- •Навчальний посібник
- •1 Автоматичне регулювання збудження синхронних генераторів.......................................….8
- •2 Автоматичні регулювання напруги і
- •3 Автоматичне регулювання частоти і
- •4 Автоматичне регулювання частоти і
- •5 Протиаварійна автоматика................................224
- •Автоматизація процесу знаходження
- •Використання мікропроцесорної техніки
- •Схеми автоматичного регулювання
- •1 Автоматичне регулювання збудження синхронних генераторів
- •1.1 Призначення автоматичного регулювання
- •1.2 Синхронний генератор як регульований об'єкт
- •1.2.1 Збудники синхронних генераторів
- •1.2.2 Способи пропорційного автоматичного регулювання збудження
- •1.3 Автоматичне регулювання збудження генераторів з електромашинними збудниками
- •1.3.1 Схеми збудження і регулювання
- •1.3.2 Компаундування синхронних генераторів
- •1.3.3 Електромагнітні коректори напруги
- •1.3.4 Релейне управління збудженням
- •1.4 Автоматичне регулювання збудження генераторів з діодно-електромашинними збудниками
- •1.4.1 Виконання і дія збудників
- •1.4.2 Автоматичне регулювання збудження
- •1.4.3 Особливості регулювання збудження при безщіточному збуднику
- •1.5 Автоматичне регулювання збудження сильної дії
- •1.5.1 Призначення, особливості і алгоритм автоматичного регулювання
- •1.5.2 Виконання і дія тиристорних збудників
- •1.6. Автоматичні регулятори збудження сильної дії
- •1.6.1 Види автоматичних регуляторів
- •1.6.2 Аналогові регулятори
- •1.6.3 Цифрові регулятори
- •2 Автоматичне регулювання напругиі реактивної потужності в електроенергетичній системі
- •2.1 Задачі і способи регулювання
- •2.2. Автоматичне управління реактивною потужністю синхронних генераторів електростанцій.
- •2.2.1 Елементи установки статизму
- •Пристрої групового автоматичного управління збудженням генераторів
- •2.3.1 Способи здійснення
- •2.3.2 Виконання автоматичних пристроїв групового управління збудженням
- •2.4 Автоматичне регулювання реактивної потужності синхронних компенсаторів
- •2.4.1 Особливості регулювання
- •2.4.2 Регулятори збудження синхронних компенсаторів
- •2.5. Особливості автоматичного регулювання коефіцієнтів трансформації трансформаторів
- •2.6. Автоматичні регулятори коефіцієнтів трансформації
- •2.7 Автоматичні системи комплексного управління напругою і реактивною потужністю
- •3 Автоматичне регулювання частоти і активної потужності турбо - і гідроагрегатів
- •3.1 Призначення автоматичного регулювання частоти і активної потужності
- •Агрегатів на електростанціях
- •3.2 Турбіна як об'єкт регулювання частоти і потужності
- •3.3 Автоматичні регулятори частоти обертання турбін
- •3.3.1 Загальні відомості
- •3.3.2 Гідромеханічний арчо
- •3.3.8 Регулятори частоти обертання парових турбін великої потужності
- •Турбіни великої потужності
- •Парової турбіни
- •3.3.9 Электрогідравлічні регулятори для гідравлічних турбін
- •3.3.12 Регулювання частоти і потужності агрегату автоматичним регулятором частоти обертання
- •3.4 Паралельна робота агрегатів, постачальних арчв
- •Р исунок 3.25 - Вплив зони нечутливості на розподілення навантаження
- •4 Автоматичне регулювання частоти і потужності на електростанціях і в електроенергетичних системах
- •4.1 Оптимізація розподілу навантаження між елементами еес
- •4.1.1 Характеристики теплових електростанцій
- •4.1.2 Характеристики гідроелектростанцій
- •4.1.3 Оптимальний розподіл навантаження в еес без гідроелектростанцій і без обліку втрат у мережах
- •4.1.4 Оптимальний розподіл навантаження в еес з гідроелектростанцією без обліку втрат в мережах
- •4.1.5 Розподіл навантажень між електростанціями еес при обліку втрат у мережах
- •4.2 Автоматичне регулювання частоти і потужності в еес однієї частоторегулюючою електростанцією
- •4.2.1 Автоматична система регулювання частоти і потужності за мнимостатичними характеристиками
- •4.2.2 Автоматична система регулювання частоти і потужності, що використовує інтегральну функцію відхилення частоти
- •4.3.1 Централізована асрч і м оргруес
- •Асрч і м оргрес
- •4.3.2 Децентралізована асрч і м внііе
- •4.3.3 Облік втрат у мережах при оптимальному розподілі навантаження між чрес
- •4.3.4 Комбінована асрч і м
- •4.4 Автоматичне регулювання і обмеження перетоків активної потужності по лініях високої напруги
- •4.4.1 Регулювання частоти зі статизмом по перетіканню потужності
- •4.4.2Регулювання частоти і обмінної потужності в оес
- •4.5 Автоматичне регулювання частоти і потужності в оес і єес
- •5 Протиаварійна автоматика
- •5.1 Призначення і види протиаварійної автоматики
- •5.2 Аналіз аварійних ситуацій
- •Pиcунок 5.3- Характеристика потужності електропередачі по
- •5.2.1 Надлишок потужності в передаючій частині
- •5.2.2 Дефіцит потужності в приймальній частині
- •5.2.3 Зміна складу (ослаблення) електропередачі
- •5.2.4 Ліквідація наслідків аварійних ситуацій
- •5.3 Способи дії на режим роботи еес в аварійних ситуаціях
- •5.3.1 Відключення частини генераторів
- •5.3.2 Електричне гальмування
- •5.3.2 Аварійне регулювання парових турбін
- •Турбіни при apt і аом
- •5.3.4 Форсування збудження синхронних машин
- •5.3.5 Відключення частини навантаження
- •5.3.6 Розподіл системи
- •5.3.7 Форсування подовжньої компенсації і відключення шунтуючих реакторів
- •5.4 Вимоги, що пред'являються до протиаварійної автоматики
- •5.5 Принципи дії і способи виконання пристроїв протиаварійної автоматики
- •5.5.1 Автоматика управління потужністю для збереження стійкості і спеціальна автоматика відключення навантаження
- •§ 5.3) За умовами динамічної стійкості , й одночасно аом.
- •5.5.2 Ділильна автоматика для запобігання асинхронного режиму
- •5.5.4 Автоматика обмеження підвищення частоти і напруги
- •5.5.3 Автоматика припинення асинхронного режиму
- •6 Автоматизація процесу відшукування ушкоджень на лініях електропередачі
- •6.1 Основні поняття і визначення
- •Р исунок 6.1- До пояснення способу визначення місця к. З. По параметрах аварійного режиму.
- •На лінії за схемою рис. 12.1
- •6.2 Фіксуючі прилади
- •Р исунок 6.4- До пояснення принципу дії пристрою зчитування фіксуючого приладу серії фіп
- •6.3 Антилогарифмуючий лічильник імпульсів
- •6.4 Автоматичні локаційні шукачі
- •Локаційного шукача.
- •8.1 Регулювання витрати
- •8.2 Регулювання рівня
- •8.3 Регулювання тиску
- •Література
5 Протиаварійна автоматика
5.1 Призначення і види протиаварійної автоматики
Сучасні ЕЕС представляють собою великі автоматизовані системи, функціонування яких неможливе без наявності цілого комплексу автоматичних пристроїв. Серед цього комплексу одне з перших місць по значенню і упровадженню в ЕЕС займають пристрої протиаварійної автоматики (ПА).
Основним періодом розвитку ідей і методів сучасної ПА являється період створення і освоєння в СРСР дальніх електропередач 400—500 кВ. Поява таких електропередач, що спочатку використовувалися для транзитної передачі електроенергії від віддалених ГЕС, а потім перетворилися на міжсистемні зв'язки об'єднань ЕЕС і зв'язку між ОЕС, викликало необхідність розробки пристроїв ПА, призначених для забезпечення живучості ЕЕС в цілому, стійкості роботи електропередач надвисоких напруг і надійності і безперебійності електропостачання при різного роду аваріях.
В даний час відбувається збільшення номінальних напруг електропередач, що пояснюється економічними міркуваннями: електропередачі 500 і 750 кВ (а в майбутньому і 1150 кВ) складають основу ЕЕС СРСР як в європейській частині країни, так і в Сибірі. При цьому електропередачі напругою до 500 кВ включно все більш відносяться до класу розподільних сітей, а роль системоутворюючих зв'язків поступово переходить до ліній 750 кВ.
Використання електропередач 500 кВ і вище як основних зв'язків між ОЕС є головною їх особливістю, яка обумовила тісний взаємозв'язок режимів роботи електропередач і зв'язуваних ними ОЕС. Іншими особливостями електропередач 500,750 кВ і вище є: передача значних потужностей при мінімально допустимих запасах по стійкості, змінність і реверсивність перетікань потужності, застосування установок подовжньої ємнісної компенсації (УПК) для зменшення сумарного реактивного опору, велика зарядна потужність (ємність) і пов'язане з цим застосування шунтуючих зв'язків через розподільні сіті низьких напруг, приєднання до даних електропередач місцевих ЕЕС малої потужності і використання короткочасних неповно-фазних режимів. Ці особливості електропередач 500 кВ і вище ураховувалися при розробці ПА.
Дещо пізніше упровадження електропередач надвисоких напруг почався період спорудження могутніх ГРЕС з енергоблоками 200—300 МВт і вище, що супроводився розвитком і ускладненням електричних сітей. При цьому протиаварійна автоматика продовжувала удосконалюватися. Були упроваджені нові ефективні засоби дії на електромеханічні перехідні процеси в ЕЕС, наприклад, аварійне регулювання парових турбін (APT).
В результаті протиаварійна автоматика стала необхідним ефективним засобом запобігання системних аварій при підвищеному завантаженні ліній електропередачі, що забезпечує значний економічний ефект.
Системні аварії розвиваються лавиноподібно і супроводяться порушеннями стійкості і розділенням системи на несинхронно працюючі частини, що може привести до утворення значного дефіциту потужності в окремих вузлах ЕЕС. Подальшим розвитком аварій може з'явитися зупинка агрегатів електростанцій у зв'язку із зменшенням продуктивності механізмів власних потреб теплових електростанцій і порушення електропостачання споживачів.
Швидкість розвитку системних аварій і висока інтенсивність аварійних збурень вимагають доповнення автоматики управління нормальними режимами (див. розд. 7—10) противоаварійного управління, які здійснюванюються засобами ПА і запобігають або локалізують наслідки аварій.
Протиаварійна автоматика, структурна схема якої приведена на рис. 5.1, об'єднує всі пристрої, призначені для роботи при аварійних збуреннях. Передусім — це релейний захист (на схемі не показана), що швидко відключає пошкоджене устаткування; пристрої АЧР, що ліквідовують дефіцит потужності і запобігають утворенню “лавини частоти”, пристрої АПВ, АВР і ЧАПВ, які поновлюють живлення споживачів, електропостачання яких було порушено (див. розд. 3, 4). Умовно ці пристрої на схемі рис. 5.1 віднесені до автоматики загального типу, що встановлюється у вітчизняних ЕЕС в обов'язковому порядку. Проте дією пристроїв ПА загального типу в сучасних ЕЕС не вдається запобігти порушенням стійкості і іншим небезпечним наслідкам аварій. Тому передбачаються спеціальні пристрої ПА, які повинні забезпечувати: автоматичне управління активною потужністю ЕЕС для збереження стійкості — пристрою АУМСУ і спеціальної автоматики відключення навантаження (САВН); автоматичне запобігання (ділильна автоматика) і припинення асинхронного режиму (пристрої АЗАР); автоматичне обмеження відхилень частоти і напруги — пристрої автоматики обмеження частоти (АОЧ), автоматики для обмеження підвищення напруги (АОН) і автоматики для запобігання аварійного пониження напруги (розвантаження по напрузі); автоматичне запобігання накидань активної і реактивної потужностей на устаткування ЕЕС (пристрої автоматики від накидань активної потужності і АОН); автоматичне відновлення синхронності між окремими частинами ЕЕС - пристрої автоматики ресинхронізації, частотного пуску гідрогенераторів (АПГ) і переводу їх із режиму синхронного компенсатора в генераторний режим (АПГР).
На рис. 5.1 показані і пристрої АРВ, які діють не тільки в нормальних, але і в аварійних режимах і здійснюють демпфування електромеханічних коливань генераторів і тим самим сприяють підвищенню динамічної стійкості в післяаварійному режимі (див. розд. 7).
На схемі ПА не показані пристрої автоматичного обмеження перетікань активної потужності по міжсистемних зв'язках, що входять до складу АСРЧ і П (див. розд. 10) і сприяють збереженню статичної стійкості і демпфуванню коливань передаваної потужності.
В нижній частині схеми приведений перелік способів дії відповідних пристроїв ПА з метою реалізації заданих їм функцій. Пристрої ПА діють на вимикачі, системи регулювання частоти обертання турбін і регулювання збудження генераторів та інші елементи керованих об'єктів, які виконують роль виконавчих елементів системи ПА. Структурна схема рис. 5.1 в наочній формі показує взаємозв'язок окремих автоматичних пристроїв їх функцій і реалізованих ними способів дії на режими роботи ЕЕС. При цьому багато які пристрої ПА впливають відразу на декілька виконавчих елементів, здійснюючи: відключення частини гідрогенераторів і, якщо це технологічно допустимо, турбогенераторів або блоків ТЕС (ОГ); електричне гальмування (ЕТ) шляхом короткочасного включення резисторів навантажень; аварійне регулювання парових турбін (APT) з ціллю швидкої зміни їх потужності; короткочасне форсування збудження (ФЗ) генераторів; відключення частини навантаження (ВН) споживачів; розподіл ЕЕС (ДС); форсування пристроїв подовжньої компенсації ємності (ФК); відключення шунтуючих реакторів (ВР).
Інтенсивність управляючих дій і вибір їх оптимального поєднання залежать від призначення автоматики, виду збурення, схеми ЕЕС, режиму її роботи і т.п.
Еволюція ПА у міру збільшення одиничних потужностей, розвитку ОЕС і ускладнення схем зв'язуючих їх ліній електропередачі йшла по шляху збільшення числа автономних пристроїв автоматики і кількості їх типів. Проте всі пристрої ПА реагують на параметри електромеханічного перехідного процесу в ЕЕС і управляють його протіканням, що вимагає розглядати комплекс пристроїв ПА як єдину автоматичну систему.
В цілому вивчення ПА зводиться до розгляду самостійних, але тісно зв'язаних між собою питань, що стосуються аналізу аварійних ситуацій в ЕЕС різній конфігурації, вивчення способів впливу на електромеханічні перехідні процеси, які можна застосовувати на станціях і в сітях різних типів, а також способів виявлення аварійних ситуацій і способів дозування управляючих дій на керовані об'єкти. Крім того, успішна реалізація і експлуатація пристроїв ПА і перспективи її розвитку у складі автоматизованої системи диспетчерського управління (АСДУ) енергетикою вимагають вивчення принципів будови цих пристроїв, їх взаємозв'язку і методів функціонування.