Сборник статей
Составлено Бюро технической информации ОРГРЭС
Редактор: В.А. Рубинчик
Издательство: М.-Л.: Энергия, 1964
В настоящем сборнике представлены статьи по вопросам противоаварийной автоматики энергосистем, получившим освещение на научно-техническом совещании, организованном Техническим управлением по эксплуатации энергосистем Государственного производственного комитета по энергетике и электрификации СССР, Секцией электрических сетей и энергосистем Научного совета по проблеме энергетики и электрификации при Государственном комитете по координации научно-исследовательских работ. СССР и Секцией автоматики, релейной защиты и телемеханики энергосистем Московского правления Научно-технического общества энергетической промышленности. Совещание состоялось в Москве в 1963 года.
Устройства противоаварийной автоматики получили в Советском Союзе широкое применение и доказали свою эффективность.
Массовое распространение имеют устройства автоматического включения резерва (АВР), автоматического повторного включения (АПВ), автоматического регулирования возбуждения (АРВ), автоматической разгрузки по частоте (АЧР).
В связи с объединением энергетических систем важное значение приобрели автоматические устройства, обеспечивающие устойчивую работу энергетических систем, и устройства, предотвращающие неправильное действие релейной защиты при перегрузках и качаниях. Внедрение таких устройств позволило значительно повысить величину передаваемой мощности по длинным линиям электропередачи, связывающим районы выработки электроэнергии с районами потребления, чем значительно увеличены надежность и экономичность работы энергетических систем Советского Союза.
Внедрение устройств АВР, АПВ и АЧР достигло в Советском Союзе весьма внушительных размеров. Устройства АВР начали широко внедряться с 1941 г. В 1941 г. число этих устройств составляло 15199. Количество успешных действий устройств АВР достигает 86-99%; работой устройств АВР в 1961 г. было предотвращено более 4160 случаев длительных отключений потребителей.
Устройства АПВ начали внедряться с 1937-1938 гг.; тогда же были найдены оригинальные решения, позволившие устанавливать устройства АПВ в электрических сетях различной конфигурации (были предложены методы ускорении защиты до и после АПВ, разработано АПВ на выделенный район; позднее были осуществлены АПВ с улавливанием синхронизма, разработаны методы исправления устройствами АПВ неселективного действия защиты, осуществлено АПВ шин и трансформаторов, разработаны несинхронное и пофазное АПВ). В 1961 г. число устройств АПВ разных типов достигло 20000.
Устройства АЧР начали широко внедряться с 1941 г. В последнее время действие устройств АЧР сочетается с работой устройств АПВ, производящих обратное включение присоединений после восстановления частоты. Устройства АЧР в большинстве случаев выполняются реагирующими на абсолютное значение частоты; устройства АЧР, реагирующие на скорость изменения частоты, имеют ограниченное применение. В 1961 г. было установлено 1867 комплектов этих устройств. Зарегистрировано 865 случаев работы, из которых правильных – 841 (97,22%), неправильных – 24 (2,78%). Устройства АЧР применяются как с общесистемным назначением для предотвращения опасного снижения частоты во всей энергетической системе, так и местного назначения для предотвращения глубокого снижения частоты в отдельном узле энергосистемы. Успешно преодолены трудности, возникающие при установке устройств АЧР на подстанциях, питающих синхронные двигатели значительной суммарной мощности.
Массовое внедрение устройств автоматического регулирования возбуждения синхронных машин даже простейшего типа в виде форсировки возбуждения обусловило значительное повышение устойчивости энергетических систем. Как известно, в настоящее время все генераторы и синхронные компенсаторы оснащены тем или иным видом устройства АРВ.
В Советском Союзе разработаны оригинальные устройства компаундирования с электромагнитным корректором напряжения, устройства фазового компаундирования и регуляторы сильного действия. Последние введены в эксплуатацию не только на гидрогенераторах Волжской ГЭС имени В. И. Ленина, Волжской ГЭС имени XXII съезда КПСС и Братской ГЭС, но и на ряде мощных генераторов тепловых электростанций.
Комплексное внедрение устройств системной автоматики, обеспечившее резкое повышение надежности работы и устойчивость энергетических систем, было осуществлено в 1942-1944 гг. в энергетических системах Урала.
При сооружении и вводе в эксплуатацию Волжских гидроэлектростанций и сетей 500 кВ перед работниками, занимающимися вопросами противоаварийной автоматики, была поставлена задача обеспечить передачу весьма значительной мощности по длинным линиям электропередачи 400-500 кВ. Известные к этому времени устройства системной автоматики были дополнены новыми устройствами для торможения гидрогенераторов и устройствами для защиты оборудования, подключенного к длинным линиям 500 кВ, от повышения напряжения, возникающего при одностороннем отключении линии.
Для выполнения защиты от повышения напряжения были разработаны реле напряжения с увеличенным коэффициентом возврата.
На первом этапе эксплуатации весьма эффективным оказалось торможение гидрогенераторов путем быстрого отключения части машин при нарушениях режима передачи 500 кВ с допущением частичной неселективности отключений, неопасной для приемной энергосистемы. В последующем, по мере развития сетей 500 кВ, для осуществления отключения части гидрогенераторов при нарушениях на отдаленных участках электропередачи 500 кВ были применены устройства быстродействующего телеотключения.
Электропередачи 400-500 кВ были также оснащены устройствами, производящими автоматическую разгрузку при достижении перетоком мощности величины, превышающей заранее установленное значение, определенное из условия сохранения статической устойчивости передачи.
Для предотвращения повреждения паротурбинных генераторов, работающих параллельно с мощными гидроэлектростанциями, в случае ускорения гидрогенераторов при сбросах нагрузки (например, при отключениях линий электропередачи 500 кВ, по которым передается основная мощность) были установлены делительные защиты, реагирующие на повышение частоты. Такие защиты были разработаны в Советском Союзе в 1947-1948 гг. при организации Объединенной энергосистемы Центра.
Для исключения длительного асинхронного хода при нарушении устойчивости и убыстрения последующей ресинхронизации генераторов применяются специальные делительные защиты. В одних случаях они производят деление систем мгновенно при начале выпадения генераторов из синхронизма, в других случаях – через несколько циклов качаний или по истечении заранее заданного времени при непрекращающемся асинхронном режиме. Эти устройства действуют также на отключение части генераторов, выпавших из синхронизма, чем облегчается последующая ресинхронизация оставшихся машин.
Устройства для эффективного предотвращения неправильной работы защиты при качаниях и перегрузках в Советском Союзе были предложены более 25 лет назад (в 1938 г.). За это время были разработаны и испытаны различные модификации устройств, реагирующих на появление толчка тока или напряжения обратной последовательности, характерного для нарушений, связанных с коротким замыканием и не имеющих места во время перегрузок или качаний в симметричной трехфазной системе при отсутствии короткого замыкания. Были разработаны различные схемы фильтров симметричных составляющих и создана теория их расчета.
В Советском Союзе выпускались и выпускаются как отдельные устройства блокировки от качаний, так и комплектные защиты, содержащие упомянутое устройство в виде органической части (защиты: ПЗ-161, ПЗ-162, ПЗ-164, ПЗ-156, ПЗ-157, ПЗ-158, ДФЗ-2, ДЗ-400, ДФЗ-400). В ряде энергосистем упомянутые устройства блокировок выполнялись кустарно с использованием отдельных реле и элементов, входящих в фильтры обратной последовательности.
Для увеличения чувствительности устройства к повреждениям, связанным с замыканием на землю, воспринимающая часть выполняется реагирующей также на появление составляющих тока нулевой последовательности.
В последние годы начало широко применяться несинхронное АПВ. В связи с этим были разработаны способы обеспечения правильной работы защиты, снабженной устройством блокировки при качаниях, или пусковым органом, реагирующими на толчок величин обратной последовательности.
Как известно, в Советском Союзе разработаны простые способы выполнения фазоограничителей для защит, установленных на длинных сильно нагруженных линиях; ЦЛЭМ Мосэнерго освоено также изготовление более сложных типов фазоограничителей в виде реле сопротивления с прямолинейной характеристикой в осях координат R, jx – так называемые «шоры».
Освоено заводское изготовление устройств однофазного АПВ с дистанционными избирательными органами; на ряде линий 110-500 кВ такие устройства работают длительное время.
В комплексе мероприятий системной автоматики надо отметить работу по созданию устройств для автоматической и ручной самосинхронизации, получивших широкое применение в энергосистемах Советского Союза. Указанное выше массовое применение устройств противоаварийной автоматики могло произойти только вследствие простоты устройств, четкости их работы и быстрой реализации технико-экономического эффекта. Следует отметить высокую активность, проявленную многими работниками служб защиты и автоматики, внедрявших различные устройства и вносивших в них те или иные улучшения.
Содержание
Л. Г. Мамиконянц. Задачи дальнейших исследований и разработок по комплексу средств повышения устойчивости работы энергосистем
Е. Д. Зейлидзон. Вопросы внедрения и совершенствования АПВ и АВР
М. А. Беркович, С. А. Совалов. Противоаварийная режимная автоматика электропередачи 500 кВ
С. М. Прессман, Г. Э. Линт. Опыт применения противоаварийной автоматики в Объединенной энергосистеме Средней Волги
В. В. Виноградов, A. И. Савостьянов. Противоаварийная автоматика в системе Мосэнерго
В. И. Дорофеев, Е. А. Замков, М. И. Песочин. Состояние и эксплуатация противоаварийной автоматики в системе Днепроэнерго.
В. Д. Панин, Противоаварийная автоматика в системе Челябэнерго
О. П. Махарадзе. Противоаварийная автоматика в системе Тулэнерго
X. М. Алак, Р. Г. Тужик. Противоаварийная автоматика в Эстонской энергосистеме
Е. Д. Зейлидзон. Автоматическая частотная разгрузка и частотное АПВ в энергообъединениях
И. А. Лытаев. К вопросу о применении устройств АЧР, реагирующих на производную частоты по времени
В. А. Гладышев, Б. И. Иофьев, Л. Н. Чекаловец. Противоаварийная автоматика электропередач 500 кВ, отходящих от гидростанции (опыт проектирования)
Л. Г. Мамиконянц, М. Г. Портной, А. А. Хачатуров. Обобщение опыта применения в энергосистемах асинхронных режимов
Б. Д. Вайсман, Е. Ф. Макаров. Автоматическое устройство повышения устойчивости работы межсистемного транзита 220 кВ
Щ. Г. Абрамян, Г. Я. Голубчик. Опыт эксплуатации электронных регуляторов возбуждения сильного действий на Волжской ГЭС имени В. И. Ленина
Т. Н. Дороднова, А. Н. Кожин. Релейная форсировка возбуждения генераторов
Г. Р. Герценберг. Эффективность безынерционных систем возбуждения с АРВ сильного действия при оценке устойчивости параллельной работы мощных турбогенераторов
В. К. Шабад. Перспективы использований электрической части системы регулирования паровой турбины типа К-300-240 ЛМЗ в автоматических устройствах энергосистем
М. И. Слодарж. Повышение надежности работы синхронных двигателей при работе устройств АПВ и АВР
A. С. Дадунашвили. Автоматическое повторное включение линий с импульсным контролем
B. А. Семенов. Опыт эксплуатации устройств автоматического повторного включения на линиях электропередачи 400-500 кВ
А. Б. Барзам. Вопросы развития противоаварийной автоматики энергетических систем
Т. Р. Демченко. Из опыта эксплуатации схем управления воздушных выключателей ВВН-110 и ВВН-220 и АПВ трансформаторов
П. C. Голембиовский. Комплектное устройство АВР двустороннего действия на полупроводниках