Защита от промяна на честотата
1.1 Честотно разтоварване на AChR-1
1.2 Честотно разтоварване на AChR-2
1.3 Честотно разтоварване AChR-S
1.4 Комбинирано разтоварване
1.5 Включване на товара по честота (FARF)
1.6 Ограничение на свръхчестотата (AOFC)
2.1 Изчисляване на мощността на товара, свързан към AFC
3.1 Съвременни устройства за разтоварване
Честотата на променливия електрически ток е един от основните показатели за качеството на електрическата енергия, генерирана от генератори на електроцентрали и доставена на потребителите. Честотата на въртене на електродвигателите зависи от честотата на променливия ток и следователно от работата на механизмите, завъртани от тях (машини, помпи, вентилатори и др.). С намаляването на честотата тяхната производителност намалява. Увеличаването на честотата води до прекомерна консумация на електроенергия. Следователно всяко отклонение на честотата от номиналната стойност е пагубно за националната икономика. Следователно, както и поради редица други важни причини, честотата на променливия ток се нормализира.
Номиналната стойност на AC честотата е 50 Hz. Допустимото отклонение от номиналната стойност е ±0,2 Hz. Допуска се краткотрайна работа с отклонение от ±0,4 Hz.
Като се има предвид балансът между генериране и потребление на активна мощност, честотата остава непроменена. Но натоварването на електроенергийната система, което във всеки един момент зависи от броя на присъединените консуматори и тяхното натоварване, практически не остава постоянно, а непрекъснато се променя, което води до дисбаланс.
Докато има въртящ се резерв от активна мощност в електроенергийната система, честотата и системите за управление на мощността ще поддържат зададеното ниво на честота. След предене резерва ее изчерпана, недостигът на активна мощност, причинен от изключване на част от генераторите или присъединяването на нови консуматори, ще доведе до намаляване на честотата в електроенергийната система.
Леко намаляване на честотата (с няколко десети от херца) не представлява опасност за нормалната работа на електроенергийната система, въпреки че, както беше отбелязано по-горе, води до влошаване на икономическите показатели. Намаляването на честотата с повече от 1-2 Hz е сериозна опасност и може да доведе до пълно прекъсване на енергийната система. Това се определя преди всичко от факта, че с намаляване на честотата скоростта на въртене на електродвигателите намалява и следователно производителността на задвижваните от тях механизми за собствена консумация на топлоелектрически централи. Поради намаляването на производителността на механизмите за собствено потребление, наличният капацитет на топлоелектрическите централи, особено на електроцентралите с високо налягане, рязко намалява, което води до по-нататъшно намаляване на честотата в електроенергийната система. Така протича лавинообразен процес – „лавина на честотата“, който може да доведе до пълно разрушаване на електроенергийната система. Трябва също така да се отбележи, че съвременните големи парни турбини не могат да работят на ниска честота за дълго време поради риск от повреда на техните роторни лопатки.
Процесът на намаляване на честотата в електроенергийната система също е придружен от намаляване на напрежението, което се дължи на намаляване на честотата на въртене на възбудители, разположени на същия вал като главните генератори. Ако регулаторите на възбуждане на генераторите и синхронните компенсатори не могат да задържат напрежението, тогава може да възникне и лавинообразен процес - "напреженова лавина", тъй като намаляването на напрежението е придружено от увеличаване на консумацията на реактивна мощност, което допълнително ще усложни ситуацията в електроенергийната система.
Аварийното намаление на честотата в електроенергийната система, причинено от внезапно възникване на значителен недостиг на активна мощност, протича много бързо - в рамките на няколко секунди. Поради това дежурният персонал няма време да предприеме каквито и да било мерки, в резултат на което отстраняването на аварийния режим трябва да бъде възложено на устройствата за автоматизация. За да се предотврати развитието на авария, трябва незабавно да се мобилизират всички резерви от активна мощност, налични в централите. Всички въртящи се единици са натоварени до границата, като се вземат предвид допустимите краткотрайни претоварвания.
При липса на въртящ се резерв, единственият възможен начин за възстановяване на честотата е изключване на някои от най-малко критичните консуматори. Това се осъществява с помощта на специални устройства за автоматично честотно разтоварване (AFD), които се задействат при опасно намаляване на честотата.
Трябва да се отбележи, че действието на AFC винаги е свързано с определени национални икономически щети, тъй като прекъсването на линиите, доставящи електроенергия на промишлени предприятия, селскостопански и други потребители, води до недостатъчно производство, поява на дефекти и др. Въпреки това AFC се използва широко в електроенергийната система като средство за предотвратяване на много по-големи загуби поради пълно прекъсване на електроенергийната система, ако не се вземат спешни мерки за отстраняване на недостига на активна мощност.
1.1 Честотно разтоварване на AChR-1
Честотното разтоварване на AChR-1 обикновено се нарича такова разтоварване по честота, когато опашките за зареждане се изключват, когато честотата намалява (понякога такова разтоварване се нарича високоскоростно разтоварване).
Честотно-времевата характеристика на такова разтоварване е показана на фиг. 1.1, където ред 1 показва промяната на честотата f във времето с недостиг на активна мощност венергийна система.
Задействането на алгоритъма ACR-1 трябва да се случи, когато контролираната честота достигне стойността на Fp ACR-1 - началната настройка на алгоритъма ACR-1. След достигане на тази стойност, след определен период от време TACHR-1, наречен време за реакция, съответната опашка за зареждане се изключва. По този начин устройството, което изпълнява функцията ACR-1, трябва да съдържа елементи, които измерват текущата стойност на контролираната честота и я сравняват с определената настройка на честотата.
Като се има предвид работата на устройството за честотно разтоварване в условия на дефицит на активна мощност, е необходимо да се обърне внимание на още един параметър, който характеризира работата на електроенергийната система в тези условия - скоростта на промяна на контролираната честота fAFR . На фиг. 1.1 този параметър е показан като допирателна f'1, начертана в инфлексната точка на линия 1, която характеризира промяната в честотата във времето. По принцип е възможен и друг вариант за намаляване на честотата, когато в случай на загуба на захранване от системата напрежението в контролирания възел се поддържа чрез захранване от асинхронни двигатели, работещи в режим "изтичане". В този случай промяната на честотата настъпва по линия 2 със скорост f'2>gt; f'1.
За да се предотвратят ненужни изключвания на товара в случай на загуба на мощност, е необходимо да се въведат специални елементи в алгоритъма AFR-1, който трябва да вземе предвид скоростта на промяна на честотата при генериране на сигнал за изключване на товара и да не извършва прекъсвания на товара в случаите, когато скоростта на промяна на честотата надвишава определена предварително определена стойност f'2 > f'bl.
Тези елементи трябва да осигуряват:
•измерване на скоростта на промяна на честотата;
•сравнение на текущата стойност на скоростта с предварително зададена настройка f'bl.
Всичко по-горе позволявасъставете обобщена функционална диаграма на алгоритъма AChR-1 (фиг. 1.2).
Контролираното напрежение UK се подава през изолиращ и мащабиращ трансформатор Т към входовете на два измервателни елемента А1 и А2, а текущите стойности на измерените стойности се подават към входовете на съответните прагови елементи А3 и А4.
Ориз. 1.1. Графики на промяна на честотата, характеризиращи работата на алгоритъма AChR-1
Ориз. 1.2. Обобщена функционална схема на алгоритъма AChR-1
Поради факта, че въвеждането на забрана за изключване на товара чрез скоростта на промяна на честотата се определя от характеристиките на конкретна енергийна система, веригата осигурява функционален блок, който ви позволява да изключите сигнала по скорост от алгоритъма ACR-1. На фиг. 1.2 този блок е показан като ключ SA1.
Сумирането на сигналите от праговите елементи се извършва съгласно логическата схема И - НЕ от елемента A5. Появата на сигнал на изхода на елемента A5 ви позволява да генерирате команда за изключване на опашките за натоварване, но за да се изключат фалшиви положителни резултати и да се предотвратят ненужни прекъсвания на натоварването, елементът A6 е включен във функционалната диаграма на алгоритъма AChR-1, който осигурява определен интервал от време между момента, в който са изпълнени условията на AChR-1, разгледани по-горе, и времето, когато е включено изпълнителното реле K. Според настоящите регулаторни документи, този интервал от време може да варира от 0,15 до 0,3 s.
Когато настройвате устройства за намаляване на натоварването за алгоритъма AChR-1, трябва да се посочи следното:
Fp AChR-1 е честотата на стартиране на алгоритъма (елемент A3);
TACHR-1 е времето за реакция на алгоритъма (елемент A6);
f'bl е скоростта на промяна на честотата.
1.2 Честотно разтоварване на AChR-2
Честотното разтоварване на AChR-2 обикновено се нарича изключване на товара след достигане на предварително определена честотна настройка снякаква, достатъчно дълга, настройка за времето за реакция или, както е посочено в PUE, изключване на товара с увеличаване на продължителността на намалената честота.
Честотното разтоварване AChR-2 е предназначено да възстанови стойността на честотата и да предотврати работата на генераторите при честота под 49 Hz.
Разтоварването според алгоритъма AChR-2 се извършва с бавно намаляване на честотата след действието на разтоварване съгласно алгоритъма AChR-1 или замръзване на ниво под 50 Hz.
За да се предотвратят ненужни изключвания, описанието на алгоритъма AFC-2 трябва да бъде допълнено със следното условие: товарът не трябва да се изключва, ако преди изтичането на интервала от време TACHR-2 контролираната честота стане равна на честотата на връщане на алгоритъма ACR-2 fB ACR-2.