Всем известно, что короткое замыкание в большинстве электроустановок – это аварийный режим, который может грозить тяжёлыми последствиями: повреждением оборудования, отключением потребителей…
Но в энергосистеме есть ещё более тяжёлый режим… Именно он может нанести больший ущерб и обесточить многих мощных потребителей…
Итак, энергосистема – это сложный комплекс из электростанций, подстанций (на которых повышается или понижается напряжение) и множества линий разного напряжения, как воздушных, так и кабельных…
Частота в энергосистеме должна поддерживаться достаточно точно, у нас это - 50 Герц, допускаются лишь небольшие отклонения, но кроме поддержания напряжения и частоты в системе нужно суметь сделать так, чтобы количество электроэнергии, выработанной в данный момент времени должно быть потреблено, ведь электроэнергию практически невозможно запасти (хотя строят, например, гидроаккумуляционные электростанции, но это – капля в море) …
Но это ещё не всё! Все генераторы электростанций, должны не только вырабатывать напряжение точно 50 Герц, но ещё и вращаться синхронно!
Есть быстроходные генераторы на ТЭЦ и АЭС и медленные на ГЭС, но поле в них вращается с одной частотой и на один и тот же угол… Генераторы на электростанциях везде синхронные, по-простому – на роторе (который вращается) находится магнит, который вырабатывает в неподвижных обмотках на статоре напряжение и вот поля генераторов, находящихся в тысячах километров друг от друга должны поворачиваться на один и тот же угол с большой точностью и в доли секунд!
Генераторы работают в унисон, иначе нельзя…
Если нагрузка на какой-то генератор увеличится, то он может немного уменьшить обороты, но тут же восстановит их и всё будет по-прежнему, всё происходит практически мгновенно…
Но бывает случаи, когда в каком-то районе произошло мощное замыкание или отключилась какая-то линия, которая вместе с электростанцией питает большой район, например, целую область…
Такой режим называется «дефицитом электроэнергии», нагрузка на генераторы электростанции могут стать такими, что в генераторах данной электростанции поле станет вращаться не синхронно с ротором и полями других генераторов, такой режим называется «вываливанием из синхронизма» или переходом в асинхронный режим…
Как только это происходит, то по оставшимся линиям начинают происходить т.н. «перетоки»: генераторы начинают работать друг на друга, поскольку между ними появляются большие разницы напряжений, отчего происходит быстрый нагрев обмоток, линий и что интересно напряжение в сети начинает колебаться от максимума до минимума, это так называемые качания…
Поскольку такое наблюдается в сети, которая питает огромные районы, то они сразу отключаются, происходит развал энергосистемы, в тяжёлых случаях могут произойти аварии на электростанциях… Убытки от такого режимы колоссальны как из-за отключения огромных районов от питания (как, например, было в США, когда без электричества остался весь северо-восток США), так и порчи очень дорогого оборудования… Восстановление электроснабжения после такого режима – сложнейшая операция…
Такой режим, который приводит к, пожалуй, самым тяжёлым последствиям в энергосистеме называется «асинхронным режимом», для его предотвращения есть множества устройств автоматики, важнейшим из них является автоматика ликвидации асинхронного режима АЛАР…
АЛАР следит за тем, не возник ли асинхронный режим в системе и не начал ли вращаться какой-то генератор не синхронно и тут же производит переключения, чтобы предотвратить тяжёлый асинхронный режим...