3.3.1 Назначение и основные принципы выполнения АЧР
Устройства АЧР должны устанавливаться там, где возможно возникновение значительного дефицита активной мощности во всей энергосистеме или в отдельных ее районах, а мощность потребителей, отключаемых при срабатывании устройства АЧР, должна быть достаточной для предотвращения снижения частоты, угрожающего нарушением работы механизмов собственного расхода электростанций, что может повлечь за собой лавину частоты. Устройства АЧР должны выполняться с таким расчетом, чтобы была полностью исключена возможность даже кратковременного снижения частоты ниже 45 Гц, а время работы с частотой ниже 47 Гц не превышало 20 с, а с частотой ниже 48,5 Гц – 60 с.
При выполнении АЧР необходимо учитывать все реально возможные случаи аварийных отключений генерирующей мощности и разделения энергосистемы или энергообъединения на части, в которых может возникнуть дефицит активной мощности. Чем больший дефицит мощности может возникнуть, тем на большую мощность должно быть отключено потребителей. Для того чтобы суммарная мощность нагрузки потребителей, отключаемых действием АЧР, хотя бы примерно соответствовала дефициту активной мощности, возникшему при данной аварии, АЧР, как правило, выполняется многоступенчатой, в несколько очередей, отключающихся уставками по частоте срабатывания.
На рисунке 3.3 приведены кривые, характеризующие процесс изменения частоты в энергосистеме при внезапном возникновении дефицита активной мощности. Если в энергосистеме отсутствует АЧР, то снижение частоты, вызванное дефицитом активной мощности, будет продолжаться до такого установившегося значения, при котором за счет регулирующего эффекта нагрузки и действия регуляторов частоты вращения турбин вновь восстановится баланс генерируемой и потребляемой мощности при новом, сниженном значении частоты (кривая I).
Иначе будет протекать процесс изменения частоты при наличии АЧР (кривая II). Пусть, например, АЧР состоит из трех очередей с уставками срабатывания 48, 47,5 и 47 Гц. Когда частота снизится до 48 Гц (точка 1), сработают устройства 1-й очереди и отключают часть потребителей: дефицит активной мощности уменьшится, благодаря чему уменьшится и скорость снижения частоты. При частоте 47,5 Гц (точка 2) сработают устройства АЧР 2-й очереди и, отключая дополнительно часть потребителей, еще дольше уменьшат дефицит активной мощности и скорость снижения частоты.
Рисунок 2.3- Изменение частоты при возникновении дефицита активной мощности:
I – при отсутствии АЧР; II – при наличии АЧР
При частоте 47 Гц (точка 3) сработают устройства АЧР 3-й очереди и отключат потребителей на мощность, которая достаточна не только для прекращения снижения частоты, но и для ее восстановления до номинального или близкого к номинальному значения.
Устройства АЧР, используемые для ликвидации аварийного дефицита мощности в энергосистемах, подразделяются на три основные категории.
Первая категория автоматической частотной разгрузки - АЧРI – быстродействующая (t = 0,1 – 0,3 с.) с уставками срабатывания от 48,5 Гц до 46,5 Гц. Назначение очередей АЧРI – не допустить глубокого снижения частоты в первое время развития аварии. Уставки срабатывания отдельных очередей АЧРI отличаются одна от другой на 0,1 Гц. Мощность, подключаемая к АЧРI, примерно равномерно распределяется между очередями.
Вторая категория автоматической частотной разгрузки АЧРII – предназначена для восстановления частоты до нормального значения, если она длительно остается пониженной, или, как говорят, «зависает» на уровне 48 Гц. Вторая категория АЧРII работает после отключения части потребителей от АЧРI, когда снижение частоты прекращается и она устанавливается на уровне около 47,5 – 48,5 Гц.
Верхний уровень уставок по частоте устройств АЧРII принимается в пределах 48,8 – 48,6 Гц на 0,2 Гц выше верхнего уровня уставок по частоте АЧРI. При этом диапазон уставок АЧРII по частоте должен быть 0,3 Гц с интервалом по очередям 0,1 Гц. Весь объем разгрузки по АЧРII разделяется на три –четыре части (например, 40%, 30% и 30% общего объема). Уставки по времени АЧРII устанавливаются возрастающими от АЧРII с максимальными уставками по частоте к АЧРII с минимальными уставками.
Наиболее ответственных потребителей следует подключать к к АЧРII с минимальными уставками по частоте (максимальными уставками по времени). Выдержки времени АЧРII отличаются друг от друга на 3 с и принимаются равными 5-90 с. Большие выдержки по времени АЧРII принимаются для того, чтобы за это время были мобилизованы резервы активной мощности, имеющиеся в энергосистеме: загружены все работающие агрегаты, пущены и загружены резервные гидроагрегаты. При этом наибольшие выдержки времени (70-90с) следует принимать в условиях возможной мобилизации мощности ГЭС.
В дефицитных энергосистемах, получающих мощность от соседних энергосистем, применяется также быстродействующая специальная очередь АЧР с уставкой срабатывания 49 Гц. Эта очередь предназначена для предотвращения снижения частоты в ЕЭС до верхних уставок АЧРII в случаях, когда не удается реализовать оперативные ограничения потребителей, а также для разгрузки межсистемных связей при возникновении дефицита мощности в энергообъединении. Потребители, отключенные действием спецочереди АЧР,должны быть включены в работу не позже чем через 2 ч после их отключения.
Действие устройств АЧР должно сочетаться с другими видами автоматики. Так, например, для того чтобы АЧР было эффективным, нагрузка потребителей, отключенных при аварийном снижении частоты, не должна подхватываться устройствами АПВ и АВР. Поэтому АПВ линии, отключенной действием АЧР, должно блокироваться (не следует путать с АПВ после АЧР, т.е. с особым видом автоматики, принципы выполнения которой рассмотрены ниже). Линии и трансформаторы, обеспечивающие резервное питание в схемах АВР, должны отключаться теми же очередями АЧР, что и основные питающие линии, и трансформаторы.
3.3.2 Краткие сведения по реле частоты РСГ11 и РЧ1
Рисунок 3.4 - Реле статическое серии РСГ-11
Реле предназначены для использования в противоаварийной автоматике в качестве органа измерения и фиксации частоты (например, в системах АЧР, ЧАПВ, частотного пуска при АВР). Реле выполнены как универсальные, предназначенные для применения в качестве реле понижения или повышения частоты.
Питание реле осуществляется от источника напряжения контролируемой сети.
Допустимые пределы изменения напряжения контролируемой сети от 40 до 130% номинального значения для реле понижения частоты и от 45 до 150% номинального значения для реле повышения частоты. Диапазон регулирования частоты срабатывания и частоты возврата реле понижения, повышения частоты должны соответствовать значениям, приведенным в таблице 3.1.
Таблица 3.1 – Диапазон регулирования уставок
| Тип реле | Диапазон регулирования уставок, Гц | ||||
| реле понижения частоты | реле понижения частоты | ||||
| срабатывание | возрат | срабатывание | возрат | ||
| РСГ 11-50 РСГ 11-60 | 50,5—45 60,5—55 | 51—45,5 60,5—55,5 | 49,5—55 59—66 | 49,5—55 59,5—66 | |
Регулирование уставок производится дискретно. Минимальная ступень дискретности не более 0,05 Гц.Цепь уставок возврата подключается к схеме реле с помощью переключателя (ручное управление) или дистанционно с помощью замыкающих контактов внешнего реле управления. Номинальное напряжение вспомогательной цепи управления 110 или 220 В переменного или постоянного тока. Допустимое изменение напряжения питания от 0,8 до 1,1 номинального значения. Реле имеют 2 последовательно соединенных замыкающих контакта, обеспечивающих замыкание одной внешней цепи.
Коммутационная способность в цепях постоянного тока с постоянного времени индуктивной нагрузки, не превышающей 0,02 с, должна быть до 50 Вт при напряжении 220 В и частоте коммутации 0,2 Гц.
Мощность, потребляемая по цепям напряжения переменного тока при номинальном напряжении контролируемой сети, должна быть не более:
— 4 ВА в режиме до срабатывания;
— 6 ВА в режиме срабатывания.
Мощность, потребляемая вспомогательной цепью управления при номинальном напряжении 220 В, не превышает 3 Вт, а при номинальном напряжении 110 В — не превышает 1,5 Вт.
Реле предназначены для переднего «ли заднего присоединения внешних проводников только винтом.
Таблица 3.2 – Выставлениеуставок срабатывания и возврата
| f,Гц | Положение переключателей | ||||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | |
| 45 | + | ||||||||
| 46,5 | + | + | + | ||||||
| 48,0 | + | + | + | ||||||
| 48.4 | + | + | + | + | |||||
| 49,2 | + | + | + | + | |||||
| 50 | + | + | + | ||||||
Рисунок 3.5 – Лицевая сторона реле РСГ-11
Технические данные реле РЧ-1:
Пределы изменения уставок по срабатыванию 50—45 Гц, по возврату 46—51 Гц;
Уставки по времени срабатывания 0,15, 0,3; 0,5 с; время возврата не более 0,15 с;
Разность между частотой срабатывания и возврата реле на любой уставке не более 0,05 Гц (при использовании только одной измерительной цепи);
Разрывная мощность контактов выходного промежуточного реле в цепях постоянного тока 60 Вт, в цепях переменного 300 В-А,
Потребляемая реле и вспомогательными устройствами мощность переменного тока для измерительных цепей (выводы 7—8 реле) — не более 5 В-А,
На лицевой панели (рисунок 3.6) размещены гнезда, к которым подсоединены отводы обмоток дросселей 1Др и 2Др,обеспечивающие ступенчатое изменение частотысрабатывания и возврата релес обозначениями уставок, резисторы плавной регулировки уставок с шкалами от 0 до 10 (каждое деление примерно соответствует 0,1 Гц), перемычки для изменения уставки по времени срабатывания реле и кнопка «К» для проверки работоспособности реле. Все элементы снабжены поясняющими надписями, показано положение перемычек, соответствующее той или иной уставке по времени срабатывания.
Зажимы для установки перемычек, определяющих время срабатывания, соответствуют слева направо точкам 31—34принципиальной схемы реле (рисунок 3.7). На рисунке 3.6 перемычки показаны в положении для уставки 0,5 с. Остальные элементы реле (диоды, транзисторы и маломощные резисторы) смонтированы на съемной плате с печатным монтажом.
Рисунок 3.6 - Лицевая панель реле РЧ1
Рисунок 2.7 - Принципиальная схема реле РЧ 1
Содержание отчета
а) Описать кратко назначение АЧРIи АЧРII;
б) Привести схемуАЧРI лабораторного стенда;
в) Дать краткое описание конструкции статического реле частоты РСГ 11 и полупроводникового реле РЧ1и принцип выставления уставок;
г) Указать какие уставки по частоте на срабатывание и возврат выставлены на РСГ11 иРЧ1.
Контрольные вопросы
1.Назанчение автоматической частотной разгрузки
2. Как изменяется частота промышленного тока при нарушении баланса генерируемой и требуемой нагрузкой мощностей? Почему и всегда ли возможен установившейся режим работы с пониженной частотой?
3.Что такое регулирующий эффект нагрузки, наблюдающийся при изменениях частоты вращения синхронных генераторов?
4.В чем состоит различие назначения и настройки реле частоты в схемах АЧРIи АЧРII и как определяются установленные значения частот их срабатывания?
5.Почему необходимо быстродействие АЧРI и и отключение потребителей схемой АЧРII с выдержками времени?
6. Рассказать работу схемы АЧРI
7. Рассказать работу схемы АЧРII
8.Конструктивное исполнение реле РСГ11
3 Лабораторная работа №3«Автоматическая частотная разгрузка на базе цифрового терминала MicomP 922»
Цель работы: приобретение навыков конфигурирования и параметрированиия цифрового терминала MicomP922 с использованием функции автоматической частотной разгрузки.
