РСК-МЕТАЛЛ

СВЯЗЬ ВЫБОРА ПРОТИВОАВАРИЙНЫХ МЕР С ДОПУСТИМОЙ ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТЬЮ ПЕРЕРЫВОВ ПИТАНИЯ И ОСОБЕННОСТЯМИ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

Задача выбора противоаварийных мероприятий состоит, очевидно, не только в том, чтобы автоматически восстановить работу всех электроприемников, от которых зависит производственный процесс, но и в том, чтобы сделать это за допустимое время, т.е. такое, чтобы процесс сразу же и безаварийно возобновился.

Определение допустимого времени, в течение которого электроприемники могут быть обесточены, — это задача для технологов промышленного производства. Для ее решения могут понадобиться значения времени, расходуемого на восстановление нормальной работы электродвигателей после возобновления питания. Такие расчеты всегда могут быть выполнены, поскольку это необходимая часть работы по выбору противоаварийных мер.

В целом определение допустимого времени перерыва питания по условиям технологии производства, если нет данных о нарушениях работы на предприятиях с такой же технологией и аналогичным оборудованием, обычно представляет собой весьма сложную задачу. Главным образом потому, что задача о допустимом времени перерыва питания перед технологами раньше не ставилась. Тем не менее, решить ее нужно.

Эту задачу может несколько упростить то, что для выбора противоаварийных мер требуются не точные значения допустимого времени перерыва питания, а лишь порядок величин — соответственно группе возможных и эффективных мероприятий. Если допустимое время:

• меньше (приблизительно) 0,2 с, то никакие меры, способствующие восстановлению нормальной работы электроприемников после возобновления питания, не могут быть эффективными потому, что КЗ в сетях с обычными выключателями не отключаются быстрее, чем за это время. Применение выключателей с меньшим временем отключения мало изменит длительность КЗ. Здесь нужны агрегаты бесперебойного питания, а при больших потребляемых мощностях нужно менять параметры технологической схемы;
• от 0,2 с до максимальной длительности КЗ, возможной в данной сети (с учетом выдержек времени максимальных токовых защит, действия резервных защит в разных ситуациях, действия УРОВ), то либо нужно менять защиты от КЗ, если это даст нужный эффект, либо опятьтаки использовать агрегаты бесперебойного питания;
• 5—20 с, то за это время, используя АВР, схемы самозапуска и пр., можно обеспечить включение электроприемников и восстановить нормальную работу электродвигателей;
• 30 с и более, то за это время можно обеспечить возобновление работы всех необходимых электроприемников с применением автоматики каскадного повторного пуска электродвигателей, обеспечивающей восстановление их нормальной работы так, чтобы не получить во время пусков значительных снижений напряжения, а порядок пусков установить наиболее удобным для технологов образом.

При этом предполагается, что в послеаварийном режиме напряжения в питающей сети достаточны для обеспечения необходимой очередности самозапусков и повторных пусков. Если это не так, то в число противоаварийных мер войдут средства, обеспечивающие повышение напряжения (различные источники реактивной мощности, как правило, с быстродействующими системами регулирования), и, как крайний случай, отключение части нагрузки.

От особенностей системы электроснабжения — протяженности сетей, мощности источников и пр. — зависят основные «узкие места», на которые приходится обращать основное внимание.

Если предприятие питается от сетей энергосистемы (без протяженных сильно загруженных линий электропередачи между основной сетью энергосистемы и сетью самого предприятия, что встречается в периферийных, слабо освоенных районах Севера и Востока России), то в таких случаях наиболее важными являются задачи, которые можно объединить в три группы.

• В центре внимания — задачи, связанные с устойчивостью и самозапуском электродвигателей в условиях, когда источник питания (энергосистема) имеет стабильную частоту и довольно «жестко» поддерживаемое напряжение. Потери напряжения получаются в основном во внутренних сетях, и, следовательно, послеаварийные режимы зависят главным образом от изменений суммарной на_ грузки и от режимов работы двигателей (нормальная работа, торможение, режим пуска или самозапуска).
• Если предприятие имеет свой собственный источник питания достаточной мощности, то оно может в случае затяжного аварийного режима энергосистемы отделиться от нее и перейти на автономное электроснабжение. Сделать это нужно достаточно быстро, чтобы не нарушилась работа электроприемников предприятия. Но не слишком быстро, так как это привело бы к излишним отключениям при кратковременных нарушениях нормальной работы энергосистемы, не опасных для потребителя.
• Если в нагрузке есть синхронные двигатели, то добавляются задачи, связанные с большой вероятностью нарушения их устойчивости и возникновением асинхронного режима относительно генераторов. В таких случаях естественно стремиться к тому, чтобы и синхронные двигатели восстановили нормальную работу (т.е. чтобы асинхронный режим закончился их ресинхронизацией), и колебания напряжения, неизбежные во время асинхронного режима, не нарушили работу других электроприемников, в частности асинхронных двигателей. Если такой наилучший результат не достижим, то в стремлении повысить напряжения во внутренней распределительной сети приходится отключать наименее ответственную часть нагрузки. Если предприятие имеет автономное электроснабжение, то отпадают проблемы КЗ во внешней сети, но в целом количество задач, которые нужно решать, не уменьшается, а увеличивается:

1. g осложняются задачи, связанные с обеспечением самозапуска двигателей из-за ограниченной мощности источника питания (потери напряжения при пусках и самозапусках больше, чем при полноценном питании от энергосистемы);
2. к числу опасных нарушений добавляются аварийные отключения генераторов (поскольку общее число работающих генераторов не велико, потеря одного из них означает возникновение значительно дефицита мощности);
3. должны быть решены задачи равномерного распределения активной и реактивной нагрузки между генераторами (неравномерное распределение нагрузки приводит к недоиспользованию генераторов в нормальных режимах и увеличивает вероятность нарушения их устойчивости при нарушениях нормального режима).

Особым является случай, когда предприятие питается от собственного источника и имеет связь с энергосистемой по протяженным линиям электропередачи, имеющим настолько малую пропускную способность, что отключение части генераторов местной электростанции может привести к перегрузке линии электропередачи и ее отключению или к нарушению устойчивости с возникновением асинхронного режима. В таких условиях велика вероятность нарушения параллельной работы местной электростанции с генераторами энергосистемы, что требует решения специальных задач повышения устойчивости и противоаварийных мер на случай внезапного разрыва этой связи (в том числе и тогда, когда разрыву связи предшествует асинхронный режим). Увеличиваются или уменьшаются трудности выбора противоаварийных мероприятий от наличия такой связи (по сравнению с автономным электроснабжением при прочих равных условиях), зависит от параметров и потребителя, и самой связи. Может, в частности, оказаться, что такая связь бесполезна, пока не произойдет аварийного отключения одного или нескольких генераторов местной электростанции. В отношении анализа всех возможных аварийных ситуаций и выбора адекватных противоаварийных мер случаи, когда потребитель с собственной электростанцией имеет «слабую» связь с энергосистемой, самые сложные. Приходится рассматривать ситуации, когда нарушения электроснабжения:

• происходят при включенной этой связи;
• начинаются в режиме параллельной работы с энергосистемой, но в процессе аварии связь с энергосистемой разрывается;
• возникают, когда связь была отключена (что для такой связи вполне вероятно).