Автоматическая частотная разгрузка

Частота электрической сети – 50 Гц, для корректной работы потребителей электрической энергии и энергосистемы в целом, частота должна находиться в пределах данного значения. Если количество вырабатываемой на электростанциях мощности меньше количества потребляемой мощности потребителями, то происходит резкое падение частоты электрической сети.

Автоматическая частотная разгрузка (АЧР) – элемент противоаварийной автоматики распределительных подстанций, который предназначен для предотвращения падения частоты энергосистемы в случае резкого уменьшения количества активной мощности в электрической сети.

Благодаря АЧР в случае возникновения дефицита вырабатываемой мощности на электростанциях энергетическая система остается работоспособной и обеспечивает электроснабжение наиболее ответственных потребителей, обесточение которых недопустимо, так как может привести к различным негативным последствиям.

Прежде всего, это потребители первой категории, отключение которых несет опасность для жизни людей или может повлечь за собой большой материальный ущерб. Вторые по важности – это потребители второй категории надежности электроснабжения, отключение которых приводит к нарушению нормального цикла работы предприятий, различных систем и коммуникаций населенных пунктов.

Кроме того, резкое падение частоты в энергосистеме может привести к нарушению нормальной работы электрических станций. То есть если не принимать никаких мер, то снижение частоты будет продолжаться, что повлечет за собой полный развал энергосистемы.

Автоматическая частотная разгрузка в случае снижения частоты ниже установленного значения производит автоматическое отключение части потребителей от электрической сети, чем обеспечивает снижение дефицита вырабатываемой активной мощности в электрической сети. Уменьшение дефицита мощности в свою очередь способствует повышению частоты электрической сети до требуемого значения 50 Гц.

Устройства автоматической частотной разгрузки работают ступенчато. Первая ступень, которая имеет наименьшую выдержку времени 0,3-0,5 с и срабатывает при снижении частоты до 49,2 Гц (или ниже в зависимости от особенностей энергосистемы), осуществляет отключение наименее важных потребителей подстанции. Как правило, под данную ступень АЧР заводятся потребительские линии, которые питают потребителей третьей категории электроснабжения.

Следующая ступень АЧР предназначена для предотвращения лавинного процесса падения частоты, который может возникнуть в случае недостаточной разгрузки первой очередью АЧР, когда частота электрической сети начинает падать ниже 49 Гц. Выдержка времени данной ступени АЧР может колебаться от нескольких секунд до нескольких десятков секунд. Данная ступень разгрузки осуществляется отключение потребителей второй категории.

Совместно с устройствами автоматической частотной разгрузки могут устанавливаться устройства автоматического повторного включения потребителей, которые были отключены действием частотной разгрузки – ЧАПВ. Устройства ЧАПВ восстанавливают электроснабжение обесточенных потребителей, как только нормализуется частота электрической сети.

Часто после действия ЧАПВ происходит повторное падение частоты, поэтому в случае возникновения серьезных аварийных ситуаций в энергосистеме ЧАПВ выводятся из работы и восстановление обесточенных потребителей происходит в ручном режиме.

Устройства АЧР и ЧАПВ могут быть выполнены на реле электромеханического типа, а также с использованием более современных микропроцессорных устройств.

Устройства АЧР получают питание от трансформаторов напряжения. Как правило, предусматривается питание от двух разных источников (трансформаторов напряжения) для того, чтобы обеспечить возможность работы данного устройства в случае необходимости вывода в ремонт одного из трансформаторов напряжения.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Подписывайтесь на наш канал в Telegram!

Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Источник

Что такое АЧД, АЧР, ЧАПВ

АЧД – автоматика частотного деления.

АЧД на электростанциях предназначена:

1. Для отделения электростанций со сбалансированной нагруз­кой,которые являются резервными источниками для разворота мощных блочных тепловых электростанций при их “посадке на нуль” в усло­виях тяжелых аварий со снижением частоты.

2. Для отделения электростанций полностью или частично с целью сохранения их собственных нужд при авариях со значительным дефицитом мощности в энергосистеме или отдельных узлах.

Делительная автоматика выполняется таким образом, чтобы от­деление электростанции с частью нагрузки происходило или с не­большим “остаточным” дефицитом (ликвидируемым действием АЧР в выделившемся районе или, в лучшем случае, без срабатывания АЧР), или с небольшим избытком генерируемой мощности (ликвидируемым действием автоматических регуляторов турбин).

АЧД обычно является многоступенчатой и действует по фактору снижения частоты в функции времени, а также по факторам одновре­менного снижения частоты и напряжения. Во многих случаях ( в за­висимости от схемы питания собственных нужд) предварительным действием АЧД является автоматический перевод питания собствен­ных нужд на отделяемую часть электростанции.

Параметры срабатывания АЧД задаются с учетом режимов работы электростанции, привязки ее к сети, условий балансирования наг­рузки.

Автоматика частотного деления является в аварийной ситуации последним звеном ПА,которое, резервируя или заменяя действие других устройств ПА, позволяет сохранить в работе электрические станции и после ликвидации аварийной ситуации быстро восстано­вить питание потребителей.

11.5. АЧР с ЧАПВ – автоматическая частотная разгрузка с автоматическим повторным включением по частоте.

АЧР является основной ПА для предотвращения и ликвидации аварий из-за внезапного возникновения дефицита мощности и недо­пущения развития аварии до лавины частоты.

Для осуществления гибкой, так называемой “самонастраиваю­щейся” системы, АЧР разбита на две категории, каждая из которых имеет несколько очередей.

АЧР-I – предназначена для прекращения быстрого снижения частоты; имеет ступени срабатывания 0,2 Гц от 48,8 Гц до 46,6 Гц с выдержкой времени 0,5 сек.

АЧР-II – предназначена для подъема частоты после действия АЧР-I и предотвращения зависания частоты на недопустимо низком уровне. Время действия от 10 до 60 сек. АЧР-II имеет несовмещен­ные и совмещенные с АЧР-I очереди.

При восстановлении частоты после работы устройств АЧР и мо­билизации резерва мощности в системе, происходит автоматическое включение отключенных потребителей (ЧАПВ) несколькими очередями с разными уставками по времени и по частоте.

Источник

Частотное автоматическое повторное включение и расчёт автоматической частотной разгрузки энергосистемы

Страницы работы

Содержание работы

ЧАПВ – частотное АПВ

После срабатывания очередей АЧР-I и АЧР-II происходит восстановление частоты. В ряде энергосистем и районов имеется возможность после работы АЧР ликвидировать возникший дефицит путём мобилизации резервной мощности ГЭС с помощью устройств частотного пуска генераторов или перевода их из режима СК в режим выдачи активной мощности. В этих условиях целесообразно осуществить повторное включение потребителей, отключенных от АЧР. Для этих целей предназначены устройства частотного автоматического повторного включения (ЧАПВ). Порядок подключения к ЧАПВ обратный по отношению к АЧР. Весь процесс ликвидации нарушения и восстановлении нормальной работы потребителей может занимать 1.5–2 минуты.

После восстановления частоты выше уставки f_ЧАПВ запускается выдержка времени и срабатывает первая очередь ЧАПВ. Уставка по частоте ЧАПВ должна быть выше уставки запуска АЧР-II.

Вследствие объединения энергосистем на параллельную работу число районов, получающих значительную часть мощности от ОЭЭС, существенно увеличивается, причём их питание зачастую осуществляется по одной – двум ЛЭП. повреждения на этих линиях во многих случаях бывают неустойчивыми, что позволяет за короткое время ликвидировать дефицит мощности путём повторного включения линий с помощью несинхронного АПВ (НАПВ) или АПВ с улавливанием синхронизма (АПВУС) с быстрым втягиванием в синхронизм. Возможны также случаи ресинхронизации дефицитного района после действия АЧР (если питающая линия не отключилась, а имело место нарушение синхронизма района). В этих условиях также целесообразно использовать ЧАПВ вместе с комплексом других противоаварийных мероприятий для быстрого автоматического восстановления питания потребителей, отключенных устройствами АЧР. На ЧАПВ также возлагается функция исправления ложной работы АЧР.

К устройствам ЧАПВ должны подключаться:

Ø в первую очередь высокоответственные потребители, отключаемые последними устройствами АЧР;

Ø потребители, вероятность отключения которых при возникновении дефицита мощности наиболее велика (отключаемые первыми очередями АЧР);

Ø потребители, восстановление питания которых вручную после отключения их устройствами АЧР требует значительного времени (на подстанциях без постоянного дежурного персонала и телеуправления, расположенных на большом расстоянии от пункта размещения оперативных выездных бригад и т.п.).

Кроме того, ЧАПВ рекомендуется предусматривать при необходимости исправления ложной работы устройств АЧР при кратковременных снижениях частоты при КЗ или в циклах АПВ и АВР.

Очерёдность подключения потребителей к устройствам ЧАПВ обратна очерёдности подключения к АЧР, т.е. потребители, подключенные к последним очередям АЧР, должны подключаться к первым очередям ЧАПВ. Как и в АЧР, объём потребителей, подключённых к ЧАПВ, примерно равномерно распределяют по очередям.

Частота после действия АЧР, как правило, восстанавливается до значений, близких к частоте возврата АЧР-II (48.5–49.5 Гц) или более высоких значений. Уставки по частоте устройств ЧАПВ должны быть несколько выше, чем значения, до которых восстанавливается частота после работы АЧР. Таким образом, подъём частоты до уставок ЧАПВ говорит о том, что кроме действия АЧР в результате тех или иных мероприятий ликвидируется дефицит мощности, и возникают условия для повторного включения потребителей.

Диапазон уставок ЧАПВ по частоте принят равным 49.2–50 Гц. Если исходить из условия возможности ресинхронизации, то частота, при которой будет запуск ЧАПВ, должна быть выше Δf, обеспечивающего успешность АПВУС:

· если имеется жёсткая связь дефицитного района с остальной энергосистемой (пропускная способность линий соизмерима с мощностью дефицитного района), то ;

· если линия со слабой связью (её пропускная способность в несколько раз меньше мощности дефицитного района), то ресинхронизация таких линий возможна при очень малых частотах скольжения .

Что это означает? Итак, устройства АПВУС позволяют осуществлять повторные включения линий с разностью частот до 1.2–1.5 Гц. Если считать, что дефицитный район работает параллельно с крупной энергосистемой, частота в которой после отключения питающих линий не меняется, то при восстановлении питания районов по «жёстким» связям допустимый диапазон уставок ЧАПВ может находиться в зависимости от конкретных условий в указанном интервале 49.2–50 Гц. При восстановлении питания по «слабым» связям уставки ЧАПВ должны быть близки к 50 Гц (49.8–50 Гц).

Последовательность срабатывания очередей ЧАПВ, как правило, обеспечивается с помощью различных уставок по времени при одной и той же уставке по частоте. Допустимо также и выполнение различных уставок и по частоте. Тогда для обеспечения заданной последовательности включения потребителей очереди с более высокими уставками по частоте должны иметь и большие уставки по времени.

Начальная уставка по времени устройств ЧАПВ принимается в интервале 10–20 секунд, с целью проконтролировать, что восстановление частоты длительное. Конечная уставка по времени ЧАПВ не ограничивается и может задаваться различной в зависимости от конкретных условий (исходя из возможности и длительности ликвидации дефицита мощности). Минимальный интервал по времени между смежными очередями ЧАПВ в пределах энергосистемы или отдельного района должен превышать время снижения частоты от установившегося значения после работы АЧР до уровня возврата ЧАПВ, чтобы исключить срабатывание следующей очереди ЧАПВ, если частота после включения потребителей повторно стала снижаться. Эта величина, как правило, принимается не менее 5 с.

В результате действия ЧАПВ частота в энергосистеме не должна оказаться ниже определённой величины f_КОНТР. При наличии слабых связей есть проблема по осуществлению ЧАПВ. В этом случае применяют ЧАПВ с контролем изменения частоты. Устройства, контролирующие частоту, должны обеспечить частоту в энергосистеме не ниже f_КОНТР.

Если передающая система в несколько раз превосходит по мощности приёмную, то частота в ней после отделения (вследствие аварии) или выпадения из синхронизма приёмной системы остаётся практически неизменной:

Источник

Автоматическая частотная разгрузка АЧР — назначение и принцип действия

Для корректной работы системы энергоснабжения и потребляющего оборудования должны выдерживаться параметры частоты электрического тока. Один из элементов, обеспечивающих поддержание указанных характеристик в заданном режиме – АЧР. Рассмотрим требования, предъявляемые к данной системе, её назначение и разновидности.

Применение АЧР

Понижение частоты может оказывать сильно негативное действие на работоспособность энергетической системы и способно вызвать техногенную или экологическую катастрофу. К примеру, даже небольшое падение частоты на 2-3 герца влечёт за собой снижение поставляемой в конденсатор электростанции воды на 25-40%, может выводить из строя насосы, осуществляющие подачу воды в котлы.

Также наблюдается дальнейшее увеличение дефицита активной мощности в электросети, что сопровождается нарастающим лавинообразным характером процессом падения частоты.

Такой процесс называют лавиной частоты.

Помимо вышеприведенных отрицательных последствий снижения частоты необходимо упомянуть ещё одно — падение напряжения. Этот фактор оказывает дополнительное негативное воздействие на потребителей. Чтобы избежать последствий дефицита активной мощности, приходится в сети отключать часть потребителей. Таким образом, состояние и наличие системы АЧР на подстанциях очень важно.

Устройства АЧР

Существует несколько действующих категорий устройств АЧР:

ЧАПВ относится к устройствам автоматики специального назначения, дающему импульс к включению остановленных при аварийном режиме потребителей.

ЧАПВ срабатывает при значении частоты 49,5 или 50 Гц, при выставленной начальной уставке по времени 10 – 20 сек с интервалом между действием очередей минимум – 5 сек. Очередность срабатывания ЧАПВ обратная срабатыванию АЧР, заключается в том, что действие последней очереди АЧР соответствует действию ЧАПВ первой очереди.

Совместно с АЧР для восстановления активной мощности используется АЛАР и делительная защита.

Рис №1. Схема устройства АЧР по частоте абсолютного значения, применяемая для промышленных предприятий. Срабатывание заключается в действии частотного реле и срабатывания промежуточного реле, отключающего потребителей

Действия других систем

АЧР производит лишь экстренное восстановление баланса активной мощности в системе электроснабжения (действуя совместно с АЛАР и делительной защитой), поэтому при большом дефиците активной мощности во время срабатывания АЧР неответственных потребителей происходит автоматическое увеличение вырабатывания электроэнергии на работающих недогруженных блоках электростанций (с помощью направляющих аппаратов турбин на ГЭС, регулирующих клапанов на паропроводах ТЭС и АЭС либо подъёмом замедляющих стержней в реакторах АЭС), нагрузка блоков, работающих на холостом ходу и как крайняя мера-пуск резервных генераторов ГЭС. По мере поднятия частоты питающей сети необходимо восстанавливать электроснабжение потребителей, отключённых АЧР, что должно происходить постепенно и в строгой последовательности, исходя их текущего значения частоты, времени её нахождения на данном уровне (уставки срабатывания по частоте и по времени) и уровня ответственности данного потребителя, всё это производится другой разновидностью РЗиА — частотным автоматическим повторным включением (ЧАПВ).

Устройство и принцип работы

На рисунке, представленном ниже приведены цепи срабатывания АЧР, предполагающая использование частотного АПВ:

Если частота падает ниже установленной величины, происходит срабатывание частотного реле KF. Далее производится передача сигнала на временное реле КТ1 с замыканием контактов на реле промежуточной группы KL1 и KL2. Именно таким способом управляется запитывание потребителей по выстроенному приоритету.

Затем проверяются частотные характеристики системы посредством измерительного элемента. Как только частота достигнет стандартного значения в 50 Гц, подаётся команда о запуске на измерительный модуль через временный КТ2. Далее, с помощью промежуточного KL4 происходит замыкание контактов для обратного подключения оборудования.

Схемы АЧР

В соответствии с предъявляемыми требованиями, все типы автоматической частотной разгрузки способны реализовать различные функции защиты. Поэтому для построения тех или иных характеристик устройств АЧР, ступеней в их работе применяются определенные схемы. Также устройство может собираться как на реле, так и на полупроводниковых приборах.

С одним реле частоты

Рисунок 3 Схема АЧР с одним реле

Посмотрите на рисунок, здесь вы видите принципиальную схему автоматической частотной разгрузки, в которой используется одно частотное реле. Посредством контактов промежуточного реле РП к частотному реле РЧ1 подается сигнал от измерительного элемента. Которое при снижения уровня частоты сразу же замыкает контакты РП1 и РП2. От контактов реле РП2 поступает сигнал на отключение нагрузки.

В случае повышения уровня частоты выше уставок срабатывания схема возвращается в исходное положение. При этом от реле РП5 поступает сигнал на контакты РП5.1, которые отключают обмотки РВ1 и РП4. На тот случай, если работа по такой схеме не даст желаемого результата, здесь предусмотрено шунтирование РВ1.

С ЧАПВ

Рисунок 4 Схема с ЧАПВ

Обратите внимание, в данной схеме автоматической частотной разгрузки, объекты отключаются релейной защитой в том же порядке, что и в предыдущем примере. От Р4 подается сигнал на временное реле РВ1, через контакты которого возбуждаются обмотки промежуточного РП1. Контакты промежуточных РП1.1 и РП2.1 посылают сигнал на отключение. Об этом сигнализирует РУ1.

После нормализации частоты сигнал проходит по контактам РП1.3 и РП3.2 возбуждается обмотка временного РВ2. Через его контакты сигналы возбуждают обмотку промежуточного РП4. А оно, в свою очередь, через контакты РП4.2 и РП4.3 посылает сигнал на частотный пуск потребителей. После чего указательное реле РУ 2 сигнализирует о срабатывании ЧАПВ.

Источники

Особенности эксплуатации АЧР

Элементы АЧР должны эксплуатироваться в соответствии с требованиями нормативных документов. Необходимо проводить регулярное их техническое обслуживание с плановыми проверками исправности оборудования и предусмотренными испытаниями.

К обслуживанию систем должен допускаться обученный и аттестованный персонал, с назначением ответственных лиц за содержание в исправном состоянии.

Понятие дефицитной энергосистемы

Иногда электростанцией не обеспечивается выработка необходимых объёмов электрической энергии. В результате мощностные характеристики сети не соответствуют установленному значению. Такие системы называют энергодефицитными.

Последствия снижения частоты

Если частота в сети снизится на величину до 0,4 Гц, такая ситуация существенно не отразится на работе оборудования. Но при падении частотных характеристик на 2 Гц и более это может привести к необратимым процессам, как в самой электросети, так и в работе потребителей.

При недостаточно оперативной реакции, ситуация может развиваться непредсказуемо, вплоть до серьёзных аварий. В результате нарушается режим эксплуатации оборудования, с опасность перегрева машин и повреждения изоляции, ведущим к выходу их из строя.

Применение АЧР позволяет автоматически отключить систему при существенных отклонениях частоты от номинала, предотвратив создание аварийной ситуации.

Источник

Автоматическая частотная разгрузка – АЧР

Для корректной работы системы энергоснабжения и потребляющего оборудования должны выдерживаться параметры частоты электрического тока. Один из элементов, обеспечивающих поддержание указанных характеристик в заданном режиме – АЧР. Рассмотрим требования, предъявляемые к данной системе, её назначение и разновидности.

Понятие автоматической частотной разгрузки

Аббревиатура АЧР расшифровывается как автоматическая частотная разгрузка. Данный элемент является автоматическим модулем, используемым на распределительном узле, служащий для предотвращения снижения частоты электрического тока при резких колебаниях мощностных параметров в сети.

Назначение АЧР

АЧР удерживает частотные характеристики в системе на установленном уровне. Если происходит падение мощности вырабатываемого тока на электростанции, при использовании данной системы обеспечивается поддержание в работоспособном состоянии наиболее ответственных потребителей, отключение которых может создать аварийную ситуацию, поэтому автоматика отключает не важные присоединения, чаще всего начиная с потребителей 3 категории.

Если меры не будут приняты своевременно, в результате может пострадать энергосистема в целом. Для этого и применяются элементы АЧР.

Разделение потребителей по категориям

Устройство и принцип работы

На рисунке, представленном ниже приведены цепи срабатывания АЧР, предполагающая использование частотного АПВ:

Если частота падает ниже установленной величины, происходит срабатывание частотного реле KF. Далее производится передача сигнала на временное реле КТ1 с замыканием контактов на реле промежуточной группы KL1 и KL2. Именно таким способом управляется запитывание потребителей по выстроенному приоритету.

Затем проверяются частотные характеристики системы посредством измерительного элемента. Как только частота достигнет стандартного значения в 50 Гц, подаётся команда о запуске на измерительный модуль через временный КТ2. Далее, с помощью промежуточного KL4 происходит замыкание контактов для обратного подключения оборудования.

Классификация

Электростанции и подстанции оборудуются различными системами АЧР, предусматривающими применение одной из четырёх защит или одновременное срабатывание нескольких из них. Классификация включает следующие разновидности данных элементов:

Указанные элементы могут применяться по-отдельности или комплексно.

Схемы АЧР

Согласно установленным нормам, АЧР могут предусматривать выполнение различных защитных функций. Схемы предполагают применение релейных и полупроводниковых элементов.

С одним реле частоты

На приведённой ниже схеме изображён элемент с одним частотным реле:

Подача команды от измерительного модуля производится через промежуточное реле РП на частотное РЧ1.

При падении частотных параметров замыкаются РП1 и РП2, от последнего сигнал передаётся на отключение подачи энергии.

Если частота восстанавливается до стандартной величины, происходит возврат схемы к исходному состоянию. Через РП5 команда подаётся на РП5.1, с отключением катушек РВ1 и РП4.

Если функционирование системы по указанной схеме окажется невозможным, шунтируется РВ1.

С ЧАПВ

Автоматическая частотная разгрузка предполагает следующую схему:

Порядок срабатывания релейной защиты аналогичен предыдущему примеру. Через Р4 команда передаётся на реле времени РВ1, с возбуждением обмоток на промежуточном РП1.

Через РП1.1 и РП2.1 система отключается. Сигнализация об этом обеспечивается посредством РУ1.

При нормализации ситуации через РП1.3 и РП3.2 подаётся ток на обмотку РВ2, с включением реле промежуточной группы РП4. Далее, с помощью РП4.2 и РП 4.3 запускаются потребители, с сигнализацией указательного реле РУ2.

Предъявляемые требования

Для обеспечения нормальной работы, АЧР должны соответствовать следующим требованиям:

Перечисленные условия призваны обеспечить штатную работу оборудование и надлежащую его защиту.

Особенности эксплуатации АЧР

Элементы АЧР должны эксплуатироваться в соответствии с требованиями нормативных документов. Необходимо проводить регулярное их техническое обслуживание с плановыми проверками исправности оборудования и предусмотренными испытаниями.

К обслуживанию систем должен допускаться обученный и аттестованный персонал, с назначением ответственных лиц за содержание в исправном состоянии.

Понятие дефицитной энергосистемы

Иногда электростанцией не обеспечивается выработка необходимых объёмов электрической энергии. В результате мощностные характеристики сети не соответствуют установленному значению. Такие системы называют энергодефицитными.

Последствия снижения частоты

Если частота в сети снизится на величину до 0,4 Гц, такая ситуация существенно не отразится на работе оборудования. Но при падении частотных характеристик на 2 Гц и более это может привести к необратимым процессам, как в самой электросети, так и в работе потребителей.

При недостаточно оперативной реакции, ситуация может развиваться непредсказуемо, вплоть до серьёзных аварий. В результате нарушается режим эксплуатации оборудования, с опасность перегрева машин и повреждения изоляции, ведущим к выходу их из строя.

Применение АЧР позволяет автоматически отключить систему при существенных отклонениях частоты от номинала, предотвратив создание аварийной ситуации.

Источник