*95128*
Пантелеева
И.В., Олейник Ю.С.
г. Харьков, Украинская
инженерно-педагогическая академия
кафедра Электроэнергетики
Некоторые
аспекты построения устройств ЛИКВИДАЦИИ АСИНХРОННОГО РЕЖИМА
ЭНЕРГОСИСТЕМЫ
Развитие энергосистем, их соединение в
крупные энергетические объединения, сооружение электростанций большой мощности
и протяжённых, сильно загруженных линий электропередачи, выдвинуло целый ряд
требований в части дальнейшей автоматизации управления режимами энергосистем.
Эти требования вытекают, главным образом, из необходимости максимального
использования пропускной способности линий электропередачи при сохранении
высокой надёжности работы энергосистем в целом.
Возникла необходимость непрерывного
контроля за режимом линий электропередачи, нагрузка которых может внезапно и
быстро возрасти, своевременного выявления моментов отключения линий, которые
сопровождаются набросами мощности и опасными перегрузками параллельных линий и
другого электрооборудования, выявления моментов разрыва электропередачи, которые
могут привести к опасному повышению частоты и напряжения, выявление моментов
нарушения устойчивости и характера возникшего при этом асинхронного режима [1].
При возникновении указанных нарушений
нормального режима работы необходимо достаточно быстро производить операции,
которые предотвращают повреждение оборудования и развитие местных нарушений
режима в крупную системную аварию. Предотвращение, локализация и ликвидация
нарушений нормального режима целиком возлагаются на специальные автоматические
устройства – устройства противоаварийной режимной автоматики.
Составной частью таких устройств является
автоматика ликвидации асинхронного режима (АЛАР), которая предназначена для
предотвращения каскадного развития аварий в энергосистемах при нарушении
устойчивости параллельной работы электростанций и отдельных частей энергосистем
путём разделения энергосистемы на несинхронно работающие части.
АЛАР используется как очередной эшелон
защиты энергосистемы после автоматики предотвращения нарушения устойчивости, а
также как основное средство противоаврийной автоматики, защищающее
энергосистему при «нерасчётных» авариях, приводящих к асинхронным режимам (АР).
На современном этапе развития единых энергосистем (ЕЭС), когда АР в сложной
энергосистеме может привести к тяжёлым последствиям с нарушением энергоснабжения
значительного объёма потребителей, к повреждению основного оборудования и к
останову отдельных электростанций [2], актуальными становятся следующие задачи:
-выявление АР в начальной фазе аварийного
процесса до первого проворота;
-координация настроек локальных устройств
АЛАР;
-организация системы ликвидации
асинхронных режимов в целом по энергосистеме, а не по отдельным её элементам.
Решение первой из перечисленных задач
обусловлено необходимостью предотвращения возможности развития многочастотного
асинхронного режима и значительных колебаний уровня напряжения на подстанциях
(ПС), расположенных недалеко от электрического центра качаний.
Организация системы ликвидации асинхронных
режимов энергосистемы предполагает расстановку и координацию настроек всех
устройств АЛАР в энергосистеме таким образом, чтобы защищёнными оказались вся
сеть и все синхронные генераторы энергосистемы. При этом расстановка устройств
АЛАР производится в соответствии со схемой и режимами работы энергосистемы, исходя
из требований минимизации небалансов мощности в разделяющихся частях и
минимизации количества выключателей, участвующих в делении с учётом ограничений
на величину промежуточных отборов мощности на защищаемых участках сети для
используемых устройств АЛАР.
Для создания системы ликвидации АР
устройства АЛАР должны обеспечить решение следующих задач:
-резервирование защит от АР заданных
участков сети и синхронных генераторов;
-согласование работы устройств, защищающих
элементы сети, примыкающих к общим шинам;
-согласование работы устройств, защищающих
смежные участки сети в цепочечной схеме.
Эти задачи могут быть решены при
использовании цифрового устройства ликвидации асинхронных режимов АЛАР-Ц.
Упрощённая схема подключения данного устройства и расположение частей
защищаемого участка сети представлены на рис. 1.
рис.1
Протяжённость первой зоны защиты,
определяемой уставками Ζ1> и Ζ1<, зависит от направления
изменения угла по защищаемому участку сети и располагается по обе стороны от
места установки устройства (точки измерений). Её протяжённость в направлении
первой части защищаемого участка сети составляет, например, Ζ1>·Х1/100
по реактивной составляющей и Ζ1>·R1/100 по активной составляющей сопротивления участка
сети. В обратном направлении протяжённость первой зоны составляет
Ζ1>·Х2/100 и Ζ1>·R2/100
соответственно по реактивной и активной составляющим сопротивления второй части
защищаемого участка сети. Аналогично определяются зоны защиты для уставки
Ζ1<. Ко второй зоне защиты относятся части защищаемого участка, не попадающие
в первую зону.
Угловой выявительный орган срабатывает в
1-й зоне защиты, когда реактивное сопротивление от места установки устройства
до точки минимального напряжения (ТМН), ХТМН, находится в пределах
этой зоны. Когда ТМН находится в пределах защищаемого участка сети, но вне зоны
защиты, угловой выявительный орган срабатывает во второй зоне защиты.
Иногда в энергосистеме возникает
необходимость взаимной блокировки в случае, когда в процессе первого
асинхронного проворота точка минимального напряжения может перейти через шины
подстанции (ПС), на которой установлено несколько устройств АЛАР-Ц. Проблема
состоит в том, что при наличии трёх и более высоковольтных линий (ВЛ),
примыкающих к шинам ПС и защищаемых устройствами АЛАР-Ц, далеко не всегда можно
заранее определить какие из ВЛ в асинхронном режиме попадут в состав опасного
сечения и, при этом, какие из них окажутся включёнными параллельно, а какие –
последовательно. Эту информацию получают устройства АЛАР, но так как эти
устройства могут сработать не одновременно, и после их срабатывания деление энергосистемы происходит с задержкой на
время отключения выключателей, то возможно, что в течение этой задержки точка
минимального напряжения перейдёт через шины ПС, в результате чего устройствами
АЛАР может быть инициировано отключение ВЛ и с другой стороны подстанции, что
недопустимо.
Проблема может быть решена с
использованием двух технологических выходных реле и блокирующего входа каждого
из устройств АЛАР, установленных на ПС, и промежуточных логических (релейных)
схем.
Характерной особенностью рассматриваемого
процесса является то, что если первое сработавшее устройство зафиксирует одно
направление скольжения напряжения ПС относительно электрического центра качаний
(ЭЦК), то те устройства, которые срабатывают избыточно, будут фиксировать
противоположное направление скольжения, поскольку ЭЦК перейдёт через шины ПС.
Таким образом, блокирование избыточно срабатывающих устройств может инициироваться
их же сигналом срабатывания в том случае, если эти устройства фиксируют
направление скольжения противоположное тому, которое зафиксировано первым
сработавшим устройством. При срабатывании устройства АЛАР-Ц на его выходе
формируется один из двух релейных сигналов «Срабатывание 1» или «Срабатывание
2». Сигнал «Срабатывание 1» формируется в том случае, если ПС, на которой
установлено устройство, находится в тормозящейся, относительно ЭЦК, части
энергосистемы или в электрическом центре качаний. Сигнал «Срабатывание 2»
формируется в том случае, когда при срабатывании устройства подстанция, на
которой оно установлено, находится в ускоряющейся части энергосистемы.
Литература:
1. Андреев В.А. Релейная защита и автоматика систем
электроснабжения/ В.А.Андреев. 5-е изд. – М: Высш. шк. , 2007. – 639 с.
2. Эдлин М.А. Автоматика ликвидации асинхронных
режимов АЛАР-Ц /М.А.Эдлин, П.Я.
Кац, А.А.Лисицын// Электрические станции. – М.: 2005. №12. – С.40-43.