DocumentL9

Sisteme electroenergetice – Lucr�ri de laborator

70

Lucrarea 9

REGLAJUL �I CONTROLUL TENSIUNE-PUTERE REACTIV�.

MODELARE �I SIMULARE ÎN NEPLAN 9.1. Considera�ii teoretice

Strategiile de control �i reglaj tensiune-putere reactiv� aplicate în sistemele de transport a energiei electrice cap�t� un interes sporit datorit� unor factori de ordin tehnci �i economic �i au ca obiective :

• Asigurarea unui nivel satisf�c�tor al tensiunilor nodale, datorit� exigen�ei consumatorilor în ceea ce prive�te calitatea energiei electrice;

• Reducerea pierderilor de putere activ� datorit� producerii �i circula�iei puterii reactive în re�ea;

• Cre�terea siguran�ei în exploatarea sistemului energetic �i evitarea fenomenelor de instabilitate de tensiune.

Tranzitul puterii reactive prin elementele sistemului electroenergetic de la generator (principalul element de producere al puterii reactive în re�elele de transport) pân� la consumatorii care solicit� aceast� putere reactiv� produce c�deri de tensiune �i pierderi de putere activ� �i reactiv�.

În vederea stabilirii principiilor generale �i eviden�ierii posibilit��ilor de ac�iune care stau la baza reglajului de tensiune în sistemele de transport a energiei electrice se consider� o schem� simpl� - o re�ea longitudinal� cu dou� noduri i, k în care nodul i este un nod consumator iar k este nod de echilibru.

Se exprim� curentul injectat la nodul i sub dou� forme:

Fig.9.1.Re�ea longitudinal� cu dou� noduri

În func�ie de puterea complex� aparent� ciS a consumatorului:

inom

ci

i

cii U

S

U

SI

∗

∗

∗

−≅−= (9.1)

În func�ie de tensiunile nodale iU �i kU :

( )kikiiki UNUyI −= (9.2 )

Din cele dou� rela�ii se ob�ine expresia tensiunii iU la nodul consumator:

k iikikik jXRz +=

ikN

cicici jQPS +=


71

inom

ciikkiki U

SzUNU

∗

−= (9.3 )

de unde:

−+

−=inom

ciikciikkiki U

PRQXUNU

inom

ciikciik

UQRPX

j−

(9.4)

sau:

inom

ciikkiki U

QXUNU −= (9.5 )

Rela�ia (9.5) arat� c� tranzitul de putere reactiv� are o influen�� esen�ial� asupra

nivelului tensiunilor în re�elele de înalt� tensiune specifice sistemelor de transport, în care ikik RX >> . În aceste condi�ii reglajul circula�iei puterilor reactive trebuie s� conduc� pe de

o parte la mic�orarea termenului ciik QX , pentru reducerea c�derile de tensiune �i asigurarea unui nivel satisf�c�tor al tensiunilor nodale iar pe de alt� parte, ca obiectiv economic, reducerea pierderilor de putere activ� ca urmare a circula�iei puterii reactive prin re�ea. Iat� de ce se poate vorbi despre dualitatea reglaj tensiune-circula�ie de putere reactiv� sau reglajul în planul tensiunii �i puterii reactive.

Din examinarea rela�iei aproximative (9.5) rezult� posibilit��ile pentru reglarea tensiunii iU în nodul consumator : reglajul parametrilor kU �i ikN �i compensarea parametrilor ciQ �i ikx .

Reglarea tensiunii kU la nodurile de tip PU se realizeaz� prin reglarea puterii reactive la bornele generatorului. Generatorul de putere activ� este �i surs� primar� de putere reactiv� conform caracteristicii de performan�e.

Prin modificarea rapoartelor de transformare ikN ale transformatoarelor �i autotransformatoarelor se modific� reparti�ia puterilor reactive în sistem. În scopul regl�rii tensiunii se prev�d prize ce pot fi reglate în gol sau sub sarcin� (la puteri mari) într-un num�r de trepte ce depinde de tipul transformatorului.

Fig.9.2. Compensarea puterii reactive la bornele consumatorului Compensarea puterii reactive la bornele consumatorului const� în injec�ia unei puteri

reactive ciicomp QQ ≤ la nodul i ale re�elei electroenergetice (fig.9.2). Leg�tura i–k se descarc� de tranzitul puterii reactive astfel c� ultimul termen din rela�ia (9.5) devine neglijabil deoarece ciQ se înlocuie�te cu diferen�a icompci QQ − .

k iikN

cicici jQPS +=

icompQ

( )icompcici QQjP −+

ikjx


72

Compensarea puterii reactive în scopul desc�rc�rii liniilor electrice de transportul puterii reactive se poate efectua la toate nodurile consumatoare sau la un num�r redus de noduri – stabilite conform unor criterii tehnice �i de eficien�� economic�.

Mijloacele utilizate în acest scop la nivelul re�elelor de transport sunt compensatoarele sincrone, bateriile de condensatoare �i bobine de reactan��.

Compensarea reactan�ei inductive Lx = ikx se realizeaz� prin însumarea unei reactan�e capacitive Cx , adic� prin conectarea unui condensator în serie cu linia electric� (compensare capacitiv� longitudinal�).

La nivelul sistemelor electroenergetice strategiile de control tensiune-putere reactiv� �i de îmbun�t��ire a performan�elor liniilor electrice de transport pot fi împ�r�ite în dou� mari categorii:

a) Strategii de reglaj directe sau axate pe nod care vizeaz� men�inerea tensiunii în nodurile sistemului electroenergetic prin injectarea de putere reactiv�. Ac�iunile care se întreprind vizeaz� reglajul tensiunii la nodurile generatoare �i compensarea puterii reactive la bornele consumatorilor. Din aceast� categorie fac parte: generatoarele sincrone, compensatoarele sincrone, dispozitivele avansate SVC �i STATCOM.

b) Strategii indirecte sau strategii orientate pe laturi care vizeaz� modificarea parametrilor laturilor re�elei electrice �i ca o consecin�� îmbun�t��irea capacit��ii de transport a liniilor electrice. Aici se reg�sesc bateriile de condensatoarele serie �i deriva�ie pentru compensarea longitudinal� �i transversal�, bobinele de reactan��, transformatoarele �i autotransformatoarele din sistem. Dintre dispozitivele FACTS se eviden�iaz� TCSC �i SSSC. În varianta mixt�, control combinat serie-paralel, se utilizeaz� transformatoarele rotitoare PST (Phase Shift Transformer) �i Dispozitivul de Control Unificat al Circula�iilor de Puteri UPFC.

Dispozitive cu

comuta�ie mecanic� (clasice)

Dispozitive comandate cu tiristoare (FACTS)

Dispozitive cu invertoare statice

controlabile Condensatoare �i

bobine deriva�ie cu comuta�ie mecanic�

Compensatoare statice de putere reactiv� SVC

Compensatoare statice sincrone deriva�ie

STATCOM Condensatoare serie

cu comuta�ie mecanic�

Condensatoare serie controlate cu tiristoare

TCSC

Compensatoare statice sincrone serie

SSSC Transformatoare

prev�zute cu prize reglabile

Transformatoare rotitoare de unghi

Transformatoare rotitoare de unghi comandate prin

tiristoare PST

Dispozitive de control unificat al circula�iei de

puteri UPFC

Tab.9.1.Principalele mijloace de reglaj U-Q în re�elele

de transport a energiei În tabelul 9.1.sunt sistematizate dup� evolu�ie �i performan�e tehnice, principalele mijloace de reglaj �i control U-Q la nivelul re�elelor de transport a energiei. De�i aceste


73

dispozitive sunt identice ca �i concept de baz�, deosebirea fundamental� const� în principiul de comand� �i control �i de aici flexibilitatea, rapiditatea �i eficien�a lor.

9.2. Studiu de caz Se analizeaz� efectele reglajului diferitelor mijloace disponibile la nivelul re�elei electroenergetice TEST 3 asupra îmbun�t��irii nivelului de tensiunie în noduri.

a) Efectul reglajului de tensiune cu ajutorul transformatoarelor prez�zute cu prize de reglaj

Se consider� transformatoarele cu reglaj longitudinal �i nodurile corespunz�toare înf��ur�rilor de tensiune înalt� noduri cu tensiunea controlat� (impus�) cu ajutorul transformatoarelor. În aceste condi�ii, pozi�ia prizelor va fi modificat� în mod automat, corespunz�tor asigur�rii nivelului de tensiune impus.

Fig.9.3. Reglajul tensiunii prin transformatoare cu prize

T1Tap=1

T1Tap=1

5400 kV

u=94.56 %

5400 kV

u=94.56 %

L57L57

T2Tap=0

T2Tap=0

T3Tap=7

T3Tap=7

324 kV

u=100.00 %

324 kV

u=100.00 %C7

P=878.00 MWQ=62.00 Mvar

C7P=878.00 MWQ=62.00 Mvar

8400 kV

u=90.46 %

8400 kV

u=90.46 %

G1P=-450.00 MW

Q=-262.25 Mvar

G1P=-450.00 MW

Q=-262.25 Mvar

4400 kV

u=94.86 %

G2P=-350.00 MW

Q=-192.96 Mvar

G2P=-350.00 MW

Q=-192.96 Mvar

4400 kV

u=94.86 %

L48

G3P=-230.00 MW

Q=-350.73 Mvar

G3P=-230.00 MW

Q=-350.73 Mvar

L48

124 kV

u=102.00 %

124 kV

u=102.00 %

6400 kV

u=94.96 %

6400 kV

u=94.96 %

L56

224 kV

u=101.00 %

224 kV

u=101.00 %

L56

L45L45 L78L78

L68L68

7400 kV

u=87.31 %

7400 kV

u=87.31 %


74

b) Efectul reglajului de tensiune cu ajutorul compensatoarelor shunt (deriva�ie) �i SVC

În nodul având tensiunea de valoarea cea mai redus�, se consider� necesar� introducerea unui compensator care, prin aport de putere reactiv� va men�ine tensiunea nodal� la o valoare impus� (fixat�), situat� în domeniul valorilor admisibile ale abaterii de tensiune

Fig. 9.4. Reglajul tensiunii prin compensare shunt

Fig. 9.5. Reglajul tensiunii prin compensare controlat� cu SVC

T1Tap=0

T1Tap=0

T2Tap=0

T2Tap=0

T3Tap=5

T3Tap=5

G1P=-450.00 MWQ=-229.07 Mvar

G1P=-450.00 MWQ=-229.07 Mvar

G2P=-350.00 MWQ=-187.36 Mvar

G2P=-350.00 MWQ=-187.36 Mvar

G3P=-230.00 MWQ=-294.32 Mvar

G3P=-230.00 MWQ=-294.32 Mvar

124 kV

u=102.00 %

124 kV

u=102.00 %

224 kV

u=101.00 %

224 kV

u=101.00 %

L45L45 L68L68 L78L78

L56L56

6400 kV

u=94.96 %

6400 kV

u=94.96 %

L48L48

4400 kV

u=94.85 %

4400 kV

u=94.85 %

C8P=152.00 MWQ=192.00 Mvar

C8P=152.00 MWQ=192.00 Mvar

8400 kV

u=91.00 %

8400 kV

u=91.00 %

C7P=878.00 MWQ=62.00 Mvar

C7P=878.00 MWQ=62.00 Mvar

324 kV

u=100.00 %

324 kV

u=100.00 %

L57L57

5400 kV

u=94.77 %

5400 kV

u=94.77 %

SHUNTP=0.00 MW

Q=-57.54 Mvar

SHUNTP=0.00 MW

Q=-57.54 Mvar

7400 kV

u=89.40 %

7400 kV

u=89.40 %

T1Tap=0

T1Tap=0

T2Tap=0

T2Tap=0

T3Tap=0

T3Tap=0

G1P=-450.00 MWQ=-201.33 Mvar

G1P=-450.00 MWQ=-201.33 Mvar

G2P=-350.00 MWQ=-160.04 Mvar

G2P=-350.00 MWQ=-160.04 Mvar

G3P=-230.00 MWQ=-133.15 Mvar

G3P=-230.00 MWQ=-133.15 Mvar

124 kV

u=102.00 %

124 kV

u=102.00 %

224 kV

u=101.00 %

224 kV

u=101.00 %

L45L45 L68L68 L78L78

L56L56

6400 kV

u=95.26 %

6400 kV

u=95.26 %

L48L48

4400 kV

u=95.89 %

4400 kV

u=95.89 %

C8P=152.00 MWQ=192.00 Mvar

C8P=152.00 MWQ=192.00 Mvar

8400 kV

u=92.86 %

8400 kV

u=92.86 %

C7P=878.00 MWQ=62.00 Mvar

C7P=878.00 MWQ=62.00 Mvar

324 kV

u=100.00 %

324 kV

u=100.00 %

L57L57

5400 kV

u=95.81 %

5400 kV

u=95.81 %

SVC-33501P=0.00 MW

Q=-209.26 Mvar

SVC-33501P=0.00 MW

Q=-209.26 Mvar

7400 kV

u=95.00 %

7400 kV

u=95.00 %


75

9.3.Aplica�ie În cazul re�elei electroenergetice TEST 2, s� se aplice metodele de reglaj a tensiunii pentru diferite scenarii �i s� se verifice efectele reglajului asupra parametrilor de func�ionare ai sistemului.

Documents

DocumentL9