Защита от изменения частоты

Содержание

Введение

1.1 Частотная разгрузка АЧР-1

1.2 Частотная разгрузка АЧР-2

1.3 Частотная разгрузка АЧР-С

1.4 Совмещенная частотная разгрузка

1.5 Включение нагрузки по частоте (ЧАПВ)

1.6 Ограничение повышения частоты (АОПЧ)

2.1 Расчет мощности нагрузки, подключаемой к АЧР

3.1 Современные устройства частотной разгрузки

Литература

Введение

Час

тота 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 и т.д.). 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 50 Гц. Допустимое отклонение от номинального значения составляет ±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, как уже отмечалось выше, и 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 собственного расхода тепловых электростанций. 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. 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, расположенных 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 дежурный 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 является отключение части наименее ответственных потребителей. Это и осуществляется с помощью специальных устройств автоматической частотной разгрузки (АЧР), срабатывающих при опасном снижении частоты.

Следует отметить, что действие АЧР всегда связано с определенным народнохозяйственным ущербом, поскольку отключение линий, питающих электроэнергией промышленные предприятия, сельскохозяйственных и других потребителей, влечет за собой недовыработку продукции, появление брака и т.п. Несмотря на это АЧР широко используется в энергосистеме как средство предотвращения значительно больших убытков из-за полного расстройства работы энергосистемы, если не будут приняты срочные меры по ликвидации дефицита активной мощности.

1.1 Частотная разгрузка АЧР-1

Частотной разгрузкой АЧР-1 принято называть такую разгрузку по частоте, когда отключение очередей нагрузки происходит по мере снижения частоты (иногда такую разгрузку называют быстродействующей).

Частотно-временная характеристика такой разгрузки показана на рис. 1.1, где линией 1 изображено изменение частоты f во времени при дефиците активной мощности в энергосистеме.

Срабатывание алгоритма АЧР-1 должно происходить при достижении контролируемой частотой значения Fп АЧР-1 — уставки пуска алгоритма АЧР-1. После достижения этого значения через некоторый промежуток времени ТАЧР-1, называемый временем срабатывания, происходит отключение соответствующей очереди нагрузки. Таким образом, устройство, реализующее функцию АЧР-1, должно содержать элементы, измеряющие текущее значение контролируемой частоты и сравнивающие его с заданной уставкой по частоте.

Рассматривая работу устройства частотной разгрузки в условиях дефицита активной мощности, необходимо обратить внимание еще на один параметр, характеризующий работу энергосистемы в этих условиях, — скорость изменения контролируемой частоты fАЧР. На рис. 1.1 этот параметр показан в виде касательной f'1, проведенной в точке перегиба линии 1, характеризующей изменение частоты во времени. Принципиально возможен и другой вариант снижения частоты, когда при потере питания со стороны системы напряжение в контролируемом узле поддерживается за счет подпитки от работающих в режиме "выбега" асинхронных двигателей. В этом случае изменение частоты происходит по линии 2 со скоростью f'2 > f'1.

Чтобы не допустить излишних отключений нагрузки при потере питания, в алгоритм АЧР-1 необходимо ввести специальные элементы, которые должны учитывать скорость изменения частоты при формировании сигнала на отключение нагрузки и не производить отключений нагрузки в тех случаях, когда скорость изменения частоты превышает некоторое заранее установленное значение f'2 > f'бл.

Эти элементы должны обеспечивать:

• измерение скорости изменения частоты;

 Скачать реферат