Автоматизация в электроэнергетике

Реферат

При развитии электроэнергетики, довольно быстро стало понятно, что для регулирования процессов в производстве, транспортировании и преобразовании электроэнергии необходимо применять быстродействующие устройства, которые могли бы мгновенно реагировать на изменяющиеся процессы в электросети. генератор противоаварийний автоматика

Если обратиться к истории, мы увидим предпосылки, определившие такую ситуацию. В 90-х годах XIXв. с разработкой трехфазного синхронного генерато­ра, трансформаторов и асинхронного двигателя начался переход на трех­фазный переменный ток. В дальнейшем, при объединении электростанций в единую сеть, возникла необходимость в обеспечении синхронной работы генераторов. Для выполнения синхронизации подключаемого генератора с электрической сетью применяются специальные устройства, в простейшем виде — синхроноскомп. Синхроноскоп представляет собой лампу накаливания и «нулевой» вольтметр, включенные параллельно контактам рубильника, отключающего генератор от шин сети (соответственно сколько фаз, столько ламп накаливания и вольтметров).

При разомкнутом состоянии рубильника параллельная сборка «лампа накаливания — „нулевой“ вольтметр» оказывается включенной последовательно цепи «фаза генератора — фаза электросети». После запуска генератора (при разомкнутом рубильнике) его выводят на номинальные обороты, и регулируя ток возбуждения, добиваются того, чтобы электрическое напряжение на клеммах генератора и на шинах сети было приблизительно одинаковым. Когда генератор приближается к режиму синхронизации, лампы накаливания начинают мигать, и в момент почти полной синхронизации они гаснут. Однако лампы гаснут при напряжении, не равном нулю, для индикации полного нуля служат вольтметры («нулевые» вольтметры).

Как только и «нулевые» вольтметры покажут 0 вольт — генератор и электрическая сеть синхронизированы, можно замыкать рубильник.

Но год за годом электроэнергетика приростала новыми электростанциями, высоковольтными линиями передач, трансформаторами и, конечно, новыми потребителями электроэнергии. Все это требовало от энергосистемы повышенной устойчивости в моменты аварийных ситуаций, что приводило к усложнению устройств и алгоритмов их работы. Потому что повреждения в системе электроснабжения обычно сопровождаются короткими замыканиями. В каком бы месте системы электроснабжения ни возникло короткое замыкание, оно в той или иной мере отражается на работе всех ее элементов, находящихся во взаимной связи и взаимозависимости.

22 стр., 10568 слов

Автоматизация процедуры включения синхронного генератора на параллельную ...

... генератора, наступления момента совпадения фаз напряжений генератора и сети. 1.3 Существующие системы автоматической синхронизации Так как нас больше интересует способ точной автоматической синхронизации (ТАС), который обеспечивает процесс включения синхронного генератора на параллельную работу ...

Процессы коротких замыканий характеризуются прохождением больших токов и глубоким понижением напряжения. Они возникают и развиваются в очень короткое время. Очень важно для обеспечения нормальной работы систем электроснабжения и потребителей электроэнергии по возможности быстро (в течение десятых и даже сотых долей секунды) выявить и отделить место повреждения от неповрежденной части.

Ясно, что эта задача не может быть выполнена персоналом в такое короткое время. Ее выполнение возложено на устройства релейной защиты, являющиеся основными видами электрической автоматики систем электроснабжения. Релейная защита непрерывно контролирует состояние и режимы работы оборудования и в случае возникновения коротких замыканий или опасных ненормальных режимов воздействует на отключение соответствующих выключателей.

Таким образом, релейной защитой обеспечивается лишь быстрое и надежное отделение места повреждения. Последствия же аварии (восстановление нормального режима работы оборудования и питания потребителей) устраняются оперативным персоналом и действием специальных устройств противоаварийной автоматики.

Время, затрачиваемое персоналом на ликвидацию несложных аварий после автоматического отключения поврежденного оборудования релейной защитой, исчисляется минутами, если персонал находился на щите управления подстанции и был готов к экстренным действиям.

На ликвидацию сложных аварий уходят как минимум десятки минут. По скорости действия и точности определения характера повреждения автоматические устройства намного превышают действия, выполняемые оперативным персоналом. Поэтому на современном этапе развития энергетики широкое применение нашли устройства противоаварийной автоматики, позволяющие в течение секунд устранять аварийные режимы и восстанавливать схемы электроснабжения потребителей, исключая в ряде случаев вмешательство персонала.

В нормальном режиме работы системы электроснабжения процесс производства, передачи и распределения электроэнергии также динамичен и подвержен случайным возмущающим воздействиям — изменениям соотношения вырабатываемой потребляемой активной и реактивной мощности.

При дефиците активной мощности падает частота в сети, а при дефиците реактивной мощности — уменьшается напряжение. Кроме того, в нормальных режимах системы электроснабжения при таких ситуациях могут отключаться один из параллельно работающих трансформаторов или одна из питающих линий.

Например, на главной понижающей подстанции с двумя трансформаторами при отключении одного второй перегружается и может проработать ограниченное время — соответственно это отслеживать и при необходимости отключать часть нагрузки. Учитывая изложенное, можно отметить, что надежное и экономичное функционирование систем электроснабжения в нормальных, аварийных и послеаварийных режимах возможно только при широкой их автоматизации и телемеханизации.

11 стр., 5001 слов

Производство земляных работ по устройству котлована

... автосамосвалов Тсм авт. =16 см ) Определение себестоимости, т.е. суммарных затрат при проведении работ по устройству котлована: С1 =1,08 (3560·1·16+3112·9·8)= 545495 руб./м3 Се1 =545495/9084.4=60 ... курсового проекта является разработка технологической карты на производство работ по устройству котлована. Место строительства - г. Курган Начало работ - 17.08.2007 г. Вид грунта - суглинок (плотность ...

Соответственно рассмотренным режимам работы системы электроснабжения различают следующие виды автоматики систем электроснабжения: нормальный, аварийный и послеаварийный.

1. Автоматика управления нормальными режимами системы электроснабжения.

Она обеспечивает:

автоматическое поддержание на заданном уровне

напряжения, частоты и реактивной мощности на

шинах электрических станций;

автоматического регулирования коэффициента

автоматическое регулирования реактивной

автоматическое регулирование настройки

компенсации дугогасящих реакторов в

электрических сетях напряжением 6-10-35 кВ;

  • Эти устройства автоматики обеспечивают на заданном уровне напряжение и частоту в нормальном режиме работы системы электроснабжения, устройство АРВ стремится поддержать напряжение в аварийных ситуациях.

2. Противоаварийная автоматика.

Назначением противоаварийной автоматики, функционирующей при интенсивных возмущающих воздействиях, угрожающих развитием аварийной ситуации в системе электроснабжения, является устранение возмущающего воздействия, предотвращение развития общесистемной аварии и восстановление нормального режима работы.

Эффективность противоаварийной автоматики определяется быстродействием и дозированием противоаварийных управляющих воздействий, вырабатываемых на основе обширной информации о предшествующем возмущающему воздействию (исходном) режиме и получаемой о переходных процессах в системе электроснабжения в реальном времени, что является ее главной особенностью. Последнее выполняется с помощью устройств телемеханики

Эта совоокупность устройств и алгоритмов их работы являются основой противоаварийной автоматики, которая обеспечивает устойчивую работу энергосистемы. Отключая поврежденный синхронный гене ратор, трансформатор или линию электропередачи и избавляя электроэнергетическую систему от сильного возмущающего воздействия в виде КЗ, автоматические устройства релейной защиты создают часто не менее сильные возмущающие воздействия, т.е. скачкообразные уменьшения генерируемой или передаваемой электроэнергии — нарушения баланса мощности. По этому в самом начале 30-х годов появились устройства автоматического включения резервного электрооборудования (УАВР), прежде всего трансформаторов собственных нужд электростанций. Они позволяли демпфировать эти возмущающие воздействия.

Но особенно эффективными оказались автоматические устройства повторного включения (УАПВ) линий электропередачи. В большинстве своем дуговые КЗ, особенно на землю на воздушных линиях систем с глухо заземленной нейтралью, самоликвидировались после отклю чения линий релейной защитой. Поэтому после дующее их автоматическое включение УЛПВ восстанавливало предшествовавшую КЗ схему электроснабжения. Начиная с конца 30-х годов и, особенно, в годы Великой Отечественной войны они по лучили массовое распространение во всех электросетях и не только на воздушных, но и на кабельных ли ниях, а впоследствии на шинах подстанций и одиночных трансформаторах.

Быстродействующие современные устройства релейной защиты и выключатели линий электропередачи позволили осуществлять быстродействующее (БЛПВ) и ускоренное (УАПВ) по вторное включение. Создание высокочувствительных избирательных органов, определяющих, на каком из проводов воздушной линии вы сокого или сверхвысокого напряжения произошло КЗ на землю, позволило внедрить однофазное автоматическое повторное включение (ОАПВ).

13 стр., 6342 слов

Устройство, работа и основные неисправности бесконтактной системы зажигания

... систем зажигания, которые используются в разных областях и по сей день. В своей работе я хочу рассказать о устройстве, работе, основных неисправностях и пути их устранения бесконтактной системы зажигания ... точки в градусах. Позднее зажигание приводит к падению мощности двигателя из-за недогорания топлива, ... описанным выше системам с накоплением энергии в индуктивности, но отличаются тем, что вместо ...

Впервые ОАПВ с автоматическим переводом ли ний с обрывом одного провода в неполнофазный режим было успешно применено во время Вели кой Отечественной войны.

Так же в тяжелейших условиях электроснабжения в военной обстановке было принято смелое решение: при угрозе развития системной аварии включать синхронные генераторы на параллельную работу методом самосинхронизации. Это позволило внедрить несинхронные устройства автоматического повторного включения магистральных линий электропередачи с двусторонним питанием , а затем и устройства автоматической ресинхронизации отключившихся синхронных генераторов.

Следующим этапом развития противоаварийной автоматики являлись разработка и внедрение автоматов, функционирующих при снижении частоты вследствие возникшего дефицита активной мощности. Автоматический частотный пуск с самосинхронизацией и набором нагрузки гидрогенераторов и автоматическая частотная разгрузка (АЧР) в виде автоматов временного отключения наименее ответственных потребителей электроэнергии (с последующим их частотным АПВ) являлись эффективными средствами предотвращения системных аварий вследствие лавины частоты. Соответственно появились и автоматические устройства огра ничения повышения частоты в избыточной по мощности части электроэнергосистемы. Основные принципы выполнения автоматической частотной разгрузки(АЧР) заключаются в том, что пока в энергосистеме имеется вращающийся резерв активной мощности, системы регулирования частоты и мощности будут поддерживать заданный уровень частоты. После того как вращающийся резерв будет исчерпан, дефицит активной мощности, вызванный отключением части генераторов или подключением новых потребителей, повлечет за собой снижение частоты в энергосистеме. Небольшое снижение частоты (на несколько десятых герца) не представляет опасности для нормальной работы энергосистемы, хотя, как уже отмечалось выше, и влечет за собой ухудшение экономических показателей. Снижение же частоты более чем на 1—2 Гц представляет серьезную опасность и может привести к полному расстройству работы энергосистемы. Это в первую очередь определяется тем, что при понижении частоты снижается частота вращения электродвигателей, а следовательно, и производительность приводимых ими механизмов собственного расхода тепловых электростанций. Вследствие снижения производительности механизмов собственного расхода резко уменьшается располагаемая мощность тепловых электростанций, особенно электростанций высокого давления, что влечет за собой дальнейшее снижение частоты в энергосистеме. Таким образом, происходит лавинообразный процесс — «лавина частоты», который может привести к полному расстройству работы энергосистемы. Следует также отметить, что современные крупные паровые турбины не могут длительно работать при низкой частоте из-за опасности повреждения их рабочих лопаток. Процесс снижения частоты в энергосистеме сопровождается также снижением напряжения, что происходит вследствие уменьшения частоты вращения возбудителей, расположенных на одном валу с основными генераторами. Если регуляторы возбуждения генераторов и синхронных компенсаторов не смогут удержать напряжение, то также может возникнуть лавинообразный процесс — «лавина напряжения», так как снижение напряжения сопровождается увеличением потребления реактивной мощности, что еще более осложнит положение в энергосистеме. Аварийное снижение частоты в энергосистеме, вызванное внезапным возникновением значительного дефицита активной мощности, протекает очень быстро — в течение нескольких секунд. 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 вращающиеся агрегаты загружаются до предела с учетом допустимых кратковременных перегрузок. При отсутствии вращающегося резерва единственно возможным способом восстановления частоты является отключение части наименее ответственных потребителей. Это и осуществляется с помощью специальных устройств автоматической частотной разгрузки (АЧР), срабатывающих при опасном снижении частоты. Следует отметить, что действие АЧР всегда связано с определенным народнохозяйственным ущербом, поскольку отключение линий, питающих электроэнергией промышленные предприятия, сельскохозяйственных и других потребителей, влечет за собой недовыработку продукции, появление брака и т.п. Несмотря на это АЧР широко используется в энергосистеме как средство предотвращения значительно больших убытков из-за полного расстройства работы энергосистемы, если не будут приняты срочные меры по ликвидации дефицита активной мощности. Глубина снижения частоты зависит не только от дефицита мощности в первый момент аварии, но и от характера нагрузки. Потребление мощности одной группой потребителей, к которой относятся электроосветительные приборы и другие установки, имеющие чисто активную нагрузку, не зависит от частоты и при ее снижении остается постоянным. Потребление же другой группой потребителей — электродвигателями переменного тока — при уменьшении частоты снижается. Чем больше в энергосистеме доля нагрузки первой группы, тем больше понизится частота при возникновении одинакового дефицита активной мощности. Нагрузка потребителей второй группы будет в некоторой степени сглаживать эффект снижения частоты, поскольку одновременно будет уменьшаться потребление мощности электродвигателями. Уменьшение мощности, потребляемой нагрузкой при снижении частоты, или, как говорят, регулирующий эффект нагрузки, характеризуется коэффициентом Кнагр, равным Кнагр = P% / f%. Коэффициент регулирующего эффекта нагрузки показывает, на сколько процентов уменьшается потребление нагрузкой активной мощности на каждый процент снижения частоты. Значение коэффициента регулирующего эффекта нагрузки должно определяться специальными испытаниями и принимается при расчетах равным 1,5—2,5. Устройства АЧР должны устанавливаться там, где возможно возникновение значительного дефицита активной мощности во всей энергосистеме или в отдельных ее районах, а мощность потребителей, отключаемых при срабатывании устройства АЧР, должна быть достаточной для предотвращения снижения частоты, угрожающего нарушением работы механизмов собственного расхода электростанций, что может повлечь за собой лавину частоты. Устройства АЧР должны выполняться с таким расчетом, чтобы была полностью исключена возможность даже кратковременного снижения частоты ниже 45 Гц, время работы с частотой ниже 47 Гц не превышало 20 с, а с частотой ниже 48,5 Гц — 60 с. При выполнении АЧР необходимо учитывать все реально возможные случаи аварийных отключений генерирующей мощности и разделения энергосистемы или энергообъединения на части, в которых может возникнуть дефицит активной мощности. Чем больший дефицит мощности может возникнуть, тем на большую мощность должно быть отключено потребителей. Для того чтобы суммарная мощность нагрузки потребителей, отключаемых действием АЧР, хотя бы примерно соответствовала дефициту активной мощности, возникшему при данной аварии, АЧР, как правило, выполняется многоступенчатой, в несколько очередей, отличающихся уставками по частоте срабатывания. Отключение менее ответственной нагрузки для сохранения ответственной нагрузки.

13 стр., 6465 слов

Метрологическое обеспечение и стандартизация измерений напряжения и тока

... курсовой работы является изучение метрологического обеспечения измерений напряжения и тока. В соответствии с поставленной целью в работе поставлены 1. Рассмотреть основные методы измерений напряжения и тока. 2. Раскрыть особенности измерений напряжения и тока ...

14 стр., 6687 слов

Анализ и исследование схем преобразователей напряжение-частота

... АНАЛИЗ СХЕМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ 1 Основные методы преобразования Простейшая схема преобразователя напряжения в частоту (рис. 1.1) содержит управляемый напряжением генератор тока (ГТ), ... устройства. 2. Федорков Б.Г., Телец В.А. Микросхемы ЦАП и АЦП: фенкционирование, параметры, применение. - М.: Энергоатомиздат, 1990.-320с. Приведена функциональная электрическая схема и описан принцип работы ...

Не менее значимой противоаварийной автоматикой является (АРВ) — автоматическое регулирование возбуждения. Основным назначением АРВ является повышение устойчивости параллельной работы генераторов при нарушениях нормального режима. В этих условиях АРВ, реагируя на сравнительно небольшие отклонения напряжения (или тока) генератора от нормального значения, значительно увеличивают (форсируют) возбуждение генераторов. При увеличении (особенно при форсировке) возбуждения до потолка увеличивается ЭДС генератора, что способствует повышению предела устойчивости генератора. Форсировка возбуждения генератора облегчает и ускоряет процесс восстановления напряжения на шинах после отключения КЗ, что способствует также быстрому самозапуску электродвигателей. В нормальных условиях АРВ обеспечивают поддержание заданного уровня напряжения и необходимое распределение реактивной нагрузки между параллельно работающими генераторами. Все АРВ, применяемые на синхронных генераторах, различаются по параметру, на который они реагируют, по способу воздействия на систему возбуждения генератора и подразделяются на три группы.

К первой группе относятся электромеханические АРВ, которые реагируют на отклонение напряжения генератора от заданного значения (уставки) и воздействуют на изменение сопротивления в цепи обмотки возбуждения возбудителя.

Ко второй группе относятся электрические АРВ. Эти АРВ реагируют на отклонение напряжения или тока генератора от заданного значения и подают дополнительный выпрямленный ток в обмотку возбуждения возбудителя от внешних источников питания (трансформаторов тока, напряжения или собственных нужд).

К третьей группе относятся АРВ, применяемые в основном с выпрямительными системами возбуждения: высокочастотной, тиристорной, бесщеточной. Эти АРВ не имеют собственных силовых органов (внешних источников питания), а только управляют работой возбудителей.

Включение синхронных генераторов на параллельную работу так же доверено автоматике. Включение генератора в сеть может сопровождаться толчками уравнительного тока и активной мощности на вал генератора, а также более или менее длительными качаниями. Указанные нежелательные явления возникают вследствие того, что частота вращения включаемого генератора отличается от синхронной частоты вращения генераторов энергосистемы, а напряжение на выводах возбужденного генератора — от напряжения на шинах электростанции. Поэтому для включения синхронного генератора на параллельную работу с другими работающими генераторами электростанции или энергосистемы его предварительно нужно синхронизировать. Синхронизацией называется процесс уравнивания частоты вращения и напряжения включаемого генератора с частотой вращения работающих генераторов и напряжением на электростанции, а также выбор соответствующего момента времени для подачи импульса на включение выключателя генератора. На практике широкое применение получили два способа синхронизации: точная синхронизация и самосинхронизация.

6 стр., 2680 слов

Тесла-генератор тока

... при мощности всего 40 Ватт получают подобным методом до 200 –500 киловольт напряжения для ... [1]. Любая химическая реакция сопровождается изменением силы химических связей, поэтому тепло или ... что соответствует разрыву химсвязи. В этот момент атомы в силу природного отталкивания разлетаются ... все механические процессы, однако электроды, снимающие ток с высокотемпературного газа, плавятся, в результате ...

При включении генератора способом точной синхронизации необходимо выполнение следующих условий: равенство по абсолютному значению напряжения включаемого генератора и напряжения сети ; равенство угловой скорости вращения включаемого генератора (или частоты ) и угловой скорости вращения генераторов энергосистемы (или частоты ); совпадение по фазе векторов напряжения генератора и напряжения сети в момент включения выключателя. Выполнение указанных условий обеспечивает включение генератора в сеть без броска уравнительного тока, без толчка активной мощности на вал генератора, без глубоких качаний. Однако практически затруднительно выполнить точно указанные условия. Поэтому включение генератора допускается производить в условиях, когда существуют некоторая разность частот генератора и сети и разность абсолютных значений напряжения генератора и напряжения сети. Допустимое значение разности частот составляет 0,1—0,2 Гц, разности напряжений генератора и сети — 5—10% номинального. Разность напряжений генератора и сети, в случае когда их частоты неодинаковы, периодически изменяется от нуля до максимального значения. Эта разность получила название напряжения биений, или напряжения скольжения Us.

При включении генератора способом самосинхронизации должны быть соблюдены следующие условия: генератор должен быть невозбужденным; частота вращения включаемого генератора должна быть близка к частоте вращения генераторов энергосистемы; допускаемая разность частот генератора и сети 1—1,5 Гц. Перед включением генератора его обмотка ротора должна быть замкнута на гасительное сопротивление для исключения опасного для изоляции этой обмотки воздействия ЭДС частоты скольжения, наводимой в обмотке ротора. В первый момент после включения генератор работает в режиме асинхронной машины, при этом на ротор генератора действует асинхронный вращающий момент, который направлен на уменьшение разности частот вращения включаемого генератора и генераторов энергосистемы, т.е. асинхронный момент способствует втягиванию генератора в синхронизм. Кроме асинхронного момента на ротор генератора действует еще момент явнополюсности, обусловленный магнитной несимметрией ротора генератора в продольной и поперечной осях. Момент явнополюсности — знакопеременный, его знак меняется с двойной частотой скольжения. При больших скольжениях, когда преобладает асинхронный момент, влияния момента явнополюсности практически незаметно. При малых скольжениях и небольшом механическом моменте на валу турбины момент явнополюсности может вызвать втягивание генератора в синхронизм. Однако при этом возможно такое положение ротора, при котором синхронный момент, возникающий после подачи возбуждения, будет иметь знак, противоположный знаку момента явнополюсности. И так как синхронный момент значительно больше момента явнополюсности, произойдет выталкивание ротора на одно полюсное деление, что создаст нежелательное дополнительное динамическое воздействие на машину. Для исключения указанного явления возбуждение на обмотку ротора подается без задержки, сразу после включения выключателя генератора. В этих условиях на ротор генератора начинает действовать синхронный вращающий момент, обеспечивающий окончательное втягивание генератора в синхронизм. Включение генератора в сеть сопровождается броском тока. Основным достоинством способа самосинхронизации является возможность достаточно быстрого по сравнению со способом точной синхронизации включения генератора в сеть. Это особенно важно при включении генератора в аварийных условиях, когда возникает необходимость в быстром включении резервных генераторов. Поэтому включение генераторов в аварийных условиях рекомендуется производить способом самосинхронизации независимо от значения уравнительного тока.

12 стр., 5867 слов

Генераторные установки переменного тока

... размещение внутри генератора. Виб­рационные регуляторы напряжения также заменяются контактно-транзисторными и бесконтактными регуляторами напряжения. В настоящее время закончен перевод всех типов отечествен­ных автомобилей на комплектацию генераторными установками переменного тока. Мощность генераторных установок для ...

Следующим видом автоматики являются устройства для автоматического изменения коэффициентов трансформации трансформаторов. Автоматическое изменение коэффициента трансформации силовых трансформаторов производится для поддержания определенного уровня напряжения на зажимах потребителей электроэнергии. Изменение коэффициента трансформации переключением ответвлений обмоток переключающим устройством происходит скачкообразно. Плавное изменение коэффициента трансформации путем изменения магнитного состояния магнитопровода его подмагничиванием иногда производят для трансформаторов небольшой мощности, предназначенных для питания специальной нагрузки. Скачкообразное изменение коэффициента трансформации обычных силовых трансформаторов с регулированием под нагрузкой должно учитываться при выполнении воспринимающего органа регулятора; последний должен иметь зону нечувствительности, перекрывающую величину перерегулирования напряжения после переключения регулировочного устройства на одну ступень. Регулирование должно происходить замедленно, чтобы при кратковременных колебаниях напряжения не работало без нужды переключающее устройство, частая работа этого устройства может привести к повреждению механизма. Время отработки выходной команды обычно составляет 20—30 с. Воспринимающий орган регулятора может реагировать: на изменение напряжения в месте установки регулятора; на изменение геометрической суммы напряжения в месте установки регулятора с падением напряжения от тока в эквивалентном сопротивлении, т. е. на изменение напряжения в некоторой точке электрической системы, электрически приближенной или к узловой подстанции, или к месту присоединения токоприемников; на изменение напряжения в месте установки регулятора с коррекцией тока в питающей линии или реактивной мощности. Автоматическое изменение положения переключающего устройства трансформаторов с регулированием коэффициента трансформации под нагрузкой иногда производится также от программного устройства, установленного на подстанции или диспетчерском пункте (например, по часовому графику).

Когда трансформатор с автоматическим изменением коэффициента трансформации установлен на приемной потребительской подстанции, регулирование напряжения целесообразно осуществлять с коррекцией тока в питающей линии или реактивной мощности. Если такой коррекции нет, то регулятор, стремясь поддерживать постоянное напряжение у потребителей в случае уменьшения напряжения из-за увеличения потерь при росте нагрузки, произведет переключение регулировочного устройства силового трансформатора в сторону уменьшения коэффициента трансформации. Это вызовет увеличение тока в питающей линии и дополнительное увеличение потерь с дальнейшим уменьшением напряжения на зажимах силового трансформатора. Наряду с принципом регулирования напряжения по критерию отклонения напряжения от предельно допускаемых значений выдвигается принцип регулирования по критерию интегрального отклонения квадрата напряжения за данный промежуток времени от установленного значения. При этом исходят из того, что народнохозяйственный ущерб от изменения напряжения по отношению к номинальному приблизительно пропорционален отклонению квадрата напряжения за рассматриваемый отрезок времени. Указанная зависимость справедлива, однако, только для некоторых типов потребителей и не может быть безоговорочно распространена для всех случаев, встречающихся на практике. Правильность выбранного критерия регулирования может быть оценена с помощью статистических методов обработки результатов за относительно продолжительное время наблюдения. При всех условиях система регулирования не должна допускать изменения напряжения свыше значения, допускаемого нагрузкой района энергосистемы.

13 стр., 6152 слов

Измерительные трансформаторы тока и напряжения (2)

... произвести переключения в схеме под током предварительно закорачивают вторичную обмотку трансформатора тока. 2 Погрешности трансформатора тока Коэффициент трансформации трансформатора тока определяется следующим образом. Под воздействием ... (рис. 1.2) становится трапециидальной Ф0ХХ . Величина напряжения на выводах вторичной обмотки пропорциональна скорости изменения магнитного потока Ф О (ФОХХ ) . ...

При наличии на подстанции и у потребителей конденсаторных батарей, автоматическое регулирование напряжения может быть достигнуто путем включения или отключения емкости батарей в зависимости от напряжения на зажимах воспринимающего органа, либо от значения и знака реактивной мощности, проходящей по питающей линии, либо от значения тока по этой линии. Часто включение и отключение емкости батарей производят в зависимости от комбинированного воздействия всех или части указанных величин. Управление конденсаторными батареями может осуществляться также от программного устройства, в простейшем случае, например, от электрических контактных часов.

В энергетических системах широкое применение имеют выносные трансформаторы (бустер-трансформаторы), при помощи которых осуществляется регулирование напряжения. Вторичная обмотка выносного трансформатора может включаться в рассечку линии электропередачи или последовательно с обмотками силового трансформатора (у выводов со стороны нулевой точки силового трансформатора. Питание первичной обмотки выносного трансформатора производится от шин 3—10 кВ через регулировочный вспомогательный трансформатор TL.

Так же автоматикой производится отключение менее ответственной нагрузки для сохранения ответственной нагрузки. Для достижения эффективной работы устройств АПВ и АВР в ряде случаев требуется производить разгрузку питающих направлений путем отключения менее ответственных потребителей. Такие же отключения осуществляют для разгрузки энергосистемы от пусковых токов, возникающих из-за торможения асинхронных электродвигателей неповрежденных частей после отключения затяжного КЗ на каком-либо элементе и снижения напряжения на питающих направлениях. Разгрузка содержит воспринимающий орган минимального напряжения с уставкой 70—80% номинального и орган выдержки времени с уставкой 0,3—0,5 с. Эти органы образуют так называемую защиту минимального напряжения и осуществляют разгрузку ближнего действия. Для уменьшения такой разгрузки важными средствами являются: оснащение синхронных машин энергосистем и потребителей быстродействующими автоматическими системами возбуждения (в том числе быстродействующей форсировкой); наличие устройств для быстрого отключения КЗ, особенно междуфазовых. Разгрузка энергосистемы дальнего действия путем отключения менее ответственных потребителей на подстанциях, удаленных от генерирующих источников, в условиях перегрузки питающих линий током и снижения уровня напряжения, угрожающих возникновением лавины напряжения, выполняется устройствами САОН. Основное назначение САОН—поддержание устойчивости слабых межсистемных и внутрисистемных связен. Автоматика содержит орган, выявляющий возникновение опасной перегрузки по току или активной мощности в контролируемом сечении транзитной связи, и орган минимального напряжения на подстанциях, где производится отключение нагрузки. Работа этих органов производится по схеме И. Для организации такой схемы обычно используется аппаратура телемеханики. Разгрузка дальнего действия часто сочетается с однократным АПВ отключенных присоединений, производящим их обратное включение, после того как перегрузка устранилась, чем достигается восстановление питания потребителей после кратковременного толчка нагрузки.

Современная общесистемная противоаварийная автоматика ЕЭС имеет назначение не допустить нарушения динамической или статической устойчивости параллельной работы электрических станций или сохранить результирующую устойчивость функционирования ЕЭС. Она состоит из двух рассредоточенных, по электроэнергетическим системам комплексов автоматических устройств, связанных каналами обмена информацией и централизованно управляемых от управляющего вычислительного комплекса (УВК), а именно: автоматики предотвращения нарушения устойчивости (АННУ) и автоматики ликвидации возникающего асинхронного режи ма работы (АЛАР).

Особенно сложной является АПНУ. Она функционирует на основе результатов, производимых ЭВМ циклически (через 5—10 с) расчетов устойчивости. При этом вырабатываются необходимые, по интенсивности и длительности (дозированные) противоаварийные воздействия на электроэнергетические объекты для каждого из возможных возмущающих воздействий. После каждого цикла расчетов они передаются на места их возможного применения и запоминаются там как готовые к немедленной реализации по безынерционно поступающему сигналу о возникшем возмущающем воздействии. Для предотвращения нарушения динамической устойчивости производятся, например, кратковременные импульсная разгрузка паровых турбин или электрическое торможение гидрогенераторов. Предотвращение нарушения статической устойчивости в послеаварийных и новых установившихся режимах работы достигает ся переводом вращающихся гидроагрегатов из режима работы синхронным компенсатором в генераторный режим, отключением части гидрогенераторов и другими действиями, направленными на ликвидацию перегрузки линий электропередачи. Аналогичные дозированные противоаварийные воздействия характерны и для АЛАР. Если асинхронный режим ликвидировать не удается, действует делительная автоматика, отключающая от ЭЭС несинхронно работающую электростанцию. Последующее восстановление связи производится, как указывалось, устройствами АПВ с синхронизацией. В совершенствующихся АПНУ и АЛАР все шире применяются современные ПЭВМ.

К противоаварийной автоматике относится так же система автоматического ввода резерва (АВР).

При питании потребителя с двух секций шин, имеющих секционный выключатель между этими шинами, создан алгоритм определяющий потерю питания одной из секций. Потеря питания секцией шин сопровождается снижением напряжения и разворотом мощности от шин к питающему трансформатору. При создавшихся условиях (снижение напряжения и разворот мощности), устройство АВР отключает вводной выключатель, потерявший питание и включает секционный выключатель. Тем самым осуществляется быстрое восстановление питания к потребителю.

Новейшие микропроцессорные терминалы открывают двери к новым широким возможностям совершенствования противоаварийной автоматики, так как они обладают гибкой логикой и позволяют адаптировать алгоритм противодействия авариям к местным условиям.

Автоматическое управление нормальными режимами электроэнергетики.

На современном этапе развития компьютерной техники существует возможность быстрой обработки большого количества информации, что обеспечило бурный рост устройств телемеханики, которые предназначены прежде всего для управления нормальными режимами системы электроснабжения и являются составной частью автоматизированных систем управления (АСУ).

Для функционирования АСУ необходим непрерывный поток информации о режимах производственного процесса, особенно о значениях напряжения, тока, мощности, частоты и состоянии оборудования.

Поэтому необходимы автоматические информационные устройства, обеспечивающие сбор и передачу информации от контролируемых пунктов (подстанций) на диспетчерский пункт се тевого предприятия, где находятся АСУ и диспетчерский персонал.

Использование микропроцессорной техники позволяет значительно расширить функции и возможности рассредоточенных по системе электроснабжения автоматических устройств, осуществляющих управление процессом производства, передачи и потребления электроэнергии как в нормальных, так и в аварийных и послеаварийных режимах.

Эономическая эффективность систем автоматизации электроснабжения.

Широкая автоматизация производственных процессов остается одной из важных технических задач на ближайший период. Соответствующие комплексные программы включают как составную часть автоматизацию систем электроснабжения.

Применение указанных автоматических систем позволяет:

  • предотвратить развитие многих аварий, сократить их общее количество, а также уменьшить время отключений электроустановок и простоя механизмов;
  • сократить количество обслуживающего персонала и перевести на работу без постоянного обслуживания большое число электроустановок подстанций;
  • увеличить производительность труда.

Основная задача автоматизации рассматриваемых систем состоит в повышении надежности электроснабжения потребителей.

К устройствам автоматики предъявляется ряд требований, среди которых можно выделить такие, как точность, высокая надежность и удобство в эксплуатации.

Длительная работа многих систем при отсутствии постоянного дежурного персонала обусловливает необходимость существенного повышения их надежности, введения контроля исправности и упрощения обслуживания, в частности, ремонта.

К этому можно добавить следующее утверждение, что на данный момент ведущими специалистами разрабатываются новые устройства автоматики, призванные улучшить качество и повысить надежность электроэнергетики.