Назначение и виды противоаварийной автоматики

Назначением технических средств противоаварийного управления электроэнергетическими системами – противоаварийной автоматики является предотвращение возникновения и развития аварийных процессов в энергосистеме и ускорение восстановления нормальных режимов.

К противоаварийному управлению относятся, прежде всего, технические средства автоматической защиты электроэнергетической системы от неизбежных КЗ — автоматические устройства релейной защиты (АУРЗ), отключающие поврежденные электроэнергетические объекты (рис. 8.2).

Основным свойством АУРЗ является мгновенное определение расположения КЗ и воздействие на отключение соответствующего выключателя. АУРЗ дополняются автоматическими устройствами резервирования отказов выключателей (УРОВ).

Они отключают ближайшие к неотключившимся поврежденным со стороны источника питания исправные электроэнергетические объекты. Действуя в самом начале возникновения токов КЗ и сильных снижений напряжения, АУРЗ и УРОВ предотвращают развитие аварийной ситуации.

Собственно к противоаварийной автоматике относятся отключение мощных генерирующих и сильно загруженных магистральных линий электропередач, вызывающих внезапные скачкообразные нарушения баланса мощностей.

Прежде всего, действует автоматика повторного (АПВ) и резервного (АВР) включения отключенных АУРЗ или соответственно резервных выключателей, пытающаяся устранить возмущающее воздействие.

Высокая эффективность АПВ обусловила обязательность ее установки на выключателях линий электропередач (особенно воздушных), шинах и секциях шин электрических станций и подстанций, трансформаторах и даже синхронных генераторах.

Эффективность АПВ обусловлена неустойчивостью (самоликвидацией) дуговых КЗ (особенно однофазных на землю). Поэтому на линиях сверхвысокого напряжения кроме трехфазного применяется однофазное автоматическое повторное включение отключенного АУРЗ провода с однофазным КЗ на землю. Устройства АВР обеспечивают необходимую надежность функционирования собственных нужд ЭС и надежность электроснабжения от подстанции с секционированными шинами низшего напряжения.

Существенно облегчает возмущающее воздействие на электроэнергетическую систему КЗ автоматика релейной форсировки возбуждения (АРВФ) синхронных генераторов, компенсаторов и синхронных электродвигателей до технически возможного уровня. При этом за счет возрастания их ЭДС повышаются и остаточные напряжения (при КЗ) на шинах электростанций и подстанций.

При неудачном действии АПВ и неэффективности АРФВ аварийная ситуация обычно начинается с потери динамической или нарушения статической устойчивости параллельной работы ЭС.

Сохранение динамической или статической устойчивости в аварийных ситуациях является задачей централизованной и рассредоточенной иерархической автоматической системы — автоматики предотвращения нарушения устойчивости АПНУ (рис. 8.2), которая функционирует на основе современной управляющей цифровой вычислительной техники.

При нарушении, несмотря на действие АПНУ, устойчивости параллельной работы и наступлении асинхронного режима вступает в действие второй комплекс технических средств противоаварийного управления, имеющий назначением обеспечить результирующую устойчивость ЭЭС путем ресинхронизации выпавшей из синхронизма ЭС или ЭЭС — автоматика ликвидации асинхронного режима АЛАР. При неуспешности попыток устранить несинхронную работу АЛАР отключает линию связи между несинхронно работающими частями электроэнергетической системы — действует делительная автоматика ДА.

Применяется автоматика ограничения снижений напряжения АОСН и частоты АОСЧ и их повышения АОПН, АОПЧ. К АОСН относится прежде всего АУРЗ минимального напряжения электродвигательных объектов. Наиболее широко из АОСЧ применяется автоматика частотной разгрузки АЧР дефицитной по мощности части ЭЭС, эффективно ограничивающая снижение частоты путем отключения нагрузки. Нежелательные для потребителей электроэнергии действия АОСН и АОСЧ компенсируются устройствами автоматического повторного пуска электродвигателей и адаптивного по частоте (частотного) повторного включения по мере восстановления напряжения и частоты.

Недопустимые для изоляции повышения напряжения (возникновение КЗ) и опасные для турбогенераторов и сохранения устойчивости параллельной работы ЭС повышения частоты предотвращаются различными автоматическими устройствами их ограничения, особенно автоматическим подключением компенсирующих реакторов к шинам ЭС и ПС и отключением быстро разгоняющихся гидрогенераторов при резком снижении (сбросе) их нагрузки.

Эффективной в послеаварийном режиме является автоматика тепловых электростанций, отключающая отдельные синхронные генераторы от общих шин электростанций и выделяющая их только для снабжения электроэнергией нормального качества собственных нужд и обеспечения максимальной производительности электростанций в условиях аварийного и восстановления нормального режимов.

Важная роль в восстановлении нормального режима принадлежит противоаварийной автоматике частотного (при снижениях частоты) ускоренного пуска, включения с самосинхронизацией и быстрого набора нагрузки гидрогенераторов и их отключений при повышении частоты.

Восстановление электрической связи между разделенными частями электроэнергетической системы производится после действия АСРЧМ и АРБ (рис. 8.2) автоматикой повторного включения с синхронизацией АПВС.

Таким образом, целесообразно различать следующие основные групповые виды автоматики противоаварийного управления электроэнергетическими системами:

• автоматика ликвидации и снижения тяжести возмущающих воздействий — автоматика отключений коротких замыканий и повторного или резервного включения;

• общесистемная автоматика ликвидации нарушения синхронной устойчивости электроэнергетических систем;

• автоматика ликвидации асинхронного режима;

• автоматика предотвращения недопустимых изменений режимных параметров электроэнергетических систем.