РУКОВОДЯЩИЕ УКАЗАНИЯ
ПО ПРОТИВОАВАРИЙНОЙ АВТОМАТИКЕ ЭНЕРГОСИСТЕМ
(основные положения)
РАЗРАБОТАНО ВНИИЭ, Энергосетьпроектом, ЦДУ ЕЭС СССР, НИИПТ
УТВЕРЖДЕНО Заместителем начальника Главтехуправления, главным специалистом-электриком К.М.Антиповым 23 сентября 1986 г.
1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
1.1. Руководящие указания по противоаварийной автоматике энергосистем (основные положения) содержат общую характеристику разных видов противоаварийной автоматики (ПА), определяют их назначение, условия применения и функции.
Руководящие указания предназначены для организаций Минэнерго СССР, осуществляющих разработку и эксплуатацию устройств противоаварийной автоматики: требования Руководящих указаний должны также учитываться при разработке систем технологической автоматики основного оборудования.
1.2. Противоаварийная автоматика предназначена для ограничения развития и прекращения аварийных режимов в энергосистеме. Важнейшей ее задачей является предотвращение общесистемных аварий, сопровождающихся нарушением электроснабжения потребителей на значительной территории.
1.3. Противоаварийная автоматика находится во взаимодействии с релейной защитой и другими средствами автоматического управления в энергосистеме, включая АПВ, АВР, автоматическое регулирование возбуждения, автоматическое регулирование частоты и активной мощности (вместе с автоматическим ограничением перетока), и выполняет следующие функции:
автоматическое предотвращение нарушения устойчивости энергосистемы - АПНУ (автоматическое управление мощностью в целях сохранения устойчивости энергосистемы - АУМСУ);
автоматическую ликвидацию асинхронного режима - АЛАР (автоматическое прекращение асинхронного хода - АПАХ); автоматическое ограничение снижения частоты - АОСЧ;
автоматическое ограничение снижения напряжения - АОСН;
автоматическое ограничение повышения частоты - АОПЧ;
автоматическое ограничение повышения напряжения - АОПН;
автоматическое ограничение перегрузки оборудования - АОПО (автоматическую разгрузку оборудования - АРО).
1.4. Противоаварийная автоматика энергетического района состоит из систем, выполняющих функции по п.1.3 (районам может быть энергосистема или ее часть, энергообъединение или его часть, как правило, обладающие сильно выраженной зависимостью режимов входящих в них электростанций и сетей).
Система ПА реализуется совокупностью устройств, объединенных единым принципом действия, взаимно координированными параметрами настройки, в ряде случаев - аппаратурно. Система может быть централизованной (с центральным устройством, связанным каналами передачи информации с остальными устройствами) и децентрализованной (без центрального устройства).
Сложная система (например, АПНУ) строится по принципу территориальной иерархии с выделением устройств разного уровня управления. При этом максимальная часть общей задачи системы передается на возможно более низкий уровень управления. Иерархическое построение ПА является перспективным (особенно для крупных энергообъединений).
1.5. При выполнении любой из функций (см. п.1.3) противоаварийная автоматика осуществляет:
выявление аварийной ситуации;
определение вида и значения (дозировки) управляющих воздействий (УВ);
исполнение УВ.
Указанные операции могут выполняться как отдельными устройствами (пусковым - ПУ, автоматической дозировки управляющих воздействий - АДВ, исполнительным - ИУ), так и устройствами, совмещающими выполнение двух или всех трех из приведенных операций (например, пускодозирующие устройства). При выполнении любой из указанных операций и на стыке между ними могут использоваться устройства телепередачи информации, сигналов и команд управления.
1.6. Порядок учета и оценки работы устройств и систем ПА при их эксплуатации установлен действующей Инструкцией по учету и оценке работы РЗА.
1.7. Оценка экономической эффективности затрат на создание и эксплуатацию ПА при сопоставлении вариантов ее выполнения должна производиться на основании приведенных затрат, которые рассчитываются с учетом средних годовых издержек, обусловленных как правильной, так и неправильной работой ПА.
2. УПРАВЛЯЮЩИЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ ПРОТИВОАВАРИЙНОЙ АВТОМАТИКИ
2.1. Общая часть.
2.1.1. Ниже рассматриваются следующие виды управляющих воздействий ПА, которые рекомендуются к наиболее широкому применению:
разгрузка турбин (РТ);
отключение генераторов (ОГ);
отключение нагрузки (ОН);
программная форсировка возбуждения генераторов (ФВ);
управление установками продольной и поперечной компенсации: форсировка компенсации (ФК), включение шунтовых реакторов (ВШР), отключение шунтовых реакторов (ОШР);
деление системы (ДС) на несинхронно работающие части;
ввод резерва (ВР).
Кроме того, устройства ПА могут производить отключение отдельных линий и трансформаторов связи, секционных и междушинных выключателей, не приводящее к ДС, а также включение ранее отключенной нагрузки, включение нормально отключенных линий, трансформаторов, выключателей.
Некоторые виды УВ имеют более ограниченную область применения, чем указанные выше:
электрическое торможение генераторов;
загрузка паровых турбин воздействием на систему регулирования или путем отключения отборов высокого давления, теплофикационных отборов;
управление мощностью передач и вставок постоянного тока и др.
2.1.2. Дозировку УВ рекомендуется производить ступенями, т.е. воздействиями определенного объема, заранее подготовленными к действию по соответствующему сигналу.
2.1.3. Управляющие воздействия, как правило, осуществляются однократно, т.е. восстановление готовности автоматики к работе осуществляется вручную (оперативно) с контролем допустимости снятия реализованной степени УВ. Исключение составляют устройства, выполняющие автоматическую частотную разгрузку и частотное АПВ.
2.1.4. При появлении команд на выполнение сразу нескольких однородных ступеней УВ в пределах устанавливаемого интервала времени должна быть реализована наибольшая из ступеней. Вне этого интервала ступени УВ реализуются независимо по мере восстановления их готовности. Этот интервал времени называется интервалом одновременности, он зависит от вида УВ и ПА.
2.1.5. При выборе УВ необходимо учитывать, что, кроме предусмотренного назначением ПА положительного эффекта, УВ могут вызывать дополнительные издержки, а также приводить к ряду других нежелательных последствий. Основными издержками являются прямой ущерб, связанный с отключением потребителя при ОН, и косвенный, вызванный уменьшением потребления вследствие снижения частоты, которое может сопровождать действие ОГ, РТ и ДС. Кроме того, имеют место издержки, связанные с износом оборудования, воспринимающего УВ, - турбогенератора в случае РТ или ОГ, выключателей при ОГ, ДС и т.п. К нежелательным последствиям относится также возможность возникновения дефицита реактивной мощности при ОГ и ДС; снижение надежности энергосистемы вследствие риска потери на длительное время агрегатов, аварийно разгружаемых при РТ и отключаемых от сети при ОГ, а также вследствие отклонения от нормальной схемы электрических сетей энергосистемы, в том числе собственных нужд электростанций при ОГ и ДС; ухудшение технико-экономических показателей электростанций при РT и др.
С учетом возможного ущерба рекомендуется определенная очередность применения УВ, которая зависит от цели воздействия и вида ПА. Менее предпочтительные виды УВ должны использоваться, как правило, при исчерпании возможностей более предпочтительных или в качестве резервных, а также при неготовности системы к реализации более предпочтительных УВ.
Экономическое сопоставление проектируемых УВ производится в соответствии с п.1.7.
При выборе УВ может учитываться также состояние электротехнического и энергетического оборудования и другие эксплуатационные условия.
2.2. Разгрузка турбин.
2.2.1. Разгрузка паровой турбины осуществляется через систему ее регулирования с использованием двух входов: быстродействующего - электрогидравлического преобразователя (ЭГП) и медленнодействующего - механизма управления турбиной (МУТ).
Применяется два типа разгрузки паровых турбин - кратковременная и длительная.
2.2.2. Кратковременная (импульсная) разгрузка паровой турбины (КРТ) представляет собой быстрое уменьшение мощности турбины за счет прикрытия регулирующих клапанов длительностью до нескольких секунд и применяется при АПНУ для компенсации избыточной кинетической энергии роторов агрегатов на начальной стадии переходного процесса, вызванного аварийным возмущением.
Интенсивность воздействия характеризуется глубиной и скоростью разгрузки.
Кратковременная разгрузка турбины осуществляется путем подачи на ЭГП прямоугольного импульса с экспоненциальным его снятием в темпе, примерно соответствующем затуханию электромеханических колебаний в энергосистеме. Выбор амплитуды и длительности прямоугольной части импульса должен производиться с учетом экспериментальных зависимостей глубины разгрузки от параметров импульса (импульсных диаграмм).
Ступени КРТ электростанции могут отличаться амплитудой или длительностью прямоугольной части импульса, а также числом разгружаемых агрегатов. При выборе состава агрегатов, участвующих в аварийной разгрузке, следует учитывать ожидаемую частоту и дозировку КРТ, имея в виду ограниченность ресурса каждого агрегата.
2.2.3. Длительная разгрузка паровой турбины - ДРТ (или ограничение мощности - ОМ) представляет собой длительное (на период послеаварийного режима) уменьшение мощности за счет прикрытия регулирующих клапанов турбины и соответствующего уменьшения паропроизводительности котла.
Длительная разгрузка применяется для предотвращения нарушений устойчивости, ликвидации асинхронного режима и ограничения перегрузки оборудования и может применяться для ограничения повышения частоты. ДРТ характеризуется величиной (глубиной) разгрузки, может осуществляться через ЭГП и (или) МУТ турбины и должна сопровождаться соответствующим воздействием на системы регулирования котла.
Ступени ограничения могут отличаться величиной сигнала ограничения или количеством разгружаемых агрегатов (см. п.2.2.2). ДРТ выполняется агрегатными и станционным устройствами ограничения мощности. Агрегатные устройства автоматически отрабатывают заданное станционным устройством значение ограничения. Допускается применение агрегатных устройств ограничения мощности как содержащих регулирующий контур, замкнутый по мощности агрегата, так и не содержащих такого контура. Первые рекомендуются к применению, в первую очередь, из-за большей точности ограничения. С помощью станционного устройства производится распределение разгрузки по агрегатам (блокам) с учетом их регулировочного диапазона, а также с учетом распределения агрегатов в случае осуществления ДС. Если суммарный регулировочный диапазон электростанции при этом оказывается недостаточным, производится дополнительное ОГ. Рекомендуется использовать автоматические станционные устройства, допускается применение устройств с оперативным заданием распределения.
2.3. Отключение генераторов.
2.3.1. Отключение генераторов применяется для предотвращения нарушений устойчивости, ликвидации асинхронного режима, ограничения повышения частоты и перегрузки оборудования и характеризуется мощностью отключаемых генераторов. ОГ осуществляется отключением генераторных или блочных выключателей. Отключаемые выключатели следует выбирать с учетом обеспечения достаточного быстродействия и надежности отключения, количества генераторов, отключаемых одним выключателем, схемы первичных соединений электростанции.
Если состояние технологической автоматики и системы регулирования частоты вращения агрегата на ТЭС и АЭС не обеспечивает надежную работу блока на холостом ходу или с нагрузкой собственных нужд, допускается воздействие устройства ОГ на закрытие стопорных клапанов с последующим отключением выключателя при условии, что при этом обеспечивается быстродействие, достаточное для выполнения функций.
При выборе вида УВ следует учитывать, что ОГ на ГЭС предпочтительнее, чем на ТЭС; ОГ на ТЭС или АЭС целесообразно производить лишь после исчерпания возможностей по ДРТ; ОГ на АЭС следует применять в последнюю очередь.
При выборе отключаемых агрегатов следует учитывать вероятность удержания их на нагрузке собственных нужд.
2.4. Отключение нагрузки.
2.4.1. Отключение нагрузки применяется для ограничения снижения частоты и напряжения, предотвращения нарушений устойчивости, ликвидации асинхронного режима и ограничения перегрузки оборудования. Поскольку ОН связано с прямым недоотпуском электроэнергии потребителям, рекомендуется использовать автоматическое повторное включение нагрузки, если это допустимо по режиму работы потребителя и энергосистемы и не может явиться причиной развития аварии.
Рекомендуется использовать децентрализованное (т.е. имеющее местные пусковые устройства) ОН во всех случаях, когда это возможно, так как при этом повышается надежность действия автоматики и обеспечивается очередность отключения потребителей с учетом их ответственности, последствий перерывов питания и т.д. При АПНУ применяется централизованное ОН - специальное отключение нагрузки (САОН).
2.5. Программная форсировка возбуждения синхронных машин.
2.5.1. Программная форсировка возбуждения осуществляется увеличением уставки АРВ по напряжению и применяется при АПНУ.
Возможное повышение напряжения при ФВ и длительность ФВ ограничиваются в основном уровнем изоляции электрических аппаратов и оборудования энергосистем, условиями насыщения магнитопроводов генератора и трансформатора, нагревом обмотки ротора и статора.
