Ryszard Zajczyk - Regulacja napięć i rozpływu mocy biernej w systemie elektroenergetycznym.pdf

(1267 KB) Pobierz
P O L I T E C H N I K A G D A Ń S K A
WYDZIAŁ ELEKTROTECHNIKI I AUTOMATYKI
Katedra Elektroenergetyki
Prof. dr hab. inż. Ryszard Zajczyk profesor PG
R EGULACJA N APIĘĆ
I R OZPŁYWU M OCY B IERNEJ
W S YSTEMIE E LEKTROENERGETYCZNYM
(materiał do wykładu )
Gdańsk 2008 r.
807765630.001.png 807765630.002.png
Regulacja grupowa w systemie elektroenergetycznym
2
Spis treści
1. STRUKTURA KRAJOWEGO SYSTEMU ELEKTROENERGETYCZNEGO JAKO OBIEKTU
REGULACJI NAPIĘCIA I ROZPŁYWU MOCY BIERNEJ ....................................................................... 5
UKŁADY REGULACJI NAPIĘCIA W KSE............................................................................................... 11
2.
WĘZŁY WYTWÓRCZE SYSTEMU ELEKTROENERGETYCZNEGO ........................................ 11
2.1.
E LEKTROENERGETYCZNY BLOK WYTWÓRCZY ................................................................................. 11
2.2.
G ENERATOR SYNCHRONICZNY JAKO REGULOWANE ŹRÓDŁO NAPIĘCIA I MOCY BIERNEJ .................... 13
2.3.
U KŁADY WZBUDZENIA I REGULACJI NAPIĘCIA GENERATORÓW SYNCHRONICZNYCH .......................... 14
2.4.
A LGORYTM DZIAŁANIA WIELOPARAMETROWEGO REGULATORA GENERATORA ................................. 15
2.5.
W SPÓŁPRACA REGULATORA GENERATORA Z UKŁADAMI NADRZĘDNYMI .......................................... 19
2.6.
O KREŚLANIE PARAMETRÓW REGULACJI NAPIĘCIA ........................................................................... 20
2.7.
S TRUKTURA KRAJOWYCH UKŁADÓW WZBUDZENIA . ........................................................................ 21
2.8.
T YPOWE NASTAWY ELEMENTÓW REGULATORA GENERATORA ......................................................... 27
3.
TRANSFORMATORY SYSTEMOWE .............................................................................................. 28
3.1.
S TACJE TRANSFORMATOROWE ....................................................................................................... 28
3.2.
P RZEŁĄCZNIKI ZACZEPÓW TRANSFORMATORÓW ENERGETYCZNYCH . ............................................... 30
3.2.1.
Regulacja napięcia przez zmianę przekładni transformatora - uwagi ogólne ............................. 30
3.2.2.
Zasada zmiany przekładni pod obciążeniem. ............................................................................. 31
3.3.
R EGULACJA TRANSFORMATORÓW I AUTOTRANSFORMATORÓW ........................................................ 33
3.4.
Z ASADA DZIAŁANIA PODOBCIĄŻENIOWEGO PRZEŁĄCZNIKA ZACZEPÓW TRANSFORMATORA „PO”. .... 37
3.5.
R EGULATORY NAPIĘCIA TRANSFORMATORÓW ENERGETYCZNYCH . .................................................. 41
3.5.1.
Regulator napięcia transformatora - uwagi ogólne.................................................................... 41
3.5.2.
Algorytmy regulacji transformatora .......................................................................................... 41
4.
KOMPENSATORY STATYCZNE ..................................................................................................... 44
4.1.
A LGORYTM DZIAŁANIA REGULATORA KOMPENSATORA STATYCZNEGO ............................................ 46
4.2.
W SPÓŁPRACA REGULATORA KOMPENSATORA Z UKŁADEM NADRZĘDNYM ........................................ 48
5.
LINIE ELEKTROENERGETYCZNE ................................................................................................ 48
6.
DŁAWIKI KOMPENSACYJNE ......................................................................................................... 49
7.
DUŻE WĘZŁY ODBIORCZE ............................................................................................................ 49
UKŁADY REGULACJI GRUPOWEJ W KSE ........................................................................................... 51
8.
UKŁADY REGULACJI GRUPOWEJ W SYSTEMIE ELEKTROENERGETYCZNYM ............... 51
8.1.
A LGORYTMY REGULACJI GRUPOWEJ W WĘZŁACH WYTWÓRCZYCH ................................................... 51
8.1.1.
Założenia.................................................................................................................................. 51
8.1.2.
Regulacja napięcia przez układy automatyki RGWW ................................................................. 54
 
Regulacja grupowa w systemie elektroenergetycznym
3
8.1.3. Algorytmy działania układów RGWW........................................................................................ 54
8.1.3.1. Zasady regulacji napięcia i mocy biernej elektrowni ........................................................................54
8.1.3.2. Regulacja generatorów ...................................................................................................................55
8.1.3.3. Regulacja transformatorów .............................................................................................................56
8.2. A LGORYTMY REGULACJI GRUPOWEJ W WĘZŁACH PRZESYŁOWYCH .................................................. 59
8.2.1. Zasady działania układu regulacji grupowej. ............................................................................ 60
8.2.2. Regulacja napięcia na szynach stacji. ....................................................................................... 61
8.2.3. Regulacja mocy biernej przesyłanej przez transformator. .......................................................... 61
8.2.4. Sterowanie numerem zaczepu ................................................................................................... 62
8.2.5. Praca równoległa transformatorów .......................................................................................... 62
8.3. P RAKTYCZNE ROZWIĄZANIA UKŁADÓW REGULACJI GRUPOWEJ W ELEKTROWNIACH ......................... 63
8.3.1. Układ ARNE-2 w Elektrowni Wodnej Żarnowiec ....................................................................... 63
8.3.1.1. Charakterystyka węzła Żarnowiec z punktu widzenia automatycznej regulacji napięcia i mocy biernej
63
8.3.1.2. Wymagania dla układu ARNE w węźle Żarnowiec .........................................................................63
Kompetencje obsługi układu ARNE......................................................................................................... 66
8.3.1.3. Załączanie generatorów do pracy w układzie ARNE .......................................................................66
8.3.1.4. Wyłączanie generatorów z układu ARNE .......................................................................................67
8.3.1.5. Załączanie i wyłączanie transformatorów do pracy w ARNE ...........................................................67
8.3.1.6. Zadawanie poziomów napięć systemów szyn ..................................................................................67
8.3.1.7. Wybór parametrów regulacji ..........................................................................................................68
8.3.2. Zasady regulacji napięcia i mocy biernej elektrowni ................................................................. 69
8.3.2.1.
Regulacja generatorowa .................................................................................................................69
8.3.2.2.
Regulacja transformatorowa ...........................................................................................................72
8.4.
O DWZOROWANIE UKŁADÓW REGULACJI NAPIĘCIA I MOCY BIERNEJ W SYSTEMIE EMS ...................... 75
LITERATURA .............................................................................................................................................. 83
UKŁADY ENERGOELEKTRONICZNE – FACTS – W SYSTEMIE ELEKTROENERGETYCZNYM 85
9.
RODZAJE UKŁADÓW ENERGOELEKTRONICZNYCH .............................................................. 85
9.1.
S TATYCZNY KOMPENSATOR MOCY BIERNEJ - SVC .......................................................................... 86
9.1.1.
Opis układu .............................................................................................................................. 86
9.1.2.
Statyczny model układu SVC ..................................................................................................... 87
9.1.3.
Dynamiczny model układu SVC ................................................................................................. 88
9.2.
S TATYCZNY GENERATOR MOCY BIERNEJ - STATCOM .................................................................... 89
9.2.1.
Opis układu .............................................................................................................................. 89
9.2.2.
Statyczny model układu STATCOM ........................................................................................... 91
9.2.3.
Dynamiczny model układu STATCOM ...................................................................................... 92
9.3.
Z ESPOLONY REGULATOR PRZEPŁYWU MOCY - UPFC ....................................................................... 96
9.3.1.
Opis układu .............................................................................................................................. 96
9.3.2.
Dynamiczny model układu UPFC ............................................................................................. 97
9.4.
B IBLIOGRAFIA ............................................................................................................................. 101
 
Regulacja grupowa w systemie elektroenergetycznym
4
PRZESYŁ ENERGII ELEKTRYCZNEJ PRĄDEM STAŁYM ................................................................ 102
10.
UKŁADY HVDC W SYSTEMIE ELEKTROENERGETYCZNYM ............................................... 102
10.1.
W STĘP ........................................................................................................................................ 102
10.2.
K LASYFIKACJA UKŁADÓW PRZESYŁOWYCH PRĄDU STAŁEGO ......................................................... 102
10.3.
M OC PRZESYŁANA W UKŁADZIE PRĄDU STAŁEGO .......................................................................... 106
10.4.
S TEROWANIE PRACĄ LINII PRĄDU STAŁEGO ................................................................................... 107
10.5.
P OBÓR MOCY BIERNEJ .................................................................................................................. 110
10.6.
U KŁADY SIECI PRĄDU STAŁEGO .................................................................................................... 110
10.7.
L INIE PRĄDU STAŁEGO ................................................................................................................. 111
10.8.
S YSTEMOWE ZALETY I WADY PRZESYŁU PRĄDEM STAŁYM ............................................................. 112
10.9.
L ITERATURA ................................................................................................................................ 113
 
Regulacja grupowa w systemie elektroenergetycznym
5
1. Struktura krajowego systemu elektroenergetycznego jako obiektu re-
gulacji napięcia i rozpływu mocy biernej
Polski system elektroenergetyczny podobnie jak i systemy innych krajów jest bardzo złożo-
nym układem regulacji wieloparametrowej. Sterowane i regulowane są w nim procesy: wy-
twarzania, przesyłu i rozdziału energii elektrycznej. W procesie regulacji napięcia i rozpływu
mocy biernej nadrzędnym celem jest spełnienie warunku U min < U < U max w każdym punkcie
sieci. Cel ten osiąga się przy spełnieniu szeregu warunków wynikających z ograniczeń tech-
nicznych oraz przy jednoczesnym osiągnięciu celów dodatkowych takich jak osiągnięcie
maksymalnej niezawodności pracy systemu elektroenergetycznego oraz minimalizacja strat
mocy i strat energii.
Cel nadrzędny może być osiągnięty przez sterowanie wielu parametrów wejściowych,
przy czym muszą być spełnione następujące warunki podstawowe:
1.
Napięcie w dowolnym punkcie SEE nie może wykraczać poza dopuszczalne granice.
2.
Prądy wszystkich elementów systemu muszą być mniejsze od prądów dopuszczalnych
długotrwale.
3.
Zakres zmian przekładni transformatorów systemowych oraz liczba przełączeń w ciągu
doby są określone i ograniczone.
4.
Kąt mocy oraz moc bierna generowana w generatorach synchronicznych są ograniczone.
Głównymi elementami systemu są duże węzły wytwórcze o mocach do kilku tysięcy
megawatów współpracujące z siecią przesyłową 400 i 220 kV, a także z siecią 110 kV. Węzły
te w zasadniczym stopniu decydują o wartości wytwarzanej mocy czynnej i biernej w syste-
mie oraz o współpracy z sąsiednimi systemami i poziomach napięć. Mniejsze znaczenie ogól-
nosystemowe mają węzły wytwórcze o mocach rzędu kilkuset megawatów zasilających
głównie sieci 110 kV oraz węzły wytwórcze o mocach kilku lub kilkudziesięciu megawatów
współpracujące z sieciami odbiorczymi średniego napięcia.
 

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika:

Zgłoś jeśli naruszono regulamin