Нарушений устойчивости

Релейная защита представляет собой автоматически работающее устройство, комплектуемое из специальных автоматов — реле, воздействующее на устройства отключения или сигнализации элементов электрической системы при возникновении в последних повреждений или нарушений нормального режима работы.

В соответствии с требованиями правил безопасности и технологическими требованиями электрооборудование должно иметь защиту и блокировки для контроля исправности отдельных элементов оборудования и предотвращения нарушений нормального режима работы механизмов станка.

Силовые трансформаторы защищаются от следующих видов повреждений и нарушений нормального режима работы:

Синхронные турбогенераторы мощностью до 30 МВт, обычно применяемые на электростанциях и генераторных установках предприятий, требуют защиты от следующих возможных повреждений и нарушений нормального режима:

Развитие каскадных аварий может происходить самыми различными путями; повторяющихся процессов каскадного развития нарушений нормального режима практически не встречается [39]. Однако, опираясь на работы [114, 118], можно выделить этапы развития и ликвидации каскадных аварий, типичные для ЭЭС ( 1.14). В качестве первичного возмущения здесь рассматривается одна из причин возникновения каскадных аварий, перечисленных в табл. 1.3. Локализация возмущения связана с отключением поврежденного оборудования или с другими коммутационными операциями, направ-66

дах к цеховым трансформаторам при токах к. з. в сети, соответствующих параметрам выключателей КРУ с мощностью отключения 350 и 500 MB-А. Выключатели нагрузки в сочетании с предохранителями типа ПК применяются для трансформаторов мощностью до 1000—1600 кВ-А; для батарей статических конденсаторов до 400 квар; для электродвигателей 3—6 кВ мощностью до 600—1 500 кВт в тех случаях, когда их параметры достаточны по номинальному режиму и режиму к. з. и обеспечивают надежную защиту соответствующих элементов данной электроустановки и правильную ликвидацию нарушений нормального режима работы системы электроснабжения.

Аппараты релейной защиты применяют для отключения выключателя при различных видах нарушений нормального режима работы. Реле защиты делят на первичные и вторичные. Первичные реле включают непосредственно в первичную силовую цепь, вторичные реле включают через измерительные трансформаторы. Различают реле прямого действия, которые непосредственно воздействуют на меха-

гут привести к большим ущербам. Поэтому при построении общей схемы электроснабжения необходимо учитывать специфические условия технологии предприятия и предусматривать выполнение наиболее надежной и простой релейной защиты, а также предусматривать возможности предотвращения или-ликвидации нарушений нормального режима, представляемые автоматикой (см. § 8.3).

Устройства релейной защиты служат также для выявления и устранения других нарушений нормального режима работы силового оборудования и линий электропередачи, например, перегрузок, выше допустимых, чрезмерного повышения или понижения напряжения, замыкания на землю в сетях с изолированной или компенсированной нейтралью, перегрева обмоток генератора длительно протекающими токами обратной последовательности, выделения газа или утечки масла из баков трансфор-

маторов или реакторов и т. п. При появлении подобных нарушений нормального режима релейная защита, в зависимости от степени их опасности, действует на сигнал или на отключение.

Выбор варианта электроснабжения морских нефтегазовых объектов представляет собой достаточно сложную комплексную технико-экономическую задачу. При ее решении стремятся минимизировать общие расходы на электроснабжение объекта за весь его срок службы. В качестве составляющих общих расходов рассматриваются капитальные вложения, эксплуатационные расходы и ожидаемый ущерб от нарушений нормального режима электроснабжения. В целом задача носит вероятностный характер. Для оценки ожидаемого ущерба используются следующие модели надежности: для кабельных и воздушных линий — модель процесса гибели и размножения, для автономных электростанций - модель системы с задержанным вводом резерва. При проектировании электроснабже-

где У! — ущерб от перерывов электроснабжения; У2— ущерб от нарушений устойчивости двигательной нагрузки в переходных процессах при принятии глубокого ограничения уровня токов к. з. в сети; У3— ущерб от замены поврежденных термически нестойких кабелей при принятии повышенного уровня токов к. з.; У* — ущерб от снижения качества напряжения у потребителей при различной степени реактирования сети или ущерб из-за необходимости установки дополнительных устройств регулирования напряжения в сети.

Если рассматривать некоторый промежуток времени, например один год, то число появлений короткого замыкания будет случайным, а следовательно, случайным будет и число нарушений устойчивости.

Для решения практических вопросов проектирования и эксплуатации электрических систем важно знать вероятностные характеристики нарушений устойчивости в течение продолжительных интервалов времени, вызванных действием на электрическую систему больших возмущений определенного вида. Характеристики нарушений устойчивости могут быть найдены, если известны вероятностные характеристики возмущений определенного вида, например коротких замыканий, и характеристики устойчивости при возникновении одного возмущения.

Сложность получения вероятностных характеристик нарушений устойчивости вызывается тем, что с течением времени меняются условия работы электрической системы и ее свойства, вследствие чего вероятностные характеристики потока больших возмущений и устойчивости при возникновении одного возмущения также не остаются стабильными. При рассмотрении продолжительных интервалов времени исходные вероятностные характеристики больших возмущений и устойчивости при одном возмущении должны определяться с использованием различных методов прогнозирования.

При исследовании ресинхронизации двух концентрированных систем, соединенных слабой связью, можно каждую из них заменить одним эквивалентным генератором и воспользоваться соотношениями, выведенными для двух генераторов соизмеримой мощности. При этом предположим, что при асинхронном ходе между системами не возникает больших качаний, и нарушений устойчивости внутри каждой из этих систем не может быть.

При реализации и исследованиях результирующей устойчивости сложных си-стем неоднократно наблюдалось следующее явление: при вхождении в синхронизм выпавшего генератора или станции с группой генераторов некоторые другие генераторы, работавшие до этого синхронно, выпадали из синхронизма. Причины такого рода нарушений устойчивости рассмотрены ранее.

где У\ — ущерб от перерывов электроснабжения; У2 — ущерб от нарушений устойчивости двигательной нагрузки в переходных процессах при принятии глубокого ограничения уровня токов КЗ в сети; УЗ — ущерб от замены поврежденных термически нестойких кабелей при принятии повышенного уровня токов КЗ; У4 — ущерб от снижения качества напряжения у потребителей при различной степени реактирования сети или ущерб из-за необходимости установки дополнительных устройств регулирования напряжения в сети.

Средства дистанционного управления коммутационными аппаратами (в основном выключателями) необходимы при ведении оперативных переключений в нормальных режимах и при ликвидации аварийных состояний. Подача управляющей команды осуществляется вручную оператором или от автоматических устройств, которые применяются для выполнения переключений в аварийных ситуациях (ликвидация КЗ, нарушений устойчивости параллельной работы генераторов и т. п.).

Иллюстрировать целесообразность или возможность применения нормативов при сложных процессах функционирования систем можно на примере ЭЭС [93]. При определении показателей надежности (ПН) ЭЭС (скажем, показателей, учитывающих глубину отказов, или показателей устойчивоспособности) рассматриваются ее случайные состояния, определяемые случайными состояниями ее элементов. В числе случайных состояний системы могут быть такие, когда возможно нарушение ее статической или динамической устойчивости. Последствия таких состояний должны быть учтены в численных значениях ПН. Однако это означает, что при каждом таком случайном состоянии системы (характеризуемом соответствующей вероятностью) должен быть выполнен расчет статической или динамической устойчивости. Трудоемкость таких расчетов с учетом их массовости очень велика. Поэтому, как правило, статическая и динамическая устойчивость учитывается в расчетах надежности нормативными запасами устойчивости, а расчеты динамической устойчивости, кроме того, выполняются не при всех возможных, а лишь при расчетных, т.е. нормативных, возмущениях. Это означает, что в ПН, характеризующих глубину отказов, последствия нарушений устойчивости либо не учитываются, либо учитываются приближенно, а показатели устойчивоспособности не вычисляются.

где У[ — ущерб от перерывов электроснабжения; У2 — ущерб от нарушений устойчивости двигательной нагрузки в переходных процессах при принятии глубокого ограничения уровня токов КЗ в сети; У3—ущерб от замены поврежденных термически нестойких кабелей при принятии повышенного уровня токов КЗ; У4 — ущерб от снижения качества напряжения у потребителей при различной степени реактирования сети или ущерб из-за необходимости установки дополнительных устройств регулирования напряжения в сети.

Если рассматривать некоторый промежуток времени, например один год, то число появлений короткого замыкания будет случайным, а следовательно, случайным будет и число нарушений устойчивости.