- Поняття автоматичного частотного розвантаження
- Принцип дії
- схеми АЧР
- Вимоги, що пред'являються до АЧР
- Відео по темі
Допоможіть розробці сайту, ділитися статтею з друзями!
Електропостачання споживачів передбачає чітке дотримання основних параметрів мережі. Так як їх відхилення від нормативного значення викликає збої в роботі високоточних пристроїв, знижує термін експлуатації обладнання або може привести до виникнення аварійного режиму. Найбільш відчутні порушення і наслідки виникають при зниженні частоти, для боротьби з якою використовується автоматичне частотне розвантаження (АЧР).
Поняття автоматичного частотного розвантаження
Автоматична частотна розвантаження являє собою систему автоматичного регулювання навантаження, підключеної до енергосистеми в разі різкого зниження частоти. Регулювання здійснюється за допомогою відключення споживачів, в залежності від категорії їх значимості. Тобто спочатку припиняється харчування найменш значної частини споживачів.
Поділ споживачів за категоріями
Всього в електричній мережі виділяється три категорії споживачів при налагодженні автоматичного частотного розвантаження. Що і визначає вимоги до їх живлення і можливим перерв, в разі будь-яких аварійних процесів.
- 1 категорія - це такі організації або підприємства, припинення харчування яких може привести до загибелі людей, несе потенційну загрозу державним інтересам або несе істотний фінансовий збиток.
- 2 категорія - це такі приймачі, перерва в постачанні яких, призводить до простою в різних технологічних операціях, може знизити продуктивність і т.д.
- 3 категорія - це такі споживачі, від знеструмлення яких не виникає ніякої потенційної загрози. Саме ця категорія і є найбільш пріоритетною для відключення автоматичного частотного розвантаженням.
Правила допускають перерву в харчуванні всіх перерахованих вище об'єктів при зниженні частоти, але відповідно до їх категорії. Так, електропостачання споживачів 1-ої категорії може перериватися лише на час перемикання на друге харчування, що становить лічені частки секунд. Друга і третя допускають більш тривалу перерву - не більше доби поспіль.
Поняття дефіцитної енергосистеми
У разі, коли електрична система не здатна забезпечити достатню кількість електричної енергії, виникає дефіцит потужності. Така ситуація може виникнути при відключенні однієї з електростанцій, підключенні нового потужного споживача або віддаленого короткого замикання. Через нестачу потужності для всіх підключених споживачів виходить дефіцитна енергосистема. А при відсутності автоматичного частотного розвантаження або при її некоректної роботи в системі виникають вкрай плачевні наслідки.
Наслідки зниження частоти
У разі зменшення частоти на 0, 2 - 0, 4 Гц зміни не будуть відчутними. Але при зниженні рівня до 48Гц і нижче виникають незворотні процеси, як в самій електричної мережі, так і в приладах. Навіть, здавалося б, незначне зниження на 2 Гц тягне порушення в роботі споживачів електроенергії: двигуни втрачають частоту обертання, втрачається управління верстатним устаткуванням, знижується продуктивність, можуть виникнути аварії і катастрофи.
Якщо не вживаються заходи до відновлення нормального режиму, то дефіцит призводить до лавинному процесу падіння частоти. Потім відбувається зниження напруги, зростання рівня електричного струму в електричних машинах, перегріву і руйнування ізоляції. Генератори електростанцій, як і споживачі, мають такі ж перевантаження, які можуть привести до їх виходу з ладу або травмування персоналу. Реальна перешкода цим наслідків здатна надати автоматичне частотне розвантаження.
призначення АЧР
У будь-енергетичній системі закладається резерв потужності, що забезпечує встановлений рівень активної потужності при коливаннях кількості приймачів енергії і їхніх апетитів. Якщо цей резерв вичерпається, то для відновлення балансу спрацьовує автоматичне частотне розвантаження. АЧР призначена для видалення з схеми живлення споживачів третьої категорії, що може запобігти відключенню генераторів і повну зупинку електростанцій. Залежно від величини зміни частоти або тривалості дефіциту можуть застосовуватися різні види автоматичного частотного розвантаження.
Класифікація
На електростанціях і підстанціях для автоматичного частотного розвантаження системи в аварійній ситуації може застосовуватися один з чотирьох або відразу кілька видів захисту 1].
- АЧР-1 здійснює швидке відключення протягом 0, 3 - 0, 5 с, щоб не допустити зниження частоти. Спрацювання відбудовується в межах від 48, 5 до 46, 5 Гц. Діапазон уставки можна підбирати з кроком по 0, 1 Гц. При цьому споживачі відключаються поступово, в залежності від їх потужності.
- АЧР-2 характеризується такими ж межами спрацьовування, але відбудовується на більш тривалий час витримки від 5 до 90с. На відміну від АЧР-1, навантаження АЧР-2 відключаються з більшою витримкою, так як вона відновлює частоту вже після зупинки лавиноподібного процесу.
- ЗАЧР дозволяє запобігти інциденти через аварійний дефіциту на атомних електростанціях. Час для виведення блоків АЕС по даній захисту становить 0, 5 с.
- ЧАПВ - являє собою частотне автоматичне повторне включення. Спрацювання ЧАПВ дозволяє відновити подачу електричної енергії споживачам, яких знеструмили для вирівнювання частоти.
Принцип дії
Подивіться на малюнок, як бачите, тут представлена схема АЧР з частотним АПВ. У разі зниження частоти до рівня уставки або нижче спрацьовує частотне реле KF. З нього сигнал надходить на реле часу KT1, яке замикає групи контактів проміжних реле KL 1 і 2. Саме вони керують відключенням споживачів відповідно до збудованим пріоритетом.
Після цього вимірювальний елемент перевіряє рівень частоти в мережі. При досягненні частотою величини в 50 Гц запускає сигнал від ланцюга вимірювального блоку до тимчасового KT2. Потім, через проміжне KL4 замикаються контакти на зворотне підключення споживачів до мережі, ніж та здійснюється ЧАПВ.
схеми АЧР
Відповідно до ставляться, всі типи автоматичного частотного розвантаження здатні реалізувати різні функції захисту. Тому для побудови тих чи інших характеристик пристроїв АЧР, ступенів в їх роботі застосовуються певні схеми. Також пристрій може збиратися як на реле, так і на напівпровідникових приладах.
З одним реле частоти
Подивіться на малюнок, тут ви бачите принципову схему автоматичного частотного розвантаження, в якій використовується одне частотне реле. За допомогою контактів проміжного реле РП до частотного реле РЧ1 подається сигнал від вимірювального елемента. Яке при зниження рівня частоти відразу ж замикає контакти РП1 і РП2. Від контактів реле РП2 надходить сигнал на відключення навантаження.
У разі підвищення рівня частоти вище уставок спрацьовування схема повертається у вихідне положення. При цьому від реле РП5 надходить сигнал на контакти РП5.1, які відключають обмотки РВ1 і РП4. На той випадок, якщо робота за такою схемою не дасть бажаного результату, тут передбачено шунтування РВ1.
З ЧАПВ
Зверніть увагу, в даній схемі автоматичного частотного розвантаження, об'єкти відключаються релейного захистом в тому ж порядку, що і в попередньому прикладі. Від Р4 подається сигнал на тимчасове реле РВ1, через контакти якого порушуються обмотки проміжного РП1. Контакти проміжних РП1.1 і РП2.1 посилають сигнал на відключення. Про це сигналізує РУ1.
Після нормалізації частоти сигнал проходить по контактам РП1.3 і РП3.2 збуджується обмотка тимчасового РВ2. Через його контакти сигнали збуджують обмотку проміжного РП4. А воно, в свою чергу, через контакти РП4.2 і РП4.3 посилає сигнал на частотний пуск споживачів. Після чого вказівний реле РУ 2 сигналізує про спрацьовування ЧАПВ.
Вимоги, що пред'являються до АЧР
- Успішна ліквідація різноманітних аварій - автоматичне частотне розвантаження забезпечує адекватну реакцію на локальні і загальносистемні дефіцити. Це означає, що протиаварійне автоматика спрацьовує незалежно від форми та розвитку - одиничної або каскадної, темпів наростання або вихідної потужності з електростанції.
- Забезпечення частотно-часового поясу - автоматичне частотне розвантаження зобов'язана забезпечити дотримання зони, зазначеної на малюнку.
Як бачите, на малюнку вказана заштрихованная область, що позначає кордон, нижче якої частота не може опускатися в певний момент часу. В іншому випадку, така автоматична частотна розвантаження не забезпечить достатній захист і лопаті турбіни випробують колосальне навантаження, здатну порушити цілісність металу.
- Мінімальна кількість відключених - вихідне реле автоматичного частотного розвантаження повинно забезпечувати якомога менше число знеструмлених споживачів в разі необхідності зливу. Для цього застосовується АВР, запускаються на електростанціях після зниження частотних характеристик, щоб видати додаткову потужність.
- Достатня кількість ступенів - АЧР повинна виробляти таке відключення категорій розвантаження, при якому будуть знеструмлюватиметься найменш важливі об'єкти в послідовності їх значущості щодо можливого збитку.
- Досягнення прийнятного значення - сама автоматична частотна розвантаження не повинна вирішувати проблему з регулюванням частоти до 50 Гц. Її завдання забезпечити таку частоту, при якій групи енергосистем зможуть довго забезпечувати нормальні умови роботи. Поки персонал буде вирішувати проблему.
- Відсутність помилкових спрацьовувань - автоматичне частотне розвантаження не повинна реагувати на процеси, схожі з падінням частоти (асинхронні режими, синхронні коливання та інші).
Таким чином, автоматичне частотне розвантаження повинна відбудовувати свою роботу від постійних параметрів системи. При цьому випадкові чинники, що впливають на різні коефіцієнти, не повинні зачіпати роботу релейного або напівпровідникової апаратури, яка запускає автоматичну частотну розвантаження.