Лавина частоты

Лавина частоты - это явление лавинообразного снижения частоты в энергосистеме, вызванного нарастающим дефицитом активной мощности.

Описание

Баланс активной мощности в установившемся режиме характеризуется равенством генерируемой и потребляемой мощностей при нормальной частоте. Он определяется точкой пересечения статических характеристик нагрузки и генерирующих источников. При относительно небольшом увеличении [[|Нагрузка|нагрузки]] (линия 4), наличии резерва активной мощности и регулировании по скорости и частоте частота принимает свое номинальное значение (пересечение характеристик 2,4)

Отключение мощного блока или разделение объединенной ЭЭС в точке сети, через которую в доаварийном режиме импортировала значительная мощность, может привести к более существенному нарушению баланса с появлением дефицита активной мощности (располагаемая мощность меньше мощности нагрузки). Точка пересечения характеристик перемещается на горизонтальную часть генерирующей системы (линия 5). Отсутствие резервов мощности не позволяет восстановить частоту f1< fн до номинального уровня.

Пониженная частота, а следовательно, и пониженная производительность электроприемников вызывает у потребителей желание увеличить производительность какими-либо вторичным регулирующими воздействиями (регулирование скорости приводных механизмов с помощью редукторов). Это вызывает дополнительное увеличение нагрузки. Кроме того, снижение частоты приводит к снижению производительности механизмов собственных нужд. Все это вызывает дополнительное понижение частоты

Новая частота может оказаться ниже значения, при котором производительность насосов, работающих на противодавление (питательные насосы котлов), оказывается недостаточной. В этом случае нарушается работа котлоагрегата и энергоблок должен быть остановлен. Частота в дефицитной части ЭЭС дополнительно снижается до уровня [math]f_3[/math], что приводит к нарушению работы других энергоблоков, и так до полного останова всех генерирующих источников. Для предотвращения лавинообразного отключения энергоблоков электростанции отдельные энергоблоки переводятся на автономное электроснабжение потребителей СН. При этом, как правило, они работают не на полную мощность, в результате дефицит активной мощности в энергосистеме увеличивается. Однако это может стабилизировать частоту на некотором, достаточно низком уровне.

Из рассмотренного следует, что лавина частоты может вызвать тяжёлую многочасовую энергетическую аварию на большой территории. Чтобы избежать ее, ЭЭС оснащаются автоматикой частотной разгрузки (АЧР), расположенной на подстанциях ЭЭС. По мере снижения частоты она воздействует на отключение нагрузки, чем достигается удержание частоты в пределах, безопасных для функционирования ЭЭС. Затем частота доводится до значения, близкого к нормальному, при котором возможна синхронизация разделившихся частей ЭЭС, и последующее восстановление электроснабжения всех отключенных потребителей.

В связи с тем, что процесс изменения частоты происходит с постоянной времени, обусловленной инерцией вращающихся масс, ход аварийного процесса можно контролировать и регулировать с помощью диспетчерского управления. В этом смысле управление производится с обратной связью, обеспечивающей повышенную надежность. Однако часто действия диспетчера приводили к обратному эффекту, если его команды и их исполнения опаздывали от темпа лавинообразного процесса, имеющего к тому же колебательный характер. Это предъявляет высокие требования к квалификации диспетчерского персонала.

Как было упомянуто ранее, лавина частоты развивается в условиях отсутствия оперативного резерва генерирующей мощности. В этих условиях актуальна проблема достаточно быстрого ввода отключенной генерирующей мощности. К числу достаточно мобильных источников отно-сятся агрегаты ГЭС и газотурбинные установки (ГТУ). На ГЭС автоматический пуск гидрогенераторов, находящихся в резерве осуществляется в течение 40 - 60 с. Отсюда, какая бы технико-экономическая эффектив-ность не обосновывала целесообразность их полной загрузки, часть этих установок должна находиться в состоянии резерва.

Кроме того, для увеличения надежности сохранения генерирующей мощности, на ТЭС необходимо предусматривать схему, при которой в случае большого снижения частоты один из генераторов отделяется на автономное электроснабжение механизмов собственных нужд.