Как автоматика предотвратила аварию в США?

Начнём с теории. Электростанция генерирует электроэнергию и передаёт её потребителю. Важным элементом на станции является генератор, который работает на законах электромагнитной индукции. Ротор вращается между полюсами постоянного электромагнита, таким образом, наводится электродвижущая сила. Важным параметром электросети является частота электрического тока, которая влияет на работу электродвигателей, насосов, вентиляторов. При небольшом изменении частоты, даже в пределах 5-10%, электрооборудование начинает работать в аварийном режиме и выходит из строя. Поэтому эти параметры необходимо поддерживать на заданном уровне, чем и занимаются реле повышения и понижения частоты.

Незначительное повышение потребляемой мощности в электростанции над номиналом приводит к падению частоты тока в энергосистеме.

То есть, если потребители разбирают всю электроэнергию, мощность в сети падает, а нагрузка на генератор вырастает, он с ней не справляется, что сказывается в виде понижения частоты электрического тока выдаваемого в сеть. Чтобы сохранить работоспособность электростанции, снять повышенную нагрузку с генератора, релейная защита начинает отключать потребителей. Вот к чему приводит пиковые повышения потребления электрической нагрузки, поэтому энергетики регулируют пики с помощью дневных и ночных тарифов. С другой стороны в строящихся новых микрорайонах не всегда появляются новые электростанции, соответственно, дома подключаются последовательно к существующим мощностям, что приводит к увеличению нагрузки, понижению частоты электрического тока, срабатыванию релейной защиты и аварийного отключения потребителей.

Обратная ситуация произошла в случае с упавшим деревом в штате Огайо. При замыкании линии электропередач релейная защита отключила участок электросети, высвободившаяся энергия перераспределяется в другие линии, повышение мощности в сети привело к повышению частоты электрического тока выдаваемой электростанцией, а дальше срабатывает релейная защита, начинающая отключать участки потребителей – Детрой, Кливленд, Торонто, Олбани.

Если бы реле защиты не отработали, то повышение частоты привело к увеличению ущерба от аварии. Генератор на электростанции вышел бы из строя, на всех электростанциях частота генераторов синхронизирована, что повлекло бы массовые неисправности, погорели бы на повышенных оборотах все электродвигатели, подключенные к сети, электрические насосы. Последствия были бы более весомые, так что автоматика сделала свое дело правильно.

Само отключение электроэнергии застает людей в лифтах, поездах, в метрополитене, отключаются светофоры, освещение, отопление, не работает сотовая связь, возникает паника среди населения. В 2003 году во время Blackouta американцы избежали массовых грабежей и беспорядков. При предыдущем инциденте в Нью-Йорке, который произошел в 1977 году, было разграблено 1500 магазинов.

Как мы видим, незаменимое устройство, реле частоты, запатентованное Чарльзом Штайнметцом в 1900 году, сберегает оборудование в аварийных ситуациях и контролирует работу всей энергосистемы.