Ачр в энергетике принцип работы

Автоматическая частотная разгрузка

Частота электрической сети – 50 Гц, для корректной работы потребителей электрической энергии и энергосистемы в целом, частота должна находиться в пределах данного значения. Если количество вырабатываемой на электростанциях мощности меньше количества потребляемой мощности потребителями, то происходит резкое падение частоты электрической сети.

Автоматическая частотная разгрузка (АЧР) – элемент противоаварийной автоматики распределительных подстанций, который предназначен для предотвращения падения частоты энергосистемы в случае резкого уменьшения количества активной мощности в электрической сети.

Благодаря АЧР в случае возникновения дефицита вырабатываемой мощности на электростанциях энергетическая система остается работоспособной и обеспечивает электроснабжение наиболее ответственных потребителей, обесточение которых недопустимо, так как может привести к различным негативным последствиям.

Прежде всего, это потребители первой категории, отключение которых несет опасность для жизни людей или может повлечь за собой большой материальный ущерб. Вторые по важности – это потребители второй категории надежности электроснабжения, отключение которых приводит к нарушению нормального цикла работы предприятий, различных систем и коммуникаций населенных пунктов.

Кроме того, резкое падение частоты в энергосистеме может привести к нарушению нормальной работы электрических станций. То есть если не принимать никаких мер, то снижение частоты будет продолжаться, что повлечет за собой полный развал энергосистемы.

Автоматическая частотная разгрузка в случае снижения частоты ниже установленного значения производит автоматическое отключение части потребителей от электрической сети, чем обеспечивает снижение дефицита вырабатываемой активной мощности в электрической сети. Уменьшение дефицита мощности в свою очередь способствует повышению частоты электрической сети до требуемого значения 50 Гц.

Устройства автоматической частотной разгрузки работают ступенчато. Первая ступень, которая имеет наименьшую выдержку времени 0,3-0,5 с и срабатывает при снижении частоты до 49,2 Гц (или ниже в зависимости от особенностей энергосистемы), осуществляет отключение наименее важных потребителей подстанции. Как правило, под данную ступень АЧР заводятся потребительские линии, которые питают потребителей третьей категории электроснабжения.

Следующая ступень АЧР предназначена для предотвращения лавинного процесса падения частоты, который может возникнуть в случае недостаточной разгрузки первой очередью АЧР, когда частота электрической сети начинает падать ниже 49 Гц. Выдержка времени данной ступени АЧР может колебаться от нескольких секунд до нескольких десятков секунд. Данная ступень разгрузки осуществляется отключение потребителей второй категории.

Совместно с устройствами автоматической частотной разгрузки могут устанавливаться устройства автоматического повторного включения потребителей, которые были отключены действием частотной разгрузки – ЧАПВ. Устройства ЧАПВ восстанавливают электроснабжение обесточенных потребителей, как только нормализуется частота электрической сети.

Поднятие частоты питающей сети происходит по мере увеличения количества вырабатываемой мощности в энергосистеме. Восстановление электроснабжения потребителей должно быть поэтапным, с учетом текущего состояния энергосистемы. Если причиной падения частоты послужило отключение от энергосистемы крупной электростанции, то значит восстанавливать электроснабжение всех, отключенных действием АЧР потребителей, можно только после того, как будет покрыт возникший дефицит мощности.

Часто после действия ЧАПВ происходит повторное падение частоты, поэтому в случае возникновения серьезных аварийных ситуаций в энергосистеме ЧАПВ выводятся из работы и восстановление обесточенных потребителей происходит в ручном режиме.

Устройства АЧР и ЧАПВ могут быть выполнены на реле электромеханического типа, а также с использованием более современных микропроцессорных устройств.

Устройства АЧР получают питание от трансформаторов напряжения. Как правило, предусматривается питание от двух разных источников (трансформаторов напряжения) для того, чтобы обеспечить возможность работы данного устройства в случае необходимости вывода в ремонт одного из трансформаторов напряжения.

Телеграмм канал для тех, кто каждый день хочет узнавать новое и интересное: Школа для электрика

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Описание [ править ]

Автоматическая частотная разгрузка (АЧР) является одной из функций автоматики ограничения снижения частоты (АОСЧ).

АЧР контролирует частоту сети и при снижении ниже заданной уставки с выдержкой времени действует на отключение нагрузки. Как правило, АЧР действует на отключение присоединений потребителей 6-35 кВ. Для резервирования, может применяться установка устройств АЧР на питающих объектах электроэнергетики.

Действие устройств АВР должно быть согласовано с действием АЧР таким образом, чтобы действием АВР не восстанавливалось питание отключённой от АЧР нагрузки от тех же или электрически связанных источников питания.

Запрещается переключение нагрузок, отключённых устройствами АЧР, на оставшиеся в работе электрически связанные источники питания.

АЧР включает в себя следующие ступени:

• АЧР1 — быстродействующая АЧР для прекращения процесса снижения частоты, в том числе может быть применена спецочередь АЧР (САЧР) — для предотвращения автоматической или оперативной разгрузки энергоблоков АЭС при снижении частоты;
• АЧР2 — несовмещённую (действующую на отдельный от АЧР1 объём нагрузки) — для подъёма частоты после действия устройств АЧР1, а также при медленном снижении частоты;
• АЧР2 — совмещённую (действующую на нагрузку, подключённую под АЧР1) — для предотвращения зависания частоты на недопустимо низком уровне.

Уставки срабатывания [ править ]

Согласно стандарту [1] , типовые значения уставок АЧР для ЕЭС России:

Ступень	Уставка срабатывания, Гц	Возврат, Гц	Время срабатывания, с
САЧР	49,2	0,1	0,3
АЧР1	48,8-46,5	0,1	0,3
АЧР2 (несовмещённая)	49,1	0,1	5-40
АЧР2 (совмещённая)	49,0-48,7	0,1-0,4	5-70

Общая мощность подключённой к АЧР1 нагрузки должна составлять не менее 50%.

Общая мощность нагрузки подключённая ко всем ступеням АЧР должна быть не менее 60% от потребления.

Блокировка излишних срабатываний [ править ]

Снижение частоты в отдельных узлах энергосистемы может происходит не только при общесистемном дефиците мощности, но и при временном отключении подстанции с двигательной нагрузкой (в том числе в циклах АПВ и АВР) за счёт поддержания напряжения вращающимися по инерции двигателями с последующим плавным снижением частоты. В этой ситуации АЧР может сработать излишне.

Наиболее этому подвержены ступени АЧР1, так как у АЧР2 достаточно большая выдержка времени, за которое остаточное напряжение успевает снизится до 10-30% номинального, при котором реле частоты не будет срабатывать.

Для предотвращения излишних срабатываний могут применяться следующие виды блокировки:

• по скорости снижения частоты. При потере питания частота снижается значительно быстрее, чем при дефиците активной мощности, поэтому можно контролировать скорость снижения частоты и при быстром снижении блокировать АЧР1. Для электромеханики может реализовываться на двух реле частоты (с различными уставками) и одном реле времени [2] . Для вновь устанавливаемых устройств АЧР на базе МП РЗА, согласно стандарту [3] , должна быть предусмотрена блокировка для предотвращения его срабатывания при выбеге электродвигателей. В данном случае, при реализации указанной блокировки по скорости снижения частоты (df/dt) значение df/dt, при котором устройство АЧР блокируется, должно задаваться производителем устройства АЧР и составлять 10 Гц/с.

• контроль тока или направления мощности питающих трансформаторов или линий: нормально мощность направлена из энергосистемы по понижающим трансформаторам к шинам, от которых питается нагрузка. При общесистемном снижении частоты направление мощности остаётся неизменным, тем самым разрешается срабатывание АЧР. При отключении питающей линии (трансформатора) мощность становится равной нулю или меняет своё направление. Блокировка по такому принципу неэффективна, если в обесточенном участке имеется несколько узлов нагрузки, так как в этом случае может быть подпитка одного узла от другого.

• контроль включенного состояния питающих трансформаторов или линий. В качестве варианта реализации этого подхода, применяется блокировки при работе ДЗШ РУ высшего напряжения, так как в остальных случаях требуется значительно усложнять схему в части контроля состояния питающих связей (необходимость организации блокируеющей схемы из блок-контактов выключателей или даже отдельных схем ФОВ, ФОЛ и т.д.). Блокировка при работе ДЗШ может применяться только когда питание осуществляется со стороны РУ высшего напряжения.

• включение реле частоты на ТН разных секций. Например, реле АЧР1 включается на ТН 1 секции, а реле АЧР2 включается на ТН2 секции. Срабатывание АЧР1 производится с контролем срабатывания реле АЧР2. Недостатком данного решения является наличие ремонтных режимов, когда ТН (секция) выводится в ремонт и оба реле снова получаются включены на общий оставшийся в работе ТН.

Источники [ править ]

1. ↑ Стандарт организации ОАО «СО ЕЭС» СТО 59012820.29.240.001-2010 Технические правила организации в ЕЭС России автоматического ограничения снижения частоты при аварийном дефиците активной мощности (автоматическая частотная разгрузка)»
2. ↑ Рабинович Р. С. Автоматическая частотная разгрузка энергосистем. — 2-е изд., перераб. и доп. — Москва: Энергоатомиздат, 1989
3. ↑ Стандарт организации АО «СО ЕЭС» СТО 59012820.29.020.003-2016 «Релейная защита и автоматика. Автоматическое противоаварийное управление режимами энергосистем. Микропроцессорные устройства автоматической частотной разгрузки. Нормы и требования»

Что такое АЧД, АЧР, ЧАПВ

АЧД – автоматика частотного деления.

АЧД на электростанциях предназначена:

1. Для отделения электростанций со сбалансированной нагруз­кой,которые являются резервными источниками для разворота мощных блочных тепловых электростанций при их “посадке на нуль” в усло­виях тяжелых аварий со снижением частоты.

2. Для отделения электростанций полностью или частично с целью сохранения их собственных нужд при авариях со значительным дефицитом мощности в энергосистеме или отдельных узлах.

Делительная автоматика выполняется таким образом, чтобы от­деление электростанции с частью нагрузки происходило или с не­большим “остаточным” дефицитом (ликвидируемым действием АЧР в выделившемся районе или, в лучшем случае, без срабатывания АЧР), или с небольшим избытком генерируемой мощности (ликвидируемым действием автоматических регуляторов турбин).

АЧД обычно является многоступенчатой и действует по фактору снижения частоты в функции времени, а также по факторам одновре­менного снижения частоты и напряжения. Во многих случаях ( в за­висимости от схемы питания собственных нужд) предварительным действием АЧД является автоматический перевод питания собствен­ных нужд на отделяемую часть электростанции.

Параметры срабатывания АЧД задаются с учетом режимов работы электростанции, привязки ее к сети, условий балансирования наг­рузки.

Автоматика частотного деления является в аварийной ситуации последним звеном ПА,которое, резервируя или заменяя действие других устройств ПА, позволяет сохранить в работе электрические станции и после ликвидации аварийной ситуации быстро восстано­вить питание потребителей.

11.5. АЧР с ЧАПВ – автоматическая частотная разгрузка с автоматическим повторным включением по частоте.

АЧР является основной ПА для предотвращения и ликвидации аварий из-за внезапного возникновения дефицита мощности и недо­пущения развития аварии до лавины частоты.

Для осуществления гибкой, так называемой “самонастраиваю­щейся” системы, АЧР разбита на две категории, каждая из которых имеет несколько очередей.

АЧР-I – предназначена для прекращения быстрого снижения частоты; имеет ступени срабатывания 0,2 Гц от 48,8 Гц до 46,6 Гц с выдержкой времени 0,5 сек.

АЧР-II – предназначена для подъема частоты после действия АЧР-I и предотвращения зависания частоты на недопустимо низком уровне. Время действия от 10 до 60 сек. АЧР-II имеет несовмещен­ные и совмещенные с АЧР-I очереди.

При восстановлении частоты после работы устройств АЧР и мо­билизации резерва мощности в системе, происходит автоматическое включение отключенных потребителей (ЧАПВ) несколькими очередями с разными уставками по времени и по частоте.

АЧР – Автоматическая частотная разгрузка

Автоматическая частотная разгрузка (АЧР) применяется для сохранения функциональности энергосистемы и потребителей 1-й категории снабжения в ситуациях резкого уменьшения количества активной мощности в электросети. АЧР относится к противоаварийной автоматике, которая направлена на повышение надёжности работы электросистем. Принцип действия этого метода основан на отключении менее важной части потребителей электроэнергии от сети.

Применение АЧР

Понижение частоты может оказывать сильно негативное действие на работоспособность энергетической системы и способно вызвать техногенную или экологическую катастрофу. К примеру, даже небольшое падение частоты на 2-3 герца влечёт за собой снижение поставляемой в конденсатор электростанции воды на 25-40%, может выводить из строя насосы, осуществляющие подачу воды в котлы.

Также наблюдается дальнейшее увеличение дефицита активной мощности в электросети, что сопровождается нарастающим лавинообразным характером процессом падения частоты.

Такой процесс называют лавиной частоты.

Помимо вышеприведенных отрицательных последствий снижения частоты необходимо упомянуть ещё одно – падение напряжения. Этот фактор оказывает дополнительное негативное воздействие на потребителей. Чтобы избежать последствий дефицита активной мощности, приходится в сети отключать часть потребителей. Таким образом, состояние и наличие системы АЧР на подстанциях очень важно.

Разделение потребителей по категориям

Каждый потребитель энергии относится к одной из категорий:

1. 1 категория – это потребители, нарушение электроснабжения которых может вызвать угрозу жизни людей, опасность для безопасности страны, нанести существенный материальный ущерб, нарушить сложные технологические процессы и т.п.
2. 2 категория – электроприёмники, отключение от питания которых способно повлечь за собой массовый недоотпуск продукции, простой механизмов, рабочих, промышленного транспорта.
3. 3 категория – другие менее важные потребители электроэнергии.

Для потребителей 1-й категории должно обеспечиваться непрерывное питание, причём от 2-х независимых источников.

Перерыв в функционировании одного из источников допускается только в течение действия автоматического ввода резерва (время работы АВР).

При недостатке активной мощности отключение производится ступенчато, согласно категориям электроснабжения потребителей. Таким образом, первым производится отключение потребителей 3-й категории при наименьшем времени выдержки. Вторая ступень АЧР выключает следующую группу и так далее. Подробнее о категориях надежности электроснабжения можно почитать тут и тут,

Интересное видео о работе АЧР смотрите ниже:

Устройства АЧР классифицируются на категории

1. ЗАЧР устанавливается для предотвращения возникновения аварии на АЭС. Такие устройства срабатывают при достижении частотой отметки 49,2 Гц. Время срабатывания – 0,5 с.
2. АЧР-1 срабатывают в случаях резкого падения частоты до отметки 48 Гц. АЧР-1 относится к быстродействующим системам со скоростью срабатывания 0,3-0,5 с.
3. АЧР-2 начинает работу при продолжительном медленном падении частоты. Она работает на таких же частотах, как и АЧР-1, однако время выдержки устанавливается значительно больше (5-10 или 70-90 секунд).

Поднятие частоты реализуется с помощью ЧАПВ, которое представляет собой повторное включение потребителей в автоматическом режиме после того, как функциональность системы питания будет полностью восстановлена.