Системы электроснабжения

Устройства автоматической частотной разгрузки предусматриваются по требованию энергоснабжающей организации на подстанциях и распределительных пунктах промышленных предприятий для отключения части электроприемников при возникновении в питающей энергосистеме дефицита активной мощности, сопровождающегося снижением частоты, с целью сохранения генерирующих источников и возможно быстрой ликвидации аварии. В России установлены три категории частотной разгрузки:

1) АЧР1 -- быстродействующая, с временем действия 0,25 -- 0,3 с, имеющая в пределах энергосистемы и отдельных ее узлов различные уставки по частоте срабатывания и предназначенная для прекращения снижения частоты до опасного уровня (46 Гц). Граничные уставки по частоте: верхний предел не выше 48,5 Гц, нижний -- не ниже 46,5 Гц; в отдельных районах страны 49,0 Гц.

2) АЧРП -- с общей уставкой по частоте и различными уставками по времени, предназначенная для подъема частоты после действия АЧР1 и для предотвращения ее "зависания" на уровне ниже 49 Гц. Единая уставка по частоте обычно принимается равной верхней уставке АЧР1 или на 0,5 Гц больше. Верхний предел не выше 48,8 Гц, а в некоторых районах страны 49,9 Гц. Начальная уставка по времени t_H = 5 -- 10 с, а конечная t_K -- 60 --90с.

3) Третья категория -- дополнительная, действующая при возникновении местного глубокого дефицита активной мощности (например, при отделении от энергосистемы энергоемкого потребителя, питаемого местной электростанцией небольшой мощности) и предназначенная для ускорения и увеличения объема частотной разгрузки.

Внутри каждой из первых двух категорий могут назначаться отдельные очереди. В АЧР1 две последовательные очереди отличаются друг от друга уставками срабатывания, но, как правило, не более, чем на 0,05-- 0,1 Гц. Минимальные интервалы уставок по времени очередей АЧРП в пределах энергосистемы или района могут составлять до 3 с.

В ряде случаев используется совмещение различных категорий АЧР, когда очереди АЧР1 и АЧРП действуют на отключение одних и тех же потребителей.

Проектирование АЧР в системе электроснабжения промышленного предприятия состоит в правильном выборе схемы устройства АЧР, рациональном размещении их на ПС и РП, в разработке схем подключения устройств АЧР ко всем внешним датчикам информации, источникам оперативного тока, а также в определении электроприемников или групп электроприемников, подлежащих отключению при работе АЧР. Выполнение этих работ должно производиться на основании задания энергоснабжающей организации, включенного в технические условия на присоединение. В задании указывается количество категорий и очередей в пределах каждой категории, ориентировочные уставки по частоте (АЧР1) и по времени (АЧРП) отдельных очередей; необходимость выполнения совмещенного действия АЧР1 и АЧРП, объем разгрузки -- расчетные значения активной мощности электроприемников, которые должны быть отключены действием той или иной очереди АЧР, допустимость автоматического повторного включения электроприемников после восстановления нормального уровня частоты (ЧАПВ) с точки зрения надежной и устойчивой работы энергосистемы. Для определения энергосистемой объема АЧР на данном предприятии или производстве следует Предварительно информировать ее о составе (количестве и мощности) электроприемников I категории по надежности электроснабжения и тех электроприемников II категории, которые в значительной степени определяют ущерб от длительных перерывов питания.

Установка устройств АЧР непосредственно на подстанциях и РП предприятия или производства позволяет обеспечить избирательность в подключении нагрузки к АЧР и, как следствие, повысить надежность электроснабжения ответственных потребителей. Размещение устройств АЧР следует начинать с ПС и РП, от шин 6 -- 35 кВ которых непосредственно получают питание электроприемники, подлежащие отключению при действии АЧР, и далее -- на ГПП, в направлении источников электроснабжения. Отключение линий 35 -- 220 кВ, питающих узел нагрузки, в котором имеются электроприемники, не допускающие длительный перерыв электроснабжения, от устройства АЧР, установленного на подстанции энергосистемы, как правило, должно быть исключено. На каждом крупном электроприемнике, мощность которого превышает мощность одной очереди АЧР, предусматривается, если отключение электроприемника от АЧР может быть допущено по условиям технологии, индивидуальное основное устройство АЧР, а для предотвращения неселективного отключения более ответственных потребителей при его отказе -- еще и дублирующее устройство АЧР.

Отдельные устройства АЧР следует, как правило, предусматривать: а) для каждого из РУ напряжением выше 1 кВ;

б)для потребителей, подключенных к одному из нескольких независимых источников электроснабжения таких, что возникший в системе одного источника аварийный дефицит активной мощности не затрагивает систему другого источника и, следовательно, не вызывает в ней снижения частоты;

в)для групп потребителей, подключенных к каждому независимому источнику электроснабжения, независимо от возможности распространения аварийного дефицита активной мощности на несколько источников одновременно, в случаях, когда в составе указанных групп имеются синхронные электродвигатели.

Например, если на каждом РП и на каждой секции КРУ ГПП имеются потребители, подлежащие отключению при АЧР, но хотя бы на двух из секций РП имеются синхронные электродвигатели, необходимо предусмотреть устройство АЧР для каждой из секций всех РУ, электрически связанных между собой в нормальном режиме работы.

Во всех остальных случаях в целях экономии количества аппаратов и сокращения затрат на обслуживание следует устанавливать одно устройство АЧР на подстанцию или РП.

УСТРОЙСТВО АВТОМАТИЧЕСКОЙ ЧАСТОТНОЙ РАЗГРУЗКИ С АПВ ПО ЧАСТОТЕ

Автоматическое повторное включение приемников и потребителей электроэнергии, отключенных при АЧР, может осуществляться только с разрешения энергоснабжающей организации в тех случаях, когда время восстановления питания действием оперативного персонала или средствами диспетчерского управления недопустимо велико с точки зрения потерь производства, ЧАПВ допустимо на тех присоединениях, внезапное включение которых не может вызвать непредвиденные последствия и опасность для эксплуатационного персонала, самой электроустановки и для механизмов, связанных с ней. К таким присоединениям относятся линии к электроприемникам, включение которых не требует подготовки технологических схем, либо полностью автоматизировано, включая и предварительную подготовку соот-ветствующих технологических агрегатов. Включение выключателей устройством ЧАПВ следует производить поочередно, с интервалом не менее 1 с, во избежание перегрузки источников оперативного тока и наложения переходных процессов в системе электроснабжения, возникающих из-за включения нагрузки. Учитывая, что режим дефицита активной мощности, как правило, связан и с ограниченными возможностями энергосистемы в обеспечении потребителей реактивной мощностью, ЧАПВ целесообразно осуществлять с контролем нормального уровня напряжения на шинах, к которым подключаются группы электроприемников. Общим измерительным органом в центральном блоке элект-ромеханических устройств АЧР и ЧАПВ служит полупроводниковое реле понижения частоты типа РЧ-1, способное правильно работать в условиях сопровождающего дефицит активной мощности снижения напряжения при U > 0,2 Uном * Диапазон уставок срабатывания реле 45 -- 50 Гц, а уставок возврата -- 46 -- 51 Гц.

Реле имеет встроенный элемент выдержки времени срабатывания со ступенчатой регулировкой 0,15; 0,3; 0,5 с. Время возврата реле не превышает 0,15 с.

Реле срабатывает сначала на уставке определенной очереди АЧР, после чего перестраивается на уставку возврата, соответствующую частоте сети, при которой разрешается подключение потребителей и электроприемников, отключенных при АЧР. Реле подключается к трансформатору напряжения той секции шин, для которой предусмотрен данный блок устройств АЧР. При отключении этого трансформатора напряжения (например, для проведения ремонтно-восстановительных работ) реле временно присоединяется к трансформатору напряжения другой секции.

Действие АЧР согласовывают с работой устройств АПВ и АВР. Так, когда АЧР применяют на подстанциях без постоянного дежурного персонала, на которых отсутствует телеуправление, используют АПВ потребителей при восстановлении частоты (ЧАПВ). Частотное АПВ предусматривают также в сетях, где возможно кратковременное снижение частоты при КЗ.

Мощность, отключаемую устройствами АЧР, определяют с учетом того, что в общем случае мощность, потребляемая нагрузкой, зависит от частоты и снижается вместе с ней. Это явление называют регулирующим эффектом нагрузки, оно характеризуется следующим коэффициентом:

Устройства ЧАПВ используют для уменьшения перерыва питания отключенных потребителей в условиях восстановления частоты. При размещении устройств и распределении нагрузки по очередям ЧАПВ учитывают степень ответственности потребителей, вероятность их отключения действием АЧР, сложность и длительность неавтоматического восстановления электропитания. Очередность включения нагрузки от ЧАПВ является обратной по отношению к принятой для АЧР.

На рисунке 1 приведена принципиальная схема одной очереди АЧР с ЧАПВ. Срабатывание реле частоты KF при заданном снижении частоты обеспечивает пуск реле времени КТ1. Это реле через замыкающий контакт КТ1.1 запускает промежуточное реле КL1, выполняющее следующие функции: контакт КL.1 обеспечивает отключение потребителей, контакт KL1.2 используется для запуска реле KL2 (оно самоудерживается через контакт KL2.2), контакт КL1.З находится в цепи реле времени КТ2, контакт KL1.4 (на рис. не показан) производит изменение уставки реле KF (повышает ее). Обычно перенастраивают реле KF на. уставку 49,5 -- 50 Гц. Следовательно, пока частота не восстановится до указанного уровня, реле KF будет держать свой контакт замкнутым.

Рис. 1. Принципиальная схема только на АЧР или же на АЧР одной очереди АЧР с ЧАПВ

Если частота восстановится, то реле KF, KT1, КL вернутся в исходное положение. Возврат реле КL и замыкание его контакта KL1.3 обеспечивают пуск реле КТ2. С выдержкой времени контактом КТ2.1 будет запущено реле KL3, которое производит повторное включение потребителей. Для пуска KL3 используется проскальзывающий контакт КТ2.1, реле KL 3 самоудерживается (KL3.2). Упорный контакт КТ2 с выдержкой времени (КТ2.2) большей, чем у КТ2.1 (на 1-- 2 с), возвращает схему в исходное положение, шунтируя обмотку KL2. Используя накладки SX1 и SX2, схема может быть настроена и ЧАПВ и т.д

АВТОМАТИЧЕСКОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ КОМПЕНСАЦИИ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ

Для повышения коэффициента мощности и улучшения качества электроэнергии широкое применение на промышленных предприятиях находят конденсаторные батареи КБ высокого и низкого напряжения. Многие промышленные предприятия в течение суток имеют неравномерный график активной и реактивной нагрузок. В связи с этим изменяется и потребность в реактивной мощности, вырабатываемой КБ для поддержания на предприятиях требуемого коэффициента мощности. Неравномерный график нагрузки и отсутствие автоматического регулирования мощности компенсирующих устройств (КУ) может вызвать повышение напряжения в отдельных участках сети, что недопу-стимо для некоторых приемников электроэнергии и связано с излишним расходом электроэнергии и дополнительными потерями в сетях.

Для обеспечения экономичной работы конденсаторных установок применяют автоматическое регулирование мощности КБ. Регулирование может быть одноступенчатым и многоступенчатым. При одноступенчатом регулировании мощности КБ уменьшение нагрузки вызывает автоматическое отключение всей конденсаторной установки При многоступенчатом регулировании происходит автоматическое включение или отключение отдельных батарей или секций, каждая из которых снабжена своим выключателем. Для регулирования реактивной мощности используется автоматическое регулирование возбуждения синхронных машин и регулирование КБ.

Автоматическое регулирование КБ может осуществляться в функции напряжения, времени суток, реактивной мощности и по комбинированным схемам в зависимости от нескольких факторов.

Регулирование мощности КБ в зависимости от напряжения на шинах подстанции используют в тех случаях, когда конденсаторные установки наряду с основной своей функцией используют также и для регулирования напряжения. Автоматическое управление КБ в зависимости от напряжения осуществляется при помощи реле максимального и минимального напряжения. При снижении нагрузки и повышении напряжения реле максимального напряжения отключает всю батарею или часть ее. При увеличении нагрузки и снижении напряжения реле минимального напряжения снова включает КБ. Во избежание ложных переключений при кратковременных изменениях напряжения включение и отключение производится с выдержкой времени около 15 с.

Для устранения переходных процессов при коммутации КБ целесообразно вместо выключателей или автоматических выключателей использовать тиристорные ключи.

Следует иметь в виду, что применение КБ ограничивается техническими причинами. При наличии в сети высших гармоник тока и напряжения включение КБ приводит к резонансным явлениям на частотах высших гармоник, что ведет к нарушению нормальной работы КБ. Для защиты конденсаторов в этих случаях применяют реакторы, устанавливаемые последовательно с конденсаторами.

Выдержки времени обоих реле времени выбраны одинаковыми и равными 15 с. Недостатком схемы является ее нечувствительность при малых отклонениях напряжения. В схеме предусмотрено ручное управление конденсаторной установкой с помощью кнопок SB1 и SB2.

Размещено на Allbest.ru