Автоматическое противоаварийное управление - Противоаварийная импульсная разгрузка турбины

Импульсная разгрузка турбины (ИРТ) как средство противоаварийного управления по своему назначению подобно ЭТ и применяется с целью компенсации избыточной кинетической энергии, приобретенной за время к.з. и бестоковой паузы БАПВ (ОАПВ). Реализуется ИРТ кратковременным перекрытием клапана паропровода от парогенератора к турбине. При этом сбросу электрической мощности как бы противопоставляется кратковременный сброс момента турбины. Управляющий импульс подается через электрогидравлический преобразователь системы управления моментом турбины. Некоторой заданной форме управляющего импульса соответствует определенное изменение момента турбины, зависящее от особенностей конструкции энергоблока и системы его регулирования. Различия могут иметь место не только для энергоблоков разного типа, но и для отдельных экземпляров энергоблоков одного типа. Семейство кривых изменения во времени момента турбины под воздействием импульсов различной формы называется импульсными характеристиками энергоблока.
На рис.15 приведены в качестве примера некоторые импульсные характеристики одного из энергоблоков, полученные экспериментальным путем.

Рис. 15
Изображенные на рисунке импульсы характеризуются двумя параметрами: длительностью tu в секундах и интенсивностью сигнала hu в относительных единицах. За единицу интенсивности импульса принимается импульс, приводящий при длительном воздействии к изменению мощности турбины от номинального значения РТНОМ до нуля. Такой сигнал считается соответствующим одной "неравномерности" - 1нр. Очевидно, что сигнал интенсивностью более I нр в конечном счете также может привести лишь к снижению момента турбины до нуля. Однако с увеличением hu растет скорость разгрузки, а при малом tu значение hu может сказаться и на глубине разгрузки турбины (сравните характеристики I и 3 рис. 15 при одинаковом значении tu и различных значениях hu). Максимальное значение hu в современных устройствах импульсной разгрузки, как правило, не превышает 4.
Как можно заключить из рассмотрения импульсных характеристик рис. 15, от момента подачи команды на осуществление импульсной разгрузки t0 до момента tj начала интенсивного изменения РТ, имеет место запаздывание, которое определяется как многозвенностью системы регулирования, так и инерционностью паровых объемов турбины. Обычно это запаздывание (tj - t0) составляет порядка 0.2 с. Следует также обратить внимание на заметную разницу в скорости сброса и последующего набора мощности. Идеальным результатом импульсной разгрузки следовало бы считать такое изменение момента турбины PT(t), которое повторяет изменение электрической мощности генератора в течение времени короткого замыкания и паузы АПВ:
. Однако, при реальных импульсных характеристиках достигнуть такого результата нельзя.
Для иллюстрации эффекта ИРГ с использованием "правила площадей" применительно к простейшей эквивалентной схеме энергосистемы на рис. 16 приведены моментно-угловые характеристики в исходном режиме (а), при коротком замыкании (б) и в послеаварийном режиме с ослабленной связью (в), а также изменение момента Рт , обусловленное импульсной разгрузкой по команде, поступившей еще во время короткого замыкания в момент to при δ0 . Условие устойчивости в первом цикле качаний определяется соотношением площадей:
(33).

Неизбежное запаздывание в реализации сброса момента турбины по отношению к сбросу электрической мощности генератора во время к.з. обуславливает необходимость увеличения импульса сброса. При этом, как и в случае применения ЭТ, может возникать опасность переторможения с нарушением устойчивости во втором или последующих циклах синхронных качаний. При наличии значительной местной нагрузки и избыточном импульсе может быть даже нарушение устойчивости (возникновение асинхронного хода) в сторону торможения. Таким образом, импульсная разгрузка требует весьма точной дозировки во избежание как недостаточного воздействия, так и излишнего. В общем случае оптимальный импульс (hu,tu)anm. может быть найден с использованием одного из известных методов расчета переходного электромеханического процесса, при котором варьируются значения hu и tu , что учитывается изменением момента турбины в соответствии с импульсной характеристикой.
В устройствах управления импульсной разгрузкой выбор hu и tu должен осуществляться автоматически в зависимости от вида и длительности короткого замыкания или изменения каких-либо режимных параметров. В настоящее время разработаны несколько типов устройств, в которых для автоматического выбора параметров импульса используются величина и длительность сброса электрической мощности, изменение напряжения прямой последовательности на шинах электростанции, изменение скорости и ускорение ротора генератора и другие параметры. Наряду с этим используются и упрощенные устройства программного типа, в которых значения hu и tu принимаются неизменными или имеют не более двух-трех заранее заданных сочетаний. Максимальное упрощение закона управления оказывается возможным в тех случаях, когда опасность нарушения устойчивости возникает лишь при наиболее тяжелых и сравнительно редких аварийных ситуациях. Иногда вместо варьирования параметров импульса, варьируется число блоков, подвергаемых импульсной разгрузке, в зависимости от тяжести аварийного возмущения.
В качестве меры по предотвращению нарушения устойчивости во втором цикле синхронных качаний используется импульс с пологим задним фонтом (5, рис. 15), обеспечивающий дополнительное затягивание восстановления исходного значения РТ. При этом обеспечивается прохождение не только первого, но и второго-третьего циклов синхронных качаний при существенно пониженном значении РТ с медленным его восстановлением.