Ву Ван Тхонг и Јохан Дриесен
Извор: Приручник квалитета Повер Уредио Ангело зезали, Вилеи & Синови, Доо
1.0 ДИСТРИБУТИВНА МРЕЖА
Сегмент постојећег белгијског средњенапонског дистрибутивног система се користи за проучавање квалитета електричне енергије и стабилности напона са различитим дистрибуираним генерацијама (ДГ) технологије (Слика Ц16.1). Систем укључује један трансформатор од 14 МВА, 70/10 кВ и четири кабловска довода. Примарни намотај трансформатора повезан је са преносном мрежом и може се сматрати бесконачним чвором. Нормалан рад дистрибутивног система је у радијалном режиму и прикључци на чвору 111 са хранилицама 2, 3 и 4 су нормално отворене.
2.0 РАСТ НАПОНА У СТВАРНОМ СТАЊУ
ДГ јединица је повезана на чвор 406 од хранилице 4. Може бити синхрони или индукциони генератор. Укупно оптерећење у систему је 9.92 МВ, 4.9 Мвар. И синхрони и индукциони генератори су симулирани на различитим излазним снагама на 3 МВ и 6 МВ. Синхрони генератор има фактор снаге од 0.98 (убризгавање реактивне снаге у мрежу). Индукциони генератор има фактор снаге од 0.95 (трошење реактивне снаге из мреже). У поређењу са основним кућиштем без прикљученог ДГ, активна снага ДГ подиже напоне у фидеру 4 (Слика Ц16.2). За синхрони 6 МВ, долази до пренапона у чвору 406 и њених суседа.
Слика Ц16.3 илуструје како је напон на чвору 406 промене са различитим генерисаним факторима снаге и снаге. У поређењу са случајем где ДГ убризгава само активну снагу или ради са фактором снаге унити, синхрони генератори подижу напон система брже због подршке реактивне снаге. За индукционе генераторе, пораст напона је мањи, а на одређеном нивоу производње електричне енергије напон почиње да опада. То је због чињенице да је индукционим генераторима потребна реактивна снага, бити негативан у (16.4), што доводи до смањења пораста напона.
Кроз ову студију, ДГ може побољшати и подржати напонски профил дистрибутивног система. Види се да је утицај индукције мање озбиљан него код синхроних генератора у смислу пораста напона (Слика Ц16.4). Уколико дође до пренапона у систему са синхроним генератором, мора да ради са недовољно узбуђења и да апсорбује реактивну снагу уместо да је убризгава у систем.
3.0 ФЛУКТУАЦИЈЕ НАПОНА
Да би се илустровао проблем флуктуације напона код ДГ, фотонапонски (ПВ) систем се користи. Реактивну снагу производи кондензатор мрежног филтера претварача и скоро је константна, па се фотонапонски систем третира као чвор квалитета електричне енергије са негативном снагом. ПВ снага се израчунава из просечних 5с података о зрачењу измерених током једне године у Леувену, Белгија. У овој студији, ПВ низ са 50 кВ номинална вршна снага је повезана на чвор 304. Слика Ц16.5 приказује једносатну излазну снагу фотонапонског система у подне у благо облачном летњем дану. Да би се изоловао утицај флуктуације напона ПВ-а од краткотрајне варијације оптерећења на појединачним чворовима, оптерећења се претпостављају константним током прорачуна. Укупно оптерећење у систему је 4.4 МВ, 1.9 Мвар. На слици Ц16.6, флуктуација напона одговара флуктуацијама убризгане активне снаге ПВ система.
У тренуцима када облаци прекрију сунце, произведена енергија може брзо пасти 60 %, изазивајући изненадне варијације напона чвора у опсегу од 0.1 %. Инсталисани капацитет ПВ у овој студији је прилично низак у поређењу са капацитетом дистрибутивног система и оптерећења, па је вредност флуктуације напона доста ниска. Међутим, са великом густином везе или прикључком великог фотонапонског система, проблем флуктуације напона може постати озбиљан [27].
ДГ са флуктуирајућом излазном снагом као код ветра или фотонапонских система може да уведе стохастичке флуктуације, и треперење, у напону мреже у распону од секунди до једног сата [10]. У зависности од излазне снаге ДГ, у комбинацији са карактеристикама дистрибутивне мреже и профилима оптерећења, може доћи до превисоког или поднапона у трајању од неколико минута. У том случају, увођење ДГ би се могло комбиновати са управљањем оптерећењем и складиштењем.
4) ВОЛТАГЕ ДИП
4.1 Отварање једне филијале
У циљу истраживања интеракције између ДГ технологија и различитих карактеристика оптерећења, укупан капацитет ДГ од 30 % укупног оптерећења система је подједнако распоређено на чворове 108, 204 и 406. Симулације су спроведене за индукционе и синхроне генераторе. Једна од 1-2 линије се отвара на т = 100 с. Дистрибуирани генератори су повезани на чворове 108, 204 и 406 са номиналном снагом од 1 МВ и за синхроне и за индукционе генераторе.
Падови напона су највећи са константном карактеристиком оптерећења, а најнижи са импедансном карактеристиком оптерећења и за синхроне и за индукционе генераторе (Слика Ц16.7 и Слика Ц16.8). Са синхроним генераторима, након кратког пада напона, напон се опоравља близу своје почетне вредности. За индукционе генераторе, напон се не опоравља због недостатка потпоре реактивне снаге. Не постоји толика разлика између пада напона у основном кућишту и код ДГ, бити у близини 1 %. Дакле, прикључак ДГ у дистрибутивни систем не утиче значајно на динамичку стабилност напона, и, у већини случајева, смањује вредност пада напона.
4.2 Покретање генератора
Да бисте видели проблем пада напона када се ДГ јединица покрене, индукциони генератор повезан на чвор 108 са називном снагом од 3 МВ је тестиран при заосталом фактору снаге од
0.9. Ова симулација показује колико велики утицај може бити у екстремном случају када купац има велику индукциону ДГ јединицу и не следи исправан метод покретања. Када се индукциони генератор покрене, изазива прелазни процес и пад напона до 40 % у систему у трајању од неколико секунди (Слика Ц16.9). То је због иницијалног пролазног удара магнетизирања и преноса снаге да се генератор доведе до његове радне брзине [12]. Ово доводи до великог проблема за осетљива оптерећења повезана у близини ДГ јединице. Ако је дистрибутивни систем опремљен поднапонским релејем и ДГ јединица има оточну заштиту, пад напона може да доведе до квара заштитног релеја што резултира испадом система. За велике повезане индукционе ДГ потребно је коло меког покретања.
5 СТАТИЧКА СТАБИЛНОСТ НАПОНА
Проучава се напонска стабилност дистрибутивних система за синхроне и индукционе генераторе са три прикључне тачке ДГ јединица у чворовима. 108, 2 и 406. Резултати ова три случаја студије се упоређују један са другим и основним случајем без икакве везе са ДГ.
Укупно оптерећење система је 9.92 МВ, 4.9 Мвар са чисто импедансном карактеристиком оптерећења. Инсталисани капацитет јединица ДГ у свим случајевима је 3 МВ. Стабилност напона у чвору 111, крај хранилице 1, се проучава. То је најудаљенија тачка од трафостанице и најслабија тачка напона у смислу стабилности напона. Запажа се у [17] да за прорачун напона и анализу стабилности напона радијалног система, може се користити модел оптерећења са константном импедансом. Такође се примећује да стабилност напона мреже има сличне карактеристике са различитим моделима оптерећења (константна импеданса, струјна и струјна оптерећења). Утицај стабилности напона ДГ са константним оптерећењем импедансе је илустрован.
Кроз студије, ДГ се генерално показује да повећава напон и подржава стабилност система (Слика Ц16.10 и Слика Ц16.11). Локација ДГ има велики утицај на стабилност напона система. У зависности од тачака прикључка, утицаји ДГ јединица на стабилност напона су различити. ДГ снажно подржава стабилност напона на оближњим чворовима (кућиште са ДГ јединицом спојеном на чвор 108) а има мање утицаја на удаљене (кућиште са ДГ јединицом спојеном на чвор 2 или 406), када се гледа у чвор 111. Ово важи и за друге карактеристике оптерећења и друге чворове у систему.
Синхрони генератор има велики утицај на стабилност напона због своје способности размене реактивне снаге. С друге стране, утицај ДГ базираног на индукционом генератору на стабилност напона је мањи и има ограничену корист због потражње за реактивном снагом. Међутим, има значајан утицај када је повезан близу чвора 111, сматра се слабијим подручјем. Ово се може разумети јер се активна снага не преноси на велике удаљености од трафостанице, што резултира смањењем пада напона на фидеру, чиме се подржава стабилност напона. Ово омогућава дистрибутивном систему да издржи веће услове оптерећења и одлаже изградњу или надоградњу нове инфраструктуре за пренос и дистрибуцију.
Библиографија
[1] Акерман Т., Андерссон Г., одер, Л., Дистрибутед генерација: дефиниција. Истраживање електроенергетског система, лет. 57, ПП. 195–204, 2000.
[2] Арриллага Ј, Вотсон Н. Р., Рачунарско моделовање електроенергетских система, Џон Вили & Синови, Доо, Цхицхестер, 2001.
[3] Баркер П. П, Де Мело Р. В., Утврђивање утицаја дистрибуиране производње на електроенергетске системе: Део 1 – Радијални дистрибутивни системи. Летњи састанак ПЕС-а, ИЕЕЕ, Лет. 3, ПП. 1645–1656, 2000.
[4] Белманс Р., Мишелс В., Ванденпут А., Гејзен В., Прелазни обртни моменти у индукционим генераторима на погон ветротурбинама. Симпозијум о електроенергетским системима у земљама које се брзо развијају, Саудијска Арабија, ПП. 563–567, 1987.
[5] Балл М. Х. Ј. и Хагер М., Снага квалитет: интеграције између дистрибуираних енергетских ресурса, мрежа, и других купаца. Часопис за квалитет и коришћење електричне енергије, лет. 1, не. 1, ПП. 51–61, 2005.
[6] Браун Р. Е., Поузданост дистрибуције електричне енергије, Марцел Деккер, Њујорк, 2002.
[7] Чен Т. Х., Чен М. С, Иноуе Т., Котас П., Чебли Е. О, Модели трофазних когенератора и трансформатора за анализу дистрибутивног система. ИЕЕЕ Трансацтионс он Повер Деливери, лет. 6, не. 4, ПП. 1671–1681, 1991.
[8] Еуростаг, пакет документ, део И, Трацтебел & Електрична енергија Француске, 2002.
[9] Григсби Л. Л., Електроенергетски приручник, ЦРЦ Пресс & ИЕЕЕ, Боца Ратон, ФЛ, 2001.
[10] Хаесен Е., Еспиноза М., Плајмерс Б., Гетхалс И., Ву Ван Т., Дрисен Ј., Белманс Р., ДеМоор Б., Оптимално постављање и димензионисање дистрибуираних генераторских јединица коришћењем алгоритама генетске оптимизације. Часопис за квалитет и коришћење електричне енергије, лет. ки, не. 1, ПП. 97–104, 2005.
[11] ИЕЕЕ П1547, Стандард за међусобно повезивање дистрибуираних ресурса са електроенергетским системима, 2003.
[12] Џенкинс Н., Аллан Р., Кросли П., Цхерри Д., Штрбац Г., Ембеддед Генератион, ИЕЕ, Лондон, 2000.
[13] Јенсен К. К., Смернице за повезивање ветрогенератора на мрежу. Међународна конференција ЦИРЕД о инжењерству дистрибуције електричне енергије, Француска, Јун 1999.
[14] Кундур П., Стабилност и контрола електроенергетског система; МцГрав-Хилл, Њујорк, 1994.
[15] Мерење и процена квалитета снага карактеристика мреже повезан ветрогенератора, ИЕЦ стандард, ЦИЕ/ИЕЦ 61400-21, 2001.
[16] Пеперманс Г., Дрисен Ј., Хаеселдонцкк Д., Белманс Р., Д'Хаеселеер В., Дистрибутед генерација: дефиниција, користи и питања. Енергетска политика, лет. 33, не. 6, ПП. 787–798, 2005.
[17] Рањан Р. и Венкатецх Б., Анализа стабилности напона радијалних дистрибутивних мрежа. Електроенергетске компоненте и системи, лет. 31, не. 5, ПП. 501–511, 2003.
[18] Скот Н. Ц., Аткинсон Д. Ј, Моррелл Ј. Е., Употреба контроле оптерећења за регулисање напона на дистрибутивним мрежама са уграђеном производњом. ИЕЕЕ трансакције на енергетским системима, лет. 17, не, 2, ПП. 510–515, 2002.
[19] Технички услови за прикључење дисперзованих производних система који раде паралелно на дистрибутивној мрежи, Документ Ц10/11 ФПЕ/БФЕ, Белгија, 7 Мај 2002.
[20] НРЕЦА водич за ИЕЕЕ 1547, Водич за апликацију за међусобно повезивање дистрибуиране производње, 2006.
[21] Ву Ван Т., Утицај дистрибуиране производње на рад и управљање електроенергетским системом. докторска дисертација, Католички универзитет у Левену, 2006.
[22] Ву Ван Т., Белманс Р., Преглед дистрибуиране генерације: тренутни статус и изазове. Међународна ревија електротехнике (СРЕЋА), лет. 1, не. 1, ПП. 178–189, 2006.
[23] Ву Ван Т., Дрисен Ј., Белманс Р., Утицаји уграђене производње на напонску стабилност дистрибутивног система. Енергетска конференција универзитета, Солун, Грчка, Септембар 2003.
[24] Ву Ван Т., Дрисен Ј., Белманс Р., Интерконекција дистрибуираних генератора и њихов утицај на електроенергетски систем. Међународни енергетски часопис, лет. 6, не. 1, део 3, ПП. 127–140, 2005.
[25] Ву Ван Т., Дрисен Ј., Белманс Р., Квалитет електричне енергије и стабилност напона дистрибутивног система са дистрибуираним енергетским ресурсима. Међународни часопис за дистрибуиране енергетске ресурсе, лет. 1, не. 3, ПП. 227–240, 2005.
[26] Воите А., Проблеми пројектовања фотонапонских система и њихова интеграција у мрежу. докторска дисертација, Католички универзитет у Левену, 2003.
[27] Воите А., Ву Ван Т., Белманс Р., Нијс Ј., Флуктуације напона на нивоу дистрибуције које уносе фотонапонски системи. ИЕЕЕ Трансакције о конверзији енергије, лет. 21, не. 1, ПП. 202-209, 2006.