Astro-nn.ru

Стройка и ремонт
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

ЧАПВ назначение принцип действия

Автоматическая частотная разгрузка (АЧР): назначение, применение, принцип действия, классификация

Автоматическая частотная разгрузка (АЧР) предназначена для сохранения работоспособности энергетической системы и потребителей первой категории электроснабжения в случае резкого снижения количества активной мощности в сети. Защитное действие АЧР заключается в отключении определенной части потребителей электрической энергии от питающей сети.

Применение автоматической частотной разгрузки

Снижение частоты пагубно влияет на состояние энергетической системы и может стать причиной экологической либо технологической катастрофы. Например, падение частоты на два-три герца приводит к уменьшению количества подаваемой воды в конденсатор электростанции на 25-40%, выводит из строя насосы, производящие подачу воды в котел. Происходит дальнейший рост дефицита активной мощности в энергетической сети, сопровождающийся нарастающим, лавинным процессом снижения частоты. Данный процесс именуется лавиной частоты.

Кроме вышеперечисленных негативных последствий падения частоты следует отметить еще одно – падение напряжения. Данный фактор отрицательно влияет на состояние потребителей.

Для ликвидации дефицита активной мощности в сети следует отключить некую часть потребителей активной составляющей электрической энергии. Поэтому применение АЧР на электрических распределительных подстанциях очень важно.

Автоматическая частотная разгрузка применяется на распределительных подстанциях с учетом категории электроснабжения потребителей. То есть отключение потребителей от сети выполняется ступенчато. Первая ступень с наименьшей выдержкой времени отключает потребителей часть потребителей третьей категории, вторая ступень с большей выдержкой времени отключает следующую группу потребителей и т.д.

Классификация устройств АЧР

На распределительных подстанциях применяется несколько категорий устройств АЧР: ЗАЧР, АЧР-1, АЧР-2, ЧАПВ. Рассмотрим их подробнее.

ЗАЧР служит для предотвращения аварийной ситуации на АЭС. Данное защитное устройство срабатывает при снижении частоты до 49,2 Гц в течении 0,5 с.

АЧР-1 срабатывает при резком снижении частоты до 48 Гц и служит для предотвращения дальнейшего снижения частоты в аварийной ситуации, по времени срабатывания классифицируется как быстродействующая.

АЧР-2 приводится в действие во время медленного снижения частоты. Кроме того действием данной очереди достигается подъем частоты при задержке ее на одном уровне после действия очереди АЧР-1. Данное устройство может быть совмещено с предыдущим, то есть определенные потребители обесточиваются как действием данного устройства частотной разгрузки, так и действием предыдущего.

ЧАПВ – это частотное автоматическое повторное включение, предназначенное для восстановления питания потребителей после устранения аварии и поднятия частоты до номинального значения.

Конструктивно АЧР может быть исполнено на реле частоты как микропроцессорных, так и на электромеханических (УРЧ-3М, РЧ-1, РСГ-11).

Назначение и основные принципы выполнения АЧР

Схемы АЧР и ЧАПВ

Автоматическое повторное включение после АЧР

Назначение и основные принципы выполнения АЧР

Автоматическая частотная разгрузка

Лекция 18

Пока в энергосистеме имеется вращающийся резерв активной мощности, системы регулирования частоты и мощности будут поддерживать заданный уровень частоты. После того как вращающийся резерв будет исчерпан, дефицит активной мощности, вызванный отключением части генераторов или включением новых потребителей, повлечет за собой снижение частоты в энергосистеме.

Небольшое снижение частоты (на несколько десятых герца) не представляет опасности для нормальной работы энергосистемы, хотя влечет за собой ухудшение экономических показателей. Снижение же частоты более чем на 1–2 Гц представляет серьезную опасность и может привести к полному расстройству работы энергосистемы. Это в первую очередь определяется тем, что при понижении частоты снижается частота вращения электродвигателей, а следовательно и производительность приводимых ими механизмов собственных нужд тепловых электростанций. Так, например, снижение частоты на 3–5 Гц приводит к уменьшению на 20–40% подачи воды в конденсатор циркуляционными насосами. При таком снижении частоты питательные насосы почти полностью прекращают подачу воды в котел. Вследствие снижения производительности механизмов собственных нужд резко уменьшается располагаемая мощность тепловых электростанций, особенно электростанций высокого давления, что влечет за собой дальнейшее снижение частоты в энергосистеме. Таким образом, происходит лавинообразный процесс – «лавина частоты», который может привести к полному расстройству работы энергосистемы. Следует также отметить, что современные крупные паровые турбины не могут длительно работать при низкой частоте из-за опасности повреждения их рабочих лопаток.

Процесс снижения частоты в энергосистеме сопровождается также снижением напряжения, что происходит вследствие уменьшения частоты вращения возбудителей, установленных на одном валу с основными генераторами. Если регуляторы возбуждения генераторов и синхронных компенсаторов не смогут удержать напряжение, то также может возникнуть лавинообразный процесс – «лавина напряжения» так как снижение напряжения сопровождается увеличением потребления реактивной мощности, что еще более осложнит положение в энергосистеме.

Аварийное снижение частоты в энергосистеме, вызванное внезапным возникновением значительного дефицита активной мощности, протекает очень быстро, в течение нескольких секунд. Поэтому дежурные персонал не успевает принять каких-либо мер, вследствие чего ликвидация аварийного режима должна возлагаться на устройства автоматики. Для предотвращения развития аварии должны быть немедленно мобилизованы все резервы активной мощности, имеющиеся на электростанциях. Все вращающиеся агрегаты загружаются до предела с учетом допустимых кратковременных перегрузок.

При отсутствии вращающегося резерва единственно возможным способом восстановления частоты в сети является отключение части наименее ответственных потребителей. Это и осуществляется с помощью специальных устройств – автоматов частотной разгрузки (АЧР), срабатывающих при опасном снижении частоты в сети.

Изменение частоты энергосистемы является сложным процессом, связанным с изменением параметров отдельных её элементов: активной мощности, развиваемой агрегатами электростанций и мощности нагрузки, большая часть которой состоит из электродвигателей.

Глубина снижения частоты зависит не только от значения дефицита активной мощности в первый момент аварии, но и от характера нагрузки. Потребление мощности одной группой потребителей, к которой относятся электроосветительные приборы и другие установки, имеющие чисто активную нагрузку, не зависит от частоты и при её снижении остается постоянной. Потребление же другой группы потребителей (электродвигателей переменного тока) при уменьшении частоты снижается. Чем больше в энергосистеме доля нагрузки первой группы, тем больше снизится частота при возникновении одинакового дефицита активной мощности. Нагрузка потребителей второй группы будет в некоторой степени сглаживать эффект снижения частоты, поскольку одновременно будет уменьшаться потребление мощности электродвигателями.

Уменьшение мощности, потребляемой нагрузкой при снижении частоты или, как говорят, регулирующий эффект нагрузки характеризуется коэффициентом регулирующего эффекта КН, равным отношению:

. (65)

Коэффициент КН показывает, на сколько процентов уменьшается потребление нагрузкой активной мощности на каждый процент снижения частоты. Значение коэффициента регулирующего эффекта нагрузки должно определяться специальными испытаниями и принимается в расчетах равным 1¸3.

Отклонение частоты в процентах, входящее в выражение (65),

,

где Df – в герцах.

Подставляя это значение в выражение (65), получаем:

,

. (66)

Таким образом, зная коэффициент КН, можно по выражению (66) определить, на сколько герц снизится частота при определенном значении дефицита активной мощности DР, выраженном в процентах к полной нагрузке энергосистемы. Зная величину снижения частоты в аварийном режиме fАВ по сравнению с номинальной частотой 50 Гц, можно определить установившиеся значение частоты:

или . (67)

Если до возникновения дефицита энергосистема работала с частотой fС, отличной от 50 Гц, выражение (67) будет иметь следующий вид:

. (68)

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 АЧР, должна быть достаточной для предотвращения снижения частоты, угрожающего нарушением работы механизмов собственных нужд электростанций, что может повлечь за собой лавину частоты. В соответствии с ПТЭ устройства АВР должны исключать возможность даже кратковременного снижения частоты ниже 45 Гц, время работы с частотой ниже 47 Гц не должно превышать 20 с, а с частотой ниже 48,5 Гц – 60 с.

При выполнении АВР необходимо учитывать все реально возможные случаи аварийных отключений генерирующей мощности и разделения энергосистемы или энергообъединения на части, в которых может возникнуть дефицит активной мощности, а также то обстоятельство, что нагрузка, а следовательно, и возможный дефицит активной мощности меняются в зависимости от сезона, времени суток, дней недели. Для того чтобы суммарная мощность нагрузки потребителей, отключаемых действием АЧР, хотя бы примерно соответствовала дефициту активной мощности, возникшему при данной аварии, АЧР, как привило, выполняется многоступенчатым, в несколько очередей, отличающихся уставками по частоте срабатывания.

На рис. 9.1. 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). Для восстановления в энергосистеме нормальной частоты в этом случае необходимо вручную отключить часть нагрузки потребителей, суммарное потребление мощности которыми при частоте 50 Гц равно дефициту мощности, вызвавшему аварийное снижение частоты.

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 АЧР первой очереди и отключит часть потребителей: дефицит активной мощности уменьшится, благодаря чему уменьшится и скорость снижения частоты. При частоте 47,5 Гц (точка 2) сработают АЧР второй очереди, еще больше уменьшат дефицит активной мощности и скорость снижения частоты. При частоте 47 Гц (точка 3) сработают АЧР третьей очереди и отключат потребителей, мощность которых достаточна не только для прекращения снижения частоты, но и для её восстановления. Устройства АЧР, используемые для ликвидации аварийного дефицита активной мощности в энергосистемах, подразделяются на три основные категории (ПТЭ).

Читать еще:  Статьи на тему электрики

Первая категория АЧРI – быстродействующая (t = 0,1 ¸ 0,3 с) с уставками срабатывания от 49 Гц (в отдельных случаях от 49,2 – 49,3 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 потребителей, подключаемых к устройствам АЧРI, РАЧРI определяется по формуле (ПТЭ)

, (69)

где: DРГ — дефицит генерирующей мощности;

РЕЗ — учитываемая часть резерва мощности;

В качестве DРРЕЗ учитывается только гарантированный вращающийся резерв тепловых электростанций, обеспеченный по паропроизводительности котлов. Все величины в формуле (69) указаны в относительных единицах, причем за базисную мощность принята потребляемая мощность энергосистемы (района) в исходном режиме до возникновения дефицита мощности. Мощность, подключаемая а АЧРI, примерно равномерно распределена между очередями.

|следующая лекция ==>
Организация рабочих мест. Научная организация труда должна включать три части:|Схемы АЧР и ЧАПВ

Дата добавления: 2014-01-07 ; Просмотров: 970 ; Нарушение авторских прав?

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Автоматическая частотная разгрузка

Частота электрической сети – 50 Гц, для корректной работы потребителей электрической энергии и энергосистемы в целом, частота должна находиться в пределах данного значения. Если количество вырабатываемой на электростанциях мощности меньше количества потребляемой мощности потребителями, то происходит резкое падение частоты электрической сети.

Автоматическая частотная разгрузка (АЧР) – элемент противоаварийной автоматики распределительных подстанций, который предназначен для предотвращения падения частоты энергосистемы в случае резкого уменьшения количества активной мощности в электрической сети.

Благодаря АЧР в случае возникновения дефицита вырабатываемой мощности на электростанциях энергетическая система остается работоспособной и обеспечивает электроснабжение наиболее ответственных потребителей, обесточение которых недопустимо, так как может привести к различным негативным последствиям.

Прежде всего, это потребители первой категории, отключение которых несет опасность для жизни людей или может повлечь за собой большой материальный ущерб. Вторые по важности – это потребители второй категории надежности электроснабжения, отключение которых приводит к нарушению нормального цикла работы предприятий, различных систем и коммуникаций населенных пунктов.

Кроме того, резкое падение частоты в энергосистеме может привести к нарушению нормальной работы электрических станций. То есть если не принимать никаких мер, то снижение частоты будет продолжаться, что повлечет за собой полный развал энергосистемы.

Автоматическая частотная разгрузка в случае снижения частоты ниже установленного значения производит автоматическое отключение части потребителей от электрической сети, чем обеспечивает снижение дефицита вырабатываемой активной мощности в электрической сети. Уменьшение дефицита мощности в свою очередь способствует повышению частоты электрической сети до требуемого значения 50 Гц.

Устройства автоматической частотной разгрузки работают ступенчато. Первая ступень, которая имеет наименьшую выдержку времени 0,3-0,5 с и срабатывает при снижении частоты до 49,2 Гц (или ниже в зависимости от особенностей энергосистемы), осуществляет отключение наименее важных потребителей подстанции. Как правило, под данную ступень АЧР заводятся потребительские линии, которые питают потребителей третьей категории электроснабжения.

Следующая ступень АЧР предназначена для предотвращения лавинного процесса падения частоты, который может возникнуть в случае недостаточной разгрузки первой очередью АЧР, когда частота электрической сети начинает падать ниже 49 Гц. Выдержка времени данной ступени АЧР может колебаться от нескольких секунд до нескольких десятков секунд. Данная ступень разгрузки осуществляется отключение потребителей второй категории.

Совместно с устройствами автоматической частотной разгрузки могут устанавливаться устройства автоматического повторного включения потребителей, которые были отключены действием частотной разгрузки – ЧАПВ. Устройства ЧАПВ восстанавливают электроснабжение обесточенных потребителей, как только нормализуется частота электрической сети.

Часто после действия ЧАПВ происходит повторное падение частоты, поэтому в случае возникновения серьезных аварийных ситуаций в энергосистеме ЧАПВ выводятся из работы и восстановление обесточенных потребителей происходит в ручном режиме.

Устройства АЧР и ЧАПВ могут быть выполнены на реле электромеханического типа, а также с использованием более современных микропроцессорных устройств.

Устройства АЧР получают питание от трансформаторов напряжения. Как правило, предусматривается питание от двух разных источников (трансформаторов напряжения) для того, чтобы обеспечить возможность работы данного устройства в случае необходимости вывода в ремонт одного из трансформаторов напряжения.

Что такое АЧД, АЧР, ЧАПВ

АЧД – автоматика частотного деления.

АЧД на электростанциях предназначена:

1. Для отделения электростанций со сбалансированной нагруз­кой,которые являются резервными источниками для разворота мощных блочных тепловых электростанций при их “посадке на нуль” в усло­виях тяжелых аварий со снижением частоты.

2. Для отделения электростанций полностью или частично с целью сохранения их собственных нужд при авариях со значительным дефицитом мощности в энергосистеме или отдельных узлах.

Делительная автоматика выполняется таким образом, чтобы от­деление электростанции с частью нагрузки происходило или с не­большим “остаточным” дефицитом (ликвидируемым действием АЧР в выделившемся районе или, в лучшем случае, без срабатывания АЧР), или с небольшим избытком генерируемой мощности (ликвидируемым действием автоматических регуляторов турбин).

АЧД обычно является многоступенчатой и действует по фактору снижения частоты в функции времени, а также по факторам одновре­менного снижения частоты и напряжения. Во многих случаях ( в за­висимости от схемы питания собственных нужд) предварительным действием АЧД является автоматический перевод питания собствен­ных нужд на отделяемую часть электростанции.

Параметры срабатывания АЧД задаются с учетом режимов работы электростанции, привязки ее к сети, условий балансирования наг­рузки.

Автоматика частотного деления является в аварийной ситуации последним звеном ПА,которое, резервируя или заменяя действие других устройств ПА, позволяет сохранить в работе электрические станции и после ликвидации аварийной ситуации быстро восстано­вить питание потребителей.

11.5. АЧР с ЧАПВ – автоматическая частотная разгрузка с автоматическим повторным включением по частоте.

АЧР является основной ПА для предотвращения и ликвидации аварий из-за внезапного возникновения дефицита мощности и недо­пущения развития аварии до лавины частоты.

Для осуществления гибкой, так называемой “самонастраиваю­щейся” системы, АЧР разбита на две категории, каждая из которых имеет несколько очередей.

АЧР-I – предназначена для прекращения быстрого снижения частоты; имеет ступени срабатывания 0,2 Гц от 48,8 Гц до 46,6 Гц с выдержкой времени 0,5 сек.

АЧР-II – предназначена для подъема частоты после действия АЧР-I и предотвращения зависания частоты на недопустимо низком уровне. Время действия от 10 до 60 сек. АЧР-II имеет несовмещен­ные и совмещенные с АЧР-I очереди.

При восстановлении частоты после работы устройств АЧР и мо­билизации резерва мощности в системе, происходит автоматическое включение отключенных потребителей (ЧАПВ) несколькими очередями с разными уставками по времени и по частоте.

Автоматическая частотная разгрузка (АЧР)

Автоматическая частотная разгрузка АЧР относится к устройствам релейной защиты и автоматики (РЗиА), предохраняющим систему электроэнергетики от лавинообразного падения и снижения частоты в системе, после появления недостатка мощности активной нагрузки, влекущее за собой отключение потребляющих электроприемников.

По требованию ГОСТа промышленная частота должна составлять 50 Гц с отклонением не более или менее 0,05 Гц.

АЧР назначение

Устройства АЧР срабатывают при понижении частоты ниже 49 Гц, продолжительность работы электрической системы составляет не больше 40 с. При менее 47 Гц – 10 с., меньше 46 Гц нельзя допустить, так при этом значении происходит явление «лавины напряжения», при котором происходит сбрасывание электростанцией нагрузки.

«Лавина напряжения» способствует повышенному потреблению реактивной мощности что ведет к еще большим осложнениям в системе энергоснабжения.

Пониженная частота может вызвать механический резонанс проточной части турбины, влекущий механические повреждения лопаток турбины.

Снижение частоты влечет снижение скорости вращения асинхронного двигателя и понижение производительности нагрузки, относящейся к собственному потреблению электростанции и питательных электронасосов, что чревато понижением мощности паровых турбин и влечет полное погашение системы. Это действие называется «лавиной частоты», за ней обычно следует появление «лавины напряжения».

При понижении уровня частоты снижается подача давления масла маслонасосом к турбине электростанции, это приводит к посадке стопорных клапанов в аварийном режиме и отключению агрегата.

Изменения параметров частоты всего на 0,2 Гц может способствовать неравномерному и неэкономичному распределению нагрузок агрегатов со статическими характеристиками регулирования.

Изменение частоты может привести к непостоянной скорости работы электроприводов механизмов, что может вызвать появление брака производимых деталей.

Аварийная частотная разгрузка является единственным средством поддержания частоты энергосистемы в разрешенных пределах при регулировании отключением потребителей, этот процесс происходит в случае отсутствия восстановления частоты путем применения нормальных средств регулирования частоты.

Читать еще:  Разновидности бытовых и промышленных электрических выключателей

Неравномерность АЧР, риски возникающие в результате снижения частоты очень важно предотвратить так, как это ведет к длительному процессу восстановления нормированного значения частоты и восстановлению рабочего состояния потребителей, а также появление лишних операций по включению и отключению коммутирующих аппаратов электроприемников, снижает надежную работу энергосистемы электроснабжения.

Устройства АЧР

Существует несколько действующих категорий устройств АЧР:

  1. АЧРI – вид устройств, обладающих одной уставкой по времени и несколькими уставками по частоте. Служит для предупреждения возникновения понижения частоты после появления аварийной ситуации. Уставка по времени составляет 0,5 сек. Уставка по частоте состоит в пределах от 48,5 до 46,6 Гц. Существует несколько очередей АЧРI их всего около 20, различие между очередями составляет Δf = 0,1 Гц.Нагрузка, работающая от АЧРI, распределяется между очередями равномерно. При отработке определенного числа очередей падение частоты останавливается или «зависает» в значении 47 или 47,5 Гц.
  2. АЧРII– категория, имеющая в своем составе несколько уставок по времени и одну частотную уставку. Применяется для возвращения частоты в требуемое значение, обеспечивающее работу энергосистемы в нормальном режиме, после ее «зависания», в этой категории уставка по частоте равна 48,6 Гц, уставка по времени выставляется в диапазоне 5 – 69 сек. Очереди АЧРII отличаются по уставкам по времени на величину в 3 сек. При срабатывании АЧРII, значение частоты выставляется на значение 49 Гц.
  3. ЧАПВ – частотное автоматическое повторное включение используется для восстановления электроснабжения потребителей электроэнергии, которые были отключены во время срабатывания АЧР сообразно определенной последовательности, руководствуясь из значений частоты и согласно положению уставок по времени и по частоте, а также согласно ответственности энергопотребителей.

ЧАПВ относится к устройствам автоматики специального назначения, дающему импульс к включению остановленных при аварийном режиме потребителей.

ЧАПВ срабатывает при значении частоты 49,5 или 50 Гц, при выставленной начальной уставке по времени 10 – 20 сек с интервалом между действием очередей минимум – 5 сек. Очередность срабатывания ЧАПВ обратная срабатыванию АЧР, заключается в том, что действие последней очереди АЧР соответствует действию ЧАПВ первой очереди.

Совместно с АЧР для восстановления активной мощности используется АЛАР и делительная защита.

Рис №1. Схема устройства АЧР по частоте абсолютного значения, применяемая для промышленных предприятий. Срабатывание заключается в действии частотного реле и срабатывания промежуточного реле, отключающего потребителей

Требования к автоматической частотной разгрузке

Количество мощности, прилагаемой к АЧР должно составлять достаточное значение необходимое для ликвидации недостатка мощности.

Устройство АЧР должно помочь избежать появления «лавины частоты».

Необходимо полное соответствие отключаемой нагрузки значению дефицита мощности.

После срабатывания АЧР значение частоты обязано вернуться в прежнее нормативное значение частоты или на величину не менее 49 Гц.

Помимо автоматической частотной разгрузки I и II категорий существует и используется дополнительная разгрузка, она служит для выполнения разгрузки на местах при слишком высоком значении появления дефицита активных мощностей, когда обеих мощностей АЧР I и II категорий явно недостаточно для предотвращения появившегося дефицита.

Принцип действия АЧР

Рис №2. Схема АЧР с ЧАПВ одной очереди, с использованием одного частотного реле с автоматической уставкой срабатывания и переключения

Принцип действия заключается во включении устройства при понижении частотных параметров до установочного значения выставленной уставки срабатывания, KF,являющееся реле частоты,после срабатывания запускает в работу реле времениKT1, при замыкании контактной группы, KL1, KL2, являющиеся промежуточными реле, срабатывают и происходит отключение определенной части потребителей, одновременно с этим происходит запуск измерительного элемента частотного реле РЧ для включения ЧАПВ. После повышения уровня частоты до необходимого значения 50 Гц, происходит возврат контактов всех реле и восстановление схемы.

Схемы АЧР и ЧАПВ

На рис. 10.25, а приведена схема совмещенных AЧPI и; АЧРМ. Действие АЧР осуществляется с помо­щью реле частоты РЧ1, промежуточного реле РП1 и выходного реле РП2.

Устройство АЧРИ выполняется с помощью реле частоты РЧ2 и реле времени РВ1. Сигнализация сра­батывания AЧPI и АЧРН выполняется с помощью указательных реле РУ1 и РУ2 соответственно. При выполнении АЧР только одного вида (AЧPI или АЧРМ) соответствующая часть реле исключается из схемы.

С целью экономии реле частоты во многих случаях для осуществления совмещенной АЧР используют­ся специальные схемы, в которых предусматривается переключение уставки одного реле частоты. Одна из таких схем приведена на рис. 10.25,б. В схеме АЧР используется одно реле частоты РЧ типа РЧ1, на измерительных элементах которого настроены уставки, соответствующие A4PI и АЧРМ. В нор­мальном режиме до срабатывания РЧ замкнут контакт РП2.1 двухпозиционного реле типа РП8, чем обеспечивается готовность к действию обоих измерительных элементов.

После изменения частоты до уставки АЧРМ замкнется контакт РЧ и реле РП1 контактом РП1.1 подаст плюс на верхнюю обмотку РП2, которое, переключив свои контакты, выведет из действия измеритель­ный элемент с уставкой АЧРМ. Если частота понизилась до уставки AЧPI, контакт РЧ при этом не ра­зомкнётся или, разомкнувшись кратковременно, замкнется вновь, после чего с небольшим замедлени­ем сработает промежуточное реле РПЗ и подаст импульс через указательное реле РУ1 на выходное промежуточное реле РП5. На этом закончится работа схемы.

Если частота не снизится до уставки AЧPI, схема будет продолжать работать. Реле времени РВ1, сра­ботав «при замыкании контакта РП2.3, будет самоудерживаться через свой мгновенный замыкающий контакт РВ1.1. Спустя выдержку времени, установленную на проскальзывающем контакте РВ1.2, будет подан плюс на нижнюю обмотку реле РП2, и оно переключит свой контакты, вновь вводя в действие измерительный элемент с уставной АЧРМ. В течение всего времени, пока не замкнется проскальзы­вающий контакт РВ1.2, схема будет готова к действию на отключение без выдержки времени в случае снижения частоты до уставки AЧPI.

После замыкания проскальзывающего контакта РВ1.2 и переключения реле РП2 цепь отключения от AЧPI будет выведена и в работе останется только АЧРМ. После переключения РП2 сработают вновь РЧ (если частота будет ниже уставки срабатывания АЧРМ) и РП1 и запустится реле времени РВ2, кото­рое, доработав, через указательное реле РУ2 подаст плюс на выходное реле схемы РП5. Промежуточ­ное реле РП4, обмотка которого включена параллельно обмотке реле РВ1, будет держать своим кон­тактом РП4.1 разомкнутой цепь верхней обмотки реле РП2, предотвращая его повторное срабатыва­ние.

Возврат схемы в исходное положение осуществляется после срабатывания выходного реле РП5, кото­рое разомкнет контакт РП5.1 в цепи обмоток реле РВ1 и РП4. В случае, если схема не подействует на отключение вследствие восстановления частоты в энергосистеме выше уставки АЧРМ и возврата реле РЧ, возврат схемы будет осуществлен шунтированием обмотки РВ1 по цепи: упорный контакт РВ1.3 —размыкающий контакт РП1.3 — размыкающий контакт РП2.4. Выдержка времени АЧРМ в рассматриваемой схеме определяется суммой выдержек времени, установленных на РВ2 и на проскальзывающем контакте РВ1.2.

Рис. 10.25. Схемы AЧPI и АЧРМ: а — с двумя реле частоты; б — с одним реле частоты и с переключением уставки

На рис. 10.26. приведена схема одной очереди АЧР с ЧАПВ. В схеме используется одно реле частоты, уставка срабатывания которого автоматически переключается.

При снижении частоты до уставки срабатывания соответствующей очереди АЧР сработает реле часто­ты РЧ и запустит реле времени РВ1. После того как замкнется контакт реле времени, сработают про­межуточные реле РП1 и РП2 и отключат группу потребителей. Одновременно замыкающий контакт РП1.2 введет в работу измерительный элемент реле частоты типа РЧ1 с уставкой, соответствующей уставке ЧАПВ. Теперь, после ввода в работу указанного измерительного элемента, контакт реле часто­ты разомкнётся лишь после того, как частота в энергосистеме восстановится до значения новой устав­ки, равной 49,5-50 Гц.

Реле РП1 при срабатывании замыкает также своим контактом РП1.2 цепь обмотки промежуточного ре­ле РПЗ, которое срабатывает и самоудерживается.

Рис.10.26. Схема АЧР с ЧАПВ

После восстановления нормальной или близкой к нормальной частоте реле РЧ и РВ1 разомкнут свои контакты. При этом реле РП1 возвратится и замкнет контакт РП1.3 в цепи обмотки реле времени РВ2. Поскольку контакт РП3.2 уже замкнут, реле РВ2 начинает работать и, спустя выдержку времени, уста­новленную на проскальзывающем контакте РВ2.2, замкнет цепь обмотки промежуточного реле РП4. Последнее, сработав, самоудерживается через свой замыкающий контакт РП4.1 и подает импульсы на включение выключателей потребителей, отключавшихся действием АЧР. Возврат схемы осуществля­ется после замыкания упорного контакта реле времени РВ2.3, выдержка времени на котором отлича­ется от выдержки проскальзывающего контакта РВ2.2 примерно на 1 с. После замыкания упорного кон­такта РВ2.3 реле РПЗ возвратится и разомкнет контактом РП3.2 цепь обмотки реле времени РВ2. Ука-зательные реле РУ1 и РУ2, установленные в рассматриваемой схеме, предназначены для сигнализа­ции срабатывания АЧР и ЧАПВ. С помощью накладки HI рассматриваемая автоматика может быть вы­ведена из действия полностью, а с помощью накладки Н2 — только ЧАПВ.

По схемам, приведенным на рис. 10.25,6 и 10.26, может быть также выполнена схема совмещенного АЧР с ЧАПВ. При этом на реле частоты должно быть выполнено три уставки по частоте, соответст­вующие A4PI, АЧРН и ЧАПВ.

Читать еще:  Как и чем штукатурить стены из шлакоблока своими руками: пошаговая инструкция, видео

На линиях, оснащенных устройствами электрического АПВ, они могут быть использованы для осуще­ствления ЧАПВ, при этом пуск АПВ должен осуществляться после восстановления частоты до величи­ны, соответствующей уставке ЧАПВ.

Дата добавления: 2015-05-05 ; просмотров: 1533 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

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.

Рисунок 1 Питание потребителей, в зависимости от категории

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

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

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

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.

Рис, 5 Частотно-временная зона

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.

Видео по теме

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector