4.3. Назначение и классификация устройств противоаварийной автоматики

В связи с развитием энергосистем и объединением их в ОЭС, сооружением сверхмощных ТЭС и ГЭС, протяженных сильнозагруженных электропередач возникла необходимость: непрерывного контроля за режимами ЛЭП, нагрузка которых может внезапно возрасти; выявление моментов отключения линий, сопровождающихся набросами мощности и опасными перегрузками параллельных линий, автотрансформаторов и другого оборудования; выявления моментов разрыва электропередач, нарушения устойчивости и характера возникшего при этом асинхронного режима.

Как известно, нарушение нормального режима при больших возмущениях происходит весьма быстро, предотвратить и даже ликвидировать это нарушение действиями обслуживающего персонала практически невозможно. Для решения этой задачи используют различные средства противоаварийной автоматики ПА.

По своему назначению все устройства ПА можно разделить на несколько видов:

1)устройства автоматического предотвращения нарушения устойчивости параллельной работы АПНУ;

2) устройства автоматической ликвидации асинхронного режима АЛАР;

3) устройства автоматического ограничения повышения частоты АОПЧ;

4) устройства автоматического ограничения снижения частоты АОСЧ, в том числе АЧР;

5) устройства автоматического ограничения снижения напряжения АОСН;

6) устройства автоматического ограничения повышения напряжения АОПН;

7) устройства автоматической разгрузки оборудования АРО.

Выполним качественный анализ влияния аварийных возмущений на режим работы ЭЭС, схема которой показана на рис.4.1.

Рис. 4.1. Схема энергосистемы.

Рассмотрим влияние КЗ на одной из параллельных линий участка ЭС3-ЭС4. После отключения поврежденной линии устройствами релейной защиты мощность, ранее передававшаяся по двум линиям, будет передаваться по одной и может превысить некоторое предельное значение, следствием чего будет нарушение устойчивости параллельной работы генераторов электростанций ЭС1-ЭС3 относительно генераторов электростанции ЭС4. Для предотвращения этого нарушения применяют устройства АПНУ, действующие на ограничение мощности генераторов передающей части энергосистемы (электростанции ЭС1-ЭС3). Для того, чтобы это ограничение мощности не вызвало снижения частоты в энергосистеме, в приемной ее части (на электростанции ЭС4) применяются устройства, действующие на увеличение загрузки работающих генераторов или отключение части потребителей.

Опасность нарушения устойчивости может возникнуть и при КЗ на линии ЭС1-ЭС3, поскольку мощность, вырабатываемая ЭС1, будет передаваться по линии ЭС1-ЭС2, увеличивая ее загрузку. В этих условиях возможно нарушение устойчивости параллельной работы генераторов электростанций ЭС1 относительно остальной части энергосистемы. Для предотвращения нарушения устойчивости в этом случае ограничение мощности следует применять на ЭС1, а увеличение загрузки работающих генераторов или отключение нагрузки потребителей – на ЭС2-ЭС4.

При отказах устройств АПНУ возможно нарушение устойчивости параллельной работы и как следствие - возникновение асинхронного хода, являющегося наиболее опасным нарушением режима, поскольку он сопровождается глубокими колебаниями напряжения в узловых точках энергосистемы. Кроме того, в асинхронном режиме электростанции, вышедшие из синхронизма, перестают выдавать мощность в приемную энергосистему. Это приводит к тому, что частота в передающей части энергосистемы (избыточной по мощности) увеличивается, а в приемной (дефицитной по мощности) уменьшается.

Для прекращения асинхронного режима применяются устройства АЛАР, действующие на восстановление синхронизма (ресинхронизацию) или разделение энергосистемы на несинхронно работающие части. Для обеспечения ресинхронизации выполняются мероприятия, направленные на выравнивание частот: в передающей части энергосистемы применяется разгрузка турбин электростанций или отключение части генераторов, в приемной части – загрузка работающих генераторов или отключение части нагрузки.

При разрыве электропередачи ЭС3-ЭС4, возникающем при отключении одной из параллельных линий в условиях, когда вторая параллельная линия выведена в ремонт, в одной части энергосистемы (на ЭС1-ЭС3) возникает избыток мощности генераторов, в другой части, питающейся от ЭС4 – дефицит. Избыток мощности может привести к опасному повышению частоты. Для предотвращения этого предусматриваются устройства АОПЧ, действующие на разгрузку турбин электростанций или на отключение части генераторов.

Дефицит мощности, приводящий к опасному понижению частоты ликвидируется устройствами АОСЧ, которые действуют на автоматический частотный ввод резерва, автоматическую частотную разгрузку АЧР или на выделение электростанций со сбалансированной нагрузкой для сохранения их собственных нужд.

В дефицитной части энергосистемы помимо снижения частоты возможно снижение напряжения, обусловленное дефицитом реактивной мощности. Опасность снижения напряжения связана с возможностью нарушения устойчивости потребителей и возникновения «лавины» напряжения. Для предотвращения опасного снижения напряжения предусматриваются устройства АОСН, действующие на форсировку возбуждения генераторов, отключение шунтирующих реакторов и отключение части нагрузки.

ЛЭП 330 кВ и выше могут быть источниками опасного для электрооборудования повышения напряжения при их одностороннем отключении. Для предотвращения длительного повышения напряжения применяют устройства АОПН, действующие на включение шунтирующих реакторов или отключение линии.

Отключение одной из линий, питающих нагрузку подстанции ПС5, может вызвать перегрузку оставшейся в работе линии по условию ее термической стойкости. Для предотвращения этого предусматриваются устройства АРО, действующие на ограничение мощности питающей электростанции или на отключение части нагрузки.

Контрольные вопросы

1. Как по степени тяжести различаются возмущающие воздействия на ЭЭС? Чем они опасны?

2. Какие противоаварийные воздействия на управляемые электроэнергетические объекты оказывает противоаварийная автоматика?

3. В чем состоит назначение устройств противоаварийной автоматики?