Лекция. Аварийные ситуации в энергосистемах и их последствия
Некоммерческое
Акционерное
Общество
Кафедра электрических станций, сетей и систем |
АЛМАТИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ |

УПРАВЛЕНИЕ ЭНЕРГООБЪЕДИНЕНИЯМИ
Конспект лекций
для магистрантов профильного обучения
по специальности 6М071800 – Электроэнергетика
Алматы 2014
СОСТАВИТЕЛИ:–К.К.Тохтибакиев. Управление энергообъединениями.
Конспект лекций для магистрантов профильного обучения по специальности 6М071800 – Электроэнергетика. -Алматы: АУЭС, 2012. – 66 с.
В данном конспекте лекций представлены материалы по вопросам обеспечения устойчивости в энергосистемах, приведены принципы и структура противоаварийной автоматики для предотвращения нарушения устойчивости, рассматриваются современные средства и устройства управления нормальными и аварийными режимами энергосистем.
Конспект лекций предназначен для магистрантов профильного обучения по специальности 6М071800 – Электроэнергетика.
Ил. - 26, табл.- 2, библиогр. - 15 назв.
Рецензент: АУЭС, д-р техн. наук, проф. П.С.Сагитов
Каз НАУ, канд. техн. наук, доц. Е.К. Умбеткулов
Печатается по плану издания некоммерческого акционерного общества «Алматинский университет энергетики и связи» на 2012г.
©НАО Алматинский университет энергетики и связи, 2014 г.
Содержание
Аварийные ситуаций в энергосистемах и их последствия. | ||
Нарушение статической и динамической устойчивости. Задачи и принципы обеспечения устойчивости | ||
Методы анализа и управления режимами энергосистем с целью обеспечения устойчивости | ||
Обеспечение устойчивости энергосистем различной структуры | ||
Принципы, структура и средства управления режимами энергосистем для обеспечения устойчивости | ||
Виды противоаварийнаой автоматики | ||
Методы выбора дозировки противоаварийной автоматики | ||
Управление мощностью генераторов для повышения синхронной динамической устойчивости | ||
Автоматическое регулирование возбуждения и форсировка системы возбуждения для повышения устойчивости энергосистем | ||
Использование современных технологий для повышения пропускной способности передачи электрической сети | ||
Использование современных технологий для повышения пропускной способности передачи электрической сети (продолжение) | ||
Интеллектуальные электрические сети | ||
Современные средства активно-адаптивной сети и аппаратуры релейной защиты и автоматики (продолжение) | ||
Современные средства активно-адаптивной сети и аппаратуры релейной защиты и автоматики (продолжение) | ||
Нормативные документы по эксплуатации противоаварийной автоматики | ||
Список литературы |
лекция. Аварийные ситуации в энергосистемах и их последствия
Содержание лекции: основные виды аварийных ситуаций, причины нарушения устойчивости, последствия аварийных нарушений режимов.
Цель лекции: ознакомить с видами аварийных ситуаций, исследованиями нарушения устойчивости, классификацией нарушений, распределением нарушения устойчивости, причинами нарушения устойчивости.
Анализ повреждаемого электрического оборудования энергосистем и статистические данные по нарушениям устойчивости содержатся в ряде работ [6, 10].
Для энергосистем различной структуры характерны разные причины нарушений синхронизма. Для энергосистем простой типовой структуры это, в основном, превышение предела статической устойчивости при отключении одной из параллельных линий или понижении напряжения на одном из концов линии при потере возбуждения или ошибочном его понижении. Для слабых связей и более сложных структур частыми причинами нарушений синхронизма являются превышения предела статической устойчивости вследствие медленных изменений или нерегулярных колебаний мощности, вследствие превышения предела статической устойчивости в послеаварийном режиме, а также из-за возникновения внезапных небалансов мощности, вызванных отключением линий, генераторов или нагрузки внутри соединяемых энергосистем. Нарушения синхронной динамической устойчивости слабых связей практически не имеют места. В энергосистемах сложной структуры наблюдаются случаи нарушения устойчивости, вызванные асинхронным ходом по соседним электропередачам.
Наибольшее количество нарушений устойчивости приходится на дефицитные и сложные энергосистемы. Это является прямым следствием происходящего процесса объединения энергосистем на параллельную работу, создания крупных энергообъединений, в которых, с одной стороны, возрастает число энергорайонов и энергосистем, получающих значительную часть мощности из энергообъединений (дефицитные энергосистемы), и, с другой стороны, следствием того, что режимы и процессы, происходящие в энергосистемах сложного энергообъединения, как уже указывалось выше, взаимосвязаны и взаимообусловлены.
Характерной особенностью сложных энергообъединений является возможность развития цепочечных (каскадных) нарушений устойчивости. Возникнув в одном из районов энергообъединения, нарушение, если оно быстро не локализовано, может распространяться, охватывая новые энергосистемы и районы, вплоть до всего энергообъединения.
Наибольшее число нарушений приходится на сеть 110—220 кВ, в связи малой пропускной способности. Сравнительно небольшое число нарушений синхронизма в системообразующей сети 330—500 кВ определяется ее большей пропускной способностью и более высоким уровнем оснащения противоаварийной автоматикой.
Определенный интерес представляет также анализ первичных причин, вызвавших возникновение и развитие аварийной ситуации, сопровождавшейся нарушением устойчивости. Так, например, первопричинами нарушения синхронизма, явились следующие:
- отключение линий, автотрансформаторов, трансформаторов вследствие отключения линий из-за к.з. при грозе, дожде, пожаре, сильном ветре, в результате наброса постороннего предмета, перекрытия изоляции на посторонний предмет, из-за отключения трансформаторов и автотрансформаторов в результате действия их защит (газовой и др.);
- отказ или неправильные действия релейной защиты и противоаварийной автоматики;
- отключение или снижение мощности блока, котла, собственных нужд электростанции;
- повреждение или отказ оборудования — из-за повреждения (разрушения) опорных изоляторов, обрыва гирлянды изоляторов;
- медленное превышение предела передаваемой мощности из-за нарастания нагрузки и опоздания в ограничении потребителей.
Рассмотрим вопрос о том, какова вероятность возникновения различных видов к. з. и вероятность повреждения линий. Статистические данные по повреждаемости линий содержатся в ряде работ ([15] и др.). Подавляющее большинство при этом (90—95%) составляют однофазные замыкания. Двухфазное к. з. на землю является, как правило, расчетным и для сетей 500 кВ.
Последствия нарушений устойчивости.
Сохранение устойчивости (в том числе и результирующей) требуется, прежде всего, для обеспечения бесперебойного энергоснабжения потребителей, поэтому последствия нарушений устойчивости оцениваются именно с этих позиций.
Вопрос об оценке ущербов, вызванных нарушением энергоснабжения потребителей, особенно при кратковременных перерывах питания, в настоящее время практически еще не решен. В связи с этим последствия от нарушений устойчивости не оцениваются по ущербу, что было бы желательным, а лишь сопоставляются по длительности перерывов питания, отключаемой мощности и т. п.
В энергорайонах, потребляющих значительную часть мощности из энергообъединений, нарушения синхронизма наносят, как правило, значительный ущерб, связанный с необходимостью отключения части менее ответственных потребителей для сохранения в работе электрических станций дефицитного района и обеспечения питания более ответственных потребителей. На рисунке 1.1 в качестве примера показано изменение частоты в одном из дефицитных районов (Рген=0,47Рнагр) после нарушения устойчивости по связям 110 кВ этого района с энергообъединением вследствие отключения параллельных линий 220 кВ.
Рисунок 1.1 - Изменение частоты во времени при возникновении дефицита мощности
При нарушении синхронной устойчивости в течение секунд и десятков секунд за счет сохранения результирующей устойчивости ликвидировалось 20% нарушений синхронизма.
Рисунок 1.2 - Осциллограмма нарушения статической устойчивости слабой связи с последующей ресинхронизацией
Нарушения синхронной устойчивости между двумя энергосистемами, соединенными слабой связью, чаще всего не вызывают тяжелых последствий, поскольку возникающий при этом дефицит мощности в одной из систем обычно может быть покрыт без отключения потребителей за счет вращающегося резерва мощности. На рисунке 1.2 показана осциллограмма нарушения статической устойчивости по одной из слабых связей с последующей ресинхронизацией через 20 с за счет быстрого вмешательства персонала, снизившего мощность в передающей системе [10].
Следует отметить, что быстрая ликвидация аварий в энергосистемах сложной структуры может быть обеспечена только с помощью противоаварийной автоматики.