Предотвращение недопустимых снижений частоты в энергосистеме

Размещено на http://www.allbest.ru/

Реферат

На тему: «Предотвращение недопустимых снижений частоты в энергосистеме»

Выполнил: студент группы 2-ЭТ-13

Борзяев М.М.

Содержание

1. Частота

2. Стандарты частоты

3. Виды регулировок частоты

4. Предотвращение и ликвидация недопустимого снижения частоты электрического тока

1. Частота

Частота -- физическая величина, характеристика периодического процесса, равна количеству повторений или возникновения событий (процессов) в единицу времени. Рассчитывается, как отношение количества повторений или возникновения событий (процессов) к промежутку времени, за которое они совершены

Частота переменного тока численно равна числу периодов в секунду.

2. Стандарты частоты

В большинстве стран в электротехнике применяются частоты 50 или 60 Гц (60 Гц -- этот вариант принят в США и Канаде). В некоторых странах, например, в Японии, используются оба стандарта (см. Промышленная частота переменного тока).

Частота 16 ? Гц до сих пор используется в некоторых европейских железнодорожных сетях (Австрия, Германия, Норвегия, Швеция и Швейцария), частота 25 Гц -- на старых железнодорожных линиях США. (См. Электрификация железных дорог переменным током пониженной частоты).

В авиации и военной технике для снижения массы устройств или с целью повышения частоты вращения электродвигателей переменного тока применяется частота 400 Гц.

Число оборотов ротора n\left[\frac{1}{min}\right] синхронного электродвигателя определяется по формуле:

n = \frac{60f}{p}

где f -- частота переменного тока;

p -- число пар полюсов.

Так как минимальное число пар полюсов равно единице, тогда синхронный электродвигатель, работающий на переменном токе частотой 50 герц разовьёт 3 000 оборотов в минуту, а электродвигатель, рассчитанный на 400 герц, разовьёт 24 000 оборотов в минуту. Число оборотов ротора асинхронного электродвигателя меньше, чем ротора синхронного двигателя и зависит от нагрузки. Скольжение -- разность между частотой вращения вращающегося магнитного поля и частотой вращения ротора.

В технике связи применяются частоты более высокие, и в частности в радиотехнике -- порядка миллионов и миллиардов герц.

Регулирование частоты в энергосистеме -- процесс поддержания частоты переменного тока в энергосистеме в допустимых пределах. Частота является одним из важнейших показателей качества электрической энергии и важнейшим параметром режима энергосистемы. Частота в энергосистеме определяется балансом вырабатываемой и потребляемой активной мощности. При нарушении баланса мощности частота изменяется. Если частота в энергосистеме снижается, то необходимо увеличить вырабатываемую на электростанциях активную мощность для восстановления нормального значения частоты. В соответствии с ГОСТ 54149-2010 частота должна находиться в пределах 50,0±0,2 Гц не менее 95 % времени суток, не выходя за предельно допустимые 50,0±0,4 Гц.

Утвержденные Электроэнергетическим советом СНГ в 2007 г. «Правила и рекомендации по регулированию частоты и перетоков» устанавливают более жесткие нормы и более высокие требования к качеству регулирования частоты и перетоков активной мощности энергосистемами. В частности, должно обеспечиваться удержание текущей частоты в пределах 50±0,05 Гц (нормальный уровень) и в пределах 50±0,2 Гц (допустимый уровень) с восстановлением нормального уровня частоты и заданных суммарных внешних перетоков мощности областей регулирования за время не более 15 минут для согласования отклонений частоты с планируемыми запасами пропускной способности транзитных сетей ЕЭС в нормальных условиях. Таким образом, требования к регулированию частоты в ЕЭС России в настоящее время соответствуют стандартам UCTE.

3. Виды регулировок частоты

Выделяют три взаимосвязанных вида регулирования частоты:

1) Первичное регулирование частоты (которое, в свою очередь, подразделяется на общее первичное регулирование частоты (ОПРЧ) и нормированное первичное регулирование частоты (НПРЧ);

2) Вторичное регулирование частоты

3) Третичное регулирование частоты.

Системный оператор допускает участие энергоблоков и электростанций одновременно во всех видах регулирования при условии выполнения требований по каждому виду регулирования независимо от одновременности участия в других видах регулирования.

Мощность различных электроприёмников по-разному зависит от частоты. Если мощность, потребляемая активной нагрузкой (лампы накаливания и т. д.), от частоты практически не зависит, то мощность реактивной нагрузки существенно зависит от частоты. В целом мощность комплексной нагрузки в энергосистеме уменьшается при снижении частоты, что облегчает задачу регулирования.

Нормированное первичное регулирование частоты и автоматическое вторичное регулирование частоты и перетоков мощности являются разновидностями услуг по обеспечению системной надежности на рынке системных услуг в электроэнергетике.

Первичное регулирование частоты осуществляется автоматическими регуляторами частоты вращения (АРЧВ) турбин (в некоторых источниках используется термин «автоматический регулятор скорости» (АРС)). При изменении частоты вращения турбины такие регуляторы осуществляют воздействие на регулирующие органы турбины (регулирующие клапаны у паровой турбины или направляющий аппарат у гидротурбины), изменяя подачу энергоносителя. При повышении частоты вращения регулятор уменьшает впуск энергоносителя в турбину, а при снижении частоты -- увеличивает. частота электротехника ликвидация ток

Назначение первичного регулирования заключается в удержании частоты в допустимых пределах при нарушении баланса активной мощности. При этом частота до номинального значения не восстанавливается, что обусловлено статизмом регуляторов.

Общее первичное регулирование частоты должно осуществляться всеми электростанциями в меру имеющихся возможностей. В настоящее время в России ТЭЦ, работающие по теплофикационному режиму в ОПРЧ не участвуют. На АЭС ОПРЧ реализовано на втором блоке Ростовской АЭС, готовится реализация ОПРЧ на четвертом блоке Калининской АЭС (пуск блока до конца 2011г).

Нормированное первичное регулирование частоты -- организованная часть первичного регулирования, осуществляемая выделенными для этих целей электростанциями, на которых размещены первичные резервы и обеспечено их эффективное использование.

Вторичное регулирование частоты -- процесс восстановления планового баланса мощности путём использования вторичной регулирующей мощности для компенсации возникшего небаланса, ликвидации перегрузки транзитных связей, восстановления частоты и использованных при первичном регулировании резервов первичной регулирующей мощности. Вторичное регулирование может осуществляться автоматически или по командам диспетчера.

Вторичное регулирование начинается после действия первичного и предназначено для восстановления номинальной частоты и плановых перетоков мощности между энергосистемами в энергообъединении.

Третичное регулирование используется для восстановления резервов первичного и вторичного регулирования и для оказания взаимопомощи энергосистемам при неспособности отдельных энергосистем в составе ОЭС самостоятельно обеспечить вторичное регулирование.

4. Предотвращение и ликвидация недопустимого снижения частоты электрического тока

В поддержании нормального уровня частоты участвуют все области регулирования, выполняя заданный суточный график сальдо перетоков мощности с коррекцией по частоте. Задачей диспетчера СОЦДУ ЕЭС является организация регулирования (поддержания) частоты в ЕЭС в пределах установленных ГОСТом, с учетом требований приказа ОАО РАО «ЕЭС России» от 18.09.2002 № 524 и прочих директивных документов.

Компенсация возникающих небалансов в синхронной зоне возлагается на одну или несколько электростанций, а обеспечение этим электростанциям необходимого регулировочного диапазона осуществляется диспетчером СО-ЦДУ ЕЭС загрузкой или разгрузкой других электростанций. Мероприятия по восстановлению нормального уровня частоты после ее внезапного изменения должны производиться диспетчерами СО-ЦДУ ЕЭС и его филиалов - ОДУ, РДУ, диспетчерами диспетчерских центров энергосистем зарубежных государств, синхронно работающих с ЕЭС, и оперативным персоналом электрических станций за минимально короткое время.

При снижении частоты в синхронной зоне, в области регулирования, в которой произошла потеря генерирующей мощности, для ее компенсации используются все имеющиеся собственные резервы мощности, а также резервные мощности других областей (в том числе других государств) с учетом пропускной способности электрических связей.

Для предотвращения возможного снижения частоты в энергосистеме, перегрузки внешних или внутренних связей с необходимой заблаговременностью до предстоящего прохождения максимума нагрузки (утреннего или вечернего), после разработки и анализа ожидаемого баланса мощности и, при выявленной необходимости диспетчерами ОДУ и РДУ под координацией диспетчера СО-ЦДУ ЕЭС, либо непосредственно диспетчером СО-ЦДУ ЕЭС:

* даются команды на подготовку гидроаккумулирующих электростанций (ГА-ЭС) к работе в генераторном режиме;

* даются команды на пуск энергоблоков, находящихся в холодном резерве;

* запрещается вывод в ремонт генерирующего оборудования в дефицитной зоне, для исключения превышения максимально допустимого, либо разрешённого перетока в контролируемом сечении (независимо от наличия разрешенных заявок);

* запрещается вывод в ремонт линий электропередачи, снижающих пропускную способность перегружаемых сечений (независимо от наличия разрешенных заявок);

* выводится из ремонта и приостанавливается вывод в ремонт линий и энергетического оборудования, ограничивающих выдачу мощности из избыточных районов

* согласовываются изменения графиков сальдо-перетоков мощности энергосистем государств, работающих параллельно с ЕЭС России.

При внезапном снижении частоты в течение нескольких секунд на 0,05 Гц и более от предшествующего установившегося значения, диспетчеры СО-ЦДУ ЕЭС, ОДУ, РДУ, должны произвести следующие действия:

* на основании показаний приборов диспетчерского центра, опроса персонала и сообщений с мест выяснить причины снижения частоты, состояние и режим контролируемых внешних и внутренних связей;

* в зависимости от причин принимает меры к восстановлению частоты до уровня, установленного стандартом с учетом требований приказа ОАО РАО «ЕЭС России» от 18.09.2002 № 524, путем использования имеющихся резервов мощности, не допуская при этом превышения допустимых перетоков мощности по контролируемым сечениям.

Диспетчеры операционных зон, в которых произошла потеря генерирующей мощности, отключение линий электропередачи или погашение подстанций, немедленно информируют об аварийных отключениях диспетчеров вышестоящих уровней диспетчерского управления и принимают меры к ликвидации возникших нарушений.

Если, несмотря на принятые меры, снижение частоты продолжается, то дополнительно:

1) используются разрешенные аварийные перегрузки генерирующих установок с контролем их продолжительности и загрузки линий электропередачи;

2) повышается электрическая нагрузка на ТЭЦ за счет снижения расхода пара на промышленные и тепловые отборы путем понижения температуры сетевой воды.

3) Если проведение мероприятий по предыдущему пункту не обеспечило повышения частоты выше 49.8 Гц, то по команде диспетчера СО-ЦДУ ЕЭС (диспетчера отделившейся ОЭС, энергосистемы с разрешения диспетчера СО-ЦДУ ЕЭС) вводятся ограничения потребления и отключение потребителей с контролем перетоков мощности по внутренним и внешним связям.

При большой потере генерирующей мощности и глубоком снижении частоты (ниже 49.6 Гц) производится отключение потребителей, не допуская превышений значений максимально допустимых перетоков мощности по внутренним и внешним связям областей регулирования.

Объем отключений энергопринимающих установок потребителей определяется крутизной статической частотной характеристики (СЧХ) энергосистемы. При отсутствии иных данных объем необходимых отключений определяется как 1% мощности нагрузки потребления синхронной зоны на 0.05 Гц восстанавливаемой частоты.

При больших дефицитах мощности, недостаточности АЧР, ее отказе вследствие глубокого снижения напряжения, как правило, связанных с разделением энергосистемы на несбалансированные части, вероятно снижение частоты ниже 47 Гц.

В таких случаях, для сохранения работоспособности электростанций предусматривается их автоматическое выделение на работу со сбалансированной нагрузкой.

При отказе системы автоматического выделения электростанции на работу со сбалансированным районом персонал электростанции должен самостоятельно провести мероприятия по выделению электростанции и обеспечить надежную работу механизмов собственных нужд, вплоть до их выделения на резервное питание при снижении частоты ниже уровня, допустимого для оборудования собственных нужд.

Эти действия производятся в соответствии с местной инструкцией оперативному персоналу, согласованной с диспетчерским центром операционной зоны, в которой находится электростанция.

После аварии со срабатыванием АЧР и стабилизации режима для автоматического включения отключенных энергопринимающих установок потребителей частота должна быть повышена диспетчером, ответственным за поддержание частоты в синхронной зоне, до уровня на 0.1-0.2 Гц выше верхней уставки ЧАПВ.

Включение отключенных энергопринимающих установок потребителей проводится диспетчерами ОДУ, РДУ, оперативный персонал сетевых компаний, электрических станций и потребителей по согласованию с диспетчером СО-ЦДУ ЕЭС, ОДУ, РДУ с контролем частоты и перетоков мощностей по внутренним и внешним сечениям энергосистемы, ОЭС, ЕЭС.

При работе энергосистемы с пониженной частотой (ниже 49.6 Гц) в электрических сетях и на электростанциях запрещается проведение плановых переключений в РУ, устройствах релейной защиты и противоаварийной автоматики, устройствах технологической автоматики энергоблоков, кроме необходимых для ликвидации аварий.

Размещено на Allbest.ru