Моделювання зміни частоти в енергосистемі в аварійних режимах (Загальна постановка завдань), страница 2

Зниження частоти до 46.5 - 45 Гц викликає істотна зміна роботи механізмів власних потреб паротурбінних електричних станцій, які різко знижують свою продуктивність. Так, наприклад, циркуляційні насоси парових турбін при цьому знижують подачу води в конденсатори на 25 – 40 %, а живильні насоси на ряді електростанцій повністю припиняють подачу води в казани. І перше, і друге приводить до різкого зниження розташовуваної потужності теплових електростанцій. Останні викликає подальше збільшення дефіциту потужності в системі й більше глибоке зниження частоти. Це веде до ще більшого зниження розташовуваної потужності теплових електростанцій і лавинообразному зниженню частоти. Явище лавини частоти приводить до повного «погашенню» системи.

При зниженні частоти, зв'язаної зі швидкістю генераторів, викликає зниження порушення останніх й у той же час збільшення споживання реактивної потужності приймачами електричної енергії - двигунами, трансформаторами й ін., що приводить до зниження напруги у вузлових пунктах системи. При зниженні частоти 43 - 45 Гц напруга може знизитися до величини, близької  критичної, коли виникає явище подальшого швидкого зниження напруги, що одержала назва лавини напруги. Дане явище супроводжується, з одного боку, саморозвантаженням і масовим відключенням споживачів від захисту, а з іншого боку, - порушенням паралельної роботи електричних станцій. Лавина частоти й лавина напруги викликають аварії, пов'язані із тривалим відключенням споживачів розладом роботи електричних станцій. Ліквідація таких аварій, тобто відновлення нормального режиму роботи енергетичної системи, може тривати кілька годин.

Явища лавини частоти й лавини напруги протікають у плині декількох десятків секунд. У такий короткий час правильна оцінка положення, що створилося, і проведення необхідних заходів з боку чергового персоналу в системі практично не можлива. У цих умовах зниження частоти до небезпечних меж може бути відвернене у двох випадках: а) якщо в системі є досить великий обертовий резерв; б) якщо автоматично відключити відповідну частину навантаження.

За умовами підтримки економічного режиму в енергетичній системі сумарна потужність обертового резерву, як правило, не перевищує 20 %. У годинники максимуму навантаження системи обертовий резерв може зменшитися до нуля. Однак при аваріях, пов'язаних з відключенням генераторів і станцій або поділом системи на окремі частини, дефіцит потужності може досягати 30 %  і більше відсотків. Тому єдиним надійним виходом є автоматичне відключення відповідної частини навантаження. Це завдання виконують пристрою АЧР - автоматичне частотне розвантаження.

1.3 Характер зміни частоти

При зміні частоти в електричній системі можна розглядати:

- швидкі й середні зміні частоти (миттєве або поточне значення), що відбуваються під час перехідного процесу й пов'язані зі зміною швидкості генераторів під впливом небалансів обертаючих моментів на валах генераторів;

- відносно повільні зміни частоти (середнє значення), характерні для всієї системи в цілому, що визначаються еквівалентною інерцією всіх машин системи й дією регуляторів швидкості й регуляторів частоти;

-повільні зміни.

На першій стадії перехідного електромеханічного процесу ні регулятори швидкості, ні регулятори частоти ще не діють.

При зниженні частоти на величину, що виходить за межі зони нечутливості регуляторів швидкості (первинні регулятори), останні вступають в, дія, перерозподіляючи додаткове навантаження відповідно до величин, зворотними статизму регуляторів. Залежно від величини збурювання регулятори вступають у роботу через 0,3 - 2 с. після наброса потужності.

Накінець, на останній стадії процесу впливають найбільше повільно діючі регулятори частоти (вторинні регулятори), що змінюють уставки первинних регуляторів однієї або групи станцій, що регулюють  на частоту, у результаті чого останні беруть на себе небаланс потужності, що виник у системі. При цьому частота в системі при наявності достатнього резерву потужності відновлюється до нормального значення.

Час дії регуляторів частоти звичайно становить кілька десятків секунд. Тому процес регулювання частоти можна вважати дуже повільним стосовно електромеханічного процесу й дії регуляторів швидкості, на підставі чого ці процеси в ряді випадків можна розглядати роздільно.

Тяким чином, при математичному описі процесу зміни частоти в системі після появи в ній якого-небудь небалансу потужності  доводиться виділити: