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