Передумови

• Зі поглибленням досліджень і практики на ринку електроенергії допоміжні послуги електроенергетичної системи дедалі більше привертають увагу з огляду на їхню важливість для безпеки системи. Найсерйознішою несправністю, яка може статися під час роботи електроенергетичної системи, є повне знеструмлення всієї системи. У разі повного знеструмлення системи останнім заходом безпеки електроенергетичної системи є те, як швидко відновити систему та відновити живлення споживачів. Кілька великих блекаутів, що сталися у світі в останні роки, нагадують нам, що дослідження проблеми відновлення електроенергетичної системи після аварії, тобто проблеми послуги чорного запуску, має важливе теоретичне і практичне значення.

• Так званий чорний запуск означає, що після зупинки всієї системи внаслідок несправності, коли система повністю знеструмлена (не виключаючи можливості, що ізольовані малі електромережі продовжують працювати), перебуваючи в повністю «чорному» стані та не покладаючись на допомогу інших мереж, відбувається запуск генеруючих агрегатів, що мають здатність до самозапуску, з подальшим запуском генеруючих агрегатів без такої здатності, поступовим розширенням зони відновлення системи і, врешті-решт, відновленням роботи всієї системи.

Схема чорного запуску всієї станції

2.1 Схема дистанційного чорного запуску

Коли мережа станції знеструмлюється, необхідно, щоб акумулятори та PCS забезпечували живлення навантажень станції, як показано на рис. 1. Перед чорним запуском замикаються вимикачі всіх контейнерних та головного трансформаторів, а PCS здійснює плавне нарощування напруги від нуля для живлення трансформаторів станції та інших навантажень; оскільки ємність головного трансформатора станції та інших навантажень є значною, а струм збудження, що потрібен, також великий, PCS на одній або кількох секціях шин станції повинні одночасно здійснювати плавне нарощування напруги від нуля. Блок-схема операцій наведена на рис. 2.

Як показано на рис. 2, після завершення встановлення напруги PCS решту навантажень станції можна послідовно вводити відповідно до їх важливості, доки чорний запуск всієї станції не буде завершено.

Перевага плавного нарощування напруги від нуля в цій схемі полягає в тому, що струм збудження трансформатора зростає повільно, а вплив на трансформатор і PCS є відносно незначним; схема плавного нарощування напруги від нуля висуває високі вимоги до комунікаційної мережі PCS — похибка синхронізації команд запуску, що отримуються кожним PCS, повинна бути меншою за 3 мс, щоб запобігти занадто великій різниці фазових кутів у процесі встановлення напруги поза мережею між різними PCS, що може призвести до втрати стійкості системи.

2.2 Схема локального чорного запуску

Беручи до уваги найжорсткіші умови експлуатації станції, коли вся станція повністю знеструмлена (ДБЖ без живлення, без дизельного генератора), комунікаційна система в цей час виходить з ладу, і дистанційний чорний запуск неможливий. Необхідно, щоб PCS здійснював локальний запуск після подачі живлення на акумулятор, а решта PCS і навантаження підключалися послідовно. Блок-схема операцій локального чорного запуску наведена на рис. 3.

Як показано на рис. 3, оскільки на станції відсутній зв'язок, можна лише спочатку локально запустити один PCS; можливості несення навантаження одним PCS обмежені, тому перед запуском необхідно відключити вимикач головного трансформатора та вимикачі з боку високої напруги інших контейнерних трансформаторів. Після того як один PCS встановить напругу, інші PCS під тим самим контейнерним трансформатором можуть утворити мережу та приєднатися, збільшуючи здатність несення навантаження. Коли всі PCS на цілій секції шин успішно утворили мережу та запустилися, можна замкнути секційний вимикач і запустити PCS на інших секціях шин високої напруги. Після запуску PCS на інших секціях шин можна замкнути вимикач головного трансформатора та підключити інші навантаження станції.

Перевага способу локального чорного запуску всієї станції полягає в тому, що він висуває нижчі вимоги до зв'язку і навіть може бути реалізований в умовах відсутності зв'язку; недолік полягає в тому, що трансформатор та інші навантаження станції потребують увімкнення без навантаження, струм намагнічування є значним, а вплив на PCS і трансформатор — відносно сильним, тому можна скористатися нашими мережеутворюючими перетворювачами для підвищення здатності PCS протидіяти ударним навантаженням. Водночас, порівняно з дистанційним чорним запуском, швидкість локального чорного запуску є також відносно нижчою.

3 Підсумок

Для вирішення проблеми чорного запуску всієї станції наша компанія запропонувала дві схеми: дистанційний чорний запуск і локальний чорний запуск. Дистанційний чорний запуск підходить для умов, коли ДБЖ і комунікаційна система станції ще мають живлення, та висуває високі вимоги до узгодженості зв'язку на станції; швидкість дистанційного чорного запуску є відносно високою, а вплив на трансформатор і PCS — відносно незначним. Локальний чорний запуск підходить для сценаріїв застосування, коли станція перебуває в повністю «чорному» стані; швидкість запуску є нижчою, а вплив на трансформатор і PCS — більш значним.