La descarga automática de frecuencia (AFS) es uno de los métodos de automatización del régimen destinados a mejorar la confiabilidad del sistema de energía eléctrica al prevenir la formación de una avalancha de frecuencia y mantener la integridad de este sistema. El método consiste en desconectar los consumidores de electricidad menos importantes en caso de falta repentina de potencia activa en el sistema.
Con escasez de potencia reactiva, para evitar la formación de una avalancha de voltaje, se utiliza AOSN .
De acuerdo con el Decreto del Gobierno de la Federación Rusa del 13 de agosto de 2018 N 937 (modificado el 30 de enero de 2021) "Sobre la aprobación de las Reglas para el funcionamiento tecnológico de los sistemas de energía eléctrica y sobre enmiendas a ciertos actos del Gobierno de la Federación de Rusia" 163. Los sistemas centralizados y de potencia para el control automático de la frecuencia y los flujos de potencia activa incluyen: también dispositivos para el control automático de la frecuencia y los flujos de potencia activa instalados en centrales eléctricas conectadas a un sistema de coordinación central para el control automático de la frecuencia y la potencia activa flujos y sistemas centralizados de control automático de flujos de frecuencia y potencia activa;
En la operación del sistema de potencia, frecuentemente ocurren accidentes por diversas causas, por lo que el sistema puede perder parte de sus fuentes de energía (accidentes en generadores, transformadores de alimentación). Por lo general, en caso de pérdida de energía de la fuente, se usa ATS , con la ayuda de las cuales se conectan fuentes adicionales al sistema; o el sistema está conectado a un sistema operativo paralelo. Sin embargo, en muchos casos, la potencia de las fuentes que alimentan el sistema paralelo puede no ser suficiente para alimentar su propia carga y la añadida, y por lo tanto el sistema experimenta escasez de potencia activa, que se manifiesta principalmente en una disminución de la frecuencia del sistema.
Reducir la frecuencia en décimas de hercio puede provocar un deterioro del rendimiento económico del sistema, pero no supone un peligro grave. (La frecuencia industrial de la corriente alterna en Rusia y varios países europeos es de 50 Hz, en los EE . UU . - 60 Hz) La reducción de la frecuencia en 1-2 Hz o más puede tener consecuencias graves para el funcionamiento del sistema de energía, ya que así como para sus consumidores de energía. Esto se explica por el hecho de que con una disminución en la frecuencia de operación, la velocidad de rotación de los motores eléctricos alimentados por el sistema disminuye . Entre estos motores, en particular, se encuentran los mecanismos auxiliares de las centrales térmicas , que también alimentan este sistema. Como resultado, la potencia de salida generada por las centrales térmicas se reduce y la frecuencia cae aún más rápido. Este proceso se llama "avalancha de frecuencia" y conduce a la destrucción del sistema.
Reducir la frecuencia es destructivo para los procesos tecnológicos complejos, puede conducir a una amenaza para la seguridad de las personas, provocar graves desastres ambientales o provocados por el hombre . En particular, durante el funcionamiento a largo plazo de grandes turbinas de vapor a frecuencia reducida, se producen en ellas procesos destructivos asociados a la coincidencia de la frecuencia de rotación de la turbina con la frecuencia de resonancia de cualquiera de los grupos de sus álabes.
Además de la frecuencia, el voltaje disminuye en el sistema , cuya falta también afecta seriamente el estado de los consumidores de electricidad .
Para evitar un colapso de la frecuencia en el sistema, se acostumbra desconectar algunos de los receptores de potencia, reduciendo así la carga del sistema. Este apagado se denomina deslastre automático de carga (AFS).
De acuerdo con el PUE , todos los consumidores de energía eléctrica se dividen en tres categorías: Categoría I: los consumidores de este grupo incluyen aquellos cuya interrupción del suministro eléctrico puede generar peligro para la vida de las personas, daños materiales significativos, peligro para la seguridad del estado, violación de tecnologías complejas procesos, etc. Categoría II: este grupo incluye consumidores eléctricos, cuya interrupción en el suministro de energía puede provocar un suministro insuficiente masivo de productos, tiempo de inactividad de los trabajadores, mecanismos, vehículos industriales . Categoría III: todos los demás consumidores de electricidad. Los consumidores de categoría I deben tener un suministro de energía constante y de dos fuentes independientes. Se permite una interrupción en el suministro de energía de una de las fuentes solo durante la duración del ATS. Los consumidores de categoría II permiten la operación desde una sola fuente y una interrupción de energía no debe exceder el tiempo requerido para que la fuente de reserva sea encendida por el personal de turno o un equipo móvil. Los consumidores de la categoría III permiten una interrupción en el suministro de energía hasta un día (el tiempo para la eliminación de un accidente por parte de un equipo de emergencia móvil). Así, la acción de la ACR está dirigida a desconectar a los consumidores de categoría III, como los menos importantes.
Al diseñar el esquema AFC de un sistema eléctrico, los consumidores deben distribuirse entre subestaciones y celdas, teniendo en cuenta esta división en categorías. Además, es necesario prever todos los posibles tipos de accidentes y prever dicha potencia de los receptores eléctricos desconectados, que será suficiente para que el sistema vuelva a su estado normal después de que se apaguen. El circuito AFC en sí está hecho de varias etapas, donde cada etapa se diferencia de la otra por la configuración de frecuencia. Es decir, cuando la frecuencia llega por debajo de cierto valor determinado por la primera configuración, la primera etapa funcionará y apagará parte de los consumidores. Luego, si el proceso de caída de frecuencia no se ha detenido, cuando la frecuencia alcance el segundo punto de ajuste, el siguiente grupo de consumidores se apagará, lo que ralentizará aún más el proceso de reducción de frecuencia.
Los dispositivos AChR se dividen funcionalmente en dispositivos:
ACR de acción rápida. La tarea de AChR-1: un apagado rápido de una parte de los consumidores para detener el proceso similar a una avalancha de caída de frecuencia en el sistema. Los ajustes de frecuencia para los dispositivos AChR-1 deben estar en el rango de 46,5 - 48,8 Hz, los ajustes de frecuencia para los dispositivos de la cola especial del AChR - en el rango de 49,0 - 49,2 Hz. El paso de frecuencia mínimo es de 0,1 Hz. Los ajustes de tiempo de los dispositivos AChR-1 deben estar en el rango de 0,15 a 0,3 segundos y deben excluir la acción de los dispositivos AChR-1 en caso de cortocircuitos en la red eléctrica. El poder de los consumidores desconectados se distribuye uniformemente sobre los pasos.
La tarea de AChR II es restaurar la frecuencia después de la acción de los dispositivos AChR-1 o con una disminución lenta de la frecuencia.
Los dispositivos AChR-2 se dividen funcionalmente en dispositivos:
- AChR-2 no combinado;
- AChR-2 combinado.
El volumen de carga desconectada AChR-2 combinada se incluye en el volumen de carga desconectada AChR-1.
AChR-2 comienza a funcionar después de que la frecuencia se establece en 47,5-48,5 Hz. Los ajustes de frecuencia para los dispositivos AChR-2 deben estar en el rango de 48,7 a 49,1 Hz. El tiempo de retardo entre los pasos de AFR II es mayor que el de AFR I y se selecciona en el rango de 5–10 a 70–90 segundos. Un retraso tan largo se debe al hecho de que el sistema puede funcionar durante mucho tiempo a una frecuencia superior a 49,2 Hz, por lo que no tiene sentido llevar rápidamente la frecuencia al valor nominal apagando los consumidores que pueden recibir electricidad sin mucho. daño al sistema.
También hay categorías especiales de AFR que se aplican en varios casos específicos.
Los esquemas AChR se clasifican como equipos RZiA (protección y automatización de relés) de redes eléctricas y se basan tradicionalmente en relés de frecuencia (por ejemplo, relés de frecuencia electrónicos domésticos de la serie RF); En la actualidad, los terminales de microprocesador RZiA se utilizan ampliamente y realizan simultáneamente muchas funciones de protección y automatización, incluido el desempeño de las funciones AChR y CHAPV .
AFC realiza solo una restauración de emergencia del equilibrio de potencia activa en el sistema de suministro de energía (actuando en conjunto con ALAR y protección de fisión ), por lo tanto, con una gran escasez de potencia activa durante la operación de AFC de consumidores irresponsables, un aumento automático en la generación de electricidad se produce en unidades de centrales eléctricas que funcionan con carga insuficiente (con la ayuda de álabes guía de turbinas en centrales hidroeléctricas, válvulas de control en tuberías de vapor de centrales térmicas y centrales nucleares o levantando varillas de retardo en reactores de centrales nucleares), la carga de unidades operando al ralentí y, como último recurso, la puesta en marcha de los generadores de respaldo de las centrales hidroeléctricas. A medida que aumenta la frecuencia de la red de suministro, es necesario restablecer el suministro de energía a los consumidores desconectados por el ACR, lo que debe ocurrir de manera gradual y en estricta secuencia, en función de su valor de frecuencia actual, el tiempo que se encuentra en este nivel (ajustes para operación en frecuencia y tiempo) y el nivel de responsabilidad de este consumidor, todo esto lo hace otro tipo de RZiA: reenganche automático de frecuencia (CHAP).