prosdo.ru
добавить свой файл
1 ... 8 9 10 11

4.3. Использование устройств релейной защиты и автоматики


Устройства релейной защиты и автоматики позволяют весьма эффективно влиять на устойчивость путем изменения режимов СЭС.

Уменьшение времени отключения КЗ. Сокращение времени отключения КЗ приводит к уменьшению площади ускорения Fyск и увеличению площади возможного торможения Fторм (рис. 4.3,а). Поскольку ротор генератора при КЗ ускоряется весьма интенсивно (рис. 4.3,б), даже незначительное уменьшение времени отключения КЗ Δt приводит к существенному уменьшению угла отключения Δδ.


а) б) в)

Рис. 4.3. К рассмотрению влияния продолжительности КЗ на

устойчивость СЭС
На рисунке 4.4 изображена зависимость коэффициента запаса динамической устойчивости К
Д от продолжительности КЗ, из которой следует, что сокращение времени отключения КЗ является эффективным способом увеличения запаса динамической устойчивости.


Рис. 4.4. График зависимости коэффициента запаса
Время отключения КЗ складывается из времени действия релейной защиты и времени срабатывания выключателя:

t
откл = tз + tв.

Применяемые воздушные выключатели имеют собственное время срабатывания t
в = 0,06 - 0,08 с. Для работы релейной защиты требуется tз = 0,02 - 0,04 с. Общее время отключения t откл = 0,08 - 0,12 с. В перспективе возможно сокращение времени отключения КЗ до 0,05 - 0,08 с.

Автоматическое повторное включение. Преобладающая часть аварийных отключений ВЛ является следствием неустойчивых повреждений, которые самоустраняются после снятия напряжения путем отключения линии. Обычно подобные нарушения нормального режима работы СЭС возникают при появлении дуги в результате грозовых перенапряжений, набросах на провода, перекрытии изоляции и по другим причинам.


Из опыта эксплуатации известно, что более 50% всех КЗ прекращаются после временного отключения электропередачи. После повторной подачи напряжения путем АПВ на ЛЭП, в которой произошло неустойчивое повреждение, нормальный режим ее работы восстанавливается. В тех случаях, когда повторное включение оказывается неуспешным, ЛЭП вновь отключается.

Автоматическое повторное включение электропередачи позволяет быстро ликвидировать аварию и восстановить нормальную работу СЭС не только после самоустраняющихся повреждений, но и при ложном срабатывании средств релейной защиты, самопроизвольном отключении выключателей или ошибочных действиях персонала.

Успешное АПВ увеличивает площадь возможного торможения Fт (рис. 4.5), что способствует сохранению динамической устойчивости СЭС.



Рис. 4.5. Влияние АПВ на динамическую устойчивость СЭС
На рисунке 4.6 изображены схемы электропередачи в режимах, которые соответствуют различным угловым характеристикам мощности, показанным на рисунке 4.5.

Номинальный режим, угловая характеристика мощности которого соответствует кривой I, характеризуется параметрами

;

ХI = Хd + Хтр +.

При аварийном режиме (кривая II)

;

ХII = Хd + Хтр + +.


В послеаварийном режиме (кривая III)

;

ХIII = Хd + Хтр л.


Рис. 4.6. Схемы электропередачи, соответствующие нормальному (а), аварийному (б), послеаварийному (в) режимам и режиму работы после успешного АПВ (г)
В режиме, соответствующем успешному АПВ, кривая IV совпадает с кривой I и характеризуется параметрами

;

ХIV = ХI = Хd + Хтр +.

Опыт эксплуатации устройств АПВ показывает, что повторное включение является одним из эффективных средств повышения устойчивости СЭС. Успешное действие устройств АПВ на одиночных питающих ЛЭП позволяет быстро ликвидировать перерывы в электроснабжении и предотвратить полное нарушение электроснабжения, а значит, и технологического процесса на производстве.

Эффективность применения АПВ также высока на ЛЭП с двусторонним питанием, в особенности на мощных межсистемных связях, отключение которых может привести к серьезной аварии в СЭС. Поэтому согласно Правилам устройства электроустановок применение АПВ является обязательным для ЛЭП всех напряжений выше 1кВ. Необходимо отметить, что самоустраняющиеся повреждения, помимо ЛЭП, часто происходят на сборных шинах электростанций и подстанций, на трансформаторах и электрических аппаратах. В связи с этим широкое распространение получили также устройства АПВ шин трансформаторов, успешность действия которых составляет 60 - 75%.


4.4. Нагрузочные резисторы



Положительные результаты применения активных сопротивлений в нейтрали трансформаторов при замыканиях на землю не распространяются на другие виды КЗ, в том числе и на наиболее тяжелый с точки зрения устойчивости случай трехфазного КЗ.

Для повышения нагрузки генераторов при любом виде КЗ было предложено автоматическое включение в цепь генераторов (последовательно или параллельно) нагрузочных резисторов, которые снова отключаются в наиболее благоприятный момент времени после отключения КЗ и на нормальную работу системы влияния не оказывают. Последовательно нагрузочные резисторы удобно включать со стороны нейтрали генераторов или трансформаторов (рис. 4.7), причем при нормальном режиме они закорачиваются специальными выключателями. При КЗ эти выключатели отключаются и нагрузочные резисторы оказываются включенными в цепь генератора.


Рис. 4.7. Принципиальная схема включения нагрузочных резисторов: А – последовательное включение; Б – параллельное включение

Если мощность приемной системы велика по сравнению с мощностью передающей станции, с помощью нагрузочных резисторов можно достигнуть очень благоприятных результатов. На рисунке 4.8 показаны характеристики мощности при трехфазном КЗ для одной и той же системы без нагрузочных сопротивлений (рис. 4.8,а) и с нагрузочными сопротивлениями (рис. 4.8,б). Предполагается приемная система бесконечной мощности. При отсутствии нагрузочных резисторов система быстро выпадает из синхронизма. В момент КЗ мощность падает почти до нуля. Спустя 0,13 с (точка b) отключается выключатель 1, ближайший к месту КЗ, и отдаваемая мощность несколько повышается. Однако угол быстро возрастает и, когда через 0,26 с после момента КЗ отключается выключатель 2, окончательно ликвидирующий КЗ (точка d), угол получается уже настолько большим, что повышение отдаваемой мощности при этом угле уже не оказывает почти никакого влияния и устойчивость нарушается.


Во втором случае процесс протекает вначале совершенно так же, но через 0,1 с после момента КЗ (точка b) отключается выключатель 3 и в цепи оказывается включенным нагрузочный резистор с сопротивлением 30%. Благодаря большим потерям отдаваемая генераторами мощность значительно повышается (несмотря на то, что передаваемая приемнику мощность по-прежнему близка к нулю). В дальнейшем отключаются выключатели 1 и 2 в той же последовательности и с теми же выдержками времени, что и раньше. Площадь торможения получается в этом случае настолько большой, что система остается в синхронизме. Некоторым недостатком автоматически включаемых резисторов является снижение мощности, передаваемой в приемную систему при несимметричных КЗ и после отключения их.



Рис. 4.8. Влияние нагрузочных резисторов на площадки ускорения и торможения при КЗ: а) R=0; б) R=30%

Одновременно возрастает нагрузка, ложащаяся на местные генераторные станции приемной системы, причем получаемое этими станциями отрицательное ускорение может быть значительным. Эта сторона вопроса не нашла своего отражения в рассмотренном выше примере, поскольку расчеты проводились для приемной системы бесконечной мощности.

Кроме того, возникают опасения чрезмерных колебаний угла и мощности при отключении нагрузочных резисторов. Практическая реализация возможностей, связанных с применением нагрузочных резисторов, связана также с необходимостью своевременного отключения сопротивлений с тем, чтобы не произошло нарушение устойчивости во втором цикле качаний, подобно тому, как это имеет место при заземлении нейтрали трансформаторов через неоправданно большие нагрузочные резисторы. Момент отключения зависит от вида и места повреждения. Существенное влияние на характер переходного процесса при этом оказывает также разброс во временах отключения поврежденных цепей, а также включения и последующего отключения нагрузочных резисторов.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


  1. Веников В.А. Переходные электромеханические процессы в электрических системах. -М.: Высш. шк., 1970.

  2. Переходные процессы в системах электроснабжения: Учебник /В.Н. Винославский, Г.Г. Пивняк, Л.И. Несен и др.; Под ред. В.Н. Винославского. – К.: Выща шк. Головное изд-во, 1989.

  3. Куликов Ю.А. Переходные процессы в электрических системах: Учеб. пособие. – Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2002.

4. Электротехнический справочник. Т.3. Кн.1: Производство, передача и распределение электрической энергии/ Под общ. ред. В.Г. Герасимовича и др. 6-е изд.- М.: Энергоиздат, 1982.

Парфенова Наталья Алексеевна
ПЕРЕХОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ В ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ

Часть 2. ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЕ ПЕРЕХОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ
Учебное пособие

для студентов специальности 140211 «Электроснабжение»
Редактор Е.Ф.Изотова

Подготовка оригинала-макета Н.И.Федосова
Подписано к печати 22.12.07 . Формат 60х84 1/16.

Усл.печ.л. 2,5. Тираж 60 экз. Зак. 07-649. Рег. №120.
Отпечатано в РИО Рубцовского индустриального института

658207, Рубцовск, ул. Тракторная, 2/6.




<< предыдущая страница