3tom228

7. SYSTEMY ELEKTROENERGETYCZNE 458

nie dotyczy ruchu wirnika, ale częstotliwości prądu mniejszej niż częstotliwość napięcia. Samowzbudzenie synchroniczne występuje również przy otwartym obwodzie wzbudzenia, likwiduje zaś przeciętny regulator napięcia. Regulator ten nie ma istotnego wpływu na samowzbudzenie w strefach 2 i 3. W tych strefach w określonych warunkach sarao-wzbudzeniu mogą ulegać także silniki indukcyjne.

Lawina napięcia. Obniżenie napięcia poniżej wartości krytycznej w jednym z węzłów odbiorczych może być przyczyną zatrzymania silników indukcyjnych w^r tym węźle. Zatrzymanie to wywołuje zwiększenie poboru mocy biernej i dalszy spadek napięcia. Spadek ten z kolei może spowodować zatrzymanie silników w węzłach sąsiednich i stać się początkiem rozszerzającej się awarii systemowej. Proces taki zwany jest lawiną napięcia i należy do ciężkich awarii systemu.

Stabilność systemu wpływa znacząco na niezawodność dostawy energii. Do zasadniczych środków poprawy stabilności należy przede wszystkim odpowiednia rezerwa wytwórcza i przesyłowa oraz sprawna automatyka zabezpieczeniowa i regulacyjna. Bogaty wykaz środków poprawy stabilności zawiera tabl. 7.4.

7.4. Sterowanie pracą systemu elektroenergetycznego

7.4.1. Zagadnienia ogólne

System elektroenergetyczny jest obiektem o bardzo złożonej strukturze. W obiekcie tym zachodzi szereg procesów o różnych horyzontach czasowych i o różnych zasięgach przestrzennych. Odbywa się to przy zachowaniu ograniczeń technicznych i ekonomicznych.

Procesy zakłóceniowe w systemach elektroenergetycznych występują w paśmie częstotliwości 10“²h- 10³ Hz [7.8; 7.13; 7.14],

W warunkach pracy normalnej procesy technologiczne wytwarzania, przesyłu i rozdziału energii elektrycznej zależą od przebiegu zapotrzebowania na moc przez odbiorców. Zapotrzebowanie to ma składowe szybko-, średnio- i wolnozmienne, a więc zmiany zachodzą w czasie od ułamków sekund do roku.

Automatyzacja obejmuje coraz szersze horyzonty czasowe, począwszy od przedziałów czasowych odpowiadających pracy zabezpieczeń elektroenergetycznych, poprzez regulację parametrów technologicznych, a następnie automatykę sekwencyjną rozruchów i odstawień, do okresów odpowiadających przetwarzaniu informacji na potrzeby oddziaływania profilaktycznego, czyli od ułamków sekundy do doby.

Od wielu lat obserwuje się intensywny rozwój metod i środków dyspozytorskiego kierowania pracą systemu elektroenergetycznego oraz środków automatycznego sterowania. Publikacje zagraniczne wskazują, że intensywne prace prowadzone są w kierunku:

— wzmożenia nadzoru zapewniającego bezpieczną pracę systemu,

— sterowania w warunkach nienormalnych,

— sterowania szybką odbudową stanu normalnego systemu po wystąpieniu awarii (zaburzenia).

Główny nacisk kładzie się na skrócenie cykli sterowania. W tym celu stosuje się równoległe estymowanie parametrów stanu poszczególnych części systemu i scalanie obliczeń na poziomie centralnym. Każdy ze stanów pracy systemu wymaga właściwego sterowania, stawia bowiem specjalne wymagania dotyczące czasu rozpoznania sytuacji, podjęcia decyzji i jej realizacji. W stanach normalnych sterowaniu podlegają te parametry systemu, które wpływają nie tylko na koszty wytwarzania, przesyłu i rozdziału energii, lecz także na wskaźniki jakości energii dostarczanej odbiorcom. Do realizacji sterowania w' stanach normalnych znajdują zastosowanie automatyki regulacyjne, do których należą np. układy automatycznej regulacji częstotliwości i mocy wymiany, sterujące obciążeniami elektrowni z uwzględnieniem zasad ekonomicznego rozdziału obciążeń, oraz układy nadrzędnej regulacji napięcia itp. Jak dotąd, automatyki regulacyjne są elementem wspomagającym (nie dominującym) dyspozytorskie kierowanie pracą systemu.

W celu ograniczenia skutków zaburzeń występujących losowo w pracy systemu znajdują zastosowanie automatyki:

— eliminacyjne, wyłączające uszkodzone elementy;

— restytucyjne, odbudowujące stan normalny;

— prewencyjne, zapobierające pogłębianiu się zaburzenia, np. układy samoczynnego częstotliwościowego odciążania SCO, zapobiegające utracie stabilności i rozpadowi systemu poprzez odpowiednio wczesne wyłączanie części obciążenia.

Podstawowymi układami regulacji w obecnym SEE są układy automatycznej regulacji

częstotliwości i mocy czynnej oraz napięcia i mocy biernej [7.3; 7.8; 7.21¹]. Częstotliwość i napięcie są podstawowymi parametrami jakości energii elektrycznej dostarczanej odbiorcom, stąd też ich bieżąca regulacja ma istotne znaczenie.

7.4.2. Regulacja mocy czynnej i częstotliwości

W stanie ustalonym pracy systemu częstotliwość ma jednakową wartość zarówno w całym systemie elektroenergetycznym, jak i w systemach połączonych. Wartość częstotliwości zależy od zbilansowania mocy zapotrzebowanych i mocy wytwarzanych przez wszystkie turbozespoły pracujące w danym systemie; stąd też w systemie niezbędne jest nieustanne utrzymywanie bilansu mocy i centralna regulacja częstotliwości.

Układ regulacji częstotliwości jest wielostopniowy. Każdy turbozespół jest wyposażony w indywidualny regulator prędkości obrotowej (tzw. regulacja pierwotna lub obrotów). Regulator ten nie może zapewnić stałego poziomu częstotliwości. Zadanie to spełnia regulacja nadrzędna, tzw. wtórna. Regulacja trójna realizuje zmiany mocy wytwarzanych z uwzględnieniem ERO, regulacja czwóma zaś (nie zawsze w pełni realizowana) polega na osłabianiu działania automatycznej regulacji częstotliwości i mocy czynnej w stanach normalnych oraz wzmocnieniu tego działania w stanach zagrożenia. Postępowanie takie zmniejsza liczbę działań automatyki w stanach pracy normalnej. Tak więc na zmiany częstotliwości w systemie wpływają — oprócz regulacji turbozespołów — przede wszystkim właściwości odbiorów energii elektrycznej. Odbiorniki zmieniają moc pobieraną w funkcji zmian częstotliwości wg zależności

(7.59)

w której: P_f — moc pobierana przy częstotliwości /; P_a — moc pobierana przy częstotliwości fi m — współczynnik zależny od rodzaju odbioru.

Dla odbiorników oświetleniowych i ogrzewczych m = 0. Dla różnego typu napędów m = 1 -t-4 (wartość większa odpowiada niektórym pompom i wentylatorom). Zależność (7.59) przedstawia częstotliwościowe charakterystyki statyczne pobieranej mocy czynnej. Charakterystyka wypadkowa dla grupy odbiorników zależy od procentowego udziału mocy poszczególnych, nieraz bardzo różnych, odbiorników tej grupy. Charakterystyka ta, nawet dla tej samej grupy odbiorników, jest zmienna w czasie. Współczynnik m jest wyznaczany podczas pomiarów.

Skorzystano z rozdziału J. Sawickiego [7.21].