечении селективности их настройки и требует применения реле частоты высокой точности. Применение реле частоты с погрешностью не больше + 0,25 гц практически позволяет осуществить 5—7 очередей разгрузки.

3. Верхний и нижний допустимые пределы автоматического восстановления частоты

Автоматическая аварийная разгрузка не должна подменять действий диспетчера по восстановлению частоты до, нормального уровня.,^Задача ее — раегружать'энергосистему, когда частота снижается до 48 гц или ниже. Очевидно, что и повышать частоту она должна была бы тожё только несколько выше 48 гц, с тем чтобы дальнейшее восстановление частоты производилось по указанию диспетчера без отключения потребителей. Однако для выполнения такого требоваяия нужно было бы осуществить очень большое количество очередей ААРЧ, каждая из которых отключала бы небольшую мощность. Но количество очередей разгрузки зависит от точности реле частоты, а ориентироваться пока можно только на реле частоты с погрешностью порядка + 0,15 -г- 0,25 Гц .(что обусловливает число очередей разгрузки 5—7). Вследствие этого приходится допускать автоматическое восстановление частоты в пределах 50-47 Гц

4. Нижний уровень частоты, допустимый в процессе разгрузки

В процессе разгрузки не должно допускаться снижение частоты до уровня, при котором напряжение ;в энергосистеме снижается до своего критического значения по условиям статической устойчивости. Этот уровень частоты зависит от величины резерва реактивной мощности в энергосистеме, который может быть автоматически введен в работу устройствами автоматического регулирования возбуждения. Практически он зависит от кратности форсиро-вки возбуждения и от насыщения генераторов. Расчеты ОРГРЭС показывают, что в энергосистемах, где все. генераторы "имеют кратность форсировки возбуждения не менее Г,2'и обеспечены устройствами автоматического регулирования (возбуждения, при снижении частоты до 44 -т-_45 гц напряжение почти доходит до своего критеческого значения.    ....."

Анализ аварий подтверждает на примере одной из энергосистем, что снижение частоты до 42 гц приводит к лавине напряжения и к значительной саморазгрузке потребителей.

Таким образом, очевидно, в процессе разгрузки нельзя допускать снижения частоты ниже 44 гц, и следовательно, частота срабатывания последней очереди должна быть выше 44 гц.

5. Величина мощности потребителей, подключенных к ААРЧ в анергосистеме в целом

Суммарная мощность потребителей, подключенных к ААРЧ, должна выбираться в зависимости от величины дефицита мощности ;в энергосистеме, который реально может возникнуть, например, при отключении наиболее мощного генератора (в условиях одиночно работающей стан

цви), отключении основной питающей линии или гари полном отключении наиболее мощной станции в энергосистеме.

Анализ аварии в энергосистемах показывает, что в крущшхэнергосистемах достаточно подключать к ААРЧ около 30% мощности энергр-системы, а в небольших 9Нергосистемах~пуЩ0"прііЦмючаяь "к _ААРЧ не менее 50% мощности энергосистемы.

6. Размещение ААРЧ

В большей части энергосистем при авариях на линиях или на станциях возможно выделение на несинхронную работу отдельных частей энергосистемы, а иногда и распад энергосистемы. При этом в одних выделившихся частях энергосистемы происходит сброс нагрузки, а в других, наоборот, — наброс нагрузки. Набросы нагрузки могут составлять значительный процент от располагаемой мощности станций отделившихся частей энергосистемы, а, иногда даже превышать ее.

В связи с этим ААРЧ должны размещаться, исходя из могущих возникнуть реальных местных дефицитов мощности в отдельных районах. Тїри этом в некоторых энергосистемах может оказаться, что суммарно к ААРЧ необходимо подключить большую мощность, чем та, которая определена, исходя из вышеприведенных соображений^ В этом случае суммарную мощность потребителей, подключенных к ААРЧ, следует.определять по сумме возможных местных дефицитов мощности.

7. Автоматическое повторное включение потребителей, отключенных ААРЧ

В энергосистемах с тепловыми электростанциями при выходе из работы генерирующей мощности, если на станциях в этот момент был вращающийся резерв мощности, частота понизится до частоты срабатывания ААРЧ только в том случае, если после ввода в работу резерва полностью еще останется дефицит мощности. Вещающийся резерв мощности на тепловых электростанциях вводится в работу чрезвычайно быстро, и если частота все же снижается до 48,5 -г- 48 гц, то это всегда показывает, что резерв уже полностью исчерпан и энергосистема испытывает дефицит мощности. Поэтому ложного срабатывания ААРЧ до использования „вращающегося резерва "на тепловых электростанциях быть не может.

В энергосистемах с гидростанциями из-за инертности регулирования гидротурбин, наоборот, возможны глубокое снижение частоты и срабатывание ÄAP4 даже в тех случаях, когда имеющийся вращающийся резерв мощности на гидростанциях мог бы полностью компенсировать вышедшую из работы генерирующую мощность. Для ввода в работу вращающегося резерва на гидростанциях при существующих устройствах регулирования гидротурбин, как указывалось выше, требуется до 10 сек. и более.

Задерживать разгрузку на такое длительное время (выдержками времени), для того чтобы до разгрузки был введен резерв, недопустимо, так как в тех случаях, когда при выходе из работы значительной мощности резерв будет отсутствовать, за 10 сек. частота и напряжение снизятся так глубоко, что. саморазгрузка потребителей (самопроизвольный сброс нагрузки) произойдет ещё до того, как ААРЧ сработают, и авария получит_очень большое развитие. Поэтому приходится итти на то,

что в ряде случаев ААРЧ будут срабатывать и .при наличии резерва на гидростанциях. В связи с этим в энергосистемах, где возможны такие случай, нужно предусматривать автоматическое повторное включение потребителей после восстановления частоты до нормальной. При этом, для того чтобы при повторном включении потребителей частота снова не снижалась сколько-нибудь значительно, необходимо включение потребителей производить небольшими группами с интервалами по времени, так чтобы потребители одной очереди разгрузки включались повторно не одновременно, а в несколько приемов. Если частота при этом начнет снижаться, повторное включение потребителей приостановится.

В энергосистемах с тепловыми станциями желательно на подстанциях, не обслуживаемых постоянным дежурным персоналом, повторное включение потребителей, отключенных ААРЧ при дефицитах мощности, производить автоматически, аналогично .указанному выше.

В небольших энергосистемах при коротких замыканиях, отключаемых небыстродействующими релейными защитами, возможны глубокое снижение частоты и срабатывание ААРЧ при отсутствии дефицита мощности

В таких энергосистемах следует обязательно применять автоматическое повторное включение потребителей, отключенных ААРЧ при коротком замыкании. При этом АПВ должно производиться как можно скорее после отключения короткого замыкания и желательно еще до подъема частоты до 50 Гц.