8.5. Автоматика прекращения асинхронного хода в энергосистеме

Рассмотрим энергосистему, в которой возник асинхронный ход, т. е. одна часть энергосистемы вращается несинхронно относительно другой час­ти. Эквивалентируя каждую часть энергосистемы в виде одного генератора, мы получим схему, подобную рис. 8. 2. Такой режим является исключительно тяжелым - по схеме протекает большой уравнительный ток и в течение каждого проворота векторов э. д. с. генератор переходит из режима генерации в режим потребления. Такие колебания активной мощности создают большие моменты, которые передаются на вал агрегата. Ввиду особой опасности такого режима необходимо применять меры к его быстрому прекращению. Считается возможным допустить не более трех и даже одного проворота при асинхронном ходе.

Первая задача - выявить факт возникновения асинхронного хода. Для простой схемы сделать это сравнительно просто. В сложной энергосистеме предварительно намечаются наиболее вероятное сечение, которое условно делит энергосистему на две работающие части. Поясним это на конкретном примере. На рис. 8. 11 представлена схема энергосистемы. Здесь две части энергосистемы соединены между собой двумя линиями Л—1 и Л-2. Линия Л-1 более высокого класса напряжения и по ней передается основная доля мощности из первой части энергосистемы во вторую.

При аварийном отключении линии Л-1 полная мощность не может быть передана по линии Л-2. В таком случае произойдет нарушение устойчивости и возникнет асинхронный ход - первая часть энергосистемы начнет ускоряться относительно второй части. Прекратить асинхронный ход можно только за счет разделения энергосистемы на две несинхронно работающие части посредством отключения выключателей В1 или В2. Целесообразнее отключить выключатель В2, так как в этом случае все потребители по линии Л-2 будут питаться от левой, избыточной части энергосистемы. При разделении энергосистемы выключателем В1 нагрузка этих потребителей придется на правую часть энергосистемы, которая и без того имеет дефицит генерации. Таким образом, сечение раздела энергосистемы на части должно проходить через В2.

Рис. 8. 11. Схема энергосистемы

В целом автоматика должна выявлять факт возникновения асинхронного хода между частями энергосистемы и подавать сигнал на отключение выключателя В2. Такую автоматику называют «делительной». Используя терминологию «асинхронный ход», автоматику называют автоматикой прекращения асинхронного хода (АПАХ).

Рассмотрим схему АПАХ, выполненную на основе реле тока и двух реле мощности. Реле тока фиксирует факт увеличения тока при асинхронном ходе и запускает схему (рис. 8. 12). На рис. 8. 13 приведена диаграмма, поясняющая взаимодействие реле тока и направления мощности. Предположим, что вектор  идет со скольжением относительно вектора . При некотором значении угла  ток превысит уставку реле и оно сработает (точка «а»). Контакты реле будут замкнуты до значения угла , приближающегося к значению 360°. На диаграмме зона срабатывания реле тока в функции угла  отмечена жирной линией.

Реле направления мощности делит плоскость на две зоны - срабатывания и несрабатывания. Практически зона срабатывания занимает чуть меньше 180°. Выберем зону срабатывания первого реле направления мощности в соответствии с диаграммной (рис. 8. 13). Эта зона заштрихована и расположена от малых значений угла  приблизительно до 180°. Второе реле направления мощности имеет зону срабатывания в пределах углов чуть больше 180° и почти до 360°. Эта зона также заштрихована.

Рис. 8. 12. Схема АПАХ

Рис. 8. 13. Диаграмма к пояснению действия схемы АПАХ

Пуск схемы осуществляет реле тока КА. К этому времени реле направления мощности KW1 держит свои контакты замкнутыми. Через контак­ты KL2. 3 запускается промежуточное реле KL1 и обеспечивает себе самоподпитку через KL1. 1. В зоне 180° реле K. W1 размыкает свои контакты, но реле KL1 получает питание через контакты KL1. 1. При дальнейшем увеличении угла  срабатывает реле направления мощности KW2. Через контакты KW2 и KL1. 2 запускается выходное реле KL3, которое подает сигнал на разделение системы на несинхронно работающие части.

Обратим внимание, что этот сигнал подан в зоне углов 180°, т. е. деление энергосистемы происходит на первой половине первого проворота.

Если вектор   отстает от Е₂ , то после срабатывания токового реле КА первым сработает реле направления мощности KW2 и подаст сигнал на реле KL2. Питание на реле KL3 теперь будет подано через цепочку KW1-KL2. 2, которая будет замкнута при срабатывании реле KW1. Благодаря такому построению схемы, автоматика фиксирует не только факт асинхронного режима, но и указывает опережение или отставание вектора .