ElVar 1. Elektrisüsteem. Slaidid · Elektrisüsteem. Slaidid.2012.doc 7 • Laviinitaolised protsessid levivad elektrisüsteemis sedavõrd kiiresti , et süsteemi operatiivpersonal

TTÜ elektriajamite ja jõuelektroonika instituut Raivo Teemets Elektrivarustus

Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 1. peatükil ElVar 1. Elektrisüsteem. Slaidid.2012.doc

1

1. ELEKTRISÜSTEEM



2

1.1 Elektrisüsteemi üldiseloomustus Energiasüsteem on elektrijaamade, elektrivõrkude ja elektritarbijate (elektrisüsteemi koormuse) ühendus , kuhu lisanduvad elektrijaamadega seotud soojusvõrgud ja -tarbijad. Energiasüsteemi elektriline osa on elektrisüsteem . Olulise osa sellest moodustab elektrivõrk .



3

Elektrijaam Elektriliinid Alajaam Tarbija

Elektrivõrk

Elektrisüsteem

Elektrisüsteemi põhielemendid



4

Eesti elektrivõrgu kaart



5

• Energiasüsteemid töötavad tänapäeval suurte ühendsüsteemidena , sest energiasüsteemi majanduslikud ja tehnilised eelised on seda suuremad, mida laiem ja võimsam on süsteem.

• Ühendsüsteemidel on mitu eelist :

� töökindluse suurenemine; � vajaliku reservi vähenemine; � agregaatide nimivõimsuse suurenemine; � elektrituru toimimine.

• Energiasüsteemide ühendamine toob kaasa ka probleeme .



6

� Olulisim on süsteemi stabiilsuse säilitamine (generaatorite sünkroonne töö ja vajalik pingenivoo). NB! Energiasüsteemi kõigi generaatorite rootorid peavad pöörlema sünkroonselt ja lubatud faasinihkega .

� Ühendsüsteemis võib avariisituatsioon kanduda ühest süsteemi osast teise, põhjustades avarii laviinitaolise laienemise , milleks või olla

• staatilise ja dünaamilise stabiilsuse kadumine,

• asünkroontalitluse teke,

• sageduslaviin,

• pingelaviin.



7

• Laviinitaolised protsessid levivad elektrisüsteemis sedavõrd kiiresti , et süsteemi operatiivpersonal ei jõua vahele astuda. Seetõttu seatakse avariide leviku tõkes-tamiseks üles süsteemi- ehk avariitõrjeautomaatika .

• Elektrisüsteemi töö seisukohalt on väga tähtis jälgida süsteemi talitlust.

• Elektrisüsteemi talitluseks nimetatakse elektrisüsteemi seisundi muutumist ajas , mis iseloomustab elektrienergia tootmist, ülekandmist ja tarbimist ning on määratud seisundimuutujatega (pinged, voolud, võimsused, nurgad jm).



8

• Talitlused liigitatakse � normaalseteks, � raskendatuteks, � avariilisteks, � avariijärgseteks.

• Elektrisüsteemi töö põhilised iseärasused tulenevad

asjaolust, et energia akumuleerimisvõimaluste puudumise tõttu peab toodetav ja tarbitav võimsus igal hetkel olema tasakaalus .

• Sellepärast ei saa agregaatide tootlikkust enamasti

maksimaalselt kasutada .



9

• Ka peab süsteemis alati olema genereeriva võimsuse reserv avarii või tarbimise ettenägematu kasvu puhuks, ka nt tuuleparkide võimsuse äralangemisel tuulevaikuse korral.

• Tuleb arvestada ka remontide ja muude asjaoludega,

mis piiravad agregaatide kasutamist .



10

1.2 Elektrienergia tootmine • Üldiseks mureks on fossiilkütuste ammendumisest,

keskkonna saastumisest ning inimese tegevusest tingitud võimalik mõju kliimamuutustele .

• Kütusevarud on jaotunud maailma riikide vahel ebaühtlaselt , mistõttu riigid või riikide rühmad võivad oma huvides dikteerida kütuste hindu ja esitada poliitilisi nõudmisi.

• Maailma naftavarude ammendumist võib prognoosida juba enne 21. sajandi lõppu .

• Veidi kauem saab maailmas toota maagaasi , veel kauem

aga kivisütt .



11

• Põlevkivi varusid arvatakse piisavat veel 30 aastaks ,

optimistlike hinnangute järgi 100 aastaks.

• Hüdroelektrijaamades energiakandja ammendumise ning keskkonna saastumise probleeme pole , välja arvatud see, et tuleb rajada paisjärv. Märgatavaid hüdroressursse leidub veel vaid Hiinas, Aafrikas ja Venemaal.

• Ka tuumaelektrijaamades toodetakse elektrienergiat ilma

süsinikdioksiidi ja muude keskkonnakahjulike ainete emissioonita.



12

• Suuremaks probleemiks peetakse nüüdisajal keskkonna

radioaktiivse saastamise ohtu tuumareaktorite rikke korral, radioaktiivsete jäätmete lõppladude ebapiisavat töökindlust ning suuri kulutusi lõplikult seisma pandud tuumareaktorite lammutamisel .

• Mitmekülgsete ohutusmeetmete rakendamine muudab

tuumaelektrijaamad siiski piisavalt ohutuks , kuid ühtlasi ka kalliks ning suurendab nende rajamiseks kuluvat aega.

• Uute tuumareaktorite püstitamist on alustatud USAs,

Hiinas, Venemaal ja mujal.



13

• Soomes algas 2006. aastal ülitöökindla kolmanda (täpsemalt kolm pluss) põlvkonna survevesireaktori paigaldamine. See reaktor elektrilise võimsusega 1600 MW tagab varasematega võrreldes toodetava elektrienergia madalama omahinna ja tuumakütuse parema ärakasutamise.

• Tuumaenergeetikute unistus on termotuumareaktor .

Selline reaktor põhineb vesinikuaatomite ühinemisel heeliumiaatomiks, kusjuures osa ühinevate aatomituumade massist muutub energiaks.

• Tänases maailmas toodetakse peaaegu kogu elektrienergia

fossiilkütuseid põletavates soojuselektrijaamades, hüdrojaamades ja tuumajaamades .



14

• Eespool mainitud probleemide tõttu on tekkinud suur huvi alternatiivsete elektrienergia allikate vastu.

• Nendeks on � tuuleenergia, � geotermaalenergia, � päikese kiirgusenergia, � bioenergia, � vesinikuenergeetika.

• Need energialiigid on põhiliselt taastuvad ning ei ole seotud süsinikdioksiidi emissiooniga.



15

1.3 Elektri ülekanne ja jaotamine

• Energiasüsteemi elektrijaamad on ühendatud süsteemi põhivõrku , mis tavaliselt talitleb pingel 220...500 kV (Eestis 110...330 kV).

• Põhivõrgust saavad toite suuremad elektritarbijad ning keskpinge 6...35 kV jaotusvõrgud , mis jaotusalajaamade kaudu varustavad elektritarbijaid enamasti 400 V madalpingevõrkudest .



16

Elektriliinide nimipinged ja muud tunnussuurused va litakse tehnilis-majanduslike võrdlusarvutusega .

• Ülekandeliini nimipinge määrab ära edastatava võimsuse .

1

2

4

810

100

1000

10000

40000

1 6 10 20 35 110 220

330

500

750

1150Pinge kV

Või

msu

s M

W

Kolmefaasilise elektriliini kaudu edastatava võimsu se sõltuvus nimipingest



17

• Ilma lisaseadmeteta võib võimsust üle kanda kuni 500 km kaugusele . Lisaseadmetena on kasutusel staatilised türistorjuhitavad kompenseerimisseadmed.

• Kui on vaja edastada suuri võimsusi (mõni GW) suurele kaugusele (1000 km ja enam), võidakse kasutada alalisvooluliine (nt on kaabelliinidel vahelduvvoolule suur mahtuvuslik takistus).

• Elektrivõrke liigitatakse ennekõike nimipinge alusel.

• Elektrivõrgu nimipinge on pinge, millele võrk on ette nähtud

ja millele viidates iseloomustatakse teatud talitluskarakteristikuid.



18

Eesti elektrivõrkude nimipinged

Elektrivõrgu liik Nimipinge

Un kV

Seadme suurim lubatav kestevpinge (IEC 60038)

Umax kV

Madalpingevõrgud ≤1 enamasti 230/400 V

–

3 3,6 6 7,2 10 12,0 15 17,5 20 24,0

Keskpingevõrgud

35 40,5 110 123,0 Kõrgepingevõrgud 220 245,0

Ülikõrgepingevõrgud 330 363,0

• Märkus. Seadme suurim lubatav kestevpinge on elektrivõrgu suurima talitluspinge selline väärtus, millel seadmeid veel lubatakse kasutada.



19

• Maailmas kasutatakse keskpinge-jaotusvõrkudes mitmesuguseid nimipingeid . Jada 1 pingeid kasutatakse maades, kus sagedus on 50 Hz, jada 2 pingeid aga sagedusel 60 Hz. Jada 1 nimipinged on kahes loendis. Eestis on kasutusel esimese jada teine loend .

Rahvusvaheliste standardite kohased nimipinged

3,3 6,6 11 22 33 Jada 1(50 Hz) 3 6 10 15 20 35

Jada 2 (60 Hz) 4,16 12,

5 13,2

13,8 24,

9 34,5

• Peale nimipinge iseloomustatakse võrke ka talitluspingega .

Võimaliku tööpingevahemiku määravad kindlaks võrgus lubatav suurim ja vähim talitluspinge.



20

Otstarbe järgi jagunevad elektrivõrgud:

o süsteemivõrk (330 kV) - tavaliselt ülikõrgepingevõrk, mis ühendab elektrisüsteeme ja suuri elektrijaamu;

o ülekandevõrgud (110 kV ja 220 kV) kannavad elektri-

energia üle suurematesse alajaamadesse (tarbimiskeskustesse);

o jaotusvõrgud (6 kV kuni 35 kV) edastavad elektrienergiat

suurtest toitealajaamadest tarbijateni.



21

330 kV330 kV

330 kV

330 kV

110 kV

110 kV

110 kV

20 kV

20 kV 0,4 kV 0,4 kV

Süsteemivõrk

Ülekandevõrk

Keskpingejaotusvõrk

Madalpingejaotusvõrk

Elektrisüsteemi skeem



22

Kingissepp

Balti

Narva hüdro -elektrijaam

Valmiera

Pihkva

Eesti

Kohtla-Järve Iru

Harku Aruküla

Püssi

Paide

Sindi Tartu

Tsirguliina

Kiisa

Elektrijaam Alajaa m

Eesti energiasüsteemi põhivõrgu liinid pingel 330 k V



23



24

• Elektrienergiat kannab Eestis üle ettevõte AS Elering (endine OÜ Põhivõrk). Elering on Eestis ainus elektri ülekandeteenust osutav ettevõtja ehk põhivõrguettevõtja.

• Elektrienergia jaotamisega tegeleb Eesti Energia OÜ

Jaotusvõrgu kõrval veel muidki ettevõtteid (Fortum, Narva Elektrivõrgud jt).

• Eesti energiasüsteem on 330-kV liinide kaudu ühendatud

Läti, Leedu ja Venemaa energiasüsteemiga . Venemaa, muud SRÜ riigid ja Balti riigid moodustavad omavahel sünkronismis talitleva energiasüsteemide kompleksi.



25

Eesti elektrisüsteem



26

Eesti elektrisüsteemi võimsusbilansi näide (TTÜ elektroenergeetika instituudi koduleheküljelt)



27

• Euroopas on veel kolm erisuguse sagedusreguleerimisega energiasüsteemide kompleksi:

� Euroopa mandriosa (väljaarvatult Skandinaavia maad),

� Skandinaavia (Soome, Rootsi, Norra ja osa Taani),

� Suurbritannia ja Iirimaa. � Sellised energiasüsteemid on ühendatud alalisvooluliinide või

alalisvoolumuundusjaamade kaudu.



28

1.4 Elektri tarbimine � Elektrienergiat tarbiti maailmas 2006. aastal keskmiselt 2,92

MWh inimese kohta. See näitaja oli Põhja-Ameerikas, Okeaanias ja Euroopas kaugelt kõrgem kui Lõuna-Ameerikas, Aasias ja Aafrikas.

� Eriti kõrge on see maades, kus odavat, nt hüdrojaamadest

saadavat elektrienergiat saab ulatuslikult kasutada mitte üksnes elektrimahukates tootmisprotsessides ja elektriraudteedel, vaid ka hoonete kütteks (Island, Norra, Kanada, Rootsi).

� Euroopa Liidus (sealhulgas Eestis) ja muudes tööstuslikult arenenud regioonides ning naftat tootvates maades on elektritarbimine inimese kohta enamasti 2 kuni 6 korda kõrgem kui maailma keskmine.



29

2 0 M W h /c a p 1 0

2 , 9 2

8 , 9 8 6 , 6 3

2 , 3 0 1 , 8 2

0 , 6 5

3 2 , 6 3

2 6 , 2 9 1 8 , 8 5 1 8 , 7 0

1 6 , 3 7

1 4 , 4 7 1 3 , 2 3

1 5 , 7 9

1 2 , 1 6

8 , 6 1

1 0 , 3 3 9 , 0 9

1 0 , 5 0

8 , 9 2

8 , 7 2

8 , 4 9

7 , 5 2

8 , 3 7 8 , 3 6

7 , 5 9 7 , 5 5

8 , 8 0

6 , 5 2 6 , 3 9

7 , 0 9 7 , 0 4

6 , 9 7 6 , 8 8

7 , 1 4

1 0 , 2 2

1 7 , 7 9 1 6 , 6 9 1 6 , 4 5

6 , 8 0 6 , 7 0

6 , 0 9 6 , 0 4

5 0

M a a i l m

B e lg ia

K u v e it

S o o m e

B a h r e in

R o o t s i

N o r r a

Š v e it s

U S A *

I s la n d

K a n a d a

T a a n i

P r a n t s u s m a a

K a t a r

J a a p a n

A r a a b ia Ü h e n d e m ir a a d id

P õ h ja - A m e e r ik a O k e a a n ia

E u r o o p a L õ u n a - A m e e r ik a

A a s ia A a f r ik a

A u s t r a a l ia U u s - M e r e m a a

A u s t r ia

S lo v e e n ia

H o l la n d S a k s a m a a

S in g a p u r

S u u r b r i t a n n ia

L u k s e m b u r g

B r u n e i

V e n e m a a

T š e h h i I i r im a a

E e s t i

S a u d i A r a a b ia

I is r a e l

K o r e a V a b a r i ik

I t a a l ia B a h a m a

H is p a a n ia

6 , 9 7 P a la u

7 , 2 4

T a iv a n

K ü p r o s

1 5

M u u t u s e d v õ r r e ld e s e e lm is e a a s t a g a

M ä ä r T õ u s L a n g u s

K u n i 0 ,2 %

Ü le 0 ,2 % , k u n i 2 %

Ü le 2 % , k u n i 5 %

Ü le 5 % Elektrienergia tarbimine elaniku kohta aastal 2006

Esitatud on riigid, milles see näitaja on vähemalt kaks korda kõrgem kui maailma keskmine. * Ilma elektrijaamade omatarbeta



30

Elektrienergia kõrge eritarbimine võib olla tingitud � elektrimahukatest tootmisprotsessidest tööstuses

(elektrometallurgia, elektrokeemiatööstus jms), � raudteede ja linnatranspordi ulatuslikust elektrifitseerimisest, � kõigi rahvamajandusharude ja olme kõrgest

elektrifitseerimistasemest, � elekterkütte ulatuslikust rakendamisest.

Elektrienergia eritarbimist võivad aga suurendada ka � elektrienergia eksport, kuna elektrijaamade selle tõttu

suurenenud omatarve ja elektrienergia edastuskaod lähevad arvesse riigisisese elektritarbimisena,

� elektrienergia ebaratsionaalne kulutamine ja suured kaod.



31

• Elektrit tarbivad ennekõike elektrimootorid või täpsemalt elektriajamid , mis tarbivad 2/3 kogu toodetavast elektrienergiast.

• Elekterkütte osakaal elektrienergia tarbimises võib olla

küllaltki suur seal, kus elektrienergia on odav või muid kütuseid napib . Näiteks Lapimaal moodustas elektriküte külmade ilmade korral elektrivõrgu koormusest 50% ja enam.

• Tööstuslikud elektrotehnoloogiaseadmed tarbivad

ligikaudu 25% kogu tööstuses kasutatavast elektrienergiast.

• Valgustuseks kulub maailmas ligikaudu 10% elektrienergiast.



32

• Eestis on elektrienergia tarbimine suurusjärgus 7,6 TWh aastas.

Aastane elektrienergia tarbimine Eestis



33

• Eestis prognoositakse elektrienergia tarbimise kasvu 2-3% aastas , mis on arenevas ühiskonnas loomulik.



34

• Elektrienergia tarbimise tipp Eestis on 1587 MW (28.01.2010 17:40 -17:45 vahel). Alates 1966. aastast on tarbimismaksimum kasvanud üle 3 korra.

Eesti tarbimismaksimum aastate kaupa



35

TARBIMINE (GWh)

0

200

400

600

800

1000

jaanuar

veebruar

märt

s

aprill

mai

juuni

juuli

august

septe

mber

oktoober

november

detsem

ber

TARBIMISE PROGNOOS

2012.AASTA

KUU TARBIMINE

(GWh)

TIPUKOORMUS

(MW)

jaanuar 875 1509

veebruar 825 1500

märts 800 1350

aprill 675 1200

mai 625 1100

juuni 550 1000

juuli 550 950

august 575 1000

september 600 1050

oktoober 675 1200

november 725 1350

detsember 825 1450

KOKKU 8300

Elektrienergia tarbimise prognoos aastaks 2012 Allikas: Eleringi kodulehekülg



36

TIPUKOORMUS (MW)

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

jaan

uarve

ebru

ar

märt

s

aprill

mai

juuni

juuli

augu

stse

ptem

berokt

oober

novem

berdets

embe

r

Elektrienergia tipuvõimsuse prognoos aastaks 2012 Allikas: Eleringi kodulehekülg



37

1.5. Elektriturg • Elektrisüsteemi talitlust mõjutab oluliselt elektriturg . • Tootja ja tarbija vaheline kaubavahetus (antud juhul elektri-

energia vahetus) toimub arvukate vahendajate kaudu, kes tegutsevad hulgi- ja jaemüügiturul .

• Ostu-müügilepped võivad olla kahepoolsed (bilateraalsed) või

sõlmitakse reaalajas spotturul kõigile turuosalistele võrdsetel alustel .



38

• Bilateraalsed lepped sõlmitakse mõni päev kuni mõni aasta ette , spotturul vaid päev või ka mõni tund ette .

• Elektrituru omapäraks on elektrivõrkude monopoolne asend

ning elektrienergia salvestusvõimaluste puudumine . • Ülekande piirangute tõttu jaguneb ühtne elektriturg

piirkondadeks , kus võimsuse ülejäägiga piirkondades on elektri hind keskmisega võrreldes madalam, puudujäägiga piirkondades aga kõrgem.

• Nii vaba elektrituru toimimiseks kui elektrivarustuse

tagamiseks üldse on vajalik piisava ülekandevõimega põhivõrk .



39

• Mitmel pool Euroopas talitlevad olemasolevad ühendused oma maksimaalse ülekandevõime piiride lähedal , mistõttu võivad tekkida probleemid süsteemi stabiilsusega.

• Seoses elektriturgude avanemisega ei ole põhimõtteliselt oluline , kus elektrienergiat toodetakse, määravaks saab elektrienergia ülekande füüsiline võimalikkus .

• • Elektrituru avamise eesmärk on konkurentsi tekitamine

võimalikult mitmes elektrienergia tarnimise lülis. • • Elektrituru avamise puhul elektri kui kauba hinda ei

reguleerita , hind tekib konkurentsis müügipakkumiste ja ostupakkumiste vahel.



40

• Tootjatele on elektriturg võimalus toodetud elektrienergiat müüa. Toimiv turg annab omakorda aluse investoritele ja tootjatele ikemaajaliste investeerimisotsuste tegemiseks.

• Tarbijatele on elektriturg võimalus osta elektrit lisaks kahepoolselt kokkulepitud tingimustele ka elektribörsilt .

• Alates 1. aprillist 2010. on Eesti elektriturg suurtarbijatele (vabatarbijatele) avatud 35% ulatuses. Vabatarbijad on ettevõtted, mis tarbivad ühes tarbimiskohas enam kui 2 GWh elektrienergiat aastas.

• Vabatarbijatel on õigus ja kohustus valida endale elektrienergia müüja . Seda võib teha kahepoolsete lepingute alusel või ostes otse või läbi maakleri Põhjamaade elektribörsi Nord Pool Spot Eesti hinnapiirkonnast.



41

• Elektrituru täies mahus avamine kõikidele tarbijatele on seaduse järgi kavas 2013. aastal .

Ülekandevõimsuste jaotamine Eesti - Soome ja Eesti - Läti piiril

• 1. aprillist 2011 loodi põhjamaade elektribörsi Nord Pool Spotí poolt Eestis uus NPS Estlink (alates 20.september NPS Estonia) hinnapiirkond.

• Eesti ja Soome vaheline EstLink kaablivõimsus jaotatakse

vastavalt implicit auctioní meetodit kasutades, mille tulemusena liigub elektrienergia piirkondade vahel alati madalama hinnaga piirkonnast kõrgema hinnaga piirko nda .



42

• Eesti ja Läti vaheline NPSile jaotamiseks antav ülekandevõimsus jaotatakse võimsuste optimeerimise meetodit kasutades, seda seetõttu, et Lätis ei ole veel avatud NPS hinnapiirkonda ja implicit auctioní meetodit kasutada ei saa.

• Eesti ja Läti, samuti Eesti ja Venemaa vahelise ülekandevõimsuse jaotamiseks moodustatakse NPS Sesam süsteemis neli nn. pakkumispiirkonda :

• Estonia • Latvia export • Latvia import • Russia import



43

NPS Eesti hinnapiirkonnas toimub hinnaarvutus vastavalt NPS reeglitele, kusjuures arvesse võetakse kõigis neljas pakkumispiirkonnas esitatud ja kinnitatud pakkumised.

1.5.3 Elektrisüsteemi töökindlus • Elektrisüsteem peab olema töökindel, säilitama sünkroonse

töö ka mitmesuguste talitlushäiringute olukorras.

• Enamasti nõutakse , et elektrisüsteemi töö säiliks vähemalt siis, kui lülitub välja üks oluline genereeriv või ülekandeelement. Seda nõuet nimetatakse n–1 kriteeriumiks .

• Erilist tähelepanu pööratakse energiasüsteemi kustumise (blackout) ärahoidmisele.



44

Põhilised meetmed selleks on järgmised: � Kehtestatakse põhivõrgu käidutingimused , mida peavad

järgima kõik põhivõrgu kliendid. Käidutingimusi väljendab võrgukoodeks (grid code).

� Kehtestatakse nõuded elektrigeneraatoritele .

� Nähakse ette elektrisüsteemidevaheliste ülekandeliinide sünkronismikaitse .

� Nähakse ette võimalikud saartalitlused oluliste tuuma- ja hüdrojaamade töö jätkamiseks.

� Täiustatakse elektrivõrgu releekaitset .

� Nähakse ette toimingud kriitiliste elektrijaamade ning kogu süsteemi talitluse taastamiseks peale süsteemiavariid .



45

Seadmerike

Liini rike

Genereerimisekaotus

Liini ülekoormusvõi mittepiisavsõlmepinge

Genereerimisevajak

Lahutatudsõlm Süsteemi

kollaps

Saartalitlus

Koormus- kaotus

Võrgutalitluskindlusealanemine

Rikete tagajärgi



46

• Võimalik süsteemiavarii, kus toite kaotab suur osa elektritarbijatest, on peaaegu alati seotud süsteemi stabiilsuse kaotusega. Stabiilsuse all mõistetakse elektrisüsteemi võimet jätkata normaalset tööd peale talituse häiringuid.

• Eristatakse nurga- ehk sünkroonset stabiilsust ja

pingestabiilsust . Süsteemi võimet jätkata tööd peale väikesi häiringuid nimetatakse staatiliseks stabiilsuseks, peale suuri häiringuid (lühised, põhielementide kommutatsioon jm) dünaamiliseks stabiilsuseks .

• Võimsuse suure ebabalansi tagajärjeks on süsteemi sageduse

mittestabiilsus .



47

Süsteemis võib esineda kolm olukorda: � seisund on olemas (saab arvutada) ja stabiilne, � seisund on olemas, kuid mittestabiilne, � seisund puudub.

Elektrisüsteemi stabiilsus

Nurgastabiilsus

Nurga staatilinestabiilsus

Nurga dünaamilinestabiilsus

Sagedusestabiilsus

Pingestabiilsus

Pinge staatilinestabiilsus

Pinge dünaamilinestabiilsus

Lühiajaline Pikaajaline

Lühiajaline Pikaajaline

Lühiajaline

Elektrisüsteemi stabiilsuse klassifikatsioon



48

� Protsess, mis võib viia pinge mittestabiilsuseni , kestab mõnest sekundist kuni mõnekümne minutini .

• Kiirelt kulgeb protsess asünkroonmootorites , nende

elektronkontrollerites ja alalisvoolumuundurites. • Trafode astmelülitid, termostaatiliselt juhitavad k oormused

ning generaatorite ülekoormused toimivad mõne minuti jooksul .

• Veelgi kauem võib aega võtta talitluse kujunemine näiteks

koormuse hommikuse kiire tõusu ajal , mis lõpeb mittestabiilsusega, kui pinge tõstmiseks mõeldud vahendid toimivad liiga aeglaselt.



49

• Sageduse stabiilsus on elektrisüsteemi võime säilitada süsteemi sagedus suurte häiringute korral , kus tekib genereeritava ja tarbitava võimsuse oluline ebabalanss.

• Üldiselt on sageduse mittestabiilsus seotud regulaatorite ja kaitseseadmete halva koordinatsiooniga ja mitteküllaldase võimsuse reserviga .

• Elektrisüsteemi stabiilsuse tagamine algab süsteemi

projekteerimise ning talitluse pika- ja lühiajalise plaanimise käigus. Suur genereeriva võimsuse (ka reaktiivvõimsuse) reserv häiringujärgses olukorras mõjub positiivselt kõikidele stabiilsuse liikidele. See on ka kõige kulukam stabiilsuse tagamise moodus. Efektiivsemad vahendid stabiilsuse tagamiseks on automaadid .



50

• Kompenseerimisseadmete kasutamisel tuleb tähelepanu pöörata nende talitluspiiridele ning hulgale süsteemis.

• Stabiilsuse probleeme lisab elektri hajustootmine , mille allikateks on väikesed jaotusvõrku ühendatud elektrijaamad.

• Sünkroonselt töötavad elektrigeneraatorid – gaasiturbiinjaamad, diiselagregaadid, kohalikud hüdrojaamad jm võivad kaotada nurgastabiilsuse tunduvalt kergemini kui suurte elektrijaamade generaatorid.



51

• Süsteemiavariid saavad enamasti alguse lokaalsetest talitlushäiringutest , mis ühendsüsteemi mastaabis pole iseenesest kuigi märkimisväärsed.

• Probleemiks on aga häiringu võimalik kaskaadne laienemine süsteemiavariiks kuni kogu süsteemi või selle osa mittestabiilsuseni ja avariiseiskumiseni välja.

• Talitlushäiringutele reageerivad esmalt releekaitse ja muud

automaadid , mis püüavad avariiolukorra tekkimist süsteemis vältida või vähemalt selle ulatust piirata.

• Automaatide toime lõpeb mõnekümne sekundi jooksul . Mitte alati ei toimu väljalülitamine ülekoormuse tõttu koheselt.



52

• Kui ohtlik olukord süsteemis säilib , peavad vahele segama süsteemi dispetšerid .

Dispetšerite käsutuses on selleks mitmed vahendid. • Operatiivreservi käikulaskmine . • Pinge ja reaktiivvõimsuse reguleerimine . • Trafode astmelülitite mõju sõltub trafo positsiooni st . • Elektrivõrgu skeemi muutmine. • Koormuse vähendamine.

• Meetmed süsteemiavariide ärahoidmiseks ja nende

laienemise vältimiseks kavandatakse hoolikalt ette ja personali treenitakse muuhulgas dispetšivalmendit rakendades.



53

Süsteemi juhtimine toimub dispetšisüsteemi SCADA vahendusel.

• Energiasüsteemi taastamine peale süsteemiavariid, eriti aga peale avariiseiskumist on keeruline ja aeganõudev .

• Koos jaamade käivitamisega toimub järk-järgult

ülekandeseadmete (liinid, trafod) sisselülitamine ja tarbijate toite taastamine .

• Tähele tuleb panna aktiiv- ja reaktiivvõimsuste balansi ning

süsteemi stabiilsuse säilimist . Unustada ei saa ka releekaitse ja muu automaatika ning infosüsteemide (eriti SCADA) taastamist .

Documents

ElVar 1. Elektrisüsteem. Slaidid · Elektrisüsteem. Slaidid.2012.doc 7 • Laviinitaolised protsessid levivad elektrisüsteemis sedavõrd kiiresti , et süsteemi operatiivpersonal