Устройство АПВ, АВР и АЧР в системах электроснабжения

Уровень устойчивости энергосистемы в значительной степени определяется величиной частоты переменного тока, а она, в свою очередь, зависит от баланса активной мощности в системе. Регламентируемое значение отклонения частоты переменного тока, согласно ГОСТ 13109-97, не должно превышать ±0,2 ¸ ±0,4 Гц в нормальном режиме работы и от +0,5 до –1 Гц в послеаварийном режиме. Устройства АЧР потребителей на стороне высокого (6…35 кВ) и низкого напряжения действуют при снижении частоты до 48 Гц и ниже путем отключения отдельных линий и трансформаторов, питающих наименее ответственные потребителей (II–III категории). Устройства АЧР, используемые для ликвидации аварийного дефицита активной мощности, подразделяются на три основные категории.

Первая категория автоматической частотной разгрузки – АЧР 1 быстродействующая (t = 0,1…0,3 с), с уставками срабатывания от 48,5 ГЦ (в отдельных случаях от 49,2…49,3 ГЦ) до 46,5 Гц. Назначение очередей АЧР 1 – не допускать глубокого снижения частоты в первое время развития аварии. Уставки срабатывания отдельных очередей АЧР 1 отличаются одна от другой на 0,1 Гц. Мощность, подключаемая к АЧР 1, примерно равномерно распределяется между очередями.

Вторая категория автоматической частотной разгрузки – АЧР 2 предназначена для восстановления частоты до нормального значения, если она длительно остается пониженной или «зависает» на уровне около 48 Гц. Вторая категория АЧР 2 работает после отключения части потребителей от АЧР, когда снижение частоты прекращается и она устанавливается на уровне 47,5…48,5 Гц.

АЧР 1 выполняется большим числом небольших по мощности очередей и по принципу своей работы она, как правило, не может осуществить подъем частоты. Функции подъема частоты возлагаются на АЧР 2.

Уставки срабатывания всех АЧР принимаются одинаковыми, равными верхней уставки АЧР 1 или несколько большими (до 0,5 Гц), но не выше 48,8 Гц с выдержкой времени от 5 до 90 с. Большие выдержки времени АЧР 2 принимаются для того, чтобы за это время были мобилизованы резервы активной мощности.

Кроме двух категорий автоматической частотной разгрузки – АЧР 1 и АЧР 2 в эксплуатации применяется так называемая дополнительная разгрузка. Такие устройства АЧР применяются для осуществления местной разгрузки при возникновении большого дефицита активной мощности в районе энергосистемы или на отдельной подстанции, когда суммарной мощности потребителей, подключенных к очередям АЧР 1 и АЧР 2, оказывается недостаточно для ликвидации возможного дефицита активной мощности в этом районе.

С целью экономии реле частоты во многих случаях для выполнения совмещенного АЧР используются специальные схемы, в которых предусматриваются переключения установки одного реле частоты. Одна из таких систем приведена на рис. 8.7. В схеме АЧР используется одно реле частоты KF типа РЧ 1, на измерительных элементах которого настроены установки, соответствующие АЧР 1 и АЧР 2. В нормальном режиме до срабатывания реле частоты KF замкнут контакт KL 2.1 двухпозиционного реле, чем обеспечивается готовность к действию обоих измерительных элементов. При снижении частоты до уставки АЧР 2 замкнется контакт KF1 и реле KL1 контактом KL 1.1 подаст плюс на верхнюю обмотку реле KL2, которое переключив свои контакты, выведет из действия измерительный элемент с уставной АЧР 2. Если частота понизилась до уставки АЧР1, контакт KF1 при этом не разомкнется или, разомкнувшись кратковременно, замкнется вновь, после чего с небольшим замедлением сработает промежуточное реле KL3 и подаст импульс через указательное реле KH1 на выход промежуточного реле KL5. Если частота не снизится до уставки АЧР1, схема будет продолжать работать. Реле времени КТ1, сработав при замыкании контакта KL2.3, будет самоудерживаться через свой мгновенный замыкающий контакт КТ1.1. Спустя выдержку времени, установленную на проскальзывающем контакте КТ1.2, будет подан плюс на нижнюю обмотку реле KL2, и оно переключит свои контакты, вновь вводя в действия АЧР 2. В течение всего времени, пока не замкнется проскальзывающий контакт КТ1.2, схема будет готова к действию на отключение без выдержки в случае снижения частоты до уставки АЧР1. После замыкания проскальзывающего контакта КТ 1.2 и переключения реле KL2 цепь отключения от АЧР 1 будет выведена и в работе останется только АЧР 2. После переключения KL2 сработает вновь КТ (если частота будет ниже уставки срабатывания АЧР 2) и KL1 и запустится реле времени КТ2, которое, доработав, через указательное реле КН2 подаст плюс не выходное реле схемы KL5. Промежуточное реле КТ1 будет держать своим контактом KL4.1 разомкнутой цепь верхней обмотки реле KL2, предотвращая его повторное срабатывание.

Рис. 8.7. Схема АЧР 1 и АЧР 2 с одним реле частоты с переключением уставки

Возврат схемы в исходное положение осуществляется после срабатывания промежуточного реле KL5, которое размыкает контакт KL5.1 в цепи обмоток реле КТ1 и КТ4. В случае, если схема не сработает на отключение при восстановлении частоты в энергосистеме выше уставки АЧР 2 и возврата реле KF, возврат схемы будет осуществлен шунтированием обмотки КТ1 по цепи: упорный контакт КТ3.1 – размыкающий контакт KL1.3 – размыкающий контакт KL2.4. Выдержка времени АЧР 2 определяется суммой выдержек времени, установленных на КТ2 и на проскальзывающем контакте КТ1.2.