ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
3
1. КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ
Автоматическая частотная разгрузка (АЧР) – это ступень противоава-
рийной автоматики, которая вступает в работу при определенном сни-
жении частоты из-за возникновения дефицита активной мощности и
действует на отключение части менее ответственных потребителей
энергии.
В современных энергосистемах наиболее типичной причиной
возникновения дефицита мощности является аварийное отключение
линии
, связывающей дефицитный район с остальной частью энерго-
системы. Если при этом в отделившейся части отсутствует быстрореа-
лизуемый резерв мощности в виде недогруженных турбоагрегатов, то
может иметь место недопустимое снижение частоты. При этом следует
также иметь ввиду, что резерв мощности турбоагрегатов должен быть
обеспечен соответствующей паропроизводительностью котельных аг-
регатов. Возможность и
скорость мобилизации вращающегося резерва
на тепловых электростанциях зависит от многих факторов: принятого
способа регулирования мощности турбин, типа котельного агрегата
(барабанный, прямоточный), текущего состояния теплового оборудо-
вания и т.п. [1].
Вращающийся резерв мощности на гидроэлектростанциях с
точки зрения предотвращения недопустимого снижения частоты ме-
нее эффективен, так как инерционность регулирования гидротурбин
значительно
больше, чем у паровых турбин. В то же время этот вид
резерва мощности важен для восстановления питания потребителей
электроэнергии после действия АЧР, так как пуск и набор нагрузки
гидроагрегатами из неподвижного состояния может быть осуществлен
за 50÷90 с., а перевод из режима синхронного генератора за 10÷30с.
Если в дефицитной части энергосистемы
все генераторы рабо-
тают синхронно, то их можно представить в виде одного эквивалент-
ного агрегата. При этом процесс изменения частоты приближенно опи-
сывается следующим дифференциальным уравнением
*
*j Г
df
TPP
dt
∗
=−
T
, (1)
где
j
T
- эквивалентная постоянная механической инерции
энергосистемы,
*
f
- частота в относительных единицах,
*T
P
и
*Г
P
- соответственно мощность турбины и генераторов
в относительных единицах.
4
Мощность генераторов в основном определяется мощностью
нагрузки
H
P
и потерями в линиях и трансформаторах. В дальнейшем
приближенно полагаем,
Г
H
PP
=
. В качестве базисных величин в (1)
приняты
o
f
и
0H
P
соответственно частота и мощность нагрузки в ре-
жиме, предшествующем моменту возникновения дефицита мощности.
Дополнительно заметим, что приближенность записи уравнения (1)
заключается также в том, что мощности в относительных единицах
приняты равными соответствующим вращающим моментам в относи-
тельных единицах. Это возможно в силу того, что практически изме-
нение частоты в переходном процессе сравнительно
невелико.
Установившееся значение частоты после окончания переход-
ного процесса, вызванного возникновением небаланса мощности, оп-
ределяется зависимостью
*T
P
и
*H
P
от частоты. Последние называются
статическими характеристиками турбины и нагрузки по частоте.
Рассмотрим краткие сведения о характеристиках паровой тур-
бины. В отношении турбины следует отметить, что в данном случае
важно рассмотрение статической характеристики нерегулируемой
турбины и в частности ее характеристики при исчерпании регулиро-
вочного диапазона, то есть при полном и постоянном
открытии регу-
лирующих клапанов. Данные о статических характеристиках нерегу-
лируемой турбины имеется в [1, 2]. Эти характеристики таковы, что
при малых отклонениях частоты от номинальной (порядка нескольких
Гц) мощность нерегулируемой турбины изменяется незначительно.
Например, при изменении частоты на ±10% от номинальной, что явля-
ется уже недопустимым, мощность турбины в оговоренных выше ус-
ловиях уменьшается
на 1%.
При неполной загрузке турбины ее статическая характеристика
определяется свойствами и параметрами автоматического регулятора
частоты вращения турбины (АРЧВ)[1]. В координатах мощность тур-
бины – частота статическая характеристика регулируемой турбины в
реальном диапазоне загрузки может быть представлена в виде прямой
линии, крутизна которой (К
Т
) обратно пропорциональна коэффициенту
статизма (К
С
). При номинальных параметрах пара коэффициент ста-
тизма, регулируемой паровой турбины, составляет 4÷ 5%.
Активная мощность нагрузки в общем случае зависит и от час-
тоты и от напряжения. В данном случае требуется знание результи-
рующей зависимости активной мощности нагрузки от частоты. При
определении этой характеристики учитывают, что при возникновении
дефицита активной мощности и
снижении частоты, как правило, сни-
жается так же и напряжение. Так как практически изменения частоты
