О частоте в Единой энергетической системе России

Частота электрического тока является одним из показателей качества электрической энергии и важнейшим параметром режима энергосистемы. Значение частоты показывает текущее состояние баланса генерируемой и потребляемой активной мощности в энергосистеме. Работа Единой энергосистемы России планируется для номинальной частоты – 50 герц (Гц). Непрерывность производства электроэнергии, отсутствие возможности запасать энергию в промышленных масштабах и постоянное изменение объемов потребления требуют настолько же непрерывного контроля за соответствием количества произведенной и потребленной электроэнергии. Показателем, характеризующим точность этого соответствия, является частота.

При ведении режима ЕЭС, постоянно возникают колебания баланса мощности в основном из-за нестабильности потребления, а также (гораздо реже) при отключениях генерирующего оборудования, линий электропередачи и других элементов энергосистемы. Указанные отклонения баланса мощности приводят к отклонениям частоты от номинального уровня.

Повышенный уровень частоты в энергосистеме относительно номинальной означает избыток генерируемой активной мощности относительно потребления энергосистемы, и наоборот, пониженный уровень частоты означает недостаток генерируемой активной мощности относительно потребления.

Таким образом, регулирование режима энергосистемы по частоте заключается в постоянном поддержании планового баланса мощности путем ручного или автоматического (а чаще и того, и другого одновременно) изменения нагрузки генераторов электростанций таким образом, чтобы частота все время оставалась близкой к номинальной. При аварийных ситуациях, когда резервов генерирующего оборудования электростанций недостаточно, для восстановления допустимого уровня частоты, может применяться ограничение нагрузки потребителей.

Регулирование частоты электрического тока в ЕЭС России осуществляется в соответствии с требованиями,  установленными Стандартом ОАО «СО ЕЭС»  СТО 59012820.27.100.003-2012 «Регулирование частоты и перетоков активной мощности в ЕЭС России. Нормы и требования» (в редакции от 29.07.2014) и национальным стандартом Российской Федерации ГОСТ Р 55890-2013 «Единая энергетическая система и изолированно работающие энергосистемы. Оперативно-диспетчерское управление. Регулирование частоты и перетоков активной мощности. Нормы и требования» (далее – Стандарты).

Согласно указанным Стандартам, в первой синхронной зоне ЕЭС России должно быть обеспечено поддержание усредненных на 20-секундном временном интервале значений частоты в пределах (50,00±0,05) Гц при допустимости нахождения значений частоты в пределах (50,0±0,2) Гц с восстановлением частоты до уровня (50,00±0,05) Гц за время не более 15 минут.  Высокие требования к поддержанию частоты обусловлены необходимостью согласования отклонений частоты с планируемыми запасами пропускной способности контролируемых сечений ЕЭС в нормальных условиях. Для ЕЭС России, характеризующейся протяженными межсистемными связями, входящими в контролируемые сечения, более жесткие нормативы по поддержанию частоты и, соответственно, баланса мощности, позволяют максимально использовать пропускную способность этих связей.

Все вращающиеся механизмы в синхронно работающих частях энергосистемы (турбины, генераторы, двигатели и т.д.) имеют номинальные проектные обороты, пропорциональные номинальной частоте в сети. Известно, что номинальный режим работы всех вращающихся механизмов является наиболее эффективным с точки зрения их экономичности, надежности и долговечности. Отклонение от номинальных оборотов вращения приводит к нежелательным эффектам в работе оборудования электростанций и потребителей (возникновение повышенных вибраций, износа и т.д.), снижению их экономичности и надежности. Для разного оборудования существуют предельно допустимые отклонения частоты от номинальной. Поддержание частоты на уровне близком к номинальному обеспечивает максимальную экономичность работы энергетического оборудования и максимальный запас надежности работы энергосистем.

В 2016 году частота электрического тока в ЕЭС России поддерживалась в пределах, установленных Стандартом ОАО «СО ЕЭС» СТО 59012820.27.100.003-2012 «Регулирование частоты и перетоков активной мощности в ЕЭС России. Нормы и требования» и национальным стандартом Российской Федерации ГОСТ Р 55890-2013 «Единая энергетическая система и изолированно работающие энергосистемы. Оперативно-диспетчерское управление. Регулирование частоты и перетоков активной мощности. Нормы и требования» (далее – Стандарты) 8783 часов 35 минут или 99,995 % в пределах 50±0,2 Гц и 8783 часов 23 минуты или 99.993 % в пределах 50±0,05 Гц с восстановлением частоты при выходе до уровня 50±0,05 Гц за время не более 15 минут.

Длительность отклонения частоты электрического тока в первой синхронной зоне ЕЭС России за пределы (50,00±0,05) Гц (с выходом за (50,0±0,2) Гц) однократно (22.08.2016) превысила нормируемые Стандартами 15 минут по причине возникновения аварийного небаланса активной мощности в первой синхронной зоне ЕЭС России в результате отключения генерирующего оборудования на Рефтинской ГРЭС, Рязанской ГРЭС, Тюменской ТЭЦ-1 и Ржевской ГТТЭЦ, выделения на изолированную работу части Тюменской энергосистемы ОЭС Урала на суммарную величину 4850 МВт (с учетом отключение генерирующего оборудования в 1 с.з. ЕЭС России до возникновения аварии), а также выделения на изолированную работу центральной и восточной частей ОЭС Сибири и отключения генерирующего оборудования на Адлерской ТЭЦ, что привело к возникновению дополнительного небаланса активной мощности в 1 с.з. ЕЭС России на суммарную величину 2380 МВт. Суммарная величина небаланса активной мощности первой синхронной зоны ЕЭС России составила порядка 7230 МВт.

Максимальное и минимальное мгновенные значения частоты в первой синхронной зоне ЕЭС России составили соответственно 50,082  Гц и 49,602 Гц. Максимальная продолжительность периода выхода частоты за пределы (50,00±0,05) Гц составила 37 мин. (22.08.2016). Максимальная продолжительность периода выхода частоты за пределы (50,00±0,2) Гц составила 25 мин. (22.08.2016).

В 2016 году суммарная продолжительность работы 1-ой синхронной зоны ЕЭС России с частотой электрического тока более 50,05 Гц составила 01 час 56 минут 30 секунд, а с частотой менее 49,95 Гц – 05 часов 48 минут 30 секунд.