Быстродействующее АПВ (БАПВ)
После отключения единственной линии, соединяющей две части энергосистемы, угол между напряжениями по концам отключившейся линии увеличивается. Процесс этот, однако, происходит не мгновенно, а в течение некоторого времени, тем большего, чем больше механическая инерция машин в разделившихся частях энергосистемы и чем меньше была мощность, передававшаяся по линии до ее отключения.
Механическая инерция агрегата характеризуется постоянной инерцией (Tj) и измеряется в секундах. Физически постоянная инерции агрегата равна времени, в течение которого агрегат, работавший с номинальной частотой вращения, остановится под действием постоянной тормозящей мощности, равной номинальной мощности агрегата при отсутствии вращающего момента на валу турбины. Аналогично, если на турбину остановленного агрегата подать номинальную мощность, он развернется до номинальной частоты вращения за время, равное постоянной инерции. Обычно для расчетов значение постоянной инерции энергосистемы принимается равным 8 — 15 с. Точное значение постоянной инерции в каждом конкретном случае может быть определено с помощью специальных испытаний.
Для определения изменения угла между напряжениями по концам отключившейся линии за определенный промежуток времени можно воспользоваться следующим выражением:
Δδ˚ = 9000 · Pл · ((1 / Tj,1 · Pг,1) + (1 / Tj,2 · Pг,2))
где Pл— мощность, передававшаяся по линии до ее отключения, МВт;
Pг,1 и Pг,2— суммарные мощности генераторов в разделившихся частях энергосистемы, МВт;
Tj,1 и Tj,2 — постоянные инерции в разделившихся частях энергосистемы, с;
t — время, прошедшее от момента отключения линии, с.
В случаях, когда можно принять, что постоянные инерции в обеих частях разделившейся энергосистемы равны: Tj,1 = Tj,2 = Tj, можно записать более простое выражение для определения угла между напряжениями по концам отключившейся линии:
Δδ˚ = 9000 · (Pл / Tj) · ((1 / Pг,1) + (1 / Pг,2)) · t2
Принцип БАПВ заключается в том, чтобы после отключения выключателей включить их с обеих сторон повторно возможно быстрее, так, чтобы за время, называемое бестоковой паузой, угол между напряжениями не успел значительно увеличиться. Включение линии при этом будет происходить без больших толчков тока и длительных качаний.
БАПВ применяется только на линиях, оборудованных воздушными выключателями, которые обеспечивают необходимое быстродействие. Для того чтобы БАПВ было успешным, должны быть соблюдены условия
tАПВ,1 ≥ tд + tзап ,
tАПВ,1 = tзащ,2 – tзащ,1 + tотк,2 + tотк,1 + tд– tвкл,1 + tзап
Поскольку время включения воздушных выключателей составляет 0,2—0,3 с, деионизация среды будет обеспечена при выполнении БАПВ без выдержки времени или с небольшой выдержкой времени (0,1— 0,2 с).
Быстродействующее АПВ применяется только в тех случаях, когда линия оснащена быстродействующей защитой, обеспечивающей отключение повреждения без выдержки времени с обоих ее концов.
Достоинствами БАПВ являются простота схемы и высокая эффективность действия, что обеспечивает восстановление параллельной работы без длительных качаний и с меньшими толчками тока, чем при НАПВ. Указанное объясняется тем, что толчок тока при включении от БАПВ происходит при угле δвкл, меньшем 180˚: δвкл = δн + Δδ,
где δн— угол нагрузки в доаварийном режиме;
Δδ — изменение угла за время цикла БАПВ.
Наиболее целесообразно применять БАПВ на одиночных линиях, связывающих две энергосистемы, когда изменение угла Δδ невелико, что будет иметь место при малых отношениях мощности Рл, передаваемой по линии, к суммарной мощности генераторов энергосистемы, т. е. на слабозагруженных линиях. Применение БАПВ целесообразно также на межсистемных транзитах 220 — 750 кВ, когда параллельно им включены более слабые связи 110 — 220 кВ. В этом случае после отключения основной линии может возникнуть перегрузка слабых связей, что приведет к нарушению устойчивости параллельной работы. При успешном БАПВ основной линии электропередачи нарушение устойчивости будет предотвращено благодаря быстрому включению отключавшейся линии и восстановлению нормальной схемы.