Особенностью режима работы энергосистем является равенство в каждый момент мощности источников энергии сумме нагрузки и потерь:
где Рнт — мощность нагрузки; Рпот — мощности потерь.
Изменение нагрузки требует следящего изменения генерирующих мощностей, в противном случае происходит изменение частоты в системе, так как баланс мощностей обеспечивается при fN. При аварийном отключении генераторов на электростанциях или при разделении энергосистемы по любой причине на отдельные части, в последних может возникнуть дефицит генерируемой активной мощности, в связи с чем может снизиться частота тока. Одновременно со снижением частоты тока напряжение может достигнуть столь низкого значения, что начнется массовое затормаживание электродвигателей, при котором возрастут их нагрузочные токи и как следствие произойдет еще большее снижение напряжения в системе. В результате параллельно работающие генераторы выйдут из синхронизма и отключатся. Питание потребителей прекратится.
При возникновении дефицита мощности прежде всего используются имеющиеся в системе резервы, автоматически загружаемые при помощи регуляторов скорости турбин. В первую очередь до полной мощности нагружаются паровые турбоагрегаты, но если частота снизится больше определенного значения, то автоматически запускаются резервные агрегаты на гидроэлектростанциях, длительность пуска которых с полным набором нагрузки на современных автоматизированных гидроэлектростанциях не превышает 30—50 с.
Автоматическая частотная разгрузка
В целях быстрейшего восстановления частоты до определенного минимума кроме использования имеющегося в системе резерва прибегают к разгрузке системы путем отключения части ее приемников. При этом разгрузку энергосистемы производят автоматически с помощью специального устройства, называемого устройством автоматической частотной разгрузки. Принципиальная схема последнего приведена на рисунке ниже.
Принципиальная схема устройства автоматической частотной разгрузки АЧР
1,2 — реле частоты; 3, 4 — промежуточное реле.
Устройство АЧР состоит из нескольких реле частоты РЧ (1 и 2), имеющих уставки срабатывания в диапазоне 48—45 Гц.
Выключатели отключают приемники очередями, для чего реле частоты с определенной уставкой с помощью промежуточных реле РЦ (3 и 4) отключают число питающих линий, устанавливаемое соответствующими расчетами и задаваемое диспетчерской службой энергосистемы.
Контрольные вопросы
- Каково назначение средств автоматики в системах электроснабжения?
- Это такое реле?
- Чем отличается 1реле от усилителя?
- Каковы основные требования предъявляются к релейной защите?
- Что такое селективность защиты?
- Как классифицируется реле по назначению?
- В чем заключается различие между реле прямого и косвенного действия?
- Какие конструкции реле получили наибольшее распространение?
- Каково назначение реле времени?
- Как осуществляется релейная защита от междуфазных коротких замыканий?
- Что отличает действие токовой отсечки от максимальной токовой защиты?
- Для каких целей осуществляется включение резервных источников питания (АВР)?
- Каково назначение автоматического повторного включения (АПВ)?
- В чем смысл автоматической частотной разгрузки (АЧР)?
АЧР-ЧАПВ
«Электроснабжение строительно-монтажных работ», Г.Н. Глушков
Что такое автоматическая частотная разгрузка и как она используется?
Электроснабжение потребителей предусматривает четкое соблюдение основных параметров сети. Так как их отклонение от нормативного значения вызывает сбои в работе высокоточных устройств, снижает срок эксплуатации оборудования или может привести к возникновению аварийного режима. Наиболее ощутимые нарушения и последствия возникают при снижении частоты, для борьбы с которой используется автоматическая частотная разгрузка (АЧР).
Понятие автоматической частотной разгрузки
Автоматическая частотная разгрузка представляет собой систему автоматического регулирования нагрузки, подключенной к энергосистеме в случае резкого снижения частоты. Регулирование осуществляется посредством отключения потребителей, в зависимости от категории их значимости. То есть сначала прекращается питание наименее значимой части потребителей.
Разделение потребителей по категориям
Всего в электрической сети выделяется три категории потребителей при наладке автоматической частотной разгрузки. Что и определяет требования к их питанию и возможным перерывам, в случае каких-либо аварийных процессов.
- 1 категория – это такие организации или предприятия, прекращение питания которых может привести к гибели людей, несет потенциальную угрозу государственным интересам или несет существенный финансовый ущерб.
- 2 категория – это такие приемники, перерыв в снабжении которых, приводит к простою в различных технологических операциях, может снизить производительность и т.д.
- 3 категория – это такие потребители, от обесточивания которых не возникает никакой потенциальной угрозы. Именно эта категория и является наиболее приоритетной для отключения автоматической частотной разгрузкой.
Правила допускают перерыв в питании всех вышеперечисленных объектов при снижении частоты, но в соответствии с их категорией. Так, электроснабжение потребителей 1-ой категории может прерываться лишь на время переключения на второе питание, что составляет считанные доли секунд. Вторая и третья допускают более длительный перерыв – не более суток подряд.
Понятие дефицитной энергосистемы
В случае, когда электрическая система не способна обеспечить достаточное количество электрической энергии, возникает дефицит мощности. Такая ситуация может возникнуть при отключении одной из электростанций, подключении нового мощного потребителя или удаленного короткого замыкания. Из-за недостатка мощности для всех подключенных потребителей получается дефицитная энергосистема. А при отсутствии автоматической частотной разгрузки или при ее некорректной работе в системе возникают крайне плачевные последствия.
Последствия снижения частоты
В случае уменьшения частоты на 0,2 – 0,4 Гц изменения не будут ощутимыми. Но при снижении уровня до 48Гц и ниже возникают необратимые процессы, как в самой электрической сети, так и в приборах. Даже, казалось бы, незначительное снижение на 2 Гц влечет нарушения в работе потребителей электроэнергии: двигатели теряют частоту вращения, теряется управление станочным оборудованием, снижается производительность, могут возникнуть аварии и катастрофы.
Если не принимаются меры к восстановлению нормального режима, то дефицит приводит к лавинному процессу падения частоты. Затем происходит снижение напряжения, возрастание уровня электрического тока в электрических машинах, перегреву и разрушению изоляции. Генераторы электростанций, как и потребители, испытывают такие же перегрузки, которые могут привести к их выходу со строя или травмированию персонала. Реальное препятствие этим последствиям способна оказать автоматическая частотная разгрузка.
Назначение АЧР
В любой энергетической системе закладывается резерв мощности, что обеспечивает установленный уровень активной мощности при колебаниях количества приемников энергии и их аппетитов. Если этот резерв исчерпается, то для восстановления баланса срабатывает автоматическая частотная разгрузка. АЧР предназначена для удаления из схемы питания потребителей третей категории, что может предотвратить отключение генераторов и полную остановку электростанций. В зависимости от величины изменения частоты или длительности дефицита могут применяться различные виды автоматической частотной разгрузки.
Классификация
На электростанциях и подстанциях для автоматической частотной разгрузки системы в аварийной ситуации может применяться один из четырех или сразу несколько видов защиты [ 1 ].
- АЧР-1 осуществляет быстрое отключение в течении 0,3 – 0,5с, чтобы не допустить снижения частоты. Срабатывание отстраивается в пределах от 48,5 до 46,5 Гц. Диапазон уставки можно подбирать с шагом по 0,1 Гц. При этом потребители отключаются ступенчато, в зависимости от их мощности.
- АЧР-2 характеризуется такими же пределами срабатывания, но отстраивается на более длительное время выдержки от 5 до 90с. В отличии от АЧР-1, нагрузки АЧР-2 отключаются с большей выдержкой, так как она восстанавливает частоту уже после остановки лавинообразного процесса.
- ЗАЧР позволяет предотвратить инциденты из-за аварийного дефицита на атомных электростанциях. Время для вывода блоков АЭС по данной защите составляет 0,5с.
- ЧАПВ – представляет собой частотное автоматическое повторное включение. Срабатывание ЧАПВ позволяет восстановить подачу электрической энергии потребителям, которых обесточили для выравнивания частоты.
Принцип действия
Рисунок 2 Принцип действия АЧР
Посмотрите на рисунок, как видите, здесь представлена схема АЧР с частотным АПВ. В случае снижения частоты до уровня уставки или ниже срабатывает частотное реле KF. С него сигнал поступает на реле времени KT1, которое замыкает группы контактов промежуточных реле KL 1 и 2 . Именно они управляют отключением потребителей в соответствии с выстроенным приоритетом.
После этого измерительный элемент проверяет уровень частоты в сети. При достижении частотой величины в 50 Гц запускает сигнал от цепи измерительного блока к временному KT2. Затем, через промежуточное KL4 замыкаются контакты на обратное подключение потребителей к сети, чем и осуществляется ЧАПВ.
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.
Требования, предъявляемые к АЧР
- Успешная ликвидация разнообразных аварий – автоматическая частотная разгрузка обеспечивает адекватную реакцию на локальные и общесистемные дефициты. Это означает, что противоаварийная автоматика срабатывает не зависимо от характера развития – единичной или каскадной, темпов нарастания или выходной мощности с электростанции.
- Обеспечение частотно-временной зоны – автоматическая частотная разгрузка обязана обеспечить соблюдение зоны, указанной на рисунке.
Как видите, на рисунке указана заштрихованная область, обозначающая границу, ниже которой частота не может опускаться в определенный момент времени. В противном случае, такая автоматическая частотная разгрузка не обеспечит достаточную защиту и лопасти турбины испытают колоссальную нагрузку, способную нарушить целостность металла.
- Минимальное количество отключенных – выходное реле автоматической частотной разгрузки должно обеспечивать как можно меньшее число обесточенных потребителей во время срабатывания. Для этого применяется АВР, запускающаяся на электростанциях после снижения частотных характеристик, чтобы выдать дополнительную мощность.
- Достаточное число ступеней – АЧР должна производить такое отключение категорий разгрузки, при котором будут обесточиваться наименее важные объекты в последовательности их значимости касательно возможного ущерба.
- Достижение приемлемого значения – сама автоматическая частотная разгрузка не должна решать проблему с регулированием частоты до 50 Гц. Ее задача обеспечить такую частоту, при которой группы энергосистем смогут длительно обеспечивать нормальные условия работы. Пока персонал будет решать проблему.
- Отсутствие ложных срабатываний – автоматическая частотная разгрузка не должна реагировать на процессы, схожие с падением частоты (асинхронные режимы, синхронные качания и прочие).
Таким образом, автоматическая частотная разгрузка должна отстраивать свою работу от постоянных параметров системы. При этом случайные факторы, влияющие на различные коэффициенты, не должны затрагивать работу релейной или полупроводниковой аппаратуры, запускающей автоматическую частотную разгрузку.
Источник www.asutpp.ruКак отказаться от АЧР
Доброго времени суток. Уважаемые коллеги, помогите грамотно обосновать отказ от установки системы АЧР.
Краткое пояснение:
1) При строительстве ПС энергоснабжающей организацией были выданы ТУ в которых предусматривалось требование установки системы АЧР.
2) Далее основной проект производства которое должно было питаться от этой ПС был свернут. ТУ утратили актульность.
3) Теперь будут выдаваться новые ТУ в которых также будет требование установки системы АЧР.
4) В графике аварийного отключения наше предприятие находится в пятой очереди у энергоснабжающей организации.
Вопрос следующий:
Как законно отказаться от применения системы АЧР?
Помогите пожалуйста, поделитесь опытом и знаниями.
2 Ответ от Lekarь 2018-05-22 22:48:49 (2018-05-22 22:53:18 отредактировано Lekarь)
Re: Как отказаться от АЧР
Доброго времени суток. Уважаемые коллеги, помогите грамотно обосновать отказ от установки системы АЧР.
Краткое пояснение:
1) При строительстве ПС энергоснабжающей организацией были выданы ТУ в которых предусматривалось требование установки системы АЧР.
2) Далее основной проект производства которое должно было питаться от этой ПС был свернут. ТУ утратили актульность.
3) Теперь будут выдаваться новые ТУ в которых также будет требование установки системы АЧР.
4) В графике аварийного отключения наше предприятие находится в пятой очереди у энергоснабжающей организации.
Вопрос следующий:
Как законно отказаться от применения системы АЧР?
Помогите пожалуйста, поделитесь опытом и знаниями.
Да лучше не отказываться. Поставить и вывести. Многие так делают и на это есть причины.
Можно научить Вас, чтобы вы отказались. Начнут Вас кошмарить другими автоматиками, и Вы погрязнете в переписке. АЧР это хлеб людей , имеющих административное влияние. И из этого исходите. Создавать ситуацию с Вами не в их интересах, потому, как она станет примером для других.
Лучше извлечь для себя выгоду и посмотреть возможность приобретения для себя какого нибудь комплексного устройства автоматики, которое содержит АЧР и может принести пользу вашему объекту.
3 Ответ от ПАУтина 2018-05-23 03:00:18
Re: Как отказаться от АЧР
Нужно смирится. Согласно федеральному закону отказаться от АЧР не удастся в принципе!
Найдите свежий документ «ОБ УТВЕРЖДЕНИИ ПРАВИЛ
РАЗРАБОТКИ И ПРИМЕНЕНИЯ ГРАФИКОВ АВАРИЙНОГО
ОГРАНИЧЕНИЯ РЕЖИМА ПОТРЕБЛЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ
И ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПРОТИВОАВАРИЙНОЙ АВТОМАТИКИ» и в нём в районе п.п.п.50. 53 будет требование, что не только 3 кат, но и 1 кат. попадает под действие ПА (АЧР).
4 Ответ от RIN 2018-05-23 06:54:17
Re: Как отказаться от АЧР
Под АЧР обычно заводиться около 50% мощности, отказаться не удасться.
Наверное и смысла нет.
1. АЧР срабатывает редко, но если будет ситуация когда она должна сработать, то лучше пусть работает, т.к. лучше заводу снизить нагрузку и остановиться на несколько часов,
чем быть без напряжения более длительне время, если зайдёт до отключений в энергосистеме и генерации.
А вот с уставками можно поторговаться.
2. Под АЧР заводите не отключение подстанций, а отключение наиболее крупных агрегатов отключение которых не приводит к авариям.
(с установкой на каждый агрегат отдельного реле, даже если уставка одинакова)
5 Ответ от Lekarь 2018-05-23 07:36:47
Re: Как отказаться от АЧР
Нужно смирится. Согласно федеральному закону отказаться от АЧР не удастся в принципе!.
вопрос в месте установки, принаддежности устройств и кто будет их обслуживать.
6 Ответ от dronos 2018-05-23 08:20:32
Re: Как отказаться от АЧР
тот кто будит обслуживать другие устройства РЗиА
7 Ответ от Lekarь 2018-05-23 10:59:45 (2018-05-23 11:00:36 отредактировано Lekarь)
Re: Как отказаться от АЧР
тот кто будит обслуживать другие устройства РЗиА
хорошо, когда всё так. Жизнь намного многообразней, чем наши хотелки. Если устройство установовлено у потребителя, а своего персонала нет, то может быть кто выиграет конкурс тот и будет обслуживать. Причем, каждое устройство может обслуживаться разными фирмочками, которые могут в конечном итоге быть сами по себе, а могут и иметь одну крышу.
Потребителя, давно бы следовало исключить из эпопеи под названием АЧР.
8 Ответ от doro 2018-05-23 16:07:22
Re: Как отказаться от АЧР
Есть два варианта: вы АЧРите наименее ответственную нагрузку, или вас АЧРят с «головы» с полной потерей питания. Коммунизма у нас давно нет.
По какому варианту надежности электроснабжения подключены? Припоминаю некий электрометаллургический завод. Официально заплатили за 3 категорию, далее кому-то отстегнули, дабы обеспечивали по 1 категории. Те, кто получил откаты — давно не у дел. Но все ноют: мы подключились по 1 категории, почему нас все время отключают по ГВО?
9 Ответ от Lekarь 2018-05-23 17:47:54
Re: Как отказаться от АЧР
Есть два варианта: вы АЧРите наименее ответственную нагрузку, или вас АЧРят с «головы» с полной потерей питания.
На мой взгляд для потребителей и для энергосистемы это лучший вариант. Во-первых не надо переживать, что устройство выведено. Во-вторых при аварии, можно рассчитывать на нагрузку, которая подключена к АЧР и будет отключена. В третьих, не надо содержать собственного персонала. В четвертых — обслуживать во многих случаях будет устройства опытный и квалифицированный персонал.
В пятых, если будет ложное отключение, то потребитель в этом виноват не будет, и смело может спрашивать с сетевой организации. Сетевой организации это выгодно, так как чем больше устройств, тем больше штат и опыт сотрудников.
10 Ответ от Toschan 2018-05-23 20:41:14 (2018-05-23 20:41:39 отредактировано Toschan)
Re: Как отказаться от АЧР
Вопрос скорее всего некорректно задан. Мы своим заявителям включаем пункт с формулировкой «. предусмотреть возможность заведение нагрузки под АЧР», что в конечном счете для потребителя (ячейка наша на нашей ПС) ничего не означает. Мы сами подключаем их фидер к шинке АЧР, и вся недолга. На всех объектах уже установлены терминалы Сириус-АЧР, Бреслер и т.д.
11 Ответ от ПАУтина 2018-05-24 02:58:30 (2018-05-24 03:11:48 отредактировано ПАУтина)
Re: Как отказаться от АЧР
вопрос в месте установки, принаддежности устройств и кто будет их обслуживать.
Такое впечатление, что найдётся такое место, что не кому будет обслуживать!
У нас в ЭС есть например и ПС 220 кВ под АЧР заведены, как так?, а та целиком — тупиковые!, а есть ТП 10/0,4 так они на источнике отделяются, ну и что, проблем нет сейчас АЧР реализована в любом терминале РЗ линии.
Другое дело «кокетничают» ни как не могут поделить кому достанется это «счастье» — это вопрос скорее организационный, а не технический.
Поэтому, Timur, посмотрите всю схему сети и определите где будет оптимальней поставить АЧР, если у вас на объекте, то нужно ставить, а если в другом месте, то обоснуйте и вперёд на согласование ТУ, но опять же нужно «договорится» с тем на кого вы это свалите ну и естественно с СО, которому, как правило, всё равно лишь бы было, но всё же.
по поводу обслуживания, вся суть только в начальной установке если МП терминалы, настроил и забыл как и другие функции РЗ.
12 Ответ от Lekarь 2018-05-24 08:01:34 (2018-05-24 09:18:02 отредактировано Lekarь)
Re: Как отказаться от АЧР
Такое впечатление, что найдётся такое место, что не кому будет обслуживать!
У нас в ЭС есть например и ПС 220 кВ под АЧР заведены, как так?, а та целиком — тупиковые!, а есть ТП 10/0,4 так они на источнике отделяются, ну и что, проблем нет сейчас АЧР реализована в любом терминале РЗ линии.
Другое дело «кокетничают» ни как не могут поделить кому достанется это «счастье» — это вопрос скорее организационный, а не технический.
Поэтому, Timur, посмотрите всю схему сети и определите где будет оптимальней поставить АЧР, если у вас на объекте, то нужно ставить, а если в другом месте, то обоснуйте и вперёд на согласование ТУ, но опять же нужно «договорится» с тем на кого вы это свалите ну и естественно с СО, которому, как правило, всё равно лишь бы было, но всё же.по поводу обслуживания, вся суть только в начальной установке если МП терминалы, настроил и забыл как и другие функции РЗ.
Для потребителя АЧР это периодически возникающая головная боль. Доктора держать для ее устранения не выгодно ни экономически, ни этически. Наличие этой проблемы подрывает имидж энергетиков.
Не очень хорошо то, что есть возможность избавить потребителей от этой боли, а об этом умалчивается. Автоматика нужна и можно эту автоматику установить у энергетиков. Потребителю лишь надо заплатить за нее единожды.
13 Ответ от doro 2018-05-24 08:33:12
Re: Как отказаться от АЧР
#3, против циркуляра интеллект бессилен!
ТУ выданы — обязаны исполнять. Иначе просто не дадут подключения. Кстати, какой характер производства и его жизненно важные компоненты? Какой характер энергосистемы — мощный самодостаточный энергоузел или энергодефицитный район, связанный с ЕЭС тонкими соплями? Все эти факторы нужно учитывать.
Кстати, подзатих автор темы. Без его участия обсуждение как-то неуместно.
14 Ответ от ПАУтина 2018-05-24 13:40:15
Re: Как отказаться от АЧР
Без его участия обсуждение как-то неуместно.
Наверно, думал, что ответы на форуме окажутся в его пользу и как непререкаемый аргумент! Не получилось, вот и сник.
15 Ответ от Lekarь 2018-05-24 15:16:11 (2018-05-24 15:18:39 отредактировано Lekarь)
Re: Как отказаться от АЧР
Наверно, думал, что ответы на форуме окажутся в его пользу и как непререкаемый аргумент! Не получилось, вот и сник.
Скорее всего так оно и есть, но это плохо для энергетиков, потому, как потребитель начинает искать удобные и комфортные для работы пути. Если мощность небольшая то он их найдет, но негатив останется.
Был случай очень примечательный. Одна электростанция , имеющая несколько генераторов, один из которых был блочный и работал на собственные шины 110 кВ, расположенные в метрах 200 от блока по прямой. Однако воздушная блочная линия делала петлю и выходила парой пролетов за территорию станции. Станция платила сетевой за транзит по ЛЭП блока.
Сменились на станции достаточно грамотные владельцы и решили, что незачем им кому-то просто так отдавать деньги. Решение они приняли построить кабельную линию по своей территории. Как члены единой системы они пошли законным путем и им их же коллеги из системного и сетевой компании таких условий выдвинули, что станция поняла о несбываемости мечт. Ребята на станции были ушлые.
Взяли и сами заказали проект и все выполнили до предпускового комплекса без системного и сетевой. Вони от коллег было много, но ничего все включили. Мне доводилось разговаривать и с надзором и со станцией, у всех ощущение одно — тебе никто помогать не хочет, но разорить это пожалуйста.
Источник www.rzia.ru