6.3. Использование устройств релейной защиты и автоматики

Устройства релейной защиты и автоматики позволяют весьма эффективно влиять на устойчивость путем изменения режимов СЭС.

Уменьшение времени отключения КЗ. Сокращение времени от­ключения КЗ приводит к уменьшению площади ускорения F_у и уве­личению площади возможного торможения F_T (рис. 6.3, а). По­скольку ротор генератора при КЗ ускоряется весьма интенсивно (рис. 6.3, б), даже незначительное уменьшение времени отключе­ния КЗ Δt приводит к существенному уменьшению угла отключе­нияΔδ.

Рис.6.3. К рассмотрению влияния продолжительности КЗ на устойчивость СЭС

На рис. 6.4 изображена зависимость коэффициента запаса динамической устойчивости К_д от продолжительности. КЗ, из кото­рой следует, что сокращение времени отключения КЗ является эффективным способом увеличения запаса динамической устойчивости.

Время отключения КЗ складывается из времени действия релейной защиты и времени срабатывания выключателя:

Применяемые воздушные выключате­ли имеют собственное время срабатыва­ния с. Для работы ре­лейной защиты требуется с. Общее время отключения с. В перспективе воз­можно сокращение времени отключения КЗ до 0,05-0,08 с.

Рис. 6.4. Зависимость коэф­фициента запаса динамиче­ской устойчивости СЭС от продолжительности КЗ

Автоматическое повторное включение. Преобладающая часть аварийных отключений ВЛ является следствием неустойчивых по­вреждений, которые самоустраняются после снятия напряжения пу­тем отключения линии. Обычно подобные нарушения нормального режима работы СЭС возникают при появлении дуги в результате грозовых перенапряжений, набросах на провода, перекрытии изо­ляции н по другим причинам.

Таблица 6.1. Характеристика АПВ электропередачи

Рис. 6.5. Влияние АПВ на динамическую устойчивость СЭС

Из опыта эксплуатации известно, что более 50 % всех КЗ пре­кращаются после временного отключения электропередачи. После повторной подачи напряжения путем АПВ на ЛЭП, в которой про­изошло неустойчивое повреждение, нормальный режим ее работы восстанавливается. В тех случаях, когда повторное включение ока­зывается неуспешным, ЛЭП вновь отключается. Успешность дей­ствия устройств АПВ характеризуется статистическими данными, приведенными в табл. 6.1.

Автоматическое повторное включение электропередачи позво­ляет быстро ликвидировать аварию и восстановить нормальную работу СЭС не только после самоустраняющихся повреждений, но и при ложном срабатывании средств релейной защиты, самопроиз­вольном отключении выключателей или ошибочных действиях персонала.

Успешное АПВ увеличивает площадь возможного торможения F_Т, (рис. 6.5), что способствует сохранению динамической устой­чивости СЭС.

На рис. 6.6 изображены схемы электропередачи в режимах, которые соответствуют различным угловым характеристикам мощ­ности, показанным на рис. 6.5.

Рис. 6.6. Схемы электропередачи, соответствующие нормальному (а), аварийно­му (б), послеаварийному (в) режимам и режиму работы после успешного АПВ (г)

Номинальный режим, угловая характеристика мощности которо­го соответствует кривой I, характеризуется параметрами

При аварийном режиме (кривая II)

В послеаварийном режиме (кривая III)

В режиме, соответствующем успешному АПВ, кривая IV сов­падает с кривой I и характеризуется параметрами

Опыт эксплуатации устройств АПВ показывает, что повторное включение является одним из эффективных средств повышения устойчивости СЭС Успешное действие устройств АПВ на одиноч­ных питающих ЛЭП позволяет быстро ликвидировать перерывы в электроснабжении и предотвратить полное нарушение электро­снабжения, а значит, и технологического процесса на производстве.

Эффективность применения АПВ также высока на ЛЭП с дву­сторонним питанием, в особенности на мощных межсистемных свя­зях, отключение которых может привести к серьезной аварии в СЭС. Поэтому согласно Правилам устройства электроустановок применение АПВ является обязательным для ЛЭП всех напряже­ний выше 1 кВ.

Необходимо отметить, что самоустраняющиеся повреждения, помимо ЛЭП, часто происходят на сборных шинах электростанций и подстанций, на трансформаторах и электрических аппаратах. В связи с этим широкое распространение получили также устройства АПВ шин трансформаторов, успешность действия которых составля­ет 60—75 %.

Регулирование напряжения в узловых точках СЗС. В сложных разветвленных сетях СЭС имеется большое количество узлов элек­трических нагрузок, связанных различными ЛЭП. Поэтому на уро­вень напряжения у потребителя, подключенного к какой-либо точ­ке распределительной сети, можно воздействовать, изменяя следую­щие параметры СЭС:

напряжения центров питания ЭЭС и узловых точек питающих сетей;

коэффициенты трансформации между питающими и распре­делительными сетями;

потери напряжения, зависящие от схем и параметров СЭС, на­грузок, мест подключения и режимов работы ИРМ.

От значения напряжения зависят срок службы изоляции элект­рооборудования, расход электрической энергии, запас устойчивос­ти узлов нагрузки и устойчивости СЭС в целом, С целью поддер­жания напряжения в допустимых пределах применяют следую­щие способы регулирования напряжения в распределительных сетях:

встречное регулирование напряжения на шинах электростан­ций и центров питания ЭЭС (регулирование с отрицательным статизмом по определяющим нагрузкам);

изменение коэффициентов трансформации трансформаторов и автотрансформаторов;

регулирование мощности компенсирующих устройств, включен­ных в точках, где регулируется напряжение (синхронные компенса­торы и двигатели, управляемые батареи статических конденса­торов);

изменение реактивности управляемых реакторов;

применение более быстродействующих по сравнению с синхрон­ными компенсаторами ИРМ с плавным регулированием.

Наибольший эффект от регулирования напряжения достигает­ся при использовании автоматических устройств местного регули­рования или систем централизованного контроля и управления а применением вычислительной техники. Целесообразно также ис­пользование систем совместного регулирования напряжения и пе­ретоков реактивной мощности. Регулятор напряжения и реактив­ной мощности должен обеспечивать регулирование напряжения на шинах подстанций и загрузку трансформатора реактивной мощ­ностью в заданных пределах для создания необходимого запаса устойчивости и высокого к. п. д. ЛЭП.