View
214
Download
1
Category
Preview:
DESCRIPTION
electro
Citation preview
Sisteme electroenergetice – Lucr�ri de laborator
70
Lucrarea 9
REGLAJUL �I CONTROLUL TENSIUNE-PUTERE REACTIV�.
MODELARE �I SIMULARE ÎN NEPLAN 9.1. Considera�ii teoretice
Strategiile de control �i reglaj tensiune-putere reactiv� aplicate în sistemele de transport a energiei electrice cap�t� un interes sporit datorit� unor factori de ordin tehnci �i economic �i au ca obiective :
• Asigurarea unui nivel satisf�c�tor al tensiunilor nodale, datorit� exigen�ei consumatorilor în ceea ce prive�te calitatea energiei electrice;
• Reducerea pierderilor de putere activ� datorit� producerii �i circula�iei puterii reactive în re�ea;
• Cre�terea siguran�ei în exploatarea sistemului energetic �i evitarea fenomenelor de instabilitate de tensiune.
Tranzitul puterii reactive prin elementele sistemului electroenergetic de la generator (principalul element de producere al puterii reactive în re�elele de transport) pân� la consumatorii care solicit� aceast� putere reactiv� produce c�deri de tensiune �i pierderi de putere activ� �i reactiv�.
În vederea stabilirii principiilor generale �i eviden�ierii posibilit��ilor de ac�iune care stau la baza reglajului de tensiune în sistemele de transport a energiei electrice se consider� o schem� simpl� - o re�ea longitudinal� cu dou� noduri i, k în care nodul i este un nod consumator iar k este nod de echilibru.
Se exprim� curentul injectat la nodul i sub dou� forme:
Fig.9.1.Re�ea longitudinal� cu dou� noduri
În func�ie de puterea complex� aparent� ciS a consumatorului:
inom
ci
i
cii U
S
U
SI
∗
∗
∗
−≅−= (9.1)
În func�ie de tensiunile nodale iU �i kU :
( )kikiiki UNUyI −= (9.2 )
Din cele dou� rela�ii se ob�ine expresia tensiunii iU la nodul consumator:
k iikikik jXRz +=
ikN
cicici jQPS +=
Sisteme electroenergetice – Lucr�ri de laborator
71
inom
ciikkiki U
SzUNU
∗
−= (9.3 )
de unde:
−+
−=inom
ciikciikkiki U
PRQXUNU
inom
ciikciik
UQRPX
j−
(9.4)
sau:
inom
ciikkiki U
QXUNU −= (9.5 )
Rela�ia (9.5) arat� c� tranzitul de putere reactiv� are o influen�� esen�ial� asupra
nivelului tensiunilor în re�elele de înalt� tensiune specifice sistemelor de transport, în care ikik RX >> . În aceste condi�ii reglajul circula�iei puterilor reactive trebuie s� conduc� pe de
o parte la mic�orarea termenului ciik QX , pentru reducerea c�derile de tensiune �i asigurarea unui nivel satisf�c�tor al tensiunilor nodale iar pe de alt� parte, ca obiectiv economic, reducerea pierderilor de putere activ� ca urmare a circula�iei puterii reactive prin re�ea. Iat� de ce se poate vorbi despre dualitatea reglaj tensiune-circula�ie de putere reactiv� sau reglajul în planul tensiunii �i puterii reactive.
Din examinarea rela�iei aproximative (9.5) rezult� posibilit��ile pentru reglarea tensiunii iU în nodul consumator : reglajul parametrilor kU �i ikN �i compensarea parametrilor ciQ �i ikx .
Reglarea tensiunii kU la nodurile de tip PU se realizeaz� prin reglarea puterii reactive la bornele generatorului. Generatorul de putere activ� este �i surs� primar� de putere reactiv� conform caracteristicii de performan�e.
Prin modificarea rapoartelor de transformare ikN ale transformatoarelor �i autotransformatoarelor se modific� reparti�ia puterilor reactive în sistem. În scopul regl�rii tensiunii se prev�d prize ce pot fi reglate în gol sau sub sarcin� (la puteri mari) într-un num�r de trepte ce depinde de tipul transformatorului.
Fig.9.2. Compensarea puterii reactive la bornele consumatorului Compensarea puterii reactive la bornele consumatorului const� în injec�ia unei puteri
reactive ciicomp QQ ≤ la nodul i ale re�elei electroenergetice (fig.9.2). Leg�tura i–k se descarc� de tranzitul puterii reactive astfel c� ultimul termen din rela�ia (9.5) devine neglijabil deoarece ciQ se înlocuie�te cu diferen�a icompci QQ − .
k iikN
cicici jQPS +=
icompQ
( )icompcici QQjP −+
ikjx
Sisteme electroenergetice – Lucr�ri de laborator
72
Compensarea puterii reactive în scopul desc�rc�rii liniilor electrice de transportul puterii reactive se poate efectua la toate nodurile consumatoare sau la un num�r redus de noduri – stabilite conform unor criterii tehnice �i de eficien�� economic�.
Mijloacele utilizate în acest scop la nivelul re�elelor de transport sunt compensatoarele sincrone, bateriile de condensatoare �i bobine de reactan��.
Compensarea reactan�ei inductive Lx = ikx se realizeaz� prin însumarea unei reactan�e capacitive Cx , adic� prin conectarea unui condensator în serie cu linia electric� (compensare capacitiv� longitudinal�).
La nivelul sistemelor electroenergetice strategiile de control tensiune-putere reactiv� �i de îmbun�t��ire a performan�elor liniilor electrice de transport pot fi împ�r�ite în dou� mari categorii:
a) Strategii de reglaj directe sau axate pe nod care vizeaz� men�inerea tensiunii în nodurile sistemului electroenergetic prin injectarea de putere reactiv�. Ac�iunile care se întreprind vizeaz� reglajul tensiunii la nodurile generatoare �i compensarea puterii reactive la bornele consumatorilor. Din aceast� categorie fac parte: generatoarele sincrone, compensatoarele sincrone, dispozitivele avansate SVC �i STATCOM.
b) Strategii indirecte sau strategii orientate pe laturi care vizeaz� modificarea parametrilor laturilor re�elei electrice �i ca o consecin�� îmbun�t��irea capacit��ii de transport a liniilor electrice. Aici se reg�sesc bateriile de condensatoarele serie �i deriva�ie pentru compensarea longitudinal� �i transversal�, bobinele de reactan��, transformatoarele �i autotransformatoarele din sistem. Dintre dispozitivele FACTS se eviden�iaz� TCSC �i SSSC. În varianta mixt�, control combinat serie-paralel, se utilizeaz� transformatoarele rotitoare PST (Phase Shift Transformer) �i Dispozitivul de Control Unificat al Circula�iilor de Puteri UPFC.
Dispozitive cu
comuta�ie mecanic� (clasice)
Dispozitive comandate cu tiristoare (FACTS)
Dispozitive cu invertoare statice
controlabile Condensatoare �i
bobine deriva�ie cu comuta�ie mecanic�
Compensatoare statice de putere reactiv� SVC
Compensatoare statice sincrone deriva�ie
STATCOM Condensatoare serie
cu comuta�ie mecanic�
Condensatoare serie controlate cu tiristoare
TCSC
Compensatoare statice sincrone serie
SSSC Transformatoare
prev�zute cu prize reglabile
Transformatoare rotitoare de unghi
Transformatoare rotitoare de unghi comandate prin
tiristoare PST
Dispozitive de control unificat al circula�iei de
puteri UPFC
Tab.9.1.Principalele mijloace de reglaj U-Q în re�elele
de transport a energiei În tabelul 9.1.sunt sistematizate dup� evolu�ie �i performan�e tehnice, principalele mijloace de reglaj �i control U-Q la nivelul re�elelor de transport a energiei. De�i aceste
Sisteme electroenergetice – Lucr�ri de laborator
73
dispozitive sunt identice ca �i concept de baz�, deosebirea fundamental� const� în principiul de comand� �i control �i de aici flexibilitatea, rapiditatea �i eficien�a lor.
9.2. Studiu de caz Se analizeaz� efectele reglajului diferitelor mijloace disponibile la nivelul re�elei electroenergetice TEST 3 asupra îmbun�t��irii nivelului de tensiunie în noduri.
a) Efectul reglajului de tensiune cu ajutorul transformatoarelor prez�zute cu prize de reglaj
Se consider� transformatoarele cu reglaj longitudinal �i nodurile corespunz�toare înf��ur�rilor de tensiune înalt� noduri cu tensiunea controlat� (impus�) cu ajutorul transformatoarelor. În aceste condi�ii, pozi�ia prizelor va fi modificat� în mod automat, corespunz�tor asigur�rii nivelului de tensiune impus.
Fig.9.3. Reglajul tensiunii prin transformatoare cu prize
T1Tap=1
T1Tap=1
5400 kV
u=94.56 %
5400 kV
u=94.56 %
L57L57
T2Tap=0
T2Tap=0
T3Tap=7
T3Tap=7
324 kV
u=100.00 %
324 kV
u=100.00 %C7
P=878.00 MWQ=62.00 Mvar
C7P=878.00 MWQ=62.00 Mvar
8400 kV
u=90.46 %
8400 kV
u=90.46 %
G1P=-450.00 MW
Q=-262.25 Mvar
G1P=-450.00 MW
Q=-262.25 Mvar
4400 kV
u=94.86 %
G2P=-350.00 MW
Q=-192.96 Mvar
G2P=-350.00 MW
Q=-192.96 Mvar
4400 kV
u=94.86 %
L48
G3P=-230.00 MW
Q=-350.73 Mvar
G3P=-230.00 MW
Q=-350.73 Mvar
L48
124 kV
u=102.00 %
124 kV
u=102.00 %
6400 kV
u=94.96 %
6400 kV
u=94.96 %
L56
224 kV
u=101.00 %
224 kV
u=101.00 %
L56
L45L45 L78L78
L68L68
7400 kV
u=87.31 %
7400 kV
u=87.31 %
Sisteme electroenergetice – Lucr�ri de laborator
74
b) Efectul reglajului de tensiune cu ajutorul compensatoarelor shunt (deriva�ie) �i SVC
În nodul având tensiunea de valoarea cea mai redus�, se consider� necesar� introducerea unui compensator care, prin aport de putere reactiv� va men�ine tensiunea nodal� la o valoare impus� (fixat�), situat� în domeniul valorilor admisibile ale abaterii de tensiune
Fig. 9.4. Reglajul tensiunii prin compensare shunt
Fig. 9.5. Reglajul tensiunii prin compensare controlat� cu SVC
T1Tap=0
T1Tap=0
T2Tap=0
T2Tap=0
T3Tap=5
T3Tap=5
G1P=-450.00 MWQ=-229.07 Mvar
G1P=-450.00 MWQ=-229.07 Mvar
G2P=-350.00 MWQ=-187.36 Mvar
G2P=-350.00 MWQ=-187.36 Mvar
G3P=-230.00 MWQ=-294.32 Mvar
G3P=-230.00 MWQ=-294.32 Mvar
124 kV
u=102.00 %
124 kV
u=102.00 %
224 kV
u=101.00 %
224 kV
u=101.00 %
L45L45 L68L68 L78L78
L56L56
6400 kV
u=94.96 %
6400 kV
u=94.96 %
L48L48
4400 kV
u=94.85 %
4400 kV
u=94.85 %
C8P=152.00 MWQ=192.00 Mvar
C8P=152.00 MWQ=192.00 Mvar
8400 kV
u=91.00 %
8400 kV
u=91.00 %
C7P=878.00 MWQ=62.00 Mvar
C7P=878.00 MWQ=62.00 Mvar
324 kV
u=100.00 %
324 kV
u=100.00 %
L57L57
5400 kV
u=94.77 %
5400 kV
u=94.77 %
SHUNTP=0.00 MW
Q=-57.54 Mvar
SHUNTP=0.00 MW
Q=-57.54 Mvar
7400 kV
u=89.40 %
7400 kV
u=89.40 %
T1Tap=0
T1Tap=0
T2Tap=0
T2Tap=0
T3Tap=0
T3Tap=0
G1P=-450.00 MWQ=-201.33 Mvar
G1P=-450.00 MWQ=-201.33 Mvar
G2P=-350.00 MWQ=-160.04 Mvar
G2P=-350.00 MWQ=-160.04 Mvar
G3P=-230.00 MWQ=-133.15 Mvar
G3P=-230.00 MWQ=-133.15 Mvar
124 kV
u=102.00 %
124 kV
u=102.00 %
224 kV
u=101.00 %
224 kV
u=101.00 %
L45L45 L68L68 L78L78
L56L56
6400 kV
u=95.26 %
6400 kV
u=95.26 %
L48L48
4400 kV
u=95.89 %
4400 kV
u=95.89 %
C8P=152.00 MWQ=192.00 Mvar
C8P=152.00 MWQ=192.00 Mvar
8400 kV
u=92.86 %
8400 kV
u=92.86 %
C7P=878.00 MWQ=62.00 Mvar
C7P=878.00 MWQ=62.00 Mvar
324 kV
u=100.00 %
324 kV
u=100.00 %
L57L57
5400 kV
u=95.81 %
5400 kV
u=95.81 %
SVC-33501P=0.00 MW
Q=-209.26 Mvar
SVC-33501P=0.00 MW
Q=-209.26 Mvar
7400 kV
u=95.00 %
7400 kV
u=95.00 %
Recommended