Автоматическая частотная разгрузка (ачр): назначение, принцип действия, схемы

Подробности Категория: РЗАиА

Глава пятая ЧАСТОТНОЕ АПВ

  1. Задачи и основные принципы выполнения ЧАПВ

После срабатывания очередей АЧР1 и АЧР2 происходит восстановление частоты до уставок возврата АЧР2 или несколько выше. В ряде энергосистем и районов имеется возможность после работы АЧР ликвидировать возникший дефицит путем мобилизации резервной мощности ГЭС с помощью устройств частотного пуска генераторов или их перевода из режима СК в режим выдачи активной мощности.

В этих условиях можно осуществить обратное включение потребителей, отключенных устройствами АЧР. Эти функции выполняют устройства автоматического включения нагрузки по частоте (ЧАПВ).

В процессе объединения энергосистем на параллельную работу число районов, получающих значительную часть мощности из ОЭС, существенно увеличивается, причем их питание часто осуществляется по одной-двум линиям электропередачи.

Повреждения на этих линиях во многих случаях бывают неустойчивыми, что позволяет за короткое время ликвидировать дефицит мощности путем повторного включения линий с помощью несинхронного АПВ (НАПВ) или АПВ с улавливанием синхронизма (АПВУС) с последующим быстрым втягиванием районов в синхронизм.

Возможны также случаи ресинхронизации дефицитного района после действия АЧР (если питающая линия не отключалась, а имеет место нарушение синхронизма района). В таких условиях также целесообразно использовать ЧАПВ вместе с комплексом других противоаварийных мероприятий для быстрого автоматического восстановления питания потребителей, отключенных устройствами АЧР.

На ЧАПВ также возлагаются функции восстановления питания потребителей после ложной или излишней работы отдельных устройств АЧР.

К устройствам ЧАПВ в первую очередь должны подключаться высокоответственные потребители (отключаемые последними очередями АЧР), потребители, вероятность отключения которых при возникновении дефицита мощности наиболее велика (отключаемые первыми очередями АЧР), и потребители, восстановление питания которых Вручную после отключения их устройствами АЧР требует значительного времени (на подстанциях без постоянного дежурного персонала и телеуправления, расположенных на большом расстоянии от пункта размещения оперативных выездных бригад, и т. п.) В дефицитных районах и энергосистемах, питание которых может быть восстановлено путем включения межсистемной связи (или ресинхронизации по этой связи, если возникал асинхронный режим), целесообразно ориентироваться на постепенное увеличение числа устройств ЧАПВ вплоть до установки их на всех объектах, где есть АЧР. Это позволит при восстановлении параллельной работы района или энергосистемы с ОЭС полностью автоматически восстановить питание всех отключенных потребителей. Доля нагрузки, подключаемой к ЧАПВ в изолированно работающих энергосистемах и в дефицитных энергосистемах или районах, которые могут на длительный период отделяться от остального энергообъединения, должна определяться исходя из конкретных местных условий (наличия резервной мощности, мобилизуемой на ГЭС, обслуживающего персонала на подстанциях и т. д.). Очередность подключения нагрузок к устройствам ЧАПВ обратна очередности подключения к АЧР, т. е. нагрузки, подключенные к последним очередям АЧР, должны подключаться к первым очередям ЧАПВ. Как и в АЧР, нагрузка, подключенная к ЧАПВ, может примерно равномерно распределяться по очередям. Частота после действия АЧР, как правило, восстанавливается до значений, близких к частоте возврата АЧР2 (49—49,2 Гц) или более высоких (если осуществляется изменение уставки возврата реле частоты устройств АЧР2). Уставки по частоте устройств ЧАПВ должны быть несколько выше, чем значения, до которых восстанавливается частота после работы АЧР. Таким образом, подъем частоты до уставок ЧАПВ говорит о том, что кроме действия АЧР в результате тех или иных мероприятий ликвидируется дефицит мощности и возникают условия для обратного включения потребителей. Диапазон уставок ЧАПВ по частоте в соответствии с [30,54]. принят равным 49,2—50 Гц. При ориентации на ресинхронизацию и повторное включение отключившихся связей уставки ЧАПВ следует принимать большими, чем частота, при которой происходит ресинхронизация или допустимо АПВУС. При достаточно сильных связях дефицитного района с остальной энергосистемой, пропускная способность которых соизмерима с мощностью района, допустимая разность частот, обеспечивающая ресинхронизацию, составляет fдоп=0,5-1,5 Гц. При «слабых» связях, пропускная способность которых в несколько раз меньше мощности дефицитного района, эта величина составляет соответственно fдоg =0,05-0,2 Гц. Устройства АПВУС позволяют осуществлять повторное включение линий при разности частот до 1,2—1,5 Гц. Таким образом, если считать, что дефицитный район работает параллельно с крупной энергосистемой или энергообъединением, частота в которых после отключения питающей линии не меняется, то при восстановлении питания районов по «сильным» связям допустимый диапазон уставок ЧАПВ по частоте может находиться в зависимости от конкретных условий в указанном интервале 49,2 —50 Гц, а при восстановлении питания по «слабым» связям уставки ЧАПВ по частоте должны быть близки к 50 Гц (49,8—50 Гц). Последовательность срабатывания очередей ЧАПВ, как правило, обеспечивается с помощью различных уставок по времени при одной и той же уставке по частоте. Допустимо также и выполнение различных уставок по частоте очередей ЧАПВ, но при этом для обеспечения заданной последовательности включения потребителей очереди с более высокими уставками по частоте должны иметь и большие уставки по времени. Начальная уставка по времени устройств ЧАПВ принимается в интервале 10 — 20 с, чтобы проконтролировать, что восстановление частоты длительное. Конечная уставка по времени ЧАПВ не лимитируется и может задаваться различной в зависимости от конкретных условий (исходя из возможности и длительности ликвидации дефицита мощности). Минимальный интервал по времени между смежными очередями ЧАПВ в пределах энергосистемы или отдельного района должен превышать время снижения частоты от установившегося значения после работы АЧР до уровня возврата ЧАПВ, чтобы исключить срабатывание последующей очереди ЧАПВ, если частота после включения нагрузки повторно стала снижаться. Эта величина, как правило, принимается не менее 5 с.

Процесс успешного действия ЧАПВ при ликвидации дефицита мощности иллюстрируется рис. 5.1. В момент восстановления частоты до уставки fЧАПВ устройств ЧАПВ (принята одинаковой для всех очередей) запускаются все очереди. Через время т1 срабатывает первая очередь, через τ2—вторая и т. д.

Установившееся отклонение частоты от исходной f0 после действия АЧР и ЧАПВ может быть рассчитано по формуле, Гц Автоматическая частотная разгрузка (АЧР): назначение, принцип действия, схемы Автоматическая частотная разгрузка (АЧР): назначение, принцип действия, схемы(5.1) Рис. 5.1. Переходный процесс изменения частоты при успешном ЧАПВ О—момент запуска очередей ЧАПВ, х — моменты срабатывания очередей ЧАПВ Здесь РАЧР и РЧМШ—соответственно мощность нагрузки, отключенной очередями АЧР и включенной очередями ЧАПВ; значение дефицита Р должно быть взято с учетом мобилизации резервной генерируемой мощности. При равномерном распределении объема нагрузки РЧАПВ по очередям ЧАПВ можно аналогично АЧР ввести понятие «плотности» ЧАПВ:

Автоматическая частотная разгрузка (АЧР): назначение, принцип действия, схемы «Плотность» ЧАПВ характеризует темп повторного включения нагрузки. Чем меньше постоянная механической инерции района (энергосистемы) и чем быстрее мобилизуются резервы генерируемой мощности, тем больше может быть принята «плотность» ЧАПВ. При ликвидации дефицита за счет ввода резервной мощности агрегатов следует стремиться к тому, чтобы время обратного включения нагрузки после восстановления частоты было минимальным. Несколько иные требования возникают при ликвидации дефицита за счет восстановления питания отделившегося (или выпавшего из синхронизма) района (энергосистемы). Если время T1 до момента срабатывания первой очереди ЧАПВ (рис. 5.1) таково, что обратное включение произошло раньше, чем дефицитный район синхронизировался с энергосистемой (в результате ручного несинхронного включения линии, НАПВ, АПВУС или ресинхронизации после нарушения устойчивости), то действие ЧАПВ приведет к повторному снижению частоты в этом районе, будет препятствовать ликвидации аварийной ситуации, а в ряде случаев может привести к ее развитию. Время τ1 зависит от условий ресинхронизации дефицитного района, типа автоматики (НАПВ, АПВУС) и может изменяться от нескольких секунд до нескольких десятков секунд. Во избежание подобного явления ЧАПВ необходимо выполнить так, чтобы в результате его работы возможное снижение частоты не препятствовало осуществлению синхронизации. Другими словами, частота в результате действия ЧАПВ не должна снижаться ниже определенного значения, которое определяется конкретными условиями дефицитной энергосистемы (района). В частности, если передающая энергосистема в несколько раз превосходит по мощности приемную, то частота в ней после отделения или выпадения из синхронизма приемной системы остается практически неизменной (равной f0) иАвтоматическая частотная разгрузка (АЧР): назначение, принцип действия, схемы Если передающая система соизмерима по мощности с приемной, то при подобных возмущениях частота в ней вырастет до значения fизб, и тогдаАвтоматическая частотная разгрузка (АЧР): назначение, принцип действия, схемы Таким образом, одна очередь ЧАПВ не должна приводить к понижению частоты более чем наАвтоматическая частотная разгрузка (АЧР): назначение, принцип действия, схемы где f вост.— значение, до которого восстанавливается частота после действия АЧР.

Если подключить к ЧАПВ всю нагрузку, на которую действует АЧР, то тогда необходимо выполнить около 25—30 очередей ЧАПВ. Конечная выдержка времени устройств ЧАПВ при этом составит 1,5—2 мин.

Таким образом, как показывает пример, для выполнения указанного выше требования ЧАПВ должно выполняться большим числом малых по мощности очередей. Характер изменения частоты при таком принципе выполнения ЧАПВ иллюстрируется рис. 5.2.

В момент t2 запускаются очереди ЧАПВ и начинается отсчет времени, первой очереди. Если за время t1 частота по каким-то причинам стала ниже fЧАПВ, все очереди отпадают. Если снижения частоты не произошло, то в момент t3 первая очередь сработает.

Если к моменту t3 не произошла ресинхронизация, то в результате срабатывания очереди ЧАПВ частота упадет ниже fчапв и все последующие очереди ЧАПВ отпадут. Их срабатывание произойдет только после того, как осуществится ресинхронизация и частота восстановится.

Такое протекание процесса имеет место, если срабатывание ЧАПВ не привело к тому, что частота снизилась ниже fконтр. В противном случае ресинхронизации вообще не произойдет и остальные очереди ЧАПВ не сработают. Действие ЧАПВ, выполненного по такому принципу, наиболее эффективно, если может быть принято достаточно

низким (0,8ч-1,5 Гц), т. е. при ресинхронизации по «жестким» связям, пропускная способность которых соизмерима с мощностью приемного района. При этом для наиболее жестких связей удается конечные выдержки времени ЧАПВ ограничить 60—90 с, т. е. осуществить процесс восстановления питания потребителей достаточно быстро.

При ориентации на ресинхронизацию по сравнительно «слабым» связям, когда допустимая разность частот, невелика (0,05—0,5 Гц), вероятность достижения частоты в результате действия первых очередей ЧАПВ возрастает, что исключает возможность ресинхронизации района.

Этого можно избежать, существенно размельчая очереди ЧАПВ, однако в этом случае затягивается процесс восстановления питания потребителей.

Источник: https://leg.co.ua/arhiv/rzaia/achr-energosistem-21.html

Автоматическая частотная разгрузка (АЧР)

Автоматическая частотная разгрузка (АЧР): назначение, принцип действия, схемы

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.

Читайте также:  Методы запуска электродвигателя постоянного тока - схемы

«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:

  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.

Автоматическая частотная разгрузка (АЧР): назначение, принцип действия, схемы

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

  1. Количество мощности, прилагаемой к АЧР должно составлять достаточное значение необходимое для ликвидации недостатка мощности.
  2. Устройство АЧР должно помочь избежать появления «лавины частоты».

  3. Необходимо полное соответствие отключаемой нагрузки значению дефицита мощности.
  4. 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.

Принцип действия АЧР

Автоматическая частотная разгрузка (АЧР): назначение, принцип действия, схемы

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.

Автоматическая частотная разгрузка (АЧР): назначение, принцип действия, схемы

Источник: http://enargys.ru/avtomaticheskaya-chastotnaya-razgruzka-achr/

Ачр — автоматическая частотная разгрузка

Автоматическая частотная разгрузка (АЧР): назначение, принцип действия, схемы

Применение АЧР

Понижение частоты может оказывать сильно негативное действие на работоспособность энергетической системы и способно вызвать техногенную или экологическую катастрофу. К примеру, даже небольшое падение частоты на 2-3 герца влечёт за собой снижение поставляемой в конденсатор электростанции воды на 25-40%, может выводить из строя насосы, осуществляющие подачу воды в котлы.

Также наблюдается дальнейшее увеличение дефицита активной мощности в электросети, что сопровождается нарастающим лавинообразным характером процессом падения частоты.

Такой процесс называют лавиной частоты.

Помимо вышеприведенных отрицательных последствий снижения частоты необходимо упомянуть ещё одно — падение напряжения. Этот фактор оказывает дополнительное негативное воздействие на потребителей. Чтобы избежать последствий дефицита активной мощности, приходится в сети отключать часть потребителей. Таким образом, состояние и наличие системы АЧР на подстанциях очень важно.

Автоматическая частотная разгрузка (АЧР): назначение, принцип действия, схемы

Разделение потребителей по категориям

Каждый потребитель энергии относится к одной из категорий:

  1. 1 категория — это потребители, нарушение электроснабжения которых может вызвать угрозу жизни людей, опасность для безопасности страны, нанести существенный материальный ущерб, нарушить сложные технологические процессы и т.п.
  2. 2 категория – электроприёмники, отключение от питания которых способно повлечь за собой массовый недоотпуск продукции, простой механизмов, рабочих, промышленного транспорта.
  3. 3 категория — другие менее важные потребители электроэнергии.

Для потребителей 1-й категории должно обеспечиваться непрерывное питание, причём от 2-х независимых источников.

Перерыв в функционировании одного из источников допускается только в течение действия автоматического ввода резерва (время работы АВР).

При недостатке активной мощности отключение производится ступенчато, согласно категориям электроснабжения потребителей. Таким образом, первым производится отключение потребителей 3-й категории при наименьшем времени выдержки. Вторая ступень АЧР выключает следующую группу и так далее. Подробнее о категориях надежности электроснабжения можно почитать тут и тут,

Интересное видео о работе АЧР смотрите ниже:

Устройства АЧР классифицируются на категории

  1. ЗАЧР устанавливается для предотвращения возникновения аварии на АЭС. Такие устройства срабатывают при достижении частотой отметки 49,2 Гц. Время срабатывания — 0,5 с.

  2. АЧР-1 срабатывают в случаях резкого падения частоты до отметки 48 Гц. АЧР-1 относится к быстродействующим системам со скоростью срабатывания 0,3-0,5 с.
  3. АЧР-2 начинает работу при продолжительном медленном падении частоты.

    Она работает на таких же частотах, как и АЧР-1, однако время выдержки устанавливается значительно больше (5-10 или 70-90 секунд).

Поднятие частоты реализуется с помощью ЧАПВ, которое представляет собой повторное включение потребителей в автоматическом режиме после того, как функциональность системы питания будет полностью восстановлена.

Источник: https://pue8.ru/relejnaya-zashchita/537-achr-avtomaticheskaya-chastotnaya-razgruzka.html

Автоматическая частотная разгрузка (АЧР). Схемы действия АЧР-1 и АЧР-2. Назначение и основные принципы выполнения АЧР. Понятие о ЧАПВ

Ответ: Назначение и основные принципы выполнения АЧР. Пока в энергосистеме имеется вращающийся резерв активной мощности, системы регулирования частоты и мощности должны 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 Гц, не представляет опасности для нормальной работы энергосистемы, хотя и 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 скорость вращения электродвигателей, а следовательно, снижается и производительность приводимых ими механизмов собственного расхода тепловых электростанций.

Вследствие снижения производительности механизмов собственного расхода 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. Современные крупные паровые турбины не могут длительно работать при низкой частоте из-за опасности повреждения их рабочих лопаток.

Зона, свободная от резонансов составляет 1…2 Гц и недопустима длительная работа системы при частотах выходящих за этот диапазон. Процесс снижения частоты в энергосистеме сопровождается также снижением напряжения, что происходит вследствие уменьшения частоты вращения возбудителей, расположенных 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 усложнит положение в энергосистеме.

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

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

Кнагр = ΔP% /Δ f%. (22.14)

Коэффициент регулирующего эффекта нагрузки 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 при расчетах равным 2,5…4.

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 собственного расхода электростанций, что может повлечь за собой лавину частоты. Устройства АЧР должны выполняться с таким расчетом, чтобы была полностью исключена возможность даже кратковременного снижения частоты ниже критического значения, равного 45Гц. Необходимо учитывать все реально возможные случаи аварийных отключений генерирующей мощности и 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. Допустимое время снижения частоты ниже 49 Гц по условиям работы АЭС равно 2 минуты.

Чем больший дефицит мощности может возникнуть, тем на большую мощность должно быть отключено потребителей.

Для того, чтобы суммарная мощность нагрузки потребителей, отключаемых действием АЧР, хотя бы примерно соответствовала дефициту активной мощности, возникшему при данной аварии, АЧР, как правило, выполняется многоступенчатой, в несколько очередей, отличающихся уставками по частоте срабатывания.

Читайте также:  Как можно подключить розетку от выключателя на балконе?

Первая категория автоматической частотной разгрузки АЧРI является быстродействующей (t=0,3…0,5 с) с уставками срабатывания от 48,5 Гц (в отдельных случаях от 49,2 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, подключаемая к АЧРI, равномерно распределяется между очередями.

Вторая категория автоматической частотной разгрузки—АЧРII предназначена для восстановления частоты до длительно допустимого значения – выше 49,0 Гц. АЧР II работает после отключения части потребителей от АЧРI, когда снижение частоты прекращается, и она устанавливается на уровне 47,5…48,5 Гц.

Уставки срабатывания всех АЧРII принимаются близкими по частоте в диапазоне 48,5…48,8 Гц. Выдержки времени АЧРII отличаются друг от друга на 3 с и принимаются равными 5…90 с.

Большие выдержки времени АЧРII принимаются для того, чтобы постепенно довести частоту до нужной величины, не допустив повышения ее до величины существенно выше 49 Гц.

Считается, что энергосистема может устойчиво и длительно работать при частоте превышающей 49,2 Гц и доведение ее до номинальной, означает, что будет отключена дополнительная часть потребителей, которая могла бы остаться в работе.

Совмещенная АЧР состоит из двух устройств АЧРI – АЧРII, действующих на одну и ту же нагрузку. Кроме двух категорий автоматической частотной разгрузки – АЧРI и АЧРII в эксплуатации применяются некоторые другие очереди АЧР.

Специальная очередь АЧР – имеющая уставки 49,2 Гц, и время 0,3…0,5 с должна препятствовать понижению частоты ниже 49,2 Гц, а защитная очередь АЧР 49,1 Гц 0,3…0,5 с не должна допустить снижения частоты ниже 49 Гц, опасной вследствие возможной разгрузки атомных электростанций и дальнейшего снижения частоты. Мощность нагрузки, подключенная к двум последним очередям АЧР недостаточна для того, чтобы обеспечить подъем частоты при тяжелых авариях, связанных с выделением узла со значительным дефицитом мощности. Эта задача возлагается на мощность, подключенную к АЧРI и АЧРII.

Источник: https://cyberpedia.su/11xa10c.html

Схемы устройства ачр:

На
рис.
8.9,
а
приведена схема совмещенных АЧР1 и
AЧPII
.
Действие
АЧР
осуществляется с помощью реле
частоты KF1,
промежуточного
реле KL1
и выходного
реле KL2.


Устройство
AЧPII
выполняется с помощью реле
частоты KF2
и реле
времени КТ1.
Сигнализация срабатывания
АЧР1 и AЧPII выполняется
с помощью указательных реле
КН1
и КН2
соответственно.

При выполнении АЧР
только одного вида (АЧР1 или AЧPII)
соответствующая часть реле исключается
из схемы.

С
целью экономии реле частоты во многих
случаях для осуществления совмещенного
АЧР используются специальные схемы, в
которых предусматривается переключение
уставки одного реле частоты. Одна из
таких схем приведена на рис. 8.9,б.

В схеме АЧР используется одно реле
частоты KF
типа РЧ-1, на измерительных элементах
которого настроены уставки, соответствующие
АЧР1 и AЧPII. В нормальном режиме до
срабатывания KF
замкнут контакт KL2.

1
двухпозиционного реле типа РП8, чем
обеспечивается готовность к действию
обоих измерительных элементов реле,
настроенных на уставки АЧР1 и AЧPII.

При
снижении частоты до уставки AЧPII
замкнется
контакт KF.1
и реле KLI
контактом
KL1.1
подаст плюс на верхнюю обмотку реле
KL2,
которое, переключив свои контакты,
выведет из действия измерительный
элемент с уставкой AЧPII. Если
частота понизится до уставки AЧPI, контакт
KF.

1
при этом не разомкнется
или, разомкнувшись кратковременно,
замкнется вновь, после чего с небольшим
замедлением сработает промежуточное
реле KL3
и контактом KL3.1
подаст импульс через указательное реле
КН1
на выходное промежуточное реле KL5.
На этом работа схемы закончится.

Рис.
8.9. Схемы АЧР1 и AЧPII:
а—с двумя реле
частоты; б—с одним реле частоты с
переключением уставки.

Если
частота не снизится до уставки AЧPI, схема
будет продолжать работать. Реле времени
КТ1,
сработав при замыкании контакта KL2.3,
будет самоудерживаться через свой
мгновенный замыкающий контакт КТ1.1.
Спустя выдержку времени, установленную
на проскальзывающем контакте КТ1.

2,
будет подан плюс на нижнюю обмотку реле
KL2,
и оно переключит свои контакты, вновь
вводя в действие измерительный элемент
с уставкой AЧPII. В течение всего времени,
пока не замкнется проскальзывающий
контакт КТ1.

2,
схема будет готова к действию на
отключение без выдержки времени в случае
снижения частоты до уставки АЧР1. После
замыкания проскальзывающего контакта
КТ1.2
и переключения контактов реле KL2
цепь отключения от АЧР1 будет выведена
и в работе останется только AЧPII.

После
переключения KL2
сработают вновь KF
(если
частота в энергосистеме будет ниже
уставки срабатывания AЧPII) и реле KL1
и запустится реле времени КТ2,
которое, доработав, через указательное
реле КН2
подаст плюс на выходное реле схемы KL5.


Промежуточное реле KL4,
обмотка которого включена параллельно
обмотке КТ1,
будет держать своим контактом KL4.1
разомкнутой цепь верхней обмотки реле
KL2,
предотвращая
его повторное срабатывание.

Возврат
схемы в исходное положение осуществляется
после срабатывания выходного реле KL5,
которое разомкнет контакт KL5.1
в цепи обмоток реле КТ1
и KL4.


В случае если схема не подействует на
отключение вследствие восстановления
частоты в энергосистеме выше уетавки
AЧPII и возврата реле KF,
возврат схемы будет осуществлен
шунтированием обмотки КТ1
по цепи: упорный контакт КТ1.3—
размыкающий контакт KL1.3—
размыкающий контакт KL2.4.


Выдержка времени AЧPII в рассматриваемой
схеме определяется суммой выдержек
времени, установленных на КТ2
и на проскальзывающем контакте КТ1.2.

Рис.
8.10. Схема АЧР с ЧАПВ На
рис. 8.10 приведена схема одной очереди
АЧР с ЧАПВ. В этой схеме используется
одно реле частоты, уставка срабатывания
которого автоматически переключается.
При снижении частоты до уставки
срабатывания соответствующей очереди
АЧР сработает реле частоты KF
и запустит реле времени КТ1.


После того как замкнется контакт реле
времени КТ1.1,
сработают промежуточные реле KL1
и KL2
и отключат группу потребителей.
Одновременно замыкающий контакт KL1.2
введет в работу измерительный элемент
реле частоты типа Р4-1 с уставкой,
соответствующей уставке ЧАПВ.

Теперь
после ввода в работу указанного
измерительного элемента контакт реле
частоты разомкнется лишь после того,
как частота в энергосистеме восстановится
до значения новой уставки, равной 49,5—50
Гц. Реле KL1
при срабатывании замыкает также своим
контактом KL1.

2
цепь обмотки промежуточного реле KL3,
которые срабатывает и самоудерживается.

Технические
правила организации в ЕЭС России
автоматического ограничения снижения
частоты
при аварийном дефиците активной
мощности
(автоматическая частотная
разгрузка)

Источник: https://studfile.net/preview/4614913/page:3/

Автоматическая частотная разгрузка

Автоматическая частотная разгрузка (АЧР) служит для ликвидации сравнительно небольшого дефицита мощности, не сопровождающегося лавиной частоты и напряжения.

Автоматическая частотная разгрузка (АЧР) служит для ликвидации сравнительно небольшого дефицита мощности, не сопровождающегося лавиной частоты и напряжения. Автоматическая частотная разгрузка относится к системной автоматике и вводится по требованию энергосистемы.

Различают три категории АЧР:

  • АЧР-I — быстродействующая разгрузка, предназначенная для прекращения снижения частоты. Разбивается на несколько очередей, имеющих разные уставки по частоте (от 48,8 до 47 Гц) и одинаковую уставку по времени (от 0,15 до 0,5 с) в зависимости от типа реле частоты;
  • АЧР-II — медленнодействующая разгрузка, предназначенная для подъема частоты после действия АЧР-I, а также предотвращающая «зависание» частоты. Разбивается на несколько очередей, имеющих одинаковую уставку по частоте (49,1 — 48,7 Гц) и разную уставку по времени (от 5 до 70 с);
  • дополнительная разгрузка — предназначена для ликвидации местных дефицитов мощности, когда объем АЧР-I и АЧР-II может оказаться недостаточным. Может выполняться с помощью частотных или других устройств (заметим, что устройство АБРС относится к классу устройств дополнительной разгрузки).

Одни и те же потребители могут подводиться и под АЧР-I, и под АЧР-II, и под дополнительную разгрузку.

При применении цифровых терминалов функции АЧР реализуют в терминале трансформатора напряжения секции (часто в упрощенном виде) с выходом на отдельные шинки АЧР, к которым подключаются выходные реле, установленные в ячейках присоединений, подлежащих отключению при срабатывании АЧР.

Следует иметь в виду, что указанные выше уставки АЧР характерны для больших энергосистем. На электростанциях малой мощности они могут существенно отличаться от указанных.

Это объясняется тем, что регуляторы частоты вращения приводного двигателя генератора могут допускать существенное понижение (повышение) частоты при переходных режимах в условиях наброса (сброса) нагрузки.

При выборе уставок АЧР приходится учитывать эту особенность, а также реальный график нагрузки объекта электроснабжения.

Рекомендую также посмотреть статью: «Схема АЧР 10 кВ на устройстве Сириус-2-РЧН в формате dwg.»

Литература:

1. А.В. Беляев. Защита, автоматика и управление на электростанциях малой энергетики. Часть 1.

АЧР

  • Благодарность:
  • Если вы нашли ответ на свой вопрос и у вас есть желание отблагодарить автора статьи за его труд, можете воспользоваться платформой для перевода средств «WebMoney Funding».
  • Данный проект поддерживается и развивается исключительно на средства от добровольных пожертвований.
  • Проявив лояльность к сайту, Вы можете перечислить любую сумму денег, тем самым вы поможете улучшить данный сайт, повысить регулярность появления новых интересных статей и оплатить регулярные расходы, такие как: оплата хостинга, доменного имени, SSL-сертификата, зарплата нашим авторам.

Источник: https://raschet.info/avtomaticheskaya-chastotnaya-razgruzka/

Автоматическая частотная разгрузка энергосистем

  • В нормальном режиме работы в энергосистеме существует баланс генерируемой и потребляемой мощностей:
  • Pг = Pн
  • при номинальной частоте fном =50 Гц

При нарушении условия (4.I) т.е. в случае возникновения дефицита генерируемой мощности возникает небаланс между вырабатываемой и потребляемой мощностями:

  1. ДP = Pг — Рн
  2. Под воздействием этого небаланса скорость вращения всех агрегатов энергосистемы — генераторов и двигателей начинает уменьшаться (при отрицательном значении ДP) или увеличиваться (при положительном, значении ДP).
  3. Поддержание номинальной частоты возлагается на регуляторы частоты и мощности, которые, воздействуя на впуск энергоносителя (воды или пара) в турбины, обеспечивают соблюдения условия (4,1) в соответствии с принятым законом регулирования.

С помощью регуляторов частоты и мощности возникший дефицит активной мощности может быть устранен при наличии мобильного «горячего» резерва, т.е.

, если турбины генераторов энергосистемы были загружены не полностью и добавочный впуск энергоносителя не ограничивается ограничителями регуляторов скорости вращения турбин.

Если указанный резерв мощности отсутствует, то под воздействием образовавшегося дефицита мощности вращающиеся агрегаты энергосистемы начнут тормозиться.

При снижении скорости вращения, т.е. при снижении частоты, величина возникшего первоначально дефицита мощности уменьшается, так как при этом уменьшается производительность механизмов и потребляемая ими мощность. Например, производительность вентиляторов пропорциональна квадрату частоты, производительность ряда насосов пропорциональна кубу частоты.

Процесс снижения частоты приостановится, когда ДР станет равно нулю, т.е. когда при новом установившемся значении частоты (конечном) fкон, мощность, вырабатываемая генераторами, РГ fкон станет равна мощности потребляемой нагрузкой Рн.кон..

Небольшое снижение частоты (на несколько десятых герца) не представляет опасности для нормальной работы энергосистемы, хотя и влечет за собой ухудшение экономических показателей. Однако снижение частоты на 2-3 Гц приводит к уменьшению на 20-40% подачи воды в конденсатор циркуляционными насосами.

При таком же снижении частоты почти полностью прекращают подачу воды в котел питательные насосы. Вследствие снижения производительности механизмов собственных нужд резко уменьшается располагаемая мощность тепловых электростанций, особенно электростанций высокого давления, что влечет за собой дальнейшее ее снижение частоты в энергосистеме.

Таким образом, происходит лавинообразный процесс — «лавина частоты», который может привести к полному расстройству 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 дежурный 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.

Следует отметить, что действие АЧР всегда связано с определенным народнохозяйственным ущербом, поскольку отключение линий, питающих электроэнергией промышленные предприятия, сельскохозяйственных потребителей и др.

влечет за собой недовыработку продукции, появление брака и т.п.

Несмотря на это АЧР широко используется в энергосистемах как средство предотвращения значительно больших ущербов из-за полного расстройства энергосистемы, если не будут приняты срочные меры по ликвидации дефицита активной мощности.

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 ее снижении остаётся 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.

Отношение дефицита мощности к вызываемому им отклонению частоты

носит название коэффициент регулирующего эффекта нагрузки.

Коэффициент Kн 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 при расчетах и принимается равным 1/3,5.

Отклонение частоты в процентах, входящее в выражение (4.2)

Подставляя это значение в выражение (4.2), получаем:

откуда

Таким образом, зная коэффициент Kн можно по выражению (4.3) определить на сколько герц снизиться частота при определенном значении дефицита активной мощности ДP выраженном в процентах к полной нагрузке энергосистемы. Зная величину снижения частоты в аварийном режиме fад по сравнению с номинальной частотой 50 Гц, можно определить установившееся значение частоты:

или (4.4)

Если до возникновения дефицита энергосистема работала с частотой fc, отличной от 50 Гц, выражение (4.4) будет иметь вид:

При разработке принципов выполнения АЧР на современном этапе были выдвинуты следующие требования:

  • 1) Устройства АЧР должны устанавливаться там, где возможно возникновение значительного дефицита активной мощности во всей энергосистеме или отдельных ее районах.
  • 2) Мощность потребителей, отключаемых при срабатывании АЧР, должна быть достаточной для предотвращения снижения частоты, угрожающего нарушению работы механизмов собственных нужд электростанций, что может повлечь за собой лавину частоты.
  • 3) В соответствии с ПУЭ устройства АЧР 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 АЧР 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 мощности нагрузки потребителей, отключаемых действием АЧР, хотя бы примерно соответствовала дефициту активной мощности возникшему данной аварии, АЧР, как правило, выполняется многоступенчатой, в несколько очередей, отличающихся уставками по частоте срабатывания.

Рассмотрим 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 восстановиться баланс генерируемой и потребляемой мощности при новом снижении частоты (кривая 1).

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 2). Пусть, например АЧР состоит из трёх очередей с уставками срабатывания 48; 47,5 и 47 Гц.

Когда частота снизится до 48 Гц (точка 1), сработает 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 и, отключив дополнительную часть нагрузки, еще больше уменьшат дефицит активной мощности и скорость снижения частоты.

При частоте 47 Гц (точка 3) сработает АЧР третьей очереди, и отключат потребителей, мощность которых достаточна не только для прекращения снижения частоты, но и для ее восстановления, Устройства АЧР. используемые для ликвидации аварийного дефицита активной мощности в энергосистемах, подразделяются на три основные категории.

Первая категория АЧР1- 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 очереди АЧР1 — не допустить глубокого снижения частоты в первое время развития аварии. Уставки срабатывания отдельных очередей АЧР1 отличается одна от другой на 0,1 Гц.

Мощность потребителей, подключаемых к устройствам АЧР1, Pачр определяется по формуле:

где — дефицит генерирующей, мощности; — учитываемая часть резерва мощности; 0,05 -запас.

В качестве учитывается только гарантированный вращающийся резерв тепловых электростанций. Все величины в формуле указаны в относительных единицах, причем за базисную мощность принята потребляемая мощность энергосистемы в исходном режиме возникновения дефицита мощности. Мощность, подключаемая к АЧР1, примерно равномерно распределена между очередями.

Вторая категория АЧР11предназначена для восстановления частоты до нормального значения, если она длительно остается пониженной или как говорят, «зависает» на уровне около 48 Гц; AЧP11 работает после отключения части потребителей от АЧР1, когда снижение частоты прекращается и она устанавливается на уровне 47.5-48.5 Гц.

Уставки срабатывания всех A4P11 принимается одинаковыми, равными верхней уставки АЧР1 или несколько большими (до 0,5 Гц), но не выше 49,2 Гц. Bыдeржки времени (очереди) АЧР11 отличаются друг от друга на Зс. и принимаются равными 5-90 с.

Большие выдержки времени A4PII принимаются для того, чтобы за это время были мобилизованы резервы активной мощности, имеющиеся в энергосистеме: загружены все работающие агрегаты, пущены и загружены резервные гидроагрегаты.

При этом наибольшие выдержки времени (70-90с) следует принимать в условиях возможной мобилизации мощности ГЭС. Объем нагрузки, подключаемой к AЧP2, зависит от способа осуществления этого вида автоматики, который может быть раздельным и совмещенным с АЧР1.

B первом случае к AЧP11 подключаются другие потребители а не те, которые подключены к АЧР1. При совмещении и выполнении на отключение одних и тех же потребителей действует как АЧР1, так и AЧP11.

При раздельном выполнении АЧР1 и AЧP11 суммарная мощность потребителей, подключенных к AЧP11, должна удовлетворять следующему условию:

но не менее 0,1.

При совмещении действия АЧР1 и AЧP11 мощность потребителей, подключенных только к устройствам AЧP11, должна составлять:

В результате суммарная мощность потребителей, подключенных к устройствам АЧР, составит:

Кроме указанных категорий автоматической частотной разгрузки АЧР1 и AЧP11 в эксплуатации применяется также так называемая дополнительная категория нагрузки.

Такие устройства АЧР применяются для осуществления местной разгрузки при возникновении большого дефицита активной мощности в районе энергосистемы или на отдельной подстанции, когда суммарной мощности потребителей, подключенных к очередям АЧР1 АЧР11, оказывается недостаточно для ликвидации возможного дефицита активной мощности в этом районе.

Действие АЧР должно сочетаться с другими видами автоматики. Так, например, для того чтобы действие АЧР было эффективным, нагрузка потребителей, отключенных при аварийном снижении частоты должна подхватываться устройствами АПВ и АВР. Поэтому АПВ линии, отключенной действиями АЧР, должно блокироваться.

Впервые устройства АЧР были широко применены в энергосистемах Советского Союза (1947 -1949г.г.) и до настоящего времени успешно эксплуатируются, предотвращая наиболее тяжелые системные аварии. В последнее время АЧР находят все более широкое применение за рубежом.

Источник: https://studwood.ru/2242179/matematika_himiya_fizika/avtomaticheskaya_chastotnaya_razgruzka_energosistem

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector