Использование устройств релейной защиты и автоматики
Устройства релейной защиты и автоматики позволяют весьма эффективно влиять на устойчивость путем изменения режимов СЭС.
Уменьшение времени отключения КЗ. Сокращение времени отключения КЗ приводит к уменьшению площади ускорения Fyск и увеличению площади возможного торможения Fторм (рис. 4.3,а). Поскольку ротор генератора при КЗ ускоряется весьма интенсивно (рис. 4.3,б), даже незначительное уменьшение времени отключения КЗ Δt приводит к существенному уменьшению угла отключения Δδ.
а) б) в)
Рис. 4.3. К рассмотрению влияния продолжительности КЗ на
устойчивость СЭС
На рисунке 4.4 изображена зависимость коэффициента запаса динамической устойчивости КДот продолжительности КЗ, из которой следует, что сокращение времени отключения КЗ является эффективным способом увеличения запаса динамической устойчивости.
Рис. 4.4. График зависимости коэффициента запаса
Время отключения КЗ складывается из времени действия релейной защиты и времени срабатывания выключателя:
tоткл = tз + tв.
Применяемые воздушные выключатели имеют собственное время срабатывания tв = 0,06 - 0,08 с. Для работы релейной защиты требуется tз = 0,02 - 0,04 с. Общее время отключения t откл = 0,08 - 0,12 с. В перспективе возможно сокращение времени отключения КЗ до 0,05 - 0,08 с.
Автоматическое повторное включение. Преобладающая часть аварийных отключений ВЛ является следствием неустойчивых повреждений, которые самоустраняются после снятия напряжения путем отключения линии. Обычно подобные нарушения нормального режима работы СЭС возникают при появлении дуги в результате грозовых перенапряжений, набросах на провода, перекрытии изоляции и по другим причинам.
Из опыта эксплуатации известно, что более 50% всех КЗ прекращаются после временного отключения электропередачи. После повторной подачи напряжения путем АПВ на ЛЭП, в которой произошло неустойчивое повреждение, нормальный режим ее работы восстанавливается. В тех случаях, когда повторное включение оказывается неуспешным, ЛЭП вновь отключается.
Автоматическое повторное включение электропередачи позволяет быстро ликвидировать аварию и восстановить нормальную работу СЭС не только после самоустраняющихся повреждений, но и при ложном срабатывании средств релейной защиты, самопроизвольном отключении выключателей или ошибочных действиях персонала.
Успешное АПВ увеличивает площадь возможного торможения Fт (рис. 4.5), что способствует сохранению динамической устойчивости СЭС.
Рис. 4.5. Влияние АПВ на динамическую устойчивость СЭС
На рисунке 4.6 изображены схемы электропередачи в режимах, которые соответствуют различным угловым характеристикам мощности, показанным на рисунке 4.5.
Номинальный режим, угловая характеристика мощности которого соответствует кривой I, характеризуется параметрами
;
ХI = Хd + Хтр +
.
При аварийном режиме (кривая II)
;
ХII = Хd + Хтр + +
.
В послеаварийном режиме (кривая III)
;
ХIII = Хd + Хтр +Хл.
Рис. 4.6. Схемы электропередачи, соответствующие нормальному (а), аварийному (б), послеаварийному (в) режимам и режиму работы после успешного АПВ (г)
В режиме, соответствующем успешному АПВ, кривая IV совпадает с кривой I и характеризуется параметрами
;
ХIV = ХI = Хd + Хтр +.
Опыт эксплуатации устройств АПВ показывает, что повторное включение является одним из эффективных средств повышения устойчивости СЭС. Успешное действие устройств АПВ на одиночных питающих ЛЭП позволяет быстро ликвидировать перерывы в электроснабжении и предотвратить полное нарушение электроснабжения, а значит, и технологического процесса на производстве.
Эффективность применения АПВ также высока на ЛЭП с двусторонним питанием, в особенности на мощных межсистемных связях, отключение которых может привести к серьезной аварии в СЭС. Поэтому согласно Правилам устройства электроустановок применение АПВ является обязательным для ЛЭП всех напряжений выше 1кВ. Необходимо отметить, что самоустраняющиеся повреждения, помимо ЛЭП, часто происходят на сборных шинах электростанций и подстанций, на трансформаторах и электрических аппаратах. В связи с этим широкое распространение получили также устройства АПВ шин трансформаторов, успешность действия которых составляет 60 - 75%.