View
12
Download
0
Category
Preview:
Citation preview
EElekt
Uu
trirau
düna
urimistöö
udtee
aamil
1.1-4/201
mõju
lisele
16/469 / L
Tallinn 20
ud ele
talitl
Lep16073 l
016
ektriv
usele
lõpparuan
võrgu
e
nne
u
Uurimis
Iv
Ta
Tr
U
Ja
A
R
stöö täitjad:
vo Palu
anel Sarnet
riin Kangro
Uku Salumäe
ako Kilter
Andrus Reins
ain Maripuu
p
i
d
o d
e i
P
j
son r
u e
professor, t
instituut
doktorant, n
doktorant, n
insener, TTÜ
PhD, elektr
uht, Elering
releekaitse j
elektrisüstee
tellimustöö
nooremteadu
nooremteadu
Ü elektroen
risüsteemi e
g AS
ja automaat
emi spetsial
vastutav t
ur, TTÜ ele
ur, TTÜ ele
nergeetika in
ekspert, El
ika talitluse
list, Elering
äitja, TTÜ
ektroenergee
ektroenergee
nstituut
ektertranspo
e juhataja, E
AS
elektroene
etika institu
etika institu
ordi R&D
Elering AS
2
ergeetika
uut
uut
projekti
SISUKO
Sissejuh
1. Ees
1.1
1.2
1.3
1.4
2. Pin
2.1
2.2
2.3
2.4
2.5
3. Dü
3.1
3.2
3.3
4. Pin .....
4.1
4.2
4.3
4.4
4.5 alaerg
4.6
5. Ko
5.1
5.2
5.3
5.4
6. Pin
6.1
6.1
6.1
6.1
6.1
6.1
6.2
6.2
ORD
hatus ..........
sti 110 kV ü
110 kV ül
110 kV ül
110 kV ül
Kokkuvõt
ngeasümmee
Elektrirau
Elektrirau
Elektrirau
Elektrirau
Kokkuvõt
ünaamiliste p
Eritüübili
Eritüübili
Kokkuvõt
ngeasümmee..................
Generaato
Iru alajaam
Generaato
Võimsus h
Pingeasümgutus piiraja
Kokkuvõt
nverterite v
Staatilise
Näiteid st
Staatilise
Kokkuvõt
ngeasümmee
Ülekandev
Elekt1.1
Elekt1.2
Elekt1.3
Elekt1.4
Kokk1.5
Ülekandev
Liini 2.1
..................
ülekandevõr
lekandevõrg
lekandevõrg
lekandevõrg
te ...............
etria esman
udtee liitumi
udtee liitumi
udtee liitumi
udtee liitumi
te ...............
protsesside
ste tarbijate
ste tarbijate
te ...............
etria mõju p..................
orite mudeli
ma ühendat
orite liigvoo
hetkväärtus
mmeetria matele ..........
te ...............
vahendusel ü
sagedusmu
aatilise sage
sagedusmu
te ...............
etria analüü
võrgu norm
triraudtee lii
triraudtee lii
triraudtee lii
triraudtee lii
kuvõte ........
võrgu konfi
006A Iru-J
..................
rgu mudeli
gu ekvivalen
gu koormus
gu mudeli tä
..................
e hinnang ü
ispunkt Järv
ispunkt Keh
ispunkt Sin
ispunkt Hää
..................
analüüsi m
e analüüsim
e analüüsim
..................
pöörlevate e..................
id ...............
tud generaat
olukaitse mu
se mõju gen
mõju genera..................
..................
ühendatava
unduri tööp
edusmuund
unduri rake
..................
üs ülekandev
maalkonfigur
itumispunkt
itumispunkt
itumispunkt
itumispunkt
..................
iguratsiooni
Järveküla vä
...................
täiendused .
ndid ...........
smudelid ....
äiendavad m
...................
ülekandevõr
veküla 110/
htna 110/10
ndi 330/110
ädemeeste/N
...................
etoodikad e
mine PSS/E t
mine PSCAD
...................
elektriseadm...................
...................
torite ja elek
udelid .........
neraatoritele
aatori elekt...................
...................
elektriraud
põhimõte ....
duri rakenda
endamise ee
...................
võrgu konfi
ratsioon .....
kt Järveküla
kt Kehtna ala
kt Sindi alaja
kt Kilingi-Nõ
...................
i muutused .
älja lülitami
...................
...................
...................
...................
moodulid ....
...................
rgu erinevat
/20 kV alaja
0 kV alajaam
kV alajaam
Nepste 110
...................
eritüübiliste
tarkvaras ....
D tarkvaras .
...................
mete talitlus...................
...................
ktriraudtee
...................
e ..................
trisüsteemi ...................
...................
dtee olemus
...................
amisest .......
elised ja kas
...................
iguratsiooni
...................
alajaamas ..
ajaamas ......
aamas .........
õmme alaja
...................
...................
ine ..............
...................
...................
...................
...................
...................
...................
te konfigura
aam ............
m ................
m .................
kV alajaam
...................
tarbijate pu
...................
...................
...................
ele dünaam...................
...................
mudelite üh
...................
...................
stabilisaato...................
...................
ja mõju .....
...................
...................
sumlikkus ...
...................
i muutustel .
...................
...................
...................
...................
aamas ..........
...................
...................
...................
..................
..................
..................
..................
..................
..................
atsioonide k
..................
..................
..................
m ................
..................
uhul ...........
..................
..................
..................
milistes prots..................
..................
hildamine ..
..................
..................
oritele ning..................
..................
..................
..................
..................
..................
..................
..................
..................
..................
..................
..................
..................
..................
..................
..................
3
........... 5
........... 8
........... 8
......... 11
......... 11
......... 13
korral 14
......... 15
......... 20
......... 24
......... 27
......... 33
......... 36
......... 37
......... 40
......... 41
sessides ......... 42
......... 43
......... 53
......... 57
......... 61
g üle- ja ......... 71
......... 90
......... 93
......... 94
......... 95
......... 96
....... 101
....... 103
....... 104
....... 105
....... 106
....... 108
....... 110
....... 112
....... 113
....... 113
6.2
6.2
6.2
6.2
6.2
6.2
6.2
6.2
6.2
7. Üle
7.1
7.2
7.3
7.4 alajaa
7.5
8. Ele .....
8.1
8.2
8.3
8.4
8.5
9. Täi
9.1
9.2
10. Pin
10.1
10.2
10.3
10.4
11. Soo
11.1
11.2
11.3
11.4
Kokkuv
Kirjand
Liini 2.2
Liini 2.3
Liini 2.4
Liini 2.5
Liini 2.6
Liini 2.7
Liini 2.8
Liini 2.9
Kokk2.10
ekandevõrgu
Lühis Iru
Lühis Me ...............
Lühis Me ...............
Lühis Meamas ..........
Kokkuvõt
ektriraudtee ..................
Järveküla
Kehtna lii
Sindi liitu
Kilingi-N
Kokkuvõt
iendavad ül
Järveküla
Kehtna lii
ngeasümmee
STATC
Scott-tr
Pingeas
Kokkuv
ovitused .....
Elektrir
Pingeas
Uurimis
Mudelid
võte ............
dus ..............
006B Järve
006B Järve
025 Rapla-
026 Järvak
025 Rapla-
106D Kabl
106A Vilja
134B Vilja
kuvõte ........
us toimuvat
alajaama la
tsakombina..................
tsakombina..................
etsakombina..................
te ...............
kontaktvõr..................
liitumispun
itumispunkt
umispunkt ..
Nõmme liitum
te ...............
ekandevõrg
liitumispun
itumispunkt
etriat parend
COM-i PSCA
rafo ja RPC
sümmeetriat
võte ............
..................
raudtee liitu
sümmeetria
stöö edasise
d ning nend
..................
..................
e-Järveküla
e-Järveküla
-Kehtna välj
kandi-Kehtn
-Kehtna ja l
li-Sindi välj
andi-Kilingi
andi-Suure-J
..................
te lühiste m
attidel .........
aadi alajaam..................
aadi alajaam..................
aadi alajaam..................
..................
rgus toimuv..................
nkt ..............
t .................
..................
mispunkt ...
..................
gu ja elektrir
nkt ..............
t .................
davad meet
AD mudel .
hübriidlahe
t parendatav
..................
..................
umispunktid
piirmäärad
ed mahud ...
de koostami
..................
..................
välja lülitam
ja liini 007
ja lülitamin
na välja lülit
liini 187 Rap
ja lülitamine
i-Nõmme vä
Jaani välja l
...................
mõju generaa
...................
ma lattidel el...................
ma lattidel el...................
ma lattidel ...................
...................
vate lühiste m...................
...................
...................
...................
...................
...................
raudtee kon
...................
...................
tmed ja nen
...................
enduse PSC
vate meetm
...................
...................
d .................
d ..................
...................
ise mahud ..
...................
...................
mine ..........
Iru-Ida välj
ne ................
tamine ........
pla-Paide v
e .................
älja lülitam
lülitamine ..
...................
atoritele ......
...................
lektriraudte...................
lektriraudte...................
elektriraud...................
...................
mõju liitum...................
...................
...................
...................
...................
...................
ntaktvõrgu r
...................
...................
de mõjude a
...................
CAD mudel .
mete rakenda
...................
...................
...................
...................
...................
...................
...................
...................
...................
ja lülitamin
...................
...................
älja lülitam
...................
ine .............
...................
...................
...................
...................
e liitumisel ...................
e liitumisel ...................
dtee liitumis...................
...................
mispunktidel...................
...................
...................
...................
...................
...................
rikketalitlus
...................
...................
analüüs ......
...................
...................
atavus .........
...................
...................
...................
...................
...................
...................
...................
...................
..................
ne ...............
..................
..................
mine ............
..................
..................
..................
..................
..................
..................
l Kehtna ala..................
l Sindi alaja..................
sel Kilingi-..................
..................
le ja genera..................
..................
..................
..................
..................
..................
se juhtumid
..................
..................
..................
..................
..................
..................
..................
..................
..................
..................
..................
..................
..................
..................
4
....... 114
....... 116
....... 117
....... 119
....... 121
....... 123
....... 124
....... 126
....... 127
....... 129
....... 130
ajaamas . ....... 147
aamas .... ....... 155
-Nõmme....... 163
....... 172
atoritele ....... 174
....... 175
....... 182
....... 186
....... 190
....... 194
....... 197
....... 197
....... 200
....... 206
....... 208
....... 211
....... 213
....... 220
....... 222
....... 222
....... 223
....... 224
....... 224
....... 226
....... 229
5
Sissejuhatus
Elering AS koostöös TTÜ elektroenergeetika instituudiga on uurinud elektriraudtee mõjusid
alates 2012. aastast. Käesolev aruanne koondab enda alla teadustöö viimase etapi tegevusi ja
läbi viidud analüüse. Uurimistöö eesmärgiks on teaduslikult läheneda elektriraudtee liitumis-
tele ja hinnata selle mõju elektrisüsteemi dünaamilise talitluse raamistikus. Sellest tulenevalt
leiab sügavamat käsitlemist elektriraudtee ja sünkroonmasinate omavahelised mõjud ning
nende mõjude piiritlemine ja võimalikud lahendused mõjude kompenseerimiseks. Olemuselt
on tegemist elektri kvaliteedi temaatikaga, eriti selle kahe suuruse: asümmeetria ja
harmoonikud, mõjude uurimisega. Peamiselt on elektriraudtee liitumise raamistikus huvipak-
kuvamaks ja suuremat mõju omavaks elektri kvaliteedinäitajaks asümmeetria. Harmoonikute
osakaal tõuseb ja muutub olulisemaks teemaks, kui elektrivõrguga liitumiseks kasutatakse
konverteritel põhinevaid lahendusi.
Kokkuvõtvalt käsitletakse käesolevas aruandes uurimistöö lähteülesandes tõstatatud temaati-
kaid:
Pingeasümmeetria muutuste hindamine piiritletud ülekandevõrgus erinevate N-1 juh-tumite korral;
Dünaamiliste protsesside analüüsi metoodikate täpsustamine eritüübiliste tarbijate pu-hul;
Pingeasümmeetria mõju pöörlevate elektriseadmete talitlusele dünaamiliste protsessi-de kulgemisel;
Elektriraudtee liitumispunktide võimalikkus lähtudes dünaamikast tulenevatest kitsen-dustest;
Konverterite vahendusel ühendatava elektriraudtee olemus ja mõjud;
Soovitused elektriraudtee liitumisega seotud uurimistööde mahu, mudelite ja liitumis-tingimuste raamistikus.
Nimetatud teemasid on selles aruandes käsitletud üheteistkümnes peatükis.
Aruande esimene peatükk keskendub projekti käesolevas etapis ülekandevõrgu PSCAD mude-
lites tehtud täiendusi ja muudatusi tulenevalt lisandunud projekti eesmärkidest. Töö käigus on
täpsustunud ülekandevõrgu ekvivalendid ning nende konfiguratsioon. Lisaks ekvivalentidele
on mudelites uuendatud ka koormusmudelite väärtusi vastavalt perspektiividele. Ülekande-
võrgu mudeleid on täiendatud lisamoodulitega võimaldamaks ülekandevõrgu konfiguratsiooni
muutuste ja lühisetalitluse analüüsimist.
Teine peatükk koondab enda alla Rail Baltic trassi täpsustumisest tulenevate uute liitumis-
punkti alajaamade esmaseid hinnangud tuginedes teoreetilistel avaldistel. Elektriraudtee lii-
6
tumispunktidena on käsitletud Järveküla, Kehtna, Sindi ja Häädemeeste/Nepste alajaamasid.
Peatükis vaadeldakse liitumispunktiks valitud alajaamade sobivust tulenevalt nende elektrili-
sest tugevusest, toiteliinide koormumisest ja tekkivast pingeasümmeetria tasemest erinevate
ülekandevõrgu konfiguratsioonide korral.
Kolmas peatükk käsitleb eritüübiliste tarbijate modelleerimise võimalusi elektrisüsteemi talit-
luse analüüsimiseks, vastavalt Elering AS-is kasutusel olevatele PSS/E ja PSCAD tarkvarapa-
kettidele. Eritüübiliste tarbijate all on mõeldud ülekandevõrku asümmeetriliselt koormavaid
tarbijaid.
Aruande neljas peatükk keskendub pöörlevatele seadmetele mahutades enda alla pingeasüm-
meetria mõjude hindamise ülekandevõrku ühendatud generaatoritel erinevate dünaamiliste
protsesside korral. Antud peatükis on kirjeldatud projekti käesolevas etapis generaatorite mu-
delites tehtud täpsustusi ning täiendusi ning generaatori liigvoolukaitse mudeli koostamist. Iru
alajaama ühendatud generaatorite näitel on kirjeldatud generaatorite ja elektriraudtee mudeli-
te ühildamist. Lisaks käsitletakse generaatorite modelleerimisel ilmnenud kitsendusi tulene-
valt võimsuste hetkväärtuse võnkumisest. Peatüki viimane osa analüüsib pingeasümmeetria
mõju generaatori elektrisüsteemi stabilisaatorile ning üle- ja alaergutus piirajatele.
Viies peatükk koondab enda alla tänapäevasel staatilise sagedusmuunduriga konverterjaama-
del põhineva elektriraudteesüsteemi rakendamist. Kirjeldatakse nii staatiliste sagedusmuundu-
rite tööpõhimõtet kui tuuakse seni elektriraudteedel rakendust leidnud konverterjaamade näi-
teid, millest enamus on rajatud Euroopasse (eelkõige Põhjamaades). Antakse põhjalik ülevaa-
de ka konverterjaamade eelistele ja puudustele.
Aruande kuues peatükk analüüsib elektriraudteest tingitud pingeasümmeetriat ülekandevõrgu
normaalkonfiguratsiooni ja konfiguratsiooni muutuste korral (N-1 juhtumid). Vaadeldakse
tekkivat pingeasümmeetria taset elektriraudtee liitumispunktis aga ka selle edasi kandumist
üle kogu ülekandevõrgu. Tähelepanu on pööratud pingeasümmeetriast tingitud mõjudele üle-
kandevõrgu teistele tarbijatele, eelkõige generaatoritele. N-1 juhtumite juures on vaadeldud
strateegiliselt olulisemate ülekandeliinide välja lülitumist. Täiendavalt on mõnel juhul analüü-
situd ka N-2 kriteeriumit ehk kahe toiteliini samaaegset välja lülitamist.
Seitsmendas peatükis analüüsitakse aga ülekandevõrgu lühisetalitlusega kaasnevaid mõjusid
pingeasümmeetria tingimustes talitlevatele generaatoritele. Ülekandevõrgu lühiste asukohana
vaadeldakse ülekandevõrku ühendatud generaatorite seisukohast kriitilisemaid juhtumeid ehk
lühist Iru ja Metsakombinaadi alajaama lattidel. Pingeasümmeetria allika, elektriraudtee
7
koormuse liitumise asukohana on käsitletud kõiki projekti raames valitud liitumispunkti ala-
jaamasid.
Lisaks ülekandevõrgus toimuvatele lühistele analüüsitakse aruande üheksandas peatükis ka
elektriraudtee kontaktvõrgus toimuvate lühiste mõju liitumispunktidele ja ülekandevõrku
ühendatud generaatoritele. Analüüsi käigus vaadeldakse kontaktvõrgu lühisest tingitud pinge-
lohku alajaamade ja generaatorite lattidel. Elektriraudtee liitumispunktidena on käsitletud
kõiki projekti raamistikus välja valitud alajaamasid.
Aruande kümnendas peatükis on käsitletud rikketalitluse täiendavaid juhtumeid, kus ülekan-
devõrk talitleb N-1 juhtumi juures ning millele lisaks toimub elektriraudtee kontaktvõrgus
lühis. Täiendava rikketalitluse mõjude hindamiseks ja analüüsi läbi viimiseks on valitud nii
ülekandevõrgu põhja- kui lõunaosas valitud halvim juhtum. Ülekandevõrgu põhjaosas käsitle-
takse elektriraudtee liitumist Järveküla alajaamas ja lõunaosas Kehtna alajaama.
Elektriraudtee koormusest tingitud pingeasümmeetria kompenseerimiseks võimalike parenda-
vate meetmete rakendatavust kajastab aruande kümnes peatükk. Kirjeldatakse nii
STATCOM-i kui Scott-trafost ja RPC seadmest koosneva hübriidlahenduse PSCAD tarkvaras
koostatud mudeleid. Peatüki viimases osas on toodud mõlema kompenseerimisseadme raken-
datavus pingeasümmeetria kompenseerimiseks. Analüüsi läbi viimisel on lähtutud elektriraud-
tee koormuse liitumisest Kehtna alajaama.
Aruande viimases üheteistkümnendas peatükis on uurimistöö ja tehtud analüüside tulemusena
antud soovitused elektriraudtee liitumise projekti raamistikus. Eraldi on soovitused välja too-
dud vastavalt liitumispunktidele ja pingeasümmeetria piirmäärale. Lisaks on kirjeldatud elekt-
riraudtee liitumisel vajalikeks osutuvaid edasisi mahte, nii uurimistöö kui ka vajalike mudelite
raames.
8
1. Eesti 110 kV ülekandevõrgu mudeli täiendused
Käesolev peatükk käsitleb uurimistöö kolmandas [1] etapis koosatud 110 kV ülekandevõrgu
PSCAD mudelites tehtud täiendusi. Mudelites tehtud uuenduste vajadus on tingitud projekti
käesoleva etapi eesmärkidest ning lähteandmete täpsustumisest. Järgnevalt antakse ülevaade
ülekandevõrgu ekvivalentide arvutamisel lähtutud konfiguratsioonidest ning mudeli seadista-
misel kasutatud takistustest. Lisaks antakse ülevaade alajaamade koormusmudelites tehtud
muudatustest ning N-1 juhtumite ja ülekandevõrgus aset leidvate lühiste analüüsimiseks mu-
delisse lisatud moodulitest.
1.1 110 kV ülekandevõrgu ekvivalendid
Alljärgnevalt on loetletud ülekandevõrgu mudelite (põhja- ja lõunaosa) ekvivalentpunktide
asukohad ning Elering AS poolt esitatud konfiguratsioonid, millest ekvivalentsete takistuste
arvutamisel on lähtutud.
Ülekandevõrgu PSCAD mudeli koostamisel on analüüsitav elektrivõrguosa eraldatud ülejää-
nud ülekandevõrgust kasutades selleks võrguekvivalentide meetodit. Arvutuste tegemiseks
koostatud konfiguratsioonid kirjeldavad ülekandevõrgu seda osa, mis koostatud mudelist on
välja arvatud ning on arvestatud ekvivalenteeritud takistuses. Mudelis kirjeldatud võrk on
arvutuste tegemisel välistatud saavutamaks korrektne koormusvoogude jagunemine ning
elektriline tugevus alajaamades.
9
10
11
1.2 110 kV ülekandevõrgu koormusmudelid
Uurimistöö käesolevas etapis on lisaks uuendatud ka täpsustatud jaotusvõrgu koormusmudeli-
te parameetreid vastavalt Elering AS poolt lähtematerjalina esitatud ülekandevõrgu 2021 aasta
perspektiivset seadistust kirjeldavale PSS/E mudelile. Võrreldes projekti eelnevates etappides
[1]-[2] lähtutud 2020 aasta perspektiivse ülekandevõrgu PSS/E mudeliga on uues mudelis
ülekandevõrk detailsemalt modelleeritud ning koormused on sõlmalajaamades modelleeritud
trafo sekundaarahelatesse. PSS/E mudeli suurenenud detailsus võimaldab vähendada koor-
musvoogude jagunemise erinevust tulenevalt erinevate tarkvarade rakendamisest. Uue esita-
tud mudeli põhjal on ülekandevõrgu koormuste perspektiivset kasvu hinnatud konservatiiv-
semalt, mistõttu väheneb kogu ülekandevõrgu koormus ka PSCADi mudelis. Ülekandevõrgu
PSCAD mudeli seadistamisel on lähtutud PSS/E mudeli 2021. aasta talvisest maksimaalkoor-
mustest ning iga individuaalse koormuse seadistamisel on arvestatud jaotusvõrgu täpsustatud
koormusmudeli mahtuvusliku koormusega. Jaotusvõrgu täpsustatud koormusmudeli seadis-
tamise iseärasusi on täpsemalt kirjeldatud [1] ning käesoleva etapi raames on uuendatud mu-
delitesse kantud väärtuseid.
Seoses ülekandevõrgu ekvivalentide, koormusmudelite ja generaatorite mudelite uuendamise-
ga on seadistatud ka PSCAD mudeli koormusvoogude jagunemist. Koormusvoogude jagune-
mise seadistamisel on aluseks võetud 2021. aasta perspektiivne PSS/E talvise maksimaalse
koormusprofiiliga mudelis arvutatud koormusvoogude jagunemine ning mille põhjal on arvu-
tatud ülekandevõrgu ekvivalentide võimsusvood. Nii PSCAD kui PSS/E tarkvaras on generaa-
torite mudelid seadistatud talitlema maksimaalse aktiivvõimsusega ja reaktiivvõimsuse regu-
laatorid on seadistatud 110 kV ülekandevõrgu liitumispunktis hoidma 0 Mvar sätet täpsusega
±1 Mvar. Ülekandevõrgu ekvivalentide koormusvoogude seadistamisel on kasutatud PI kont-
rolleritega ülekandevõrgu ekvivalentide pinge- ja faasinihkenurga reguleerimise meetodit,
mida on täpsemalt kirjeldatud [1].
1.3 110 kV ülekandevõrgu mudeli täiendavad moodulid
Projekti käesoleva etapi N-1 kriteeriumite analüüsimiseks on ülekandevõrgu mudeleid täien-
datud liinide standardse PSCAD „3 Phase Breaker“ võimsuslüliti mudeliga, võimaldamaks
simulatsioonide käigus erinevaid ülekandeliine sisse- ja välja lülitamisi vastavalt N-1 stsenaa-
riumitele. Joonisel 1.1 on näiteks toodud Iru alajaama mudel, mis sisaldab tehtud mudeli
täiendusi.
Lühiseta
moodul
„Three
delist. L
ülesehit
Lühise m
lühise
PSCAD
kaalne i
distamis
mõeldud
seks süm
alitluste an
iga, mis k
Phase Fau
Lühise moo
tus koos koo
Joonis
mooduli sis
toimumise
D „Binary S
igale ülekan
seks on kas
d „Slider“
mboliga TS
Jooni
nalüüsimisek
koosneb sta
lt“ seadista
odul on pai
ostatud juht
s 1.2. Koost
sse- ja välja
simulatsio
Switch“ mu
ndevõrgu lü
sutatud „Sl
on joonise
CD.
is 1.1. Täien
ks on ülek
andardest P
avast lühise
igaldatud a
timisloogika
tatud lühise
a lülitamisek
ooni ajal.
udelit, mis j
ühise mood
lider Contro
l 1.2 tähista
ndused Iru a
kandevõrgu
PSCAD „Ti
mudelist n
alajaama lat
aga on esita
e PSCAD mo
ks kasutatak
Võimsuslül
joonisel 1.2
dulile. Lühis
ol“ meetod
atud sümbo
alajaama m
alajaamad
Timed Fault
ing „3 Pha
ttidele (joon
atud joonise
oodul koos j
kse võimsus
liti juhtimi
2 on tähista
se toimumis
dit, kus lüh
oliga TSC n
mudelis
e mudeleid
t Logic“ lü
se Breaker
nis 1.1) nin
l 1.2.
juhtimisloog
slülitit, mis
iseks kasut
atud sümbol
se aja ning
ise toimum
ning lühise
d täiendatu
ühise aeglo
“ võimsuslü
ng mooduli
gikaga
võimaldab
tatakse sta
liga SC5 o
selle kestv
mise aja juh
kestvuse m
12
d lühise
oogikast,
üliti mu-
i täpsem
määrata
andardset
lles uni-
vuse sea-
htimiseks
määrami-
13
1.4 Kokkuvõte
Peatükis 1 on kirjeldatud projekti käesolevas etapis ülekandevõrgu PSCAD mudelites tehtud
täiendusi ning projekti eesmärkide täitmiseks lisatud mooduleid. Mudelite uuendamise esime-
seks etapiks oli ülekandevõrgu ekvivalentide ja nende parameetrite täpsustamine. Vastavalt
arvutuslikele konfiguratsioonidele on Elering AS koostanud ülekandevõrgu ekvivalentsed
takistused. Täpsustatud lähteinformatsiooni põhjal on uuendatud ülekandevõrgu mudeli ekvi-
valentsete allikate takistuste väärtuseid.
Lisaks ülekandevõrgu ekvivalentidele on mudelites uuendatud ka koormusmudelite väärtusi
vastavalt 2021. aasta perspektiivsetele PSS/E mudeli talvistele maksimaalkoormustele. Koor-
musmudelite väärtuste uuendamisel on tehtud täiendavaid arvutusi, et võtta arvesse jaotusvõr-
gu koormusmudeli mahtuvuslikku koormust.
Ülekandevõrgu ekvivalentide, koormusmudelite ning generaatorite mudelite seadistamise
järgselt on ülekandevõrgu koormusvoogude jagunemist reguleeritud vastamaks 2021. aasta
ülekandevõrgu perspektiivse PSS/E talvise maksimaalkoormuse mudeliga.
N-1 juhtumite analüüsimise võimaldamiseks on ülekandevõrgu mudeleid täiendatud ülekan-
deliinide ahelasse paigutatud võimsuslülitite mudelitega, võimaldamaks ülekandevõrgu mude-
li seadistamist vastavalt N-1 juhtumitele. Ülekandevõrgu lühisetalitluse analüüsimiseks on
ülekandevõrgu sõlmalajaamadele lisatud lühise moodulid, mis võimaldavad simulatsiooni
vältel valida soovitud lühise asukoha ülekandevõrgus ja määrata lühise toimumise aja ning
selle kestvuse.
14
2. Pingeasümmeetria esmane hinnang ülekandevõrgu eri-
nevate konfiguratsioonide korral
Projekti käesolevas etapis jätkatakse varasemas teises [2] ja kolmandas [1] etapis käsitletud
elektriraudteest põhjustatud mõjude analüüsi ülekandevõrgu talitluse seisukohast ning mõjude
jaotumist ülekandevõrgus. Projekti teises etapis analüüsiti Rail Balticu elektriraudtee esma-
seid määratud trassikoridore, mille alusel valiti trasside vahetusse lähedusse jäävad võimali-
kud elektriraudtee liitumispunktiks sobivad alajaamad. Analüüsimiseks valiti Harjumaal Aru-
küla, Iru, Järve, Jüri ja Kiisa alajaamad. Raplamaal vaadeldi Järvakandi, Kehtna ja Rapla ala-
jaamasid ning Pärnumaal Kilingi-Nõmme, Metsakombinaadi, Papiniidu ja Sindi alajaamasid.
PSCAD tarkvaras tehtud simulatsioonide ja nende analüüsitulemuste põhjal selgus, et Harju-
maal osutub sobivateks liitumispunkti alajaamadeks Iru, Järve ja Aruküla. Raplamaal vaadel-
dud alajaamade analüüs näitas, et elektriraudtee liitumine osutub piiratuks kõikide eelnevalt
nimetatud alajaamade korral, kus liitumisega kaasneksid talitlusprobleemid ülekandevõrgus
ning elektri kvaliteedinäitajate halvenemine. Samaväärsed järeldused tehti ka Pärnumaa liitu-
mispunkte analüüsides. Pärnumaal näitasid analüüsid kõige paremaid tulemusi Sindi alajaama
liitumispunkti valikul, kus elektriraudtee liitumisest tingitud mõjud osutusid kõige väiksema-
teks kuid liitumine Sindi alajaama eeldab kindlasti täiendavate meetmete rakendamist. Projek-
ti kolmandas etapis jätkati eelnevalt valitud liitumispunktide analüüsimist vaadeldes elektri-
raudtee liitumisega kaasnevaid mõjusid teistele tarbijate, kaasates analüüsi ka kontaktvõrgus
aset leidvate siirdeprotsessidega kaasnevad mõjud [2].
Eelnevates etappides on elektriraudtee liitumist analüüsitud ülekandevõrgu normaalkonfigu-
ratsiooni juures, kus võrgu elektriline tugevus on maksimaalne. Käesolevas etapis vaadeldak-
se elektriraudtee liitumisega kaasnevaid mõjusid ülekandevõrgu muutuvate konfiguratsiooni-
de korral, kus võrgu elektriline tugevus väheneb ja muutub koormusvoogude jaotus. Lisaks
lähtutakse nüüdseks Rail Balticu projektis täpsustatud trassi liitumispunktidest, milleks Har-
jumaal on Järveküla alajaam, Raplamaal Kehtna alajaam ning Pärnumaal Sindi (täpsemalt uus
alajaam Sindi läheduses) ja Häädemeeste/Nepste alajaamad. Lähteülesandega kindlalt määrat-
letud liitumispunktid vähendavad simulatsioonide arvu ja võimaldavad põhjalikumalt analüü-
sida elektriraudteest tingitud mõjusid ülekandevõrgu ja teiste tarbijate seisukohast.
Projekti käesolevas etapis vaadeldakse ka elektriraudtee liitumisest tingitud negatiivsete mõ-
jude parendusmeetodeid ja nende rakendatavust. Käsitletakse elektriraudtee liitumist läbi
36
3. Dünaamiliste protsesside analüüsi metoodikad eritüübi-
liste tarbijate puhul
Käesolevas peatükis kirjeldatakse eritüübiliste tarbijate modelleerimise võimalusi elektrisüs-
teemi talitluse analüüsimiseks, vastavalt Elering AS-is kasutusel olevatele PSS/E ja PSCAD
tarkvarapakettidele. Eritüübiliste tarbijate all mõeldakse selliseid koormusi, mis oma talitluse
iseärasustest ja ülekandevõrgu ühenduse tehnoloogiast tulenevalt koormavad ülekandevõrgu
kolme faasi asümmeetriliselt. Ülekandevõrku (Eestis pingeaste 110 kV ja enam) loetakse
normaalolukorras sümmeetriliselt talitlevaks süsteemiks, mille elemendid on projekteeritud ja
ehitatud vastavalt sümmeetrilisele talitlusele.
Asümmeetrilist talitlust loetakse valdavalt madalpinge jaotusvõrkude probleemiks, kus ühe-
faasilise ühenduse ja asümmeetrilise talitluskarakteristikuga koormused on igapäevane nähtus.
Sellest hoolimata püüeldakse ka jaotusvõrkudes sümmeetrilise talitluse poole. Tulenevalt tar-
bijate rohkusele on jaotusvõrgu koormuste jaotamisega erinevate elektrisüsteemi faaside vahel
võimalik saavutada sümmeetriline talitlus kõrgemal pingeastmel ning seega on asümmeetrili-
ne talitlus vaid lokaalne probleem. Tänu jaotusvõrgusisesele koormuste jaotamisele näib
koormus ülekandevõrgu liitumispunktis sümmeetrilisena. Ülekandevõrkudes tuleneb asüm-
meetriline talitlus enamasti riketest (asümmeetrilised lühised ja lülitusseadmete valetalitlus) ja
on oma olemuselt lühiaegsed ning mööduvad.
Normaaltalitluses ülekandevõrgu sümmeetrilisus on määrav ülekandevõrgu talitluse analüü-
simiseks kasutatavates tarkvarapakettides, kus sümmeetriast lähtumine võimaldab teha liht-
sustusi nii arvutuslikus lahendajas (solver) kui ka mudelite koostamisel. Eeldades, et asüm-
meetrilist talitlust esineb vaid rikete korral, kuulub asümmeetriline talitlusrežiim tarkvarapa-
kettides eraldi moodulina lühiste analüüsimise alla.
Elektromagnetiliste siirdeprotsesside analüüsimisvõimekusega tarkvarapakettides (EMTP) ei
ole ülekandevõrgu sümmeetrilisust võimalik lihtsustada, kuna viimane põhjustaks liialt suuri
ebatäpsusi, mistõttu ei ole antud protsesse võimalik vaadelda. Antud tarkvarapakettide arvu-
tuslik lahendaja ja mudelid on seega detailsemad nõudes rohkem lähteparameetreid. Ühtlasi
on nende kasutamine ka keerulisem.
Järgnevalt antakse ülevaade PSS/E tarkvara kasutusel lähtutud lihtsustustest ja eritüübiliste
tarbijate modelleerimisvõimalustest. Misjärel käsitletakse eritüübiliste tarbijate modelleeri-
mist PSCAD tarkvaras.
37
3.1 Eritüübiliste tarbijate analüüsimine PSS/E tarkvaras
PSS/E (Power System Simulator for Engineering) on esimene kommertselt kasutatav koor-
musvoogude jagunemise arvutustarkvara. PSS/E võeti kasutusele 1976. aastal ning käesoleval
hetkel on selle uusimaks versiooniks 33.9/34 (2016) [8]. Tulenevalt ajaloolisest arengust läh-
tutakse arvutuste tegemisel sümmeetriliste komponentide meetodist. Sümmeetriliste kompo-
nentide teooria võimaldab elektrisüsteemi kolmefaasilised parameetrid jaotada kolmeks süm-
meetriliseks päri-, vastu-, ja nulljärgnevuskomponentideks. Pärijärgnevussüsteemis on kõik
vektorid võrdse pikkusega ning nende vahelised nihkenurgad on teineteise suhtes nihkes 120°
päripäeva. Vastujärgnevussüsteemi vektori nihkenurgad on seejuures nihkes 120° vastupäeva
ning nulljärgnevussüsteemi vektorid on omavahel võrdsed [9]. Arvutused
pärijärgnevuskomponentidega iseloomustavad elektrisüsteemi sümmeetrilist talitlust ja vastu-
järgnevuskomponentidega asümmeetrilist talitlust. Samas kui nulljärgnevuskomponendid ise-
loomustavad neutraalpunkti nihkest tingitud mõjusid [9]. Lähtudes, et ülekandevõrk talitleb
normaalolukorras sümmeetriliselt on PSS/E tarkvara ülesehitust lihtsustatud ning mudelites
lähtutakse vaid pärijärgnevussüsteemi arvutustest. Teistest järgnevuskomponentidest loobu-
mine võimaldab arvutusmahtu vähendada, mistõttu saab võimalikus suuremate mudelitega
analüüside tegemine [8]. Sellest tulenevalt ei ole PSS/E tarkvara võimalik kasutada asüm-
meetriliste koormuste modelleerimiseks. Viimane tarkvara versioon sisaldab küll vastu- ja
nulljärgnevuskomponentidel põhinevaid arvutusmooduleid, kuid neid on võimalik kasutada
vaid asümmeetriliste lühiste arvutamisel [8].
Järgnevalt kirjeldatakse elektriraudtee mudeli näitel lihtsustusi, mis võimaldavad eritüübilist
koormust PSS/E mudelisse lisada. Elektriraudtee koormust on PSS/E tarkvara mudelis võima-
lik kajastada kolmefaasilise konstantse PQ koormusmudelina koormusvoogude jagunemise
(load-flow) arvutamisel. Seda aga juhul, kui koormuse asümmeetria mitte arvestamine ja sel-
lest tulenevad ebatäpsused on mudeli koostajale aktsepteeritavad ning tekkiv ebatäpsus on
väiksem kui elektriraudtee koormuse arvestamata jätmine. Tulenevalt tarkvara piirangutest ei
ole elektriraudtee kontaktvõrgu ja ühendustrafo mudelit võimalik modelleerida ning mudel
lihtsustub ekvivalentseks koormusmudeliks 110 kV lattidele. Joonisel 3.1 on toodud elektri-
raudtee koormuse modelleerimise vastavalt kirjeldatud lahendusele.
Konstan
durites
[2]. Jõu
vastastik
muse m
elektriv
lokaalse
konstan
reaktiiv
Eelneva
riraudte
PQ koo
teistele
ntne PQ koo
kasutatakse
uelektroonik
kmõjust, ku
muutus oma
võrgust tarb
et pinget. S
ntse aktiiv- j
vkoormuseg
alt kirjeldatu
ee koormuse
ormusmudel
seadmetele
Joon
ormusmude
e efektiivse
kal põhinev
us pinge mu
akorda põhj
itavat aktiiv
Seega käitub
ja reaktiivk
a mudeli se
Joonis 3.2
ud lihtsustu
e täpse talitl
lina, on dün
sarnane tav
is 3.1. Koor
el on lihtsus
ema juhtimi
vad konvert
uutused ele
ustaks ping
vvõimsust j
b konverter
koormusega
adistus.
2. Koormusm
uste põhjal e
luse analüü
naamikast l
valisele sõlm
rmusmudel
stusena akts
ise saavuta
terid eralda
ektrivõrgus
ge muutust.
ja reaktiivv
ril põhinev
a mudel. Joo
mudeli sead
ei võimalda
üsi teostada.
lähtuvate an
mekoormus
PSS/E tark
septeeritav,
miseks kon
avad pingetu
põhjustaks
. Lisaks võ
võimsuse k
koormus ü
onisel 3.2 o
distus PSS/E
a PSS/E tark
Modelleeri
nalüüside te
ele.
kvaras
kuna nüüdi
nverteritel p
undlikud ta
koormuse m
imaldavad
ompenseeri
ülekandevõr
on toodud k
E tarkvaras
kvara dünaa
ides elektrir
eostamisel e
isaegsetes e
põhinevaid
arbijad elek
muutust nin
konverterid
imisega reg
rgu seisuko
konstantse a
amikamood
raudteed ko
elektriraudt
38
lektrive-
ajameid
ktrivõrgu
ng koor-
d juhtida
guleerida
ohast kui
aktiiv- ja
dul elekt-
onstantse
tee mõju
Järgnev
tee koor
riraudte
lisatud v
Joonis 3
Ühefaa
Elektrir
(joonis
kolmest
PSS/E t
lise kol
meetrili
gete arv
väärtuse
efektiiv
arvestad
mamata
koormu
Eritüüb
Elektrir
kasutust
kirjeldu
valt käsitleta
rmust mode
ee ühendusv
vaid liitumi
3.3. Tüüpili
siline jõutr
raudtee ühen
3.3). Tulen
t faasist ko
tarkvaras tek
mefaasilise
ise koormus
vutuslikus k
ed võrdsed
vväärtusega.
da. Olukorr
a faasis üle
use modellee
bilised trafo
raudtee ühen
t Scott- (jo
us ja nende
akse elektrir
elleerida PS
viiside iseär
seks kasuta
ised elektrirb) S
rafo
ndamisel ül
nevalt liiniü
oormatud v
kib ebatäps
koormusm
se modellee
keskmises e
ja seega o
Maksimaa
ras, kus arvu
epinge. Kir
erimise võim
foühenduse
ndamisel ka
onis 3.3) ja
sekundaara
raudtee ühe
SS/E tarkvar
rasusi on tä
atavate trafo
raudtee üheScott-trafo;
lekandevõrk
hendusest o
vaid kaks. K
usi arvutust
mudeliga, m
erimine süm
fektiivväärt
on nende k
lsete pinge
utuslik ping
rjeldatud is
malused PS
d
asutatakse k
a V-ühendu
hela faaside
endusviiside
ras kolmefa
äpsemalt ka
ode lülitussk
endustrafodec) V-ühend
ku kasutatak
on ühefaasi
Kirjeldatud
tulemustes,
mis ei vasta
mmeetrilise
tuses. Sümm
keskväärtus
piirväärtust
ge vastab p
seärasuse t
SS/E tarkvar
ka eri tüüpi
usega trafo
e koormuste
est tekkivaid
aasilise süm
ajastatud [2]
keemid (joo
e lülitusskeedusega trafo
kse selleks
lise jõutrafo
iseärasuse
kuna tarkv
aga reaalse
koormusen
meetrilise k
madalam v
te analüüsim
piirmäärale
tõttu on lii
ras piiratud.
trafoühendu
(joonis 3.3
e kombinat
d ebatäpsuse
mmeetrilise k
]. Käesolev
nis 3.3).
emid: a) üho [2]
enamasti ü
o rakendam
ga koormu
vara teeb arv
ele koormu
a põhjustab
koormuse ko
võrreldes te
misel tuleb
tekib tegeli
iniühenduse
usi, millest
3). Mõlema
sioonid on t
eid, kui elek
koormusena
vasse aruand
efaasiline j
ühefaasilist j
misel ülekan
use modelle
vutused süm
usolukorrale
b ebatäpsusi
orral on liin
egelike liin
antud ebatä
iku süsteem
ega asümm
kõige enam
trafotüübi
toodud [2].
39
ktriraud-
a. Elekt-
desse on
õutrafo;
jõutrafot
ndevõrgu
eerimisel
mmeetri-
e. Asüm-
i liigpin-
nipingete
nipingete
äpsusega
mis koor-
meetrilise
m leiavad
detailne
Elektri-
40
raudtee koormuse ühendamisel läbi eri tüüpi trafoühenduste näib koormus ülekandevõrgule
kui kolmefaasiline sümmeetriline koormus. Sellise koormusjaotuse juures ei teki PSS/E tark-
vara rakendamisel eelnevalt kirjeldatud viga koormusvoogude arvutamisel. Vaadeldes aga
äärmuslikke juhtumeid, kus ülekandevõrgu üks faasidest on maksimaalselt koormatud ja teine
tühijooksutalitluses, käituvad eri tüüpi trafoühendused sarnaselt ühefaasilisele jõutrafole [2].
Seega kaasnevad ka eri tüüpi trafoühenduste korral PSS/E mudeli rakendamisel sarnased eba-
täpsused ühefaasilise jõutrafoga. Eri tüüpi trafoühenduste korral tuleks modelleerimisel lähtu-
da eeldusest, et elektriraudtee kontaktvõrk talitleb konfiguratsioonis, mis tagab ülekandevõrgu
seisukohast sümmeetrilise koormuse.
3.2 Eritüübiliste tarbijate analüüsimine PSCAD tarkvaras
EMTDC/PSCAD (Electromagnetic Transients Including DC-Power System Computer Aided
Design) tarkvarapaketti on arendatud alates 1975. aastast, mille hetke viimseim versiooni 4.6.
EMTDC tarkvara elektrivõrgu lahendus ning arvutuslik lahendaja on sarnaste põhimõtetega
nagu teised EMTP tarkvarapaketid, kuid sisaldab täiendavaid lahendusi, mistõttu on tarkvara
kasutus laiem kui vaid elektromagnetiliste siirdeprotsesside uurimine [10]. PSCAD tarkvara
on EMTDC arvutusliku lahendaja graafiline kasutajaliides. Edaspidiselt viidatakse PSCAD
tarkvarale kui kahe tarkvara kombinatsioonile.
PSCAD tarkvara kirjeldab ja lahendab elektromehaanilisi ja elektromagnetilisi diferentsiaal-
võrrandeid aegfunktsioonidena, see võimaldab elektrisüsteemide talitlust kirjeldada matemaa-
tiliselt kõrgeimal tasemel. Tarkvara rakendatavus on piiratud vaid kasutaja võimekusega süs-
teemile ja protsessidele vastavate täpsete matemaatiliste mudelite koostamisel [10].
PSCAD tarkvaras kirjeldatakse süsteemi faase eraldiseisvate aegfunktsioonidena, mistõttu
puuduvad arvutusmetoodikast tulenevad piirangud asümmeetrilistele tarbijatele. PSCAD tark-
vara sobivust eritüübiliste tarbijate analüüsimiseks kinnitab projekti eelnevates etappides [1]-
[2] koostatud elektriraudtee toitesüsteem, selle üksikkomponentide matemaatiliste mudelite
kirjeldused ning analüüsi käigus saadud tulemused.
PSCAD tarkvara puuduseks on suurte ülekandevõrgu mudelite analüüsimisel nende koormus-
voogude jagunemist arvutava mooduli puudumine. Ühtlasi ka protsesside vähene automati-
seeritus, mistõttu on mudelite seadistamine ajamahukas ja keeruline protsess. Mudeli lähte-
koormusvoogude jagunemise arvutamisel on tarvis kasutada täiendavat tarkvara, see on oluli-
se tähtsusega mitme elektrivõrgu ekvivalendiga süsteemis.
41
3.3 Kokkuvõte
PSS/E tarkvara lähtub arvutuste tegemisel sümmeetriliste komponentide meetodist. Ülekan-
devõrgu normaaltalitlusel on eelduseks selle sümmeetrilisus ning seega lähtutakse PSS/E
tarkvara ülesehituses lihtsustusest, kus mudelite koostamisel ja modelleerimisarvutustes tugi-
netakse vaid pärijärgnevussüsteemile. Sellest tulenevalt ei ole PSS/E tarkvara võimalik kasu-
tada asümmeetriliste koormuste modelleerimiseks. Elektriraudtee koormust on koormusvoo-
gude jagunemise arvutamisel PSS/E mudelis võimalik aga kajastada kolmefaasilise konstantse
PQ koormusmudelina. Viimasest tingitud ebatäpsus peab aga mudeli koostajale olema aktsep-
teeritav ning ebatäpsuse suurus peab olema väiksem kui elektriraudtee koormuse mittearves-
tamine modelleerimisel.
Elektriraudtee ühendamisel ülekandevõrku läbi ühefaasilise jõutrafo saab PSS/E mudelit ka-
sutada vaid koormusvoogude jagunemise ja ülekandevõrgu seadmete ülekoormatuse hindami-
seks. Elektriraudtee liitumispunktides eri tüüpi trafoühenduste rakendamisel ning kontaktliini
sümmeetrilisel talitlusel annab PSS/E tarkvara soovitud täpsusega tulemusi. Kontaktvõrgu
faasikoormuste asümmeetria korral on eri tüüpi trafoühenduste (Scott- ja V-ühendusega trafo)
talitlus ülekandevõrgu seisukohast samaväärne ühefaasilisele jõutrafole, mistõttu PSS/E tark-
varas modelleerimine toob kaas ebatäpsusi tulemustes.
Erinevalt PSS/E tarkvarast on PSCAD igati sobiv eritüübiliste tarbijate analüüsimisel, seda
kinnitab ka projekti eelnevates etappides [1]-[2] tehtu ja saadud tulemused. Seega on Elering
AS poolt kasutatavatest tarkvarapakettidest eritüübiliste tarbijate modelleerimisel sobivaim
PSCAD tarkvara, mis võimaldab suuremat täpsust ja puuduvad tarkvara ülesehituse lihtsustus-
test tulenevad piirangud.
42
4. Pingeasümmeetria mõju pöörlevate elektriseadmete talit-
lusele dünaamilistes protsessides
Käesolevas elektritranspordi projekti etapis jätkatakse, eelnevas etapis alustatud, elektriraud-
teest tingitud pingeasümmeetria ning kontaktvõrgus toimuvate dünaamiliste protsesside mõ-
jude analüüsimist pöörlevatele seadmetele. Elektritranspordi kolmandas etapis koostati 25
MW koostootmisjaama agregeeritud mudel PSCAD tarkvaras, et analüüsida elektriraudteest
põhjustatud mõjude jagunemist ülekandevõrgus ning nende ülekandumist pöörlevatele sead-
metele. Saadud tulemused näitasid, et elektriraudtee liitumine ülekandevõrgu normaalkonfi-
guratsiooni juures mõjutab oluliselt pöörlevate seadmete talitlust. Ülekandevõrgu elektriliselt
nõrgemas Lõuna-Eesti piirkonnas selgusid elektrisüsteemi tugevuse ja elektriraudtee koormu-
se kombinatsioonid, kus voolu vastujärgnevuskomponent ületas generaatorile lubatud piir-
määra tuues kaasa seadme välja lülitumise [1]. Projekti käesolevas etapis on ette nähtud prob-
leemi täpsem vaatlemine erinevate elektrisüsteemi konfiguratsioonide, elektritugevuse ning
pöörlevate seadmete erinevate talitlusrežiimide juures, et määrata põhjalikumalt tekkivate
mõjude ulatus [1]. Projekti raames vaadeldakse pöörlevate masinatena sünkroongeneraato-
reid, kuna nad on ülekandevõrguga otseühendatud ning ühtlasi omab võrguettevõtja sünk-
roongeneraatorite kohta enam informatsiooni kui mootorite kohta. Sünkroongeneraatorite
põhjal tehtud pingeasümmeetria mõjude üldistusi võib kohandada ka mootoritele.
Rail Balticu projekti trassi täpsustumisega on üheks võimalikuks liitumispunktiks määratud
Järveküla alajaam, mis praeguse elektrivõrgu konfiguratsiooni korral saab toite Järve ja Iru
alajaamadest. Kõne all olev liitumispunkt koos elektrivõrgu konfiguratsiooni ja Iru alajaama
ühendatud kolme elektrijaamaga annab unikaalse koosluse projekti käesolevaks etapiks seatud
eesmärkide täitmisel. Vaadeldavad kolm elektrijaama on võimsusklassilt samaväärsed, kuid
omavad erinevaid tehnilisi lahendusi laiendades seega tulemuste üldistatavust.
Täiendavalt analüüsitakse ülekandevõrgu Lõuna-Eesti piirkonnas Metsakombinaadi alajaama
liitunud Pärnu Elektrijaamas, elektriraudtee liitumispunktist kaugemale ulatuvaid mõjusid.
Tulenevalt Rail Balticu trassiprojekti täpsustustest on Lõuna-Eestisse planeeritud kaks liitu-
mispunkti, Sindi alajaama lähedusse ning Häädemeeste ja Kilingi-Nõmme alajaama vahele.
Antud liitumispunktid asuvad elektriliselt nõrgas ülekandevõrgu osas ning jäävad Metsakom-
binaadi alajaamas liitunud elektrijaamast kaugele. Andes seega võimaluse elektriraudtee talit-
lusest tingitud mõjude analüüsimiseks lähtuvalt kaugeleulatatavuse spetsiifikast.
Järgnev
ning ne
täiendus
spetsiifi
modelle
mudelit
4.1 G
valt antakse
ende olulise
si ning nen
ikast. Täien
eerimist nin
tega tehtava
Generaat
ülevaade
ematest kom
nde kohanda
ndavalt kirj
ng talitluspõ
aid simulatsi
orite mu
Iru alajaam
mponentides
amist üleka
jeldatakse k
õhimõtet. A
ioonistsenaa
udelid
mas liitunu
st. Lisaks k
andevõrgu m
ka vastujär
Antud peatü
ariume ning
kirjeldatakse
mudelis läht
rgnevuskom
üki viimases
g püstitatud
e generaato
tuvalt proje
mponendi li
s osas kajas
eesmärke.
m
ori mudelite
ekti käesole
iigvoolukait
statakse gen
43
mudelitest
es tehtud
eva etapi
tse relee
neraatori
44
45
ette nähtud alternatiivne lahendus. Tavapäraselt rakendatakse staatilisi erguteid generaatori
ergutuse otse juhtimiseks, võimaldades seega suuremat reguleerimise kiirust. Harjasteta ergu-
tussüsteemi puhul on reguleerimiskiirus aeglasem tulenevalt süsteemi astmelisusest ning ge-
neraatori pöörlemiskiiruse sõltuvusest. Ergutussüsteemis rakendatakse üle- ja alaergutus piira-
jatena otsest ergutusvoolu juhtimisel põhinevaid piirajaid, mille täpsem kirjeldus on toodud
[11]. Pingeasümmeetriast põhjustatud voolu vastujärgnevuskomponent mõjutab otseselt ergu-
tusvoolu. Ergutusvoolu juhtimisel põhinevaid piirajaid loovad täiendavaid analüüsi võimalusi
nii ala- kui ka üleergutusrežiimis. Kirjeldatud G1 erguti mudel on toodud joonisel 4.4.
Joonis 4.4. Generaatori G1 ergutussüsteemi mudel
G1 ergutussüsteemis kasutatakse IEEE PSS2B standardiseeritud elektrisüsteemi stabilisaato-
rit. Stabilisaatori mudeli parameetrid on esitatud aruandes [11] ning stabilisaatori talitlust ja
mõju on kirjeldatud [3]. PSS2B mudeli põhimõtteline plokk-skeem on esitatud joonisel 4.5.
Joonis 4.5. Elektrisüsteemi stabilisaatori PSS2B plokk-skeem
Generaatori G1 kiirusregulaator on modelleeritud kombinatsioonina PSCAD standard kiirus-
regulaatorist GOV4 (digitaalne elektrohüdrauliline kiirusregulaator) ja IEEE G1 auruturbiini
mudelist. Kiirusregulaatori mudelit kajastab joonis 4.6.
46
Joonis 4.6. Generaatori G1 kiirusregulaatori mudel
Analoogselt generaatorile G1 kasutatakse ka G2 ergutussüsteemis IEEE standardiseeritud
PSS2B elektrisüsteemi stabilisaatorit (joonis 4.5). Stabilisaatori mudeli parameetrid on esita-
tud [11] ning stabilisaatori talitlust ning mõjusid kirjeldab [12].
47
48
49
Generaatori mudelis kasutatakse Basler DECS-200 harjasteta vahelduvvoolu ergutit, mis
põhineb IEEE standardiseeritud ergutil AC8B. Koostatud mudel vastab tööpõhi-mõttelt
standardis IEEE 421.5-2005 esitatud AC8B tüüpmudeli lahendusele, kuid sisaldab
täiendusena tootjapoolseid erisusi. Võrreldes joonistel 4.8 ja 4.11 esitatud AC8B erguti plokk-
skeeme järeldub, et DECS-200 puhul rakendatakse juhtimissüsteemi põhiahelas signaali di-
mensioonivaid võimendustegureid. Selliselt jadamisi asetsevad võimendustegurid mõjutavad
üksnes mudeli seadistamist ning PID kontrolleri parameetrite suurusi. Mudelite omavahelisest
võrdlusest järeldub ka, et V/Hz piiraja võtab rakendumise korral üle erguti juhtimisahela
sät-teväärtuse MIN funktsiooniga. G2 erguti puhul on lähtutud AC8B klassikalisest lahendu-
sest, kus piiraja funktsioonide väljundid liidetakse juhtimisahela põhi liitmispunktis.
Mudelite erinevad lahendused ei mõjuta korrektse seadistuse korral mudeli talitlust.
Analoogselt G2 generaatorile kasutatakse generaatoris samade tööpõhimõtetega üle- ja
alaergutuspiirajaid, mille talitlusi kirjeldab [13].
50
Joonis 4.11. Elektrijaama AC8B ergutussüsteemi mudel
Elektrijaama ergutussüsteemis kasutatakse IEEE standardiseeritud PSS2A elektrisüsteemi
stabilisaatorit. PSS2B on oma olemuselt PSS2A stabilisaatori edasiarendus, milles on täiendu-
sena võimalik kasutada „Lead-Lag“ funktsiooni ajakonstantidega T10 ja T11, et saavutada
laiem reguleerimisulatus [14]. Stabilisaatori mudeli parameetrid on esitatud [13] ja stabilisaa-
tori talitlust ning mõju on kirjeldab [15]. PSS2A mudeli põhimõtteline plokk-skeem on too-
dud joonisel 4.12.
Joonis 4.12. Elektrijaama PSS2A elektrisüsteemi stabilisaator
Elektrijaama turbiini kiirusregulaatorina kasutatakse MAN auruturbiinide kiirusregulaatori
mudelit. Oma olemuselt on joonisel 4.13 esitatud kiirusregulaator sarnane joonisel 4.9
esita-tud G2 kiirusregulaatorile, kuid kahe mudeli vahe tuleneb „Fast-Valving“
funktsioonist, mida elektrijaamas ei rakendata. Mudeli koostamise põhimõtted ning
lähteparameetrid on esitatud [13].
51
Joonis 4.13. Elektrijaama turbiini kiirusregulaatori mudel
Elektrijaama generaatori modelleerimismudelite täiendused
Elering AS poolt esitatud mudel on eelkõige lühiskatse läbiviimiseks, sellest tulenevalt on
mudeli parameetrid konstantsete väärtustega määratud ühele kindlale talitlusrežiimile. Käes-
olevalt on mudelit täiendatud selliselt, et võimaldada vastavate parameetrite reguleerimist
ning mudeli moodulite sisse- ja väljalülitamist ilma, et mudeli põhiparameetreid oleks seal-
juures muudetud. Mudelis tehtud muudatusi kajastab alljärgnev loetelu.
lisatud on erguti pinge sätteväärtuse reguleerimise võimalus vahemikus 0,9-1,1 sü;
lisatud on reaktiivvõimsusregulaatori sätteväärtuse muutmise võimalus vahemikus
11,09-14,04 Mvar;
lisatud võimalus valida konstantse Q ja U funktsiooni vahel Iru alajaama lattidel;
lisatud võimalus simulatsiooni käigus sisse ja välja lülitada elektrisüsteemi stabilisaa-
torit, üle- ja alaergutus piirajaid, V/Hz piirajat ning reaktiivvõimsusregulaatorit;
lisatud võimalus reguleerida kiirusregulaatori tundetust vahemikus 0-250 mHz;
lisatud võimalus reguleerida kiirusregulaatori statismi vahemikus 2-8%;
lisatud võimalus muuta generaatori aktiivvõimsuse sätteväärtust, kiirusregulaatori mu-
delit täiendati sobiva sätteväärtust teisendava funktsiooniga;
elektrisüsteemi stabilisaatori mudelisse on lisatud viide mudeli käivitumise ajaks, et
välistada mudeli käivitumisest tingitud valereaktsioone;
lisatud võimalus muuta liitumistrafo astmelüliti astet;
lisatud mõõtmispunktid ning graafikud.
Lisaks l
kajastat
Agrege
Agregee
[1]. Proj
generaa
loetelus too
takse täpsem
eritud gene
eritud mude
jekti käesol
atori mudeli
odud muuda
malt jaotises
eraatori mo
eli koostami
levas etapis
t kajastab jo
4Joonis 4.1
Joonis 4.1
atustele on
s 4.3.
odelleerimi
ist ning sell
on mudelis
oonis 4.14.
4. Agregeeri
5. Mudeliss
mudelisse
ismudeli tä
le kompone
s tehtud mõ
itud genera
se lisatud ka
lisatud täie
äiendused
nte on kirje
õned muudat
aatori täiend
aabelliini pa
ndavad liig
eldatud proje
tused. Täien
datud mudel
arameetrid
gvoolukaitse
ekti eelneva
ndatud agre
l
52
ed, mida
as etapid
egeeritud
53
Lisaks täiendavale kaablimudelile on agregeeritud generaatori mudelisse kaitsefunktsioonide-
na modelleeritud nii üle- ja alapingekaitse kui ka alapeatükis 3.3 käsitletavad kaitsed. Kaitse-
süsteemide parameetrid on valitud järgmiselt: Umin = 0,9xUn, 1 sekund ja Umax = 1,2xUn, 1
sekund. Kaitsefunktsioonide toime on teostatud generaatori lülitile. Üle- ja alapingekaitsete
mudelid on esitatud joonisel 4.16.
Joonis 4.16. Agregeeritud generaatori mudeli üle- ja alapingekaitse
4.2 Iru alajaama ühendatud generaatorite ja elektriraudtee mudelite
ühildamine
PSCAD tarkvara eripärade tõttu on erinevates failides paiknevate mudelite ühildamine ühises-
se mudelisse tähelepanu- ning aeganõudev ettevõtmine. Ühest failist teise kopeerimise raken-
damine ei ole korrektne ning võib kaasa tuua mudeli ebakorrektset talitlust. Õige lähenemine
on kasutada PSCAD tarkvara funktsioone „Export With Dependents“ ja „Import Definitons“.
„Export With Dependents“ funktsiooniga luuakse mudelit kirjeldav fail, mille kohaselt on
võimalik uues failis „Import Definitions“ ning „Create Instance“ funktsioonidega taasluua
mudel, kus mudelite lähtekoodid on korrektselt indekseeritud ja ühendatud. Protsessi lihtsus-
tamiseks on soovituslik enne mudeli ülekandmist luua uus moodul, millesse tuleks kanda kõik
ühest mudelist teise ülekandmisele kuuluvad mudeli osad. Iru alajaama liitunud elektrijaama-
de ülekantud ning ühildatud mudeleid kajastab joonis 4.17.
Koorm
Võrreld
tav võim
võrgu v
devõrgu
se.
PSS/E t
ekvivale
süsteem
sele arv
ge väär
tarkvara
valt kirj
muutuse
ühildatu
Genera
Lisaks
käivitum
gade vä
ajaperio
usvoogude
des projekti
msus, selles
võimsusvoo
u PSS/E tark
tarkvara koo
entidele, mi
midele. Vast
vutab PI-kon
rtuse, mis v
asse ei ole i
jeldatud koo
e järel. Käe
ud generaato
aatori mude
koormusvo
mise lähtepa
ältimiseks s
oodil talitlev
e jagunemis
eelnevas et
st tuleneval
gude jagun
kvara mude
ormusvoogu
is on sättev
tavalt üleka
ntroller igal
vastab PSS/
integreeritu
ormusvoogu
esoleva vah
ori mudelite
elite lähtep
oogude opti
arameetreid
suurendatak
vad generaa
Joonis 4.1
se optimeer
apis koostat
lt on mudel
nemist. Koo
elist, mille k
ude jagunem
äärtuseks [1
ndevõrgu ig
le ekvivalen
/E mudeli k
ud koormusv
ude optime
hearuande e
e numbrilise
parameetrit
meerimisele
d. PSCAD t
kse kõigi al
atorid ideaal
7. Iru alaja
rimine
atud mudelig
lite ühildam
ormusvoogu
konfiguratsi
mise põhjal
1] kirjeldatu
ga ekvivale
ndile sobiva
koormusvoo
voogude ja
erimist teos
etapis on k
e stabiilsuse
te optimeer
e on tarvis
tarkvara tal
llikate ping
lsete toiteal
aama mudel
ga on suuren
mise järgsel
ude seadista
ioon seatak
arvutatakse
ud PI-kontro
endi mõõtein
a faasinihke
ogudele. Tu
gunemist ar
stada iga PS
koormusvoo
e ning talitlu
rimine
s seadistada
itluspõhimõ
get sujuvalt
llikatena, m
nenud Iru a
t tarvis opt
amisel lähtu
se PSCAD
e võimsusvo
olleritel põh
nformatsioo
enurga ja sõ
ulenevalt as
rvutavat mo
SCAD mude
gude jagun
use testimis
a ka genera
õtetest ning
nullist nim
isjärel lähte
alajaamas ge
timeerida ül
utakse Eesti
mudeliga v
ood PSCAD
hinevatele j
onile ja sätt
õlmalajaama
sjaolust, et
oodulit tule
eli konfigur
nemist optim
seks.
aatori simul
g võimalike
miväärtuseni
estatakse ge
54
enereeri-
lekande-
i ülekan-
vastavus-
D mudeli
uhtimis-
teväärtu-
a latipin-
PSCAD
eb eelne-
ratsiooni
meeritud
latsiooni
lähtevi-
i. Antud
eneraato-
ri mude
davatele
talitlusr
devõrgu
tavaid t
misest t
ajas mu
ning liig
rootori
vust. An
tud kats
se režiim
ülevõng
„Multiru
Ülemine
generaa
joonisel
Lähtepi
Lähtepi
deli käi
saavutam
el kahe astm
e funktsioo
režiimidelt ü
u ja generaa
toiminguid.
tingitud siir
uudab simu
gse ajakulu
lahti lukust
ntud ajamo
setamise me
mi muutuste
ge on minim
un“. Genera
Jooni
eku aegade
atori lähtepi
l 4.19.
Jo
nge täpne m
nge väärtus
vitumisel te
mise. Lähte
meliselt. Esm
nidele ning
üleminekud
atorite naasm
Lähtuvalt m
rdeprotsessi
latsioonide
u vältimisek
tamise ajam
mendid sõl
eetodist, mi
e ajahetki v
maalne. Ant
aatori režiim
is 4.18. Gen
seadistami
inge ning -n
oonis 4.19. G
määramine
s valitakse v
ekkiva võim
enurga täpn
SOUR
TIME
malt minna
g seejärel e
d põhjustava
mist püsitali
mudeli suur
sumbumin
läbiviimise
ks on tarvis
momente, m
tuvad mude
lle käigus v
vahemikus 0
ud protsess
mi üleminek
neraatori mu
sele lisaks o
nurk. Gener
Generaator
vähendab
võimalikult
malikult väi
ne valimine
RCE -> MACHIN
akse toiteall
ennistatakse
ad siirdepro
itlusse enne
rusest ning
ne aega võtt
e ajamahuk
optimeerid
mis vähenda
eli konfigur
vaadeldakse
0,1-0,5 seku
si on võimal
ku aegfunkt
udeli režiim
on siirdepro
raatori lähte
ri mudeli läh
erguti mud
lähedane lõ
ikese erinev
e võimalda
1
NE
S2M TIM
lika talitlusv
e generaator
otsesse, mist
e kui saab s
generaatori
a kuni mitu
kaks. Mudel
da generaato
avad olulise
ratsioonist n
e mudeli esi
undit leidma
lik automat
sioonid on t
mi ülemineku
otsessi lühen
eparameetri
hteparamee
delist tingitu
õplikule püs
vuse ning e
ab vähendad
RELEASE M
ME
võrranditelt
ri rootori fu
tõttu on tarv
imulatsioon
ite arvust v
ukümmend s
li kasutatav
orite toiteal
elt tekkiva s
ning nende
imest sekun
aks kombin
tiseerida PS
toodud joon
u aegfunktsi
ndamiseks v
ite seadistu
trite seadist
ud pinge re
sitalitluspin
rguti mudel
da generaat
1
MACHINEEN
AB
t üle masina
funktsioonid
vilik oodata
nidega läbi v
võib mudeli
sekundit, m
vuse parand
llikast ülem
siirdeprotse
valimisel o
ndit ning mu
natsiooni, ku
SCAD funkt
nisel 4.18.
ioonid
vaja täpselt
use näide on
tus
eguleerimis
ngele, tagam
li kiire püs
tori aktiivv
55
at kirjel-
d. Antud
a ülekan-
viia vas-
käivitu-
mis reaal-
damiseks
mineku ja
essi kest-
on lähtu-
uudetak-
us tekkiv
tsiooniga
määrata
n toodud
e viidet.
maks mu-
italitluse
võimsuse
56
siirdeprotsessi üle võnke väärtust ning seeläbi kiirendada mudeli püsitalitluse saavutamist.
Oluline on, et valitud lähtenurk oleks võimalikult lähedane tegelikule pingenurgale rootori
funktsioonile ülemineku ajahetkel.
Generaatori mudelites on soovituslik lukustada elektrisüsteemi stabilisaatori mudel, et vältida
mudeli käivitumisega kaasnevat siirdeprotsessi, mis pikendab mudeli püsitalitluse saavuta-
mist. Elektrisüsteemi stabilisaatori lukustamiseks tuleb mudeli sisenditesse modelleerida üm-
berlüliti, mis annab valiku konstantse ning mõõdetava väärtuse vahel. Konstantse väärtuse
lisamine lukustab elektrisüsteemi stabilisaatori, kuna antud väärtuse korral on mudeli väljun-
diks „0“. Konstantseteks väärtusteks on soovituslikult püsitalitluse lõplikud väärtused, sellisel
juhul ei teki mudeli ennistamisel mõõteinformatsioonile üleminekut. Joonis 4.20
illustreerib elektrisüsteemi stabilisaatori lukustusmeetodit ning Elektrijaama mudelis tehtud
täiendust. Teistele generaatori mudelitele on vastav võimalus lisatud mudeli koostamisel.
Elektrisüs-teemi stabilisaatori konstante on tarvis muuta olukordades, kus muudetakse
generaatori mude-li käivitumiseks selle aktiivvõimsuse sätteväärtusi.
Joonis 4.20. Elektrijaama elektrisüsteemi stabilisaatori mudelile lisatud lukustusmeetod
Kirjeldatud käivitumise optimeerimist on antud etapis tehtud ühildatud mudelite testimisel.
Antud seadistust on tarvis muuta siis, kui ülekandevõrgu mudeli konfiguratsiooni muutus
põhjustab siirdeprotsessi ebamõistlikku pikenemist. Enamikel juhtudel on esmaselt optimeeri-
tud lähteparameetrid piisavad ning protsessi ei ole tarvis korrata.
Generaatori mudelite pinge koordineerimine
Generaatori mudeli ühildamisel ülekandevõrguga on oluline koordineerida Iru alajaama ühen-
datud generaatorite pingeid, et välistada generaatorite vahelist reaktiivvõimsuse vahetamist,
kus üksteisele vastutöötamine põhjustab talitluspiiridesse jõudmist. Tulenevalt
elektrijaamade liitumise eripärast, kus Elektrijaama kaks generaatorit on liitunud läbi ühise
110 kV kaabli ning Elektrijaam on ühendunud vaid läbi pingetõstetrafo, on kõigi kolme
vaadelda-va generaatori lattidel erinev pinge väärtus. Pinge esmaseks ühtlustamiseks on
tarvis seadista-
57
da trafode ülekandesuhteid maksimeerimaks generaatorite talitluspiire. Tulenevalt
asjaolust, et G2 trafod on erineva ülekandesuhtega ning neile avalduv pinge on erinev,
mistõttu ei ole trafo astmetega võimalik pingeid täielikult ühtlustada. Ebatäp-sus
korrigeeritakse generaatori ergutite pingesätteväärtuste seadistamisega. Vastavalt sätte-
väärtust tõstes või langetades, et saavutada soovitud pingeaste trafo sekundaarpoolel.
Pinge väärtuse edasisel reguleerimisel uurimustöö simulatsioonide läbiviimisel, tuleb
kõigi kolme generaatori ergutite pingesätteväärtuseid reguleerida võrdselt nii, et säiliksid
eelnevast seadistusest tulenevad sätteväärtuste kompenseerivad proportsioonid.
Alternatiivsel on ühi-seks pingejuhtimiseks võimalus Elektrijaamas rakendada Uconst
funktsiooni ja reguleerides Elektrijaama ühisjuhtimissüsteemi anda vastavatele
funktsioonidele sama Iru alajaa-ma pingesätteväärtus.
Esmased analüüsid ühildatud ülekandevõrguga näitavad, et kirjeldatud mudeli täienduste ja
seadistustega on projekti käesoleva etapi raames planeeritud simulatsioone ning analüüse
võimalik läbi viia.
4.3 Generaatorite liigvoolukaitse mudelid
Liigvoolukaitse mudel
Pingeasümmeetriast põhjustatud mõjute tõttu võib alaergutusrežiimis generaator üle koormu-
da. Sellest tulenevalt on nii Elektrijaama (G1 ja G2) kui ka agregeeritud generaatori mudelid
täiendatud liigvoolukaitsega. Liigvoolukaitse lisamine lihtsustab generaatoritele avalduvate
mõjude analüüsimist ja võimaldab simulatsiooni käigus täpselt määrata sätteväär-tuse
ületamise ajahetke. Liigvoolukaitse mudel põhineb PSCAD standard liigvoolukaitse mu-delil,
mis võrdleb generaatori lattidelt mõõdetud voole Ia…Ic (joonis 4.21) sätteväärtusega Imax
(joonis 4.11).
Joonis 4.21. Generaatorite liigvoolukaitse mudel
50
50
IA
IB Gen_trip
50
IC
Sättevää
lukaitse
lukaitse
valt mud
Genera
Projekti
seadmet
tori mud
seda eri
muudatu
vastujär
meetria
Elektrir
lu vastu
suunas
momend
otseselt
vusest.
tähistab
tuseni k
kus K
ärtuse ületa
e mudel on r
e sätteväärtu
deli koostam
aatori voolu
i eelnevas
tele ning an
delile [1]. P
inevate elek
usi. Alljärg
rgnevuskom
kumulatiiv
raudtee liitu
ujärgnevusk
pöörlev ma
di, mistõttu
seotud sea
Generaator
b sätteväärtu
kui voolu va
K – sättevää
amisel lülita
rakendatud
used (joonis
misel lähtut
Jooni
u vastujärg
etapis on k
nalüüsitud k
Projekti käe
ktrivõrgu ko
gnevalt kirj
mponendi li
vset mõju ge
umisest tingi
komponenti,
agnetvoog.
u võib rooto
admele mõju
ri kuumenem
us, mis iselo
astujärgnevu
ärtus;
ab generaato
generaatori
s 4.22) vali
tud paramee
is 4.22. Liig
gnevuskomp
kirjeldatud
konstantse p
esoleva etap
onfiguratsio
eldatakse k
igvoolukait
eneraatori m
itud pingeas
, millega k
Viimane to
or liigselt k
uva voolu v
mise piirvä
oomustab ae
usekompone
or viiteaja T
i lülitile. Ta
itud vastava
etritest.
gvoolukaitse
ponendi lii
pingeasüm
pingeasümm
pi eesmärgik
oonide juure
käesoleva p
tse mudelit
mudelile.
sümmeetria
kaasneb täie
oob kaasa tä
kuumeneda
vastujärgnev
äärtust aval
ega mille jo
ent on võrd
∙
Td (joonis 4
allinna Elek
alt [12] ning
e mudeli sea
gvoolukait
mmeetria teo
meetria allik
ks on antud
es ning arve
projekti raam
t, mis võim
a tekitab gen
endav põhim
äiendavad v
a [1], [16].
vuskompon
dub vastav
ooksul gener
dne nimivoo
.11) möödu
ktrijaama mu
g agregeerit
adistus
se mudel
oreetilisi m
ka mõju ag
mõjude täp
estades täie
mes loodud
maldab anal
neraatori sta
magnetvoo
voolud ning
Generaator
nendi suurus
alt avaldise
raator kuum
luga.
udes välja. L
mudelites on
itud mudelil
mõjusid pöör
gregeeritud g
psem analüü
endustest tu
d generaato
lüüsida pin
aatori mähis
suhtes vast
g rootorit pi
ri kuumene
sest ning se
ele 4.1 [16]
meneb lubat
58
Liigvoo-
liigvoo-
le vasta-
rlevatele
generaa-
üsimine,
ulenevaid
ori voolu
ngeasüm-
stes voo-
tupidises
idurdava
mine on
elle kest-
], kus K
tud väär-
(4.1)
I
I
Avaldis
piirväär
J
Tugined
(avaldis
liigvool
XIIK 4
nendi ku
latiivsus
Ineg – voolu
In – generaa
se 4.1 põhja
rtuse kõver
Joonis 4.23.
des ABB X
s 4.1 ja joon
lukaitse mu
kaitserelee
umulatiivse
se lisamisek
vastujärgne
atori nimivo
al arvutatav
on toodud j
Generaato
XIIK 4 vool
nis 4.23) on
del, mille p
e lahendust
et mõju ja p
ks avaldise
evuskompo
ool.
generaator
oonisel 4.23
ori voolu vas
u vastujärg
n projekti kä
plokk-skeem
on täienda
üsiva pinge
ele 4.1 on v
onendi efekt
ri voolu vas
3.
stujärgnevu
gnevuskomp
äesoleva eta
m on toodud
atud, lisades
easümmeetr
vajalik mõõ
tiivväärtus;
stujärgnevu
uskomponen
ponendi liig
api raames P
d joonisel 4
s mudelisse
ria piirväärtu
õdetud voo
skomponen
ndi piirmäär
gvoolu kaits
PSCAD tark
.24 [17]. Al
e voolu vas
us arvestav
olu vastujärg
ndi ja selle k
ra kõver [16
serelee lahe
kvaras välja
Aluseks võet
stujärgnevus
funktsioon
rgnevustkom
59
kestvuse
6]
endusele,
a töötaud
tud ABB
skompo-
n. Kumu-
mponenti
60
suhtarv üle talitlusperioodi, millega arvutatakse kogu kuumenemine ja avaldis 4.1 võtab all-
järgneva kuju
∙ d (4.2)
kus Ineg(t) – mõõdetud voolu vastujärgnevuskomponendi efektiivväärtuse aegfunktsioon;
t – simulatsiooni aeg.
Joonis 4.24. Voolu vastujärgnevuskomponendi liigvoolu kaitserelee PSCAD mudel
Koostatud voolu vastujärgnevuskomponendi liigvoolu katiserelee mõõdab voolu väärtust ge-
neraatori klemmidel ja kasutades „Fast Fourier Transform“ (FFT) PSCAD standardmoodulit
arvutab mõõdetud voolu nimisagedusele vastava vastusjärgnevuskomponendi hetkelise efek-
tiivväärtuse. Mõõteväärtuse alusel arvutatakse vastujärgnevuskomponendi sisaldus generaato-
ri nimivoolus, misjärel jaguneb koostatud juhtimissüsteem kaheks eraldiseisvaks funktsioo-
niks. Joonisel 4.24 toodud juhtimissüsteemi ülemine osa arvestab generaatorile konstantselt
lubatud vastujärgnevuskomponendi piirväärtust, mille ületamisel alustab taimer viiteaja arves-
tust. Viide on oluline, kuna vastavalt joonisel 4.23 toodud graafikule on generaatorile lubatud
kuni 120 sekundit kestvad mööduva iseloomuga piirväärtuse ületamised. Viitega välistatakse
kaitse rakendumine antud perioodi vältel. Kui piirväärtuse ületus kestab enam kui 120 sekun-
dit eeldatakse, et tegemist on püsiva piirväärtuse ületusega ning generaatori lülitile edastatak-
se väljalülituskäsk.
Joonisel 4.24 FFT-ploki järgne juhtimissüsteemi osa põhineb avaldisel 4.2, arvutades gene-
raatori kumulatiivse kuumenemise, mis on tingitud voolu vastujärgnevuskomponendist. Integ-
raatori kumulatiivse väärtuse ületamisel sätteväärtusest K (tabel 4.1) saadetakse generaatori
lülitile käsk välja lülituda, mis täiendavalt ennistab integraatori algväärtusele. Tabelis 4.1 on
61
esitatud vastujärgnevuskomponendi liigvoolu kaitserelee sätteväärtused erinevatele generaato-
ri tüüpidele.
Tabel 4.1. Vastujärgnevusvoolu komponendid liigvoolu relee sätteväärtused [16]
Generaatori tüüp K Ineg püsiv, % Peitpoolustega otsejahutusega 30 10 Peitpoolustega kaudse jahutusega 5-10 5-8Väljepoolusetega (summutusmähistega) 40 10 Väljepoolusetega (summutusmähiseta) 40 5
Koostatud vastujärgnevuskomponendi liigvoolu kaitserelee mudel on käesoleva projekti ees-
märkide täitmise juures piisav. Mudelit edasi arendamise soovi koraal on võimalik lisada ka
generaatori jahutussüsteemi arvestav funktsioon, mis välistaks ülipikkades simulatsioonides
(500 sekundit ja enam) integraatori küllastumise piirväärtusest väiksema voolu vastujärgne-
vuskomponendi juures.
4.4 Võimsus hetkväärtuse mõju generaatoritele
Uurimistöö raames täheldatud kitsaskohti generaatorite modelleerimisel ja nende talitluse
analüüsimisel ülekandevõrgu pingeasümmeetria tingimustes. Elektriraudteest tuleneva pinge-
asümmeetria analüüsimisel täheldati võnkeprotsesside tekkimist PSCAD simulatsioonides
võimsuste hetkväärtuse mõõtmisel. Järgnevalt kirjeldatakse nii võnkumise tekkimise põhju-
seid kui ka nende mõju pöörlevatele seadmetele ning käsitletakse meetodeid, mille abil
asümmeetrilise talitluse tingimustes võimsusvoogusid vaadelda.
Mõõdetud väljundvõimsuste hetkväärtuste võnkumine
Väljundvõimsuste hetkväärtuse võnkumise probleemi kirjeldamiseks analüüsitakse näitena
saadud simulatsioonitulemusi elektriraudtee koormuse liitumise Järveküla alajaamas (alajaotis
6.1.1), kus liitumispunkti alajaamas on võrgu normaalkonfiguratsioonil tekkiv pingeasüm-
meetria 1,01% (tabel 6.2) ning Iru alajaama ühendatud Väo generaatori G1 lattidel tekib pin-
geasümmeetria väärtusega 0,27% (tabel 6.2).
Joonisel 4.25 on toodud Väo generaatori G1 väljundi aktiiv- ja reaktiivvõimsuse hetkväärtuste
graafikud. Jooniselt on näha, kuidas generaatori talitlus peale simulatsiooni 20. sekundit muu-
tub, mil Järveküla alajaama ühendatakse elektriraudtee koormus. Kui enne elektriraudtee
koormuse liitumist on generaatori G1 aktiivvõimsus 24,83 MW ja reaktiivvõimsus 2,19 Mvar,
siis peale koormuse ühendamist hakkavad generaatori väljundi aktiiv- ja reaktiivvõimsuste
hetkvää
25,29 M
Joonis
Joonisel
võrgu a
ponent p
dusega.
meetria
Sarnast
ühendat
Sindi al
ria väär
väljundv
elektrira
hetkvää
reaktiiv
ärtused võnk
MW ja reakt
s 4.25. Väo
lt 4.25 kaja
asümmeetril
põhjustab a
Võnkumis
suurusega.
generaatori
tud generaa
lajaama (ala
rtusega 0,85
võimsuseid
audtee koor
ärtus võnkum
vvõimsus ko
kuma. Akti
tiivvõimsuse
generaator
astuv genera
lisest talitlu
arvutatud ak
e amplituud
i võimsuste
atoril. Vasta
ajaotis 6.1.3
5% (tabel 6
d, kus peale
rmus. Lisan
ma koormu
oormuse eel
iivvõimsuse
e võnkumin
ri G1 väljunliitumisel
aatori võims
usest. Mõõte
ktiiv- ja rea
di suurus on
e hetkväärtu
avalt saadu
3) tekib Pär
6.4). Joonise
simulatsioo
nduvast koor
use eelselt v
selt väärtus
e hetkväärtu
ne vahemiku
ndvõimsustel Järveküla
suste hetkv
epunktis av
aktiivvõimsu
n otseselt s
usevõnkumi
ud simulats
rnu Elektrija
el 4.26 on
oni 20. seku
rmusest tin
väärtuselt 24
selt 3,26 Mv
use võnkum
us 1,91-3,04
e hetkväärtualajaama
äärtuste võn
alduv pinge
use hetkvää
seotud mõõ
ist on näha
ioonitulemu
aama gener
kujutatud P
undit ühend
gituna hakk
4,46 MW, v
var, vahemik
mine toimub
4 Mvar.
used elektrir
nkumine on
e ja voolu v
ärtuse võnku
tepunkti pin
ka Metsako
ustele elekt
raatori lattid
Pärnu Elektr
datakse Sind
kab generaa
vahemikus 2
kus 1,70-4,8
b vahemiku
raudtee koo
n tingitud ü
vastujärgnev
umist 100 H
nge ja vool
ombinaadi a
triraudtee li
del pingeasü
trijaama gen
di alajaama
atori aktiivv
23,18-25,75
82 Mvar.
62
us 24,37-
ormuse
lekande-
vuskom-
Hz sage-
lu asüm-
alajaama
iitumisel
ümmeet-
neraatori
lattidele
võimsuse
5 MW ja
Joonis
Võttes a
ku kesk
väärtuse
(25,75-2
võnkum
võimsus
tiivvõim
kiva siir
tust. Vä
nendi n
järeldus
Vaadeld
võimsus
4.28 sel
uude sta
pinge, k
reaktiiv
4.26. Pärn
arvesse joon
kmise väärtu
e ümber nin
23,18=1,28
mise neto en
s on võnku
msuse pärijä
rdeprotsess
äljundvõims
neto energi
si saab üle k
des Metsak
ste pärijärgn
lgub, et gen
abiilsesse ta
kuna gener
vvõimsust sä
u Elektrijaak
nisel 4.26 e
use 24,46 M
ng positiivn
MW; 23,1
nergiavahet
umise keskv
ärgnevuskom
i möödumi
suse võnkuv
iavahetuse p
kanda ka gen
kombinaadi
nevus komp
neraator reag
alitlusrežiim
raatori reak
ätteväärtuse
ama generakoormuse li
esitatud akti
MW järeldu
ne ja negatii
8-25,75= -1
tus ülekand
väärtus. Vii
mponendi k
sel taastub
va kompone
protsessi m
neraatori re
alajaama ü
ponente joo
geerib ülek
mi. Koormu
ktiivvõimsu
e nulli juure
aatori väljuniitumisel Sin
iivvõimsuse
ub, et mõõd
ivne võnkea
1,28 MW).
devõrguga o
imast kinnit
kõver, mis e
oma esialg
endi tekkep
matemaatilist
eaktiivvõims
ühendatud
onisel 4.27)
kandevõrgus
use lisandum
use kontroll
s ja erguti e
ndvõimsustendi alajaam
e võnkumist
detud aktiiv
amplituud o
Selgub, et a
on null nin
tab joonisel
elektriraudte
gsele väärtu
põhjust ning
t kirjeldust
suste hetkvä
Pärnu Elek
ning liinipi
s toimunud
misest tingi
ler hoiab ü
ei reguleeri
e hetkväärtua
t ning arvut
vvõimsus võ
on keskväärt
asümmeetri
g generaato
l 4.27 esita
ee koormus
usele omade
g voolu vas
käsitletakse
äärtuste ana
ktrijaama g
ingete efekt
koormuse m
ituna vähen
ülekandevõr
latipinget.
used elektrir
tades võnke
õngub oma
rtuse suhtes
ia poolt põh
ori tegelik
atud generaa
se lisandum
es konstants
stujärgnevus
e [18]-[19]
alüüsimisel.
generaatori
tiivväärtust
muutusele s
neb generaa
rgu liitumi
63
raudtee
evahemi-
esialgse
võrdsed
hjustatud
väljund-
atori ak-
misel tek-
set väär-
skompo-
. Tehtud
väljund-
joonisel
siirdudes
atori lati-
ispunktis
Joonis
Jooni
Jooniste
väärtust
semal v
kutes. J
asümme
tele kes
jõumom
44.27. Pärn
is 4.28. Pär
el 4.27 ja 4.
te võnkumis
vaatlusel näh
Joonisel 4.2
eetriast ting
skväärtuse s
ment 100 Hz
nu Elektrijaelektrira
rnu Elektrija
28 toodust
se tegelik m
ha võnkepr
9 on genera
gituna hakka
suhtes võnk
z sageduseg
aama generaaudtee koor
aama generSi
ei avaldu ag
mõju genera
rotsesside te
aatori elektr
ab elektrilin
kuma. Elektr
ga keskväärt
aatori väljurmuse liitum
raatori latipindi alajaam
ga asümme
aatorile. Pär
ekkimist ka
rilise jõumo
ne jõumome
riraudtee ko
tuse 0,8 sü ü
undvõimsustmisel Sindi a
pinge elektrima
etrilise talit
rnu Elektrija
a elektrilise
omendi kõv
ent sarnaselt
oormuse lis
ümber vahe
te pärijärgnalajaama
iraudtee koo
tluse ja välju
aama genera
jõumomend
verast näha,
t väljundvõi
sandumisel
emikus 0,75
nevus kompo
ormuse liitu
undvõimsu
aatori näite
di ja kiirus
et voolu- j
imsuse hetk
võngub gen
8-0,842 sü.
64
onendid
umisel
ste hetk-
l on täp-
e graafi-
a pinge-
kväärtus-
neraatori
Joonis
Vaadeld
mendi v
haanilis
Joonis
Joonis 4
raatorile
tud võim
kus ±0,
mis gen
võimeli
talitluse
võimali
lisandum
4.29. Pärnu
des joonisel
väärtust sel
se momendi
4.30. Pärnu
4.31 kirjelda
e avalduvat
msuse võnk
,042 sü. Tu
neraatori ko
ne võnkum
es vibratsioo
k tuvastada
mise järgsel
u Elektrijaa
l 4.30 toodu
lgub, et elek
i graafikus m
u Elektrijaa
ab generaat
kiirendavat
kumise tõttu
ulenevalt ge
oguinertsi n
ma 100 Hz s
onina [20].
a generaato
lt tekib 100
ama generaaliitumis
ud auruturb
ktriraudtee
muutusi nin
ama generaase liitum
ori mehaan
t ja pidurda
u avaldub g
eneraatorile
ning aurutur
sagedusega,
Kiirendav/
ori kiiruse k
Hz sagedus
atori elektrisel Sindi ala
biini poolt g
koormuse
ng mehaanil
atori mehaamisel Sindi a
nilise ja elek
avat jõumom
generaatorile
e avalduvas
rbniini meh
, avaldub k
v/pidurdavat
kõveralt joo
sega võnkum
riline jõumoajaama
generaatoril
lisandumise
ine moment
anilise jõumalajaama
ktrilise mom
menti. Vastu
e kiirendav
st konstants
haaniliste p
iirendav/pid
t jõumomen
onisel 4.32
mine.
ment elektr
e avaldatav
ega ei kaas
t on konstan
moment elek
mendi vahet,
ujärgnevusk
/pidurdav jõ
sest mehaan
rotsesside a
durdav jõum
nti ja tekkiv
, kus elektr
riraudtee ko
vat mehaani
sne generaa
ntne.
ktriraudtee k
, mis kajast
komponend
õumoment
nilisest mo
aegluse tõtt
moment gen
vat vibratsi
riraudtee k
65
oormuse
ilise mo-
atori me-
koormu-
ab gene-
ist tingi-
vahemi-
mendist,
tu ei ole
neraatori
iooni on
oormuse
Joonis
Joonis
Vastava
mõju au
tegurite
võib ge
teedi va
Uurimu
riast gen
on vaja
spetsiifi
Võimsu
Eelneva
ülekand
s
s
alt [20] aval
uruturbiinile
koosmõjul
neraatorile
arieerumine
ustöö käesol
neraatori au
alik täiendav
iliste andme
uste arvuta
alt kirjeldat
devõrgus ase
4.31. u Elektrijaa
4.32. u Elektrijaa
ldab asümm
e. Viimane
l vähendab
pidevalt av
vähendada
leva etapi ra
uruturbiinid
vate aurutu
ete kogumis
mine asüm
tud võnkepr
et leidvate s
ama generaliitumis
ama genera
meetrilisest t
võib ergas
turbiini ko
valduv 6%-n
turbiini elu
aames ei ole
e mehaanili
rbiinide me
sega ja täien
mmeetrilise
rotsesside t
siirdeprotse
aatori kiirenisel Sindi ala
aatori kiirusalajaama
talitlusest ti
stada erinev
omponentid
ne voolu va
uiga 20 aast
e elektrirau
istele mõjud
ehaaniliste
ndava uurim
talitlusega
tekkimine v
esside analü
ndav jõumomajaama
s elektriraud
ngitud elek
vaid mehaan
e ja turbiin
astujärgnev
alt 7 aastale
dtee koorm
dele täpsem
mudelite ko
mustööga.
PSCAD m
väljundvõim
üüsimise kee
ment elektri
dtee koormu
trilise jõum
nilisi võnke
ni enda elui
uskompone
e [20].
musest tingitu
mat hinnangu
oostamine k
mudelis
msuste hetk
eruliseks, va
iraudtee koo
use liitumise
momendi võn
erežiime, m
iga. Halvim
ent ning aur
tud pingeasü
ut anda. Sel
koos aurutu
kväärtustes
arjates anal
66
ormuse
el Sindi
nkumine
mis teiste
mal juhul
ru kvali-
ümmeet-
lle tarvis
urbiinide
muudab
lüüsitava
siirdepr
võimali
moodul
PSCAD
dardseid
ri/mooto
funktsio
rakenda
„Real/R
ning sel
aknas (j
Joonis
Üheks
„First O
Lag“ m
valt joon
Jo
rotsessi võim
k vähendad
eid.
D tarkvaras o
d moodulei
ori ning või
oone. Antud
atakse alamp
Reactive Pow
lle konstant
joonis 4.33)
4.33. PSCA
võnkeprots
Order Lag“
moodul lisad
nisele 4.33.
oonis 4.34.
malikke mõ
da või iseg
on väljundv
id „Multime
imsuslülitite
d võimaluse
programmi
wer Meter“
ti („Smooth
).
AD standard
esside silum
“ (joonis 4.3
da mõõtesea
.
PSCAD mo
Pge
õjusid. Asü
gi täielikult
võimsuste he
eter“ ja „Re
e standardse
ed kasutava
mida on täp
“ on signaali
hing Time C
dsete moodud
mise võima
34). Selleks
admesse sise
ooduli „Firs
G1 + en
ümmeetrilise
välistada r
etkväärtuse
eal/Reactive
etesse mude
ad ühtset arv
psemalt kirj
i silumiseks
Constant“) o
ulite „Multidialoogiakna
aluseks on
s on võimsu
estatud sign
st Order La
GsT Pgen
est talitluse
rakendades
eid võimalik
e Power M
elitesse siss
vutusmetoo
jeldatud [10
s kasutatav
on võimalik
imeter“ ja „ad
kasutada
uste mõõtm
naali ja kasu
ag“ rakenda
n_sm Pgen
est tingitud
selleks va
k mõõta kas
Meter“ või k
se ehitatud v
odikat, kus s
0]. Mooduli
filter moodu
k seadistada
„Real/Reac
PSCAD sta
mise juures
utuskoha sig
amine signaa
_sm
võnkeprots
astavaid arv
sutades selle
kasutada ge
võimsuse m
simulatsioo
ites „Multim
ulisse sisse
a mooduli d
ctive Power
andardset m
tarvis „Firs
gnaali vahe
ali silumise
67
sesse on
vutuslike
eks stan-
eneraato-
mõõtmise
oni vältel
meter“ ja
ehitatud
dialoogi-
Meter“
moodulit
st Order
le vasta-
eks
68
Joonisel 4.34 on kajastatud võimsuse silumise tüüplahendus, kus signaal Pgen on generaatori
mudelis arvutatud võimsuse hetkväärtus ja Pgen_sm on silutud võimsuse väärtus, mida kasuta-
takse kirjeldavatel graafikutel või sisendväärtusena teistes mudeli komponentides. Tüüpilised
silumiskonstandi väärtused on vahemikus 0,005-0,05 s tekitades siirdeprotsessides viite ¼-2½
perioodi. Vajadusel on võimalik rakendada ka suuremaid väärtusi. Simulatsioonide läbiviimi-
sel tuleb silumiskonstandi väärtus valida vastavalt uuritavatele siirdeprotsessi olemusele. Si-
lumiskonstandi kasutamisel tuleb arvestada, et kiireloomulised siirdeprotsessid võivad silumi-
sel aga märkamatuks jääda ja suurema amplituudiga võnkeprotsesside juures võivad ampli-
tuudväärtustes moonutused tekkida. Kirjeldatud meetodi eeliseks on arvutuste kiirus, mis on
oluline suurte mudelite analüüsimisel, kus korraga vaadeldakse paljude sõlmede võimsusvoo-
gusid ja oluline on võimsusvoogude täpsus püsitalitluses.
Joonis 4.35. FFT moodulitel põhinev väljundvõimsuse päri- ja vastujärgnevuskomponentide arvutusmoodul
Rakendades täiendavaid arvutusmooduleid on asümmeetrilisest talitlusest tingitud võnkeprot-
sesse võimalik mõõtetulemustes välistada. Üheks lahenduseks on koostada PSCAD „Fast
Fourier Transform - FFT“ moodulitel põhinev arvutuskomponent, millega arvutatakse mõõ-
69
tepunkti pinge- ja voolu hetkväärtuste põhjal väljundvõimsuste pärijärgnevuskomponendid.
Joonisel 4.35 on toodud FFT moodulitel põhinev väljundvõimsuse
pärijärgnevuskomponentide arvutusmooduli mudel. Sama moodulit on võimalik rakenda ka
väljundvõimsuse vastujärgnevuskomponentide arvutamisel.
Võimsuse pärijärgnevuskomponentide arvutamisel lähtutakse avaldisest 4.3
3 ∙ ∙ ∙ cos (4.3)
3 ∙ ∙ ∙ sin
kus P+, Q+ – aktiiv- ja reaktiivvõimsuse pärijärgnevuskomponent;
V+– mõõtepunkti faasipinge pärijärgnevuskomponent;
I+ – mõõtepunkti voolu pärijärgnevuskomponent;
φV – mõõtepunkti pinge pärijärgnevuskomponendi faasinihkenurk;
φI – mõõtepunkti voolu pärijärgnevuskomponendi faasinihkenurk.
Päri-, vastu- ja nulljärgnevuskomponentidel põhineva arvutusmeetodi kasutamise eeliseks
võrreldes teiste FFT arvutusmeetoditega, on arvutuslik kompaktsus. Päri-, vastu- ja nulljärg-
nevuskomponentide mõõteinformatsiooni on võimalik kasutada täiendavate analüüside teos-
tamiseks ja ühe mõõtepunkti kohta on vaja kahte FFT moodulit. Meetodi rakendatavus on aga
piiratud juhul, kui on tarvis analüüsida konkreetse faasi koormust. Pärijärgnevuskomponendi
põhjal arvutatud võimsus ei pruugi piisavalt täpselt käsitleda kõiki siirdeprotsesse.
Järgnevalt on kirjeldatud FFT mooduli põhjal koostatud arvutusmoodulit, mis võimaldab ar-
vutada iga individuaalse faasi põhiharmooniku aktiiv-ja reaktiivvõimsuse keskväärtust. Ühe-
faasilise FFT mooduliga arvutatakse vastava faasi põhiharmooniku pinge- ja voolu efektiiv-
väärtus ning nende faasinihkenurgad, mille alusel on avaldise 4.4 põhjal võimalik arvutada
aktiiv- ja reaktiivvõimsused. Joonisel 4.36 on esitatud FFT moodulitel põhinev faasi väljund-
võimsuse arvutusmoodul.
70
Joonis 4.36. FFT moodulitel põhinev faasi põhiharmooniku väljundvõimsuse arvutusmoodul
∙ ∙ cos (4.4)
∙ ∙ sin
kus Pm, Qm – faasi aktiiv- ja reaktiivvõimsuse keskväärtus;
Vm – mõõtepunkti faasipinge efektiivväärtus;
Im – mõõtepunkti voolu efektiivväärtus;
φm – mõõtepunkti pinge faasinihkenurk;
φm – mõõtepunkti voolu faasinihkenurk.
Kolme faasi summaarset aktiiv- ja reaktiivvõimsust on võimalik arvutada liites kokku indivi-
duaalsetes faasides arvutatud aktiiv- ja reaktiivvõimsused. Arvutusmeetodi peamiseks puudu-
seks on arvutusliku ressursi nõudlikus, kuna igas vaadeldavas mõõtepunktis on mooduli koos-
tamiseks tarvis kasutada kuut FFT moodulit. Suurtes mudelites on antud arvutusmoodulit
mõistlik kasutada juhul kui on tarvis analüüsida iga faasi aktiiv- ja reaktiivkoormust indivi-
duaalselt. Kui individuaalsete faaside vaatlemine ei ole oluline tuleks kasutada
pärijärgnevuskomponentidel põhinevat arvutusmoodulit, mis on arvutuslikult kompaktsem.
Joonisel 4.37 on toodud kolme eelnevalt kirjeldatud meetodiga mõõdetud Pärnu Elektrijaama
generaatori aktiivvõimsuse väärtused olukorras, kus peale simulatsiooni 20. sekundit ühenda-
takse Sindi alajaama lattidele elektriraudtee koormus. FFT moodulitel põhinev faasi
põhiharmooniku väljundvõimsuse arvutusmooduliga arvutatud aktiivvõimsust tähistab jooni-
sel graafik Ptot, „Multimeter“ mooduliga mõõdetud aktiivvõimsuse hetkväärtus Pnout, kus si-
lumisko
arvutusm
Joonis
mõõdetu
kundil t
piik, mi
arvutava
väärsed
asümme
Siirdepr
kute suh
4.5 P
to
Käesole
lisaatori
asümme
protsess
raatori t
ühendat
alaergut
Alljärgn
ritele, k
onstandina o
mooduliga a
s
adeldavad
ud väärtuse
toimuva asü
is on tingitu
ad ülejäänu
d. Pnout kõve
eetrilisest ta
rotsessi kulg
htes.
Pingeasü
oritele ni
evas jaotises
itele ning ü
eetria põhju
se, mis oma
talitlust. Pin
tud generaa
tus piirajate
nevalt analü
kus läbi sim
on kasutaud
arvutatud p
4.37. Kõik
vaa arvutusmo
ed on võrds
ümmeetrilise
ud FFT moo
ud osas aga
erast järeldu
alitlusest tin
gemisest on
ümmeetri
ing üle- j
s analüüsita
üle- ja alae
ustab võims
akorda võiva
ngeasümme
atoreid, kun
e ning elektr
üüsitakse pin
mulatsioonid
d väärtust 0,
ärijärgnevu
ma genera
oodulid talit
sed (Pnout k
e koormuse
odulisse sis
tekkivat sii
ub, et silum
ngitud aktiiv
n näha silum
ia mõju g
ja alaerg
akse pingeas
ergutus piira
suste hetkvä
ad mõjutada
eetria mõjud
na nende ko
risüsteemi s
ngeasümme
e antakse ü
,05 sekundit
us aktiivvõim
aatori väljun
tlevad vast
korral võnku
e lisandumis
sse ehitatud
irdeprotsess
miskonstant
vvõimsuse v
miskonstand
generaa
gutus piir
sümmeetria
ajatele. Ees
äärtustes ja
a juhtimissü
de analüüsim
ohta on saad
stabilisaator
eetria mõju
ülevaade nii
t ja pärijärg
msus tähiseg
ndaktiivvõim
tavalt ootus
umise kesk
sel tekib Pto
d filtritest [1
si täpselt nin
t 0,05 sekun
võnkumist k
dist põhjust
tori elek
rajatele
a mõju gene
spool analü
a generaator
üsteemide ta
misel vaade
da reaalsete
rite mudelid
generaatori
püsitalitlus
gnevuskomp
ga Pgen_p.
msus kolme
stele ning p
väärtus). Si
ot ning Pgen_p
0]. Mõlema
ng saadud t
ndit vähend
kuid ei eem
tatud viide P
ktrisüstee
eraatorite el
üüsitu põhja
ris 100 Hz
alitlust ning
eldakse järg
le seadmete
d.
ite elektrisü
se kui ka dü
ponentidel p
arvutusmee
püsitalitlust
imulatsioon
p signaalis h
ad arvutusm
tulemused o
dab küll mõ
malda seda tä
Ptot ja Pgen_
emi stab
lektrisüsteem
al selgus, e
sagedusega
g seeläbi kog
gnevalt Iru a
ele vastavad
üsteemi stab
ünaamiliste
71
põhineva
etodiga
te juures
ni 20 se-
hetkeline
meetodid
on sama-
õnevõrra
äielikult.
_p graafi-
bilisaa-
mi stabi-
et pinge-
a võnke-
gu gene-
alajaama
d üle- ja
bilisaato-
protses-
72
side korral. Seejärel analüüsitakse pingeasümmeetria mõju üle- ja alaergutite talitlusele, kus
kirjeldatakse piirajate talitlust ning hinnatakse piirajate võimekust kaitsta generaatorit üle-
koormuste eest.
Pingeasümmeetria mõju elektrisüsteemi stabilisaatoritele
Vastavalt jaotises 4.1 esitatud mudelite kirjeldustele on generaatorites kasutusel PSS2A/B
tüüpi elektrisüsteemi stabilisaator, mille mudelid on kajastatud joonistel 4.5 ja 4.12. Kõigi
generaatorite elektrisüsteemi stabilisaatori sisendid on seadistatud sarnaselt, kus signaalidena
kasutatakse generaatorite kiirust ning aktiivvõimsuse hetkväärtuseid. Eespool tehtud analüü-
sidest ja aruandes [1] esitatust järeldus, et ülekandevõrgu pingeasümmeetria põhjustab gene-
raatorite kiiruses ja aktiivvõimsuse hetkväärtuses võnkeprotsess, mis võivad mõjutada stabili-
saatori talitlust.
Pingeasümmeetria mõjude analüüsimisel elektrisüsteemi stabilisaatoritele vaadeldakse
N-1 juhtumit, kus elektriraudtee koormus 37,5 MVA liitub alajaama ning ülekandeliin on
välja lülitatud. Antud juhtum tuleb detailsemalt kirjeldamisele jaoti-ses 6.1, kus
pingeasümmeetria jagunemist antud juhtumi juures ülekandevõrgu alajaamade ja
generaatorite lattidel kirjeldab tabel 6.8 (alajaotis 6.2.2). Iru alajaama lattidel on maksimaal-
seks pingeasümmeetria väärtuseks 0,8%. Püsitalitluses juures vaadeldakse pingeasümmeet-
riast tingitud võnkeprotsesside mõju ning juhtimissüsteemi poolt põhjustatud võimalikku ge-
neraatori võnkumist. Lisaks püsitalitluse juhtumile analüüsitakse elektrisüsteemi stabilisaato-
rite talitlust ka pingeasümmeetria ja generaatori liitumispunkti lattidel avalduva
kolmefaasili-se lühise koosmõjul. Kuna pingeasümmeetria alajaama ühendatud
generaatorite lattidel ei ületa kirjeldatud N-1 juhtumi juures 1% piirmäära, siis
stabilisaatoritele avalduva pinge-asümmeetria mõjude põhjalikumaks analüüsimiseks
vaadeldakse lühisetalitlusel täiendavaid juhtumeid, kus Iru alajaama lattidel tekib
pingeasümmeetria väärtustega 1,5% ja 2%.
Joonistel 4.38 ja 4.39 on toodud generaatorite elektrisüsteemi stabilisaatori väljundid
püsitalitlus juhtumi juures, kus simulatsiooni 15. sekundil lisandub ülekandevõrgu Järveküla
alajaama elektriraudtee koormus. Jooniste põhjal on näha, kuidas pingeasümmeetriast tingitud
elektrisüsteemi stabilisaatori sisendis avalduv võnkumine põhjustab stabilisaatori
väljundi võnkumist. Võrreldes omavahel generaatorite elektrisüsteemi stabilisaatorite
PSS2B väljundeid selgub, et väljundi võnkumine sõltub otseselt stabilisaatori seadistusest ja
võimendusteguritest. lektrisüsteemi stabilisaator on seadistatud tundli-kumaks kui
generaatori G1 stabilisaator, mistõttu on generaatori väljundi võnkumine suu-rem.
Tulenev
valt stab
line, mi
ka jooni
stabilisa
püsivat
aktiivvõ
kundit e
samavää
valt sisendv
bilisaatori p
istõttu ei põ
istel 4.40 ja
aatori väljun
võnkumist.
õimsuste pä
ei teki välju
ärsed tulem
väärtustele v
parameetrite
õhjusta see m
a 4.41 toodu
ndi võnkum
. Seda kinni
ärijärgnevus
undvõimsus
mused
võnguvad s
ele on väike
muutusi gen
ud generaato
mine ei too p
itavad täien
skomponent
stes võnkum
m
stabilisaator
ese amplituu
neraatori er
orite G1 ja
püsitalitluse
ndavalt ka j
ntide kõvera
mist. Lisaks
ma generaat
rite väljundi
udiga nulli
rguti väljund
G2 pingete
el kaasa gen
oonistel 4.4
ad, kus sim
s vaadeldu
tori elektrisü
id sageduse
ümber võnk
dis. Seda ki
graafikud,
neraatorite l
42 ja 4.44 to
mulatsioonip
dd
üsteemi stab
ega 100 Hz
nkumine süm
innitavad om
kus elektris
latipingete v
oodud gene
perioodil 15
bilisaatorile
73
z. Vasta-
mmeetri-
makorda
süsteemi
väärtuste
eraatorite
5-20 se-
avv alduvad
e.
Järgnev
tingitud
del leiab
dit. Sell
misi sts
P
P
P
P
valt analüüs
d võnkumise
b simulatsio
leks käsitlet
enaariume:
Pbase – baas
Pku1 – pinge
Pku2 – pinge
Pku3 – pinge
sitakse gene
e summutam
ooniperiood
takse alljärg
sstsenaarium
easümmeetr
easümmeetr
easümmeetr
eraatorite e
misel, kus e
di 20. sekun
gnevatel ge
m, kus pinge
ria väärtus I
ria väärtus I
ria väärtus I
elektrisüstee
elektriraudte
ndil aset ko
eneraatorite
easümmeetr
Iru alajaama
Iru alajaama
Iru alajaama
emi stabilisa
ee liitumisp
lmefaasiline
aktiivvõim
ria puudub (
as on 0,8%
as on 1,5%;
as on 2,0%.
aatori talitl
punkti
e lühis kest
msuste jooni
(elektriraud
(alajaotis 6
lust lühiseta
alajaa
tvusega 0,25
istel 4.42-4.
dtee koormu
.2.2);
74
alitlusest
ma latti-
5 sekun-
.47 järg-
useta);
Jooniste
pärijärg
pingeas
lühisest
el 4.42
gnevuskomp
ümmeetria
t tingitud võ
ja 4.43
ponendi gra
ei avalda m
õnkumise su
on to
aafikud ülek
märkimisvää
ummutamise
o
kandevõrgu
ärset mõju g
el.
u lühisetalit
generaatori
o
tluse korral
elektrisüste
l, millelt se
eemi stabili
75
elgub, et
saatorile
Sarnas
võimsus
mõju ge
se pärijärgn
eneraatori el
eelt genee raatorile G
nevuskompo
lektrisüstee
G1, on jooni
onent, kus s
mi stabilisa
istel 4.44 ja
samuti ei a
aatorile lühi
a 4.45 tood
avalda pinge
isest tingitud
ud ge n
easümmeetr
d võnkumis
neraatori G2
ria märkimi
se summuta
76
2 aktiiv-
isväärset
amisel.
Lisaks
elektrisü
tori akti
valt va
set mõju
sel.
üsteemi stab
iivvõimsuse
u generaato
generaaatoritele v
bilisaatori t
e pärijärgne
ori elektrisü
vaadeldi ant
talitlust. Joo
evuskompon
tulemu s
üsteemi stab
tud juhtum
onistel 4.46
nendi graafi
stega, kus p
bilisaatorile
mi juures ka
ja 4.47 too
ikutelet on n
pingeasümm
lühisest tin
a
odud
näha sarnas
meetria ei av
ngitud võnk
ge n
seid tulemu
valda märkim
kumise sum
77
neraatori
generaa-
si eelne-
misväär-
mmutami-
78
Püsitalitluse analüüsi tulemusena selgub, et pingeasümmeetriast põhjustatud võnkeprotsessid
ei avalda märkimisväärset mõju generaatorite elektrisüsteemi stabilisaatoritele ja ei tekita juh-
timissüsteemist tingitud võnkeprotsesse. Lühisest tingitud siirdeprotsessi analüüs kinnitab, et
pingeasümmeetria ei mõjuta elektrisüsteemi stabilisaatorite võimekust generaatorite võnku-
miste summutamisel.
Pingeasümmeetria mõju generaatorite üle- ja alaergutus piirajatele
Järgnevalt analüüsitakse pingeasümmeetria mõju Iru alajaama ühendatud generaatorite üle-
ja alaergutus piirajatele. Vastavalt jaotises 4.1 esitatud mudelite kirjeldustele kasutatakse
ergutussüsteemi ABB Unitrol, kus rakendatakse erilahendusel põhinevaid piirajaid.
Nende mudelid ja talitluspõhimõtted on lähemalt kajastatud allikas [11]. gene-raatoril ja
generaatoril on kasutusel samaväärsed Basler DECS-250 ergu-tussüsteemid, mistõttu on ka
üle- ja alaergutus piirajad samaväärse talitlusega. Antud piirajaid on täpsemalt käsitletud
allikates [11], [13]-[14].
Projekti eelneva etapi [1] ja seni tehtud analüüside tulemustest on selgunud, et ülekandevõrgu
pingeasümmeetria olukorras ei täheldata märkimisväärsete võnkeprotsesside tekkimist gene-
raatorite väljundvõimsuste hetkväärtustes ja ergutusvoolus. Viimast rakendatakse üle- ja ala-
ergutite sisendina.
Üle- ja alaergutus piirajate analüüsimisel kasutatakse ühisjuhtimissüs-teemi ja
reaktiivvõimsuse regulaatori liitumispunkti pinge reguleerimise funktsiooni, kuna
Tallinna Elektrijaama ühisjuhtimissüsteemi reaktiivvõimsuse regulaatoril rakendatakse
piirajate funktsioone, mis rakenduvad enne generaatorite üle- ja alaergutus piira-jaid.
Piiravate funktsioonide analüüsimisel vaadeldakse järgmisi stsenaariume:
Qbase – baasstsenaarium, kus pingeasümmeetria puudub (elektriraudtee koormuseta) ja
simulatsiooni 20. sekundil sisestatakse pingeregulaatori sätteväärtused põhjustades pii-
rajate rakendumise;
Qku1 – pingeasümmeetria väärtus Iru alajaamas on 0,8% (alajaotis 6.2.2);
Qku2 – pingeasümmeetria väärtus Iru alajaamas on 1,5%;
Qku3 – pingeasümmeetria väärtus Iru alajaamas on 2%.
Kõigi stsenaariumite juures lähtutakse generaatorite raskeimast seadistusest, kus kõik kolm
generaatorit talitlevad maksimaalse väljundvõimsusega.
Esmalt analüüsitakse pingeasümmeetria mõju generaatori üleergutus piirajale. Joonisel
4.48 on toodud eaktiivvõimuse pärijärgnevuskomponent kõigi mainitud stse-
naarium
pingeas
avalda ü
dud stse
ga ei ka
Qku3) er
väljundi
Vaadeld
pingeas
kus voo
0,8%-ne
generaa
geasüm
väärtus
mite juu
ülekoor
tõttu 1,5
ulatust.
mite juures.
ümmeetria
ülekandevõ
enaariumite
aasne võnk
rgutusvoolu
i reaktiivvõ
des genera
ümmeetria
olu efektiiv
e pingeasüm
atorit ülekoo
m
generaatori
ures koorm
rmumise ees
5% ja 2%
Jooniselt o
stsenaarium
rgu pingeas
juures reag
keprotsesse
võnkumine
õimsust piira
põhjustab
vväärtus on
mmeetria ta
ormuse eest
alajaamas
i nimivoolu
mub faasi b
st. Faasis b
pingeasümm
on näha, et
mid muutu
sümmeetria
geerib piiraj
generaatori
e ei mõjuta
atakse vasta
faaa sivoolude
faasivoolud
suurim. St
se generaat
t. Stsenaariu
suureneb,
ule (In). Ant
mähis üle
ülekoormu
meetria tek
t võrreldes
usi generaat
a mõju gene
ja tekkivale
i G1 talitlu
üleergutus
avalt seadist
väärtuseid,
de asümmee
tsenaariumi
tori ohtlikku
umite Qku2 j
läheneb ge
tud kõrgem
ning üleerg
us pole piisa
kkimisel tul
baasstsenaa
tori reaktiiv
eraatori ülee
e ülekoormu
ses. Asümm
piiraja talit
tusele.
, mis on to
etriat. Kõig
i Qku1 korra
u koormumi
a Qku3 (joon
eneraatori e
ma pingeasüm
gutus piiraja
avalt suur re
leks vähend
ariumiga ei
vvõimuse g
ergutus piira
usele ning p
meetriline ta
tlusvõimet n
oodud jooni
ge enam on
al (joonis 4
ist ja üleerg
nis 4.49 b ja
enim koorm
mmeetria ta
a ei suuda
eleekaitse ra
dada genera
i põhjusta
graafikus. S
ajale. Kõigi
piiraja raken
talitluse (Qk
ning genera
isel 4.49 se
n koormatud
4.49 a) ei
gutus piiraja
a c) korral,
matud faasi
asemega sts
kaitsta gen
akendumise
aatori regul
79
erinevad
Seega ei
i vaadel-
ndumise-
ku1, Qku2,
aatori G1
elgub, et
d faas b,
põhjusta
a kaitseb
kus pin-
b voolu
senaariu-
neraatorit
eks, mis-
eerimise
musele j
raatori
koormu
Vaadeld
olukord
Kõigi v
koormu
piiraja g
releekai
se raken
asümme
mumist
täiendav
taset.
Antud p
da, et vä
ja selle rake
u
u
üleerg
sele.
des joonisel
d
aadeldavate
usvool gene
generaatorit
itse rakendu
ndumisest
e
. Mistõttu e
vaid meetm
pingeasümm
ältida gener
endumine e
utus piiraja
l 4.51 toodu
gee neraatoriga
e pingeasüm
eraatori nim
t üle koorm
umist ja sell
vvälja lülitud
etria gg
elektriraudte
meid vähend
meetria tasem
raatori üle k
ei too kaasa
seadistus
ud generaato
a, kus lähtuv
mmeetria sts
mivoolu ning
mumise eest.
lisel pikaaja
a. Seega põ
ee koormus
damaks ülek
mete juures
koormumist
võnkeprots
on piisava
ori G2 faasi
valt pingeas
senaariumit
g asümmee
. Liigvoolu
alisel talitlu
õhjustab Iru
maksimm aalse talit
se liitumise
kandevõrgu
s tuleks gen
.
sesse genera
tundlikkus
voolude efe
sümmeetria
e (Qku1, Qku
etrilise talit
väärtus po
usel võib gen
u alajaama la
tluskoormus
el Järveküla
Iru alajaam
neraatori ma
aatori püsita
sega reagee
ektiivväärtu
st koormub
u2 ja Qku3) ko
luse tõttu e
le aga piisa
neraator üle
attidel avald
se juures ge
alajaama o
mas tekkivat
aksimaalset
alitluses. V
erides kohe
useid selgub
b kõige enam
korral ületab
ei kaitse ül
avalt suur ta
ekuumenem
duv 0,8%-n
eneraatori ü
on tarvis ra
t pingeasüm
t võimsust v
81
selt üle-
b sarnane
m faas b.
b faasis b
eergutus
agamaks
mise kait-
ne pinge-
üle koor-
akendada
mmeetria
vähenda-
Joonisel
pärijärg
pingeas
l 4.52
gnevuskomp
ümmeetria
ponent, kus
olulist mõj
l
ju generaato
lt eelnevalt
ori üleergut
vaadeldud
tus piirajale
Väo genera
e. Kõigi vaa
reaktiivv
aatoritega e
aadeldavate
82
võimsuse
ei avalda
stsenaa-
riumite
võnkepr
4.50) ja
piiraja e
list üle
mist ei l
pingeas
juhtudel
mis on t
rakendu
kaitseb
üle, mis
juures reag
rotsesse gen
a
erinevaid se
koormust.
luba.
ümmeetria
l ületavad f
tingitud gen
umisel piira
generaatori
s näitab, et a
geerib piira
neraatori pü
eadistusi, ku
Samas kui
stsenaarium
faaside koor
neraatori üle
atakse faasid
it asümmee
antud gener
aja tekkival
üsitalitluses
us Iru Elekt
mite korral
rmusvoolud
eergutus pii
de koormus
trilisest tali
e
aator ja sell
le üle koorm
s. Võrreldes
onis 4.52)
trijaama ge
(Qku1, Qku2
d (Ia, Ib ja I
iraja seadist
svoole luba
itlusest ting
ei koormu p
le parameet
musele ja s
s omavahel
üleergutus
neraatori ül
leergutus p
tori faasivo
ja Qku3). Jo
Ic) lühiajalis
tusest. Ülee
atud talitlusp
itud ülekoo
pingeasümm
trid on piisa
selle raken
l
piiraja tali
leergutus pi
piiraja gener
oolude efek
ooniselt on
selt generaa
rgutus piira
piirkonda ja
ormuse eest.
meetriast tin
ava varuga.
itlust on nä
iiraja lubab
raatori üle k
ktiivväärtuse
näha kuida
atori nimivo
aja teise kait
a üleergutu
. Saadud tu
ngitud mõju
83
i kaasne
(joonise
äha sama
lühiaja-
koormu-
ed kõigi
as kõigil
oolu (In),
tseastme
us piiraja
ulemused
ude tõttu
Järgnev
talitlus
valt võetaks
sarnaste pin
se vaatluse
ngeasümme
võimsuse p
alla Iru ala
eetria stsena
pärijärgnevu
ajaama ühe
aariumite ju
uskomponen
endatud gen
uures. Jooni
nt kõigi kirj
neraatorite
isel 4.54 on
jeldatud sts
alaergutus
n
senaariumite
84
piirajate
e juures.
Joonisel
olulist m
generaa
reldes b
Qku3) on
tus piira
Joonisel
das tek
vaadeld
Kusjuur
põhjusta
ning ala
raudtee
hendam
tekkiv 0
mistõttu
geasüm
l toodud gr
mõju gener
atorit ja sell
baasstsenaar
n näha, et e
aja täpsust j
l 4.55 on t
kkiv pingea
davate pinge
res kolmest
ab Iru alaja
aergutus piir
koormuse
maks pingeas
0,8%-ne pin
u on vajalik
mmeetria tase
raafikud nä
raatori alaer
le rakendum
riumi graaf
ergutusvoolu
a generaato
sümmeetria
easümmeetr
faasist on e
aama lattid
raja ei suud
liitumisel J
sümmeetria
ngeasümme
k vähendada
et.
äitavad, et ü
rgutus piira
misega ei ka
fikut (Qbase)
u võnkumin
ori reaktiivv
a põhjustab
ria stsenaari
enim koorm
el tekkiv 0
da vastavat k
ärveküla al
a taset Iru al
eetria tase v
a elektrirau
ülekandevõ
ajale. Üleko
aasne võnke
) pingeasüm
ne pingeasü
võimsust piir
b generaator
iumite juur
matud faas a
0,8% pingea
kaitset taga
ajaama on v
lajaama latt
võib kaasa
udtee koorm
õrgus tekkiv
oormuse ko
eprotsesse g
mmeetria st
ümmeetria o
ratakse vast
olude graaf
ri faasivoo
es põhjusta
a. Stsenaariu
asümmeetri
da. Saadud
vaja rakend
tidel. Iru ala
tuua häiring
musest tingit
v pingeasüm
orral kaitseb
generaatori
tsenaariumi
olukordades
tavalt selle s
fikud, kust o
lude asümm
ab generaato
umi Qku1 (jo
a generaato
tulemused
dada täienda
ajaamas N-
guid genera
tud lubatud
mmeetria e
b alaergutu
püsitalitlus
itega (Qku1,
s ei mõjuta
seadistusele
on selgelt n
meetriat, m
ori üle koor
oonis 4.55 a
ori üle koo
näitavad, et
avaid meetm
1 kriteerium
aatori G1 ta
d maksimaa
85
ei avalda
us piiraja
ses. Võr-
, Qku2 ja
alaergu-
e.
näha kui-
mis kõigi
rmumist.
a) korral
ormumist
t elektri-
meid vä-
mi korral
alitluses,
alset pin-
vaadeld
avalda t
4.56 kajas
dud pingea
tekkiv pin
stsenaarium
ria märkim
mite juures
misväärseid
võimuse p
s, kus sarn
mõjusid ge
ärijärgnevu
eneraatori a
uskomponen
aaselt gg
alaergutus p
86
nti kõigi
piirajale.
Piiraja r
generaa
leerimis
generaa
(joonis
piiraja s
seadista
alajaam
Joonisel
pingeas
korral re
kaitses g
tori püs
tori G2
tekkiv p
tori nim
dumist j
kaitse ra
pingeas
mis püs
reageerib te
atori püsitali
se täpsust n
atori G2 ala
4.54) ja ka
seadistuseg
atud aeglase
ma ühendatud
l
ümmeetrias
eageerib ge
generaatorit
sitalitlusel n
alaergutus
pingeasümm
mivoolu. Tek
ja pikaajali
akendumise
ümmeetria
ivat üle koo
ekkivale üle
itluses. Ülek
ning väljund
aergutus pii
a järgmisena
a (joonis 4
eks ja püsit
d generaato
st tingitud ü
eneraatori al
t üle koorm
nimivoolu lä
piiraja ei
meetria korr
kkiva liigvo
ise talitluseg
est. Simulat
ormumist.
ekoormusele
kandevõrgu
dvõimsust p
iraja seadis
a analüüsim
.58), on nä
talitluse saa
oritel.
ülekoormuse
laergutus pi
mumise eest
ähedale. 2%
suuda kaits
ral ületab ge
oolu väärtus
ga võib kaa
sioonitulem
e ning selle
u pingeasüm
piiratakse v
stust (jooni
misele tulev
äha kuidas
avutamine
e teket. Ping
iiraja nimiv
ja piirates f
% pingeasüm
sta generaat
eneraatori fa
s pole piisa
asneda gene
m u
e rakendumi
mmeetria ei
vastavalt se
v
oolude efek
geasümmee
oolust suure
faaside koor
mmeetria ko
torit üle ko
faasi a koorm
avalt suur põ
eraatori välj
ub, et Iru al
maksimaal
isega ei kaa
mõjuta alae
adistusele.
ktiivväärtus
etria stsenaa
ema koormu
rmusvoolud
orral (Qku3)
oormumise
musvool pü
õhjustamak
ja lülitumin
lajaama latti
sel koormu
asne võnkep
ergutus piira
Võrreldes
sed, mis kirj
ariumite Qku
musvoolu tek
de väärtust
selgub, et
eest. Iru al
üsitalitlusel
ks releekaits
ne ülekuum
tidel tekkiv
usel alaergu
87
protsesse
aja regu-
aga Väo
rjeldavad
u1 ja Qku2
kkimisel,
generaa-
generaa-
lajaamas
generaa-
se raken-
menemise
0,8%-ne
utusrežii-
võimsus
pingeas
a
se pärijärgn
ümmeetria
a
a
nevuskompo
märkimisvä
alaergutus pi
onent. Sar
äärset mõju
iiraja talitlu
u Iru Elektri
ust kirjeldab
generaatori
ijaama gene
b joonisel 4.
itele ei ava
eraatori alae
.58 toodud
alda ülekan
ergutus piir
88
reaktiiv-
ndevõrgu
raja talit-
lusele n
tekkimi
püsitalit
võnkum
ühegi p
tused ge
luspiirk
se võim
ning kõigi v
se eest. Üht
tluses. Joon
mine on ting
ingeasümm
eneraatori n
konnas vasta
msuse juures
vaadeldud
tlasi ei kaas
nisel 4.58
gitud alaergu
meetria stsen
nimivoolu.
avalt piiraja
alakoorma
stsenaarium
sne alaergut
nähtav gen
utus piiraja
naariumi (Q
Generaator
a sätteväärt
tud.
mite juures
tus piiraja r
neraatori re
seadistuses
Qku1, Qku2, Q
ri alaergutu
kaitseb pii
akendumise
eaktiivvõim
t.
Qku3) korral
us piiraja ho
raja genera
ega võnkepr
use pärijär
ei ületa koo
oiab genera
ama genera
aatorit ülek
rotsesse gen
rgnevuskom
ormusvoolu
aatorit lubat
aator on mak
89
oormuse
neraatori
mponendi
ude väär-
tud talit-
ksimaal-
4.6 K
Projekti
mudelis
projekti
distusvõ
neraator
mulatsio
Uurimis
analüüs
on ülek
väärtust
asümme
Kokkuvõt
i käesolevas
sse lisatud u
i eesmärkid
õimalustega
rite mudelit
oone ja anal
stöö raames
imisel ülek
kandevõrgu
tega, mis fa
eetriast tule
te
s etapis on k
uued, elektr
est on mud
a. Modellee
te talitlust s
lüüse silma
s on tähelda
kandevõrgu
pinge ja v
aasivõimsus
eneva vastuj
kogu elektr
rijaamadele
eleid täiend
rimismudel
seadistatud
s pidades.
atud kitsask
pingeasüm
voolu siinus
ste summeer
ujärgnevusko
ritranspordi
e reaalselt v
datud kaitse
lite ühildam
nii, et saav
kohti genera
mmeetria tin
skõverate a
rimisel kaja
omponendi
projekti raa
vastavad gen
eseadmete li
mise raames
vutataks nen
aatorite mod
ngimustes. A
amplituud n
astub koguv
poolt põhj
ames koosta
neraatorite
isa mudelite
on nii ülek
nde ühilduv
delleerimise
Asümmeetri
ning faasini
võimsuse võ
ustatud võn
atud ülekan
mudelid. L
ega ning ne
kandevõrgu
vus edaspid
el ja nende
ilise talitlus
ihkenurgad
õnkumisena
nkumise ne
90
ndevõrgu
Lähtuvalt
ende sea-
u kui ge-
diseid si-
talitluse
se korral
erineva
a. Pinge-
eto ener-
91
giavahetus pöörleva seadme ning ülekandevõrgu vahel on null ning tegelikuks väljundvõim-
suseks on selle võnkumise keskväärtus.
Simulatsioonitulemustest järeldub, et vastujärgnevuskomponendist tingitud võimsuse võnku-
mine põhjustab generaatoris kiirendav/pidurdavat jõumomenti. Tulenevalt generaatori kons-
tantsest mehaanilisest momendist avaldub kiirendav/pidurdav jõumoment pöörlevas seadmes
vibratsioonina. Generaatorite puhul toob asümmeetrilisest talitlusest tingitud elektrilise jõu-
momendi võnkumine kaasa auruturbiini erinevaid mehaanilisi võnkerežiime, põhjustades see-
läbi turbiini komponentide ja turbiini enda eluea lühenemist.
Asümmeetrilise talitluse korral, kus tegemist on mahukate mudelitega ja väljundvõimsuste
juures pakub huvi vaid püsitalitluse väärtus, on võimsuste hetkväärtuste arvutamisel soovitus-
lik kasutada PSCAD standardseid võimsuse mõõtmise mooduleid koos suure silumisteguriga.
Olukordades, kus vaadeldakse siirdeprotsesside simulatsioonitulemuste täpseid väärtusi, on
aga soovituslik kasutada pärijärgnevuskomponentidel põhinevat arvutusmoodulit. FFT moo-
dulitel põhineva faasi põhiharmooniku arvutusmooduli rakendamine õigustab end juhul kui
tarvis on analüüsida iga faasi võimsust eraldi.
Käesolevas peatükis analüüsiti eraldi ka elektriraudtee koormusest tingitud pingeasümmeetria
mõju Iru alajaama ühendatud generaatorite elektrisüsteemi stabilisaatoritele ning üle- ja alaer-
gutus piirajatele.
Elektrisüsteemi stabilisaatorite analüüsimisel vaadeldi elektriraudtee koormuse liitumisel Jär-
veküla alajaama ning sellest tingitud pingeasümmeetria väärtusi 0,8%, 1,5% ja 2% Iru ala-
jaama lattidel. Lisaks vaadeldi siirdeprotsessi mõju Iru alajaama lattidel toimuva 0,25 sekun-
dilise kolmefaasilise lühise korral, et hinnata stabilisaatori võimekust lühisest tingitud võnke-
protsesside summutamisel. Saadud tulemustest selgus, et pingeasümmeetriast tingitud võnke-
protsessid ei avalda märkimisväärset mõju Iru alajaama ühendatud generaatorite elektrisüs-
teemi stabilisaatoritele. Tekkiva pingeasümmeetriaga ei kaasne juhtimissüsteemist põhjusta-
tud võnkeprotsesse generaatorite püsitalitlusel. Täiendavate lühisetalitlusega juhtumite juures
selgus, et dünaamiliste protsesside juures ei mõjuta ülekandevõrgu pingeasümmeetria elektri-
süsteemi stabilisaatorite võimekust generaatorite võnkumise summutamisel.
Üle- ja alaergutus piirajate analüüsimisel lähtuti elektrisüsteemi stabilisaatorite analüüsiga
sarnastest stsenaariumitest, kus vaadeldi elektriraudtee koormuse liitumist Järveküla alajaa-
mas ning sellega kaasneva pingeasümmeetria tasemete tekkimist Iru alajaamas. Pingeasüm-
meetria mõjude analüüsimisel kasutati Tallinna Elektrijaama ühisjuhtimissüsteemi ja Iru
92
Elektrijaama reaktiivvõimsuse regulaatori liitumispunkti pinge reguleerimise funktsiooni.
Generaatorite maksimaalsesse üle- ja alaergutusrežiimidesse viimiseks sisestati vastavad sät-
teväärtused pingeregulaatori mudelisse, mis põhjustavad piirajate rakendumise.
Analüüside tulemustest järeldub, et pingeasümmeetriast tingitud võnkeprotsessid ei avalda
märkimisväärset mõju generaatorite üle- ja alaergutus piirajatele. Ühtlasi ei kaasne generaato-
rite juhtimissüsteemist põhjustatud võnkeprotsesse generaatorite püsitalitlusel. Analüüsides
generaatorite koormusvoole selgub, et ülekandevõrgu pingeasümmeetria põhjustab ka gene-
raatorite koormusvooludes asümmeetriat, üleergutusrežiimis koormub kõigi Iru alajaama
ühendatud generaatoritel kõige enim faas b, alaergutusrežiimis aga faas a. Koormusvoolude
asümmeetria korral kui faasi koormusvool ületab generaatori mähise nimivoolu, ei suuda üle-
ja alaergutuspiirajad tuvastada generaatori üle koormumist. Vaadeldud pingeasümmeetria
stsenaariumite korral koormub generaator üle alaergutusrežiimi maksimaalse võimu-se juures
ning neraator üleergutusrežiimi maksimaalse võimsuse juures. Saadud tulemustest selgub, et
Iru alajaama ühendatud generaatorite seisukohast võib alajaama lattidel tekkiv 0,8%-ne
pingeasümmeetria (N-1 kriteerium alajaotis 6.2.2) generaatorite maksimaalse võimsusrežiimi
korral kaasa tuua generaatorite välja lülitumise.
5. Ko
mu
Vaheldu
süsteem
mades,
ühefaas
vahele,
olevaid
Nüüdisa
uute efe
koormu
on ping
võimsus
damisel
des. Üle
det ehk
le on ST
tate jook
ka RPC
järgnevu
vastulül
võimald
RPC teh
rakenda
onverter
us ja mõ
uvvoolul (A
mid on enam
kus kolmef
ilisse süstee
jättes puut
toitesüsteem
ajal võimald
ektiivsemat
use iseärasu
easümmeet
steguri pare
l on jõuelek
ekandevõrg
täielikult ju
TATCOM v
ksul on rau
C – Railway
usvoolu ko
litus (back-t
dab RPC k
hnoloogiat
amine elektr
Joo
rite vah
õju
AC) 25 kV
masti lahend
faasiline üle
emi. Elektri
tumata kolm
me kirjeldav
dab jõuelek
e ja enam
stest on tea
tria ja harmo
endamise va
ktroonikal p
gus tekkiva
uhitavat pin
võimeline k
udtee toitesü
y Static Pow
ompenseerim
to-back) ko
a reaktiiven
on võimali
riraudtee toi
nis 5.1. RPC
enduse
nimipingeg
datud läbi t
ekandesüste
iraudtee koo
manda faasi
vad ja analü
troonika are
stabiilsust t
ada sellega
oonikute lev
ajadus. Ühe
põhinevate
pingeasümm
geallikat. T
kompenseer
üsteemides k
wer Conditio
mist. Tegem
onverteriga [
nergia kom
ik kohandad
itesüsteemis
C rakendam
el ühend
ga ja 50 Hz
traditsioonil
eemi toitepin
ormus on se
i. Elektrirau
üüsivad ülev
eng seni tav
tagavamate
kaasnevad
vimine ülek
eks alternati
seadmete r
meetria väh
Tänu väljund
rima vastujä
koos eritüüp
oner, mis s
mist on pea
[22]. Lisaks
mpenseerimi
da ka teiste
s on lihtsust
mine elektrir
datava e
z sagedusel
lise ühefaas
nge edastata
eega ühend
udtee konta
vaatlikumal
vapäraseid s
ega. Tulenev
kvaliteedi p
kandevõrgus
iiviks kvalit
rakendamin
hendamisek
dpinge amp
ärgnevusvoo
pi trafoühen
arnaselt ST
amiselt ala
s vastujärgn
ist ja harmo
ele veoalaja
tatult kujuta
raudtee toit
elektrira
talitlevad e
silise trafoü
akse elektri
atud ülekan
aktvõrkude
lt allikad [2]
süsteeme täi
valt elektrir
probleemid
s aga ka pin
teedi proble
e elektrirau
s kasutatak
lituudi ja fa
olu kompon
ndustega [2
TATCOM’il
lisvooluühe
nevusvoolu
oonikute ta
aama trafotü
atud joonise
tesüsteemis
audtee o
elektriraudt
ühenduse ve
iraudtee kon
ndevõrgu ka
erinevaid k
], [21].
iendada ja a
raudtee erip
d, millest pe
nge reguleer
eemide mõju
udtee toitesü
kse STATCO
aasinurga ju
nenti. Viima
2] rakendust
le võimalda
endusega (D
kompensee
aseme vähe
üüpidele [2
el 5.1.
[22]
93
ole-
tee toite-
eoalajaa-
ntaktliini
ahe faasi
kasutusel
asendada
pärast ja
eamiseks
rimise ja
u vähen-
üsteemi-
OM sea-
uhtimise-
aste aas-
t leidnud
ab vastu-
DC-link)
erimisele
ndamist.
2]. RPC
Tulenev
talitleva
Kesk- j
Põhja-A
[23]. Tä
kohta lu
Algupär
muundu
lise asün
liselt ta
toitesüs
te staati
teemi pl
Joo
5.1 S
Staatilin
maldab
raudtee
pingele
Alalisvo
sena nin
back-to-
valt ajalooli
aid elektrira
a Ida-Euro
Ameerikas j
äpsemalt sa
ugeda [2], [2
raselt kasu
ursüsteeme,
nkroongene
alitlevaid sü
teemides sa
iliste sagedu
lokk-skeem
onis 5.2. Ko
Staatilise
ne sagedusm
pinge muu
toitepingek
sobivaks, k
ooluühendu
ng elektrirau
-back AC/D
isest taustas
audtee toites
opas, Põhja
ja Jaapanis
ab elektrira
21].
utati saged
kus kolme
eraatoriga, e
üsteeme kas
agedusmuun
usmuunduri
mi staatilise s
ontaktliini to
sagedus
muundur üh
undamist üh
ks. Esmalt
kust see eda
usest muund
udtee toitel
DC muundu
st ja arengu
süsteeme. N
amaades on
vähem tun
audtee toites
duse muund
faasiline sü
et toita 16,7
sutusel olev
ndurid aga a
itega (SFC –
sagedusmuu
oitesüsteemi
smuund
hendatakse
hefaasiliseks
madaldatak
asi muunda
datakse ping
iinile vastav
uritest, mis o
ust on riigit
Nii on näitek
n rakendatu
ntud 25 Hz
süsteemide
damiseks m
ünkroonmoo
7 Hz sagedu
vat veel tän
asendunud e
– Static Fre
unduri raken
i plokk-skee
duri tööpõ
ülekandesü
s, vastavalt
kse kolmefa
atakse alalis
ge jällegi va
vale sagedu
on alalisvoo
i kasutust l
ks 50 Hz sa
ud aga 16,7
z sageduseg
levimisest j
mootor-gen
otor on meh
usega toites
naseni [22].
efektiivsem
equency Co
ndamisel ka
em staatilise
õhimõte
üsteemi kõig
t vajadusele
aasilise süst
svooluühend
ahelduvping
usele. Staati
olu poolel o
eidnud mitm
agedus kasu
7 Hz põhin
ga elektrirau
ja nende aja
neraatoril p
haaniliselt ü
süsteemi. Vä
Tänapäeva
mate jõuelekt
onverter). K
ajastab joon
e sagedusmu
gi kolme fa
e määratud
teemi pinge
dusele vasta
gele, kuid nü
iline sagedu
omavahel üh
meid eri sa
utusel valda
nevat süstee
audtee toites
aloolise kuj
põhinevat
ühendatud ü
äidetavalt l
al on elektr
ktroonikal põ
Kontaktliini
nis 5.2.
uunduriga
aasiga ning
sagedusega
e konverteri
avaks alalis
üüd juba üh
usmuundur
hendatud. S
94
agedustel
avas osas
emi ning
süsteemi
unemise
pöörlev-
ühefaasi-
eiab sel-
riraudtee
õhineva-
toitesüs-
[22]
see või-
a elektri-
i sisend-
spingeks.
hefaasili-
koosneb
Staatiline
sagedus
pool võ
poolt te
se saged
süsteem
alalisvo
5.2 N
Kirjand
dele. Kõ
dest Ne
uue 20
muunda
gega ele
muutma
takse ka
daarmäh
nelja üh
teemi tr
viimine
Saksam
elektrien
terjaam
Deutsch
nev kon
kandesü
talitleva
smuunduri p
õrku ühenda
ostatud lahe
dusmuundu
mi ja teine r
ooluühendus
Joonis
Näiteid st
dusallikatest
õige enam l
ew Generati
MW võim
ab kolmefaa
ektriraudtee
ata [22]. Pi
ahte kolme
hisele. Ping
hefaasilist ja
rafo sekund
leiab aset 2
maal Dattenl
nergia edas
[27]. Antu
he Bahn’i se
nverterjaam
üsteemist pi
a elektriraud
põhimõttesk
atud läbi jõ
endusele võ
uri näol tege
raudteesüste
se (joonis 5
s 5.3. Ülekastaatilis
taatilise s
t leiab viitei
leiab kajastu
ion Rolling
msusega kon
asilise 50 H
e toitesüstee
inge muund
faasilist ja
ge muundam
a viieastmel
daarmähisel
2016. aasta
n’is on valm
stusvõimeku
ud projekt o
eni toitva k
võimaldab
inge muund
dtee toitesü
keemi kajas
õuelektrooni
õidakse selle
emist kahe
eemi poolne
.3), mistõttu
ndesüsteemse sagedusm
sagedus
id mitmetel
us Austraali
gstock (NGR
nverterjaam
Hz sageduse
emile vastav
damisel vah
kolmeastm
misel alalisv
list pingemu
le ühendatu
lõpus [26].
mimas elekt
usega staati
on ellu kut
kivisöejaama
kolmefaasi
damist ühef
üsteemi tarb
stab joonis 5
ikal põhinev
eks kasutad
eraldiseisv
e. Mõlemad
u on süsteem
mi ja elektrirmuunduri põ
smuundu
e konverter
ia, kus on tö
R) projekt
ma ehitamist
ega ülekand
vaks ühefaa
helduvvoolu
melist pingem
vooluühend
muundurit, m
ud [22]. Pr
ktriraudteesü
ilise sagedu
tsutud tulen
a amortisee
ilisest 400 k
faasilisele 1
beks. Konve
5.3. Enamas
vate trafoüh
da ka reakto
a pingeallik
d muundurid
mipooled om
raudtee toiteõhimõtteske
uri raken
rjaamadel p
öös mitu va
[24] sisalda
t. Paigaldat
desüsteemi
asiliseks toi
u võrgust a
muundurit,
duselt tagas
millest igaük
rojekti prog
üsteemi sen
usmuunduri
nevalt suure
erumisest [2
kV nimipin
110 kV nim
erterjaam ko
sti on muun
henduste, k
oreid [23]. S
kaga, milles
d on omava
mavahel ele
esüsteemi veem [22]
damises
õhinevatele
astavat proje
ab Queensl
tav staatilin
elektrienerg
itepingeks,
lalisvooluüh
mis ühend
si vahelduvp
ks on eraldi
gnoositav va
i suurim 41
tehnoloogi
enenud ener
27]. Uus jõu
gega ja 50 H
mipingel ja
oosneb nelja
nduri vaheld
kuid sõltuva
Sisuliselt on
st üks on ü
ahel ühenda
ektriliselt er
vahelise
st
e elektriraud
ekti [24]-[2
land Rail sü
ne sagedusm
gia 25 kV n
sealjuures
hendusele r
datakse trafo
pingele kas
iseisvalt rau
almimine j
13 MW võim
ial põhinev
rgiavajadus
uelektroonik
Hz sagedus
16,7 Hz sa
ast identses
95
duvvoolu
alt tootja
n staatili-
lekande-
atud läbi
raldatud.
dteeliini-
5]. Nen-
üsteemis
muundur
nimipin-
sagedust
rakenda-
o sekun-
sutatakse
udteesüs-
a töösse
msusega
konver-
sest ning
kal põhi-
sega üle-
agedusel
st muun-
96
durplokist tagamaks süsteemi kõrge töökindluse ja varustatuse ka olukordades, kus üks
muundurplokkidest on rikketalitluses või hoolduses [27].
Staatilise sagedusmuunduri tehnoloogial põhinev konverterjaam on edukalt töösse võetud ka
Norra raudteesüsteemis, kus sarnaselt eelnevalt mainitud Saksamaa projektiga võimaldab
konverterjaam elektrienergia ülekandmist kolmefaasilisest 50 Hz sagedusel talitlevast ülekan-
desüsteemist ühefaasilisele 16,7 Hz sagedusel talitlevale elektriraudtee toitesüsteemile. Kon-
verterjaam sisaldab endas kahte 15 MW võimsusega üksust, mis võimaldavad elektrienergia
ülekandmist mõlemas suunas [28].
Jõuelektroonika rakendamine raudteesüsteemides tõstab oluliselt süsteemi efektiivsust ja sta-
biilsust. Suuremad elektriseadmete tootjad, näiteks ABB ja Siemens, pakuvad elektriraudtee
toitesüsteemidele uutel tehnoloogiatel põhinevaid staatilise sagedusmuunduriga konverter-
jaamade lahendusi, kus tegemist on nn võtmed kätte lahendustega [29]-[30]. Vastavalt ABB
andmetele [31] on nende poolt raudteeliinide toiteks töösse viidud enam kui 20 staatilise sa-
gedusmuunduri tehnoloogial põhinevat konverterjaama, mille võimsused jäävad enamasti
vahemikku 15-20 MW. Lisaks eelpool mainitud projektidele Austraalias, Saksamaal ja Norras
on näiteid tuua ka Austriast (Timelkam konverterjaam) ja Šveitsist (Wimmis’e konverter-
jaam). Siemens AG andmetel [30] on ka nende poolt paigaldatud mitmeid sarnaseid konver-
terjaamu raudteeliinide toiteks, millest suurim 180 MW nimivõimsusega jaam asub Phila-
delphias, USAs. Lisaks on näiteid ka Rootsist (Häggvik ja Eskilstuna konverterjaamad) ja
Saksamaalt (Nuremberg, Rostock, Adamsdorf jne).
5.3 Staatilise sagedusmuunduri rakendamise eelised ja kasumlik-
kus
Staatilisel sagedusmuunduril põhinev tehnoloogia omab tavapäraste elektriraudtee toitesüs-
teemide ees mitmeid eeliseid. Suurimaks loetakse asjaolu, et konverterite rakendamisel ei
põhjusta ühefaasiline elektriraudtee koormus kolmefaasilise ülekandesüsteemi pingeasüm-
meetriat, mistõttu puudub ka vajadus täiendavate, koormust ühtlustavate seadmete järgi. Li-
saks võimaldab staatiline sagedusmuundur vabalt reguleerida pingeid, faasinurki ja sagedust,
nii ülekande- kui ka elektriraudtee toitesüsteemi poolel ning ka juhtida aktiiv- ja reaktiiv-
võimsust ning võimsustegurit [22].
Staatilise sagedusmuunduri rakendamisel on ülekandesüsteem ja elektriraudtee toitesüsteem
teineteisest läbi alalisvooluühenduse elektriliselt eraldatud, seega on süsteemid ka lühisvõim-
suse seiskohast teineteisest eraldatud. Kuna lühisvoolude väärtused ülekandesüsteemides on
97
enamasti kõrged, siis staatilise sagedusmuunduri rakendamisel on kontaktliini lühisvoolu
väärtus määratud vastavalt konverteri maksimaalsele talitlusvoolule [22]. Seega elektriraudtee
kontaktliinides esinevad lühisvoolu väärtused vähenevad ja seeläbi vähenevad ka seadmete
taluvusnõuded ja maanduspaigaldise dimensioonid. Lisaks suudab staatiline sagedusmuundur
säilitada oma talitlust ka ülekandesüsteemis aset leidvate lühiste ajal [22]. See teeb staatilise
sagedusmuunduri toitel oleva elektriraudteeliinide talitluse töökindlamaks, vastupidiselt tra-
ditsioonilisele ühefaasilise trafo toitele, kus igasugused pinge väärtuse kõikumised kanduvad
kolmefaasilisest ülekandesüsteemist üle ühefaasilisele kontaktvõrgule.
Märkimisväärseks eeliseks staatilise sagedusmuunduri rakendamisel on raudteeliini toitesekt-
sioonide omavaheline ühendamine ilma, et oleks tarvis eraldavaid isoleervahemikke, mis on
tarvilikud tavapäraste toitesüsteemide juures [22]. Seeläbi on võimalik rajada suuremaid sil-
musvõrke, mis tagavad suurema töökindluse ja süsteemi efektiivsema talitluse [22]. Ühtlasi
võimaldavad pikenevad kontaktliinide toitesektsioonid ja konverterite aktiivvõimsuse juhti-
mine parandada regenereeritava võimsuse efektiivsemat rakendamist [22].
Oluliseks aspektiks staatilise sagedusmuunduri rakendamisel elektriraudtee toitesüsteemides
on nende fikseeritud harmoonikute spekter. Ülekandesüsteemis avalduvad seega vaid muun-
duri enda poolt tekitatud fikseeritud harmoonikud ning elektriraudtee süsteemi poolt kontakt-
liinis levivate harmoonikute häiringute ülekandumine ülekandesüsteemi on välistatud [22].
Staatilise sagedusmuunduri juures on positiivseks asjaoluks, et vastavate ehituslike võimalus-
te tagamisel saab neid ühendada otse kontaktliinile, mis teeb konverterjaama ja selle lülitus-
ruumide ehituse paindlikumaks [23]. See võib osutuda määravaks asjaoluks teatud kitsendus-
tega piirkondades, näiteks rasketes või piiratud maa-ala kasutusega asukohtades.
Võrreldes tavapärase ühefaasilise trafoga on staatiline sagedusmuundur mitme funktsiooniga
seade sisaldades endas ka juhtimise ja näiteks liini talitluse kontrolli funktsioone [22]. Vasta-
valt eelnevalt mainitule annab konverter kontaktliini pinge väärtuse kohandamise võimaluse
ning vastavalt vajadusele, saab pinget kas tõsta või näiteks regeneratiivse võimsuse olemas-
olul, pinget kontaktliinis vähendada. Tänu pinge reguleerimisele paraneb kontaktliini võimsu-
se edastus. Staatiline sagedusmuundur võimaldab ka kontaktsüsteemi faasinurga juhtimist
mõjutades seeläbi aktiivvõimsuse edastust konverterjaamade vahel.
Majanduslikust seisukohast lähtudes on staatilise sagedusmuunduri rakendamine esmapilgul
kulukam kui traditsiooniline ühefaasiline trafoalajaam. Teisest küljest, kui vaadelda kogu
raudteeliini projekti tervikuna, võib staatiline sagedusmuundur osutuda kasumlikumaks. Staa-
98
tilise sagedusmuunduri elektriraudtee süsteemides rakendamise SWOT analüüs on toodud
tabelis 5.1.
Tabel 5.1. Staatilise sagedusmuunduri (SFC) rakendamise SWOT analüüs [23]
Tugevused (Strengths) Nõrkused (Weaknesses)
3-faasilise süsteemi sümmeetrilisus Võimsustegur cosφ = 1 Kahe süsteemi elektriline eraldatus
(paindlikum liitumistingimustele) Parem töökindlus kõrgepingealajaa-
ma rikke korral (toite tagamine naa-ber SFC poolt)
Tänu madalamatele rikkevooludele(< 2 kA) on pingegradiendid vähemohtlikud ning lühise korral nendegatoimetulek lihtsam
Erinevatele pingeastmetele ühenda-mise võimalus
Paindlikum toitejaama asukoht, sõl-tub vähem isolatsioonvahemikest(eelis piiratud liini rajamisega asu-kohtades)
Väiksem mõju kõrvalistele süstee-midele rikkeolukordades
Moraalne risk sekundaarsüsteemide-le
Kõrged kapitalikulud Kõrge komplekssus / komponentide
arvestamine Tehnoloogia tähtajad on tarnijast sõl-
tuvad ja kelle tippkeskused asuvadenamasti välismaal
Kaasab vähe kohalikku tootmist Sünteesitud pinge lainekuju levitab
kindlat harmoonikute spektrit, mille-ga raudtee- ja ülekandevõrgud pea-vad toime tulema
Mitme SFC juhtimisfilosoofia onmüüjast sõltuv ja lähtub arengustaa-diumist
Piiratud kohapealne kompetents Raudteevõrgu erinevatesse asukoh-
tadesse paigaldatud SFC-de paral-leeltalitlemine nõuab olulisi muuda-tusi opereerimispraktikas
Võimalused (Opportunities) Ohud (Threats) Väiksemad talitluskulud Paindlik kommutatsioon Väiksemad kontaktliini kulud mitme
SFC-e paralleeltalitlusel* Isoleervahemike vajaduse vähene-
mine* Efektiivsem pidurdusenergia kogu-
mine ja rakendamine Väiksem risk kvaliteedinõuetele mit-
tevastavuses (fikseeritudharmoonikute tase)*
Raudteeliini efektiivsuse ja võimsuseedastuse parendamisel selgem inves-teerimiskulude põhjendatus
Lihtsustatud nõuded ühendamisele
Mitmete SFC topoloogiate ja jõu-elektroonika seadmete olemasolu tu-rul (nt IGBT/IEGT vs GTO/IGCT),edasimüüjast sõltuv toodete areng
Nõuab kaitseahelate ümberkujunda-mist ja sertifitseerimist tagamaks korrektset talitlus arvestamaks mada-lamaid rikkevoolude tasemeid ja töö-režiime
Sisemine madal tugiteenuste pakku-mine, praktika ja konsultatsioonipuudumine
*sõltub tootja pakutavast lahendusest
Esiteks vähendab konverterite rakendamine vajaminevate toitejaamade arvu raudteeliinil. Li-
saks on võimalik vältida isolatsioonivahemike tarbeks tehtavaid kulutusi. Tänu staatilise sa-
gedusmuunduri tehnoloogia efektiivsusele saab võimalikuks raudteeliinide ühendamine kesk-
99
pingevõrku, mistõttu tänu madalamale pingeastmele, vähenevad toitejaamade kulud ka üle-
kandevõrgu poolel. Keskpingevõrgud on enamasti raudteeliinide läheduses ka rohkem levinud
ning nende infrastruktuuri rajamine nõuab vähem kulutusi ja ruumi, võrreldes kõrgematel
pingetel talitleva võrguga. Võttes arvesse kõiki üldkulusid võib staatilise sagedusmuunduri
rakendamine elektriraudtee toitesüsteemides osutuda kasumlikumaks ja mõnel juhul isegi
ainuvõimalikuks lahenduseks [22].
Elektriraudtee toitesüsteemides kogub staatiline sagedusmuundur üha enam populaarsust,
seda just 50 Hz sagedusel talitlevates süsteemides. Hoolimata asjaolust, et antud lahendus
nõuab tihtipeale tunduvalt suuremaid investeerimiskulusid kui tavapärane ühefaasilise trafoga
toitesüsteem, kasutatakse staatilist sagedusmuundurit ka samal sagedusel talitlevate kolme- ja
ühefaasiliste süsteemide ühendamiseks [22].
Staatilise sagedusemuunduri rakendamist elektriraudtee süsteemides käsitleb põhjalikult [22].
Töös analüüsitakse mainitud Austraalia Queensland Rail süsteemis kasutusele võetud ja peat-
selt valmivat konverterjaama lahendust. Lisaks juba olemasolevatele elektriraudteeliinidele on
Queensland Rail süsteemis nii lähiajal kui ka pikemas perspektiivis planeeritud lisanduvaid
raudteeliine, mistõttu kasvab elektrienergia vajadus raudteeliinide toiteks märkimisväärselt
[23]. Arvestades olemasolevat infrastruktuuri, elektrivõrgu konfiguratsiooni ja seatud kritee-
riumeid (nt talitluse paindlikkust, töökindlust, võrgu eeskirjadega kohaldumist, investeerimis-
kulusid jne [23]) leiti analüüside [23] põhjal, et uue konverterjaama rajamine nii uute toite-
punktide kui ka olemasolevate uuendamisel on mõistlik valik. Peatselt valmiva Queensland
Rail elektriraudteeliini konverterjaama lahendust analüüsivas töös [22] on teostatud mitmete
eri stsenaariumitega modelleerimisi. Töös on võrreldud kahe elektriraudtee toitesüsteemi,
tavapärase ühefaasilise toitetrafo ja uue staatilisel sagedusmuunduril põhineva tehnoloogia
peamisi erinevusi. Modelleerimisel on veermiku võimsuseks määratud 4,2 MW ja maksimaal-
seks kiiruseks 110 km/h. Kaherealisel raudteeliinil on reisijate peatused orienteeruvalt iga 10
km tagant. Kogu raudteeliini ulatuses on sellel arvestatud kolm toitepunkti. Lisaks on silmas
peetud ka regeneratiivse pidurdusenergia võimalikku kasutamist süsteemis. Kahele mainitud
tehnoloogiale käsitletakse antud töös täiendavalt ka kahte erinevat kontaktliinisüsteemi, mil-
lest üks on lihtsaim 1x25 kV vahelduvvoolu süsteem ilma autotrafodeta kontaktliinil ja teine
on 2x25 kV vahelduvvoolu süsteem koos autotrafodega. Modelleerimisel on stsenaariumitena
arvesse võetud ka reservvõimalust N-1 kriteeriumi korral, kus raudteeliini keskmise toite-
punkti talitlus on katkenud. Joonis 5.4 kirjeldab mõlemat analüüsitud toitesüsteemi lahendust
antud olukorras.
Joonis t
Modelle
kontaktv
ühefaas
toitejaam
Joonis 5
kontaktl
raudteel
Staatilis
väärtuse
Staatilis
takse al
raudteel
allikale
käiduku
5.4. Kontaktoitesüsteem
eerimistulem
võrgu toitep
iliste trafo
made pikem
5.5 kajastab
liinisüsteem
liini pikene
se sagedusm
ega, seda ül
Joonis 5.5
sel sagedusm
llikas [32],
liini toitesü
[32] tood
ulud.
ktliini toitesm; paremal
mustest [22
punktide va
foalajaamad
maid vahem
b töös [22]
mide võrdlu
emisele tul
muunduri r
lekandevõrg
5. Kontaktli
muunduril p
kus on võ
üsteemi inve
dud näide
üsteem N-1– staatilisel
2] selgus, et
ahemaad m
e asendam
maid ning v
saadud tul
usel. Konve
leneb peam
akendamine
gu pinge vää
ini pikkus e
põhineva el
õrreldud sta
esteerimisku
300 km pi
1 kriteeriuml sagedusmu
t staatilise s
märgatavalt.
misel konv
vähendada
lemusi raud
erterjaamade
miselt tänu
e võimalda
ärtusest sõlt
erinevat toit
lektriraudte
aatilisel sag
ulusid. Allj
ikkuse kah
i korra; vasuunduril põ
sagedusmuu
Elektriraud
verterjaama
vajalike to
dteeliini pik
e rakendam
pinge reg
ab kontaktli
tumatult.
tesüsteemi la
ee toitesüste
gedusmuund
ärgnevalt o
heahelalise
sakul – ühefõhinev toites
unduri rake
dtee toitesüs
adega on
itepunktide
kenemisel e
misega saadu
guleerimise
iinide toitm
ahenduste j
eemi kuluef
duril ja aut
n tabelites
raudteeliini
faasiliste trasüsteem [22
endamisel p
üsteemis tav
võimalik
e arvu raud
eri tehnoloo
dud positiivn
võimaluse
mist kõrgem
juures [22]
fektiivsust a
totrafodel p
5.2 ja 5.3 v
ni investeer
100
afodega 2]
pikenesid
vapäraste
tagada
dteeliinil.
ogiate ja
ne mõju
ele [22].
ma pinge
analüüsi-
põhineva
vastavalt
rimis- ja
101
Tabel 5.2. Elektriraudteeliini autotrafodel (AT) ja staatilisel sagedusmuunduril (SFC) põhi-neva toitesüsteemi investeerimiskulude võrdlus [32]
AT SFCKogused ja ühiku hinnad Alajaam 220 kV 4x 31,5 MVA tk 5 0 Alajaam 110 kV 2x 15 MVA tk 0 7 Ühiku hind mln € 8 9 Autotrafojaam tk 20 0 Ühiku hind mln € 0,7 Tagasivooluahela pikkus km 600 0 Ühiku hind €/km 0,015 Isoleervahemikud tk 18 0 Ühiku hind mln € 0,1 Investeerimiskulud kokku Lülitusseadmed ja alajaamad mln € 54 63 Kontaktliini ja täiendavad seadmes-tik
mln € 11 0
Kokku mln € 65 63
Tabel 5.3. Elektriraudteeliini autotrafodel (AT) ja staatilisel sagedusmuunduril (SFC) põhi-neva toitesüsteemi käidukulude võrdlus [32]
AT SFCKogused ja ühiku hinnad Energia edastuskaod % +6 +6Regeneratiivne pidurdusenergia % -4 -9Energia 3-faasilisest AC võrgust GWh/a 510 480 Aktiivenergia hind 220 kV, 110 kV €/MWh 77 80 Käidukulud kokku Aktiivenergia tasud mln €/a 39 39 Hooldus ja täiendav seadmestik mln €/a 3 0 Kokku mln €/a 42 39
Tabelites toodud andmete juures tuleb meeles pidada, et tegemist on orienteeruvate hindade ja
subjektiivse kalkulatsiooniga, mis sõltuvad paljudest asjaoludest ja seega pole otstarbekas
andmete üks-ühele kasutamine. Siiski annavad toodud väärtused nii investeerimis- kui ka
käidukuludest ülevaate ja võrdlusmomendi kahe erineva elektriraudtee toitesüsteemi tarbeks.
5.4 Kokkuvõte
Tänapäevased staatilise sagedusmuunduriga konverterjaamad omavad elektriraudteeliinide
toite tagamisel mitmeid eeliseid võrreldes tavapäraste ühefaasilise trafoga toitealajaamade
ees. Konverterjaamadel põhinev toitesüsteem on talitluselt efektiivsem ja stabiilsem, välista-
des ja/või vähendades mitmeid elektrienergia kvaliteediga seotud probleeme, mis saavad tih-
tipeale määravaks elektriraudtee ühendamisel ülekandesüsteemi (nt ülekandesüsteemi pinge-
102
asümmeetria, harmoonikud). Lisaks võimaldavad staatilised sagedusmuundurid elektrienergia
mitmete parameetrite reguleerimist ja juhtimist (nt pinged, faasinurk, sagedus, aktiiv- ja reak-
tiivvõimsus).
Staatilisel sagedusmuunduril põhinevate konverterjaamade rajamine elektriraudteeliinide toi-
teks kogub üha enam populaarsust, eelkõige just tänu oma efektiivsusele, töökindlusele ja
mitmekülgsetele funktsioonidele. Mitmeid näiteid rajatud konverterjaamadest on tuua nii Sak-
samaalt, Rootsist, Norrast, Austriast, Šveitsist aga ka Austraaliast.
103
6. Pingeasümmeetria analüüs ülekandevõrgu konfigurat-
siooni muutustel
Elektriraudtee koormuse, kui ühefaasilise tarbija ühendamine ülekandevõrku põhjustab kol-
mefaasilise süsteemina talitlevas ülekandevõrgus pingeasümmeetriat. Sõltuvalt tekkiva pinge-
asümmeetria väärtusest avaldab see lisaks ülekandevõrgu talitlusele mõju ka teistele ülekan-
devõrgust toidetavatele tarbijatele [1]. Eelkõige aga ülekandevõrku ühendatud generaatoritele
ja mootoritele. Projekti eelmises etapis analüüsiti elektriraudtee koormuste mõju ülekande-
võrgu normaaltalitluse juures. Käesolevas etapis on rõhk eelkõige suunatud ülekandevõrgus
toimuvatele muutustele ja N-1 kriteeriumi täitmisele olukorras, kus võrgu konfiguratsioon
muutub (tabel 6.1).
Tabel 6.1. Ülekandevõrgu konfiguratsiooni stsenaariumid
Ülekandevõrguga liituva elektriraudtee koormusena on Rail Balticu projekti alusel liitumis-
punkti koormuseks arvestatud 30 MW võimsusteguriga cosφ = 0,8. Seega on elektriraudtee
koormuseks 37,5 MVA. Projekti käesoleva etapi raames on modelleerimismudeleid oluliselt
täiendatud ja täpsustatud (peatükk 1 ja 4). Sellest tulenevalt on elektriraudtee koormustest
104
tingitud pingeasümmeetria määrasid ja selle mõjude ülekandumist teistele tarbijatele tarvis
esmalt vaadelda võrgu normaalkonfiguratsiooni juures vastavalt uutele mudelitele, et saadud
tulemusi hilisemalt erinevate ülekandevõrgu konfiguratsiooni muutuste juures võrrelda. Sel-
leks käsitlebki antud peatüki jaotis 6.1 ülekandevõrgu normaalkonfiguratsiooni ning jaotis 6.2
erinevaid muudatusi ülekandevõrgu konfiguratsioonis. Ülekandevõrgu konfiguratsiooni muu-
tuste hindamiseks tehtud simulatsioonistsenaariumid on loetletud tabelis 6.1. Lähtuvalt simu-
latsioonitulemustes analüüsitakse nendest olulisemaid järgnevates jaotistes 6.1 ja 6.2.
6.1 Ülekandevõrgu normaalkonfiguratsioon
Käesolevas jaotises analüüsitakse elektriraudtee koormuse ülekandevõrku liitumisel kaasnevat
pingeasümmeetriat ja selle jagunemist ülekandevõrgu normaaltalitluse ja –konfiguratsiooni
juures ning mõjude ülekandumist teistele ülekandevõrgu tarbijatele, eelkõige võrku ühendatud
generaatoritele. Elektriraudtee koormuse liitumispunkti alajaamadena käsitletakse Eesti põh-
jaosas Järveküla alajaama ja lõunaosas Kehtna, Sindi ning Kilingi-Nõmme alajaamasid.
Alljärgnevate elektriraudtee koormuse liitumispunktide analüüsimisel vaadeldakse
elektri-raudtee koormusest tingitud pingeasümmeetria teguri ku väärtusi ülekandevõrgu
alajaamade lattidel. Generaatorite talitluse puhul avaldub ülekandevõrgu pingeasümmeetria
generaatori voolu vastujärgnevuskomponendis, mille väärtusele ka järgnevates
analüüsides tähelepanu pööratakse. Enne elektriraudtee koormuse ühendamist võib
ülekandevõrgu pingeasümmeetria lugeda nullilähedaseks. Võrgu seisukohalt on
pingeasümmeetriale kehtestatud kolm erinevat piirmäära. Nendeks on jaotusvõrgu
maksimaalne 2% piirmäär, Elering AS maksimaalne 1,5% piirmäär ja ühele liitujale
maksimaalselt lubatud 1% piirmäär. Generaatorite voolu vastujärg-nevuskomponendi
osakaalule on kehtestatud lubatud 10% piirmäär [1].
Sarnast
m
ä
elektrira
tud piirm
E6.1.2
Järgnev
na alaja
asümme
raudtee
dud põh
väga er
liitumisp
geasüm
2% piir
2,48%;
teistes a
käitumist o
luses. ühenda
nent v mist väärtus
äärtuseni 2,
audtee koor
määra.
Elektrirau
valt vaadeld
aamas. Elek
eetria jagun
liitumisel ü
hjaosas. Lõu
rinevaid pin
punktis ehk
mmeetria lub
rmäär veel J
2,15% ja 1%
alajaamades
on märgata k
voolu v
seni 1,71%
12%. Nii
rmusest ting
udteeliitum
akse elektri
ktriraudtee k
nemine tood
ülekandevõr
unaosa ülek
ngeasümmee
k Kehtna al
batud piirm
Järvakandi,
% piirmäär
s on pingeas
ka teiste üle
vastujärgnev
ning Iru El
gitud voolu
mispunkt
iraudtee koo
koormuse lü
dud tabelis 6
rgu lõunaos
kandevõrgu
etria väärtu
lajaamas 4,3
määrad. Lisa
Valgu, Ra
Kohila ja L
sümmeetria
ekandevõrg
vuskompon
lektrijaama
vastujärgne
Kehtnaala
ormuse liitu
ülitamisel K
6.3. Tabelis
sas on suure
us põhjustab
usi. Ootuspä
37%, ületad
aks Kehtna
apla ja Viga
Lihula alajaa
väärtus alla
gu põhjaosas
nent tõuseb
generaator
atori kuu i
evuskompo
ajaamas
umist Eesti
Kehtna alaja
toodud and
emad mõjud
b elektriraud
äraselt aval
des sealjuur
alajaamale
ala alajaama
amades, vas
a 1%.
s ühendatud
peale elekt
ri voolu vas
nentide vää
ülekandevõ
aama on võr
dmetest on n
d kui seda o
dtee koormu
dub suurim
res kõik ees
e ületatakse
ades, vastav
stavalt 1,32
d generaator
triraudtee ko
stujärgnevus
gee neraatori p
ärtused jääv
õrgu lõunao
õrgus tekkiv
näha kuidas
oli eelnevalt
us alajaama
m pingeasüm
spool maini
e pingeasüm
valt 3,73%;
2% ja 1,04%
106
rite talit-
oormuse
skompo-
puhul on
vad luba-
sa Keht-
va pinge-
s elektri-
t vaadel-
a lattidel
mmeetria
itud pin-
mmeetria
; 3,07%;
%. Kõigis
107
Tabel 6.3. Pingeasümmeetria elektriraudtee koormuse liitumisel Kehtna alajaama
Lisaks eelnevalt vaadeldud pingeasümmeetriale käsitletakse elektriraudtee koormusest tingi-
tud mõju ka ülekandevõrgu lõunaosas Metskombinaadi alajaama lattidele ühendatud Pärnu
Elektrijaama generaatorile. Joonisel 6.2 on toodud Pärnu Elektrijaama generaatori voolu vas-
tujärgnevuskomponendi graafik, mis näitab kuidas elektriraudtee koormuse ühendamisel
Kehtna alajaama tõuseb generaatori voolu vastujärgnevuskomponendi väärtus 1,10%-ni, jää-
des seega lubatud 10% piirmäära.
E6.1.3
Järgnev
koormu
tabelis 6
kandevõ
pektiivi
rim ping
tis, kus
meetria
Paikuse
Toodust
korral ro
korral. T
dalam, k
Tabelist
riraudte
Tänu S
ületades
geasüm
teks väh
tatud 1%
Elektrirau
valt vaadeld
use lülitamis
6.4 toodud p
õrgu konfig
s ette nähtu
geasümmee
selle väärtu
piirmääras
e, Metsakom
t selgub, et
ohkemates
Teisest külj
kus 2% piir
t 6.4 on näh
ee koormus
indi alajaam
s siiski 1% p
mmeetria väh
heneb Kilin
% piirmäära
udteeliitum
dakse elekt
sel Sindi al
pingeasümm
guratsiooni,
ud Sindi alaj
etria olemas
useks on va
sid. Lisaks
mbinaadi, P
t pingeasüm
ülekandevõ
jest on ülek
rmäär ületat
ha, kuidas tu
est tingitud
ma tugevda
piirmäära ja
henemist te
ngi-Nõmme
a.
mispunkt
triraudtee k
lajaama on
meetria tegu
olemasolev
ajaama tugev
oleva Sindi
astavalt 2,05
liitumispun
Papiniidu, A
mmeetria 1%
õrgu alajaam
kandevõrgu
akse vaid li
ugevdatud S
d pingeasüm
amisele ei ü
a jäädes 1,5
ataval määr
alajaama p
Sindialaja
koormuse l
võrgus tek
uri ku väärtu
vat ja tugev
vdamisega
i alajaama k
5%, ületade
nktile ületat
Audru, Pärn
% piirmäär
mades, kui s
alajaamade
iitumispunk
Sindi alajaam
mmeetria l
ületata enam
5% piirmäär
ral tunda ka
pingeasümm
aamas
liitumist Si
kkiva pinge
ustest. Antu
vdatud. Vii
teise autotr
konfiguratsi
s sealjuures
takse 1% p
nu-Jaagupi,
ületatakse
seda eelnev
es jagunev p
kti Sindi alaj
ma konfigu
iitumispunk
m 2% ping
ra juurde. L
a teistes üle
meetria 0,90%
ndi alajaam
easümmeetr
ud juhul vaa
masel juhu
rafo töösse v
ooni korral
s kõiki keht
piirmäär ve
Kabli ja V
Sindi alaja
alt vaadeldu
pingeasümm
jaamas.
uratsiooni ko
kti Sindi al
geasümmeet
isaks Sindi
ekandevõrgu
%-ni, jääde
mas. Elektr
ria jagunem
adeldakse ka
ul on tegem
viimise puh
tekib liitum
testatud pin
eel Kilingi-N
Vändra alaja
aama liitum
ud Kehtna a
meetria vää
orral vähene
lajaamas 1
tria piirmää
alajaamale
gu alajaamad
es seega alla
108
riraudtee
mist näha
ahte üle-
mist pers-
hul. Suu-
mispunk-
geasüm-
Nõmme,
aamades.
mispunkti
alajaama
ärtus ma-
eb elekt-
,50%-ni.
ära, kuid
on pin-
des, näi-
a kehtes-
109
Tabel 6.4. Pingeasümmeetria elektriraudtee koormuse liitumisel Sindi alajaama
Joonis 6.3 kajastab olemasolevale konfiguratsioonile vastava Sindi liitumispunkti korral Met-
sakombinaadi alajaama ühendatud generaatori voolu vastujärgnevuskomponendi graafikut.
Jooniselt on näha kuidas elektriraudtee koormuse ühendamisel Sindi alajaama tõuseb generaa-
tori voolu vastujärgnevuskomponendi väärtus 5,62%-ni, jäädes aga siiski lubatud 10% piir-
määra juurde.
Käsitled
davat m
lattidel
datud S
väärtuse
E6.1.4
Neljand
lõunaos
vaadeld
geasüm
toodud
Nõmme
takse 2
asümme
veel Sin
Lisaks
elektrira
jaama ü
voolu v
sest ting
Joonis 6.3
des Sindi al
mõju ka Me
tekkiv ping
Sindi alajaa
ele 4,10%.
Elektrirau
daks vaadeld
sas olev Ki
dakse ka Ki
mmeetria jag
tabelis 6.5.
e alajaamas.
% pingeasü
eetria väärtu
ndi, Paikuse
ülekandevõ
audtee koor
ühendatud g
vastujärgnev
gitud voolu
3. Pärnu Eleelektrira
lajaama tug
etsakombina
geasümmeet
ama konfig
udteeliitum
davaks elek
ilingi-Nõmm
ilingi-Nõmm
gunemist ül
Suurimaks
. Tabelis too
ümmeetria
used on va
e, Metsakom
õrgu alajaam
rmuse liitum
generaatori
vuskompone
vastujärgne
ektrijaama gaudtee koor
gevdatud ko
aadi alajaam
tria on mõn
guratsiooni
mispunkt
ktriraudtee k
me alajaam
me alajaama
lekandevõrg
s pingeasüm
odud andme
piimäär ka
stavalt 2,49
mbinaadi, Pa
ma lattidel
mine Kiling
talitlust. Jo
endi graafik
evuskompon
generaatorirmuse liitum
onfiguratsio
ma ühendat
nevõrra väh
korral gen
Kilingi‐Nõ
koormuse li
m. Sarnaselt
a elektrirau
gus. Saadud
mmeetria vä
etest selgub
a Viljandi,
9%; 2,49%
apiniidu, Pä
tekkivale
gi-Nõmme a
onisel 6.4 o
k, mis kirje
nendi suure
i voolu vastmisel Sindi a
ooni juures
tud generaa
enenud. Sel
eraatori vo
õmmealaja
itumispunk
t eelnevalt
udtee koorm
d pingeasüm
ärtuseks on
b, et lisaks li
Reinu ja K
ja 2,39%. L
ärnu-Jaagup
pingeasüm
alajaamas m
on toodud P
eldab elektr
enemist väär
ujärgnevuskalajaama
võib täheld
atori talitlus
llest tulenev
olu vastujä
aamas
tiks on Eest
vaadeldud
muse ühenda
mmeetria t
n 4,71% liitu
iitumispunk
Kabli alajaa
Lisaks ületa
pi ja Suure-J
mmeetriale v
mõjutab Me
Pärnu Elekt
riraudtee ko
ruseni 4,54%
komponent
dada teatava
sele, kuna a
valt vähene
ärgnevuskom
ti ülekandes
liitumispun
amisel tekk
teguri väärt
umispunkti
kti alajaama
amades, ku
atakse 1%
Jaani alajaa
vaadeldakse
etsakombina
trijaama gen
oormuse lis
%.
110
at paren-
alajaama
eb tugev-
mponent
süsteemi
nktidega
kiva pin-
tused on
Kilingi-
ale ületa-
s pinge-
piirmäär
mades.
e kuidas
aadi ala-
neraatori
sandumi-
Tabel 66.5. Pingeas
Joonis 6.4el
ümmeetria
4. Pärnu Elelektriraudte
elektriraud
ektrijaama ge koormuse
dtee koormus
generaatorie liitumisel K
se liitumise
i voolu vastKilingi-Nõm
l Kilingi-Nõ
ujärgnevuskmme alajaam
õmme alaja
komponent ma
111
aama
K6.1.5
Tehtud
võrgu te
võrgu n
devõrgu
desse ja
vaadeld
res, ület
punktid
ratsioon
alajaam
Kehtna
Märkim
väiksem
väiksem
ti raken
devõrgu
suurema
geasüm
Analüüs
datud ge
ra silma
neraator
5,62% ü
elektrira
Mõnevõ
Kilingi-
elektrira
veküla a
Kokkuvõt
analüüside
eatud piirko
normaalkonf
u põhjaosas
a otseseid p
dud kolme li
tatakse keht
de korral üle
nile jääb pi
ma võrdluses
ja Kilingi-
misväärne o
m, mistõttu
mal arvul üle
ndamisel on
u alajaamad
ad Kilingi-N
mmeetria vää
sides elektr
eneraatorite
as pidades,
rite talitluse
ülekandevõ
audtee koor
õrra väiksem
-Nõmme lii
audtee koor
alajaamas.
e
põhjal selg
ondades pin
figuratsioon
, kus liitum
probleeme e
iitumispunk
testatud pin
etatakse 2%
ingeasümm
st selgub, et
-Nõmme li
n, et Kehtn
elektriraud
ekandevõrg
n pingeasüm
des. Tekkiva
Nõmme liit
ärtus elektrir
riraudtee ko
e seisukohas
et võrgu no
ele ei avald
õrgu lõunao
rmuse Sind
m kuid sam
itumispunkt
rmusega ka
gub, et elek
ngeasümmee
ni juures. El
mispunktis t
ei tekita. Ü
kti alajaama
ngeasümmee
% piirmäär n
eetria 1,5%
t suurimad
itumispunk
na alajaam
dtee koormu
gu alajaamas
mmeetria mõ
a pingeasüm
tumispunkti
raudtee koo
oormuse ühe
st selgub ke
ormaalkonf
du. Suurima
osas asuva
di alajaama
mas suurusjä
ti korral. Kõ
aasnevad mõ
ktriraudtee
etriast tulen
lektriraudte
tekkiv pinge
Ülekandevõr
a korral, ain
etria piirmä
ning Sindi l
% piirmäära
pingeasümm
ktide korral
ma liitumisp
use liitumis
sid. Samas k
õju tunda s
mmeetria vä
i korral, ku
ormuse liitu
endamisel k
ehtestatud v
figuratsioon
aks voolu v
Pärnu Elek
liitumispun
ärgus mõju
õigist vaade
õjud kõige
koormuse
nevaid prob
e koormuse
easümmeetr
rgu lõunaos
nuüksi võrgu
äärad. Kehtn
liitumispun
a juurde. K
meetria piir
, kus pinge
punkti korra
sega kaasne
kui Sindi ja
suuremal hu
äärtused on
s 4,71% on
umisel üleka
kaasnevaid
voolu vastuj
ni juures mä
vastujärgnev
ktrijaama ge
nkti olemas
avaldub Pä
eldud neljas
väiksemad
liitumine p
leeme ning
e mõjud on
ria jääb keh
sas avaldub
u normaalko
na ja Kiling
ktis, tänu tu
Kolme lõuna
rmäära ületa
easümmeetr
al on pinge
ev pingeasü
a Kilingi-Nõ
ulgal ümbru
aga antud k
n ka ühtlasi
andevõrguga
mõjusid ül
ärgnevusko
ärkimisväär
vuskompon
eneraatori t
soleva konfi
ärnu Elektrij
st liitumispu
ülekandevõ
põhjustab ü
g seda juba
väikseimad
htestatud pi
aga teine
onfiguratsio
gi-Nõmme
ugevdatud k
naosa liitum
amised leia
ria tõuseb
easümmeetr
ümmeetria
õmme liitum
uskaudsetes
kahe alajaam
suurim tek
a.
lekandevõrk
omponendi
rseid proble
nendi väärtu
talitluses ni
figuratsioon
jaama gene
unkti alajaa
õrgu põhjao
112
lekande-
ainuüksi
d ülekan-
irmäära-
pilt, kus
ooni juu-
liitumis-
konfigu-
mispunkti
avad aset
üle 4%.
ria levik
mõjutab
mispunk-
ülekan-
ma puhul
kkiv pin-
ku ühen-
piirmää-
eeme ge-
useks on
ing seda
ni juures.
eraatorile
amast on
osas Jär-
6.2 Ü
Järgnev
gu konf
käsitleta
ja Kilin
guratsio
deldaks
vastujär
tud ülek
L6.2.1
Järgnev
ma ning
välja lül
Tabel 6
tekkivat
põhjusta
vähene
ra ületa
1,27%.
või iseg
Tabel 6lülitami
Ülekande
vas jaotises
figuratsioon
akse elektri
ngi-Nõmme.
ooni muutus
e nii alajaam
rgnevuskom
kandevõrgu
Liini006A
valt vaadeld
g simulatsio
litamine.
6.6 on kaja
t pingeasüm
a suurt ping
pingeasümm
amise, kus J
Teiste alaja
gi väheneb t
6.6. Pingeaisel
evõrgu ko
analüüsitak
ni muutuste
iraudtee liitu
. Iga liitumi
sed, milleks
ma lattide p
mponendi vä
normaalkon
AIru‐Järve
dakse olukor
ooni 20. seku
astab ülekan
mmeetria vä
geasümmee
meetria tõu
Järveküla a
aamade latti
eataval mää
asümmeetria
onfigura
kse elektrira
korral ehk
umist nelja
ispunkti juu
s enamasti o
pingeasümm
äärtusele. Sa
nfiguratsioo
ekülavälja
rda, kus ele
undi juures
ndevõrgu p
äärtusi. Saa
etria väärtus
s liitumispu
alajaama pin
idel avalduv
äral.
a Järveküla
tsiooni m
audtee koorm
N-1 kriteer
as ülekandev
ures on valit
on mõne lä
meetria väär
aadud tulem
oni juures s
alülitamin
ektriraudtee
leiab aset I
õhjaosa ala
adud tulemu
se tõusu ala
unkti alajaam
ngeasümme
v pingeasüm
a alajaama
muutuse
musega kaa
riumi juure
võrgu alajaa
tud strateeg
ähedal asuva
rtusi kui ka
musi võrreld
aadud väärt
ne
e koormus o
Iru ja Järvek
ajaamade la
ustest selgu
ajaama latti
mas kaasa 1
eetria tõuse
mmeetria jä
liitumispun
d
asnevaid mõ
s. Sarnaselt
amas Järvek
giliselt olulis
a toiteliini v
selle mõju
dakse eelmi
tustega.
on ühendatu
küla alajaam
attidel ja ge
b, et liini 0
del. Küll ag
1% pingeasü
b väärtusel
ääb valdaval
nkti korral j
õjusid üleka
t eelnevale
küla, Kehtn
semad võrg
välja lülitam
generaatori
ises jaotises
ud Järvekül
made toitelii
eneraatorite
006A katke
ga toob ise
ümmeetria
lt 1,01% vä
lt samale vä
ja liini 006
113
andevõr-
jaotisele
na, Sindi
gu konfi-
me. Vaa-
ite voolu
s käsitle-
a alajaa-
ini 006A
e lattidel
stusel ei
egi antud
piirmää-
äärtuseni
äärtusele
6A välja
Sarnast
heneb V
jaama g
1,62%.
Toiteliin
Järvekü
tud 1%
vähesel
0,37%,
L6.2.2
Järgnev
ma ning
toiteliin
Tabelis
avalduv
006A v
välja lü
tumispu
käitumist o
Väo genera
generaatori
ni 006A väl
üla alajaama
piirmäära.
määral. Ku
siis väheneb
Liini006B
valt vaadeld
g simulatsio
ni 006B välj
6.7 on too
vad pingeasü
välja lülitam
ülitamine mõ
unkti Järvek
on märgata
atori G2 vo
voolu vastu
lja lülitamis
a pingeasüm
Teistes ala
una ka Iru a
b ka alajaam
BJärve‐Jär
dakse olukor
ooni 20. se
a lülitamine
odud ülekan
ümmeetria
misel saadud
õjutab ülek
küla alajaam
ka teiste ge
oolu vastujä
ujärgnevusk
sega kaasne
mmeetria tõu
ajaamades jä
alajaama pin
ma lattidele
vekülaväl
rda, kus ele
kundi juure
e.
ndevõrgu p
väärtused.
d tulemuste
kandevõrgu
ma pingeasü
eneraatorite
ärgnevusko
komponent
evad muutus
useb vähese
ääb pingeas
ngeasümme
ühendatud
ljalülitam
ektriraudtee
es leiab ase
põhjaosa ala
Võrreldes s
ga (Tabel 6
pingeasümm
ümmeetria 2
talitluses. L
omponent 1
väheneb ag
sed pole mä
el määral, k
sümmeetria
eetria vähen
generaatori
mine
e koormus o
et Järve ja J
ajaamade la
saadud tule
6.6) selgub,
meetria vää
2,76%-ni, m
Liin 006A v
,71%-lt 1,3
ga väärtusel
ärkimisväär
kuid ületab s
a samale tas
neb väärtuse
itele avaldu
on ühendatu
Järveküla a
attidel ja ge
musi eelnev
, et Järve-Jä
ärtusi enam
millega ület
välja lülitam
31%-ni. Iru
lt 2,12% vä
rsed. Liitum
sealjuures k
semele või
el 0,48% vä
uv mõju.
ud Järvekül
alajaamade
eneraatorite
valt vaadeld
ärveküla lii
m. Nimelt tõ
tatakse kõik
114
misel vä-
Elektri-
äärtusele
mispunkti
kehtesta-
väheneb
äärtusele
a alajaa-
vahelise
e lattidel
dud liini
ini 006B
õuseb lii-
k kehtes-
tatud pi
alajaam
Tabel 6lülitami
Järgnev
raatorite
mõnevõ
006B vä
mõju Iru
le tõuse
kaks ko
Joonis
ingeasümm
mades, ületam
6.7. Pingeaisel
valt vaadelda
ele. Kui eel
õrra vähene
älja lülitam
u alajaama
eb Väo gen
orda suurem
6.6. Väo ge
eetria piirm
mata aga se
asümmeetria
akse liini 00
lnevalt vaad
es võrreldes
isel Iru alaj
ühendatud g
neraatori G1
m kui liini 00
eneraatori Gelektriraud
määrad. Üht
aljuures 1%
a Järveküla
06B välja lü
deldud liini
s võrgu nor
aama pinge
generaatorit
1 voolu vas
06A välja lü
G1 voolu vadtee koormu
tlasi on mä
% piirmäära.
a alajaama
ülitamise m
i 006A lüli
rmaalkonfig
easümmeetr
tele mõnevõ
stujärgnevu
ülitamisel sa
astujärgnevuse liitumis
ärgata pinge
.
liitumispun
õju Iru alaja
itamisega Ir
guratsioonil
ria väärtus t
õrra suurem
uskomponen
aadud tulem
uskomponeel Järveküla
easümmeetr
nkti korral j
aama lattide
ru alajaama
saadud tul
tõuseb. Sell
m. Vastavalt
nt 2,57%-ni
mus.
nt liini 006Ba alajaama
ria tõusu k
ja liini 006
ele ühendatu
a pingeasüm
lemustega,
lest tuleneva
t joonisel 6.
i, mis on e
B välja lülit
115
ka teistes
6B välja
ud gene-
mmeetria
siis liini
alt on ka
6 toodu-
nam kui
tamisel,
Sarnase
neraator
generaa
neraator
voolu v
Võrreld
tulemus
mõju lii
meetria
L6.2.3
Järgnev
olukord
gemist N
006B Jä
veel Iru
sel elek
jagunev
Tabel 6välja lü
Toodud
tusega 3
kandevõ
eid tulemusi
ri G2 voolu
atori voolu v
ritele avald
astujärgnev
des toitelliin
si, selgub et
ini 006B vä
ületab 2%
Liini006B
valt vaadelda
da, kus järje
N-2 kriteeri
ärve-Järvekü
u ja Ida alaja
ktriraudtee k
va pingeasüm
6.8. Pingeaslitamisel
d andmete p
3%. Vähem
õrgu alajaam
i on näha ka
u vastujärgn
vastujärgne
duva mõju k
vuskompone
nide 006A I
t pingeasüm
älja lülitam
kehtestatud
BJärve‐Jär
akse lisaks
est lülitataks
iumiga. Välj
üla, kus ava
aamade vah
koormuse üh
mmeetria vä
ümmeetria
õhjal saavu
mal või rohk
mades. Tähe
a teiste Iru
nevuskompo
evuskompon
kasvust ei ü
endi piirmää
Iru-Järvekül
mmeetria ja g
misel, kus lii
d piirmäära.
vekülajal
eelnevalt an
se välja kak
lja lülituvate
alduvad mõ
heline toitel
hendusel Jä
äärtused too
Järveküla a
utatakse suur
kemal määra
elepanu nõu
alajaama üh
onent tõuseb
nendi väärtu
ületata siisk
ära.
la ja 006B
generaatorit
itumispunkt
liini007Ir
nalüüsitud N
ks erinevat
eks liinidek
õjud osutusi
liin 007. Ma
ärveküla liit
odud tabelis
alajaama li
rim pingeas
al on pingea
uab asjaolu
hendatud g
b väärtusen
us on 3,51%
ki generaato
Järve-Järve
tele avalduv
ti Järveküla
ru‐Idavälj
N-1 kriteeri
toiteliini. E
ks on valitud
id suurimak
ainitud liini
tumispunkti
s 6.8.
itumispunkt
sümmeetria
asümmeetri
, et kui seni
eneraatorite
ni 2,84% nin
%. Hoolima
orite talitlu
küla välja l
va mõju seis
a alajaama
jalülitami
umi täitmis
Elektrivõrgu
d eelnevalt a
ks. Täiendav
ide toitekatk
i alajaamas
ti korral nin
liitumispun
a tõusu mär
ini oli peale
e talitluses.
ng Iru Elek
ata mõninga
usest tulenev
lülitamisega
sukohast on
lattidel pin
ine
sele ülekand
u seisukoha
analüüsitud
valt lülitatak
kestuse ja s
on ülekand
ng liini 006B
nkti alajaam
rgata ka tei
e liitumispu
116
Väo ge-
ktrijaama
asest ge-
vat 10%
a saadud
n suurem
ngeasüm-
devõrgus
st on te-
d toiteliin
kse välja
amaaeg-
devõrgus
B ja 007
mas väär-
istes üle-
unkti ala-
jaama k
saavutab
Järgnev
ühendat
vuskom
ja peale
Kuna lii
sellel te
lülitami
olles sea
Joonis
Sarnast
Väo gen
jaama g
ületama
L6.2.4
Eelneva
elektrira
gu konf
korra. S
tiivset k
kõigi teiste a
b ka Iru alaj
valt vaatam
tud generaa
mponenti olu
e simulatsio
ini välja lül
eatav mõju k
ist suureneb
aljuures sen
6.7. Väo getam
mõjude kas
neraatori G
generaatori
ata siiski sea
Liini025R
alt vaadeldu
audtee koor
figuratsioon
Siinjuures ol
kahe autotra
alajaamade
jaamas tekk
me kuidas s
atorite talitlu
ukorras, kus
ooni 20. sek
litamistega
ka generaat
b Väo gene
ni suurim ku
eneraatori Gmisel, elektri
svu on mär
G2 voolu va
voolu vast
aljuures keh
Rapla‐Keh
ud liinide l
rmuse liitum
ni muutused
lgu mainitu
afoga tugevd
pingeasümm
kiv pingeasü
suurenenud
ust. Joonis
s elektriraud
kundit lülitu
suureneb pi
torite talitlu
eraatori G1
uid jäädes si
G1 voolu vairaudtee koo
gata ka teis
astujärgnevu
ujärgnevusk
htestatud 10
htnaväljal
ülitamise ju
misel Järvek
d lõunaosas
d, et alljärg
datud Sindi
meetria alla
ümmeetria
pingeasüm
6.7 kujutab
dtee koorm
ub välja liin
ingeasümm
usele. Joonis
voolu vast
iiski lubatud
astujärgnevormuse liitu
stele Iru alaj
uskompone
komponent
0% piirmäär
lülitamine
uhtumid lei
küla alajaam
s Kehtna, S
gnevate simu
alajaama sk
a 1% piirmä
1,02% väärt
mmeetria m
b Väo gene
mus on ühen
n 006B nin
eetria väärt
selt on näha
tujärgnevus
d piiridesse
uskomponeumisel Järve
jaama lattid
ent saavutab
tõuseb aga
ra.
e
idsid aset ü
mas. Järgne
Sindi ja Ki
ulatsioonide
keemi.
äära, siis N-
tuse.
mõjutab Iru
eraatori G1
datud Järve
ng peale 21
us Iru alaja
a, kuidas pe
skomponent
.
nt liini 006Beküla alajaa
dele ühenda
b väärtuse 3
a suurimale
ülekandevõr
valt vaadeld
lingi-Nõmm
e juures on
-2 kriteerium
alajaama
voolu vast
eküla liitum
. sekundit l
aama lattide
eale kahe lii
t väärtuseni
B ja 007 väama
atud generaa
3,63%. Iru
e väärtusele
rgu põhjao
dakse üleka
me liitumisp
arvestatud p
117
mi korral
lattidele
tujärgne-
mispunkti
liin 007.
l, siis on
ini välja-
i 3,29%,
älja lüli-
atoritele.
Elektri-
e 4,49%,
sas ning
andevõr-
punktide
perspek-
118
Järgnevalt analüüsitakse ülekandevõrgu konfiguratsiooni muutust, kus elektriraudtee koormus
on ühendatud Kehtna alajaama ning peale simulatsiooni 20. sekundit leiab aset Rapla ja Keht-
na alajaamasid ühendava toiteliini 025 välja lülitamine. Saadud pingeasümmeetria tulemusi
ülekandevõrgu lõunaosa alajaamades ja Metsakombinaadi alajaama ühendatud generaatori
lattidel kajastab tabel 6.9. Võrreldes saadud tulemusi eelnevalt tabelis 6.3 toodutega, kus üle-
kandevõrk talitleb normaalkonfiguratsiooni juures, on erinevused märkimisväärsed. Liini 025
katkestuse korral tõuseb liitumispunkti Kehtna alajaama pingeasümmeetria üle 14%. Märki-
misväärselt suur pingeasümmeetria tekib lisaks ka Järvakandi, Valgu ja Vigala alajaamades,
kus pingeasümmeetria väärtused on vastavalt 11,71%; 9,41% ja 6,28%. Lisaks sellele ületa-
takse 2% pingeasümmeetria piirmäär Lihula ja Lõpe alajaamades ning 1% piirmäär Kullamaa,
Risti, Audru ja Ellamaa alajaamades.
Tabel 6.9. Pingeasümmeetria Kehtna alajaama liitumispunkti korral ning liini 025 välja lüli-tamisel
Vaadeld
torite ta
Elektrija
dit toim
saavutad
Joonis
Saadud
vahelise
liitumisp
tatakse n
alajaam
alajaam
des liini 025
alitlusele on
aama gener
mub liini 025
des väärtuse
s 6.8. Pärnulülit
tulemusest
e toiteliini 0
punkti Keh
nii 1% kui
mades. Liini
ma ühendatud
5 välja lülita
n joonisel 6.
raatori voolu
5 välja lülita
eks 1,15%
u Elektrijaamtamisel, elek
t selgub, et
025 välja lü
htna alajaam
ka 2% ping
025 välja
d generaato
amisega kaa
.8 toodud M
u vastujärgn
amine. Vool
ma generaaktriraudtee
t Kehtna al
ülitamise ko
mas kui ka J
geasümmeet
lülitamine
ori talitlusele
asnevaid m
Metsakombi
nevuskomp
lu vastujärg
atori voolu vkoormuse l
ajaama elek
orral kaasn
Järvakandi,
tria piirmää
ei too kaa
e.
mõjusid ülek
inaadi alaja
ponent, kus
gnevuskomp
vastujärgneliitumisel K
ktriraudtee
eb märkimi
Valgu ja V
ärad veel tei
asa aga olul
andevõrku ü
ama lattide
peale simul
ponent suur
evuskomponKehtna alaja
ühendamis
isväärne pin
Vigala alajaa
steski üleka
lisi muutusi
ühendatud g
ele ühendatu
latsiooni 20
reneb vähes
nent liini 02aama
sel ja Rapla
ngeasümme
amades. Lis
andevõrgu l
i Metsakom
119
generaa-
ud Pärnu
0. sekun-
el määra
25 välja
a-Kehtna
eetria nii
saks üle-
lõunaosa
mbinaadi
120
Tabel 6.10. Pingeasümmeetria Kehtna alajaama liitumispunkti korral ning liini 026 välja lülitamisel
Lisaks alajaamade pingeasümmeetriale vaadeldakse liini 026 välja lülitamisega Metsakombi-
naadi alajaama ühendatud generaatori talitlusele kaasnevaid mõjusid. Joonis 6.9 kajastab Met-
sakombinaadi alajaama ühendatud generaatori voolu vastujärgnevuskomponendi graafikut
elektriraudtee koormuse ühendamisel Kehtna alajaamas ning liini 026 välja lülitamist peale
simulatsiooni 20. sekundit. Liini 026 välja lülitamisel väheneb Metsakombinaadi alajaama
lattidel pingeasümmeetria väärtus normaaltalitluse 0,33%-lt väärtusele 0,19%. Viimane mõju-
tab ka Metsakombinaadi alajaama ühendatud generaatori voolu vastujärgnevuskomponendi
väärtust, mis väheneb väärtuseni 0,64%.
L6.2.6
Järgnev
kaasnev
selgus,
välja lü
025 väl
toiteliin
ja Pärnu
täiendav
teerium
üksnes l
N-2 juh
tud gene
simulats
vuskom
Saadud
devõrgu
generaa
Liini025R
valt analüüs
vaid mõjusi
et suurim n
ülitamisel. Jä
lja lülitamis
ni 187 välja
u Elektrijaa
vaid mõjusi
miga. Ülekan
liini 025 vä
htum ei too
eraatorile. J
siooni 21. s
mponendi vä
tulemustes
u alajaamad
atorile.
Rapla‐Keh
itakse elekt
d ülekande
negatiivne m
ärgnevalt v
sele toimub
lülitamine.
ma generaa
id alajaama
ndevõrgu al
lja lülitamis
täiendavaid
Jooniselt 6.
sekundit ase
äärtust.
t selgub, et
de pingeasüm
htnajaliini
triraudtee k
võrgu N-2
mõju ülekan
aadeldakse
b simulatsio
Saadud pin
atori lattidel
ade pingeasü
lajaamades
sel saadud t
d mõjusid k
10 on näha,
et leidev lii
t N-2 juhtum
mmeetriale
i187Rapl
koormuse üh
olukorras.
ndevõrgu tal
olukorda, k
ooni 21. se
ngeasümme
l kajastab ta
ümmeetrial
tekkiv ping
tulemustega
kaasa ka Me
, et lisaks li
ini 187 välj
mi esinemis
ning Metsa
la‐Paidevä
hendamist K
Eelnevalt v
litlusele kaa
kus lisaks s
ekundil Rap
etria tulemu
abel 6.11. A
le võrreldes
geasümmee
a.
etsakombina
iini 025 välj
a lülitamin
sel ei kaasn
akombinaad
äljalülitam
Kehtna alaj
vaadeldud k
asneb Rapla
simulatsioon
pla ja Paide
usi ülekande
Antud N-2 o
s eelnevalt v
etria jääb sa
aadi alajaam
ja lülitamis
e suuremat
ne täiendava
di alajaama
mine
jaamas ning
kahe juhtum
a ja Kehtna
ni 20. sekun
e alajaama
evõrgu alaj
olukord ei to
vaadeldud
amadele vä
ma lattidele
sel ei põhjus
voolu vast
aid mõjusid
lattidele üh
121
g sellega
mi juures
liini 025
ndil liini
vahelise
aamades
oo kaasa
N-1 kri-
äärtustele
ühenda-
sta peale
tujärgne-
d ülekan-
hendatud
Tabel 6välja lü
Joonis 6
6.11. Pingealitamisel
6.10. Pärnuvälja lü
asümmeetri
u Elektrijaamülitamisel, e
ia Kehtna a
ma generaaelektriraudt
alajaama lii
atori voolu vtee koormus
itumispunkt
vastujärgnese liitumisel
ti korral nin
evuskomponl Kehtna ala
ng liini 025
nent liini 02ajaama
122
5 ja 187
5 ja 187
L6.2.7
Järgnev
ühendam
kundit l
6.12 ka
Elektrija
pingeas
maalkon
Vähesel
Pärnu-J
oluliselt
Tabel 6tamisel
Liini106D
valt analüüs
misel Sindi
leiab aset K
ajastab saad
aama gener
ümmeetria
nfiguratsioo
l määral tõu
Jaagupi alaj
t.
6.12. Pingea
DKabli‐Sin
sitakse ülek
i alajaama.
Kabli ja Sin
dud pingeas
raatori lattid
liitumispun
oni juures s
useb pingea
aamades. S
asümmeetria
ndiväljalü
kandevõrgu
Analüüsim
ndi alajaam
sümmeetria
del. Liini 10
nkti Sindi a
saadud 1,50
asümmeetria
Samas kui K
a Sindi alaja
ülitamine
konfigurat
misele tuleb
made vahelis
a väärtusi ü
06D välja l
alajaamas, k
0% tulemus
a ka Paikus
Kilingi-Nõm
aama liitum
tsiooni muu
olukord, ku
se toiteliini
ülekandevõr
lülitamisega
kus pingeas
e (tabel 6.4
se, Metsako
mme alajaam
mispunkti ko
utusi elektr
us peale sim
106D välj
rgu alajaam
a kaasneb m
ümmeetria
4) ja saavut
ombinaadi, P
ma pingeasü
orral ning li
riraudtee k
mulatsiooni
a lülitamin
ma lattidel j
mõnevõrra s
väärtus üle
tab väärtuse
Papiniidu, A
ümmeetria
iini 106D vä
123
oormuse
i 20. se-
ne. Tabel
ja Pärnu
suurenev
etab nor-
e 1,66%.
Audru ja
väheneb
älja lüli-
Vaadeld
ühendat
di väärtu
Joonis
L6.2.8
Järgnev
liitumis
olukorra
teliini 1
siooni ju
seb liitu
saks liit
Kabli al
Audru a
Lisaks
kaasnev
6.12 kaj
välja lü
10% pii
des liini L10
tud generaa
ust, mis on
6.11. Pärnuja lü
Liini106A
valt analüüs
el Kilingi-N
as, kus ülek
106A välja
uures saadu
umispunkti
tumispunkti
lajaamas ja
alajaamades
alajaama p
vaid mõjusi
jastab Pärnu
ülitamisel sa
irmäära.
06D välja l
atorile on jo
antud juhul
u Elektrijaaülitamisel, e
AViljandi‐K
sitakse ülek
Nõmme alaj
kandevõrgus
lülitamine.
ud tulemusta
alajaama p
i alajaamale
1% piirmää
s.
pingeasümm
d ka Metsa
u Elektrijaam
aavutab vää
ülitamisest
oonisel 6.11
l väärtusel 4
ama generaaelektriraudte
Kilingi‐Nõ
kandevõrgu
jaama. Tabe
s leiab aset
Võrreldes
aga (tabel 6
pingeasümm
e ületatakse
är Sindi, Pär
meetria muu
akombinaad
ma generaa
ärtuse 5,14
tulenevalt m
toodud gen
4,52%.
atori voolu tee koormus
õmmevälja
konfigurat
el 6.13 kaja
Viljandi ja
saadud tule
6.5) on näha
meetria mär
antud oluk
ärnu-Jaagup
utustele va
di alajaama
atori voolu v
4%. ületama
mõju Metsa
neraatori vo
vastujärgnese liitumisel
alülitamin
tsiooni muu
astab tekkiv
a Kilingi-Nõ
emusi ülek
a, kuidas liin
rgatavalt, sa
korras pinge
i, Paikuse, P
aadeldakse
lattidele üh
vastujärgnev
ata sealjuur
akombinaad
oolu vastujä
evuskomponl Sindi alaja
ne
utusi elektr
vaid pingeas
õmme alajaa
andevõrgu
ni 106A väl
aavutades v
asümmeetri
Papiniidu, M
liini 106A
hendatud ge
vuskompon
res generaat
di alajaama
ärgnevuskom
nent liini 10aama
riraudtee k
sümmeetria
aamade vahe
normaalkon
lja lülitamis
väärtuse 9,6
ia 2% piirm
Metsakomb
välja lülit
eneraatorile.
nenti, mis lii
atoritele keh
124
lattidele
mponen-
06D väl-
oormuse
väärtusi
elise toi-
nfigurat-
sega tõu-
69%. Li-
määr veel
inaadi ja
tamisega
. Joonis
ini 106A
htestatud
Tabel 6välja lü
Joon
6.13. Pingealitamisel
nis 6.12. Pärvälja lülita
asümmeetria
rnu Elektrijamisel, elekt
a Kilingi-Nõ
jaama genertriraudtee k
Nõmme alaja
raatori vookoormuse lii
aama liitum
lu vastujärgitumisel Kil
ispunkti kor
gnevuskomplingi-Nõmm
rral ning li
ponent liini me alajaama
125
ini 106A
106A a
L6.2.9
Järgmis
alajaam
134B vä
lüüsitud
tusega k
tumispu
134B vä
liini 134
jaamade
olles va
Liini134B
seks vaadeld
ma ning ülek
älja lülitami
d liini 106A
kaasnevad m
unkti Kiling
älja lülitam
4B välja lül
es. Pingeas
astavalt 1,08
BViljandi‐S
dakse oluko
kandevõrgu
ine. Saadud
A välja lülita
mõjud on m
gi-Nõmme a
misel on selle
litamisel pin
ümmeetria
8% ja 1,01%
Suure‐Jaan
orda, kus el
us toimub V
d tulemusi k
amisega on
mõnevõrra v
alajaama lat
e väärtusek
ngeasümme
Sindi ja P
%.
niväljalül
lektriraudte
Viljandi ja
kajastab tab
näha, et an
väiksemad. K
ttidele ping
ks 5,37%. L
eetria 2% p
Pärnu-Jaagu
litamine
e koormus
Suure-Jaan
el 6.14. Võ
ntud ülekand
Kui liini 10
easümmeet
Lisaks liitum
piirmäär vee
upi alajaama
on ühendat
i alajaamu
rreldes tule
devõrgu kon
06A välja lü
ria väärtuse
mispunkti al
el Reinu, Vi
ades on 1%
tud Kilingi-
ühendava
emusi eelnev
nfiguratsioo
ülitamisel te
ega 9,69%,
lajaamale ül
iljandi ja K
% piirmäära
126
-Nõmme
toiteliini
valt ana-
oni muu-
ekkis lii-
siis liini
letatakse
Kabli ala-
a juures,
Vaadeld
generaa
vuskom
Joonis 6
Lisaks N
maaegse
tud N-2
analüüs
K6.2.10
Ülekand
justab ü
Järvekü
rad. N-1
ne, kus
kriteeriu
liitumisp
asümme
tata ühe
lubatud
Ülekand
võrgu k
meetrial
la-Kehtn
des liini 134
atorile, on v
mponent 2,95
6.13. Pärnulülitami
N-1 kriteeri
elt nii liini
2 olukord ei
itud raskeim
Kokkuvõt
devõrgu põ
ülekandevõ
üla alajaama
1 kriteerium
pingeasümm
um, kus lis
punkti Järv
eetria tõuseb
elgi vaadeld
piirmäära.
devõrgu lõu
konfiguratsi
le. Kahest v
na liini 025
4B väljalüli
vastavalt joo
5%.
u Elektrijaamisel, elektrir
iumile vaad
106A kui k
i too kaasa
ma juhtumi
e
hjaosas nin
rgu konfigu
ale, kus pin
mi juures on
meetria tõu
aks liinile
veküla alaja
b 1% piirm
dud konfigur
unaosas elek
iooni muutu
vaadeldud N
5 välja lülita
tamisest tin
onisele 6.13
ma generaaraudtee koor
deldi Kiling
ka liini 134B
suuremaid m
liini 106A v
ng elektrirau
uratsiooni
ngeasümmee
n halvimaks
useb väärtus
006B lülita
amas tekkiv
määrani. Iru
ratsiooni m
ktriraudtee k
us kaasa o
N-1 kriteeriu
amisel, mil
ngitud mõju
3 Pärnu Ele
atori voolu vrmuse liitum
gi-Nõmme l
B välja lüli
mõjusid ja
välja lülitam
udtee koorm
muutus suu
etria piirmä
s juhtumiks
seni 2,76%.
akse välja v
v pingeasüm
alajaama üh
muutuse juur
koormuse l
olulisi mõju
umi konfigu
pingeasümm
usid Metsako
ektrijaama g
vastujärgnemisel Kiling
liitumispunk
tumine. Saa
täiendavaid
misega.
muse liitum
urimaid mõ
äär ületab k
Järve-Järve
Vaadeldud
veel Iru-Ida
mmeetria 3%
hendatud ge
res voolu va
liitumisel K
utusi liitumi
uratsiooni m
meetria saa
ombinaadi a
generaatori
evuskompongi-Nõmme a
kti korral k
adud tulemu
d asjaolusid
misel Järvek
õjusid eelk
kehtestatud
eküla liini 0
d juhtumites
liin 007. A
% ning ka I
eneraatorite
astujärgnevu
Kehtna alajaa
ispunkti ala
muutusest on
vutab liitum
alajaama üh
voolu vast
nent liini 10alajaama
ka juhtumit,
ustest selgu
võrreldes e
küla alajaam
kõige liitum
1% ja 2%
006B välja
st halvimaks
Antud oluk
Iru alajaam
e seisukohas
uskompone
ama toob ü
ajaama pin
n suurim mõ
mispunkti al
127
hendatud
tujärgne-
6A välja
, kus sa-
us, et an-
eelnevalt
mas põh-
mispunkti
piirmää-
lülitami-
s on N-2
korras on
ma pinge-
st ei üle-
ndi 10%
lekande-
geasüm-
õju Rap-
lajaamas
128
väärtuse 14,05%, mille mõjud kanduvad edasi ka teistesse ülekandevõrgu alajaamadesse. N-2
kriteeriumi seisukohast vaadeldi juhtumit, kus lisaks liinile 025 lülitati välja ka Rapla-Paide
liin 187, antud juhtumiga ei kaasnenud aga eelnevalt vaadeldust suuremaid mõjusid ülekan-
devõrgu pingeasümmeetriale. Metsakombinaadi alajaama ühendatud Pärnu Elektrijaama ge-
neraatori talitluse seisukohast ei avalda elektriraudtee koormuse Kehtna alajaama liitumis-
punkti juures vaadeldud ülekandevõrgu muutused märgatavaid mõjusid. Suurimaks generaa-
tori voolu vastujärgnevuskomponendi väärtuseks oli 1,15% liini 025 välja lülitamisel, mis on
aga ligilähedane ülekandevõrgu normaalkonfiguratsiooni juures saadud väärtusega.
Elektriraudtee koormuse liitumisel Sindi alajaamas vaadeldud ülekandevõrgu konfiguratsioo-
ni muutuste seisukohast on ainsaks juhtumiks Kabli-Sindi toiteliini 106D välja lülitamine.
Antud N-1 kriteeriumi juures suurenes liitumispunkti Sindi alajaama pingeasümmeetria
1,50%-lt väärtusele 1,66%, ületamata sealjuures 2% kehtestatud piirmäära. Metsakombinaadi
alajaama ühendatud Pärnu Elektrijaama generaatori seisukohast ei too N-1 kriteerium kaasa
oluliselt suurenevaid mõjusid, võrreldes ülekandevõrgu normaalkonfiguratsiooni juures saa-
duga.
Elektriraudtee koormuse liitumisel Kilingi-Nõmme alajaamas vaadeldud ülekandevõrgu kon-
figuratsiooni muutuste seisukohast on raskeimaks juhtumiks Viljandi – Kilingi-Nõmme toite-
liini 106A välja lülitamine, mille juures liitumispunkti alajaama pingeasümmeetria tõuseb
väärtuseni 9,69%, võrreldes normaalkonfiguratsiooni juures saadud 4,71%-ga. Lisaks toob
antud juhtum kaasa pingeasümmeetria tõusu ka teistes ülekandevõrgu alajaamades. Metsa-
kombinaadi alajaama ühendatud generaatori seisukohast suurendab liini 106A välja lülitamine
mõnevõrra generaatori voolu vastujärgnevuskomponenti väärtusele 5,14%, ületamata sealjuu-
res aga kehtestatud 10% piirmäära. Ülekandevõrgu võimalik N-2 olukord ei too kaasa täien-
davaid mõjusid juba analüüsitud liini 106A lülitamisel ilmnenud mõjudele.
129
7. Ülekandevõrgus toimuvate lühiste mõju generaatoritele
Ülekandevõrku ühendatav elektriraudtee koormus toob endaga kaasa püsiva pingeasümmeet-
ria olukorra võrgus, mis pole ülekandevõrgus tavapärane nähtus. Ülekandevõrgu teised tarbi-
jad, eelkõige generaatorid pole aga mõeldud talitlema püsivas pingeasümmeetria olukorras.
Viimasest tingitud mõju generaatorite talitlusele on detailsemalt selgitatud ja analüüsitud pro-
jekti eelnevas etapis [1]. Lisaks elektriraudtee koormusest tingitud pingeasümmeetriale esineb
ülekandevõrgus ka lühiseid. Projekti antud etapis pööratakse rõhku generaatorite talitlusele
avalduvate mõjude hindamisele ülekandevõrgu lühiste korral, arvestades ka elektriraudteest
tingitud asümmeetriliste pingete olukorda ülekandevõrgus.
Pingeasümmeetria mõjude kirjeldamisel kasutatakse generaatori voolu vastujärgnevuskompo-
nenti. Generaatorite kaitseks on kehtestatud voolu vastujärgnevuskomponendile piirmäärad,
milleks püsitalitlusel on lubatava voolu vastujärgnevuskomponendi osakaal generaatori nimi-
voolust (I2/In) 10%. Lühise korral on oluline aga jälgida nii pingeasümmeetriast kui lühisest
tulenevat soojuslikku mõju generaatorile. Selleks kasutatakse lühisetalitlusel kumulatiivset
pingeasümmeetria mõju, kus voolu vastujärgnevuskomponendi poolt põhjustatud soojusena
salvestuva energia hulka generaatori rootoris lühise kestvuse jooksul (I2) ei tohi ületada 30
suhtühikut [1]. Viimane kajastab maksimaalset rootoris salvestuvat ohutut energia hulka, mil-
le ületamisel aktiveeritakse releekaitse, kaitsmaks generaatorit ülekuumenemise eest katkesta-
des selle talitluse. Alljärgnevalt on eesmärgiks hinnata just generaatorile avalduvat soojuslik-
ku mõju ülekandevõrgu lühise korral ning hinnata pingeasümmeetria ja lühise koosmõjul tek-
kivat generaatorite ülekuumenemise ohtu.
Ülekandevõrgu lühise asukohtade valikul on eelkõige arvesse võetud generaatorite ühendus-
punkte, milleks ülekandevõrgu põhjaosas on Iru alajaam ja lõunaosas Metsakombinaadi ala-
jaam. Sellest tulenevalt vaadeldakse lühise toimumise kohtadena Iru ja Metsakombinaadi ala-
jaamade latte, kus generaatorite talitlusele avalduv mõju on eeldatavasti suurim. Ülekande-
võrgus toimuva lühise kestvuseks on määratud 0,1 sekundit, mis leiab kõigi stsenaariumite
korral aset simulatsiooniperioodi 23. sekundil. Lühisestsenaariumite määramisel tuleb meeles
pidada, et elektriraudtee koormus ühendatakse ülekandevõrgu kahe faasi, faasi A ja B vahele.
Sellest tulenevalt vaadeldakse eri liiki lühiseid, et välja selgitada generaatorite talitluse seisu-
kohast rakseim juhtum. Analüüsimisele tulevad järgmised lühisejuhtumid:
faasi A ja maa vaheline lühis (A-G);
faasi B ja maa vaheline lühis (B-G);
f
f
f
k
Ülekand
selle sta
biilsust
neraator
asümme
järgneva
7.1 L
Järgnev
ülekand
ühendat
ülekand
on ühen
A-G lüh
Ülekand
G1 gene
kajastat
Lühise m
faasi C ja m
faasi A ja B
faasi B ja C
kolmefaasil
devõrgus to
abiilsuse säi
kirjeldab g
ri voolu va
eetria mõju
ale analüüsi
Lühis Iru
valt vaadeld
devõrgu põh
tud Väo ge
devõrgu lüh
ndatud Järve
his
devõrgus üh
eraatorile k
tud generaa
möödumise
maa vaheline
B ning maa v
C ning maa v
line maalüh
oimuvate lü
ilimist lühis
generaatori f
astujärgnevu
u lühise aja
ile eraldi vä
alajaama
akse ülekan
hjaosas olev
eneraatorite
hisejuhtumit
eküla alajaa
hefaasilise,
kirjeldatakse
atori G1 pin
el generaato
e lühis (C-G
vaheline lüh
vaheline lüh
his (ABC-G)
ühiste mõju
se toimumis
faasinurk. R
uskompone
al. Kõigi lüh
älja toodud p
a lattidel
ndevõrgu lü
vatele gene
G1 ja G2
te juures, ku
ama.
faasi A ja m
e alljärgnev
ngelohk lüh
ri väljundpi
G);
his (AB-G);
his (BC-G);
).
u hindamise
se hetkel ja
Raskeima lü
endi väärtu
ühisejuhtum
peatüki kok
l
ühise toimum
eraatoritele
ning Iru E
kus pingeasü
maa vahelise
vatel joonist
hise ajahetk
inge taastub
;
;
eks analüüs
peale lühis
ühisejuhtum
st ning soo
ite simulats
kkuvõttes ta
mise asukoh
lähim punk
lektrijaama
ümmeetria
e lühise mõj
tel toodud g
kel, kus ping
b lühise eels
sitakse gen
se möödumi
mi määramis
ojuslikku k
sioonitulem
abelis 7.1.
hana Iru ala
kt. Analüüs
generaator
allikas elek
ju Iru alajaa
graafikute a
ge langeb v
sele väärtus
neraatori tal
ist. Generaa
seks hinnat
kumulatiivse
mused on lis
ajaama latte
sitakse Iru a
ri talitlust e
ktriraudtee k
ama ühenda
abil. Joonise
väärtusele 8
sele.
130
litlust ja
atori sta-
takse ge-
e pinge-
saks all-
e, mis on
alajaama
erinevate
koormus
atud Väo
el 7.1 on
8,41 kV.
Joonisel
sivaid ta
biilse ta
Hindam
on joon
ajal saa
mõju lü
tud 30 s
l 7.2 toodud
alitlushäirin
alitluse.
maks antud l
nisel 7.3 too
avutab väär
ühise ajal, m
sü piirmäära
d generaato
nguid gener
lühisejuhtum
odud genera
rtuse 105,66
mis saavutab
ale.
ori G1 faasin
raatori töös
mi pingeasü
aatori G1 v
6%. Joonis
b maksimaa
nurk annab
ning lühise
ümmeetrias
voolu vastuj
7.44 kajas
alseks väärtu
kinnitust, e
e möödumis
st tulenevat
järgnevusko
stab aga ku
useks 0,105
et antud lüh
sel säilitab g
tõsidust ge
omponendi
umulatiivset
sü, jäädes
hisega ei ka
generaator o
eneraatori ta
osakaal, m
t pingeasüm
seega alla k
131
asne pü-
oma sta-
alitlusele
is lühise
mmeetria
kehtesta-
Järgnev
jundpin
väärtuse
tekkiv p
tulemus
Sarnase
raatori G
oma sta
valt hindam
nge graafik
eni 8,27 kV
pingelohk V
stega.
elt generaato
G2 faasinur
abiilsuse.
e ühefaasil
on kujutatu
V, mis lühis
Väo G2 gen
orile G1, ei
rga graafik j
ise A-G lü
ud joonisel
se möödumi
neraatoril o
kajasta ant
joonisel 7.6
ühisejuhtum
7.5. Genera
isel taastub
on sarnane
tud lühise k
6. Generaato
i mõju Väo
aatori G2 v
b oma esialg
eelnevalt v
korral püsiv
or G2 talitlu
o generaato
väljundpinge
gsele väärtu
vaadeldud V
vaid talitlush
us saavutab
orile G2, m
e langeb lü
usele. Lühis
Väo G1 gen
häiringuid k
lühise möö
132
mille väl-
hise ajal
se korral
neraatori
ka gene-
ödumisel
Väo gen
valt joon
tusega 0
ra suure
neraatori G
nisel 7.7 too
0,129, vasta
emad kui ee
2 voolu vas
odule ning p
avalt joonise
elnevalt vaad
stujärgnevu
pingeasümm
ele 7.8. Saad
deldud Väo
uskomponen
meetria kum
dud pingeas
o G1 genera
ndi väärtus
mulatiivne m
sümmeetria
atori korral
lühise ajal
mõju jääb al
ast tingitud m
.
on 119,16%
lla 30 sü, ol
mõjud on m
133
%, vasta-
les väär-
mõnevõr-
Vaadeld
7.9 lang
sarnane
Antud ü
raatori t
möödum
des ülekand
geb generaa
eelnevalt v
ülekandevõr
töös. Jooni
misel.
devõrgu lüh
atori pinge
vaadeldud V
rgu lühis ei
sel 7.10 too
hise mõju Ir
lühise ajal
Väo G1 ja G
i põhjusta a
odud Iru ge
ru Elektrijaa
väärtuseni
G2 generaato
aga püsivaid
eneraatori f
ama genera
8,33 kV. L
orite tulemu
d talitlushäi
faasinurk sä
aatorile, siis
Lühisest tin
ustega.
ringuid Iru
äilitab stabi
s vastavalt j
ngitud pinge
Elektrijaam
iilse talitlus
134
oonisele
elohk on
ma gene-
se lühise
Iru Elek
ajal suu
asjaolu
valt joon
ktrijaama g
urima väärt
selgub ka k
nisele 7.12
generaatori
use 147,88
kumulatiivs
on 0,196 sü
voolu vastu
%, mis on
se pingeasüm
ü.
ujärgnevusk
vaadeldud
ümmeetria m
komponent
d kolme gen
mõjust, mill
joonisel 7.
neraatori ju
le väärtusek
.11 saavuta
uures suurim
ks lühise aj
135
ab lühise
m. Sama
al vasta-
Toodu p
häiringu
tud piirm
torite tu
lohk on
meetrias
asümme
kompon
asjaolus
mest ge
latsioon
B-G lüh
Järgnev
Elektrija
väärtuse
sele vää
põhjal saab
uid Iru alaja
määrasid ei
ulemusi on
n kõigi kolm
st tingitud m
eetria mõjud
nendi väärtu
st, et Iru El
eneraatorist
nitulemusi v
his
valt analüüsi
aama gener
eni 8,30 kV
ärtusele.
b järeldada,
aama ühend
i ületata. Võ
sarnast mõj
me generaat
mõjusid või
dele enim t
us ja kumul
ektrijaama
väikseim. S
vaid Iru Elek
itakse üleka
raatorile. Jo
V. Lühise m
et antud A
datud genera
õrreldes om
ju näha kõig
tori puhul s
ib tulemuste
undlik Iru E
latiivse pin
generaatori
Sellest tulen
ktrijaama ge
andevõrgu ü
oonise 7.13
öödumisel g
A-G lühiseju
aatorite töö
mavahel Väo
gi kolmele
sarnane. An
e põhjal välj
Elektrijaam
ngeasümmee
i ekvivalent
nevalt analü
eneraatorile
ühefaasilise
3 põhjal lan
generaatori
uhtumiga e
ös ning lühis
o G1 ja G2 n
generaatori
nalüüsides a
ja tuua, et k
ma generaato
etria mõju o
tne takistus
üüsitakse jä
e.
e, faasi B ja
ngeb genera
väljundpin
ei kaasne pü
setalitlusel
ning Iru Ele
i puhul. Lüh
aga lühiseta
kolmest gen
or, mille voo
on suurimad
on ülekand
ärgmiste lüh
a maa vahel
aatori väljun
nge aga taas
üsivaid talit
generaatori
ektrijaama g
hisest tekki
alitlusel pin
neraatorist o
olu vastujär
ad. Viimane
devõrgu suh
hisejuhtumi
lise lühise m
undpinge lüh
stub oma lü
136
tluslikke
itele sea-
generaa-
v pinge-
ngeasüm-
on pinge-
rgnevus-
e tuleneb
htes kol-
ite simu-
mõju Iru
hise ajal
hise eel-
Hindam
7.15 ja 7
latiivse
on 142,0
se korra
maks ülekan
7.16 toodud
mõju graaf
09% ja lühi
al ei ületata
ndevõrgu lüh
d generaator
fik lühise aja
isest tingitu
lühisetalitlu
hisest tingit
ri voolu vas
al. Voolu v
ud kumulatii
usele kehtes
tud mõju pi
stujärgnevu
vastujärgnev
ivne pingea
statud piirm
ingeasümm
skomponen
vuskompone
asümmeetria
määra.
meetria seisu
ndi ja pingea
endi maksim
a mõju ulatu
ukohast on j
asümmeetri
maalseks vä
ub 0,192 sü
137
joonistel
ia kumu-
äärtuseks
ü. Viima-
Toodu p
Iru Elek
vaadeld
C-G lüh
Järgmis
Elektrija
langeb g
põhjal ei ka
ktrijaama ge
dud faasi A j
his
seks analüüs
aama gener
generaatori
aasne vaade
eneraatori t
ja maa vahe
sitakse ülek
raatorile. G
väljundping
eldud ülekan
töös. Faasi
elise lühiseg
kandevõrgu
Generaatori
ge väärtusel
ndevõrgu lü
B ja maa v
ga.
ühefaasilis
väljundpin
le 8,27 kV.
ühisejuhtum
vahelise lüh
e, faasi C ja
get kajastab
miga püsivai
hise mõju on
a maa vahel
b joonis 7.
id talitlushä
n sarnane e
lise lühise m
.17, kus lüh
138
äiringuid
eelnevalt
mõju Iru
hise ajal
139
Sarnase
lühis pü
lühiseju
samasug
AB-G l
Järgnev
ja B nin
lühisest
märgata
elt eelnevalt
üsivaid häir
uhtumit selg
gused sõltum
ühis
valt vaadeld
ng maa vah
t tingituna l
avalt suurem
t vaadeldud
ringuid gen
gub tulemus
mata, kas te
akse kahefa
hel. Joonisel
angeb väärt
m võrreldes
d kahele lüh
neraatori tal
ste põhjal, e
egemist on f
aasilist lühis
l 7.21 on to
tuseni 5,99
eelnevalt v
hisejuhtumi
litluses. Võr
et ühefaasili
faasi A, B v
sejuhtumit
oodud Iru el
kV. Kahef
vaadeldud üh
ile, ei avald
rreldes oma
ise lühise m
või C ja maa
ülekandevõ
lektrijaama
faasilise lüh
hefaasiliste
da ka faasi
avahel kõik
mõjud gener
a vahelise lü
õrgus, kus lü
generaator
hise korral t
lühisejuhtu
C ja maa
ki kolme va
raatori talitl
ühisega.
ühis toimub
ri väljundpin
tekkiv pinge
umitega.
140
vaheline
aadeldud
lusele on
b faasi A
nge, mis
elohk on
Pingeas
7.23 ja
185,91%
mused.
0,263 sü
sümmeetrias
7.24. Gen
%, mis on s
Ka pingeas
ü, sealjuure
st generaato
neraatori vo
suurem kui
sümmeetria
s aga ületam
orile avaldu
oolu vastujä
eelnevalt v
kumulatiiv
mata lühiset
uvad kahefa
ärgnevusko
vaadeldud ü
vne mõju on
talitlusele k
faasilise lüh
omponent s
ühefaasiliste
n kahefaasi
ehtestatud p
hise mõjud
aavutab lü
e juhtumite
lise lühise k
piirmäära.
on toodud
ühise ajal
korral saad
korral suur
141
joonisel
väärtuse
dud tule-
em olles
Saadud
meetrias
vaid tali
generaa
BC-G l
Järgnev
Iru Elek
5,96 kV
lühiseju
tulemuste p
st avalduv m
itlushäiring
ator oma lüh
ühis
valt analüüsi
ktrijaama ge
V, mis on sa
uhtumiga.
põhjal järel
mõju seni s
uid Iru Elek
hise eelse ta
itakse kahef
eneraatori v
amas suuru
ldub, et antu
suurim. Sell
ktrijaama ge
alitluse.
faasilist lüh
väljundpinge
usjärgus eeln
ud kahefaas
lest hoolima
eneraatori ta
hist faasi B j
e pingelohk
nevalt vaad
silise lühise
ata ei kaasn
alitluses nin
ja C ning m
ku, kus lühi
deldud faasi
ejuhtumi ko
ne AB-G lüh
ng lühise mö
maa vahel. J
se ajal lang
ide A ja B
orral on pin
hisejuhtumi
öödumisel s
Joonis 7.25
geb pinge vä
ning maa v
142
ngeasüm-
iga püsi-
saavutab
kajastab
äärtusele
vahelisel
Joonis 7
7.27 to
162,55%
saadud t
kumulat
7.27 ja 7.2
oodud gene
%, mis on m
tulemusest.
tiivne mõju
28 kajastava
eraatori vo
mõnevõrra
Samuti on
u, mis lühise
ad BC-G lü
olu vastujä
väiksem ee
mõnevõrra
e ajal on ma
ühise mõju
ärgnevusko
elnevalt vaa
a väiksem ka
aksimaalselt
u pingeasüm
mponent s
adeldud kah
a generaato
t 0,240 sü.
mmeetria se
saavutab lü
hefaasilise A
rile avalduv
eisukohast.
ühise ajal
AB-G lühis
v pingeasüm
143
Joonisel
väärtuse
se juures
mmeetria
otseseid
ning lüh
ABC-G
Viimase
te lühise
Joonisel
seni 3,3
dumisel
silise BC-G
d talitlushäir
hise möödum
G lühis
eks lühiseju
ejuhtumiteg
l 7.29 on to
36 kV. Tekk
l taastub aga
G lühise sim
ringuid Iru
misel taastu
uhtumiks on
ga analüüsit
oodu genera
kiv pingeloh
a generaato
mulatsiooni
Elektrijaam
ub esialgne t
n ülekandev
takse ülekan
aatori väljun
hk on kõigi
ri väljundpi
itulemuste p
ma generaat
talitlusrežii
võrgu kolme
ndevõrgu lü
ndpinge gra
ist vaadeldu
inge esialgs
põhjal selgu
torile. Gene
m.
efaasiline lü
ühise mõju
aafik, kus lü
ud lühisejuh
sele väärtuse
ub, et antud
eraator säili
ühist maaga
Iru Elektrija
ühise ajal la
htumitest su
ele.
d lühisega e
itab oma sta
a. Sarnaselt
aama gener
angeb pinge
uurim. Lühi
144
ei kaasne
abiilsuse
eelneva-
raatorile.
e väärtu-
ise möö-
Hinnate
on joon
16,09%
lühise a
meetrias
testatud
juhtumi
es ülekandev
niselt 7.31
. Ühtlasi on
ajal generaa
st, olles lüh
d piirmäära n
itest väiksei
võrgu pinge
näha, et lü
n see vaade
atorile aval
hise ajal 0,0
ning sarnas
im.
easümmeetr
ühise ajal
eldud lühise
lduvat sooju
032 sü. Antu
elt voolu va
ria ja lühise
saavutab v
ejuhtumiste
uslikku mõ
ud tulemus
astujärgnev
e koosmõju
voolu vastu
est väikseim
õju tuleneva
ei ületa lüh
vuskompone
l generaator
ujärgnevusk
m väärtus. Jo
alt kumulat
hisetalitlusel
endile on se
rile avalduv
komponent
oonis 7.32
tiivsest pin
l generaato
ee vaadeldud
145
vat mõju
väärtuse
kajastab
ngeasüm-
rile keh-
d lühise-
Kolmef
neraator
guid gen
Ülekand
misel an
erinevat
lühise a
tud faas
faasi lüh
generaa
kahefaa
vaheline
faasilise lüh
rile avalduv
neraatorite t
devõrgu põ
nalüüsitu ku
te lühisejuh
ajal. Saadud
sist on gene
hise kriitilis
atorite talitlu
asilisest lühi
e lühis. Kõi
hise simulat
vad mõjud
töös.
hjasoas üle
uut erineva
htumite kri
d tulemuste
raatorile av
sust üksteis
usele, kui
isest, avalda
ige lihtsama
sioonitulem
väiksemad
kandevõrgu
at lühisejuht
iitilisust gen
põhjal selg
valduvad mõ
sest. Kahefa
seda oli üh
as generaat
aks lühiseju
muste põhjal
ning üleka
u lühisega g
tumit Iru al
neraatori v
gub, et ühef
õjud sarnase
aasilistest lü
hefaasiliste
torite talitlu
uhtumiks osu
l selgub, et
andevõrgu l
generaatorit
lajaama latt
voolu vastuj
faasiliste lüh
ed. Seega ei
ühiste juure
lühiste kor
usele enam m
utus kolmef
antud lühi
ühis ei põh
tele kaasnev
idel. Kõige
ujärgnevusko
histe korral
i saa eraldi
s oli näha s
rral. Ühtlas
mõju faasid
faasiline ma
isejuhtumig
hjusta talitlu
vate mõjud
e paremini k
omponendi
l, sõltumata
eristada A,
suuremaid m
si kahest va
de A ja B n
aaga lühis, k
146
a on ge-
ushäirin-
de hinda-
kirjeldab
väärtus
a lühista-
B või C
mõjutusi
aadeldud
ning maa
kus lühi-
sest ting
tujärgne
Iru alaja
lühised
duvad m
generaa
7.2 L
s
Ülekand
alajaam
lühiseju
kolm el
jaama g
se liitum
A-G lüh
Järgnev
jaama g
8,22 kV
Lühise
7.34 too
gitud pingel
evuskompon
aama lattid
kõige enam
mõjud on o
atorile avald
Lühis Me
el Kehtn
devõrgu lõu
ma lattidele.
uhtumeid ka
lektriraudtee
generaatorile
mispunktina
his
valt analüüs
generaatori
V-ni. Lühise
möödumise
odud genera
lohk genera
nent ja kum
dele ühenda
m mõju Iru
omavahel sa
duvate mõju
etsakomb
na alajaam
unaosas on
Sellest tul
a Metsakom
e koormuse
e kõikide li
a Kehtna ala
itakse ühefa
väljundping
e möödumis
el generaato
aatori faasin
aatori väljun
mulatiivne pi
tud kolmes
Elektrijaam
arnased nin
udega.
binaadi a
mas
n Pärnu Ele
lenevalt vaa
mbinaadi al
e liitumispun
itumispunk
ajaama.
faasilise, faa
ge graafiku
el pinge aga
ori talitluse
nurk.
ndpinges ol
ingeasümm
st generaato
ma generaat
ng mõnevõr
alajaama
ektrijaama
adeldakse j
lajaama latt
nkti, siis an
kti korral. E
asi A ja ma
ut kajastab j
a taastub lü
e kiirest taa
li küll suuri
meetria mõju
orist avalda
torile. Väo g
rra väiksem
a lattidel
generaator
juba eelnev
tidel. Kuna
nalüüsitakse
smalt vaade
aa vahelise
joonis 7.33
ühise eelsele
astumist ja
im kuid gen
u on väikseim
vad ülekan
generaatorit
mad võrrelde
elektrira
ühendatud
valt kirjelda
a ülekandev
e lühise mõj
eldakse elek
lühise mõju
, kus pinge
e olukorrale
stabiilsust k
neraatori vo
mad.
ndevõrgus to
tele G1 ja G
es Iru Elek
audtee li
d Metsakom
atud ülekan
võrgu lõuna
jusid Pärnu
ktriraudtee k
usid. Pärnu
e langeb lüh
.
kinnitab ka
147
oolu vas-
oimuvad
G2 aval-
ktrijaama
iitumi-
mbinaadi
ndevõrgu
aosas on
u Elektri-
koormu-
Elektri-
hise ajal
a joonise
Pingeas
kirjelda
vutab lü
meetria
määra.
sümmeetria
avad joonise
ühise ajal vä
kumulatiiv
seisukohas
ed 7.35 ja 7
äärtuseks 1
vne mõju ge
t lühisega k
7.36. Joonis
12,56%. Va
eneraatorile
kaasnevaid
sel 7.35 too
astavalt joo
e 0,127 sü,
mõjusid Pä
dud voolu v
nisele 7.36
millega ei
ärnu Elektrij
vastujärgne
on lühiseta
ületata keh
jaama gene
evuskompon
alitlusel pin
htestatud 30
eraatorile
nent saa-
geasüm-
0 sü piir-
Eelneva
tata lühi
generaa
Sarnase
juhtumi
gu lõun
mõjuden
eraldi lü
AB-G l
Järgnev
alajaam
raatori v
lohk on
Joonisel
suse nin
alt toodu põ
isetalitlusel
atori töös.
elt eelnevalt
ite korral üh
naosa liitum
na eraldi v
ühisejuhtum
ühis
valt vaadelda
mas faaside A
väljundping
suurem kui
l 7.38 toodu
ng lühise mö
õhjal järeldu
l generaator
t vaadeldud
hefaasiliste
mispunktide
välja kolme
meid B-G ja
akse ülekan
A ja B ning
gele. Lühise
i eelnevalt v
ud generaat
öödumisel t
ub, et ülekan
rile seatud p
Iru alajaam
lühiste mõj
juures (Ke
est juhtumis
C-G (saadu
ndevõrgu ka
maa vahel.
e toimumise
vaadeldud ü
tori faasinur
taastub oma
ndevõrgu fa
piirmäära ni
ma lühisejuh
jud sarnased
ehtna, Sindi
st üks. Sell
ud simulatsi
ahefaasilist
Joonisel 7.
e ajal langeb
ühefaasilise
rga graafik
a esialgsele
aasi A ja ma
ing lühisega
htumitega, o
d. Sellest tu
i ja Kilingi
lest tulenev
ioonitulemu
lühist, kus l
.37 on toodu
b pinge väär
lühijuhtum
näitab, et g
talitlusele.
aa vahelise
a ei kaasne
on ka Metsa
ulenevalt tuu
-Nõmme) ü
valt ei analü
used on kaja
lühis toimub
ud lühisest t
rtusele 5,78
mi juures.
generaator s
lühise korra
püsivaid hä
akombinaad
uuakse üleka
ühefaasiliste
lüüsita alljä
astatud tabe
b Metsakom
tingitud mõ
8 kV. Tekki
säilitab oma
149
al ei üle-
äiringuid
di lühise-
andevõr-
e lühiste
ärgnevalt
elis 7.1)
mbinaadi
õju gene-
iv pinge-
a stabiil-
150
Saadud
guid gen
ka antud
ühefaas
BC-G l
Järgnev
kaasnev
jundpin
möödum
Ka joon
oma sta
tulemustes
neraatori ta
d juhul kahe
iliste lühiste
ühis
valt analüüs
vaid mõjusi
nge graafiku
misel pinge
nisel 7.42 to
abiilse talitlu
t selgub, et
litluses. Sar
efaasilise lü
e korral.
sitakse ülek
d Pärnu El
ult on näha
taastub esia
oodud gener
use esialgse
t kahefaasili
rnaselt jaoti
ühisega gen
kandevõrgu
ektrijaama
a, kuidas lü
algsele väär
raatori faasi
ete parameet
ise AB-G lü
ises 7.1 vaa
neraatorile k
faaside B
generaatori
ühise ajal l
rtusele.
inurk näitab
trite juures.
ühisejuhtum
deldud Iru a
kaasnevad m
ja C ning
ile. Joonise
angeb ping
b, et lühise m
miga ei kaas
alajaama lüh
mõjud mõne
maa vaheli
l 7.41 tood
ge väärtusel
möödumisel
sne püsivaid
ühisejuhtumi
evõrra suure
ist lühist ja
dud generaa
le 5,72 kV
l säilitab ge
151
d häirin-
itega, on
emad kui
a sellega
atori väl-
. Lühise
eneraator
Joonisel
pingeas
nent saa
joonisel
l 7.43 kajas
ümmeetrias
avutab väärt
le 7.44 0,10
statud gener
st tulenevat
tuseks 108,
09 sü-ni, mis
raatori voolu
t mõju lühi
65%. Pinge
s jääb alla k
u vastujärgn
isetalitluse j
easümmeetr
kehtestatud
nevuskomp
juures, kus
ria kumulati
piirmäära.
ponent kirjel
s voolu vas
iivne mõju u
ldab ülekan
stujärgnevus
ulatub aga v
152
ndevõrgu
skompo-
vastavalt
Saadud
Pärnu E
neraator
eelneva
mõju ge
tingitud
ABC-G
Järgnev
raatorile
kV. Üht
muvate
le väärtu
tulemuste p
Elektrijaama
r säilitada o
alt vaadeldu
eneraatorile
d mõju ühtla
G
valt analüüsi
e. Generaat
tlasi on see
lühisejuhtu
usele.
põhjal ei ka
a generaato
oma stabiils
ud AB-G lü
e. Sealjuure
asi väiksem
itakse kolm
ori väljundp
e madalaim
umite juures
aasne üleka
rile püsivai
se lühise ee
ühisejuhtum
s tuleb mär
ka ühefaasi
mefaasilise m
pinge lange
pinge väär
s. Lühise mö
andevõrgu f
id talitlushä
else talitluse
miga selgub,
rkida, et BC
iliste lühisej
maaühendus
eb lühise aja
rtus seni va
öödumisel g
faaside B ja
äiringuid. L
e. Võrreldes
, et BC-G l
C-G lühise
ejuhtumite ju
sega lühise m
al vastavalt
aadeldud M
generaatori
C ning ma
Lühise mööd
s lühisejuhtu
lühisel on m
korral on p
uures saadu
mõju Pärnu
joonisele 7
etsakombin
pinge aga t
aa vahelise
dumisel suu
tumi BC-G
mõnevõrra
pingeasümm
ud tulemuste
u Elektrijaam
7.45 väärtus
naadi alajaa
taastub lühi
lühisega
udab ge-
mõjusid
väiksem
meetriast
est.
ma gene-
sele 2,93
amas toi-
se eelse-
Joonis 7
töös nin
Ülekand
7.47 ja
lühise a
tulemus
lushäirin
kõige m
devõrgu
7.46 kinnita
ng generaato
devõrgu pin
7.48. Joon
ajal väärtuse
ste põhjal ei
nguid. Saad
madalamale
u kolmefaas
ab, et antud
ori faasinurg
ngeasümme
isel 7.47 ka
e 12,48% n
i kaasne üle
dud tulemus
väärtusele.
siline lühis o
lühisejuhtu
ga graafik ta
eetriast tule
ajastatud ge
ning pingeas
ekandevõrgu
ste põhjal l
Hinnates a
on generaat
um ei põhju
aastub lühis
enevaid mõj
eneraatori v
sümmeetria
u kolmefaas
angeb kolm
aga pingeasü
torile kõige
usta püsivaid
se möödum
jusid lühise
voolu vastu
a kumulatiiv
silise lühise
mefaasilise l
ümmeetrias
kergem juh
d talitlushäi
isel oma esi
etalitlusel k
ujärgnevusko
vne mõju on
ega generaat
lühise korra
t tingitud m
htum
iringuid gen
ialgsele kuj
kirjeldavad j
komponent s
on 0,047 sü.
torile püsiv
al generaato
mõjusid, siis
154
neraatori
jule.
joonised
saavutab
. Saadud
vaid talit-
ori pinge
s ülekan-
Elektrir
naadi al
generaa
va lühis
taksid g
7.3 L
s
Järgnev
juhtume
geasüm
ühendat
A-G lüh
Ühefaas
get kaja
pinge ta
raudtee koo
lajaamas to
atorile avald
se korral. Ü
generaatori s
Lühis Me
el Sindi
valt analüüsi
eid elektrira
mmeetriast ja
tud Pärnu E
his
silise, faasi
astab joonis
aastub oma
ormuse ühen
oimuvate er
duvad mõjud
Ühegi lühisej
stabiilset tal
etsakomb
alajaama
itakse üleka
audtee koorm
a lühisetalit
Elektrijaama
A ja maa v
s 7.49, mill
esialgsele v
ndamisel K
rinevate lüh
d suurimad
ejuhtumi juu
litlust.
binaadi a
as
andevõrgu M
muse liitum
tlusest tulen
a generaator
vahelise lühi
e põhjal lan
väärtusele.
Kehtna alaja
hisejuhtumit
d kahefaasili
ures ei ole k
alajaama
Metsakomb
misel Sindi a
nevaid mõj
rile.
ise korral P
ngeb pinge
aamas ning
te juures on
ise, faaside
kaasnevad m
a lattidel
binaadi alaja
alajaama. A
usid Metsa
ärnu Elektr
e väärtusele
ülekandevõ
n alajaama
A ja B ning
mõjud aga n
elektrira
aama lattide
Analüüsi käi
akombinaad
ijaama gene
8,17 kV. L
õrgus Mets
lattidele üh
ng maa vahe
nii suured,
audtee li
el toimuvaid
igus hinnata
di alajaama
eraatori välj
Lühise möö
155
sakombi-
hendatud
el toimu-
et ohus-
iitumi-
d lühise-
akse pin-
lattidele
jundpin-
ödumisel
Joonisel
A-G ei a
Ülekand
7.51 ja
lühise a
vastaval
l 7.50 on nä
avalda mõju
devõrgu pin
joonisel 7.5
ajal saavutab
lt joonisele
äha generaa
uta.
ngeasümme
52. Joonis 7
b väärtuse
7.52 on 0,1
atori faasinu
eetriast tule
7.51 kajasta
113,31%. P
161 sü. Antu
urga kuju, m
enev mõju
ab generaat
Pingeasümm
ud väärtus e
millele antu
lühisetalitlu
ori voolu v
meetria kum
ei ületa keht
ud ülekandev
use juures o
astujärgenv
mulatiivne m
testatud 30 s
evõrgu lühis
on toodud
vuskompone
mõju lühiset
sü piirmäär
156
sejuhtum
joonisel
enti, mis
talitlusel
ra.
Joonikorral M
Joonikorral M
Saadud
ta püsiv
AB-lüh
Järgmis
lühis toi
fik, kus
tori välj
lühise m
toodud
sinurga
devõrgu
kumulat
is 7.51. PärMetsakombi
is 7.52. PärMetsakombi
tulemustest
vaid talitlush
his
seks analüüs
imuba faasi
pinge lang
jundpinge l
möödumist
generaatori
kuju. Joon
u kahefaasil
tiivne mõju
rnu Elektrijainaadi alaja
rnu Elektrijainaadi alaja
t selgub, et
häiringuid P
sitakse ülek
ide A ja B n
geb lühise aj
langus on su
generaatori
i faasinurga
is 7.55 kaja
lise lühise a
u generaator
aama generaama lattide
aama generaama lattide
ühefaasilin
Pärnu Elektr
kandevõrgu
ning maa va
jal väärtuse
uurem kui
i väljundpin
graafik näi
astab genera
ajal saavuta
rile avaldub
raatori voolel, elektrira
raatori kumel, elektrira
ne lühis Met
rijaama gen
u kahefaasili
ahel. Joonis
ele 5,74 kV
eelnevalt v
nge taastub
itab, et antu
aatori voolu
ab väärtusek
b joonis 7.5
lu vastujärgaudtee koorm
mulatiivne piaudtee koorm
tsakombina
neraatorile.
ist lühist M
sel 7.53 on t
. Kahefaasi
aadeldud üh
oma esialg
ud lühisejuh
u vastujärgn
ks 109,52%
56, kus selle
gnevuskompmuse liitum
ingeasümmemuse liitum
adi alajaam
Metskombina
toodud gene
lise lühiseg
hefaasilise l
gsele väärtu
htum ei mõju
nevuskomp
%. Pingeasüm
e väärtusek
ponent A-G misel Sindi a
eetria A-G lmisel Sindi a
ma lattidel ei
aadi alajaam
neraatori pin
ga kaasnev
lühise korra
usele. Jooni
uta generaa
ponenti, mis
mmeetriast
ks on 0,158.
157
lühise lajaama
lühise lajaama
i põhjus-
mas, kus
nge graa-
generaa-
al. Peale
isel 7.54
atori faa-
s ülekan-
tingitud
. Saadud
tulemus
litlushäi
ste põhjal ei
iringuid Pär
i ületata 30
rnu Elektrija
sü piirmää
aama gener
ära ning antu
raatori töös.
ud lühisejuh
htumiga ei kaasne püssivaid ta-
korral M
BC-lüh
Järgmis
nisel 7.
väärtuse
möödum
Joonisel
ne püsiv
Metsakomb
his
seks vaadeld
57 on tood
ele 5,67 kV
misel.
l 7.58 toodu
vaid talitlus
dakse üleka
dud Pärnu E
V. Sarnaselt
ud generaat
häiringuid g
andevõrgu k
Elektrijaam
kõigile eel
ori faasinur
generaatori
kahefaasilist
ma generaato
lmistele juh
rga graafik n
töös.
t lühist, faa
ori pinge v
htumitele ta
näitab, et ül
si B ja C ni
väärtus, mis
aastub gener
lekandevõrg
ing maa vah
s lühise aja
raatori ping
gu lühisega
159
hel. Joo-
al langeb
ge lühise
a ei kaas-
Antud k
nistel 7
ponent v
lühistali
jal ei põ
vaid tali
kahefaasilis
.59 ja 7.60
väärtuse 10
itlusel aga v
õhjust faasi
itlushäiring
e lühisejuht
. Vastavalt
08,49%. Joo
väärtusele 0
B ja C nin
uid.
tumiga kaas
joonisele 7
onisel 7.60
0,144 sü, mi
ng maa vahe
snev pingea
7.59 saavuta
toodud kum
is jääb keht
eline lühis P
asümmeetri
ab generaat
mulatiivne p
testatud piir
Pärnu Elekt
ast tingitud
tori voolu v
pingeasümm
rmäära. Saa
trijaama gen
d mõju aval
vastujärgnev
meetria mõj
adud tulemu
eneraatori tö
160
dub joo-
vuskom-
u ulatub
uste põh-
öös püsi-
korral M
ABC-lü
Järgmis
Elektrija
naselt e
on kõig
väärtuse
olukorra
raatori f
Metsakomb
ühis
seks analüü
aama gener
eelnevalt va
gist kuuest v
ele 4,58 kV
ale. Genera
faasinurga g
üsitakse ülek
raatorile. Jo
aadeldud lii
vaadeldavas
V. Lühise m
aatori talitlu
graafik, mis
kandevõrgu
oonisel 7.61
itumispunkt
st lühisejuht
möödumisel
use stabiilsu
lühise möö
u kolmefaas
toodud ge
tidele, et ko
tumist suur
taastub ge
use säilimis
ödumisel taa
silise maaü
neraatori vä
olmefaasilis
rim. Antud j
eneraatori v
t kirjeldab
astab oma e
hendusega
äljundpinge
se lühisega
juhul langeb
äljundpinge
ka joonisel
esialgse kuju
lühise mõj
e graafik nä
kaasnev pi
eb generaato
e aga lühise
l 7.62 toodu
u.
161
ju Pärnu
äitab sar-
ingelohk
ori pinge
e eelsele
ud gene-
Pingeas
lühise k
nevusko
asümme
väärtuse
lühisega
sümmeetria
korral kõige
omponent, m
eetria kumu
ega 0,047 sü
a ei kaasne
seisukohas
e väiksem. S
mis lühise
ulatiivne mõ
ü. Toodud t
generaatori
st generaato
Seda kirjeld
ajal saavuta
õju, mille v
tulemuste põ
le püsivaid
orile avaldu
dab joonisel
ab väärtuse
väärtus lühi
õhjal saab j
talitlushäiri
uv mõju lüh
l 7.63 toodu
12,31%. Jo
ise ajal jääb
äreldada, et
inguid.
hisetalitluse
ud generaato
oonisel 7.64
b alla kehte
t ülekandev
el on kolme
ori voolu va
4 on toodu
estatud 30
võrgu kolme
162
efaasilise
astujärg-
d pinge-
sü, olles
efaasilise
korral M
Elektrir
binaadi
kui kah
eelneva
mispunk
siliste k
vastujär
Kõige v
7.4 L
s
Järgmis
tud Pärn
alajaam
A-G lüh
Ülekand
tori välj
le 8,20 k
Metsakombi
raudtee koor
alajaamas
hefaasiliste l
alt analüüsit
kti korral ke
kui kahefaa
rgnevuskom
vähem mõju
Lühis Me
el Kiling
seks analüüs
nu Elektrija
ma.
his
devõrgu ühe
jundpingele
kV. Lühise
ainaadi alaja
rmuse ühen
toimuvate ü
lühiste juur
tud Järvekü
eeruline era
asiliste lühi
mponendi vä
utab generaa
etsakomb
gi-Nõmme
sitakse ülek
aama gener
efaasilise, f
e on toodud
möödumise
ama generaaama lattide
ndamisel üle
ülekandevõr
res on gene
üla ja Kehtn
aldi välja tuu
isejuhtumite
äärtused nin
atorite talitlu
binaadi a
e alajaam
kandevõrgu
raatorile ele
faasi A ja m
joonisel 7.6
el pinge aga
aatori kumulel, elektrira
ekandevõrg
rgu lühiseju
eraatorile av
na alajaama
ua raskeima
e juures sa
ng pingeasü
ust aga kolm
alajaama
mas
u lühise mõj
ektriraudtee
maa vahelise
65, kus lühi
a taastub om
latiivne pingaudtee koorm
u lõunaosas
uhtumite ju
valduvad m
a liitumispu
at lühisejuht
aadud pinge
mmeetria k
mefaasiline
a lattidel
jusid Metsa
e koormuse
e lühise mõj
ise ajal gene
ma esialgsel
g emuse liitum
s Sindi alaja
ures selgub
mõjud väga
unktidele, on
tumit gener
easümmeetr
kumulatiivne
maaühendu
elektrira
akombinaad
ühendamis
ju Pärnu Ele
eraatori pin
e väärtusele
etria ABC-Gmisel Sindi a
aama ja Me
b, et nii ühe
sarnased. E
n antud Sin
raatorile Nii
riast tingitu
e mõju on s
us.
audtee li
di alajaama
sel Kilingi-
ektrijaama
nge langeb v
e.
163
G lajaama
etsakom-
efaasilise
Erinevalt
ndi liitu-
i ühefaa-
ud voolu
sarnased.
iitumi-
ühenda-
-Nõmme
generaa-
väärtuse-
Joonised
litlusel.
väärtuse
mis jääb
d 7.67 ja 7.
Joonisel 7.
e 109,88%.
b lühisetalit
.68 kajastav
67 toodud g
Pingeasüm
tlusel kehtes
vad ülekand
generaatori
mmeetria ku
statud piirm
devõrgu pin
voolu vastu
umulatiivne
määra.
ngeasümmee
ujärgnevusk
mõju antu
etriast tulen
komponent
d juhtumi j
nevat mõju l
saavutab lü
juures on 0
164
lühiseta-
ühise ajal
0,141 sü,
Saadud
alajaam
talitlusli
AB-lüh
Järgmis
maa vah
ajal lang
le.
tulemuste
ma ning ühe
ikke häiring
his
seks vaadeld
hel. Joonise
geb väärtus
põhjal järe
efaasilise lü
guid Pärnu E
dakse üleka
el 69 on to
sele 5,79 kV
eldub, et ele
ühise toimum
Elektrijaam
andevõrgu k
oodud Pärnu
V. Lühise m
ektriraudtee
misel Mets
ma generaato
kahefaasilist
u Elektrijaa
möödumisel
e koormuse
sakombinaa
orile.
t lühis, kus
ama genera
pinge aga t
e ühendamis
di alajaama
lühis toimu
atori väljun
taastub lühi
sel Kilingi-
a lattidel, e
ub faasi A j
ndpinge, mi
ise eelsele v
165
-Nõmme
ei avalda
a B ning
is lühise
väärtuse-
Pingeas
nevusko
vastujär
valt joo
ta häirin
sümmeetrias
omponendil
rgnevuskom
nisele 7.72,
nguid gener
st tingitud m
le on toodu
mponent vää
, on sealjuu
raatori talitlu
mõju ülekan
d joonisel 7
ärtuseks 105
ures 0,137 sü
uses.
ndevõrgu lü
7.71, kus an
5,97%. Ping
ü, mis jääb
ühisetalitlus
ntud lühisej
geasümmee
alla kehtest
el generaato
juhtumi juu
etria kumula
tatud piirmä
ori voolu va
ures saavuta
atiivne mõju
äära ning ei
166
astujärg-
ab voolu
u, vasta-
i põhjus-
BC-lüh
Järgnev
generaa
langeb 5
Joonisel
põhjusta
his
valt analüüsi
atorile. Gen
5,72 kV-ni.
l 7.74 toodu
a püsivaid t
itakse faasi
neraatori pin
Sarnaselt e
ud generaat
talitlushäirin
de B ja C n
nge graafik
eelnevatele j
tori faasinu
nguid gener
ning maa va
k on toodud
juhtumitele
urga graafik
raatori talitlu
ahelise lühis
d joonisel 7
taastub pin
põhjal on
uses.
se mõjusid
7.73, kus vä
nge väärtus l
näha, et ant
Pärnu Elek
äljundpinge
lühise mööd
ntud lühiseju
167
ktrijaama
e väärtus
dumisel.
uhtum ei
Ülekand
väärtus
tiivne m
ta lühise
maa vah
devõrgu pin
lühise korr
mõju vastava
etalitlusel k
helise lühise
ngeasümme
al on 103,5
alt joonisele
kehtestatud
ega püsivaid
eetriast ting
1%, vastav
e 7.76 saavu
piirmäära.
d talitlushäi
gitud gener
valt joonisel
utab lühise
Saadud tule
iringuid Pär
raatori voo
7.75 toodu
ajal väärtus
emuste põhj
rnu Elektrija
lu vastujär
ule. Pingeasü
e 0,106 sü.
jal ei kaasn
aama genera
rgnevuskom
ümmeetria
Sealjuures
ne faasi B ja
raatorile.
168
mponendi
kumula-
ei ületa-
a C ning
ABC-lü
Järgmis
sellest t
gitud ge
Sarnase
kolmefa
möödum
ühis
seks vaadel
tulenevat m
eneraatori v
elt eelnevalt
aasilisest lü
misel genera
ldakse ülek
mõju Pärnu E
väljundping
t vaadeldud
ühisest tingit
aatori väljun
kandevõrgu
Elektrijaama
ge pingelohk
d liitumispu
tud pingelo
ndpinge taa
kolmefaasi
a generaato
k, kus lühi
unktidele on
ohk suurim v
astub aga om
ilist maaüh
orile. Joonis
se ajal lang
n ka Kilingi
võrreldes te
ma lühise ee
hendusega l
sel 7.77 on t
geb pinge v
i-Nõmme li
eiste lühisej
elsele väärtu
lühisejuhtum
toodud lühi
väärtusele 2
iitumispunk
juhtumitega
usele.
169
mit ning
isest tin-
2,91 kV.
kti puhul
a. Lühise
Pingeas
7.80. V
seks 12,
0,030 sü
sümmeetrias
Vastavalt joo
,41%. Pinge
ü, mis jääb
st tingitud m
onisele 7.79
easümmeetr
alla kehtest
mõju kolme
9 saavutab
ria kumulat
atud piirmä
efaasilise lü
generaatori
tiivne mõju
äära.
ühise ajal o
i voolu vast
on vastaval
on kajastatu
tujärgnevus
lt joonisele
ud joonistel
skomponent
7.80 lühise
170
l 7.79 ja
t väärtu-
e ajal aga
Kolmef
Elektrija
talitlush
Elektrir
Metskom
gub, et
faasilist
rile sarn
kuna ni
asümme
tori talit
faasilise lüh
aama gener
häiringuid g
raudtee koo
mbinaadi a
sarnaselt ee
te lühiste m
nased. Antu
ii generaato
eetria mõju
tlusele on ag
hise simulats
raatorile ava
generaatori t
rmuse ühen
alajaamas to
elnevalt ana
mõjud Metsa
ud juhul on r
ori voolu v
erinevate lü
ga kolmefaa
sioonitulem
alduvad mõ
töös.
ndamisel ül
oimuvate ül
alüüsitud Si
akombinaad
raske eraldi
vastujärgnev
ühisejuhtum
asilise maaü
muste põhjal
õjud väiksem
lekandevõrg
lekandevõrg
indi alajaam
di alajaama
i välja tuua
vuskompon
mite juures o
ühendusega
l selgub, et
mad ning ül
gu lõunaosa
gu lühiseju
ma liitumisp
ühendatud
generaatori
nendi väärtu
on sarnane.
a ülekandev
antud lühisj
lekandevõrg
as Kilingi-N
htumite sim
punktile, on
Pärnu Elek
ile kriitilise
used kui ku
Kõige väik
õrgu lühise
juhtumiga o
gu lühis ei
Nõmme alaj
mulatsioonid
n nii ühe- k
ktrijaama ge
emat lühisej
kumulatiivne
ksem mõju
korral.
171
on Pärnu
põhjusta
jaama ja
dest sel-
kui kahe-
eneraato-
uhtumit,
e pinge-
generaa-
172
7.5 Kokkuvõte
Ülekandevõrgu põhjaosas on käsitletud lühise asukohana Iru alajaama, mis on generaatoritele
lähimaks punktiks. Ülekandevõrgu lõunaosaks on samadel põhimõtetel lühise asukohaks vali-
tud Metsakombinaadi alajaam. Antud ülekandevõrgu lühisejuhtumite juures on huvi eelkõige
ülekandevõrgus elektriraudtee koormuse liitumisest tingitud pingeasümmeetria mõju generaa-
toritele erinevat liiki lühiste juures. Sellest tulenevalt on generaatori juures tähelepanu pööra-
tud voolu vastujärgnevuskomponendi väärtusele ja pingeasümmeetria kumulatiivsele mõjule.
Elektriraudtee koormus on ühendatud ülekandevõrgu faaside A ja B vahele, mistõttu võib
eeldada, et erinevate lühisejuhtumitega kaasnev mõju generaatoritele on erinev. Sellest tule-
nevalt vaadetakse erinevaid lühisejuhtumeid, kus lühisega on kaasatud erinevad ülekandevõr-
gu faasid. Eesmärgiks oli välja selgitada generaatoritele kõige enam mõju avaldav ehk kõige
kriitilisem ülekandevõrgu lühisejuhtum. Tabel 7.1 kajastab ülekandevõrgu lühisejuhtumite
mõju generaatorite talitlusele.
Tabel 7.1. Ülekandevõrgu lühisejuhtumite mõjud generaatorite talitlusele
173
Vastavalt simulatsioonitulemustele on näha, et ühefaasilise lühiste mõjud on sarnased. Hoo-
limata sellest, kas lühis toimub faasi A, faasi B või faasi C ja maa vahel. Ülekandevõrgu põh-
jaosas avaldub lühisetalitlusest tingitud suurim mõju Iru Elektrijaama generaatorile, kus voolu
vastujärgnevuskomponendi ja kumulatiivse pingeasümmeetria tulemused on mõnevõrra suu-
remad. Kahefaasiliste lühiste mõju Iru alajaama ühendatud generaatoritele on mõnevõrra suu-
rem kui ühefaasiliste lühiste mõju, kusjuures ülekandevõrgu põhjaosas Järveküla liitumis-
punkti korral on kriitilisemaks lühisejuhtumiks faasi A ja B ning maa vaheline lühis.
Ülekandevõrgu lõunaosas analüüsiti Metsakombinaadi alajaama lühisega kaasnevate mõjude
erinevust Kehtna, Sindi ja Kilingi-Nõmme liitumispunkti korral. Ka lõunaosas Pärnu Elektri-
jaama generaatorile avalduvad mõjud on põhjaosas saadud tulemustega samas suurusjärgus,
või mõningate lühisejuhtumite juures isegi väiksemad. Samas kui Järveküla liitumispunkti
korral võis selgelt eristada kriitilisema lühisejuhtumi, siis lõunaosa liitumispunktide korral on
see keerulisem. Kehtna liitumispunkti korral võib öelda, et kriitilisemaks juhtumiks on sarna-
selt Järveküla liitumispunktile faasi A ja B ning maa vaheline lühis, kus generaatori voolu
vastujärgnevuskomonent saavutab suurima väärtuse. Sindi ja Kilingi-Nõmme liitumispunkti-
de korral on kindlat lühisejuhtumi esiletoomine keerulisem. Saadud tulemused on väga sarna-
sed nii ühe- kui kahefaasiliste lühiste korral. Kõigi liitumispunktide ja vaadeldud generaatori-
te mõjude juures saab aga väita, et ülekandevõrgu kolmefaasilisest lühisest tingitud mõjud on
kõikidest lühisejuhtumitest väikseimad.
Pingeasümmeetria seisukohast paistavad saadud tulemuste põhjal ülekandevõrgu lühised
enam mõjutavat põhjaosas Iru alajaama ühendatud generaatoreid. Lõunaosa erinevate liitu-
mispunktide juures Metsakominaadi lühisejuhtumitega kaasnevad mõjud generaatori talitluse-
le on mõnevõrra väiksemad, kui Iru alajaamas aset leidvate lühiste korral Iru alajaama ühen-
datud generaatoritel. Ülekandevõrgu lõunaosas vaadeldud kolme liitumispunkti juures on
märgata mõnevõrra suuremaid mõjusid generaatori talitlusele Kehtna alajaama liitumispunkti
174
korra. Samas kui Sindi ja Kilingi-Nõmme liitumispunktide juures on saadud tulemused teine-
teisele väga sarnased.
Antud analüüsi põhjal võib öelda, et ülekandevõrgu lühistele on kõige tundlikum Iru Elektri-
jaama generaator ning kriitilisemaks lühisejuhtumiks on kahefaasiline, faasi A ja B ning maa
vaheline lühis. Ühegi lühisejuhtumi ja liitumispunkti korral ei ületa generaatorid 0,1 sekundi
pikkuse lühisetalitluse juures neile kehtestatud kumulatiivse pingeasümmeetria piirmäära.
Antud lühisetalitlus on lühike põhjustamaks kumulatiivsest pingeasümmeetriast tulenevat
generaatorite ülekuumenemise ohtu. Ühegi vaadeldud stsenaariumi juures ei kaasne ülekan-
devõrgu lühisega püsivaid häiringuid generaatorite töös ning lühise möödumisel taastub gene-
raatorite stabiilne talitlus.
8. Elektriraudtee kontaktvõrgus toimuvate lühiste mõju lii-
tumispunktidele ja generaatoritele
Antud peatükk analüüsib elektriraudtee kontaktvõrgust toimuvate lühiste mõju edasi kandu-
miselt ülekandevõrku. Vaadeldakse lühise tagajärjel tekkivat pinge väärtuse langust ülekan-
devõrgu alajaamades. Eelkõige elektriraudtee koormuse liitumispunkti alajaamades, kus
oodatavad mõjud on suurimad. Lisaks analüüsitakse elektriraudtee kontaktvõrgu lühisest tin-
gitud mõjusid ka ülekandevõrgu generaatoritele, Iru alajaamas ja Metsakombinaadi alajaamas.
Elektriraudtee toitesüsteemis on mitmeid sektsioone ja ümberlülitusi, mistõttu erinevalt tava-
pärasest elektrivõrgust võib kontaktvõrgus lühisekoha leidmine ja lühise välja lülitamine võtta
tavapärasest enam aega. Sellest tulenevalt vaadeldakse kontaktvõrgus toimuvate lühiste korral
pikendatud lühisetalitlust, kus lühise kestvuseks on määratud 1 sekund. Ka nimiandmete järgi
on elektriseadmed sertifitseeritud lühisele kestvusega 1 sekund, mistõttu on see ühtlasi mak-
simaalne lubatud lühise kestvus elektriraudtee toitesüsteemis.
Vastavalt projekti eelmises etapis tehtud analüüsidele [1] selgus, et kontaktvõrgus toimuvate
lühiste korral kanduvad suurimad mõjud ülekandevõrku veoalajaama vahetus läheduses toi-
muvate lühiste korral. Selles tulenevalt käsitletakse alljärgnevate juhtumite juures elektriraud-
tee kontaktvõrgus toimuvate lühise asukohana veoalajaama vahetut lähedust, kus lühis toimub
viimase toitetrafo lattidel.
Järgnevalt analüüsitakse elektriraudtee kontaktvõrgus aset leidva lühise mõjusid ülekandevõr-
gu alajaamade pinge väärtusele ja ülekandevõrku ühendatud generaatorite talitlusele kõigi
nelja elektriraudtee koormuse liitumispunkti korral, milleks ülekandevõrgu põhjaosas on Jär-
175
veküla alajaam ja lõunaosas Kehtna, Sindi ning Kilingi-Nõmme alajaamad. Kontaktvõrgu
ühefaasiline lühis leiab aset simulatsiooniperioodi 22. sekundil ning kontaktvõrgu normaalne
talitlus taastub simulatsiooni 23. sekundil.
8.1 Järveküla liitumispunkt
Järgnevalt analüüsitakse kontaktvõrgu lühisetalitlust elektriraudtee koormuse liitumisel üle-
kandevõrgu põhjaosas Järveküla alajaama. Liitumispunkti alajaama ja teiste ülekandevõrgu
alajaamade lattidel lühise ajal tekkivad pingelohud on toodud tabelis 8.1. Suurim lühisest tin-
gitud pinge langus tekib liitumispunkti Järveküla alajaamas, kus pinge väärtus langeb 10,37
kV võrra, saavutades lühise perioodiks väärtuse 110,70 kV. Seega on kontaktvõrgu lühisest
tingitud pinge väärtuse langus liitumispunkti alajaamas 8,56%. Vastavat pinge väärtuse muu-
tust lühise ajal kirjeldab joonisel 8.1 toodud Järveküla alajaama faasidevaheline pinge graafik.
Tabelis 8.1 toodud andmetest on näha, et ülekandevõrgu teistes alajaamades on lühisest tingi-
tud pinge langus valdavalt suurusjärgus 3-5 kV. Joonisel 8.2 on toodud Järve alajaama pinge-
lohk väärtusega 5,27 kV ja joonisel 8.3 Iru alajaama pingelohk väärtusega 5,21 kV.
Tabel 8.1. Pingelohk alajaama lattidel kontaktvõrgu lühise korral, liitumispunkt Järveküla alajaam
JJoonis 8.1. JJärveküla aelektriraud
alajaama fadtee koormu
asidevaheliuse liitumis
ine pinge koel Järveküla
ontaktliini lüa alajaama
ühise korra
176
l,
Lisaks a
devõrgu
generaa
5,77% v
tori G1
neraator
Joonis 8.2
Joonis 8
alajaama la
u põhjaosas
atori G1 pin
võrra, saavu
faasinurga
ri talitluses
2. Järve alajelektriraud
8.3. Iru alajaelektriraud
tipingetele
s Iru alajaam
nge graafik
utades mini
graafik näi
ning lühise
ajaama faasdtee koormu
aama faasiddtee koormu
analüüsitak
ma ühendat
kut, kus lüh
maalseks v
itab, et kont
möödumis
sidevahelineuse liitumis
devaheline puse liitumis
kse kontaktv
tud generaa
hise ajal vä
väärtuseks 1
taktvõrgu lü
el 23. sekun
e pinge kontel Järveküla
pinge kontael Järveküla
võrgus aset
atorite talitlu
äljundpinge
0,12 kV. Jo
ühisega ei k
ndil taastub
taktliini lüha alajaama
aktliini lühisa alajaama
leidva lühi
usele. Jooni
väärtus la
oonis 8.5 to
kaasne püsi
generaatori
ise korral,
se korral,
ise mõju ka
is 8.4 kajas
angeb 0,62
oodud Väo
ivaid häirin
ri stabiilne t
177
a ülekan-
stab Väo
kV ehk
generaa-
nguid ge-
alitlus.
Jooniss 8.4. Väo ge
Jooni
eneraatori Gm
is 8.5. Väo gelektriraud
G1 väljundpmuse liitumi
generaatoridtee koormu
pinge kontaisel Järvekü
i G1 faasinuuse liitumis
aktliini lühisüla alajaam
urk kontaktlel Järveküla
se korral, ela
liini lühise ka alajaama
lektriraudte
korral,
178
ee koor-
179
Iru Elek
vastaval
sinurga
guid Iru
ktrijaama ge
lt joonisel 8
graafikust
u Elektrijaam
eneraatori v
8.10 toodud
järeldub, et
ma generaat
väljundpinge
d väljundpin
t antud kon
tori töös.
es lühisest t
nge graafiku
ntaktvõrgu l
tingitud pin
ule. Joonise
lühisega ei
gelohk on 0
el 8.11 tood
kaasne püs
0,56 kV ehk
dud generaa
sivaid talitlu
180
k 5,19%,
atori faa-
ushäirin-
Joonisel
taktvõrg
see kolm
taktvõrg
l 8.12 toodu
gu lühisega
me vaadeldu
gu lühise ko
ud generaat
a kaasneva
ud generaat
orra.
ori voolu va
pingeasümm
tori puhul su
astujärgnev
meetria mõ
uurim voolu
vuskompone
õju ulatub v
u vastujärgn
endi graafik
väärtuseni 2
nevuskompo
kult on näha
20,12%. Üh
onendi väär
181
a, et kon-
htlasi on
rtus kon-
Saadud
ta üleka
deldud g
tor, kus
8.2 K
Järgnev
misel ül
alajaam
sed. Suu
20,57 k
tingitud
helise p
gust mä
Kohila a
kV ja 7,
tulemuste p
andevõrgu p
generaatori
generaatori
Kehtna lii
valt vaadeld
lekandevõrg
made lattidel
uurim pinge
kV võrra, sa
d pinge väär
pinge langus
ärgata ka V
alajaamade
,21 kV.
puhul võib j
põhjaosas o
st on kontak
i voolu vast
itumispu
dakse kontak
gu lõunaosa
l tekkivat pi
e langus tek
aavutades la
rtuse langus
st kajastab j
algu (joonis
s, vastavate
järeldada, e
levate gene
ktvõrgu lüh
tujärgnevus
unkt
ktvõrgus toi
as Kehtna a
inge langus
kib liitumisp
atipinge vää
s liitumispu
joonis 8.13.
s 8.14), Järv
e pingelohku
et elektrirau
eraatorite tal
histele aga k
skomponent
imuva lühis
alajaama. Lü
st kajastavad
punkti Keh
ärtuseks 10
unkti alajaam
. Lisaks liitu
vakandi (jo
ude väärtus
dtee kontak
litluses püs
kõige tundli
t saavutab v
se olukorda
ühise toimu
d tabelis 8.2
htna alajaam
00,57 kV. S
mas 16,98%
umispunkti
oonis 8.15),
stega 15,34
ktvõrgus tek
ivaid häirin
kum Iru Ele
väärtuse 20,
elektriraud
umise perio
2 toodud pi
mas, kus pi
eega on ko
%. Kehtna a
alajaamale
Vigala (joo
kV; 12,62 k
kkiv lühis ei
nguid. Kolm
ektrijaama
12%.
dtee koormu
oodil ülekan
ingelohkude
inge väärtus
ontaktvõrgu
alajaama fa
on suurt pi
onis 8.16),
kV; 11,20 k
182
i põhjus-
mest vaa-
generaa-
use liitu-
ndevõrgu
e väärtu-
s langeb
lühisest
aasideva-
inge lan-
Rapla ja
kV; 9,33
Tabel 8jaam
8.2. Pingelo
Joonis 8.13
hk alajaam
3. Kehtna alelektrirau
ma lattidel k
lajaama faaudtee koorm
kontaktvõrgu
asidevahelinmuse liitumi
u lühise kor
ne pinge konisel Kehtna
rral, liitumi
ntaktliini lüalajaama
ispunkt Keh
ühise korral,
183
htna ala-
,
Jo
Joonis 8.1
oonis 8.15. J
Joonis 8.16
4. Valgu alaelektrirau
Järvakandi elektrirau
6. Vigala alelektrirau
ajaama faasudtee koorm
alajaama fudtee koorm
lajaama faaudtee koorm
sidevahelinmuse liitumi
faasidevahemuse liitumi
asidevahelinmuse liitumi
ne pinge konisel Kehtna
eline pinge kisel Kehtna
ne pinge konisel Kehtna
ntaktliini lühalajaama
kontaktliini alajaama
ntaktliini lühalajaama
hise korral,
lühise korr
hise korral,
184
ral,
,
Lisaks ü
se mõju
jaama g
jaamas
oluliselt
Jooni
Joo
Ka joon
punkti k
ma ühen
ülekandevõ
u ka ülekan
generaatori t
on 1,12 kV
t generaator
is 8.17. Met
onis 8.18. P
nisel 8.19 to
korral ei põ
ndatud gene
rgu alajaam
ndevõrgu lõ
talitlusele. K
V, vastavalt
ri lattide väl
tsakombinaelektrirau
Pärnu Elektrelektrirau
oodud gener
õhjusta kont
eraatori talit
made latipin
õunaosas M
Kontaktvõrg
joonisele 8
ljundpinge v
adi alajaamudtee koorm
rijaama genudtee koorm
raatori faas
taktvõrgus a
tluses ning g
ngetele vaad
Metsakombin
rgu lühisest
8.17. Antud
väärtust, va
ma faasidevamuse liitumi
neraatori vämuse liitumi
inurga graa
aset leidev
generaator
deldakse ele
naadi alajaa
tingitud pin
d pingelohk
astavalt joon
aheline pingisel Kehtna
äljundpinge isel Kehtna
afik kinnitab
lühis häirin
säilitab oma
ektriraudtee
ama ühenda
ngelohk Me
on niivõrd
nisel 8.18 to
ge kontaktlialajaama
kontaktliinalajaama
b, et Kehtna
nguid Metsa
a stabiilse ta
e kontaktvõr
atud Pärnu
etsakombina
väike, et e
oodule.
iini lühise k
ni lühise kor
a alajaama
akombinaad
alitluse.
185
rgu lühi-
Elektri-
aadi ala-
i mõjuta
korral,
rral,
liitumis-
di alajaa-
Saadud
kontaktv
ühendat
8.3 S
Järgnev
alajaam
gu alaja
jaamas,
tulemustes
võrgu lühis
tud Pärnu E
Sindi liitu
valt vaatlem
ma. Elektrira
aamade latti
kus pinge
st järeldub,
etalitluse ju
Elektrijaama
umispunk
me elektrirau
audtee konta
idel on tood
väärtus lan
et elektrir
uures ei kaa
a generaator
kt
udtee koorm
aktvõrgu lü
dud tabelis 8
ngeb 8,53 kV
raudtee koo
asne märgata
ri talitluses.
muse liitumi
ühisest tingi
8.3. Suurim
V võrra ehk
ormuse liitu
avaid mõjus
ispunktina ü
tud pingelo
m pingelohk
k 7,23%, sa
umisel Keht
sid Metsako
ülekandevõr
ohkude väär
tekib liitum
aavutades al
htna alajaam
ombinaadi a
rgu lõunaos
rtused üleka
mispunkti S
lajaama latt
186
mas ning
alajaama
sas Sindi
andevõr-
indi ala-
tidel mi-
187
nimaalseks väärtuseks 109,65 kV. Sindi alajaama faasidevahelise pinge graafikut kontaktvõr-
gu lühise korral kajastab joonis 8.21. Lisaks Sindi alajaamale tekib samas suurusjärgus pinge-
lohk veel Pärnu-Jaagupi (joonis 8.22), Suure-Jaani (joonis 8.23), Papiniidu, Kabli, Paikuse ja
Metsakombinaadi (joonis 8.24) alajaamades.
Tabel 8.3. Pingelohk alajaama lattidel kontaktvõrgu lühise korral, liitumispunkt Sindi ala-jaam
Joon
Jo
Joonis 8.2
nis 8.22. Pä
oonis 8.23. S
21. Sindi alaelektrira
ärnu-Jaagupelektrira
Suure-Jaanielektrira
ajaama faasaudtee koor
pi alajaamaaudtee koor
i alajaama faudtee koor
sidevahelinermuse liitum
a faasidevahrmuse liitum
faasidevahermuse liitum
e pinge konmisel Sindi a
heline pingemisel Sindi a
eline pinge misel Sindi a
taktliini lühalajaama
e kontaktliinalajaama
kontaktliinialajaama
hise korral,
ni lühise ko
i lühise korr
188
rral,
ral,
Elektrir
del on 7
Metsako
jundpin
ge lang
Lühise
talitlust
raudtee kont
7,42 kV, va
ombinaadi
nge graafiku
geb 0,52 kV
möödumise
kinnitab ka
taktvõrgu lü
stavalt joon
alajaama la
ut lühise aja
V ehk 4,84%
el taastub g
a joonisel 8.
ühisest põh
nisel 4.24 to
attidel ühen
al kajastab j
% võrra, sa
eneraatori t
.26 toodud g
hjustatud pin
oodule. Antu
ndatud Pärn
oonis 8.25.
aavutades m
talitlus lühi
generaatori
ngelohk Me
ud pinge vä
nu Elektrija
Lühisest ti
minimaalsek
se eelne olu
faasinurga
etsakombin
äärtuse lang
aama gener
ingitud gene
ks pinge vä
ukorrale. Ge
graafik.
naadi alajaam
gus avaldav
raatorile, m
eraatori välj
äärtuseks 10
eneraatori s
189
ma latti-
mõju ka
mille väl-
jundpin-
0,22 kV.
stabiilset
Saadud
gus toim
ühendat
8.4 K
Järgnev
alajaam
vad ping
tekkiv p
tulemuste
muva lühis
tud Pärnu E
Kilingi-Nõ
valt vaatlem
ma. Elektrira
gelohkudel
pingelohk o
põhjal selgu
sega ei kaa
Elektrijaama
õmme lii
me elektrirau
audtee konta
väärtused o
on suurim 1
ub, et elekt
sne olulisi
a generaator
tumispu
udtee liitumi
aktvõrgu lü
on toodud t
4,69 kV ja
triraudtee li
talitluslikk
rile.
nkt
ispunktina ü
ühise korral
tabelis 8.4.
pinge alaja
iitumisel Si
ke häiringui
ülekandevõ
ülekandevõ
Liitumispun
aama lattide
ndi alajaam
id Metsako
õrgu lõunaos
õrgu alajaam
nkti Kilingi
el langeb lü
ma ning kon
ombinaadi a
sas Kilingi-
made lattid
i-Nõmme al
ühise ajal vä
190
ntaktvõr-
alajaama
-Nõmme
del tekki-
lajaamas
äärtuseni
191
99,42 kV. Seega langeb kontaktvõrgu lühise korral liitumispunkti Kilingi-Nõmme alajaama
latipinge 12,87% võrra. Kilingi-Nõmme alajaama faasidevahelise pinge graafikut kontaktvõr-
gu lühise korral kajastab joonis 8.28. Lisaks Kilingi-Nõmme alajaamale on võrdlemisi suurt
pinge langust näha ka Reinu (joonis 8.29), Viljandi (joonis 8.30), Kabli ja Suure-Jaani ala-
jaamade lattidel.
Tabel 8.4. Pingelohk alajaama lattidel kontaktvõrgu lühise korral, liitumispunkt Kilingi-Nõmme alajaam
Joon
J
nis 8.28. Kiel
Joonis 8.2el
Joonis 8.30el
ilingi-Nõmmlektriraudte
9. Reinu alalektriraudte
0. Viljandi alektriraudte
me alajaamae koormuse
ajaama faase koormuse
alajaama faae koormuse
a faasidevahe liitumisel K
sidevaheline liitumisel K
asidevahelie liitumisel K
heline pingeKilingi-Nõm
e pinge konKilingi-Nõm
ne pinge koKilingi-Nõm
e kontaktliinmme alajaam
ntaktliini lühmme alajaam
ontaktliini lümme alajaam
ni lühise koma
hise korral, ma
ühise korralma
192
orral,
l,
Elektrir
lattidel
binaadi
väärtuse
langeb v
raudtee kon
vastavalt jo
alajaama la
ega 0,23 kV
väärtusele 1
taktvõrgu lü
oonisel 8.31
attidele ühe
V ehk 2,14%
10,53 kV.
ühise korra
toodule 3,4
ndatud Pärn
%, mistõttu
al väheneb p
41 kV võrra
nu Elektrija
vastavalt jo
pinge väärt
a. Sellest tu
aama genera
oonisele 8.3
us Metsako
ulenevalt ilm
aatori väljun
32 generaato
ombinaadi a
mneb ka Me
ndpinges pi
ori pinge lü
193
alajaama
etsakom-
ingelohk
ühise ajal
Saadud
ning ko
kombin
8.5 K
Antud p
alajaam
lühiseko
lühis ke
tulemustes
ontaktvõrgus
naadi alajaam
Kokkuvõt
peatükis ana
ma latipinget
ohana käsit
estvusega 1
ektriraudte
st järeldub,
s aset leidav
ma ühendatu
te
alüüsiti elek
tele ning ül
tleti veoalaj
sekund. Lü
et elektrira
va lühise ko
ud Pärnu El
ktriraudtee k
lekandevõrg
jaama vahe
ühisega kaa
audtee koorm
orral ei kaa
lektrijaama
kontaktvõrg
gu ühendatu
etut lähedus
asnevaid m
muse liitum
asnevad mär
generaatori
gus toimuva
ud generaat
st, kus traf
mõjusid vaad
misel Kiling
rkimisväärs
i talitlusele.
lühise mõju
torite talitlu
fo lattidel t
deldi kõigi
gi-Nõmme a
seid mõjusid
.
usid ülekan
usele. Konta
toimub ühe
nelja elektr
194
alajaama
d Metsa-
ndevõrgu
aktvõrgu
faasiline
riraudtee
195
liitumispunkti põhjaosas Järveküla ja lõunaosas Kehtna, Sindi ning Kilingi-Nõmme alajaama-
de juures. Analüüsiti elektriraudtee kontaktvõrgus toimuvast lühisest tingitud pingelohku üle-
kandevõrgu alajaamade lattidel, kui ka mõju ülekandevõrgu Iru ja Metsakombinaadi alajaama
lattidele ühendatud generaatorite talitlusele.
Elektriraudtee kontaktvõrgu lühisega kaasneb suurim pingelohk liitumispunkt alajaama latti-
del, mis sõltuvalt võrgu konfiguratsioonist ja selle elektrilisest tugevusest kandub edasi ka
teistesse ülekandevõrgu alajaamadesse. Ülekandevõrku edasi kanduvad mõjud on kõige väik-
semad ülekandevõrgu põhjaosas, kus elektriraudtee liitumispunktiks on Järveküla alajaama.
Antud juhul on liitumispunktis tekkiv pingelohk 10,37 kV, mis kandub edasi teistesse ülekan-
devõrgu alajaamadesse suurusjärgus 3-5 kV.
Kontaktvõrgu lühisest tingitud suurim pingelohk liitumispunkti alajaamas tekib elektriraudtee
koormuse liitumisel ülekandevõrgu lõunaosas Kehtna alajaama, kus tekkiva pingelohu väärtus
ulatub 20,57 kV-ni. Kilingi-Nõmme alajaama liitumispunkti korral võis täheldada aga mada-
laimat alajaama latipinget lühise ajal, väärtusega 99,42 kV, kusjuures lühisest tingitud pinge-
lohu väärtuseks on liitumispunkti Kilingi-Nõmme alajaamas 14,69 kV. Ülekandevõrgu lõuna-
osas tekkis kontaktvõrgu lühisest väiksem pingelohk Sindi alajaama liitumispunkti korral,
väärtusega 8,53 kV.
Kontaktvõrgu lühisest tingitud mõjud ülekandevõrku ühendatud generaatorite talitusele mär-
kimisväärseid probleeme ei tekita. Ülekandevõrgu põhjaosas Iru alajaama ühendatud generaa-
torite korral on kontaktvõrgu lühise ajal suurimaks generaatori pinge väärtuse languseks 0,62
kV Väo alajaama generaatori G1 väljundpinges. Ülekandevõrgu pingeasümmeetriast tingitud
mõjud avalduvad kontaktvõrgu lühisetalitlusel kõige tugevamalt aga Iru Elektrijaama gene-
raatoril, kus generaatori voolu vastujärgnevuskomponent saavutab väärtuseks 20,12%.
Elektriraudtee kontaktvõrgu lühise korral ülekandevõrgu lõunaosas Metsakombinaadi alajaa-
ma ühendatud Pärnu Elektrijaama generaatori väljundpinges tekkiv pinge väärtuse langus on
suurim elektriraudtee koormuse liitumisel Sindi alajaamas, kus generaatori väljundpinge väär-
tus langeb 0,52 kV võrra. Ühtlasi on ka ülekandevõrgu pingeasümmeetriast tulenev mõju kon-
taktvõrgu lühisetalitluse korral suurim Pärnu Elektrijaama generaatorile Sindi liitumispunkti
korral, kus generaatori voolu vastujärgnevuskomponent saavutab lühise ajal väärtuseks
22,78%. Ülekandevõrgu lõunaosas on kontaktvõrgu lühisest tingitud mõjud Pärnu Elektrijaa-
ma generaatorile väikseimad aga Kehtna liitumispunkti korra. Viimasel juhul ei avalda lühis
mõju generaatori väljundpinge väärtusele ning generaatori voolu vastujärgnevuskomponendi
maksimaalseks väärtuseks on 3,49%.
196
Tehtud analüüside põhjal on kontaktvõrgu lühisetalitlusel ülekandevõrgu alajaamadesse edasi
kanduvad mõjud suurimad Kehtna ja Kilingi-Nõmme liitumispunktide korral. Kehtna liitu-
mispunkti juures on kontaktvõrgu lühisest tungitud pingelohk liitumispunkti alajaama lattidel
suurim ning Kilingi-Nõmme liitumispunkti korral langeb alajaama latipinge lühise ajal kõige
madalama väärtuseni. Kontaktvõrgu lühisega ei kaasne aga märkimisväärseid ja püsivaid talit-
lushäiringuid Iru ja Metsakombinaadi alajaama ühendatud generaatoritele.
197
9. Täiendavad ülekandevõrgu ja elektriraudtee kontaktvõr-
gu rikketalitluse juhtumid
9.1 Järveküla liitumispunkt
Järgnevalt analüüsitakse täiendavaid juhtumeid ülekandevõrgu konfiguratsioonimuutuse (N-1
kriteeriumi) ja samaaegse elektriraudtee kontaktvõrgu lühisetalitluse korral. Ülekandevõrgu
põhjaosas elektriraudtee koormuse ühendamisel Järveküla alajaama liitumispunkti osutus kõi-
ge enam mõju omavaks konfiguratsiooni muutuseks liini 006B Järve-Järveküla välja lülitami-
ne. Seega vaadeldakse juhtumit, kus elektriraudtee koormuse liitumisel Järveküla alajaamas
simulatsiooni 22. sekundil toimub liini 006B välja lülitamine, millele 24. sekundil järgneb
lühis elektriraudtee kontaktvõrgus.
Kontaktvõrgus toimuva lühise ja samaaegselt ülekandevõrgu liini 006B toitekatkestuse korral
alajaamade lattidel avalduvad pingelohkude väärtused on toodud tabelis 9.1. Liitumispunkti
Järveküla alajaama latipinge väärtus langeb 20,29 kV ehk 16,76% võrra, saavutades pinge
väärtuseks kontaktvõrgu lühise ajal 100,78 kV. Antud pingelohk joonisel 9.1 on peaaegu kaks
korda suurem kui eespool jaotise 8.1 käsitletud juhtumi korral tabelis 8.1 toodud, kus vaadeldi
vaid kontaktvõrgu lühisetalitlust. Võrreldes tabelis 9.1 ja 8.1 väärtusi on näha kuidas täiendav
ülekandevõrgu liini 006B toitekatkestus omab erinevat mõju ülekandevõrgu alajaamades tek-
kivale pingelohule kontaktvõrgu lühisetalitlusel. Joonisel 9.2 toodud Järve alajaama pingelohk
on antud juhtumi juures 3,05 kV, olles väiksem kui tabelis 8.1 ja joonisel 8.2 toodud. Iru ala-
jaama lattidel liini 006B välja lülitamisel ja kontaktvõrgu lühise korral tekkiv pingelohk on
aga väärtusega 6,41 kV (joonis 9.3), mis on mõnevõrra suurem kui jaotises 8.1 saadud tule-
mus.
Tabel 9.1. Pingelohk alajaama lattidel kontaktvõrgu lühise ja liini 006B välja lülitamisel, liitumispunkt Järveküla alajaam
Joonis
Joonis
s 9.1. Järveklülitamis
s 9.2. Järve tamise
küla alajaase korral, e
alajaama fae korral, ele
ma faasidevlektriraudte
faasidevahelktriraudtee
vaheline pinee koormuse
line pinge k koormuse l
nge kontaktle liitumisel
kontaktliini liitumisel Jä
liini lühise jJärveküla a
lühise ja liiärveküla ala
ja liini 006Balajaama
ini 006B välajaama
198
B välja
lja lüli-
Joonis 9
Lisaks ü
jusid ka
006B to
Elektrija
Generaa
tuseks 1
juures. V
juhtumi
9.3. Iru alajse ko
ülekandevõ
a Iru alajaam
oitekatkestu
aama gener
atori pinge
10,08 kV. A
Vastavalt jo
iga suurema
jaama faasiorral, elektr
rgu alajaam
ma lattidele
usel ja sama
raatorile ki
langeb lühi
Antud pinge
oonisel 9.5 t
aid mõjusid
idevahelineriraudtee ko
mades tekkiv
e ühendatud
aaegselt ele
irjeldab joo
se ajal 0,65
langus on m
toodud gene
Iru Elektrij
e pinge kontoormuse liit
vale pingelo
d Iru Elektri
ektriraudtee
onisel 9.4 t
5 kV ehk 6,0
mõnevõrra s
eraatori faas
jaama gener
taktliini lühitumisel Järv
ohule vaade
ijaama gene
e kontaktvõ
toodud gen
06% võrra,
suurem kui
sinurga graa
raatori talitl
ise ja liini 0veküla alaja
eldakse täie
eraatorile. Ü
rgus toimu
eraatori vä
saavutades
jaotises 8.1
afikule ei ka
lusele.
006B välja laama
endava juhtu
Ülekandevõ
uva lühise m
äljundpinge
s väljundpin
1 kajastatud
aasne aga tä
199
lülitami-
umi mõ-
õrgu liini
mõju Iru
graafik.
nge väär-
d juhtumi
äiendava
Joonis 9
neraator
his elek
konfigu
gus kui
Jooni00
Saadud
taktvõrg
lühisele
Vastava
asümme
mades.
Sarnase
alajaam
taktvõrg
suurem.
kaasne a
9.2 K
Sarnast
Kehtna
lülitami
ral ülek
9.6 kirjeldab
ri talitlusele
ktriraudtee k
uratsiooni ju
jaotises 8.1
i6B välja lül
tulemustest
gu lühisest
e leiab üleka
alt võimsusv
eetria suure
Suurim mõj
elt alajaama
ma lattidele ü
gu lühisetal
. Kontaktvõ
aga olulist s
Kehtna lii
täiendavat
alajaama.
ine, millele
kandevõrgu
b ülekandev
e olukorras,
kontaktvõrg
uures kontak
1 saadud 20,
lektrijaamalitamise kor
t järeldub, e
tingitud pin
andevõrgus
voogude jag
enemist ja m
ju antud täi
lattidel tek
ühendatud
itluse korra
õrgu lühise
suurenemist
itumispu
juhtumit va
Simulatsioo
24. sekund
alajaamade
võrgu pinge
, kus lisaks
gus. Generaa
ktvõrgu lüh
,12% tulem
a generaatorrral, elektrir
et Järveküla
ngelohk suu
aset ka kon
gunemisele
mõnel juhu
endaval juh
kkiva pingel
generaatori
al, kus täien
ja samaaeg
t generaator
unkt
aadeldakse
oniperioodi
dil lisandub
es elektrirau
easümmeetr
liini 006B
atori voolu
hise ajal vää
musega.
ri voolu vasraudtee koo
a alajaama l
uureneb pea
nfiguratsioo
ülekandevõ
ka vähenem
htumil on si
lohu väärtus
i väljundpin
ndava juhtum
gselt ülekan
ri voolu vas
ka ülekand
22. sekun
kontaktvõr
udtee kontak
riast tulenev
välja lülita
vastujärgne
ärtuseks 24,
stujärgnevuormuse liitu
liitumispun
aaegu kahe
oni muutus,
õrgu konfig
mist näha ü
iski liitumis
sele mõjutab
nges tekkiva
mi juures o
ndevõrgu li
stujärgnevus
evõrgu lõun
ndil toimub
gus toimuv
ktvõrgu lüh
valt mõju Ir
misele toim
evuskompon
,73%, mis o
skomponenmisel Järve
kti korral v
korra kui l
kus liin 006
guratsiooni m
ülekandevõr
spunkti Järv
b antud täie
at pinge vä
on tekkiv pin
ini 006B v
skomponend
naosas elekt
liini 025 R
lühis. Täie
ise ajal tekk
ru Elektrija
mub samaae
nent saavut
on samas su
nt kontaktliineküla alajaa
viimase latti
lisaks konta
6B lülitatak
muutusel, o
rgu teistesk
veküla alaja
endav juhtum
äärtuse lang
ingelohk mõ
välja lülitam
ndi väärtuses
ktriraudtee li
Rapla-Keht
endava juhtu
kivad pinge
200
aama ge-
egselt lü-
ab antud
uurusjär-
ni liini ama
idel kon-
aktvõrgu
kse välja.
on pinge-
ki alajaa-
aamas.
m ka Iru
gust kon-
õnevõrra
misega ei
s.
iitumisel
tna välja
umi kor-
elohkude
201
väärtused on toodud tabelis 9.2. Liitumispunkti Kehtna alajaama latipinge väheneb 27,21 kV
ehk 23,64% võrra vastavalt joonisele 9.7, kus kontaktvõrgu lühise ajal on alajaama latipinge
väärtuseks vaid 87,90 kV. Võrreldes vaid kontaktvõrgu lühise korral avaldunud pingelohule
20,57 kV (jaotise 8.2 tabelis 8.2) selgub, et täiendav ülekandevõrgu konfiguratsiooni muutus
suurendab mõnevõrra tekkiva pingelohu väärtust. Kõige enam mõjutab aga täiendav juhtum
Järvakandi alajaama, kus tekkiv pingelohk suureneb peaaegu kaks korda (joonis 9.8). Lisaks
on täiendava juhtumiga suurenevat pingelohku märgata teisteski ülekandevõrgu alajaamades,
näiteks Valgu (joonis 9.9) ja Vigala (joonis 9.10) alajaamades. Nii mõneski alajaamas aga
tulenevalt liini 025 välja lülitamisel võimsusvoogude jagunemisest pinge väärtus alajaama
lattidel aga kasvab, näiteks Rapla ja Kohila alajaamades.
Tabel 9.2. Pingelohk alajaama lattidel kontaktvõrgu lühise ja liini 025 välja lülitamisel, lii-tumispunkt Kehtna alajaam
Joonis
Joonis
s 9.7. Kehtntamis
s 9.8. Järvalülitam
a alajaamase korral, el
kandi alajamise korral,
faasidevahlektriraudte
aama faasidelektriraud
heline pingeee koormuse
devaheline pdtee koormu
e kontaktliine liitumisel K
pinge kontakse liitumise
ni lühise ja lKehtna alaj
ktliini lühiseel Kehtna ala
liini 025 väljaama
e ja liini 02lajaama
202
lja lüli-
5 välja
Joonis
Lisaks ü
jusid ka
reldes j
alajaam
välja lül
tuselt 1,
juhtumi
generaa
Joonis
Ülekand
lühise m
pinge gr
9.10. Vigaltamis
ülekandevõ
a Metsakom
aotises 8.2
ma lattidel te
litamisel M
,12 kV väär
iga kaasnev
atorile on vä
9.11. Metsavälja lülit
devõrgu liin
mõju Iru Ele
raafik. Antu
la alajaamase korral, el
rgu alajaam
mbinaadi ala
tabelis 8.2
ekkivat ping
Metskombina
rtusele 0,97
vad mõjud
äiksemad.
akombinaadtamise korra
ni 025 toitek
ektrijaama g
ud jooniselt
a faasidevahlektriraudte
mades tekkiv
ajaama latti
2 ja antud j
ge langust s
aadi alajaam
7 kV (jooni
ka Metsak
di alajaamaal, elektrira
katkestusel
generaatoril
t ei ole näh
heline pingeee koormuse
vale pingelo
idele ühend
juhtumi juu
selgub, et k
ma lattidel lü
is 9.11). Sel
kombinaadi
a faasidevahaudtee koorm
ja samaaeg
le kirjeldab
ha generaato
e kontaktliine liitumisel K
ohule vaade
datud Iru El
ures tabelis
kontaktvõrgu
ühise ajal te
llest tulenev
alajaama ü
heline pingemuse liitum
gselt elektrir
joonisel 9.
ori pingele
ni lühise ja lKehtna alaj
eldakse täie
lektrijaama
9.2 toodud
u lühisele tä
ekkiv pinge
valt võib ee
ühendatud P
e kontaktliinisel Kehtna
raudtee kon
12 toodud g
avalduvaid
liini 025 väjaama
endava juhtu
generaatori
d Metsakom
täiendavalt
elohk vähen
eldada, et tä
Pärnu Elek
ni lühise ja la alajaama
ntaktvõrgus
generaatori
mõjusid. K
203
älja lüli-
umi mõ-
ile. Võr-
mbinaadi
liini 025
neb väär-
äiendava
ktrijaama
liini 025
toimuva
väljund-
Ka vasta-
Joonis
Joonis
Joonis
generaa
lühis el
antud k
rusjärgu
s 9.12. Pärnlülitam
9.13. Pärnutamis
9.14 kirjeld
atori talitlus
lektriraudte
konfiguratsio
us kui jaotis
nu Elektrijaamise korral,
u Elektrijaase korral, el
dab ülekand
sele olukorr
ee kontaktv
ooni juures
ses 8.2 saadu
ama generaelektriraud
ama generaalektriraudte
devõrgu pin
ras, kus lis
võrgus. Gen
kontaktvõr
ud 3,49% tu
aatori väljundtee koormu
atori faasinee koormuse
ngeasümme
aks liini 02
neraatori vo
rgu lühise a
ulemusega.
ndpinge konse liitumise
urk kontakte liitumisel K
eetriast tule
25 välja lül
oolu vastuj
ajal väärtuse
ntaktliini lühel Kehtna ala
tliini lühise Kehtna alaj
enevalt mõj
litamisele t
järgnevusko
eks 3,05%,
hise liini 02lajaama
liini 025 väjaama
ju Iru Elek
toimub sam
omponent s
mis on sam
204
25 välja
älja lüli-
ktrijaama
maaegselt
saavutab
mas suu-
Saadud
taktvõrg
leiab üle
võimsus
ria suur
suurim
kandevõ
alajaam
Sellest t
Antud t
ühendat
tulemustes
gu lühisest
ekandevõrg
svoogude ja
renemist ja
mõju avald
õrgu talitlus
mas kui ka te
tulenevalt o
täiendava ju
tud Pärnu E
st järeldub,
tingitud pi
gus aset ka k
agunemisele
mõnel juhu
dub Järvaka
se seisukoh
eistes ümbe
on tarvis tõst
uhtumiga e
Elektrijaama
et Kehtna
ingelohk su
konfiguratsi
e ülekandev
u ka vähene
ndi alajaam
hast on selli
erkaudsetes
ta liinide võ
ei kaasne a
a generaator
alajaama li
uureneb mõ
iooni muutu
võrgu konfi
emist näha
ma. Antud ju
ine olukord
alajaamade
õimekust võ
aga lisanduv
ri talitlusele
iitumispunk
õnevõrra ku
us, kus liin
guratsiooni
ülekandevõ
uhtumi juur
lubamatu k
es langeb pi
õi rakendada
vaid mõjusi
e.
kti korral vi
ui lisaks kon
025 lülitata
muutusel, o
õrgu teistesk
res tuleb sil
kuna nii liit
inge väärtus
a parendava
id Metsako
iimase latti
ntaktvõrgu
akse välja. V
on pingeasü
ki alajaama
lmas pidada
tumispunkti
s alla kriitil
aid meetme
ombinaadi a
205
del kon-
lühisele
Vastavalt
ümmeet-
ades, kus
a, et üle-
i Kehtna
lise piiri.
id.
alajaama
206
10. Pingeasümmeetriat parendavad meetmed ja nende
mõjude analüüs
Vahelduvvoolulul (AC) nimipingega 25 kV ja 50 Hz sagedusel talitlevad elektriraudtee toite-
süsteemid on enamasti ülekandevõrku ühendatud läbi traditsioonilise ühefaasilise trafoühen-
duse veoalajaamades, kus kolmefaasiline ülekandesüsteemi toitepinge edastatakse elektriraud-
tee kontaktliini ühefaasilisse süsteemi. Koormates seeläbi ülekandevõrku asümmeetriliselt
ning põhjustades ülekandevõrgus pingeasümmeetriat. Elektriraudtee kontaktvõrkudes kasutu-
sel olevaid klassikalisi toitesüsteeme kirjeldatakse põhjalikumalt [2] ning uudseid konverteri-
tel põhinevaid toitesüsteem käesoleva aruande peatükis 5.
Tavapäraselt on elektriraudtee koormusest põhjustatud elektri kvaliteediprobleemid, sealhul-
gas pingeasümmeetria, lahendatud ülekandevõrgu elektrilise tugevuse suurendamise läbi.
Tehnilisest küljest lähtudes pole antud meetodi rakendamine aga alati võimalik ja majandusli-
kust küljest põhjendatud. Seega tuleb kasutusele võtte alternatiivseid lahendusi, milleks on
jõuelektroonikal põhinevate seadmete rakendamine elektriraudtee toitesüsteemides. Ülekan-
devõrgu pingeasümmeetria vähendamiseks kasutatakse türistoridega juhitavatel kondensaato-
ritel (TSC) ja reaktoritel (TCR) põhinevaid staatilisi reaktiivvõimsuse kompenseerimise sead-
meid (SVC - Static Var Compensator) või juhitavatel pingeallikatel (VSC) põhinevaid
STATCOM seadmeid. Eritüüpi trafoühendustega (nt Scott- või V-ühendusega trafod) liitunud
elektriraudtee korral on võimalik rakendada kahe kontaktvõrgu faasi vahele ühendatud RPC
(Railway Static Power Conditioner) seadet, mis läbi kahe faasi koormuse ühtlustamise või-
maldab kompenseerida ülekandevõrgus tekkivat pingeasümmeetriat. Tegemist on back-to-
back tüüpi alalisvooluühendusega (DC), mis lisaks elektriraudtee koormuse ühtlustamisele
võimaldab ka reaktiivenergia kompenseerimist ja harmoonikute taseme ning pinge väreluse
vähendamist [15]. RPC talitluse lühiülevaade on toodu peatükis 5.
Türistoridega juhtivate kondensaatorite ja reaktorite omadustest tulenevalt leiavad SVC
seadmed laialdast kasutust elektriraudteest põhjustatud pingeasümmeetria kompenseerimisel.
Kirjanduses enim toodud SVC lahendusel põhinev näide on projekti Channel Tunnel Rail link
[33] raames ehitatud kompenseerimisseade, mille põhimõtteline skeem on toodud joonisel
10.1. Tulenevalt elektriraudtee koormuse aeglastest siirdeprotsessidest võrreldes türistori lüli-
tamissagedusega (üks lülitus poolperioodi kohta), saavutavad SVC kompensaatorid häid tu-
lemusi elektriraudtee koormusest tingitud pingeasümmeetria kompenseerimisel, kus võimali-
kus osutub väiksema kui 0,1% pingeasümmeetria saavutamine ülekandevõrgus [33]. Pinge-
asümme
damaks
pingeas
valt türi
riraudte
Joon
SVC te
võimsus
nemine,
võimsus
VSC te
avad, tu
dab erik
seerimis
kõrgem
ühendus
tehnoloo
Joonis
skeemi.
mise võ
SVC-ga
eetria komp
aktiivvõim
ümmeetrial
istoride oma
ee poolt põh
is 10.1. Cha
hnoloogia p
s [33]-[34].
, mistõttu o
sega filtreid
ehnoloogial
ulenevalt ne
kujuliste väl
sele võimal
mast lülituss
strafo induk
ogial põhin
10.2 kajast
STATCOM
õimalused j
a, on aga n
penseerimis
msuse kulge
le võimalda
adustest ei o
hjustatud har
annel Tunne
peamine ee
. SVC ühek
on seadmed
d.
põhinevad
ende kõrgem
ljundpinget
ikuks ka ha
sagedusest
ktiivsus pii
nevad STA
ab Evron p
M-i eeliseks
ja väiksem
nende väiks
eks peab SV
mist vähem
ab SVC sam
ole aga SVC
rmoonikuid
el Rail link
elis uuemate
ks oluliseks
d suured ja
STATCOM
mast lülitus
e koostamis
armoonikute
väljastab V
iravad oluli
TCOM-i ra
projekti näi
s võrreldes
elementide
sem võimsu
VC olema
m koormatud
maaegselt ül
C põhiste se
d ja kiiretoim
SVC kompe
e VSC-l põ
s puuduseks
a vajavad m
M kompens
ssagedusest.
st, mistõttu
e ja pinge vä
VSC kõrge
iselt väljast
akendamise
itel STATC
SVC-ga on
e arv. STAT
us [33]-[34
paigaldatud
d faasidest
ekandevõrg
eadmetega v
melisi muut
enseerimiss
õhinevate la
s on aga ne
madalast lül
saatorid on
. Kompensa
osutub lisa
äreluse kom
emaid harm
tatavaid har
el võimalik
COM-il põh
n seadme ko
TCOM-i pe
4]. Vastava
d kolmnurkü
enam koorm
gu pinge reg
võimalik ko
tusi.
eadme põhi
ahendustega
ende passiiv
itussagedus
n võrreldes
aatori juhtim
ks pingeasü
mpenseerimi
moonikuid.
rmoonikuid
kasutada v
hineva kom
ompaktsus,
eamiseks pu
lt allikale
kühenduses,
matud faasi
guleerimist.
ompenseerid
imõtteskeem
a on nende
velementide
sest tingitun
SVC enam
missüsteem
ümmeetria k
ine [34]. Tu
Silumisrea
d, mistõttu
väiksemaid
mpenseerimi
paremad re
uuduseks v
[34] on ±1
207
võimal-
i. Lisaks
Tulene-
da elekt-
m [33]
e suurem
ele põhi-
na suure
m juhtiv-
võimal-
kompen-
ulenevalt
aktori ja
on VSC
filtreid.
sseadme
eguleeri-
võrreldes
16 Mvar
STATC
ga.
10.1 S
Elektrir
üheks v
datud S
raames
Käesole
neb ping
torist, h
penseer
kasulike
inverter
on toodu
COM-i hind
Joonis 10.
STATCOM
raudtee koo
võimalikuks
STATCOM
koostatud S
evas projekt
gel 10 kV t
harmoonikut
rimise põhim
e mõjude ki
rite ehituste
ud joonisel
konkurents
.2. Evron ST
M-i PSCA
ormuse ülek
s lahendusek
kompensee
STATCOM
tis vaadelda
talitlevast ka
te filtrist ja
mõtete illus
irjeldamisek
e korral. Pro
10.3.
sivõimeline
TATCOM k
AD mude
kandevõrku
ks elektrirau
erimisseadm
-i PSCAD m
akse kõige
aheastmelis
a jõutrafost.
streerimisek
ks, kus teht
ojekti raam
e enam kui
kompenseeri
el
u ühendami
udtee liitum
me rakendam
mudelit.
elementaar
sest ja 6-pul
. Antud lah
ks ja juhitav
tud järeldus
mes PSCAD
10 km pikk
imisseadme
sel kaasnev
mispunktis k
mine. Järgn
semat STA
lsilisest idea
hendus on p
vatel pingea
si on võimal
tarkvaras k
kuse 90 kV
e põhimõttes
vate mõjud
koormusega
nevalt kirjel
ATCOM-i la
aalsest inve
piisav pinge
allikatel põh
lik üle kand
koostatud S
õhuliini eh
skeem [34]
de parendam
a paralleelse
ldatakse uu
ahendust, m
erterist, silum
easümmeetr
hinevate in
da ka keeru
STATCOM-
208
hitamise-
misel on
elt ühen-
urimistöö
mis koos-
misreak-
ria kom-
nverterite
ulisemate
-i mudel
209
Joonis 10.3. PSCAD tarkvaras koostatud STATCOM-i mudel
STATCOM-i mudeli elektriliste parameetrite valikul on ühe inverteeri maksimaalseks koor-
museks määratud 30 MVA, mille alusel on valitud silumisreaktori ja alalisvoolu kondensaato-
ri suurused. Liinidevahelisest ühendusest tingitud pingeasümmeetria kompenseerimiseks läbi-
vad inverteri faase elektriraudtee koormusvood, millega füüsiliselt muudetakse ühefaasiline
koormus ülekandevõrgu tarbeks kolmefaasiliseks sümmeetriliseks koormuseks. Tulenevalt
inverteri tööpõhimõttest on lühiajaliselt vajalik ühest faasist teise siirduva aktiivvõimsuse
salvestamine alalisvoolu kondensaatoris kahe lülitusimpulsivaheliseks perioodiks, mistõttu
kasutatakse pingeasümmeetriat kompenseerimiseks rakendavate STATCOM-ide puhul tüüpi-
lisest suuremaid alalisvoolu kondensaatoreid. Lülitamistest põhjustatud kõrgemate
harmoonikute eemaldamiseks on mudelisse lisatud PSCAD standardne „High Pass Filter“,
mille seadistamisel on arvesse võetud, et harmoonikute kogu moonutus filtri ja trafo vahel on
väiksem kui 1%.
Joonisel 10.4 on toodud STATCOM-i juhtimiseks välja töötatud juhtimissüsteemi mudel, mis
koosneb kolmest faasipinge individuaalselt juhitavast kontrollerist ja ühest sümmeetriliselt
talitlevast alalisvoolu kondensaatori pinget juhtivast kontrollerist.
210
Välja töötatud juhtimissüsteem arvutab 110 kV ülekandevõrgu liinipingete põhiharmooniku
efektiivväärtuste põhjal pingeasümmeetria kompenseerimiseks vajaliku individuaalsete faasi-
de reaktiivvõimsuste vahekorra, muutes seeläbi faaside nihkenurgad sümmeetriliseks. Süm-
meetria saavutamisel faasipingete nihkenurkades muutub ülekandevõrgu koormusvoogude
jagunemine ja aktiivvõimsus liigub läbi STATCOM-i inverteri vähem koormatud faasidest
enam koormatud faasi, ühtlustades seeläbi kolme faasi vahelist koormust. Tulenevalt aktiiv-
võimsusvoogude suundadele on summaarne kolmefaasiline aktiivvõimsus inverteri lattidel
null. Alalisvoolu pinge reguleerimiseks on tarvis sümmeetrilist kontrollerit, mis arvutab nurga
inverteri poolt lülitatava ja ülekandevõrgu pingevektorite vahel, tagamaks kolme faasi vaheli-
se sümmeetrilise võimsusvoo inverterisse. Sümmeetrilise aktiivvõimsusega reguleeritakse
alalisvoolu kondensaatori pinge muutuseid, mis on põhjustatud kondensaatorit läbivast voo-
lust. Joonisel 10.4 toodud koostatud STATCOM-i juhtimissüsteem võimaldab lisaks pinge-
asümmeetria kompenseerimisele samaaegselt reguleerida ka ülekandevõrgu pinget, juhtides
selleks reaktiivvõimsuse sümmeetrilist komponenti induktiivse ja mahtuvusliku talitluse va-
hel. Ülekandevõrgu pinge juhtimisel on oluline, et faaside vaheline reaktiivvõimsuse vahe-
kord säiliks.
211
10.2 Scott-trafo ja RPC hübriidlahenduse PSCAD mudel
Järgnevalt kirjeldatakse elektriraudtee koormusest tingitud mõjude parendamiseks kasutatava
eritüübilisest Scott-trafost ja RPC-st koosneva hübriidlahenduse PSCAD tarkvaras koostatud
mudelit. Koostatud mudeli põhimõtteskeem on toodud joonisel 10.5.
Joonis 10.5. PSCAD tarkvaras Scott-trafo ja RPC hübriidlahenduse põhimõtteskeem
Projekti raames analüüsitava ülekandevõrgu mudeli arvutused on mahukad, mistõttu osutub
vajalikuks lihtsustatud RPC back-to-back inverteri lihtsustamine, kus inverterit modelleerimi-
seks kasutatakse kahte standardset ühefaasilist juhitavat pingeallikat. Antud lihtustus on õi-
gustatud, kuna mudelit kasutatakse koormusvoogude jagunemisest tulenevate protsesse ana-
lüüsimiseks ülekandevõrgus ja elektriraudtee kontaktvõrgu paikneva inverteeri lühisetalitlus
ei ole antud juhul oluline. Lühistalitluste täpsemal vaatlemisel tuleks rakendada inverteri
täismudeleid ja juhtimissüsteemi tuleks täiendada vastava lülitusmooduliga. Projekti raames
koostatud inverteri lihtsustatud mudel on toodud joonisel 10.6.
Joonis 10.6. PSCAD tarkvaras koostatud lihtsustatud RPC back-to-back inverteri mudel
LP1
IN2 IN1
0.002 [ohm]V
0.002 [ohm]V
VA
VA
Vconv_2 Vconv_1
212
Järgnevalt tuleb kirjeldamise joonisel 10.7 toodud RPC seadme juhtimiseks välja töötatud
juhtimissüsteem. Juhtimissüsteemis on arvesse võetud Scott-trafo omadust, kus sekundaar-
poole faaside võrdsel koormamisel avaldub kahe faasi koormus trafo primaarpoolel sümmeet-
rilisena. Juhtimissüsteemi moodul „Power Balance Calculator“ arvutab Scott-trafo sekun-
daarpoole faaside vahelise erinevuse ning RPC konverterit läbiva võimsusvoo väärtuse ja
suuna. Seeläbi saavutatakse ülekandevõrgu sümmeetriline kolmefaasiline koormus ning elekt-
riraudtee talitlusega ei kaasne pingeasümmeetria ülekandevõrgus. Mooduli poolt arvutatava
sätteväärtuste alusel juhitakse inverteri aktiivvõimsuse kontrollerit. Inveteri aktiivvõimsuse
kontroller põhineb standardsel PI kontrolleril, mis sätteväärtuse alusel arvutab allika ja võr-
gupinge vahelise nurga vastavalt sätteväärtusega määratud aktiivvõimsusvoole. Sarnaselt ak-
tiivvõimsuse kontrollerile kasutakse ka pingeregulaatori juhtimissüsteemis standardsel PI
kontrolleril, mis arvutab allika juhtsignaali amplituudväärtuse. Muutes vastavaid sätteväärtusi
ja mõõdetavat tagasiside signaali, on võimalik pingeregulaatori ümberseadistamine reaktiiv-
võimsuse regulaatoriks. Allika juhtsignaali sünkroniseerimiseks võrgupingega kasutatakse
PSCAD-i standardset „Voltage Controlled Oscillator“ mudelit, mille signaali ja regulaatorite
väljundite põhjal arvutatakse allika siinuseline juhtsignaal. Inverterite juhtimissüsteemid on
koostatud sümmeetriliselt ja samade parameetritega, tagamaks võimsusvoogude sümmeetrili-
sust mõlemas suunas. Lisaks on juhtimissüsteemi mudelisse lisatud ka lühise loogika moodul,
mis lühisest tingitud pingelohu sügavuse alusel blokeerib inverteri talitluse lühise perioodil.
Joonis 10.7. RPC juhtimissüsteemi mudel
213
10.3 Pingeasümmeetriat parendatavate meetmete rakendatavus
Järgnevalt analüüsitakse elektriraudtee liitumisest tingitud pingeasümmeetria mõjude paren-
damise võimalusi. Uurimistöös tehtud analüüside põhjal on selgunud, et elektriraudtee liitu-
misest tingitud mõjud ja nende ülekandevõrgus edasi kandumine on tihedalt seotud liitumis-
punkti ja sellele toite tagava ülekandevõrgu osa elektrilisest tugevusest. Peatükis 2 tehtud pin-
geasümmeetria taseme hindamised elektriraudtee liitumispunktide Järveküla, Kehtna, Sindi ja
Häädemeeste/Nepste alajaamades näitasid, et olemasoleva konfiguratsiooni juures ei ole üle-
kandevõrgu elektriline tugevus elektriraudtee liitumiseks soovitud võimsusel piisav. Võttes
Järveküla alajaamas arvesse võimalikke perspektiivseid plaane [3], osutub tulevikus antud
liitumispunktis elektriraudtee mõjude vähendamine läbi elektrivõrgu tugevdamise, alajaama
üleviimisel 330 kV nimipingele, võimalikuks. Vastasel korral on vajalik teiste parendavate
meetmete rakendamine. Kehtna, Sindi ja Nepste liitumispunktide korral ei ole alajaamade
elektrilist tugevust aga võimalik ilma ülekandevõrgus tehtavate ulatuslike konfiguratsiooni
muutuste tõsta, mistõttu eeldab elektriraudtee soovitud võimsusel liitumine mainitud alajaa-
madesse võimalikuks vaid teiste parendavate meetmete rakendamisel.
Järgmiseks käsitletakse võimalike alternatiivsete parendavate meetmete, STATCOM-i ning
Scott-trafost ja RPC-st koosnevat hübriidlahenduse rakendatavust. Selleks vaadeldakse alajao-
tises 6.2.4 analüüsitud N-1 juhtumit, kus elektriraudtee koormus liitub Kehtna alajaama ning
ülekandevõrgus leiab aset liini 025 välja lülitamine. Antud stsenaariumit võib käsitleda kui
ühte halvimat juhtumit kuna Kehtna alajaam kuulub elektriliselt võrdlemisi nõrka ülekande-
võrku. Alljärgnevalt toodud graafikutelt on näha kuidas elektriraudtee koormus liitub Kehtna
alajaama simulatsiooniperioodi 12. sekundil ning liini 025 välja lülitamine toimub 15. sekun-
dil. Lisaks vaadeldakse täiendavat juhtumit lisanduva elektriraudtee kontaktvõrgu lühisetalit-
lusel. Sellisel juhul leiab simulatsiooniperioodi 18. sekundil kontaktvõrgus aset 1 sekundi
pikkune lühis.
Tabel 10.1. Pingeasümmeetria Kehtna alajaama liitumispunkti korral parendavate meetmete rakendamisel
214
Tabelis 10.1 toodud pingeasümmeetria väärtustest on näha kuidas nii STATCOM-i kui RPC
lahenduse rakendamisel väheneb kõigi ülekandevõrgu alajaamade pingeasümmeetria nullilä-
hedasele väärtusele. Püsitalitlusel suudavad mõlemad seadmed pingeasümmeetria liitumis-
punkti Kehtna alajaamas väärtuselt 14,05% vähendada väiksemaks kui 0,05%.
STATCOM-i rakendamisel Kehtna alajaamas tekkiv pingeasümmeetria on toodud joonisel
10.8, kus Kustat tähistab pingeasümmeetria taset STATCOM-i rakendamisel ja Kubase sama-
väärset juhtumit ilma parendavate meetmeteta (alajaotis 6.2.4). STATCOM võimaldab püsita-
litluses tagada nullilähedase pingeasümmeetria liitumispunkti alajaamas. Sellest tulenevalt ei
teki pingeasümmeetria levikut ka teistesse ülekandevõrgu osadesse ja alajaamadesse. Tulene-
valt aga juhtimissüsteemi viitest ja aeglasest seadistusest võib koormuse järsul muutusel tek-
kida lühiajalisi kõrgemaid pingeasümmeetria väärtusi.
J
Järgmis
jaamas
leiab ele
vahelise
STATC
sele jää
tud piire
missüste
geasüm
koormu
10.9.10
selgub,
poolt ül
tud ping
Joonis 10.8liini 025 vä
seks vaadeld
täiendava l
ektriraudtee
e pinge gr
COM võime
ävad elektrir
esse. Joonis
eemi algori
mmeetria ko
umist. Võrre
.11) ja ilma
et STATCO
lekandevõrk
gelohu väärt
8. Kehtna alälja lülitumi
dakse pinge
lühisetalitlu
e kontaktvõ
raafikutest
eline regulee
raudtee koo
stelet on nä
itm, mis vä
ompenseerim
eldes samav
a parendava
OM toetab ü
ku lisanduv
tust, mistõtt
lajaama pinisel, elektrir
easümmeetr
use korral, k
rgus aset lü
selgub, et
erima ka ül
ormuse lisan
äha, kuidas
ähendab rea
miseks vaja
väärseid ju
ate meetme
ülekandevõr
täiendav re
tu väheneb
ngeasümmeeraudtee koo
ria tekkimis
kus lisaks ü
ühis. Joonist
t lisaks pi
lekandevõrg
ndumisel ül
simulatsioo
aktiivvõimsu
alikku faasi
uhtumeid ST
ete rakenda
rgu talitlust
eaktiivvõim
selle mõju k
etria STATCormuse liitum
st STATCO
ülekandevõr
tel 10.9-10.
ingeasümm
gu pinget. T
lekandevõrg
oniperioodi
use regulee
ipingete su
TATCOM-i
miseta Ubas
t kontaktvõr
msus vähend
ka teistele ü
COM-i rakemisel Kehtn
OM-i rakend
rgu liini 02
11 toodud a
eetria kom
Tänu STAT
gu alajaama
12.-14. sek
rimise ulatu
uhet ja vält
i rakendam
se (jaotis 9.
rgu lühise k
ab kontaktv
ülekandevõr
endamisel jana alajaama
damisel Keh
25 välja lüli
alajaamade
mpenseerimi
TCOM-i rak
ade latiping
kundil talitl
ust säilitam
timaks sead
misel Ustat (j
2 joonised
korral. STAT
võrgu lühise
rgu tarbijate
215
a a
htna ala-
itamisele
faaside-
isele on
kendami-
ged luba-
eb juhti-
maks pin-
dme üle
joonised
9.7-9.9)
TCOM-i
est tingi-
ele.
Jliini 0
Jliini 0
Joonis 10.9.025 välja lü
Joonis 10.1025 välja lü
. Kehtna alaülitamise ja k
0 Valgu alaülitamise ja k
ajaama faaskontaktvõrg
Ke
ajaama faaskontaktvõrg
Ke
sidevahelinegu lühise koehtna alajaa
sidevahelinegu lühise koehtna alajaa
e pinge STAorral, elektrama
e pinge STAorral, elektrama
ATCOM-i rairaudtee ko
ATCOM-i rairaudtee ko
akendamiseoormuse liitu
akendamiseoormuse liitu
216
el, umisel
l, umisel
Jooliini 0
Scott-tra
muse lii
KuRPC tä
parenda
lähedase
onis 10.11 J025 välja lü
afost ja RP
itumispunkt
ähistab ping
avate meetm
e pingeasüm
Joonis 1liini 025 vä
Järvakandi aülitamise ja k
PC seadmest
ti Kehtna al
geasümmee
meteta. Sarn
mmeetria lii
10.12. Kehtnälja lülitumi
alajaama fakontaktvõrg
Ke
t koosneva
lajaamas tek
etria taset RP
naselt STAT
itumispunkt
na alajaamaisel, elektrir
aasidevahelgu lühise koehtna alajaa
hübriidlahe
kkiv pingea
PC rakenda
TCOM-ile v
ti alajaamas
a pingeasümraudtee koo
line pinge Sorral, elektrama
enduse rake
asümmeetria
amisel ja Ku
võimaldab k
s.
mmeetria RPormuse liitum
STATCOM-iiraudtee ko
endamisel e
a on toodud
ubase samavä
ka RPC lah
PC rakendamisel Kehtn
i rakendamioormuse liitu
elektriraudt
d joonisel 10
äärset juhtu
hendus taga
amisel ja na alajaama
217
isel, umisel
ee koor-
0.12, kus
umit ilma
da nulli-
a
Võrreld
et pinge
tulemus
meetria
Hübriid
jooniste
lohku ku
jooniste
gub, et
RPC tag
seks süm
koormu
liini 0
des nii STAT
easümmeetr
se ning on
vähendami
dlahenduse
el 10.13-10.
ui ka selle m
el RPC rake
antud hüb
gab elektrir
mmeetrilise
ust.
Joonis 1025 välja lü
TCOM-i ku
ria kompens
seeläbi sob
iseks ülekan
rakendamis
15. Joonise
mõju kandu
endamisel sa
briidlahendu
audtee ühef
eks koormu
0.13 Kehtnülitamise ja k
ui RPC lahe
seerimise se
bivad meeto
ndevõrgus.
se mõju täi
d kajastava
umist edasi t
aadud pinge
us võimalda
faasilise koo
useks ning t
na alajaamakontaktvõrg
Ke
enduse raken
eisukohast t
odid elektri
iendava kon
ad nii liitum
teistesse läh
e graafikuid
ab vähenda
ormuse kon
tänu reaktii
a faasidevahgu lühise koehtna alajaa
ndust selgub
tagavad mõ
raudtee koo
ntaktvõrgu
ispunkti Ke
hedal asuvat
d URPC ilma
ada ülekand
nverteerimis
ivvõimsuse
heline pingeorral, elektrama
b jooniste 1
õlemad lahe
ormusest tu
lühisetalitlu
ehtna alajaam
tesse alajaa
a selle raken
devõrgus te
se ülekandev
kompensee
e RPC rakeniraudtee ko
10.8 ja 10.12
endused sam
uleneva pin
use korral
amas tekkiva
amadesse. V
ndamiseta U
ekkivat pin
võrgu kolm
erimisele v
ndamisel, oormuse liitu
218
2 põhjal,
maväärse
ngeasüm-
on näha
at pinge-
Võrreldes
Ubase sel-
gelangu.
mefaasili-
vähendab
umisel
liini 0
liini 0
Tulenev
vat reak
devõrgu
liini 025
tes väär
Joonis 1025 välja lü
Joonis 10.025 välja lü
valt RPC juh
ktiivvõimsu
u aktiivse p
5 välja lülit
rtuse vähene
10.14 Valguülitamise ja k
15 Järvakaülitamise ja k
htimissüste
ust ja ei regu
pingejuhtim
amine, mill
emine. Sam
u alajaama fkontaktvõrg
Ke
ndi alajaamkontaktvõrg
Ke
emi konfigu
uleeri seelä
ise puudum
le tõttu tekib
mas kui STA
faasidevahegu lühise koehtna alajaa
ma faasidevagu lühise koehtna alajaa
uratsioonist
äbi otseselt
mist iseloom
b RPC lahe
ATCOM-i r
eline pinge orral, elektrama
aheline pingorral, elektrama
t kompensee
ülekandevõ
mustab simu
endus raken
rakendamise
RPC rakendiraudtee ko
ge RPC rakiraudtee ko
erib RPC ko
õrgu pinge m
ulatsiooni 1
damisel alaj
el toimus ül
damisel, oormuse liitu
kendamisel, oormuse liitu
kontaktvõrus
muutuseid.
15. sekundil
ajaamades la
lekandevõrg
219
umisel
umisel
s tarbita-
Ülekan-
l toimuv
atipinge-
gu pinge
220
väärtuse reguleerimine ja vastavat pingelohku ei tekkinud (joonised 10.9-10.11). RPC lahen-
duse parendavat mõju ülekandevõrgu pinge väärtustele iseloomustab Ubase ja URPC juhtumite
proportsionaalsus liini 025 välja lülitamisel. Kontaktvõrgus toimuva lühise korral on inverteri
juhtimissüsteem blokeeritud ja kompenseerimisseade ei võimalda täiendava toe pakkumist
ülekandevõrgu talitlusele, mistõttu on kontaktvõrgu lühise korral ülekandevõrgu teistele tarbi-
jatele avalduvad mõjud sarnased ilma kompenseerimisseadme rakendamiseta Ubase (jaotis 9.2
joonised 9.7-9.9). Joonistel 10.13-10.15 toodud pinge graafikud kinnitavad, et pinge väärtused
on püsitalitlusel lubatud vahemikus, mistõttu Scott-trafost ja RPC seadmest koosnev hübriid-
lahendus on pinge seisukohast igati sobiv elektriraudtee koormusest tulenevate mõjude vä-
hendamiseks.
Saadud tulemustest järeldub, et mõlemad analüüsitud kompenseerimisseadmed on sobivad
elektriraudtee koormusest tingitud pingeasümmeetria kompenseerimiseks. Analüüsi käigus
vaadeldi elektriraudtee koormuse liitumispunktina Kehtna alajaama, mille põhjal võib pinge-
asümmeetria kompenseerimisel ja vaadeldud seadmete rakendatavuseks järeldusi teha ka teis-
te liitumispunktide tarbeks. Tulenevalt täiendavast pinge reguleerimise võimalusest osutub
ülekandevõrgu seisukohast otstarbekamaks kompenseerimisseadmeks STATCOM-il põhinev
lahendus. Lisaks tagab STATCOM ka täiendavat tuge siirdeprotsessides, mistõttu suureneb
elektrisüsteemi stabiilsus. Elektriraudtee seisukohast osutub paremaks aga Scott-trafol ja
RPC-l põhinev hübriidlahendus, mis võimaldab pinge reguleerimist kontaktvõrgu siseselt.
Tänu millele on võimalik vähendada reaktiivvõimusese kompenseerimist kondensaatoritega
või sellest täielikult loobuda. Lisaks võimaldab RPC kompenseerida ka kontaktvõrgus tekki-
vaid harmoonikuid [15].
10.4 Kokkuvõte
Antud peatükis kirjeldati ja analüüsiti elektriraudtee koormusest tingitud pingeasümmeetria
mõjude parendamise meetodeid ja nende rakendatavust. Kirjeldatud on nii STATCOM-il kui
ka Scott-trafol ja RPC seadmel põhineva hübriidlahenduse PSCAD tarkvaras koostatud mude-
leid.
Parendavate meetmete analüüsimisel lähtuti elektriraudtee koormuse liitumispunktist Kehtna
alajaamas, kus käsitleti N-1 juhtumit ülekandevõrgu liini 025 välja lülitamisega. Lisaks vaa-
deldi täiendavat juhtumit, kus täiendavalt liini 025 välja lülitamisele on elektriraudtee kon-
taktvõrk lühisetalitluses.
221
Saadud tulemustest selgub, et nii STATCOM kui Scott-trafol ja RPC seadmel põhinev hüb-
riidlahendus suudavad elektriraudtee koormusest tingitud pingeasümmeetriat edukalt vähen-
dada, saavutades ülekandevõrgu alajaamades väiksema väärtuse kui 0,05%.
Täiendava kontaktvõrgu lühistalitluse analüüsist selgub, et STATCOM võimaldab ülekande-
võrgu toetamist kontaktvõrgu lühistalitluses, mistõttu väheneb lühisest tingitud mõju ülekan-
devõrgus ja ülekandevõrgu teistel tarbijatel. Scott-trafo ja RPC hübriidlahenduses korral on
inverteri talitlus lühise ajal blokeeritud ja seetõttu kandub kogu lühisest tingitud mõju edasi
ülekandevõrku.
Mõlemad vaadeldud seadmed on sobivad elektriraudtee liitumisest tingitud pingeasümmeetria
täielikuks kompenseerimiseks ning Kehtna liitumispunkti näitel saadud tulemusi on võimalik
üle kanda ka teistele elektriraudtee liitumispunktidele. Ülekandevõrgu seisukohast osutub
mõnevõrra paremaks lahenduseks STATCOM-i rakendamine elektriraudtee mõjude kompen-
seerimiseks, kuna omab täiendavat pinge reguleerimise võimalust ja võimaldab siirdeprotses-
sidel elektrisüsteemi stabiilsuse suurendamist. Elektriraudtee seisukohast on efektiivsem aga
Scott-trafol ja RPC-l põhinev hübriidlahendus, kuna võimaldab kontaktvõrgu pinge regulee-
rimist. Tänu millele on võimalik vähendada või täielikult loobuda reaktiivvõimsuse kompen-
seerimisest kondensaatoritega.
222
11. Soovitused
Käesolevas peatükis võetakse kokku uurimistööst tehtud olulisemad järeldused ja antakse
elektriraudtee koormuse liitumiseks ülekandevõrku üldistatud soovitusi.
11.1 Elektriraudtee liitumispunktid
Elektriraudtee liitumispunktide analüüsidest järeldub, et Rail Balticu projektis ettenähtud lii-
tumispunktide Järveküla, Kehtna, Sindi ja Häädemeeste/Nepste alajaamade korral ei ole üle-
kandevõrgu elektriline tugevus selle praeguse konfiguratsiooni juures piisav elektriraudtee
liitumisel soovitud võimsuse juures.
Võttes arvesse Elering AS kõiki kohustusi teiste tarbijate ja perspektiivsete liitujate ees [3],
tekib Järveküla alajaama praeguse konfiguratsiooni korral (arvestades liinide läbilaskevõimet
suveperioodil ja N-1 juhtumeid) oht liinide üle koormumiseks. Seega pole olemasoleva konfi-
guratsiooni juures elektriraudtee koormuse liitumine soovitud võimsusel Järveküla alajaama
võimalik. Arvestades [3] esitatud võimalikke perspektiivseid plaane Järveküla alajaamas
elektrivõrgu tugevdamisel, kus alajaam viiakse üle 330 kV pingeastmele, osutub elektriraud-
tee liitumisest tingitud mõjusid vähendada vajalikule tasemele. Teistel juhtumitel osutub tarvi-
likuks parendavate meetmete rakendamine elektriraudtee mõjude kompenseerimiseks.
Kehtna, Sindi ja Häädemeeste/Nepste liitumispunkti alajaamade elektrilist tugevust ei ole
võimalik suurendada ilma ulatuslike ülekandevõrgu konfiguratsiooni (võrgu tugevdused)
muutusteta. Elektriraudtee liitumine soovitud võimsuse juures antud alajaamades saab võima-
likuks teiste parendavate meetmete rakendamisel.
Lähtudes kehtestatud pingeasümmeetria 1% piirmäärast ja N-1 kriteeriumist, on Järveküla
alajaamas 10 aasta perspektiivis ette nähtud parendustööde rakendumisel elektriraudtee koor-
musel võimalik Järveküla alajaama liituda võimsusel 23,3 MVA. Kehtna alajaama on elektri-
raudtee koormusel võimalik liituda võimsusel 2,1 MVA, Sindi alajaama võimsusel 7,1 MVA
ja planeeritud Häädemeeste/Nepste alajaama võimsusel 5,1 MVA. Väiksema elektriraudteest
tingitud pingeasümmeetria piirmäära kehtestamisel vähenevad ka maksimaalsed liitumis-
võimsused proportsionaalselt. Rakendades peatükis 10 käsitletud parendavaid meetmeid lii-
tumispunkti alajaamades saab elektriraudtee liitumine soovitud võimsusel võimalikuks nii
Kehtna, Sindi kui ka Häädemeeste/Nepste alajaamades.
Liitumispunktide analüüsidest selgub, et kõigi välja pakutud liitumispunkti alajaamade korral
on elektriraudtee liitumine võimalik vaid läbi parendatavate meetmete rakendamise.
223
11.2 Pingeasümmeetria piirmäärad
Käesolevas projektis on pingeasümmeetria tasemete analüüsimisel lähtutud ülekandevõrgu
alajaamas lubatud maksimaalseks pingeasümmeetria 1% piirmäärast. Samaväärsest pinge-
asümmeetria piirmäärast soovitatakse lähtuda ka allikas [35] vastavalt tabelile 11.1.
Tabel 11.1. Elektriraudtee liitumise planeerimisel pingeasümmeetria piirmäärad vastavalt
[35]
Kriteerium Maksimaalne pinge vastujärg-
nevuskomponendi väärtus Talitluskriteerium
1 2%, perioodiga 1 minut Halvim N-1 või N-2 kriteerium 2 1% keskmine, perioodiga 0,5h Normaalkonfiguratsioon 3 1% keskmine, perioodiga üle 24h Halvim N-1 kriteerium
Näiteks on Suurbritannias elektriraudtee poolt põhjustatud pingeasümmeetria lubatud piir-
määrasid käsitletud dokumendis [36], kus Inglismaal ja Walesis on pingeastmel üle 150 kV
lubatud pingeasümmeetria 1,5%, Šotimaal aga 2%. Madalamatel pingeastmetel on üle Suur-
britannia lubatud pingeasümmeetria 2%. Prantsusmaal on lubatud pingeasümmeetria väärtu-
sed aga järgmised: 1% perioodiga 15 minutit või enam ja 1,5% perioodiga alla 15 minuti [37].
Generaatorite seisukohast on peatükis 4 käsitletud Metsakombinaadi alajaama ühendatud ge-
neraatorile avalduvaid mõjusid kui generaatorile lattidel tekib pingeasümmeetria 0,85% ning
Sindi liitumispunkti 1,5%. Tehtud analüüsist järeldub, et vastav pingeasümmeetria põhjustab
generaatori elektrilise jõumomendi võnkumist. Tekitades seeläbi generaatori vibratsiooni ja
auruturbiini mehaanilisi võnkumist, mis mitmete koosmõjude tulemusena võib vähendada
turbiini eluiga. Pingeasümmeetria mõjude analüüsist generaatori elektrisüsteemi stabilisaatori-
le ning üle- ja alaergutus piirajatele selgub, et elektriraudtee koormusest tingitud Iru alajaamas
tekkiv 0,8%-ne pingesümmeetria põhjustas Iru alajaama ühendatud Väo generaatori G2 mak-
simaalse võimsusega üleergutusrežiimis talitlemisel generaatori üle koormumist. Samas kui
Väo generaatori G1 puhul on üle koormumise oht alaergutusrežiimis talitlusel. Seega põhjus-
tab 0,8%-ne Iru alajaama lattidel tekkiv pingeasümmeetria generaatorite üle kuumenemist
ning generaatorite väljundvõimsuseid tuleks selle vältimiseks piirata.
Elektriraudtee liitumise planeerimisel on oluline arvestada, et elektriraudtee koormuse lisan-
dumisel ei ületataks 1% piirmäära kogu liitumispunkti summaarse (elektriraudtee ning võima-
likud teised allikad) pingeasümmeetria ja alajaama minimaalse lühisvõimsusega N-1 stsenaa-
riumi juures. Tulenevalt ülekandevõrgu hooldustöödest võivad N-1 olukorrad osutuda pike-
maajalisteks, seega tuleks elektriraudtee pingeasümmeetria lubatud maksimaalse piirmäära
224
kehtestamisel lähtuda halvimast võimalikust stsenaariumist, et vältida negatiivsete mõjude
teket ülekandevõrgu teistele tarbijatele.
Lõpliku pingeasümmeetria taseme määramiseks on välja valitud liitumispunktides vaja teha
täiendavaid elektri kvaliteedinäitajate mõõtmisi, et kaardistada ülekandevõrgu pingeasüm-
meetria tase enne elektriraudtee liitumist. Lähtudes mõõtetulemustest ja kehtestatud 1% piir-
määrast kujuneb välja elektriraudtee talitlusest maksimaalselt lubatud pingeasümmeetria, ar-
vestades võrgu minimaalset lühisvõimsust ja N-1 kriteeriumit.
11.3 Uurimistöö edasised mahud
Rail Balticu projektis trassilahenduse kujunemisel välja valitud liitumispunktides on tarvis
läbi viia elektri kvaliteedimõõtmised. Mõõtmiste alusel hinnatakse alajaamade toitele ühenda-
tud tarbijate elektri kvaliteeti, mille tulemusel saab täpsemalt määrata lähtuvalt elektri kvali-
teedinäitajatest lubatavat pingeasümmeetria taset elektriraudtee liitumispunkti alajaamades.
Elektriraudtee liitumisel on projekti mahus vajalik koostada elektriraudtee ja ülekandevõrgu
koostöö aruanne, mis hõlmab projekti raames koostatud mudeleid ning annab lõpliku hinnan-
gu ülekandevõrgus tekkivatest mõjudest ja elektri kvaliteedinormide täitmisest.
Kompenseerimisseadmete rakendamisel on vajalik seadme tarnija poolne stabiilsushinnang,
mis hõlmab juhtimissüsteemi stabiilsust erinevat ülekandevõrgu häiringute korral. Stabiilsus-
hinnang peab sisaldama kompenseerimisseadme võimalikke talitluslikke kitsendusi erinevate
häiringute korral. Vajalik osutub ka kompenseerimisseadme testide ja testimise põhimõtete
koostamine, mida liitumisprotsessis läbi viia.
Edasine uurimistöö peaks andma hinnangu ka elektriraudtee kontaktvõrgu lahenduse juures
nulljärgnevusvoolude tekkimise kohta ja nende võimalikest mõjudest teistele raudteeliiniga
ristuvatele taristutele (sh gaasitrassid). Vajalik on kontaktvõrgu nulljärgnevusvoolude koordi-
neerimine ristuvate taristutega.
11.4 Mudelid ning nende koostamise mahud
Elektriraudtee projekti raames on vajalik liituja poolt üle anda PSCAD tarkvaras koostatud
täielikud elektriraudtee kontaktvõrgu mudelid. Mudelite koostamisel tuleb lähtuda elektri-
raudtee kontaktvõrgu lõplikust geomeetrilisest paigutusest ning modelleerimisel kasutada
Frequency Dependent (Phase) mudelit. Kontaktvõrgu mudelid on vajalikud elektriraudtee
võrgus tekkivate harmoonikute taseme ja nende võimalike edasi kandumise hindamiseks ja
analüüsimiseks. Frequency Dependent (Phase) mudeli kasutamine võimaldab hilisemat ma-
225
dalmale täpsusastmele konverteerimist ja seeläbi arvutuslike protsesside kiirendamist model-
leerimisel.
Lisaks kontaktvõrgu mudelitele on vajalikud ka elektriraudteel kasutusele tulevate vedurite
mudelid, vedurite konkreetse tüübi ja ehituse selgumisel. Iga elektriraudtee liinil sõitva veduri
tüübi kohta on vajalik PSCAD tarkvaras koostatud mudel. Koostatud mudelid peaksid mini-
maalselt kajastama võrgupoolset muundurit alates alalisvoolu kondensaatorist. Vajalik on
võrgupoolse muunduri kõigi juhtimissüsteemide sisaldumine veduri mudelis, seal hulgas kait-
serakendused. Veduri mudelid peavad võimaldama veduri ja elektrivõrgu koostalitluse ana-
lüüsimist ning veduri poolt põhjustatud harmoonikute emissiooni.
Elektriraudtee koormuse liitumisel elektri kvaliteedinäitajate parendamiseks kompenseerimis-
seadmete rakendamisel peaks liituja esitama rakendamisele tulevate kompenseerimisseadmete
detailsed ja täis mahus PSCAD tarkvaras koostatud mudelid. Mudelid peavad sisaldama nii
kompenseerimisseadet kui ka selle juhtimissüsteeme ja kaitserakendusi. Kompenseerimis-
seadmetele vastavad mudelid peavad võimaldama kompensaatori ja ülekandevõrgu koostalit-
luse analüüside teostamist ning kompenseerimisseadme poolt elektri kvaliteedinäitajate mõju-
de vaatlemist. Kompenseerimisseadme paigaldamisel 110 kV ülekandevõrku on tarvis esitada
vastavad mudelis ka PSS/E tarkvaras. PSS/E tarkvara ei võimalda ühefaasiliste seadmete ar-
vesse võtmist (Scott -trafo ja RPC lahendus), mistõttu kompenseerimisseadmete paigaldami-
sel ühefaasiliselt talitlevasse elektriraudtee kontaktvõrku ei võimalda mudelite koostamist
PSS/E tarkvaras.
226
Kokkuvõte
Käesoleva uurimistöö eesmärgiks oli elektriraudtee liitumisel elektrivõrguga kaasnevate kit-
saskohtade määratlemine ja analüüs. Põhirõhk on olnud elektrivõrgu dünaamilistel protsessi-
del ja elektriraudtee mõjudel teistele liitujatele, sh sünkroonmasinatele. Töö tulemusena on
välja toodud soovitused võrguettevõtjale, elektriraudtee liitumise paremaks korraldamiseks ja
tekkivate mõjude minimeerimiseks.
Kokkuvõtvalt on uurimistöö põhilised tulemused järgmised:
• Järveküla alajaama toiteliinid võivad elektriraudtee koormuse liitumisel soovitud ma-
hus üle koormuda, mistõttu on elektriraudtee liitumisel vajalik rakendada parendavaid
meetmeid. N-1 kriteeriumi arvestamisel on praeguse konfiguratsiooni juures maksi-
maalseks liitumisvõimsuseks 11,3 MVA;
• Elektriraudtee soovitud võimsusega liitumisel alajaama on vajalik rakendada
parendavaid meetmeid. Praeguse konfiguratsiooni kohaselt on maksimaalseks liitu-
misvõimsuseks 2,3 MVA;
• Elektriraudtee soovitud võimsusega liitumisel Sindi alajaama on vajalik rakendada pa-
rendavaid meetmeid. Praeguse konfiguratsiooni kohaselt on maksimaalseks liitumis-
võimsuseks 7,1 MVA;
• Elektriraudtee soovitud võimsusega liitumisel Häädemeeste/Nepste alajaama on vaja-
lik rakendada parendavaid meetmeid. Sobivamaks uue alajaama toite konfiguratsioo-
niks on konfiguratsioon 1 (Kilingi-Nõmme-Nepste ja Kabli-Nepste toiteliinid), kus
maksimaalseks liitumisvõimsuseks on 5,1 MVA;
• PSS/E tarkvara kasutamine elektriraudtee analüüsimiseks on piiratud tulenevalt tark-
varas kasutatavast pärijärgnevussüsteemist, mistõttu ei ole võimalik modelleerida ja
hinnata asümmeetrilisi protsesse;
• PSCAD tarkvara on sobiv tarkvara platvorm, milles on võimalik teostada põhjalikke
elektriraudtee mõjude analüüse;
• Pingeasümmeetria poolt põhjustatud generaatorite võimsuste hetkväärtuste võnkumis-
te neto energiavahetus ülekandevõrguga on null ning tegelikuks võimsusväärtuseks on
võnkumise keskväärtus;
• Vastujärgnevuskomponendist tingitud võimsuse võnkumine põhjustab generaatoris
kiirendav/pidurdavat jõumomenti. Tulenevalt generaatori konstantsest mehaanilisest
momendist avaldub kiirendav/pidurdav jõumoment pöörlevas seadmes vibratsioonina;
227
• Vastujärgnevuskomponendist põhjustatud generaatori vibratsioon võib kahjustada au-
ruturbiini;
• Pingeasümmeetriast põhjustatud võnkeprotsessid avaldavad mõju generaatorite elekt-
risüsteemi stabilisaatoritele, mille väikese amplituudiga võnkumine ei põhjusta gene-
raatorite võnkeprotsesse;
• Pingeasümmeetriast põhjustatud võnkeprotsessid ei mõjuta generaatorite elektrisüs-
teemi stabilisaatorite võimekust generaatoritele avalduvate võnkumiste summutamisel;
• Pingeasümmeetriast põhjustatud võnkeprotsessid ei mõjuta oluliselt generaatorite üle-
ja alaergutus piirajate talitlust;
• Pingeasümmeetriast põhjustatud vooluasümmeetria tõttu koormub üle G1, kui
generaator talitleb alaergutuspiirajas;
• Pingeasümmeetriast põhjustatud vooluasümmeetria tõttu koormub üle G2, kui
generaator talitleb üleergutuspiirajas;
• Uurimistöö tulemusena on kirjeldatud ja uuritud konverteri vahendusel ühendatavate
elektriraudtee olemust ja mõju elektrisüsteemile. Välja on toodud staatilise sagedus-
muunduri rakendamise eelised ja puudused;
• Põhjaosas ülekandevõrgu normaalkonfiguratsiooni korral ei teki elektriraudtee liitumi-
sel otseseid probleeme;
• Lõunaosas ülekandevõrgu normaalkonfiguratsiooni korral tekivad elektriraudtee lii-
tumisel elektri kvaliteedi piirmäära ületavad pingeasümmeetriad;
• Uurimistöö tulemusel on määratletud vaadeldud liitumispunktide pingeasümmeetria
seisukohast kõige halvemad N-1 juhtumid;
• Uurimistöö tulemusel on määratletud, et asümmeetrilise talitluse tingimustes on gene-
raatoritele kõige halvemad lühise juhtumiks faasi A ja B ning maa vaheline lühis;
• Uurimistöö tulemusel on tehtud kindlaks kontaktvõrgus toimuvate lühiste mõju liitu-
mispunktidele ja generaatoritele;
• Analüüsi tulemusel on selgunud, et elektriraudtee koormuse tõttu Kehtna alajaama lat-
tidel tekib alapinge (pinge < 105 kV), kui lülitub välja liin 025;
• Ülekandevõrgu seisukohast on STATCOM kasulikum parendav meede kui Scott-trafo
ja RPC hübriidlahendus;
228
Uurimistöö raames on täiendatud eelnevates etappides koostatud ülekandevõrgu
PSCAD mudelit;
Mudelisse on lisatud Iru alajaamas liitunud generaatorite tegelikud mudelid;
Uurimistöö raames on koostatud STATCOM ning Scott-trafo ja RPC hübriidlahendu-
se mudelid.
229
Kirjandus
[1] Elektertransport ja selle mõju elektrisüsteemi talitlusele, III etapi aruanne. TTÜ elektro-
energeetika instituut, 2015, 214 lk
[2] Elektertransport ja selle mõju elektrisüsteemi talitlusele, II etapi aruanne. TTÜ elektro-
energeetika instituut, 2014, 269 lk
[3] R. Maripuu, Järveküla alajaama ülevaade, Aruanne. Elering AS, 2016, 14 lk
[4] B. Bennett, Unbalanced Voltage Supply: The Damaging Effects of Three Phase
Induction Motors and Rectifiers, ABB Ltd., New Zealand, 2015
[5] R. Maripuu, Kehtna alajaama ülevaade, Aruanne. Elering AS, 2016, 7 lk
[6] R. Maripuu, Sindi alajaama ülevaade, Aruanne. Elering AS, 2016, 4 lk
[7] R. Maripuu, Häädemeeste/Nepste alajaama ülevaade, Aruanne. Elering AS, 2016, 3 lk
[8] PSS/E Operation Guide. Siemens Power Technologies International, May 2016
[9] Ü. Treufeldt. Lühised elektrisüsteemides. Tallinna Tehnikaülikool, Tallinn, 2012, 158
lk
[10] EMTDC User Guide – A Comprehensive Resource for EMTDC. Manitoba HVDC
Research Centre, v.4.7, February 2010
[11] T. Sarnet, I. Palu, Tallnna Elektijaam power plant PSCAD and PSS/E models, Aruanne,
versioon 5.2. TTÜ elektroenergeetika instituut, 2016, 102 lk
[12] T. Sarnet, I. Palu, Tallnna Elektijaam OÜ and Auragen OÜ power plant (Väo) co-
operation report, Aruanne. TTÜ elektroenergeetika instituut, 2016, 58 lk
[13] D. Vandamme. Study of the WTE Power generator Tallinn CNIM, Aruanne rev. C.
Capsim, 2012, 55 lk
[14] IEEE Standard 421.5-2005, IEEE Recommended Practice for Excitation System
Models for Power System Stability Studies. IEEE, 2006, 85 lk
[15] D. Vandamme. PSCAD model verification principles, Aruanne rev. C. Capsim, 2014,
24 lk
[16] IEEE Standard C50.13/D1, IEEE Standard for Cylindrical-Rotor 50 Hz and 60 Hz
Synchronous Generators Rated 10 MVA and Above. IEEE, 2013, 61 lk
230
[17] ABB Automation Products AB. ABB RXIIK 4 and RAIIK 400 negative sequence
overcurrent relay and protection assemblies, 1999, 24 lk
[18] M. Bayrak, Ö. Usta. Instantaneous Power in Ubalanced Three Phase Systems. Interna-
tional Conference on Electrical and Electronics Engineering, ELECO’99, Bursa, 1999,
pp. 4
[19] M. Bayrak, Ö. Usta. A New Digital Relay for Generator Protection Against
Asymmetrical Faults. IEEE Transactions on Power Delivery, Vol. 17, No. 1, 2002, pp.
6
[20] T.P. Tsao, C.H. Lin. Long Term Effects of Power System Unbalance on The Corrosion
Fatigue Life Expenditure of Low Pressure Turbine Boades. IEE Proceedings – Scinece,
Measurement and Technology, Vol. 147, No. 5, 2000, pp. 8
[21] J. Kilter, T. Kangro, T. Sarnet, I. Palu. Elektriraudtee ja selle mõjud elektrisüsteemi
talitlusele. Elering, 2015, 64 lk.
[22] C. Zhao, C. Banceanu, T. Sachaad, P. Maibach, S. Aubert. Static Frequency
Converters – A Flexible and Cost Efficient Method to Supply Single Phase Railway
Grids in Australia. ABB Switzerland Ltd, AusRAIL, Melbourne, 2015.
[23] T. Bagnall, F. Silièzar. Power Electronics Based Traction Power Supply for 50 Hz
Railways. Conference on Railway Excellence, CORE 2014, Adelaide, Australia, 5-7
May 2014.
[24] ABB Australia news. Maintaining power for Queensland Rail,
http://www.abb.com/cawp/seitp202/205abf25f2495ef244257e6d002c1286.aspx
[Online] 02.08.2016
[25] Aurecon Metros & Urban Rail, Traction Power Case Study: Integration of Static
Frequency Converters into a metropolita network.
http://www.aurecongroup.com/en/thinking/insights/metros-and-urban-rail/integration-
sfcs-into-metropolitan-network.aspx [Online] 02.08.2016
[26] Queensland Rail Projects. New Generation Rollongsrock – Wulkuraka Connection
Works,
http://www.queenslandrail.com.au/Community/Projects/Pages/NewGenerationRolling
stock-Wulkuraka.aspx [Online] 02.08.2016
231
[27] ABB Switzerland Ltd. Reference case study, World’s most powerful rail frequency
converter,
https://library.e.abb.com/public/73b472c827a640d8807627e22b1c1c61/ABB_Referen
Re_E.ON%20Datteln_EN.pdf [Online] 09.08.2016
[28] ABB Press Releases. ABB’s PCS 6000 static frequency converter binds public grid
with the railway grid in Norway,
http://www.abb.ee/cawp/seitp202/9e3e876a73ab334bc12579f200337597.aspx
[Online] 02.08.2016
[29] ABB Switzerland Ltd. Static frequency converter for grid interconnection, Rail
frequency converter – PCS 6000,
https://library.e.abb.com/public/f1a9d03f3c665d28c1257d4e0050189a/Leaflet_PCS%
206000%20Rail_engl_RevA.pdf [Online] 04.08.2016
[30] Siemens AG. Sitras SFC plus. Static frequency converter for AC traction power
supply, 2012, http://www.mobility.siemens.com/mobility/global/en/interurban-
mobility/rail-solutions/railway-electrification/ac-traction-power-
supply/Documents/sitras-sfc-plus-en.pdf [Online] 05.08.2016
[31] G. Linhofer, P. Maibach, N. Umbricht. ABB. Static Converters, Dynamic
Performance. Providing Railway Grids with the High Frequency. ABB review 2, 2010,
96 lk
[32] U. Behmann, T. Schütte. Cost Effectiveness of Using Static Converters Compared
with Autotransformer Supply Systems for 50 Hz Railways. Rail Technology Review,
Vol. 52, No. 4, 2013, pp. 18-21
[33] ABB Power Technologies AB. SVCs for load balancing and trackside voltage control.
ABB review , 2005, 4 lk
[34] ABB Power Technologies AB. SVC Light for railway load balancing. ABB review ,
2005, 4 lk
[35] B. Klerfors, T. Schütte. Improved Phase Balancing Concept for Railways Electrified
with 50 or 60 Hz. INT Rail Power sypply, 2014, 6 lk
[36] OFGEM, Modificaion to the Grid Code: Voltage Unbalance (GC0088), January 2016
[Online] https://www.ofgem.gov.uk/publications-and-updates/modification-grid-code-
voltageunbalance-gc0088
232
[37] N. Golovanov, C. Lazaroiu, M. Roscia, D. Zaninelli. Voltage Unbalance Vulnerability
Areasi n Power Systems Supplying High Speed Railway, Power Engineering Society
General Meeting, IEEE, 2005, pp. 2509-5214
Recommended