Vu Van Thong et Johan Driesen

Source: Handbook of Power Quality Edité par Angelo Baggin, John Wiley & Sons, Ltd

1.0 RESEAU DE DISTRIBUTION

Un segment d'un système existant de distribution moyenne tension belge est utilisée pour étudier la stabilité de la qualité du courant et de la tension avec différentes générations distribué (DG) technologies (Figure C16.1). Le système comprend un transformateur de 14 MVA, 70/10 kV et quatre câbles mangeoires. L'enroulement primaire du transformateur est connectée à la grille de transmission et peut être considéré comme un noeud infini. Le fonctionnement normal du système de distribution est en mode radial et les connexions au nœud 111 mangeoires 2, 3 et 4 sont normalement ouvert.

2.0 L'état d'équilibre montée de la tension

Une unité de la DG est relié au noeud 406 de chargeur 4. Il peut être un générateur synchrone ou asynchrone. La charge totale dans le système est 9.92 MW, 4.9 Mvar. Les deux générateurs synchrones et asynchrones sont simulées à la puissance de sortie différent à 3 MW et 6 MW. Le générateur synchrone présente un facteur de puissance de l' 0.98 (l'injection de puissance réactive dans le réseau). Le générateur d'induction a un facteur de puissance de l' 0.95 (consommation de puissance réactive du réseau). Par rapport au scénario de base sans DG connecté, la puissance active de la DG soulève des tensions dans le chargeur 4 (Figure C16.2). Pour le synchrone 6 MW, surtensions se produisent au noeud 406 et ses voisins.

Figure C16.3 illustre comment la tension au noeud 406 changements avec différents facteurs de puissance et d'énergie générée. Par rapport au cas où la DG ne injecte la puissance active ou fonctionne à un facteur de puissance, générateurs synchrones posent la tension du système plus rapide en raison de l'appui de la puissance réactive. Pour les générateurs d'induction, l'élévation de tension est plus petite, et à un certain niveau de production d'énergie de la tension commence à diminuer. Cela est dû au fait que les générateurs d'induction ont besoin de puissance réactive, étant négative (16.4), produisant une réduction de la croissance de la tension.

Grâce à cette étude, DG peut améliorer et de soutenir le profil de tension du réseau de distribution. On peut voir que l'effet de l'induction est moins grave que de générateurs synchrones en termes de montée en tension (Figure C16.4). S'il existe une surtension dans le système avec le générateur synchrone, il doit fonctionner avec sous-excitation et d'absorber de la puissance réactive au lieu d'injecter dans le système.

3.0 fluctuations de tension

Afin d'illustrer le problème de la fluctuation de tension avec DG, un système photovoltaïque (PV) système est utilisé. La puissance réactive est produite par un condensateur de filtrage de la grille de l'inverseur et est pratiquement constante, de sorte que le système PV est traité comme un nœud de qualité de l'énergie avec une puissance négative. L'énergie photovoltaïque est calculée à partir des données d'irradiance average5sof mesurées pendant une année à Louvain, Belgique. Dans cette étude,, un générateur photovoltaïque avec 50 kW puissance nominale de crête est relié au noeud 304. Figure C16.5 montre la puissance de sortie d'une heure de l'installation photovoltaïque à midi sur un jour d'été, légèrement nuageux. Afin d'isoler l'impact de la fluctuation de tension de PV de courte durée variation de charge sur les nœuds individuels, les charges sont supposées constantes pendant le calcul. La charge totale dans le système est 4.4 MW, 1.9 Mvar. Sur la figure C16.6, la variation de la tension correspond à la fluctuation de la puissance active injectée de l'installation photovoltaïque.

Parfois, lorsque les nuages ​​couvrent le soleil, l'énergie produite peut rapidement tomber par 60 %, provoquer de brusques variations de tensions de noeud dans la plage de 0.1 %. La puissance installée de PV dans cette étude est assez faible par rapport à la capacité du système de distribution et les charges, de sorte que la valeur de la fluctuation de tension est très faible. Cependant, avec une densité de connexion haute ou la connexion d'un grand système photovoltaïque, le problème de la fluctuation de la tension peut devenir grave [27].

DG à la fluctuation puissance que dans le vent ou systèmes photovoltaïques peut présenter des fluctuations stochastiques, et scintillement, de la tension de grille dans l'intervalle de quelques secondes jusqu'à une heure [10]. En fonction de la puissance de sortie du DG, en combinaison avec les caractéristiques du réseau de distribution et les profils de charge, sur-ou sous-tensions de la persistance de plusieurs minutes peuvent se produire. Dans ce cas,, l'introduction de la DG pourrait être combiné avec la gestion et le stockage de charge.

4) TENSION DIP

4.1 Une ouverture Direction

Afin d'étudier l'interaction entre les technologies DG et les caractéristiques de charge différente, une capacité totale de DG 30 % de la charge totale du système est également distribué aux noeuds 108, 204 et 406. Des simulations ont été effectuées pour l'induction et générateurs synchrones. Une des lignes 1-2 est ouvert à t = 100 s. Les générateurs distribués sont connectés à des nœuds 108, 204 et 406 avec une puissance nominale de 1 MW pour les générateurs synchrones et asynchrones.

Les chutes de tension sont les plus élevés avec une caractéristique de charge à puissance constante et la plus faible à une caractéristique de charge d'impédance pour les deux générateurs synchrones et asynchrones (Figure C16.7 et C16.8 Figure). Avec les générateurs synchrones, après un plongeon à court de tension, la tension récupère proche de sa valeur initiale. Pour les générateurs d'induction, la tension ne récupère pas en raison de l'absence de soutien de la puissance réactive. Il n'y a pas tellement de différence entre une chute de tension dans le cas de base et avec la DG, être autour 1 %. Donc, la connexion de DG dans le système de distribution n'affecte pas significativement la stabilité de la tension dynamique, et, dans la plupart des cas, elle réduit la valeur de la chute de tension.

4.2 Générateur de démarrage

Afin de voir le problème de chute de tension quand une unité DG démarre, un générateur d'induction connectée au nœud 108 avec une puissance nominale de 3 MW est testé à un facteur de puissance inductif de

0.9. Cette simulation montre comment la grande influence peut être dans un cas extrême où un client a une grande unité de la DG de l'induction et ne suit pas une méthode de démarrage correct. Lorsque le générateur d'induction démarre, il provoque une passagère et un creux de tension à 40 % dans le système d'une durée de plusieurs secondes, (Figure C16.9). Elle est due à un courant d'appel et la puissance transitoire transfert de magnétisation initiale pour amener le générateur à sa vitesse de fonctionnement [12]. Cela conduit à un problème majeur pour les charges sensibles liées à proximité de l'unité de la DG. Si le système de distribution est équipé d'un relais à minimum de tension et l'unité DG a îlotage protection, la chute de tension peut conduire à un mauvais fonctionnement du relais de protection qui entraîne une panne du système. Un circuit de démarrage progressif est nécessaire pour les grands induction connecté DG.

5 STATIC stabilité de tension

La stabilité de la tension des réseaux de distribution est étudié pour les générateurs synchrones et asynchrones avec trois points de connexion des unités DG de nœuds 108, 2 et 406. Les résultats de ces trois cas de l'étude sont comparées les unes aux autres et le cas de base, sans aucune connexion DG.

La charge totale du système est 9.92 MW, 4.9 Mvar avec une caractéristique d'impédance de charge purement. La capacité installée des unités DG dans tous les cas 3 MW. La stabilité de la tension au noeud 111, la fin de chargeur 1, est étudiée. C'est le point le plus éloigné de la station et le point du dispositif d'alimentation plus faible en termes de stabilité de la tension. On observe sur la [17] que, pour le calcul de la tension et de la stabilité de la tension d'analyse d'un système radial, un modèle de charge d'impédance constante peut être utilisé. Il est également observé que la stabilité de la tension du réseau a des caractéristiques similaires avec différents modèles de charge (impédance constante, charges de courant et de puissance). L'impact de la stabilité de la tension de DG avec des charges d'impédance constante est illustré.

Grâce à des études, DG est représenté généralement à augmenter la tension et pour favoriser la stabilité dans le système (Figure C16.10 et C16.11 Figure). La localisation de DG a un impact majeur sur la stabilité de la tension du système. Selon les points de connexion,, les influences des unités DG sur la stabilité de la tension sont différents. DG soutient fortement la stabilité de la tension au niveau des nœuds à proximité (le cas de l'unité de la DG relié au noeud 108) et a moins d'impact sur les lointains (le cas de l'unité de la DG relié au noeud 2 ou 406), quand on regarde noeud 111. Ceci est également vrai pour les autres caractéristiques de la charge et d'autres noeuds dans le système.

Le générateur synchrone a une grande incidence sur la stabilité de la tension en raison de sa capacité d'échange de puissance réactive. De l'autre côté, l'influence de la DG base inductiongenerator sur la stabilité de la tension est plus petit et a un intérêt limité en raison de la demande de puissance réactive. Cependant, il a un impact significatif quand il est connecté à proximité de noeud 111, considérée comme une zone plus faible. Ceci peut être compris en raison de la puissance active n'est pas transférée sur une longue distance à partir de la sous-station, conduisant à une réduction de la chute de tension sur le dispositif d'alimentation, favorisant ainsi la stabilité de la tension. Cela permet au système de distribution de résister à des conditions de charge élevées et reporte la construction ou la mise à niveau de nouvelles infrastructures de transport et de distribution.

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