Лекция. Аварийные ситуации в энергосистемах и их последствия

Некоммерческое

Акционерное

Общество

УПРАВЛЕНИЕ ЭНЕРГООБЪЕДИНЕНИЯМИ

Конспект лекций

для магистрантов профильного обучения

по специальности 6М071800 – Электроэнергетика

Алматы 2014

СОСТАВИТЕЛИ:–К.К.Тохтибакиев. Управление энергообъединениями.

Конспект лекций для магистрантов профильного обучения по специальности 6М071800 – Электроэнергетика. -Алматы: АУЭС, 2012. – 66 с.

В данном конспекте лекций представлены материалы по вопросам обеспечения устойчивости в энергосистемах, приведены принципы и структура противоаварийной автоматики для предотвращения нарушения устойчивости, рассматриваются современные средства и устройства управления нормальными и аварийными режимами энергосистем.

Конспект лекций предназначен для магистрантов профильного обучения по специальности 6М071800 – Электроэнергетика.

Ил. - 26, табл.- 2, библиогр. - 15 назв.

Рецензент: АУЭС, д-р техн. наук, проф. П.С.Сагитов

Каз НАУ, канд. техн. наук, доц. Е.К. Умбеткулов

Печатается по плану издания некоммерческого акционерного общества «Алматинский университет энергетики и связи» на 2012г.

©НАО Алматинский университет энергетики и связи, 2014 г.

Содержание

лекция. Аварийные ситуации в энергосистемах и их последствия

Содержание лекции: основные виды аварийных ситуаций, причины нарушения устойчивости, последствия аварийных нарушений режимов.

Цель лекции: ознакомить с видами аварийных ситуаций, исследованиями нарушения устойчивости, классификацией нарушений, распределением нарушения устойчивости, причинами нарушения устойчивости.

Анализ повреждаемого электрического оборудования энергосистем и статистические данные по нарушениям устойчивости содержатся в ряде работ [6, 10].

Для энергосистем различной структуры характерны разные причины нарушений синхронизма. Для энергосистем простой типовой структуры это, в основном, превышение предела статической устойчивости при отключении одной из параллельных линий или понижении напряжения на одном из концов линии при потере возбуждения или ошибочном его понижении. Для слабых связей и более сложных структур частыми причинами нарушений синхронизма являются превышения предела статической устойчивости вследствие медленных изменений или нерегулярных колебаний мощности, вследствие превышения предела статической устойчивости в послеаварийном режиме, а также из-за возникновения внезапных небалансов мощности, вызванных отключением линий, генераторов или нагрузки внутри соединяемых энергосистем. Нарушения синхронной динамической устойчивости слабых связей практически не имеют места. В энергосистемах сложной структуры наблюдаются случаи нарушения устойчивости, вызванные асинхронным ходом по соседним электропередачам.

Наибольшее количество нарушений устойчивости приходится на дефицитные и сложные энергосистемы. Это является прямым следствием происходящего процесса объединения энергосистем на параллельную работу, создания крупных энергообъединений, в которых, с одной стороны, возрастает число энергорайонов и энергосистем, получающих значительную часть мощности из энергообъединений (дефицитные энергосистемы), и, с другой стороны, следствием того, что режимы и процессы, происходящие в энергосистемах сложного энергообъединения, как уже указывалось выше, взаимосвязаны и взаимообусловлены.

Характерной особенностью сложных энергообъединений является возможность развития цепочечных (каскадных) нарушений устойчивости. Возникнув в одном из районов энергообъединения, нарушение, если оно быстро не локализовано, может распространяться, охватывая новые энергосистемы и районы, вплоть до всего энергообъединения.

Наибольшее число нарушений приходится на сеть 110—220 кВ, в связи малой пропускной способности. Сравнительно небольшое число нарушений синхронизма в системообразующей сети 330—500 кВ определяется ее большей пропускной способностью и более высоким уровнем оснащения противоаварийной автоматикой.

Определенный интерес представляет также анализ первичных причин, вызвавших возникновение и развитие аварийной ситуации, сопровождавшейся нарушением устойчивости. Так, например, первопричинами нарушения синхронизма, явились следующие:

- отключение линий, автотрансформаторов, трансформаторов вследствие отключения линий из-за к.з. при грозе, дожде, пожаре, сильном ветре, в результате наброса постороннего предмета, перекрытия изоляции на посторонний предмет, из-за отключения трансформаторов и автотрансформаторов в результате действия их защит (газовой и др.);

- отказ или неправильные действия релейной защиты и противоаварийной автоматики;

- отключение или снижение мощности блока, котла, собственных нужд электростанции;

- повреждение или отказ оборудования — из-за повреждения (разрушения) опорных изоляторов, обрыва гирлянды изоляторов;

- медленное превышение предела передаваемой мощности из-за нарастания нагрузки и опоздания в ограничении потребителей.

Рассмотрим вопрос о том, какова вероятность возникновения различных видов к. з. и вероятность повреждения линий. Статистические данные по повреждаемости линий содержатся в ряде работ ([15] и др.). Подавляющее большинство при этом (90—95%) составляют однофазные замыкания. Двухфазное к. з. на землю является, как правило, расчетным и для сетей 500 кВ.

Последствия нарушений устойчивости.

Сохранение устойчивости (в том числе и результирующей) требуется, прежде всего, для обеспечения бесперебойного энергоснабжения потребителей, поэтому последствия нарушений устойчивости оцениваются именно с этих позиций.

Вопрос об оценке ущербов, вызванных нарушением энергоснабжения потребителей, особенно при кратковременных перерывах питания, в настоящее время практически еще не решен. В связи с этим последствия от нарушений устойчивости не оцениваются по ущербу, что было бы желательным, а лишь сопоставляются по длительности перерывов питания, отключаемой мощности и т. п.

В энергорайонах, потребляющих значительную часть мощности из энергообъединений, нарушения синхронизма наносят, как правило, значительный ущерб, связанный с необходимостью отключения части менее ответственных потребителей для сохранения в работе электрических станций дефицитного района и обеспечения питания более ответственных потребителей. На рисунке 1.1 в качестве примера показано изменение частоты в одном из дефицитных районов (Р_ген=0,47Р_нагр) после нарушения устойчивости по связям 110 кВ этого района с энергообъединением вследствие отключения параллельных линий 220 кВ.

Рисунок 1.1 - Изменение частоты во времени при возникновении дефицита мощности

При нарушении синхронной устойчивости в течение секунд и десятков секунд за счет сохранения результирующей устойчивости ликвидировалось 20% нарушений синхронизма.

Рисунок 1.2 - Осциллограмма нарушения статической устойчивости слабой связи с последующей ресинхронизацией

Нарушения синхронной устойчивости между двумя энергосистемами, соединенными слабой связью, чаще всего не вызывают тяжелых последствий, поскольку возникающий при этом дефицит мощности в одной из систем обычно может быть покрыт без отключения потребителей за счет вращающегося резерва мощности. На рисунке 1.2 показана осциллограмма нарушения статической устойчивости по одной из слабых связей с последующей ресинхронизацией через 20 с за счет бы­строго вмешательства персонала, снизившего мощность в передающей системе [10].

Следует отметить, что быстрая ликвидация аварий в энергосистемах сложной структуры может быть обеспечена только с помощью противоаварийной автоматики.

Date: 2015-05-18; view: 1762; Нарушение авторских прав