Внедрение распределённой генерации. Анализ существующего опыта, возникающие проблемы, комплексное решение технических вопросов интеграции в распределительные сети

Page 1
background image

Page 2
background image

114

XXI заседание Ассоциации электроснабжения городов России «ПРОГРЕССЭЛЕКТРО»

ИЛЮШИН

 

ПАВЕЛ

 

ВЛАДИМИРОВИЧ

Заместитель

 

генерального

 

директора

 — 

главный

 

инспектор

 

ЗАО

 «

Техническая

 

инспекция

 

ЕЭС

», 

к

.

т

.

н

.

ВНЕДРЕНИЕ

 

РАСПРЕДЕЛЁННОЙ

 

ГЕНЕРАЦИИ

АНАЛИЗ

 

СУЩЕСТВУЮЩЕГО

 

ОПЫТА

ВОЗНИКАЮЩИЕ

 

ПРОБЛЕМЫ

КОМПЛЕКСНОЕ

 

РЕШЕНИЕ

 

ТЕХНИЧЕСКИХ

 

ВОПРОСОВ

 

ИНТЕГРАЦИИ

 

В

 

РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫЕ

 

СЕТИ

Р

азвитие

 

распределённой

 

генерации

   

в

 

России

в

 

отличие

 

от

 

многих

 

стран

 

мира

происходит

 

в

 

основном

 

не

 

за

 

счёт

 

стро

-

ительства

 

объектов

 

генерации

 

на

 

базе

 

возоб

-

новляемых

 

источников

 

энергии

  (

солнечные

ветряные

геотермальные

малые

 

ГЭС

при

-

ливные

 

и

 

т

.

п

.) 

в

 

виде

 

самостоятельного

 

биз

-

неса

 

в

 

энергетическом

 

секторе

В

 

последние

 

годы

 

наблюдается

 

рост

 

вводов

 

объектов

 

РГ

 

в

 

основном

 

за

 

счёт

 

тепловых

 

электростанций

 

с

 

газотурбинными

  (

ГТУ

), 

дизельными

  (

ДЭС

и

 

газопоршневыми

 

установками

 (

ГПУ

), 

которые

как

 

правило

подключаются

 

к

 

распределитель

-

ным

 

электрическим

 

сетям

 

или

 

к

 

сетям

 

вну

-

треннего

 

электроснабжения

 

промышленных

 

предприятий

 

и

 

сооружаются

 

собственниками

 

крупных

 

промышленных

 

предприятий

 

нефтега

-

зодобывающей

горнодобывающей

металлур

-

гической

целлюлозно

-

бумажной

 

и

 

химической

 

отраслей

 

промышленности

В

 

большинстве

 

случаев

 

это

 

обосновано

 

исключительно

 

эконо

-

мическими

 

аспектами

а

 

именно

:

• 

необходимостью

 

эффективной

 

утилизации

 

попутного

 

нефтяного

 

газа

 

на

 

месторожде

-

ниях

 

без

 

сжигания

 

его

 

в

 

факеле

;

• 

возможностью

 

использования

 

вторичных

 

энергоресурсов

 (

шахтного

 

газа

,  

доменного

 

и

 

конвертерного

 

газов

 

и

 

т

.

п

.) 

с

 

возможно

-

стью

 

выработки

 

тепловой

 

и

 

электрической

 

энергии

;

• 

возможностью

 

использования

 

вторичных

 

энергоресурсов

 

на

 

средних

 

и

 

мелких

 

пред

-

приятиях

  (

утилизация

 

биогаза

 

на

 

очист

-

ных

 

сооружениях

утилизация

 

отходов

 

лесопереработки

 

и

 

сельского

 

хозяйства

 

и

 

т

.

п

.);


Page 3
background image

115

25–26 марта 2015 г.

• 

возможностью

 

сооружения

 

когенерацион

-

ных

 

и

 

тригенерационных

 

установок

 

на

 

су

-

ществующих

 

муниципальных

 

и

 

производ

-

ственных

 

котельных

 

при

 

их

 

реконструкции

 

и

 

модернизации

;

• 

доступностью

 

газовой

 

инфраструктуры

 

с

 

необходимыми

 

объёмами

 

поставки

 

природ

-

ного

 

газа

 

для

 

строительства

 

собственного

 

объекта

 

РГ

;

• 

возможностью

 

использования

 

детандер

-

генераторных

 

агрегатов

 

для

 

выработки

 

электрической

 

энергии

  (

газорасширитель

-

ные

 

турбины

 

специальной

 

конструкции

на

 

газоредуцирующих

 

пунктах

 

магистральных

 

газопроводов

;

• 

сложности

 

или

 

отсутствие

 

экономической

 

целесообразности

 

технологического

 

присо

-

единения

 

к

 

электрическим

 

сетям

;

• 

значительной

 

стоимостью

 

услуг

 

по

 

передаче

 

и

 

распределению

 

электрической

 

энергии

 [1].

Возможны

 

различные

 

схемы

 

подключения

 

ГУ

 

объектов

 

РГ

 

к

 

распределительным

 

электриче

-

ским

 

сетям

при

 

этом

 

выбор

 

схемы

 

подключения

 

зависит

 

от

 

мощности

 

ГУ

 

или

 

электростанции

её

 

удалённости

 

от

 

сетей

 

распределительных

 

сетевых

 

компаний

 

и

 

других

 

факторов

.

Следует

 

отметить

что

 

при

 

подключении

 

от

-

дельных

 

ГУ

 

или

 

электростанций

 

к

 

шинам

 20—

220 

кВ

 

распределительных

 

подстанций

 

через

 

трансформаторы

 

или

 

при

 

непосредственном

 

их

 

подключении

 

к

 

шинам

 0,4—10 

кВ

 

принципы

 

построения

 

устройств

 

РЗА

 

в

 

прилегающей

 

сети

 

не

 

изменяются

так

 

как

 

не

 

изменяется

 

потоко

-

распределение

а

 

электроснабжение

 

потреби

-

телей

 

осуществляется

 

по

 

фидерам

отходя

-

щим

 

от

 

шин

 

распределительных

 

подстанций

 

с

 

потоком

 

мощности

 «

от

 

шин

 

в

 

линию

». 

Другая

 

ситуация

 

складывается

 

с

 

подклю

-

чением

 

генераторов

 

или

 

электростанций

 

к

 

фи

-

дерам

  (

ЛЭП

) 0,4—10 

кВ

которые

 

становятся

 

активными

при

 

этом

 

возникает

 

необходимость

 

в

 

реконструкции

 

устройств

 

РЗА

 

с

 

применения

 

более

 

сложных

 

защит

 

в

 

прилегающей

 

сети

так

 

как

 

в

 

сети

 

возникают

 

реверсивные

 

потоки

 

мощности

зависящие

 

от

 

режима

 

генерации

 

и

 

потребления

 

в

 

узлах

 

нагрузки

В

 

ряде

 

случаев

 

это

 

требует

 

изменения

 

топологии

 

сети

 

с

 

уста

-

новкой

 

дополнительных

 

коммутационных

 

ап

-

паратов

а

 

также

 

полной

 

заменой

 

коммутаци

-

онного

 

оборудования

 

в

 

связи

 

с

 

ростом

 

уровня

 

токов

 

КЗ

Присоединение

 

отдельных

 

ГУ

 

или

 

электро

-

станций

 

к

 

шинам

 

подстанций

 

наиболее

 

пред

-

почтительно

 

с

 

точки

 

зрения

 

вышеизложенных

 

вопросов

однако

 

данное

 

решение

 

имеет

 

и

 

отрицательную

 

сторону

а

 

именно

 

снижа

-

ется

 

возможность

 

обеспечения

 

надёжного

 

электроснабжения

 

потребителей

 

при

 

авариях

 

на

 

шинах

 

ПС

при

 

которых

 

отключаются

 

ГУ

 

и

 

все

 

потребители

Подключение

 

объектов

 

РГ

 

к

 

фидерам

 

внутри

 

распределительной

 

сети

 

по

-

зволяет

например

при

 

авариях

 

на

 

шинах

 

ПС

 

выделять

 

электростанции

 

или

 

ГУ

 

на

 

сбаланси

-

рованную

 

нагрузку

 

в

 

энергорайоне

 

и

 

осущест

-

влять

 

электроснабжение

 

потребителей

 

до

 

мо

-

мента

 

устранения

 

аварии

 

на

 

подстанции

 [2].

Проведённый

 

анализ

 

отечественного

 

опы

-

та

 

применения

 

ГУ

 

на

 

объектах

 

РГ

 

позволяет

 

сделать

 

следующие

 

выводы

:

• 

возможна

 

безаварийная

 

эксплуатация

 

ГУ

 

оте

-

чественного

 

и

 

иностранного

 

производства

 

на

 

объектах

 

распределённой

 

генерации

;

• 

ряд

 

ГУ

 

иностранного

 

производства

 

непри

-

менимы

 

в

 

отечественной

 

электроэнерге

-

тике

учитывая

 

их

 

технические

 

характери

-

стики

т

.

к

не

 

удовлетворяют

 

требованиям

 

действующих

 

НТД

 

и

/

или

 

требованиям

 

по

 

обеспечению

 

надёжного

 

электроснабжения

 

потребителей

;

 

ряд

 

ГУ

 

иностранного

 

производства

 

непри

-

менимы

 

без

 

разработки

 

и

 

реализации

 

спе

-

циальных

 

технических

 

мероприятий

 

на

 

ГУ

 

(

реактирование

изменение

 

алгоритмов

 

АРВ

изменение

 

параметров

 

настройки

 

ре

-

гуляторов

 

скорости

изменение

 

параметров

 

горелочного

 

режима

изменение

 

уставок

 

устройств

 

РЗА

 

и

 

т

.

п

.);

• 

ряд

 

ГУ

 

иностранного

 

производства

 

не

-

применимы

 

без

 

разработки

 

и

 

реализации

 

специальных

 

технических

 

мероприятий

 

в

 

прилегающей

 

сети

 (

применение

 

АПВ

 

с

 

ожи

-

данием

 

синхронизма

применение

 

быстро

-

действующих

 

устройств

 

РЗА

 

и

 

т

.

п

.).

В

 

действительности

 

существует

 

несколько

 

причин

почему

 

постоянно

 

проводится

 

анализ

 

проблемных

 

вопросов

 

с

 

объектами

 

РГ

• 

возникновение

 

трудностей

 

при

 

получении

 

технических

 

условий

  (

ТУ

на

 

технологиче

-


Page 4
background image

116

XXI заседание Ассоциации электроснабжения городов России «ПРОГРЕССЭЛЕКТРО»

ское

 

присоединение

 

к

 

электрическим

 

сетям

 

и

 

согласовании

 

проектных

 

решений

;

• 

снижение

 

ожидаемой

 

экономической

 

эф

-

фективности

 

от

 

внедрения

 

РГ

 (

удорожание

 

проекта

увеличение

 

удельных

 

расходов

 

топлива

 

и

 

т

.

п

.);

• 

невозможность

 

обеспечения

 

надёжного

 

электроснабжения

 

потребителей

 

от

 

объек

-

та

 

РГ

  (

в

 

т

.

ч

основного

 

производственного

 

процесса

в

 

изолированном

  (

автономном

режиме

 

работы

;

• 

ускоренное

 

исчерпание

 

ресурса

 

генериру

-

ющим

 

оборудованием

 

с

 

необходимостью

 

проведения

 

досрочного

 

ремонта

 

или

 

техни

-

ческого

 

обслуживания

  (

повышенный

 

износ

 

вследствие

 

частых

 

пусков

/

остановов

);

• 

повреждение

 

генерирующих

 

установок

 

при

 

нормативных

 

возмущениях

 

в

 

сетях

 

внешне

-

го

 

электроснабжения

.

Нередко

 

причинами

 

возникновения

 

про

-

блемных

 

вопросов

 

бывают

:

• 

неправильный

 

выбор

 

вида

типа

мощности

 

ГУ

 

на

 

этапе

 

проектирования

;

• 

неправильный

 

выбор

 

режимов

 

работы

 

ГУ

;

• 

отсутствие

 

принципиально

 

важных

 

пунктов

 

требований

 

в

 

техническом

 

задании

 (

ТЗ

на

 

закупку

 

ГУ

 

и

/

или

 

в

 

технических

 

требовани

-

ях

 (

ТТ

к

 

ГУ

;

• 

неполное

 

или

 

некачественное

 

выполнение

 

проекта

 

схемы

 

выдачи

 

мощности

 (

СВМ

ГУ

 

объекта

 

РГ

 

без

 

учёта

 

особенностей

 

сетей

 

внешнего

 

или

 

внутреннего

 

электроснабже

-

ния

 

и

 

влияния

 

нагрузки

;

• 

неудовлетворительная

 

организация

 

экс

-

плуатации

 

ГУ

.

Из

 

проблемных

 

технических

 

вопросов

от

-

носящихся

 

к

 

объектам

 

РГ

можно

 

выделить

 

основные

.

1. 

Механические

 

повреждения

 

ГУ

 

из

-

за

 

воз

-

действия

 

ударных

 

электромагнитных

 

мо

-

ментов

 

при

 

возникновении

 

многофазных

 

КЗ

 

или

 

НАПВ

 

во

 

внешней

 

электрической

 

сети

2. 

Нарушения

 

динамической

 

устойчивости

 

ГУ

 

(

ГПУ

ГТУ

 

с

 

разрезными

 

валами

 — 

свобод

-

ными

 

силовыми

 

турбинами

при

 

многофаз

-

ных

 

КЗ

 

во

 

внешней

 

электрической

 

сети

3. 

Неселективное

 

отключение

 

генераторов

 

при

 

отсутствии

 

угрозы

 

механического

 

или

 

термического

 

повреждения

 

при

 

возникно

-

вении

 

и

 

ликвидации

 

коротких

 

замыканий

 

защитами

 

электросетевых

 

элементов

.

4. 

Преждевременные

 

отключения

 

ГТУ

 

техно

-

логической

 

защитой

 

при

 

снижении

 

часто

-

ты

 

в

 

ЭЭС

 

или

 

выделенном

 

энергорайоне

 

(

переход

 

компрессора

 

в

 

режим

 «

помпажа

» 

с

 

возможным

 

повреждением

 

приводного

 

га

-

зотурбинного

 

двигателя

). 

5. 

Возникновение

 

синхронных

 

качаний

 

ГУ

 (

не

-

затухающие

 

синхронные

 

колебания

 

актив

-

ной

 

мощности

 

на

 

ГУ

), 

обусловленных

 

выбо

-

ром

 

параметров

 

АРВ

.

6. 

Невозможность

 

обеспечения

 

регулирования

 

частоты

 

вращения

 

генераторов

 

в

 

двух

 

со

-

стояниях

при

 

параллельной

 

работе

 

с

 

сетью

 

и

 

при

 

изолированной

 (

автономной

работе

.

7. 

Неуспешные

 

выделения

 

ГУ

/

электростан

-

ций

 

действием

 

автоматики

 

выделения

 

на

 

сбалансированную

 

нагрузку

 (

АВСН

в

 

связи

 

с

 

отключением

 

ГУ

 

технологическими

 

защи

-

тами

 

при

 

резких

 

наборах

/

сбросах

 

нагрузки

8. 

Невозможность

 

длительной

 

работы

 

после

 

срабатывания

 

АВСН

 

из

-

за

 

наличия

 

ограни

-

чений

 

по

 

технологическому

 

минимуму

 

на

-

грузки

 

на

 

ГУ

 (

диапазон

 

от

 

единиц

 

до

 

десят

-

ков

 

процентов

 

от

 

Рном

.). 

9. 

Сложности

 

в

 

обеспечении

 

селективного

 

от

-

ключения

 

КЗ

 

в

 

сети

а

 

также

 

прямых

 

пусков

 

электродвигателей

 

при

 

изолированной

 

(

автономной

работе

 

ГТУ

 

с

 

тиристорными

 

(

транзисторными

преобразователями

 

ча

-

стоты

 (

ТПЧ

). 

10. 

Повышенный

 

износ

 

регулирующих

 

клапа

-

нов

 

при

 

отсутствии

 

зоны

 

нечувствительно

-

сти

 

в

 

автоматических

 

регуляторах

 

скорости

 

вращения

 (

АРСВ

ГУ

 (

исключение

 

управля

-

ющих

 

воздействий

 

на

 

турбину

 

при

 

малых

 

отклонениях

 

частоты

 

сети

 

вблизи

 

её

 

номи

-

нального

 

значения

) [1].

Остановимся

 

подробнее

 

на

 

некоторых

 

из

 

перечисленных

 

проблемных

 

вопросов

.

Механическая

 

стойкость

 

ГУ

 

при

 

внешних

 

КЗ

 

и

 

НАПВ

В

 

ГОСТ

 533-2000 [3] 

и

 

МЭК

 34-3-88 

имеют

-

ся

 

требования

 

относительно

 

сохранения

 

рабо

-

тоспособности

 

генерирующих

 

установок

 

при

 

внешних

 

КЗ

Требования

 

вышеуказанных

 

доку

-

ментов

 

не

 

распространяются

 

на

 

электрические

 


Page 5
background image

117

25–26 марта 2015 г.

машины

предназначенные

 

для

 

применения

 

в

 

бортовых

 

системах

 

подвижных

 

средств

 

на

-

земного

водного

 

и

 

воздушного

 

транспорта

ГУ

созданные

 

на

 

базе

 

авиационных

 

турбин

зна

-

чительно

 

легче

и

 

их

 

вал

 

не

 

обладает

 

доста

-

точной

 

прочностью

 

к

 

значительным

 

механи

-

ческим

 

перегрузкам

которые

 

могут

 

возникать

 

при

 

КЗ

 

и

 

НАПВ

 

после

 

ликвидации

 

КЗ

Следует

 

отметить

что

 

у

 

многовальных

 

ГТУ

 

иностранного

 

производства

 

набросы

 

нагрузки

 

вызывают

 

практически

 

мгновенное

 

снижение

 

скорости

 

вращения

 

генератора

 

и

 

силовой

 

тур

-

бины

которые

 

жёстко

 

связаны

 

между

 

собой

учитывая

 

малые

 

значения

 

механических

 

по

-

стоянных

 

инерции

В

 

свою

 

очередь

 

резкое

 

сни

-

жение

 

скорости

 

вращения

 

силовой

 

турбины

 

при

 

работе

 

газовой

 

турбины

 

приводит

 

к

 

возник

-

новению

 

газодинамического

 

импульса

 

направ

-

ленного

 

на

 

проточную

 

часть

 

и

 

элементы

 

газо

-

вой

 

турбины

 (

на

 

одном

 

валу

 

с

 

компрессором

), 

скорость

 

вращения

 

которой

 

максимальна

 

и

 

не

 

изменяется

так

 

как

 

имеет

 

раздельные

 

с

 

сило

-

вой

 

турбиной

 

валы

При

 

этом

 

диски

 

и

 

рабочие

 

лопатки

 

последних

 

ступеней

 

газовой

 

турбины

 

подвергаются

 

значительным

 

механическим

 

напряжениям

 

под

 

влиянием

 

резкого

 

увеличе

-

ния

 

давления

 

рабочей

 

среды

.

В

 

эксплуатации

 

известны

 

случаи

 

разрушения

 

лопаточно

-

го

 

аппарата

 

приводного

 

газо

-

турбинного

 

двигателя

 

при

 

КЗ

 

в

 

сети

причём

 

не

 

на

 

генератор

-

ном

 

напряжении

а

 

за

 

повыша

-

ющим

 

трансформатором

На

 

практике

 

максимальное

 

зна

-

чение

 

механического

 

момента

 

на

 

валу

 

ГУ

 

при

 

трёхфазном

 

КЗ

 

может

 

в

 5—10 

раз

 

превышать

 

номинальный

 

момент

пиковое

 

значение

 

которого

 

возникает

 

в

 

том

 

случае

когда

 

КЗ

 

происходит

 

при

 

переходе

 

синусоиды

 

тока

 

через

 

максимум

  (

максималь

-

ное

 

начальное

 

значение

 

апе

-

риодической

 

составляющей

). 

Более

 

значительный

 

момент

 

возникает

 

при

 

двухфазном

 

КЗ

который

 

может

 

в

 1,3—1,4 

раза

 

превышать

 

величину

 

момента

 

при

 

трёхфазном

 

КЗ

что

 

обусловлено

 

ярко

 

вы

-

раженной

 

второй

 

гармоникой

 

момента

состав

-

ляющей

 50% 

от

 

основной

которая

 

искажает

 

синусоидальную

 

форму

 

момента

 

и

 

приводит

 

к

 

увеличению

 

его

 

пикового

 

значения

С

 

тем

 

же

 

вопросом

 

о

 

механической

 

стойко

-

сти

 

ГУ

 

связана

 

проблема

 

допустимости

 

приме

-

нения

 

несинхронных

 

АПВ

 

в

 

прилегающей

 

сети

так

 

как

 

ещё

 

большие

 

величины

 

момента

 

возни

-

кают

 

при

 

отключении

 

КЗ

 

и

 

восстановлении

 

свя

-

зи

 

генератора

 

с

 

электрической

 

сетью

величи

-

на

 

которого

 

может

 

составлять

 

для

 

генераторов

 

без

 

демпферной

 

обмотки

 

в

 3,2 

раза

 

больше

а

 

для

 

генераторов

 

с

 

демпферной

 

обмоткой

 — 

1,7 

раза

 

больше

чем

 

при

 

трёхфазном

 

КЗ

В

 

отечественных

 

распределительных

 

сетях

 

110—220 

кВ

как

 

правило

применяются

 

АПВ

 

без

 

контроля

 

синхронизма

т

.

е

несинхронные

 

(

НАПВ

). 

При

 

расчётной

 

проверке

 

нужно

 

ориен

-

тироваться

 

на

 

максимально

 

допустимое

 

зна

-

чение

 

этого

 

момента

 

для

 

рассматриваемой

 

ГУ

 

и

 

на

 

конкретные

 

значения

 

параметров

 

сети

 

в

 

различных

 

схемно

-

режимных

 

ситуациях

 [2].

Некоторые

 

иностранные

 

заводы

-

изгото

-

вители

 

вводят

 

быстродействующую

 

токовую

 

защиту

 

генератора

объясняя

 

это

 

так

: «

при

 

трёхфазном

 

замыкании

 

на

 

клеммах

 

генератора

 

или

 

при

 

условиях

близких

 

к

 

трёхфазному

 

КЗ

электро

-

генератор

 

отключается

 

от

 

сети

 

действием

 

токовых

 

защит

Это

 

сделано

 

с

 

це

-

лью

 

исключения

 

воздей

-

ствия

 

ударных

 

нагрузок

 

на

 

механические

 

части

 

генератора

силовой

 

тур

-

бины

 

и

 

привода

Устав

-

ка

 

временн

ó

й

 

задержки

 

составляет

 0,1 

секунды

 

(5 

циклов

 

при

 50 

Гц

). 

Дан

-

ная

 

временна́я

 

задержка

 

должна

 

исключить

 

возмож

-

ность

 

нарастания

 

механи

-

ческих

 

нагрузок

 

на

 

ротор

 

генератора

». 

Как

 

видно

 

из

 

рис

. 1, 

рассуждение

 

в

 

части

  «

ис

-

ключения

 

воздействия

 

Электромагнитный

 

момент

Ток

 

статора

Время

сек

0

0,05

0,1

10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

0

-1

-2

-3

-4

-5

Отно

сительные

 

единицы

Рис

. 1. 

Электромагнитный

 

момент

 

при

 

КЗ


Page 6
background image

118

XXI заседание Ассоциации электроснабжения городов России «ПРОГРЕССЭЛЕКТРО»

ударных

 

нагрузок

 

на

 

генератор

» 

ошибочно

так

 

как

 

максимум

 

электромагнитного

 

момента

 

при

 

возникновении

 

внешнего

 

КЗ

 

наступает

 

ме

-

нее

 

чем

 

через

 0,02 

с

Отключение

 

генератора

 

устройствами

 

релейной

 

защиты

 

настолько

 

бы

-

строе

чтобы

 

можно

 

было

 

существенно

 

снизить

 

ударный

 

электромагнитный

 

момент

нереаль

-

но

и

 

таким

 

способом

 «

исключить

 

воздействие

 

ударных

 

нагрузок

» 

невозможно

Учитывая

 

изложенное

поставщики

 

ГУ

  (

за

-

воды

-

изготовители

должны

 

подтверждать

 

механическую

 

стойкость

 

ГУ

 

при

 

любом

 

виде

 

внешнего

 

КЗ

 

или

 

указывать

 

величину

 

макси

-

мально

 

допустимого

 

для

 

ГУ

 

механического

 

момента

при

 

котором

 

гарантируется

 

её

 

рабо

-

тоспособность

 

без

 

внутренних

 

повреждений

Для

 

решения

 

данного

 

вопроса

 

представля

-

ется

 

целесообразным

 

либо

 

включать

 

соответ

-

ствующее

 

требование

 

о

 

механической

 

стойко

-

сти

 

ГУ

 

во

 

всех

 

указанных

 

режимах

 

в

 

технические

 

требования

 (

ТТ

к

 

закупаемым

 

ГУ

либо

 

на

 

ос

-

новании

 

расчётов

 

отказываться

 

от

 

применения

 

НАПВ

 

в

 

пользу

 

АПВ

 

с

 

ожиданием

 

синхронизма

 

и

/

или

 

предусматривать

 

включение

 

в

 

цепь

 

стато

-

ра

 

генератора

 

токоограничивающих

 

устройств

 

с

 

сопротивлением

достаточным

 

для

 

снижения

 

величины

 

ударного

 

электромагнитного

 

момен

-

та

 

до

 

допустимых

 

значений

В

 

ряде

 

случаев

 

для

 

предотвращения

 

поло

-

мок

 

валопроводов

 

энергетических

 

турбин

 

ма

-

лых

 

мощностей

 

при

 

КЗ

 

на

 

выводах

 

генератора

 

заводы

-

изготовители

 

предусматривают

 

уста

-

новку

 

между

 

турбиной

 

и

 

генератором

 

муфты

 

предельного

 

момента

которая

 

позволяет

 

про

-

вернуться

 

валу

 

генератора

 

относительно

 

вала

 

турбины

 

при

 

недопустимой

 

величине

 

момента

 

(

выбирается

 

по

 

условиям

 

механической

 

проч

-

ности

 

турбины

), 

при

 

этом

 

момент

 

срабатыва

-

ния

 

не

 

должен

 

быть

 

меньше

 

момента

вызы

-

ваемого

 

набросами

 

активной

 

мощности

 

при

 

КЗ

 

во

 

внешней

 

сети

.

Отключение

 

ГТУ

 

защитой

 

от

 «

помпажа

» 

компрессора

Помпаж

 — 

это

 

аэродинамический

 

феномен

 

в

 

виде

 

автоколебательного

 

процесса

 

переме

-

щения

 

всей

 

массы

 

воздуха

 

внутри

 

компрес

-

сора

 

ГТУ

 

от

 

входа

 

и

 

обратно

При

 

его

 

воз

-

никновении

 

резко

 

падает

 

КПД

 

компрессора

возрастает

 

вибрация

 

и

 

динамические

 

напря

-

жения

 

в

 

рабочих

 

лопатках

.

Защита

 

от

 «

помпажа

» 

компрессора

 

являет

-

ся

 

одной

 

из

 

основных

 

технологических

 

защит

 

ГТУ

 

и

 

не

 

может

 

быть

 

выведена

 

из

 

работы

так

 

как

 

при

 

больших

 

нагрузках

 

может

 

привести

 

к

 

по

-

вреждению

 

ГТУ

что

 

обусловлено

 

конструктив

-

ными

 

особенностями

 

компрессора

Различные

 

иностранные

 

заводы

-

изготовители

 

ГТУ

 

уста

-

навливают

 

следующие

 

параметры

 

указанной

 

защиты

сигнализация

 f = 49—49,5 

Гц

 (0 

с

), 

ава

-

рийное

 

отключение

 

ГТУ

 f = 47,5—48,5 

Гц

 (20 

с

).

Наличие

 

данной

 

технологической

 

защиты

 

накладывает

 

определённые

 

ограничения

 

на

 

применение

 

данных

 

ГТУ

 

для

 

работы

 

в

 

соста

-

ве

 

энергосистем

так

 

как

 

они

 

не

 

соответствуют

 

требованиям

ведь

 

уставки

 

противоаварийной

 

автоматики

 

выбираются

 

следующими

АЧР

1  

46,5—48,8 

Гц

 (0,3 c), 

частотной

 

делительной

 

автоматики

 (

ЧДА

) 46—47,0 

Гц

 (0,3—0,5 

с

). 

Сле

-

довательно

защита

 

от

 «

помпажа

» 

компрессо

-

ра

 

отключает

 

ГТУ

 

до

 

срабатывания

 

устройств

 

АЧР

 

в

 

сети

 

и

 

до

 

выделения

 

данной

 

электро

-

станции

 

действием

 

ЧДА

 

на

 

сбалансированную

 

нагрузку

 

для

 

обеспечения

 

надёжного

 

элек

-

троснабжения

 

потребителей

 

в

 

выделенном

 

энергорайоне

Это

 

в

 

свою

 

очередь

 

приводит

 

к

 

увеличению

 

дефицита

 

мощности

 

в

 

энергоси

-

стеме

утяжеляет

 

процесс

 

ликвидации

 

аварии

 

и

 

вызывает

 

большие

 

последствия

 

для

 

потре

-

бителей

 

электрической

 

энергии

.

Алгоритмы

 

и

 

параметры

 

настройки

 

АРВ

В

 

рамках

 

системы

 

добровольной

 

сертифи

-

кации

 

ОАО

 «

СО

 

ЕЭС

» 

заводам

-

изготовителям

 

ГУ

 

предоставляется

 

возможность

 

проведения

 

добровольной

 

сертификации

 

автоматических

 

регуляторов

 

возбуждения

 (

АРВ

сильного

 

дей

-

ствия

 

синхронных

 

генераторов

 

и

 

алгоритмов

 

их

 

функционирования

 

с

 

целью

 

проверки

 

на

 

со

-

ответствие

 [4]. 

На

 

обеспечение

 

устойчивой

 

параллельной

 

работы

 

ГУ

 

и

 

демпферные

 

свойства

 

энергоси

-

стемы

 

влияют

 

в

 

первую

 

очередь

 

характеристи

-

ки

 

и

 

параметры

 

настройки

   

АРВ

 

мощных

 

син

-

хронных

 

генераторов

средств

 

компенсации

 

реактивной

 

мощности

 

на

 

подстанциях

 

систе

-

мообразующей

 

сети

электропередач

 

и

 

вста

-

вок

 

постоянного

 

тока

Основными

 

устройства

-


Page 7
background image

119

25–26 марта 2015 г.

ми

влияющими

 

на

 

демпферные

 

свойства

 

ЕЭС

 

России

являются

 

системы

 

возбуждения

 (

СВ

и

 

АРВ

 

синхронных

 

генераторов

 

электростанций

.

В

 

настоящее

 

время

 

на

 

параметры

 

настрой

-

ки

 

АРВ

 

и

 

СВ

 

оказывает

 

влияние

 

большое

 

чис

-

ло

 

субъектов

 (

производители

 

АРВ

проектные

 

и

 

пусконаладочные

 

организации

персонал

 

электростанций

). 

При

 

этом

 

разрешения

 

на

 

при

-

менение

 

оборудования

 

на

 

территории

 

России

 

и

 

сертификаты

 

соответствия

 

на

 

генерирующее

 

оборудование

 

выдаются

 

уполномоченными

 

организациями

 

без

 

проверки

 

функционально

-

сти

 

СВ

 

и

 

АРВ

.

Ряд

 

АРВ

 

иностранного

 

производства

вне

-

дряемых

 

на

 

объектах

 

электроэнергетики

 

Рос

-

сии

разработаны

 

в

 

соответствии

 

только

 

с

 

за

-

падными

 

стандартами

 (IEEE 421, 

МЭК

 34-16 

и

 

др

.) 

и

 

не

 

соответствуют

 

требованиям

 

ПТЭ

ПУЭ

 

и

 

ГОСТ

 21558-2000 «

Системы

 

возбуждения

 

тур

-

богенераторов

гидрогенераторов

 

и

 

синхронных

 

компенсаторов

Общие

 

технические

 

условия

». 

Также

 

АРВ

как

 

правило

не

 

содержат

 

ряд

 

ос

-

новных

 

функций

обеспечивающих

 

эффектив

-

ное

 

демпфирование

 

низкочастотных

 

колебаний

 

и

 

запасы

 

по

 

динамической

 

устойчивости

 

при

 

нормативных

 

возмущениях

  (

релейная

 

форси

-

ровка

блокировка

 

работы

 

системного

 

стабили

-

затора

 

при

 

возникновении

 

небалансов

 

активной

 

мощности

 

в

 

энергосистеме

 

и

 

др

.).

В

 

этих

 

условиях

 

возрастает

 

риск

 

невыпол

-

нения

 

требований

 

действующих

 

НТД

 

в

 

России

неправильной

 

настройки

 

АРВ

 

и

 

внедрения

 

АРВ

 

с

 

алгоритмами

 

работы

не

 

адаптирован

-

ными

 

к

 

условиям

 

ЕЭС

 

России

что

 

может

 

при

-

вести

 

к

 

нарушениям

 

устойчивости

развитию

 

процессов

 

самораскачивания

 

и

как

 

следствие

угрозы

 

повреждения

 

оборудования

в

 

том

 

чис

-

ле

 

на

 

электростанциях

 

иных

 

собственников

В

 

ЕЭС

 

России

 

зафиксирован

 

ряд

 

случаев

 

не

-

правильной

 

работы

 

АРВ

приводивших

 

к

 

воз

-

никновению

 

аварийных

 

ситуаций

.

В

 [4] 

устанавливаются

 

технические

 

требо

-

вания

 

к

 

системам

 

возбуждения

 

и

 

АРВ

 

сильно

-

го

 

действия

 

синхронных

 

генераторов

порядок

 

взаимодействия

 

субъектов

 

электроэнергетики

 

при

 

выборе

 

типа

 

систем

 

возбуждения

 

и

 

пара

-

метров

 

настройки

 

АРВ

порядок

 

и

 

методика

 

проведения

 

сертификационных

 

испытаний

 


Page 8
background image

120

XXI заседание Ассоциации электроснабжения городов России «ПРОГРЕССЭЛЕКТРО»

АРВ

 

в

 

целях

 

проверки

 

их

 

соответствия

 

тре

-

бованиям

 

НТД

Выполнение

 

всеми

 

собствен

-

никами

 

ГУ

 

указанных

 

требований

 

позволяет

 

обеспечивать

 

устойчивость

 

параллельной

 

работы

 

генерирующего

 

оборудования

 

и

 

явля

-

ется

 

одним

 

из

 

условий

 

своевременного

 

ввода

 

в

 

эксплуатацию

 

систем

 

возбуждения

 

и

 

АРВ

 

синхронных

 

генераторов

 

при

 

строительстве

реконструкции

модернизации

 

и

 

техническом

 

перевооружении

 

генерирующего

 

оборудова

-

ния

 

электростанций

.

С

 

целью

 

обеспечения

 

контроля

 

эффектив

-

ности

 

работы

 

устройств

 

АРВ

 

и

 

СВ

 

при

 

управ

-

лении

 

режимами

 

энергосистем

 

в

 

ЕЭС

 

России

 

планируется

 

создать

 

систему

 

мониторинга

 

ра

-

боты

 

системных

 

регуляторов

 (

СМСР

), 

которая

 

позволит

 

своевременно

 

выявлять

 

источник

 

незатухающих

 

низкочастотных

 

синхронных

 

колебаний

 

в

 

эксплуатационных

 

и

 

аварийных

 

режимах

 

работы

 

энергосистемы

 

и

 

выполнять

 

мероприятия

 

по