Характерными причинами аварий в системах электроснабжения могут быть следующие.

1. Понижение частоты электрического токаиз-за возникшего недостатка мощности генерирующих источников или чрезмерного возрастания потребления в энергосистеме.

2. Повышение частоты электрического токаиз-за нарушения режима работы межсистемных и внутрисистемных связей энергосистемы и возникающего при этом переизбытка мощности генерирующих источников.

Аварии на подстанциях события сравнительно редкие, но чрезвычайно значительные по своим последствиям.Они устраняются по основном действием специальных автоматических устройств.

Нарушение нормального режима при больших возмущениях в энергосистеме происходит быстро, поэтому предотвратить и ликвидировать это нарушение действиями обслуживающего персонала практически невозможно.

Для решения этой задачи используются средства противоаварийной автоматики (ПАА).

По своему назначению устройства ПАА делятся на виды:

- для повышения частоты: автоматическая частотная разгрузка (АЧР) и автоматический пуск гидроагрегатов (АЧП);

- устройства автоматической ликвидации асинхронного режима (АЛАР);

- устройства автоматического предотвращения нарушения устойчивости параллельной работы электростанций(АПНУ);

- устройства автоматического ограничения снижения напряжения (АОСН);

- устройства автоматического ограничения повышения напряжения (АОПН);

и другие виды этих устройств.

Тема 11.2. Автоматическая частотная разгрузка (АЧР).
Автоматическая частотная разгрузка АЧР предохраняет систему электроэнергетики от лавинообразного падения и снижения частоты в системе, после появления недостатка мощности активной нагрузки, влекущее за собой отключение потребителей электроэнергии.

По требованию ГОСТ-а промышленная частота должна составлять 50 Гц с отклонением не более или менее ±0,2 Гц.
Особенностью режима работы энергосистем является соблюдение баланса активной мощности в энергосистеме.

∑Pг=∑Pн

где Рг – мощность электростанции, Рн— мощность нагрузки без учёта мощности потерь.

Для сохранения баланса мощностей следует изменять мощность электростанций в соответствии с изменением мощности нагрузок, иначе частота будет откланяться от номинальной частоты 50 Гц.

Нарушение баланса может происходить из-за аварийного отключения генераторов или резкого изменения больших нагрузок.

При этом может возникнуть дефицит генерируемой активной мощности, в связи с чем, может снизиться частота тока.

Одновременно со снижением частоты тока напряжение может достигнуть столь низкого значения, что начнется массовое затормаживание электродвигателей на производстве, при котором возрастут их токи и как следствие произойдет еще большее снижение напряжения в системе. В результате параллельно работающие генераторы выйдут из синхронизма и отключатся и питание потребителей прекратится.

Порядок работы устройств ПАА при возникновении дефицита мощности:

• прежде всего, автоматически срабатывают регуляторы скорости турбин для увеличения активной мощности синхронных генераторов;

• Но если частота снизится больше предельного значения, то автоматически системой АЧП запускаются резервные гидроагрегаты на гидроэлектростанциях, длительность пуска которых с полным набором нагрузки на современных автоматизированных гидроэлектростанциях не превышает 30—60 с;

• В целях быстрейшего восстановления частоты кроме использования генерирующих мощностей прибегают к разгрузке системы путем отключения части ее приемников при помощи системы АЧР.

Рис. 108. Принципиальная схема устройства автоматической частотной разгрузки АЧР.

Устройство АЧР (рис. 108) состоит из нескольких реле частоты

РЧ (1 и 2), имеющих уставки срабатывания в диапазоне 48—45 Гц.

Выключатели отключают приемники очередями, для чего реле частоты с определенной уставкой с помощью промежуточных реле РП (3 и 4) отключают число питающих линий, устанавливаемое соответствующими расчетами и задаваемое диспетчерской службой энергосистемы.

Порядок срабатывания устройств АЧР:

- первая очередь, при понижении частоты ниже 49 Гц, при котором продолжительность работы электрической системы составляет, не больше 40 сек;

- вторая очередь, при менее 47 Гц –продолжительностью не более 10 сек.

Меньше 46 Гц нельзя допустить, так при этом значении происходит явление «лавины напряжения», при котором происходит сбрасывание электростанцией нагрузки.

Пониженная частота может вызвать механический резонанс проточной части турбины, влекущий механические повреждения лопаток турбины.

Снижение частоты влечет снижение скорости вращения асинхронных двигателей и питательных электронасосов, что чревато понижением мощности паровых турбин и влечет полное погашение системы.

Это действие называется «лавиной частоты», за ней обычно следует появление «лавины напряжения».

При понижении уровня частоты снижается подача давления масла маслонасосом к турбинам гидрогенераторов, это приводит к посадке стопорных клапанов в аварийном режиме и отключению гидроагрегата. Изменения параметров частоты всего на 0,2 Гц может способствовать неравномерному и неэкономичному распределению нагрузок агрегатов со статическими характеристиками регулирования.
Изменение частоты может привести к непостоянной скорости работы электроприводов механизмов, что может вызвать появление брака производимых деталей.

Аварийная частотная разгрузка является единственным средством поддержания частоты энергосистемы в разрешенных пределах при регулировании отключением потребителей, этот процесс происходит в случае отсутствия восстановления частоты путем применения нормальных средств регулирования частоты.

Требования к автоматической частотной разгрузке.

1.Необходимо полное соответствие отключаемой нагрузки значению дефицита мощности. Устройство АЧР должно помочь избежать появления «лавины частоты».

2.После срабатывания АЧР значение частоты обязано вернуться в прежнее нормативное значение частоты или на величину не менее 49 Гц.

3.Кратковременное понижение значения частоты не должно приводить к срабатыванию устройств АЧР.