Управление частотой в послеаварийных режимах
Послеаварийный режим, связанный со значительным отклонением частоты, может создаться по следующим причинам:
1) при отключении части генерирующей мощности и возникновении дефицита активной мощности во всей энергосистеме;
2) из-за аварийного отключения нагруженных межсистемных линий электропередачи, когда часть системы отделяется с дефицитом генерирующей мощности;
3) при отключении части генераторов в одной из систем объединения, нарушении из-за этого устойчивости оставшихся в работе генераторов и последующем отключении межсистемных или системообразующих линий.
Во втором и третьем случаях в энергосистеме с дефицитом мощности частота снижается, а в энергосистеме с избытком мощности ‑ повышается.
При повышении частоты из-за возникшего избытка мощности в результате первичного и вторичного регулирования все станции могут оказаться на технологическом минимуме. Если частота при этом все еще высока, то первичное регулирование турбин будет продолжать снимать нагрузку, что может привести к недопустимому повышению параметров пара (давления и температуры) и вынужденному отключению тепловых агрегатов. Для предотвращения этих нежелательных отключений прибегают к полной разгрузке генераторов гидроэлектростанций, а затем при необходимости к отключению части генераторов тепловых станций, используемых для покрытия пиковых нагрузок и допускающих частые остановы и пуски.
Наиболее опасным, однако, является понижение частоты. При возникновении дефицита мощности и резком снижении частоты в результате первичного и вторичного регулирования все станции окажутся полностью загруженными. Если отключившаяся в результате аварии мощность генераторов больше, чем был резерв на всех станциях системы, то частота не восстановится до номинальной. При значительном дефиците мощности снижение частоты будет большим, что может вызвать лавину частоты. Для ее предотвращения должны быть приняты автоматические быстродействующие меры.
Восстановление частоты осуществляется путем автоматической частотной разгрузки (АЧР), при которой отключается часть потребителей. Это преднамеренное отключение части потребителей позволяет сохранить в работе генерирующие мощности и обеспечить электроснабжение большинства нагрузок.
Если от АЧР отключить нагрузку меньшую, чем вышедшая из строя генерирующая мощность, то частота повысится, но до номинальной не восстановится.
В случае отключения от АЧР нагрузки большей, чем отключившаяся мощность генераторов, частота также повысится, но станет больше номинальной, что недопустимо, так как связано с излишним отключением потребителей. Поэтому устройства АЧР должны быть “самонастраивающимися”, т.е. обеспечивать отключение минимальной мощности потребителей, соответствующей величине возникшего дефицита активной генерирующей мощности.
Таким образом, задача АЧР заключается в предотвращении лавины частоты, которая наступает при частоте 45 – 46 Гц, и обеспечении ее повышения в аварийных ситуациях до уровня, при котором можно было бы быстро восстановить нормальную работу энергосистемы.
Для того чтобы при снижении частоты не было лишних отключений, всю систему АЧР разбивают на две категории (АЧР I и АЧР II), каждая из которых выполняется в виде нескольких очередей. При снижении частоты происходит отключение потребителей от 1-й очереди АЧР I. Если частота продолжает снижаться, то срабатывает 2-я очередь АЧР I с меньшей уставкой по частоте и т. д. Если после действия АЧР I частота не восстановится, то с выдержками времени вступают в действие очереди АЧР II и дополнительно отключаются потребители. При этом АЧР II предотвращает “зависание” частоты.