Dokud je v energetickém systému rotační rezerva činného výkonu, budou systémy řízení frekvence a výkonu udržovat specifikovanou úroveň frekvence. Po vyčerpání zvlákňovací rezervy bude mít nedostatek činného výkonu způsobený odstavením některých generátorů nebo zapnutím nových spotřebičů za následek snížení frekvence v energetickém systému.

Mírné snížení frekvence (o několik desetin hertzů) nepředstavuje nebezpečí pro normální provoz elektrizační soustavy, i když s sebou nese zhoršení ekonomických ukazatelů. Pokles frekvence o více než 1–2 Hz představuje vážné nebezpečí a může vést k úplnému narušení energetického systému. To je dáno především tím, že při poklesu frekvence klesá rychlost otáčení elektromotorů, a tedy i produktivita mechanismů, které pohánějí pro pomocné potřeby tepelných elektráren. Například snížení frekvence o 3–5 Hz vede ke snížení dodávky vody do kondenzátoru oběhovými čerpadly o 20–40 %. Při takovém snížení frekvence napájecí čerpadla téměř úplně přestanou dodávat vodu do kotle. V důsledku poklesu produktivity pomocných mechanismů se dostupný výkon tepelných elektráren, zejména vysokotlakých, prudce snižuje, což s sebou nese další snížení frekvence v energetické soustavě. Dochází tak k procesu podobnému lavině – „frekvenční lavině“, která může vést k úplnému zhroucení provozu energetického systému. Je třeba si také uvědomit, že moderní velké parní turbíny nemohou dlouhodobě pracovat na nízkých frekvencích kvůli riziku poškození jejich rotorových lopatek.

Proces snižování frekvence v energetickém systému je také doprovázen poklesem napětí, ke kterému dochází v důsledku snížení rychlosti otáčení budičů instalovaných na stejné hřídeli jako hlavní generátory. Pokud regulátory buzení generátorů a synchronních kompenzátorů nejsou schopny udržet napětí, může dojít také k lavině podobnému procesu – „napěťové lavině“, protože pokles napětí je doprovázen zvýšením spotřeby jalového výkonu, což dále zkomplikuje situaci v energetické soustavě.

K nouzovému snížení frekvence v energetické soustavě, způsobenému náhlým výskytem výrazného nedostatku činného výkonu, dojde velmi rychle, během několika sekund. Služební personál proto nemá čas přijímat žádná opatření, v důsledku čehož musí být odstranění nouzového režimu přiřazeno automatizačním zařízením. Aby se zabránilo rozvoji havárie, musí být okamžitě mobilizovány všechny aktivní výkonové rezervy, které jsou v elektrárnách k dispozici. Všechny rotační jednotky jsou zatěžovány na limit s ohledem na přípustná krátkodobá přetížení.

Při absenci rezervy rotace je jediným možným způsobem obnovení frekvence v síti odpojení některých nejméně kritických spotřebičů. To se provádí pomocí speciálních zařízení – automatických strojů. snížení frekvence (AFR), spouštěné nebezpečným poklesem frekvence v síti.

Změna frekvence energetického systému je složitý proces spojený se změnou parametrů jeho jednotlivých prvků: činný výkon vyvíjený bloky elektrárny a výkon zátěže, z nichž většinu tvoří elektromotory.

Hloubka snížení frekvence závisí nejen na hodnotě deficitu činného výkonu v prvním okamžiku havárie, ale také na charakteru zátěže. Spotřeba energie jednou skupinou spotřebitelů, která zahrnuje elektrická osvětlovací zařízení a další instalace s čistě aktivní zátěží, nezávisí na frekvenci a zůstává konstantní, když se snižuje. Spotřeba další skupiny spotřebičů (střídavých motorů) klesá s poklesem frekvence. Čím větší je podíl zátěže první skupiny v elektrizační soustavě, tím více se frekvence sníží při stejném deficitu činného výkonu. Zatížení spotřebitelů druhé skupiny do určité míry vyhladí účinek snížení frekvence, protože současně klesne spotřeba energie elektromotorů.

READ
Co řeže diamantový kotouč?

Snížení výkonu spotřebovaného zátěží při poklesu frekvence nebo, jak se říká, regulační účinek zátěže charakterizovaný koeficientem regulačního účinku KН, rovná se poměru:

Faktor KН ukazuje, o jaké procento se sníží činná spotřeba zátěže při každém procentuálním snížení frekvence. Hodnota součinitele regulačního účinku zatížení musí být stanovena speciálními zkouškami a ve výpočtech se bere jako rovna 13.

Odchylka frekvence v procentech, zahrnutá ve výrazu (65),

kde f je v hertzech.

Dosazením této hodnoty do výrazu (65) dostaneme:

Když tedy známe koeficient KН, můžete pomocí výrazu (66) určit, o kolik hertzů se frekvence sníží při určité hodnotě deficitu činného výkonu P, vyjádřené jako procento plného zatížení energetického systému. f. Znalost rozsahu snížení frekvence v nouzovém režimuAB Ve srovnání s nominální frekvencí 50 Hz lze určit hodnotu frekvence v ustáleném stavu:

Pokud předtím, než došlo k nedostatku, napájecí systém pracoval na frekvenci fС, odlišný od 50 Hz, výraz (67) bude mít následující tvar:

Zařízení AFR musí být instalováno tam, kde může dojít k výraznému nedostatku činného výkonu v celé energetické soustavě nebo v jejích jednotlivých regionech a výkon spotřebičů, které jsou odpojeny při spuštění AFR, musí být dostatečný, aby zabránil poklesu frekvence, který hrozí narušit činnost pomocných mechanismů elektrárny, což může vést k lavině frekvencí za ní. V souladu s PTE musí zařízení ATS vyloučit možnost i krátkodobého poklesu frekvence pod 45 Hz, doba provozu při frekvenci pod 47 Hz by neměla přesáhnout 20 s a při frekvenci pod 48,5 Hz – 60 s .

Při provádění ATS je nutné vzít v úvahu všechny reálně možné případy havarijních odstávek výrobní kapacity a rozdělení elektrizační soustavy nebo energetického propojení na části, ve kterých může dojít k nedostatku činného výkonu, jakož i skutečnost, že zátěž , a tedy možný nedostatek činného výkonu, se liší v závislosti na ročním období, denní době, dnech v týdnu. Aby celkový výkon zátěže spotřebičů odpojených působením AFR alespoň přibližně odpovídal deficitu činného výkonu, který vznikl při dané nehodě, provádí se AFR zpravidla vícestupňově, v několika frontách, lišící se v nastavení frekvence provozu.

Na Obr. 9.1. jsou uvedeny křivky, které charakterizují proces změny frekvence v energetické soustavě při náhlém nedostatku činného výkonu. Pokud v energetické soustavě není AFR, bude snižování frekvence způsobené nedostatkem činného výkonu pokračovat na takovou ustálenou hodnotu, při které se regulačním účinkem zátěže a působením regulátorů otáček turbíny vyrovná vyrobeného a spotřebovaného výkonu bude opět obnoveno na novou sníženou hodnotu frekvence (křivka I ). Pro obnovení normální frekvence v energetické soustavě je v tomto případě nutné ručně odpojit část zátěže spotřebičů, jejichž celkový příkon se při frekvenci 50 Hz rovná výkonovému deficitu, který způsobil nouzové snížení frekvence .

READ
Jak připevnit penoplex pomocí hmoždinek?

Jinak dojde k procesu změny frekvence v přítomnosti AFR (křivka II). Nechť se například AFR skládá ze tří front s nastavením odezvy 48; 47,5 a 47 Hz. Když frekvence klesne na 48 Hz (bod 1), AFC prvního stupně bude fungovat a vypne některé spotřebiče: sníží se deficit činného výkonu, díky čemuž se sníží i rychlost snižování frekvence. Při frekvenci 47,5 Hz (bod 2) bude pracovat AFC druhého stupně, čímž se dále sníží deficit činného výkonu a rychlost snižování frekvence. Při frekvenci 47 Hz (bod 3) bude fungovat AFC třetího stupně a vypne spotřebiče, jejichž výkon je dostatečný nejen k zastavení snižování frekvence, ale také k jeho obnovení. Zařízení AFC používaná k odstranění nouzových nedostatků činného výkonu v energetických systémech jsou rozdělena do tří hlavních kategorií (PTE).

První kategorie AFCI – vysokorychlostní (t = 0,1  0,3 s) s nastavením odezvy od 49 Hz (v některých případech od 49,2 – 49,3 Hz) do 46,5 Hz. Účelem front AChRI je zabránit hlubokému poklesu frekvence při prvním rozvoji nehody. Nastavení spouštění jednotlivých ACPI front se od sebe liší o 0,1 Hz.

Výkon spotřebičů připojených k zařízením AChРI, РAChRI určeno vzorcem (PTE)

kde: РГ – nedostatek výrobní kapacity;

PRES – zohledněna část výkonové rezervy;

Jako PRES Zohledňuje se pouze garantovaná točivá rezerva tepelných elektráren, poskytovaná parním výkonem kotlů. Všechny hodnoty ve vzorci (69) jsou uvedeny v relativních jednotkách a za základní výkon se považuje spotřeba energie energetického systému (okresu) v počátečním režimu, než dojde k výpadku napájení. Napájení připojené k AChRI je přibližně rovnoměrně rozděleno mezi fronty.

18.2. Automatický restart po AFR

Pro urychlení obnovení napájení spotřebičů odpojených při spuštění AFR se používá speciální typ automatizace – automatické opětovné zapnutí po AFR (nebo AFR). Zařízení FFA se spouští po obnovení frekvence v energetické soustavě a dává impuls k zapnutí odpojených spotřebičů. V první řadě by havarijní odezva měla být prováděna v rozvodnách s odpovědnými spotřebiteli, v rozvodnách bez stálého personálu údržby, s domácí službou, umístěných daleko od místa operačních terénních týmů.

Působení PFA by mělo být prováděno při frekvenci 49,5–50 Hz. Počáteční nastavení doby restartu je 10–20 s, konečné pak v závislosti na konkrétních podmínkách. Minimální časový interval mezi sousedními frontami CFA v rámci energetického systému nebo jednotlivého uzlu je 5 sekund. Výkon zátěže je obvykle distribuován rovnoměrně napříč frontami CSA. Pořadí připojení spotřebitelů k soukromému přívodu vzduchu je opačné než pořadí havarijní odezvy, tzn. poslední stupně AChR jsou napojeny na první stupně ChAPV.

Podíl zátěže připojené k automatickému opětnému zapnutí by měl být v každém konkrétním případě stanoven s ohledem na místní podmínky (možnost opakovaného snížení frekvence v oblasti oddělené pro izolovaný provoz, přetížení elektrických vedení, obnovení paralelního provozu automatickým opětným zapnutím se synchronizací zachycení atd.).

READ
Kde držet peníze v domě podle Feng Shui?

18.3. Schémata AChR a CHAPV

Na Obr. 10.1, а Je zobrazeno schéma kombinované ACHRI a ACHRII. Provoz ACPI se provádí pomocí frekvenčního relé KF1, mezilehlé relé KL1 a výstupní relé KL2 a časové relé KT1. Alarm aktivace ACHRI a ACHRII se provádí indikačním relé KH1 и KH2 respektive. Při provádění AChR pouze jednoho typu (AChRI nebo AChRI II) je část relé vyloučena z obvodu.

Pro úsporu frekvenčních relé se pro implementaci kombinovaného AFR používají speciální schémata, která umožňují spínání nastavení jednoho frekvenčního relé. Jedno z takových schémat je znázorněno na obr. 10.1. б. Obvod AFR používá jedno frekvenční relé KF typu RF-1, na jehož měřicích prvcích se konfigurují nastavení odpovídající AChRI a AChRI II. V normálním režimu až do spuštění KF kontakt uzavřen KL2.1 dvoupolohové relé typu RP8, které zajišťuje připravenost k činnosti obou měřicích prvků relé konfigurovaných na nastavení AChRI a AChRI II.

Když frekvence klesne na nastavení AChRII, kontakt sepne KF.1 a relé KL1 Kontakt KL1.1 bude dodávat plus do horního vinutí relé KL2, který přepnutím svých kontaktů vyřadí z provozu měřicí prvek s nastavením AChRII. Pokud frekvence klesne na požadovanou hodnotu AFCI, kontakt KF.1 neotevře se nebo se po krátkém otevření znovu sepne, načež mezilehlé relé bude fungovat s mírným zpožděním KL3 a kontakt KL3.1 vydá impuls přes indikační relé KH1 na výstup mezilehlého relé KL5. Tím je práce obvodu dokončena.

Pokud frekvence neklesne na nastavení AFCI, obvod bude pokračovat v činnosti. Časové relé KT1, spouští se při sepnutí kontaktu KL2.3, se sama přidrží prostřednictvím svého okamžitého spínacího kontaktu KT1.1. Po časové prodlevě nastavené na skluzovém kontaktu KT1.2, plus bude aplikováno na spodní vinutí relé KL2, a přepne své kontakty, čímž se znovu aktivuje měřicí prvek s nastavením AChRII. Po celou dobu, než se skluzový kontakt sepne KT1.2, obvod bude připraven k vypnutí bez časové prodlevy, pokud frekvence klesne na nastavení AFCI. Po sepnutí skluzového kontaktu KT1.2 a přepínání kontaktů relé KL2 vypínací okruh z ACHRI bude odstraněn a v provozu zůstane pouze ACHRII. Po přepnutí KL2 bude znovu fungovat KF (pokud je frekvence v napájecím systému nižší než nastavení provozu AChRII) a relé KL1 a spustí se časové relé KT2, který, když je aktivován, přes indikační relé KH2 bude dodávat plus do výstupního relé KL5.

mezilehlé relé KL4, jehož vinutí je připojeno paralelně k vinutí KT1, udrží váš kontakt KL4.1 přerušený obvod horního vinutí relé KL2, čímž zabráníte jeho opětovnému spuštění.

Po aktivaci výstupního relé se obvod vrátí do původní polohy KL5, která otevře kontakt KL5.1 v obvodu vinutí relé KT1 и KL4. V případě, že obvod nepůsobí na vypnutí z důvodu obnovení frekvence v elektrizační soustavě nad nastavením AChRII a návrat relé KF, návrat obvodu bude proveden posunutím vinutí KT1 podél řetězu: trvalý kontakt KT1.3 – normálně otevřený kontakt KL1.3 – normálně otevřený kontakt KL2.4. Časové zpoždění AChRII v uvažovaném obvodu je určeno součtem nastavených časových zpoždění KT2 a na posuvném kontaktu KT1.2.

READ
K čemu je miska Fanel?

Na Obr. 48. a. Je znázorněno schéma jednoho stupně AChR s ChAPV. Obvod využívá jedno frekvenční relé, jehož provozní nastavení se automaticky přepíná.

Když frekvence klesne na požadovanou hodnotu odezvy odpovídající fronty AFC, frekvenční relé bude fungovat KF a spusťte časové relé KT1. Po sepnutí kontaktu časového relé budou fungovat mezilehlá relé KL1 и KL2 a zakázat skupinu spotřebitelů. Současně navazování kontaktu KL1.4. uvede do provozu měřicí prvek frekvenčního relé typu RF-1 s nastavením odpovídajícím FAPV. Nyní po zprovoznění uvedeného měřicího prvku dojde k rozepnutí kontaktu frekvenčního relé až po obnovení frekvence v elektrizační soustavě na novou nastavenou hodnotu 49,5–50 Hz. Relé KL1 při spuštění se také sepne svým kontaktem KL1.2 mezilehlý obvod cívky relé KL3, který se spouští a omezuje se. Po obnovení normální frekvence nebo frekvence blízké normální frekvenci relé KF и KT1 otevřít jejich kontakty. V tomto případě relé KL1 vrátí a uzavře kontakt KL1.3 v obvodu vinutí časového relé KT2. Od kontaktu KL3.2 již sepnuto, relé KT2 začne pracovat i po časové prodlevě nastavené na posuvném kontaktu KT2.2, uzavře obvod vinutí mezilehlého relé KL4. Ten, který pracuje, je samodržný prostřednictvím svého uzavíracího kontaktu KL4.1 a dodává impulsy k zapnutí spotřebitelských spínačů, které byly vypnuty činností AFR. Obvod se vrátí po sepnutí trvalého kontaktu časového relé KT2.3, jehož časové zpoždění se liší od časového zpoždění kluzného kontaktu KT2.2 po dobu asi 1 s. Po sepnutí přítlačného kontaktu KT2.3 relé KL3 vrátí a otevře kontakt KL3.2 obvod cívky časového relé KT2. Relé indikátorů KH1 и KH2 jsou určeny pro signalizaci provozu AFR a CFA. Použití překryvu SX1 příslušnou automatizaci lze zcela vyřadit z činnosti a pomocí překrytí SX2 – pouze CHAPV.

Automatické snížení frekvence

Frekvence elektrické sítě je 50 Hz, pro správný provoz spotřebičů elektrické energie a energetického systému jako celku musí být frekvence v této hodnotě. Pokud je množství energie vyrobené v elektrárnách menší než množství energie spotřebované spotřebiteli, dojde k prudkému poklesu frekvence elektrické sítě.

Automatické frekvenční vykládání (AFS) je prvek nouzové automatizace distribučních rozvoden, který má zabránit poklesu frekvence elektrizační soustavy při prudkém poklesu množství činného výkonu v elektrické síti.

Díky AFR v případě nedostatku vyrobené energie v elektrárnách zůstává energetický systém v provozu a poskytuje napájení nejkritičtějším spotřebitelům, jejichž vypínání je nepřijatelné, protože může vést k různým negativním důsledkům .

V prvé řadě se jedná o spotřebitele první kategorie, jejichž odpojení představuje nebezpečí pro lidský život nebo může vést k velkým materiálním škodám. Druhou důležitostí jsou spotřebitelé druhé kategorie spolehlivosti napájení, jejichž odpojení vede k narušení normálního provozního cyklu podniků, různých systémů a komunikací obydlených oblastí.

READ
Co znamenají ikony na dálkovém ovládání klimatizace?

Navíc prudký pokles frekvence v energetickém systému může vést k narušení normálního provozu elektráren. To znamená, že pokud nebudou přijata žádná opatření, bude snižování frekvence pokračovat, což bude mít za následek úplný kolaps energetického systému.

Automatické odlehčení frekvence v případě poklesu frekvence pod nastavenou hodnotu automaticky odpojí některé spotřebiče od elektrické sítě, čímž je zajištěno snížení deficitu vyrobeného činného výkonu v elektrické síti. Snížení výkonového deficitu zase pomáhá zvýšit frekvenci elektrické sítě na požadovanou hodnotu 50 Hz.

Zařízení pro automatické snižování frekvence pracují ve stupních. První stupeň, který má nejkratší časové zpoždění 0,3-0,5 s a spouští se při poklesu frekvence na 49,2 Hz (nebo nižší v závislosti na vlastnostech elektrizační soustavy), odpojuje nejméně důležité spotřebiče rozvodny. Pod tímto stupněm AFR jsou zpravidla instalovány spotřebitelské linky, které napájejí spotřebitele třetí kategorie napájení.

Další stupeň AFR je navržen tak, aby zabránil lavinovému procesu poklesu frekvence, který může nastat v případě nedostatečného vyložení prvním stupněm AFR, kdy frekvence elektrické sítě začne klesat pod 49 Hz. Časové zpoždění daného stupně AFR se může pohybovat od několika sekund do několika desítek sekund. Tato fáze vykládání odpojí spotřebiče druhé kategorie.

Spolu s automatickými frekvenčními odlehčovacími zařízeními lze instalovat zařízení pro automatické opětovné připojení spotřebičů, které byly odpojeny působením frekvenčního odlehčení – FAPV. Zařízení FFA obnoví napájení spotřebičů bez napětí, jakmile se frekvence elektrické sítě vrátí do normálu.

Elektrický systém

Ke zvýšení frekvence napájecí sítě dochází se zvyšujícím se množstvím vyrobené energie v energetické soustavě. Obnova napájení spotřebitelů musí být postupná s ohledem na aktuální stav energetické soustavy. Pokud bylo důvodem poklesu frekvence odpojení velké elektrárny od elektrizační soustavy, pak to znamená, že obnovit napájení všech spotřebičů odpojených působením AFR je možné až po odeznění vzniklého výkonového deficitu. byla pokryta.

Často po zprovoznění nouzového zdroje dochází k opakovanému poklesu frekvence, proto v případě vážných nouzových situací v energetické soustavě je nouzový napájecí zdroj vyřazen z provozu a dochází k obnově spotřebičů bez napětí. v manuálním režimu.

Zařízení AFR a CFA lze vyrobit pomocí relé elektromechanického typu, stejně jako pomocí modernějších mikroprocesorových zařízení.

Zařízení AFR přijímají energii z napěťových transformátorů. Napájení je zpravidla zajišťováno ze dvou různých zdrojů (napěťových transformátorů), aby byla zajištěna schopnost provozu tohoto zařízení v případě nutnosti odstranění jednoho z napěťových transformátorů za účelem opravy.

Telegramový kanál pro ty, kteří se chtějí každý den učit nové a zajímavé věci: Škola pro elektrikáře

Pokud se vám tento článek líbil, sdílejte odkaz na něj na sociálních sítích. Velmi to pomůže rozvoji našeho webu!