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 (Р_ген=0,47Р_нагр) 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.