5.3 Способи дії на режим роботи еес в аварійних ситуаціях

Способи впливу на електромеханічні процеси, що дозволяють зберегти стійкість ЕЕС при аваріях з накиданням потужності, залежать від типу електростанцій і схем ЕЕС. Ці дії, перелік яких приведений на рис. 5.1, здійснюються відповідними пристроями ПА. Нижче розглядаються впливи спеціального ПА, а саме: відключення частини генераторів, електричне гальмування, аварійне регулювання парових турбін, форсування збудження синхронних машин і відключення частини навантаження.

5.3.1 Відключення частини генераторів

Протягом довгого часу основним заходом щодо зміни балансу потужностей на передавальному кінці було відключення частини генераторів електростанцій, що здійснюється практично миттєво спеціальною автоматикою. На ГЕС цей спосіб є ефективним і безпечним для устаткування. Відключення генераторів (ВГ) застосовується і на теплових електростанціях, проте для нових могутніх енергоблоків воно небезпечне.

Спосіб ВГ доцільно розглянути на прикладі двомашинної схеми ЕЕС (див. рис. 5.2) з могутньою ГЕС на передавальному кінці, що має достатньо велике число агрегатів. Для спрощення передбачається, що регулятори збудження генераторів TG1 підтримують постійність напруги на шинах ГЕС.

Для аналізу поведінки ЕЕС при ВГ можна скористатися рівняннями (5.1) і (5.2), вважаючи при цьому, що ВГ приводить тільки до зменшення потужності (деяким зменшенням постійної інерції можна нехтувати). З рівнянь видно, що ВГ як спосіб впливу на електромеханічні перехідні процеси, в ЕЕС створює умови для забезпечення статичної стійкості післяаварійного режиму і сприяє збереженню синхронної динамічної стійкості.

Ефективність ВГ залежить від співвідношення потужностей передаючої і приймальні частин і, зокрема, від їх постійних часу інерції і [див. (5.2)].

Зміна балансу потужностей, вироблена у момент динамічного переходу, продовжує діяти і після його завершення. Тому ВГ збільшує площу гальмування. При цьому можливо було б і скорочення площі прискорення, але ВГ відбувається практично одночасно з відключенням к. з. або пізніше. Тому площа прискорення залишається практично без змін.

Крім того, є наступні три недоліки ВГ як способу протиаварійного управління: великий час, необхідний для повторного введення в дію генераторів, відключених при ВГ; неможливість зменшення потужності малими ступенями (її зміна не менше потужності одного агрегату електростанції). Третій недолік виявляється у разі, коли потужності приймальної і передаючої частин співрозмірні, оскільки зміна потужності, що здійснює розглянутий позитивний вплив на статичну і динамічну стійкість, виявляється меншою потужності відключених агрегатів. Тому потрібне більш глибоке розвантаження електропередачі. Дійсно, згідно (5.2) потужність повинна вводитися в (5.1) з коефіцієнтом . Якщо , то в (5.1) входить тільки половина . Відповідно зменшується і площа гальмування.

5.3.2 Електричне гальмування

Електричне (електродинамічне) гальмування (ЕГ) — спосіб гасіння надмірної кінетичної енергії роторів агрегатів шляхом короткочасного підключення до шин станції або послідовно в ланцюг статора генератора спеціальних резисторів навантажень (HP).

В проектах гальмівних пристроїв розглядалися і розроблялися різні типи HP — металеві з повітряним охолодженням, металеві з масляним охолоджуванням і бетелові, створені із спеціального провідного бетону (бетелу). Відомі HP потужністю від 400 до 2000 МВт, робочою напругою до 500 кВ. Розрахунковий час включення HP звичайно складає декілька секунд, але щоб розсіяти значну енергію, що виділяється при цьому, HP повинні мати велику охолоджуючу поверхню. Тому HP, забезпечені необхідною ізоляцією, виходять звичайно громісткими і дорогими.

Спеціальні замикачі резисторів (ЗНР) навантажень не повинні комутувати індуктивні струми, що полегшує їх конструкцію. Проте до них пред'являються вимоги високої швидкодії (близько 0,04—0,06 с) і підвищеної надійності, оскільки від роботи такого пристрою залежить стійкість електропередачі.

Першочергово пристрої ЕТ розроблялися у вигляді однієї установки, що підключається на вищій напрузі електростанції (звичайно 500 кВ). Надалі передбачалися або декілька HP на високій напрузі, або цілий ряд HP на генераторній напрузі (поодинці на генератор). При цьому легше розв'язувалися проблеми резервування і варіювання потужністю гальмування, але виникали труднощі, пов'язані з розміщенням HP і підключенням їх до схемирозподільного пристрою.

Порівняння HP, включених на високій і генераторній напругах, показує, що при їх однаковій номінальній потужності ефективність гальмування тим вища, чим менший електричний опір зв'язку між HP і генератором. Дійсно, при підключенні HP до шин вищої напруги (за трансформатором) унаслідок помітного зниження напруги на шинах у момент гальмування, гальмівна потужність, що розвивається ними, зменшується. Крім того, при на інтенсивності гальмування і його ефективності негативно позначається описане вище явище зниження потужності розвантаження передачі, яке виявляється тим сильнішим, чим більший опір між HP і генератором. Включення HP на генераторній напрузі завжди ефективніше. Для кожної конкретної схеми ЕЕС існує максимально можлива гальмівна потужність, яку може розвивати HP.

Розрізняються два можливих виконання гальмування — однократне, розраховане лише на гасіння надлишку кінетичної енергії в динамічному переході, і багатократне, здатне, підтримати баланс потужностей в післяаварійному режимі протягом часу, необхідного для зниження потужності передаючої електростанції впливом на систему регулювання частоти обертання турбін (маються на увазі гідротурбіни, для яких зниження потужності після виникнення небалансу потужностей триває декілька секунд).