Descarcarea automata a sarcinii (DAS)

Descarcarea automata a sarcinii (DAS)

Necesitatea DAS. Principiul de functionare a DAS

Atat timp cat se mentine echilibrul dintre puterea electrica activa generata in SE (P_E) si cea consumata (P_C), frecventa in sistem ramane in jurul valorii de consemn f₀=50Hz. La conectarea unor sarcini mari, sau la deconectarea unor grupuri generatoare, carora rezerva de putere intoarsa din SE nu le poate face fata intotdeauna acest echilibru se pierde si frecventa scade inadmisibil de mult, cu toate consecintele acestei scaderi (deficitul de putere P_E - P_C< O impiedica sistemele de reglare automata a frecventei si puterii active sa restabileasca echilibrul dintre P_E si P_c). Scaderea frecventei in SE determina scaderea productivitatii sau chiar iesirea din functiune a unor consumatori, ceea ce are ca efect atenuarea deficitului de putere activa dar, totodata, reducerea frecventei pana la o valoare f_min (curba 1 din fig. 6.21) inadmisibil de mica. Se mentioneaza ca scaderea frecventei in SE, ca urmare a deficitului de putere activa, antreneaza si importante reduceri ale tensiunii la nodurile generatoare, in special datorita echiparii GS cu excitatoare rotative, cuplate pe axul generatorului, avand cuplul dependent de patratul turatiei (deci, sensibil influentate de variatiile de frecventa).

In consecinta, este posibila aparitia unui deficit de putere reactiva, insotit de scaderea in continuare a tensiunii in diferite puncte ale SE. Se poate spune ca ia nastere astfel un fenomen de avalansa de frecventa si tensiune care, la valori f_mjn in jur de 44 - 45 Hz poate determina iesirea din functiune a intregului sistem energetic SE.

In aceste conditii, unica solutie pentru, evitarea unei avarii generalizate in SE ramane sacrificarea anumitor consumatori, mai putin importanti, prin intreruperea automata a alimentarii lor, esalonata, in trepte, astfel incat, prin reducerea deficitului de putere, sa se restabileasca cat mai repede egalitatea P_E = P_c si frecventa sa revina la valoarea de consemn f = f₀ sau in vecinatatea acesteia (curba 4).

Dispozitivele de automatizare care realizeaza deconectarea automata a consumatorilor la scaderea frecventei in SE se numesc dispozitive de descarcare automata a sarcinii (DAS).

Se poate aprecia ca DAS constituie cea mai larg folosita automatizare din sistemul energetic. In sistemele dezvoltate, descarcarea automata a sarcinii la scaderea frecventei este folosita si pentru usurarea resincronizarii unor parti din SE care in urma unei perturbatii oarecare ajung sa functioneze nesincron.

Metodologia de calcul al numarului si volumului diferitelor transe

de sacrificiu in cadrul DAS

In general, interventia DAS este temporizata; numai la scaderea frecventei sub valoarea critica f_cr = 45 Hz, actiunea DAS trebuie sa fie instantanee. In timpul descarcarii esalonate, pe trepte de sacrificiu, a consumatorilor, frecventa variaza in timp dupa legi exponentiale. Astfel, variatia extrema de la f_nom = fo la f = f_min are loc dupa curba 1, conform relatiei:

(6.37)

unde este constanta de timp a SE si se determina prin subtangenta la curba 1 in punctul ao.

La deconectarea consumatorilor din prima transa, in punctul a₁ se deconecteaza puterea P_{dec 1} si se reduce deficitul total de putere la valoarea

In consecinta, frecventa variaza dupa curba 2, pana in punctul a₂ unde se aplica o noua reducere a consumului, conform relatiei:

(6.38)

Recurgand la un nou sacrificiu in a₂, se deconecteaza alti consumatori, insumand o putere P_dec2 si se reduce astfel deficitul de putere , sau se anuleaza acest deficit (P_E=P_C). In cazul in care echilibrul puterilor generate si celor consumate nu s-a restabilit ca urmare a deconectarii consumatorilor din cea de-a doua transa, frecventa va scadea, dupa alta curba, de exemplu curba 3. Daca se atinge echilibrul P_E = P_C, ceea ce inseamna ca valorile transelor de sacrificiu au fost bine determinate, frecventa revine spre valoarea de consemn, dupa curba 4 la o valoare finala f₀ (cazul ideal) sau la o valoare acceptabila (linia intrerupta), dupa o evolutie exponentiala data de relatia:

(6.39)

Deoarece, comportarea dinamica a unui SE in raport cu variatia frecventei poate fi descrisa, aproximativ, printr-o functie de transfer de forma:

(6.40)

unde este constanta SE reglat in frecventa si

este constanta de timp a SE, dependenta de suma momentelor de inertie ale maselor in rotatie din intregul SE, de pulsatia de consemn si de constanta de amplificare a regulatorului de viteza al turbinei (K_RAV), se apreciaza ca:

Dispozitivele DAS sunt prevazute cu element de masura a frecventei (relee de ex.) acordabile pentru realizarea pornirii selective in functie de frecventa. Selectarea consumatorilor care urmeaza a fi sacrificati se face cu luarea in considerare a importantei

acestora. Nu se sacrifica, de regula, marii consumatori industriali (otelarii, uzine chimice, de aluminiu, etc.) considerandu-se ca repornirea procesului de productie la aceste categorii de consumatori pune probleme grele, preferandu-se circuitele de distributie, de exemplu, cele din retelele urbane.

Numarul q al transelor pentru DAS se stabileste in functie de valoarea de actionare a releului de frecventa (corespunzatoare primei transe f_a1) si valoarea minima limita impusa pentru f_cr (corespunzatoare ultimei transe f_min = f_aq).

In cazul SE in care sunt predominante termocentralele, aceste valori de frecventa sunt:

,

Daca predominante sunt hidrocentralele, atunci:

,

In SE national se folosesc doua trepte de DAS: prima este rapida, are rolul de a evita scaderea frecventei sub valoarea critica f_cr = 45Hz si are o temporizare de numai 0,5s (necesara pentru a nu se produce actionarea in timpul fenomenelor tranzitorii provocate de

scurtcircuite, in timpul actionarii RAR si AAR rapide, etc.); cea de a doua are rolul de a restabili frecventa la valoarea de revenire f'₀= 4849Hz, fiind temporizata cu 3s. Daca f_cr=45Hz, se adopta drept frecventa minima admisibila pentru un timp scurt (de ordinul secundelor) valoarea de 45,5Hz. De asemenea, nu se admite scaderea frecventei sub 47Hz mai multde2030s.

3. Reanclansarea automata a sarcinii (RAS)

Pentru restabilirea alimentarii consumatorilor sacrificati prin DAS, la revenirea frecventei, ca urmare a lichidarii defectelor sau a conectarii unor hidroagregate generatoare cu pornire rapida, se poate folosi reanclansarea automata a sarcinii RAS sau reanclansarea automata rapida in functie de frecventa. Astfel de dispozitive se folosesc si in statiile fara personal de deservire, care sunt echipate cu dispozitive pentru DAS.

Eficacitatea RAS este direct legata de durata efectiva a intreruperii.

Astfel, ea este eficace la intreruperi de alimentare care nu depasesc 25 secunde.

Reanclansarea automata rapida in functie de frecventa este comandata tot pe trepte (sau transe) de consumatori. Dispozitivele care asigura reconectarea automata a sarcinii contin un releu de frecventa (care lucreaza, de aceasta data la cresterea frecventei), un releu de timp si unul sau mai multe relee intermediare prin contactele carora se transmite semnalul pentru anclansarea intrerup- toarelor de la consumatorii ce urmeaza a fi reconectati. De obicei schema bloc de elemente a unui dispoziiv pentru RAS este reprezentata in

figura 6.22.