Требования к делительной автоматике объектов распределенной генерации с учетом влияния параметров прилегающей сети и нагрузки

Page 1
background image

Page 2
background image

42

Требования к делительной 
автоматике объектов 
распределенной генерации 
с учетом влияния параметров 
прилегающей сети и нагрузки

УДК

 621.316.7

Выявлены

 

особенности

 

отделения

 

от

 

энергосистемы

 

электростанций

 

со

 

свои

-

ми

 

собственными

 

нуждами

 

и

 

нагрузкой

 

на

 

напряжении

 6–20 

кВ

Приведены

 

ре

-

зультаты

 

расчетов

 

режимов

 

при

 

отделении

 

одного

 

генератора

 

с

 

варьированием

 

мощностей

 

нагрузки

Обнаружены

 

закономерности

которые

 

могут

 

проявляться

 

и

 

в

 

других

 

схемно

-

режимных

 

ситуациях

Установлено

 

влияние

 

устойчивости

 

на

-

грузки

 

на

 

выбор

 

средств

 

противоаварийного

 

управления

 

для

 

применения

 

в

 

вы

-

деляемом

 

энергорайоне

Сформулированы

 

требования

 

к

 

быстродействию

 

раз

-

грузки

 

при

 

вынужденном

 

отделении

 

электростанции

 

от

 

энергосистемы

.

ВВЕДЕНИЕ

Под

 

делительной

 

автоматикой

  (

ДА

в

 

статье

 

понимается

 

автоматика

кото

-

рая

 

в

 

аварийных

 

ситуациях

 

отключа

-

ет

 

от

 

энергосистемы

 

электростанцию

 

в

 

целом

 

или

 

отдельные

 

ее

 

генерато

-

ры

 

с

 

целью

 

сохранить

 

в

 

работе

во

-

первых

собственные

 

нужды

 

электро

-

станции

  (

СН

и

во

-

вторых

возможно

 

большее

 

число

 

потребителей

.

Делительная

 

автоматика

обес

 -

печивающая

 

выделение

 

электростан

-

ции

 

на

 

автономное

 

электроснабжение

 

ближайших

 

потребителей

 

или

 

толь

-

ко

 

собственных

 

нужд

 

при

 

аварийном

 

состоянии

 

энергосистемы

известна

в

 

основном

в

 

виде

 

частотной

 

дели

-

тельной

 

автоматики

 (

ЧДА

). 

Такая

 

авто

-

матика

 

срабатывает

 

при

 

снижении

 

ча

-

стоты

 

в

 

энергосистеме

 

до

 46–47,5 

Гц

Ее

 

задача

 

состоит

 

в

 

том

чтобы

 

при

 

возникновении

 

в

 

какой

-

то

 

отделив

-

шейся

 

от

 

ЕЭС

 

части

 

со

  

значительным

 

дефицитом

 

мощности

 

и

 

недостаточ

-

ном

 

действии

 

АЧР

 

предот

 

вратить

 

ава

-

рийное

 

отключение

 

электростанции

вызванное

 

недопустимым

 

для

 

нее

 

снижением

 

частоты

сохранив

 

электро

-

снабжение

 

максимального

 

количества

 

электроприемников

 

потребителей

 [1].

На

 

рисунке

 1 

представлена

 

прин

-

ципиальная

 

однолинейная

 

схема

 

па

-

рогазовой

 

электростанции

  (

ПГЭС

), 

содержащей

 

четыре

 

газотурбинных

 

одновальных

 

установки

 (

ГТ

-1 

и

 

ГТ

-2 — 

по

 43 

МВт

ГТ

-4 

и

 

ГТ

-5 — 

по

 45 

МВт

и

 

две

 

паротурбинных

 

установки

 (

ПТ

-3 

и

 

ПТ

-6 — 

по

 30 

МВт

в

 

составе

 

двух

 

парогазовых

 

установок

 (

ГТ

-1 + 

ГТ

-2 

 

ПТ

-3 

и

 

ГТ

-4 + 

ГТ

-5 

 

ПТ

-6). 

Таким

 

образом

рассматривает

-

ся

 

район

 

с

 

суммарной

 

генерацией

 

236 

МВт

  (

при

 

всех

 

включенных

 

ге

-

нераторах

 

на

 

ПГЭС

и

 

суммарной

 

нагрузкой

 279 

МВт

Для

 

этого

 

энер

-

горайона

 

с

 

ПГЭС

 

предусмотрена

 

установка

 

ЧДА

 

и

 

делительной

 

авто

-

матики

 

по

 

напряжению

 (

ДАН

).

Илюшин

 

П

.

В

.,

к

.

т

.

н

., 

проректор

 

по

 

научной

 

работе

 

ФГАОУ

 

ДПО

 

«

ПЭИПК

» 

Паздерин

 

А

.

В

.,

д

.

т

.

н

., 

профессор

заведующий

 

кафедрой

 

АЭС

 

ФГАОУ

 

ВО

 «

УрФУ

 

им

Б

.

Н

Ельцина

»

Ключевые

 

слова

:

электростанция

делительная

 

автоматика

противоаварийная

 

автоматика

бы

-

стродействующая

 

разгрузка

лавина

 

напряжения

нару

-

шение

 

устойчиво

-

сти

 

двигателей

Keywords:

power plant, is-
landing automation, 
emergency auto-
mation, high-speed 
unloading, voltage 
collapse, engine 
stability violation

Рис

. 1. 

Принципиальная

 

однолинейная

 

схема

 

ПГЭС

управление сетями


Page 3
background image

43

ОСОБЕННОСТИ

 

ПЕРЕХОДНЫХ

 

ПРОЦЕССОВ

 

ПРИ

 

ОТДЕЛЕНИИ

 

ЭНЕРГОРАЙОНА

 

ОТ

 

ЭНЕРГОСИСТЕМЫ

Рассмотрены

 

различные

 

дефициты

 

мощности

 

в

 

слу

-

чае

 

отключения

 

двух

 

ЛЭП

 

или

 

одной

 

из

 

этих

 

ЛЭП

идущих

 

к

 

подстанции

 2 (

ПС

-2) 

при

 

выведенной

 

в

 

ре

-

монт

 

второй

ЛЭП

 

до

 

подстанции

 1 (

ПС

-1) 

находят

-

ся

 

в

 

стадии

 

строительства

 

и

 

не

 

введены

 

в

 

работу

Чтобы

 

можно

 

было

 

выявить

 

влияние

 

параметров

 

нагрузки

 

и

 

параметров

 

предаварийного

 

режима

 

на

 

переходные

 

процессы

никакие

 

средства

 

ПА

 

в

 

рас

-

четах

 

не

 

учитывались

В

 

данном

 

случае

 

дефицит

 

мощности

 

рассчитыва

-

ется

 

как

P

Г

 

 

D

 = 

(

1 – —

)

 · 100%, 

P

Н

где

 

P

Г

 

и

 

P

Н

 — 

суммарная

 

располагаемая

 

генера

-

ция

 

и

 

суммарная

 

нагрузка

 

выделившегося

 

района

 

в

 

предаварийном

 

режиме

.

В

 

расчетах

 

с

 

вариацией

 

значений

 

дефицита

 

мощ

-

ности

 

предполагалось

что

 

нагрузка

 

в

 

сети

 110 

кВ

 

не

 

изменяется

а

 

увеличивается

 

нагрузка

 

КРУ

 20 

кВ

 

на

 

ПГЭС

от

 

нулевой

 

до

 200 

МВт

Если

 

предельно

 

допу

-

стимое

  (

критическое

значение

 

дефицита

 

мощности

 

меньше

чем

 

то

которое

 

соответствует

 

расчетной

 

нагрузке

 

этого

 

района

то

 

снижались

 

все

 

нагрузки

 

на

 

один

 

и

 

тот

 

же

 

процент

снижение

 

более

 

чем

 

на

 9% 

не

 

производилось

В

 

данной

 

схеме

 

превышение

 

крити

-

ческого

 

значения

 

дефицита

 

мощности

 (

D

КР

приводит

 

к

 

тому

что

 

процесс

 

со

 

снижением

 

частоты

 

сменяется

 

процессом

который

 

заканчивается

 

глубоким

 

пони

-

жением

 

напряжения

сбросом

 

значительной

 

нагрузки

 

и

 

повышением

 

частоты

.

При

 

исходных

 

данных

соответствующих

 

расчет

-

ной

 

схеме

D

КР

 

 43,3%. 

На

 

рисунках

  2

а

-

в

 

сопостав

-

лены

 

переходные

 

процессы

 

при

 

отделении

 

района

 

от

 

энергосистемы

 

с

 

дефицитами

 

мощности

 

меньшим

 

и

 

б

ó

льшим

 

относительно

 

критического

 

значения

На

 

рисунке

  2

б

 

видно

что

 

провоцирует

 

глубокое

 

сни

-

жение

 

напряжения

 

нарушение

 

устойчивости

 

части

 

асинхронных

 

двигателей

наименьший

 

запас

 

устойчи

-

вости

 — 

у

 

АД

 

на

 

шинах

 10 

кВ

 

ПС

-2. 

Основные

 

пара

-

метры

 

эквивалентных

 

асинхронных

 

двигателей

  (

АД

приняты

 

такими

как

 

указано

 

в

 

таблице

 1.

Здесь

 

самозапуск

 

электродвигателей

 

мог

 

бы

 

в

 

дальнейшем

 

успешно

 

закончиться

но

 

за

 

это

 

время

при

 

напряжении

 

в

 

сети

 110 

кВ

 

ниже

 60% 

от

 

номиналь

-

ного

будут

 

иметь

 

место

 

отключения

 

электроприем

-

ников

 

действием

 

защит

 

минимального

 

напряжения

 

(

ЗМН

или

 

технологических

 

защит

 

приводимых

 

во

 

вращение

 

механизмов

а

 

также

 

в

 

сети

 

выделенного

 

энергорайона

 

могут

 

произойти

 

срабатывания

 

авто

-

матики

 

ограничения

 

снижения

 

напряжения

  (

АОСН

)

и

/

или

 

автоматики

 

ограничения

 

перегрузки

 

оборудова

-

ния

 (

АОПО

).

Как

 

показывают

 

расчеты

при

 

одном

 

и

 

том

 

же

 

рас

-

четном

 

исходном

 

режиме

 

вариации

 

параметров

 

на

-

грузки

 

приводят

 

к

 

изменениям

 

значений

 

критического

 

дефицита

 

мощности

  (

таблица

 2): 

небольшим

если

 

изменяется

 

cos 

Н

и

 

достаточно

 

большим

если

 

изме

-

няется

 

доля

 

АД

 

в

 

нагрузках

 (

что

 

вынуждает

 

обращать

 

внимание

 

на

 

состав

 

моделируемых

 

нагрузок

). 

Еще

 

Рис

. 2

в

Изменения

 

активных

 

мощностей

 

генераторов

 

ПГЭС

 

в

 

энергорайоне

 

при

 

наложении

 

двух

 

процессов

 

с

 

D

 < 

D

КР

 = 43,3% 

и

 

D

 > 

D

КР

Рис

. 2

б

Изменения

 

относительного

 

скольжения

 

АД

в

 

энергорайоне

 

при

 

наложении

 

двух

 

процессов

 

с

 

D

 < 

D

КР

 = 43,3% 

и

 

D

 > 

D

КР

Рис

. 2

а

Изменения

 

частоты

 

и

 

напряжения

 

в

 

сети

 

110 

кВ

 

энергорайона

 

при

 

наложении

 

двух

 

процессов

 

с

 

D

 < 

D

КР

 = 43,3% 

и

 

D

 > 

D

КР

Табл

. 1. 

Основные

 

параметры

эквивалентных

 

асинхронных

 

двигателей

Вид

 

нагрузки

P

АД

 / 

P

Н

Коэф

-

фициент

 

загрузки

T

J

с

СН

 

электростанций

0,9

0,8

1,2

Промышленные

 

узлы

 

на

-

грузки

 6 

или

 10 

кВ

0,8

0,7

0,8

Эквивалентная

 

нагрузка

 

в

 

сети

 110 

кВ

0,4

0,65

0,6

То

 

же

но

 

со

 

значительным

 

количеством

 

кондиционеров

0,6

0,75

0,25

 

Частота

 

Напряжение

 4 (49) 2018


Page 4
background image

44

б

ó

льшую

 

роль

 

при

 

этом

 

играет

 

отключение

 

одного

 

из

 

генераторов

 

ПГЭС

.

Кроме

 

указанного

выявлен

 

еще

 

один

 

фактор

вли

-

яющий

 

на

 

значения

 

D

КР

 

гораздо

 

более

 

сильно

как

 

это

 

показано

 

на

 

рисунке

 3. 

Таким

 

фактором

 

оказалось

 

значение

 

напряжения

 

на

 

шинах

 110 

кВ

 

ПС

-2, 

опреде

-

ляемое

 

режимом

 

работы

 

смежной

 

ПС

 500/220/110 

кВ

Используемые

 

ниже

 

значения

 

U

0

 

этого

 

напряжения

 

от

-

носятся

 

к

 

доаварийным

 

режимам

 

прилегающей

 

сети

в

 

которых

 

нагрузка

 

соответствует

 

основной

 

расчетной

 

схеме

а

 

дефицит

 

мощности

 

составляет

 24,6%.

На

 

рисунке

 3 

видно

что

 

имеет

 

место

 

почти

 

скачко

-

образное

 

изменение

 

D

КР

 

при

 

небольших

 

изменениях

 

U

0

 — 

между

 112 

и

 116 

кВ

Анализ

 

показал

что

 

часть

 

зависимости

показанная

 

на

 

рисунке

 3 

синим

 

цве

-

том

обусловлена

 

изменением

 

загрузки

 

генераторов

 

в

 

этом

 

районе

 

по

 

реактивной

 

мощности

как

 

показано

 

на

 

рисунке

 4: 

если

 

на

 

смежной

 

ПС

 500/220/110 

кВ

  

по

-

вышается

 

напряжение

 

на

 

шинах

 220 

кВ

то

 

генерато

-

ры

 

рассматриваемого

 

энергорайона

 

разгружаются

 

по

 

реактивной

 

мощности

  (

диапазон

 

допустимых

 

реак

-

тивных

 

мощностей

 — 

от

 0 

до

 133,5 

Мвар

).

Чем

 

ниже

 

генерация

 

реактивной

 

мощности

 

ПГЭС

 

в

 

доаварийном

 

режиме

тем

 

больше

 

понижение

 

на

-

пряжения

 

в

 

начальный

 

момент

 

нарушения

 

работы

 

сети

 

и

 

тем

 

большее

 

время

 

проходит

пока

 

токи

 

воз

-

буждения

 

генераторов

 

достигнут

 

потолочных

 

значе

-

ний

Все

 

это

 

ведет

 

к

 

снижению

 

устойчивости

 

двига

-

телей

 

и

 

понижению

 

значения

 

критического

 

дефицита

 

мощности

.

Когда

 

Q

ПГЭС

 = 0 (

например

при

 

U

0

 > 117 

кВ

), 

даль

-

нейшее

 

повышение

 

U

0

 

приводит

 

к

 

некоторому

про

-

порциональному

 

значениям

 

U

0

повышению

 

токов

 

возбуждения

 

генераторов

  (

чтобы

 

обеспечивалось

 

одно

 

и

 

то

 

же

 

значение

 

генерируемой

 

реактивной

 

мощности

 

Q

min

 

при

 

повышении

 

напряжений

 

в

 

сети

и

с

 

другой

 

стороны

к

 

некоторому

 

снижению

 

скольже

-

ния

 

АД

 

в

 

доаварийном

 

режиме

То

 

и

 

другое

 

приводит

 

к

 

некоторому

 

повышению

 

D

КР

 

при

 

U

0

 > 117 

кВ

  (

рису

-

нок

 3). 

Переходные

 

процессы

 

для

 

четырех

 

значений

 

U

0

 

при

 

одном

 

и

 

том

 

же

 

значении

 

D

 = 20,3% (

точки

 1, 2, 

и

 4 

на

 

рисунке

 3) 

показаны

 

на

 

рисунках

 5

а

д

.

Остается

 

решить

 

вопрос

 

об

 

участке

 

зависимости

 

D

КР

 (

U

0

), 

показанном

 

на

 

рисунке

 3 

в

 

его

 

левой

 

части

Переход

 

к

 

режимам

 

больших

 

D

 (

при

 

U

0

 < 112 

кВ

уве

-

личивает

 

потери

 

напряжения

 

в

 

сети

 

и

 

снижает

 

запасы

 

по

 

устойчивости

 

АД

Область

 

допустимых

 

дефицитов

 

мощности

  (

меньших

 

D

КР

ограничена

 

устойчивостью

 

Рис

. 3. 

Зависимость

 

D

КР

 

от

 

U

0

Рис

. 4. 

Влияние

 

напряжения

 

U

0

 

на

 

реак

-

тивную

 

мощность

выдаваемую

 

генера

-

торами

 

ПГЭС

 

в

 

доаварийном

 

режиме

Напряжение

 

на

 

шинах

 

смежной

 

под

-

станции

 

в

 

доаварийном

 

режиме

кВ

Напряжение

 

на

 

шинах

 

ПС

-2

в

 

доаварийном

 

режиме

кВ

Критические

 

дефициты

 

мощности

 

D

, %

Су

ммарная

 

генерация

 

реак

тивной

 

мощности

 

в

 

доав

арийном

 

ре

жиме

Мв

ар

Табл

. 2. 

Изменение

 

значений

критического

 

дефицита

 

мощности

Вариация

 

исходных

 

данных

D

КР

,

%

Исходное

 

состояние

43,3

Реактивные

 

нагрузки

 

увеличе

-

ны

 

в

 1,5 

раза

 (

среднее

 

значе

-

ние

 

cos 

 = 0,831 

вместо

 0,913)

42,0

Доля

 

АД

 

в

 

непромышленной

 

нагрузке

 

увеличена

 

с

 40% 

до

 

60%

27,4

Отключен

 

генератор

 

ПТ

-3

23,8

Рис

. 5

в

Активные

 

мощности

 

генераторов

 

ПГЭС

 

при

 

на

-

ложении

 

четырех

 

процессов

 

при

 

D

 = 20,3% 

и

 

разных

 

U

0

Рис

. 5

б

Напряжение

 

в

 

сети

 110 

кВ

 

при

 

наложении

 

четы

-

рех

 

процессов

 

при

 

D

 = 20,3% 

и

 

разных

 

U

0

Рис

. 5

а

Частота

 

при

 

наложении

 

четырех

 

процессов

 

при

 

D

 = 20,3% 

и

 

разных

 

U

0

УПРАВЛЕНИЕ

СЕТЯМИ


Page 5
background image

45

Рис

. 5

г

Реактивные

 

мощности

 

генераторов

 

ПГЭС

 

при

 

наложении

 

четырех

 

процессов

 

при

 

D

 = 20,3% 

и

 

разных

 

U

0

Рис

. 7

б

Относительные

 

скольжения

 

АД

 

при

 

наложении

 

двух

 

процессов

 

при

 

D

 = 24,6 

и

 

длительностью

 

КЗ

 0,04 

с

 

и

 0,06 

с

Рис

. 5

д

Относительные

 

скольжения

 

АД

 

при

 

наложении

 

четырех

 

процессов

 

при

 

D

 = 20,3% 

и

 

разных

 

U

0

Рис

. 7

а

Частота

 

и

 

напряжение

 

в

 

сети

 110 

кВ

 

при

 

нало

-

жении

 

двух

 

процессов

 

при

 

D

 = 24,6 

и

 

длительностью

 

КЗ

 

0,04 

с

 

и

 0,06 

с

Рис

. 6. 

Параметры

 

переходного

 

процесса

 

при

 

U

0

 = 109,28 

кВ

 

и

 

D

 = 50% 

АД

которая

 

дополнительно

 

понижается

 

при

 

пониже

-

нии

 

U

0

Пример

 

нарушения

 

режима

 

в

 

случае

 

D

 > 

D

КР

 

при

 

низком

 

U

0

 (

режим

 

соответствует

 

точке

 5 

на

 

рисун

-

ке

 3) 

показан

 

на

 

рисунке

 6, 

где

 

частота

 

устанавливает

-

ся

 

на

 

уровне

 51,65 

Гц

а

 

напряжение

 

в

 

сети

 110 

кВ

 — 

ниже

 45 

кВ

.

ОСОБЕННОСТИ

 

ПЕРЕХОДНЫХ

 

ПРОЦЕССОВ

 

ПРИ

 

ОТДЕЛЕНИИ

 

ЭНЕРГОРАЙОНА

 

ОТ

 

ЭНЕРГОСИСТЕМЫ

СОПРОВОЖДАЮЩЕМСЯ

 

КЗ

В

 

качестве

 

расчетного

 

рассмотрен

 

случай

когда

 

одна

 

КЛ

отходящая

 

от

 

ПС

-2, 

отключена

на

 

второй

 

возникает

 

трехфазное

 

КЗ

 

вблизи

 

шин

 

дальней

 

под

-

станции

Результаты

 

расчетов

 

значительно

 

отлича

-

ются

 

от

 

показанных

 

выше

во

 

всех

 

случаях

в

 

кото

-

рых

 

простое

 

отключение

 

связей

 

с

 

ПС

 500/220/110 

кВ

 

приводило

 

к

 

допустимому

 

процессу

 (

понижению

 

ча

-

стоты

 

при

 

сохранении

 

напряжения

близкого

 

к

 

нор

-

мальному

), 

в

 

случае

 

трехфазного

 

КЗ

инициирующе

-

го

 

аварию

устойчивость

 

двигателей

 

нарушается

.

При

 

исходном

 

режиме

в

 

котором

 

генераторы

 

этого

 

района

 

работают

 

с

 

выдачей

 

номинальной

 

реактивной

 

мощности

 

и

 

D

 = 24,6% (

рисунок

 3) 

устойчивость

 

двига

-

телей

 

нарушается

 

даже

 

при

 

КЗ

 

длительностью

 0,06 

с

 

(

рисунки

 7

а

г

).

Здесь

 

принципиально

 

важны

 

два

 

обстоятельства

:

 

когда

 

прекращается

 

питание

 

рассматриваемого

 

энергорайона

 

со

 

стороны

 

ПС

 500/220/110 

кВ

то

 

основным

 

источником

 

питания

 

остается

 

ПГЭС

расположенная

 

на

 

краю

 

этого

 

района

 

и

 

имею

-

щая

 

мощность

 

меньшую

чем

 

нагрузка

Поэтому

 

малый

 

запас

 

устойчивости

 

двигателей

 

в

 

нагрузке

 

и

 

КЗ

 

с

 

большой

 

вероятностью

 

спровоцирует

 

лави

-

ну

 

напряжения

;

 

возможности

 

возникновения

 

лавины

 

напряжения

 

решающим

 

образом

 

зависят

 

от

 

состава

 

и

 

пара

-

метров

 

нагрузки

На

 

рассматриваемом

 

участке

 

сети

 

можно

 

ожидать

что

 

значительную

 

мощ

-

ность

 

потребляют

 

установки

 

кондиционирования

 

(

в

 

том

 

числе

 

обслуживающие

 

высотные

 

здания

). 

Двигатели

 

этих

 

установок

 

имеют

 

момент

 

сопро

-

тивления

близкий

 

к

 

независимому

 

от

 

скорости

 

вращения

то

 

есть

 

относительно

 

низкий

 

запас

 

устойчивости

Поэтому

 

окончательные

 

выводы

 

относительно

 

условий

 

возникновения

 

лавины

 

напряжения

 

в

 

этом

 

энергорайоне

 

возможно

 

 

Частота

Гц

 

Напряжения

 

в

 

сети

 110 

кВ

 (

U

/

U

НОМ

), 

о

.

е

 

Относительные

 

скольжения

 

АД

, %

 

Частота

Гц

 

Напряжения

 

в

 

сети

 110 

кВ

 (

U

/

U

НОМ

), 

о

.

е

 4 (49) 2018


Page 6
background image

46

сделать

 

только

 

на

 

основе

 

специального

 

изучения

 

параметров

 

нагрузки

 

и

 

процессов

 

в

 

ней

До

 

этого

 

момента

 

можно

 

только

 

утверждать

что

 

возникно

-

вение

 

лавины

 

напряжения

 

с

 

нарушением

 

работы

 

большой

 

части

 

электроприемников

 

возможно

.

Таким

 

образом

учет

 

инициирующих

 

аварию

 

КЗ

 

значительно

 

повышает

 

вероятность

 

того

что

 

вне

-

запное

 

отделение

 

рассматриваемого

 

энергорайона

 

от

 

энергосистемы

 

приведет

 

к

 

глубокому

 

понижению

 

напряжения

 

без

 

снижения

 

частоты

 

и

 

нарушению

 

ра

-

боты

 

значительной

 

части

 

электроприемников

Это

 

обстоятельство

 

необходимо

 

учитывать

 

при

 

решении

 

вопросов

 

о

 

выборе

 

алгоритмов

 

работы

 

и

 

параметров

 

устройств

 

ПА

 

в

 

данном

 

энергорайоне

 [2].

В

 

рассматриваемом

 

энергорайоне

как

 

показал

 

анализ

имеются

 

два

 

участка

 

сети

где

 

запасы

 

по

 

устойчивости

 

двигателей

 

наименьшие

Когда

 

по

 

внеш

-

ним

 

причинам

 

происходит

 

значительное

 

снижение

 

напряжения

опрокидывания

 

двигателей

 

начинаются

 

именно

 

на

 

этих

 

участках

 

и

 

либо

 

на

 

остальных

 

сохра

-

няются

 

напряжения

 

выше

 

критических

либо

 

лавина

 

напряжения

 

распространяется

 

на

 

весь

 

энергорайон

Очевидно

что

 

при

 

прочих

 

равных

 

условиях

напри

-

мер

одинаковой

 

категории

 

надежности

 

электроснаб

-

жения

 

потребителей

разгрузку

 

следует

 

выполнять

 

именно

 

на

 

таких

 

участках

 

сети

.

Выбор

 

места

 

приложения

 

управляющих

 

воздей

-

ствий

 

противоаварийной

 

автоматики

ограничиваю

-

щей

 

электропотребление

зависит

 

от

 

величины

со

-

става

 

и

 

параметров

 

нагрузки

 

и

 

играет

 

важную

 

роль

 

в

 

предотвращении

 

полного

 

нарушения

 

работы

 

дефи

-

цитного

 

энергорайона

следует

что

 

в

 

таких

 

случаях

 

повышаются

 

требования

 

к

 

правильности

 

моделиро

-

вания

 

нагрузок

 [3].

ТРЕБОВАНИЯ

 

К

 

БЫСТРОДЕЙСТВИЮ

 

РАЗГРУЗКИ

 

И

 

ВОЗМОЖНОСТИ

 

ЕЕ

 

РЕАЛИЗАЦИИ

Вопрос

 

о

 

быстродействии

 

разгрузки

 

актуален

 

глав

-

ным

 

образом

 

не

 

в

 

случаях

когда

 

напряжения

 

оста

-

ются

 

удовлетворительными

а

 

частота

 

снижается

а

 

в

 

случаях

когда

 

быстро

 

развивается

 

лавина

 

напря

-

жения

 [4].

По

 

данным

 [5], 

максимально

 

достижимому

 

в

 

на

-

стоящее

 

время

 

быстродействию

 

выборочной

 

раз

-

грузки

 

сети

 

соответствует

 

запаздывание

 

от

 

момен

-

та

 

срабатывания

 

пускового

 

органа

 

до

 

отключения

 

электроприемников

 

в

 

размере

 

t

 = 0,6 

с

В

 

случаях

когда

 

рассмотренные

 

выше

 

аварии

 

не

 

сопровожда

-

ются

 

КЗ

возможность

 «

переломить

» 

процесс

 

в

 

бла

-

гоприятную

 

сторону

 

имеется

так

 

как

 

скольжения

 

АД

 

малы

Отключению

 

электроприемников

 

на

 

всех

 

по

-

казанных

 

ниже

 

графиках

 

соответствует

 

момент

 

вре

-

мени

 

на

 

графиках

 

t

ОН

 = 

t

ПО

 + 

t

 + 0,2 

с

где

 

t

ПО

 — 

время

 

срабатывания

 

пускового

 

органа

0,2 

с

 — 

время

соответствующее

 

началу

 

аварии

.

Если

 

в

 

начале

 

аварии

 

имеет

 

место

 

КЗ

то

 

двигате

-

ли

 

сразу

 

начинают

 

тормозиться

 

быстро

  

и

 

к

 

моменту

 

разгрузки

 

их

 

максимальные

 

скольжения

 

превышают

 

60–70%. 

В

 

этом

 

случае

 

без

 

разгрузки

 

в

 

больших

 

объ

-

емах

 «

переламывать

» 

процесс

 

уже

 

поздно

 [6].

При

 

значительных

 

же

 

объемах

 

разгрузки

 

фактор

 

ее

 

быстродействия

 

становится

 

малозначащим

Это

 

подтверждает

 

сопоставление

 

расчетов

 

переходного

 

процесса

 

отделения

 

рассматриваемого

 

энергорай

-

она

 

от

 

энергосистемы

Аварийный

 

процесс

 

начина

-

ется

 

с

 

трехфазного

 

КЗ

 

продолжительностью

 0,2 

с

около

 

ПС

-2, 

время

 

введения

 

разгрузки

 

от

 

начала

 

аварийного

 

процесса

 — 

в

 

трех

 

вариантах

: 0,2 

с

0,6 

с

 

и

 1,0 

с

Переходные

 

процессы

 

показаны

 

на

 

ри

-

сунках

 8

а

в

.

Рис

. 7

г

Реактивные

 

мощности

 

генераторов

 

ПГЭС

 

при

 

наложении

 

двух

 

процессов

 

при

 

D

 = 24,6 

и

 

длительностью

 

КЗ

 0,04 

с

 

и

 0,06 

с

Рис

. 8

а

Частота

 

и

 

напряжение

 

в

 

сети

 110 

кВ

 

при

 

отде

-

лении

 

энергорайона

 

от

 

энергосистемы

 

с

 

начальным

 

КЗ

 

и

 

разгрузкой

 

энергорайона

 

на

 33,5% 

от

 

исходной

Рис

. 7

в

Активные

 

мощности

 

генераторов

 

ПГЭС

 

при

 

наложении

 

двух

 

процессов

 

при

 

D

 = 24,6 

и

 

длительностью

 

КЗ

 0,04 

с

 

и

 0,06 

с

 

Частота

Гц

 

Напряжения

 

в

 

сети

 110 

кВ

 (

U

/

U

НОМ

), 

о

.

е

УПРАВЛЕНИЕ

СЕТЯМИ


Page 7
background image

47

Рис

. 8

в

Относительные

 

скольжения

 

АД

 

при

 

отделении

 

энергорайона

 

от

 

энергосистемы

 

с

 

начальным

 

КЗ

 

и

 

раз

-

грузкой

 

энергорайона

 

на

 33,5% 

от

 

исходной

Рис

. 8

б

Активные

 

мощности

 

генераторов

 

ПГЭС

 

при

 

от

-

делении

 

энергорайона

 

от

 

энергосистемы

 

с

 

начальным

 

КЗ

 

и

 

разгрузкой

 

энергорайона

 

на

 33,5% 

от

 

исходной

ВЫВОДЫ

 

1. 

Отделение

 

от

 

энергосистемы

 

электростанции

 

со

 

своими

 

собственными

 

нуждами

 

и

 

нагрузкой

 

на

 

генераторном

 

напряжении

 

в

 

случаях

когда

 

ве

-

личина

 

нагрузки

 

энергорайона

 

превышает

 

рас

-

полагаемую

 

мощность

 

питающих

 

ее

 

генераторов

может

 

приводить

 

как

 

к

 

понижению

 

частоты

если

 

устойчивость

 

двигателей

 

в

 

нагрузке

 

не

 

нарушает

-

ся

так

 

и

 

к

 

повышению

 

частоты

что

 

обусловлива

-

ется

 

дефицитом

 

реактивной

 

мощности

 

и

 

лавиной

 

напряжения

.

2. 

При

 

выборе

 

управляющих

 

воздействий

кото

-

рые

 

необходимо

 

реализовывать

 

в

 

случае

 

отде

-

ления

 

электростанции

 

с

 

местной

 

нагрузкой

 

от

 

энергосистемы

следует

 

определить

возможны

 

ли

 

схемно

-

режимные

 

ситуации

при

 

которых

 

нарушения

 

устойчивости

 

двигателей

 

приводят

 

к

 

возникновению

 

лавины

 

напряжения

 

в

 

рассма

-

триваемом

 

энергорайоне

Если

 

такие

 

послед

-

ствия

 

возможны

то

 

необходимо

 

предусматри

-

вать

 

управляющие

 

воздействия

,  

отключающие

 

необходимую

 

часть

 

нагрузки

 

по

 

факту

 

отделе

-

ния

 

энергорайона

 

от

 

энергосистемы

обеспечи

-

вая

 

поддержание

 

напряжения

 

на

 

шинах

 

нагруз

-

ки

 

выше

 

критических

 

значений

 

для

 

сохранения

 

работоспособности

 

электроприемников

остав

-

шихся

 

включенными

3. 

В

 

случае

 

отделения

 

энергорайона

сопровождаю

-

щегося

 

КЗ

значительно

 

повышается

 

вероятность

 

того

что

 

внезапное

 

отделение

 

от

 

энергосистемы

 

приведет

 

к

 

глубокому

 

понижению

 

напряжения

 

без

 

снижения

 

частоты

 

и

 

нарушению

 

работы

 

значи

-

тельной

 

части

 

электроприемников

.

4. 

Значение

 

критического

 

дефицита

 

активной

 

мощ

-

ности

 

зависит

 

не

 

только

 

от

 

наличия

 

КЗ

 

и

 

от

 

со

-

става

 

нагрузки

но

 

и

в

 

большой

 

степени

от

 

того

как

 

местная

 

реактивная

 

нагрузка

 

распределяет

-

ся

 

в

 

доаварийном

 

режиме

 

между

 

генераторами

 

энергорайона

 

и

 

энергосистемой

Обосновано

что

 

чем

 

меньше

 

поток

 

реактивной

 

мощности

 

от

 

гене

-

раторов

 

отделяемого

 

энергорайона

тем

 

больше

 

вероятность

 

того

что

 

дефицит

 

мощности

 

окажет

-

ся

 

больше

 

критического

что

 

приведет

 

при

 

отде

-

лении

 

к

 

возникновению

 

лавины

 

напряжения

 

и

 

по

-

вышению

 

частоты

5. 

Объемы

 

разгрузки

 

должны

 

определяться

 

ва

-

риантными

 

расчетами

 

электромеханических

 

переходных

 

процессов

 

и

 

требуют

 

правильного

 

учета

 

состава

 

нагрузок

 

отделяемого

 

энергорай

-

она

 (

соотношение

 

между

 

двигательной

 

и

 

стати

-

ческой

 

компонентами

 

нагрузки

), 

от

 

чего

 

реша

-

ющим

 

образом

 

зависит

 

уровень

 

устойчивости

 

нагрузки

.

6. 

Быстродействие

 

разгрузки

 

особенно

 

актуально

 

в

 

тех

 

случаях

когда

 

в

 

энергорайоне

 

быстро