Частота переменного тока является одним из основных показателей качества электроэнергии. Отклонение частоты в нормальных режимах от номинального значения 50 Гц не должно превышать ± 0,1 Гц. Допускается кратковременное отклонение частоты не более чем на ± 0,2 Гц.

Регулирование частоты тока возможно проводить только при наличии в энергосистеме резерва активной мощности (т. е. генераторы загружены не полностью). При возникновении дефицита активной мощности в системе электроснабжения происходит снижение частоты тока, вырабатываемого генераторами. Работа потребителей электроэнергии при пониженной частоте тока (напряжения) приводит к снижению частоты двигателей, а, следовательно, к снижению их производительности, нарушению технологического процесса производства, браку продукции.

Для восстановления баланса активной мощности часть потребителей на некоторое время должна быть отключена устройствами АЧР. Устройство АЧР является важным и необходимым средством автоматизации системы электроснабжения.

Автоматическая частотная разгрузка предусматривает отключение потребителей небольшими частями по мере снижения частоты (АЧР1) или по мере увеличения продолжительности существования пониженной частоты (АЧРП).Объемы отключения нагрузки устанавливают, исходя из обеспечения эффективности при любых возможных дефицитах мощности: очередность отключения выбирают так, чтобы уменьшить ущерб от перерыва электроснабжения, в частности применяют большое число устройств и очередей АЧР; более ответственные потребители подключают к более дальним по вероятности срабатывания очередям.

Устройства автоматической частотной разгрузки предусматриваются по требованию энергоснабжающей организации на подстанциях и распределительных пунктах промышленных предприятий для отключения части электроприемников при возникновении в питающей энергосистеме дефицита активной мощности, сопровождающегося снижением частоты, с целью сохранения генерирующих источников и возможно быстрой ликвидации аварии. В России установлены три категории частотной разгрузки:

1) АЧР1 — быстродействующая, с временем действия 0,25 — 0,3 с, имеющая в пределах энергосистемы и отдельных ее узлов различные уставки по частоте срабатывания и предназначенная для прекращения снижения частоты до опасного уровня (46 Гц). Граничные уставки по частоте: верхний предел не выше 48,5 Гц, нижний — не ниже 46,5 Гц; в отдельных районах страны 49,0 Гц.

2) АЧРП — с общей уставкой по частоте и различными уставками по времени, предназначенная для подъема частоты после действия АЧР1 и для предотвращения ее "зависания" на уровне ниже 49 Гц. Единая уставка по частоте обычно принимается равной верхней уставке АЧР1 или на 0,5 Гц больше. Верхний предел не выше 48,8 Гц, а в некоторых районах страны 49,9 Гц. Начальная уставка по времени t_H = 5 — 10 с, а конечная t_K — 60 —90с.

3) Третья категория — дополнительная, действующая при возникновении местного глубокого дефицита активной мощности (например, при отделении от энергосистемы энергоемкого потребителя, питаемого местной электростанцией небольшой мощности) и предназначенная для ускорения и увеличения объема частотной разгрузки.

Внутри каждой из первых двух категорий могут назначаться отдельные очереди. В АЧР1 две последовательные очереди отличаются друг от друга уставками срабатывания, но, как правило, не более, чем на 0,05— 0,1 Гц. Минимальные интервалы уставок по времени очередей АЧРП в пределах энергосистемы или района могут составлять до 3 с.

В ряде случаев используется совмещение различных категорий АЧР, когда очереди АЧР1 и АЧРП действуют на отключение одних и тех же потребителей.

Проектирование АЧР в системе электроснабжения промышленного предприятия состоит в правильном выборе схемы устройства АЧР, рациональном размещении их на ПС и РП, в разработке схем подключения устройств АЧР ко всем внешним датчикам информации, источникам оперативного тока, а также в определении электроприемников или групп электроприемников, подлежащих отключению при работе АЧР. Выполнение этих работ должно производиться на основании задания энергоснабжающей организации, включенного в технические условия на присоединение. В задании указывается количество категорий и очередей в пределах каждой категории, ориентировочные уставки по частоте (АЧР1) и по времени (АЧРП) отдельных очередей; необходимость выполнения совмещенного действия АЧР1 и АЧРП, объем разгрузки — расчетные значения активной мощности электроприемников, которые должны быть отключены действием той или иной очереди АЧР, допустимость автоматического повторного включения электроприемников после восстановления нормального уровня частоты (ЧАПВ) с точки зрения надежной и устойчивой работы энергосистемы. Для определения энергосистемой объема АЧР на данном предприятии или производстве следует Предварительно информировать ее о составе (количестве и мощности) электроприемников I категории по надежности электроснабжения и тех электроприемников II категории, которые в значительной степени определяют ущерб от длительных перерывов питания.

Установка устройств АЧР непосредственно на подстанциях и РП предприятия или производства позволяет обеспечить избирательность в подключении нагрузки к АЧР и, как следствие, повысить надежность электроснабжения ответственных потребителей. Размещение устройств АЧР следует начинать с ПС и РП, от шин 6 — 35 кВ которых непосредственно получают питание электроприемники, подлежащие отключению при действии АЧР, и далее — на ГПП, в направлении источников электроснабжения. Отключение линий 35 — 220 кВ, питающих узел нагрузки, в котором имеются электроприемники, не допускающие длительный перерыв электроснабжения, от устройства АЧР, установленного на подстанции энергосистемы, как правило, должно быть исключено. На каждом крупном электроприемнике, мощность которого превышает мощность одной очереди АЧР, предусматривается, если отключение электроприемника от АЧР может быть допущено по условиям технологии, индивидуальное основное устройство АЧР, а для предотвращения неселективного отключения более ответственных потребителей при его отказе — еще и дублирующее устройство АЧР.

Отдельные устройства АЧР следует, как правило, предусматривать: а)   для каждого из РУ напряжением выше 1 кВ;

б)для потребителей, подключенных к одному из нескольких независимых источников электроснабжения таких, что возникший в системе одного источника аварийный дефицит активной мощности не затрагивает систему другого источника и, следовательно, не вызывает в ней снижения частоты;

в)для групп потребителей, подключенных к каждому независимому источнику электроснабжения, независимо от возможности распространения аварийного дефицита активной мощности на несколько источников одновременно, в случаях, когда в составе указанных групп имеются синхронные электродвигатели.

Например, если на каждом РП и на каждой секции КРУ ГПП имеются потребители, подлежащие отключению при АЧР, но хотя бы на двух из секций РП имеются синхронные электродвигатели, необходимо предусмотреть устройство АЧР для каждой из секций всех РУ, электрически связанных между собой в нормальном режиме работы.

Во всех остальных случаях в целях экономии количества аппаратов и сокращения затрат на обслуживание следует устанавливать одно устройство АЧР на подстанцию или РП.

Лекция 17