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.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Подписывайтесь на наш канал в Telegram!

Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Источник

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.

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:

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.

Источник

Автоматическая частотная разгрузка

Содержание

Описание [ править ]

Автоматическая частотная разгрузка (АЧР) является одной из функций автоматики ограничения снижения частоты (АОСЧ).

АЧР контролирует частоту сети и при снижении ниже заданной уставки с выдержкой времени действует на отключение нагрузки. Как правило, АЧР действует на отключение присоединений потребителей 6-35 кВ. Для резервирования, может применяться установка устройств АЧР на питающих объектах электроэнергетики.

Действие устройств АВР должно быть согласовано с действием АЧР таким образом, чтобы действием АВР не восстанавливалось питание отключённой от АЧР нагрузки от тех же или электрически связанных источников питания.

Запрещается переключение нагрузок, отключённых устройствами АЧР, на оставшиеся в работе электрически связанные источники питания.

АЧР включает в себя следующие ступени:

Уставки срабатывания [ править ]

Общая мощность подключённой к АЧР1 нагрузки должна составлять не менее 50%.

Общая мощность нагрузки подключённая ко всем ступеням АЧР должна быть не менее 60% от потребления.

Блокировка излишних срабатываний [ править ]

Снижение частоты в отдельных узлах энергосистемы может происходит не только при общесистемном дефиците мощности, но и при временном отключении подстанции с двигательной нагрузкой (в том числе в циклах АПВ и АВР) за счёт поддержания напряжения вращающимися по инерции двигателями с последующим плавным снижением частоты. В этой ситуации АЧР может сработать излишне.

Наиболее этому подвержены ступени АЧР1, так как у АЧР2 достаточно большая выдержка времени, за которое остаточное напряжение успевает снизится до 10-30% номинального, при котором реле частоты не будет срабатывать.

Для предотвращения излишних срабатываний могут применяться следующие виды блокировки:

Источник

Что такое автоматическая частотная разгрузка и как она используется?

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.

Назначение АЧР

АЧР удерживает частотные характеристики в системе на установленном уровне. Если происходит падение мощности вырабатываемого тока на электростанции, при использовании данной системы обеспечивается поддержание в работоспособном состоянии наиболее ответственных потребителей, отключение которых может создать аварийную ситуацию, поэтому автоматика отключает не важные присоединения, чаще всего начиная с потребителей 3 категории.

Если меры не будут приняты своевременно, в результате может пострадать энергосистема в целом. Для этого и применяются элементы АЧР.

Разделение потребителей по категориям

Устройство и принцип работы

На рисунке, представленном ниже приведены цепи срабатывания АЧР, предполагающая использование частотного АПВ:

Также читайте: Заземлитель нейтрали трансформатора — ЗОН

Если частота падает ниже установленной величины, происходит срабатывание частотного реле KF. Далее производится передача сигнала на временное реле КТ1 с замыканием контактов на реле промежуточной группы KL1 и KL2. Именно таким способом управляется запитывание потребителей по выстроенному приоритету.

Затем проверяются частотные характеристики системы посредством измерительного элемента. Как только частота достигнет стандартного значения в 50 Гц, подаётся команда о запуске на измерительный модуль через временный КТ2. Далее, с помощью промежуточного KL4 происходит замыкание контактов для обратного подключения оборудования.

Классификация

Электростанции и подстанции оборудуются различными системами АЧР, предусматривающими применение одной из четырёх защит или одновременное срабатывание нескольких из них. Классификация включает следующие разновидности данных элементов:

Указанные элементы могут применяться по-отдельности или комплексно.

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.

Кратковременное понижение значения частоты не должно приводить к срабатыванию устройств АЧР.

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.

Схемы АЧР

Согласно установленным нормам, АЧР могут предусматривать выполнение различных защитных функций. Схемы предполагают применение релейных и полупроводниковых элементов.

С одним реле частоты

На приведённой ниже схеме изображён элемент с одним частотным реле:

Подача команды от измерительного модуля производится через промежуточное реле РП на частотное РЧ1.

При падении частотных параметров замыкаются РП1 и РП2, от последнего сигнал передаётся на отключение подачи энергии.

Также читайте: Блуждающие токи

Если частота восстанавливается до стандартной величины, происходит возврат схемы к исходному состоянию. Через РП5 команда подаётся на РП5.1, с отключением катушек РВ1 и РП4.

Если функционирование системы по указанной схеме окажется невозможным, шунтируется РВ1.

С ЧАПВ

Автоматическая частотная разгрузка предполагает следующую схему:

Порядок срабатывания релейной защиты аналогичен предыдущему примеру. Через Р4 команда передаётся на реле времени РВ1, с возбуждением обмоток на промежуточном РП1.

Через РП1.1 и РП2.1 система отключается. Сигнализация об этом обеспечивается посредством РУ1.

При нормализации ситуации через РП1.3 и РП3.2 подаётся ток на обмотку РВ2, с включением реле промежуточной группы РП4. Далее, с помощью РП4.2 и РП 4.3 запускаются потребители, с сигнализацией указательного реле РУ2.

Список использованной литературы

Предъявляемые требования

Для обеспечения нормальной работы, АЧР должны соответствовать следующим требованиям:

Перечисленные условия призваны обеспечить штатную работу оборудование и надлежащую его защиту.

Инструкция по оперативному обслуживанию АЧР

Перечень сокращений

Знание настоящей инструкции Обязательно для:

1. Диспетчеров ПДС облэнерго; 2. Персонала ПСРЗА облэнерго.

Одним из показателей качества электроэнергии в соответствии с ГОСТ 13109–97 является постоянство частоты переменного тока. При нарушении баланса мощностей между нагрузками генераторов электростанций и нагрузками потребителей, т.е. при дефиците мощности энергосистемы (ЭС) происходит снижение частоты. Аварийные снижения частоты возможны, когда дефицит активной мощности в ЭС превышает вращающийся резерв агрегатов электростанций, например, при аварийном отключении значительной генерирующей мощности. При аварийных уровнях частоты уменьшается производительность механизмов собственных нужд электростанций, что приводит к уменьшению генерируемой мощности и дальнейшему снижению частоты («лавина частоты»), что может привести к выделению электростанций на питание собственных нужд или их останову с потерей питания механизмов собственных нужд и полным погашением ЭС. При глубоком снижении частоты появляется также опасность резкого снижения напряжения вплоть до возникновения «лавины напряжения», что приводит к массовому отключению потребителей (в том числе и ответственных). «Лавина напряжения» может возникать вследствие увеличения потребления реактивной мощности в узлах нагрузки из-за снижения частоты и уменьшения генерируемой реактивной мощности (в связи с реакцией на снижение частоты некоторых систем регулирования и возбуждения турбин). В таких случаях ликвидацию дефицита активной мощности в ЭС можно осуществить только отключением потребителей устройствами системы АЧР.

АЧР – противоаварийная автоматика, которая должна ликвидировать максимально допустимый дефицит активной мощности и восстановить частоту сети до длительно допустимого уровня (свыше 49 Гц) без участия других автоматик. Система АЧР должна обеспечить нормальное функционирование ЭС независимо от величины дефицита активной мощности (в допустимых пределах), характера развития аварии (простая или каскадная) и переменных параметров энергосистем – постоянной механической инерции и регулирующего эффекта нагрузки. Перед системой АЧР не ставятся требования восстановления частоты до номинального уровня. Автоматическая частотная разгрузка должна обеспечить подъем частоты до значений, при которых ЭС длительное время могут работать нормально (без ущерба) – до 49,5 Гц.

В регионе установлены следующие категории АЧР и ЧАПВ. — АЧР – 1 — быстродействующая, предназначенная для действия при быстром снижении частоты при дефицитах мощности в аварийных режимах. В состав АЧР – 1 входят также: — Спец АЧР — предназначена для предотвращения снижения частоты в системе ниже 49.2 Гц при исчерпании оперативного ОН и ГАО, действует на отключение части потребителей, согласованных к отключению от Спец АЧР; — Защ АЧР – предназначена для предотвращения срабатывания аварийных защит блоков АЭС при снижении частоты ниже 49.0 Гц, действует на отключение потребителей, согласованных под защитную очередь. Уставки по частоте и времени АЧР – 1 : — Спец АЧР – 1 — 49.2 Гц / 0. 5с; — Защ АЧР – 1 — 49.1 Гц / 0. 5с; — АЧР – 1 – 48.8 Гц – 47.2 Гц ( через 0.1 Гц ) / 0. 5с ( в дефицитных районах 0.3 с ).

ЧАПВ – предназначена для восстановления питания части отключенной АЧР нагрузки потребителей в послеаварийном режиме. Уставки ЧАПВ по частоте (49.4 – 50.0) Гц через 0.1 Гц и по времени (10 – 75) с через 5с. Устройства ЧАПВ для восстановления электроснабжения потребителей, отключенных действием устройств системы АЧР, должны устанавливаться:

ПРИМЕЧАНИЕ: следует помнить, что находящиеся в работе комплекты автоматизированного специального графика местной разгрузки (АСГМР) с уставками 49.05 Гц / 0.5с не входят в состав АЧР, а входят в состав СГМР. Для удобства восприятия, уставки АЧР по частоте приведены в таблице №1 Приложение А.

3. ОСОБЕННОСТИ ВЫПОЛНЕНИЯ СХЕМ АЧР – ЧАПВ В РЕГИОНЕ

3.1. Схемы быстродействующей АЧР – 1 (кроме Спец АЧР и Защ АЧР) на всех подстанциях региона выполнены на двух реле частоты с одинаковыми уставками, подключенных к разным системам шин (или секциям) во избежание ее ложной работы при отключении питающих линий в цикле АПВ или АВР. Уставки на реле частоты могут быть и различными, но это только в схемах АЧР – 2 совмещенной с АЧР – 1. 3.2. Схемы медленнодействующей АЧР – 2 выполняются на одном реле частоты. 3.3. Схемы Спец АЧР так же как и Защ АЧР выполнены на одном реле частоты. 3.4. Спец АЧР и Защ АЧР монтируются в виде отдельных комплектов на панелях существующих комплектов АЧР – ЧАПВ, подключены по цепям опертока под предохранители АЧР, по цепям напряжения – к ключам АЧР. Имеют собственные накладки в цепи выходного реле и общие наладки в цепи отключения присоединений. 3.5. Схемы АЧР – ЧАПВ – Защ АЧР – Спец АЧР в регионе выполнены, как правило, на электронных реле понижения частоты типа РЧ – 1, имеющего коэффициент возврата Кв = 0.999 и погрешность порядка ± 0.1 Гц. На потребительских подстанциях широко применяются индукционные реле частоты типа ИВЧ – 3 (ИВЧ – 011), имеющие коэффициент возврата Кв= 0.98 и погрешность порядка ± 0.2 Гц. В последнее время наряду с реле РЧ – 1 применяются современные устройства частотной разгрузки типа АЧРМ, имеющие погрешность ± 0.01 Гц и УРЧ – 3, которые обладают повышенной точностью ± 0,005 Гц, а также имеют индикацию текущей частоты сети и заданных уставок по частоте и времени. 3.6. Схемы АЧР выполнены так, что обеспечивают включение присоединений, отключенных действием АЧР, дистанционно (по каналам телемеханики) или вручную. 3.7. В комплектах АЧР, имеющих ЧАПВ после работы АЧР и подъема частоты выше уставок ЧАПВ происходит автоматическое включение присоединений, заведенных под ЧАПВ и автоматический возврат схемы АЧР в исходное положение, Если после работы АЧР частота длительно ниже уставки ЧАПВ, то схему АЧР можно деблокировать вручную в соответствии с местной инструкцией. Необходимость деблокирования определяет диспетчер ДЭС. 3.8. Защ АЧР и Спец АЧР, выполненные на одном реле частоты, могут излишне сработать при снижении частоты в системе соответственно до 49.3 Гц и 49.4 Гц в следующих случаях: — от погрешностей (температурных, связанных с повышенным составом гармоник, при глубоком снижении напряжения – например, при котором замыкании в сети длительностью 0.5с и более); — при синхронных качаниях в системе с периодом синхронных качаний более 0.5 с. 3.9. Защ АЧР – 1 и Спец АЧР – 1, выполненные на одном реле частоты могут излишне срабатывать на выбеге двигательной нагрузки в цикле АПВ или АВР. В Приложении В приведена принципиальная схема АЧР. Схема выполнена на комплектном устройстве частотной разгрузки типа АЧРМ с четырьмя очередями: — быстродействующая АЧР-I (АЧР — А); — Спец АЧР-I (Устр. — D); — АЧР-II совмещенная (АЧР — B); — АЧР-II несовмещенная (АЧР — С). С помощью реле типа РЧ-1 выполнена блокировка быстродействующей АЧР-I во избежание ее ложной работы. По цепям напряжения блокирующий комплект питается от ТН-110 кВ I сш или ТН-6 кВ I сш, устройство АЧРМ от ТН-110 кВ II сш или ТН-6 кВ II сш. Устройство АЧРМ обеспечивает возможность включения вручную или по каналам телемеханики присоединений заведенных под уставку АЧР-А и АЧР-В, которые были отключены действием АЧР, даже если не удается поднять частоту в сети до 50 Гц. На присоединения, заведенные под уставку АЧР – С и D, ограничение длительности отключения достигается с помощью релейной схемы с использованием реле 5 РП и 7 РП типа РП-252. Приведенная в Приложении В принципиальная схема АЧР не является обязательной.

4. ОПЕРАТИВНЫЕ УКАЗАНИЯ

Источник