Автоматическое противоаварийное управление - Автоматическое повышение напряжения

Одной из трудностей, с которой приходится сталкиваться в эксплуатации - выбор параметров и единой настройки АРВ, обеспечивающих высокий уровень статической устойчивости во всех возможных схемно-режимных условиях и эффективное управление возбуждением по условиям динамической устойчивости в различных аварийных ситуациях. В условиях сложной схемы при реальном многообразии аварийных ситуаций принципиально невозможно найти настройку, оптимальную во всех расчетных (не говоря уж о нерасчетных случаях). Кроме того, окончательный выбор настроек, как правило, проводится экспериментальным путем и потому охватывает ограниченный круг возможных эксплуатационных режимов.
В качестве средства противоаварийной автоматики, в значительной мере компенсирующего трудности выбора единой настройки и одновременно обеспечивающего повышение уровня динамической устойчивости, а также статической устойчивости в послеаварийных режимах, используется автоматика повышения уставки АРВ по напряжению (АПУН). При возникновении аварийной ситуации АПУН обеспечивает за счет автоматического повышения уставки (иуст) прохождение периода глубоких синхронных качаний и послеаварийного режима при повышенном уровне ЭДС генераторов (напряжения на шинах электростанции). При этом повышается Рт и снижается РТ (за счет увеличения составляющей). Последнее особенно сильно проявляется при наличии крупного узла нагрузки вблизи шин электростанции.
Воздействие на уставку обычно двухступенчатое: повышение напряжения на 10-15% в течение 5-10 сек с последующим переходом к повышенному на 510% напряжению в течение послеаварийного режима(10-15 минут). Сигнал АПУН формируется из условия перехода на новый заданный уровень регулируемого напряжения независимо от его исходного значения. В некоторых случаях используется воздействие по принципу заданного приращения напряжения (Δ U = const)., т.е. с выходом на уровень напряжения, зависящий от его исходного значения. Ступени и длительность повышения напряжения должны быть согласованы с допустимыми кратковременными повышениями уровня напряжения на соответствующих элементах оборудования, разрешенными правилами технической эксплуатации.
Кроме того, должна приниматься во внимание допустимая по величине и длительности перегрузка генератора по току возбуждения и реактивной мощности. В большинстве практически важных случаев такого рода ограничений не возникает. Увеличение пропорционально квадрату напряжения реактивной мощности, генерируемой примыкающими линиями электропередачи, в сочетании с частичной разгрузкой этих линий по активной мощности за счет увеличения отбора мощности местными потребителями в значительной степени восстанавливает баланс реактивной мощности и обуславливает сравнительно небольшое увеличение тока возбуждения даже при подъеме напряжения на 10-15% по сравнению с исходным уровнем. Однако, при определении условий использования АПУН должны быть проведены соответствующие расчеты и выявлены возможные ограничения, что позволит избежать срабатывания технологических защит генератора от перегрузки по току.
Эффект от повышения уровня напряжения в послеаварийном режиме при относительно малой мощности передающей части (P1 « P2) определяется повышением предела статической устойчивости электропередачи примерно пропорционально повышению уровня напряжения и разгрузкой передачи за счет увеличения местной нагрузки в соответствии со статической характеристикой по напряжению. Этот эффект можно выразить в виде повышения коэффициента запаса статической устойчивости электропередачи ( ΔΚ3) при текущем значении перетока мощности:
(35)
где Рт12 ,Р 12 ,U1 - значения предела статической устойчивости, перетока
мощности и напряжения на шинах передающей электростанции без использования АПУН;. Δ PH1 , Δ u1 - приращения мощности нагрузки в передающей части и напряжения за счет АПУН.
Во время глубоких синхронных качаний воздействие АПУН проявляется в изменении значений РТ и Рт, причем характеристики этих изменений определяются условиями схемы, режима, типом АРВ и систем возбуждения и другими условиями в каждом конкретном случае. Оценка реального эффекта в условиях сложной схемы энергосистемы может быть получена лишь на основе расчетов с учетом всех особенностей схемы. Однако, положительное воздействие АПУН в передающей части энергосистемы не вызывает сомнения практически в любых схемно-режимных и аварийных ситуациях.
Важным преимуществом АПУН является практически неограниченный ресурс и малая вероятность побочных неблагоприятных с точки зрения устойчивости воздействий на протекание переходного процесса. Поэтому требования к селективности АПУН минимальны, применение возможно отдельно, либо наряду с другими средствами управления. В последнем случае ввод в действие АПУН может осуществляться от тех же пусковых органов, что и другие средства управления.
Самостоятельное использование АПУН целесообразно при относительно легких аварийных ситуациях, когда для обеспечения устойчивости достаточно небольшого управляющего воздействия, а также в некоторых специфических случаях, связанных, например, с возникновением самораскачивания или с опасным снижением ЭДС (режимы недовозбуждения). Запуск АПУН в этих случаях осуществляется от специальных пусковых органов.
АПУН может быть аналогичным образом выполнен и с воздействием через регуляторы синхронных и статических компенсаторов реактивной мощности. Однако, обычно эффект при этом достигается существенно меньший, т.к. при ослаблениях связи и набросах на нее мощности установленные в промежуточных точках средства компенсации реактивной мощности обычно полностью реализуют свой ресурс, и потому форсирование их возбуждения изменением уставки по напряжении оказывается эффективным лишь после выполнения определенных коммутационных операций, изменяющих баланс реактивной мощности за счет отключения реакторов, подключения конденсаторных батарей и других преобразований схемы.
Применение АПУН на компенсаторах реактивной мощности в узлах нагрузки может быть эффективным лишь в передающей части энергосистемы.