Назначение автоматической частотной разгрузки

Частота является одним из основных показателей качества электроэнергии. Согласно ГОСТ 13109 – 97 «Норма качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения» нормально допустимое значение отклонения частоты не должно превышать ± 0,2 Гц, а предельно допустимое значение отклонения частоты не должно превышать ± 0,4 Гц [7].

Допустимая длительность работы тепловых электрических станций при частоте ниже номинального значения определяется в значительной степени работой механизмов собственных нужд. Мощность, выдаваемая электростанцией при снижении частоты, определяется как производительностью механизмов собственных нужд, так и реакцией на снижение частоты турбин и их систем регулирования [2].

Снижение частоты в энергосистеме приводит к снижению производительности механизмов собственных нужд электростанций. В первую очередь снижение частоты сказывается на работе таких механизмов собственных нужд, как питательные и циркуляционные насосы, вентиляторы, дымососы, т.е. механизмов, производительность которых имеет высокую зависимость от частоты. Снижение производительности механизмов собственных нужд ведет к снижению мощности паровых турбин, а в условиях дефицита мощности в энергосистеме – к дальнейшему снижению частоты. Этот процесс носит название «лавина частоты».

Процесс снижения частоты в энергосистеме сопровождается также снижением напряжения, которое происходит вследствие уменьшения частоты вращения возбудителя, расположенного на одном валу с генератором. Вырабатываемая генератором реактивная мощность снижается, что приводит к снижению напряжения в сети. При дальнейшем лавинообразном снижении частоты лавинообразно снижается вырабатываемая генератором реактивная мощность. Этот процесс носит название «лавина напряжения».

Снижение частоты представляет опасность для лопаточного аппарата турбин, так как при отклонениях частоты от номинального значения и приближении её к значениям частот собственных колебаний лопаточного аппарата турбины в нем возникают усталостные напряжения, которые приводят к сокращению срока службы турбины, а при резонансных частотах может произойти разрушение лопаток турбин.

Аварийное снижение частоты в энергосистеме, вызванное внезапным возникновением значительного дефицита активной мощности, протекает очень быстро – в течение нескольких секунд. На рисунке 3.1 показан характер изменения частоты в энергосистеме.

1 – характер изменения частоты в аварийных режимах без действия автоматической частотной разгрузки; 2 - характер изменения частоты с помощью автоматической частотной разгрузки; 3 – граница допустимой зоны снижения частоты в энергосистеме

Рисунок 3.1 – Характер изменения частоты в энергосистеме

Поэтому дежурный персонал, не успевает принять каких – либо мер, вследствие чего ликвидация аварийного режима должна возлагаться на устройства автоматики. Для предотвращения развития аварии должны быть немедленно мобилизованы все резервы активной мощности, имеющиеся на электростанциях. Все работающие агрегаты загружаются до предела с учетом допустимых кратковременных перегрузок.

При отсутствии вращающегося резерва мощности единственно возможным способом восстановления частоты является отключение части наименее ответственных потребителей, которое осуществляется с помощью специальных устройств – автоматической частотной разгрузки (АЧР).

Следует отметить, что АЧР всегда связана с определённым народнохозяйственным ущербом, поскольку отключение линий, питающих потребителей влечёт за собой недовыработку продукции. Несмотря на это АЧР широко используется в энергосистемах. Она является средством предотвращения значительно больших убытков из за полного расстройства работы энергосистемы.