Analiza Mogucnosti Prikljucenja Vetro-parka Ram

Institut "Nikola Tesla"

Izvetaj br. 111004

SADRAJ1. UVOD ........................................................................................................................................ 1 2. ANALIZA.................................................................................................................................... 12.1. 2.2. 2.3. 2.4. 2.5. Kriterijumi za prikljuenje male elektrane na distributivnu mreu ................................................1 Proraun snage trofaznog kratkog spoja........................................................................................3 Uticaj male elektrane u pogonu na distributivnu mreu.................................................................5 Analiza mogunosti prikljuenja.....................................................................................................6 Uticaj elektrane sa tri vetroturbine tipa Vestas V112-3.0MW na funkcionisanje distributivne mree i poveanje snage kratkog spoja - mesto prikljuka sabirnice 35 kV u TS 35/10 kV Majilovac...............................................................................................................11 Minimalni reim ..................................................................................................................11 Maksimalni reim ................................................................................................................12 Uticaj vetro-parka na poveanje snage kratkog spoja u TS u blizini mesta prikljuenja ..........................................................................................................................12

2.5.1. 2.5.2. 2.5.3. 2.6.

Uticaj elektrane sa instalisane tri vetroturbine tipa Vestas V112-3.0MW na funkcionisanje distributivne mree i poveanje snage kratkog spoja - mesto prikljuka taka na 35 kV vodu Veliko Gradite - Majilovac ........................................................................12 Minimalni reim ..................................................................................................................12 Maksimalni reim ................................................................................................................12 Uticaj vetro-parka na poveanje snage kratkog spoja u TS u blizini mesta prikljuenja ..........................................................................................................................13

2.6.1. 2.6.2. 2.6.3.

3. ZAKLJUAK ............................................................................................................................. 13 4. LITERATURA ............................................................................................................................ 14


Izvetaj br. 111004

1. UVODPredmet ovog izvetaja je analiza mogunosti prikljuenja vetro-parka "Ram" s gledita veliine snage kratkog spoja na mestu prikljuenja kao parametra koji diktira opseg promene napona na mestu prikljuenja u prelaznim reimima tokom ukljuenja ili iskljuenja elektrane na mreu. Analiza je bazirana na preliminarnim rezultatima ispitivanja (procenjenim vrednostima elektrinih karakteristika i performansi) vetrogeneratora tipa Vestas V112-3.0MW ija se ugradnja planira u vetro-park, a koje je dostavio proizvoa turbine. Proizvoa je istakao injenicu da su procene na bazi podataka za razliite turbine sa slinom konstrukcijom. Prema saznanjima o drugim turbinama istog proizvoaa ini se da je procena ila na stranu sigurnosti. Za analizirane vetrogeneratore nisu dostavljeni podaci o nivou harmonika koji se injektiraju u distributivnu mreu. Zbog toga predmet analize u okviru elaborata nije bio kriterijum dozvoljenih struja viih harmonika. Ukoliko za dostavljene definitivne parametre generatora koji e biti prikljuen na mreu ne bude zadovoljen kriterijum dozvoljenih struja viih harmonika, obaveza proizvoaa e biti da ugradnjom odgovarajuih filtera viih harmonika svede njihove vrednosti na dozvoljeni nivo.

2. ANALIZA2.1. Kriterijumi za prikljuenje male elektrane na distributivnu mreu

Osnovni tehniki uslovi za prikljuenje malih elektrana na distributivnu mreu definisani su Tehnikim preporukama Direkcije za distribuciju EPS [1]. Opseg vaenja Tehnike preporuke br. 16 je prikljuenje malih elektrana na distributivnu mreu nazivnog napona 0.4 kV, 10 kV, 20 kV ili 35 kV. U zavrnoj fazi je izmena ove Tehnike preporuke i za razmatranja u okviru ovog elaborata koristie se novi kriterijumi za prikljuenje na mreu, zasnovani na evropskim (IEC) i nemakim standardima, koji uvavaju tehnoloki napredak postignut, testiran i primenjen u Evropi prethodnih desetak godina. Osnovni tehniki kriterijumi za prikljuenje male elektrane na distributivnu mreu su: - kriterijum dozvoljenog odstupanja (promene) napona (taka 5.4) - kriterijum snage kratkog spoja (taka 5.5) - kriterijum flikera (taka 5.6) - kriterijum dozvoljenih struja viih harmonika (taka 5.7) i Kriterijum flikera ima znaaj kod elektrana na vetar i kod solarnih elektrana. Kriterijum dozvoljenih struja viih harmonika se moe proveriti samo za konkretan generator koji se ugrauje u malu elektranu. Poto u dostavljenim podacima nije naveden tip generatora, to ovaj kriterijum ne moe biti proveren. Isti zakljuak vai i za kriterijum snage kratkog spoja. Naime, provera ovog kriterijuma zahteva poznavanje podatka o sinhronoj reaktansi konkretnog generatora koji se prikljuuje na mreu. Za potrebe ovog izvetaja usvojie se podaci o vrednosti sinhrone reaktanse generatora zasnovani na merenjima polazne struje za sline generatore. Osnov za proveru tehnikih uslova za prikljuenje malih elektrana je provera kriterijuma dozvoljenog odstupanja (promene) napona. Ovaj kriterijum garantuje da, u prelaznim reimima, promena napona na mestu prikljuenja na mreu ED nee prekoraiti vrednost um = 2%. [1], mala elektrana moe da se prikljui na mreu ED po kriterijumu dozvoljene snage ako je ispunjen sledei uslov:um = k S NGM 2% Sk

(1)

gde je: SNGM Sks - najvea vrednost jedinine snage generatora u maloj elektrani, odnosno ukupna snaga vie generatora ako se jednovremeno prikljuuju na mreu ED, u MVA - snaga trofaznog kratkog spoja na mestu prikljuenja na mreu ED, u MVA

k = Ip/In - koeficijent odreen kolinikom maksimalne polazne struje Ip (struje ukljuenja) i naznaene struje generatora In, i ima vrednosti: 1


Izvetaj br. 111004

k = 1 za sinhrone generatore k = 1.5 za asinhrone generatore sa ogranienom polaznom strujom na 1.5Inom k = 4 za asinhrone generatore prikljuene na distributivnu mreu u granicama +/-5% sinhrone brzine k = 8 za asinhrone generatore pokrenute kao asinhroni motor preko mree i sluajeve kada nije poznat podatak o polaznoj struji Ip. U sluaju vetrogeneratora, pored kriterijuma koji uzima koeficijent k, neohodno je uzeti u razmatranje i kriterijum koji umesto pomenutog koeficijenta u istoj formuli uzima koeficijent ku(k) - faktor promene napona (voltage change factor) u zavisnosti od vrednosti faznog ugla impedanse kratkog spoja koju "vidi" generator na mestu prikljuenja. Njega daje proizvoa vetrogeneratora za uglove 30, 50, 70 i 85. Kod malih elektrana sa vie generatora, prikljuenje narednog generatora na mreu ED sme da se izvede najmanje dva minuta posle prikljuenja prethodnog generatora. U suprotnom, ove generatore treba tretirati kao da se prikljuuju jednovremeno. Prema [1], navodi se jo jedan kriterijum za (jednovremeno) prikljuenje male elektrane na mreu ED:

S MEL = S NG

S ks 500

(2)

gde je sa SMEL oznaena ukupna instalisana snaga svih generatora u maloj elektrani. Mogunosti za prikljuenje malih elektrana na distributivnu mreu e biti analizirane pod pretpostavkom da u svim razmatranim malim elektranama (ME) postoji mogunost pojedinanog prikljuenja generatora na mreu ED. Stoga, kriterijum (2) nee biti razmatran, poto je znatno stroi od kriterijuma (1). Sa injenicom da se vrednost koeficijenta k unapred odreuje (meri) pod definisanim uslovima treba staviti u paralelu injenicu da sa na slian nain odreuje koeficijent flikera kod vetrogeneratora, koji takoe odraava "nagle" promene napona na mestu prikljuenja, ali tokom rada vetrogeneratora zbog promene brzine vetra koja uslovljava zaustavljanje i ponovno pokretanje proizvodnje elektrine energije. Kriterijum flikera se ocenjuje pomou faktora smetnji (Alt) male elektrane, izvanih flikerom dugog trajanja (preko dva sata). Mala elektrana sa n generatora ukupne instalisane snage: Smel=Sn moe da se prikljui na distributivni sistem ako je ispunjen uslov: S c f 1 S mel Alt = c fmel mel = 0.1 Sk n Sk 3 3

(3)

odnosno:

Plt = c fmel gde je: Alt Plt n cfmel cf1 Sk Smel Sn

Smel 0.46 Sk

(4)

- dugotrajni faktor smetnji prouzrokovaih flikerima, - dugotrajni faktor brojnosti (emisije) flikera, - broj generatora u maloj elektrani, - koeficijent flikera male elektrane sa "n" generatora, - koeficijent flikera male elektrane sa jednim generatorom, - vrednost snage trofaznog kratkog spoja na mestu prikljuenja na mreu, u MVA - ukupna instalisana snaga u maloj elektrani, u MVA, - snaga pojedinanog generatora u maloj elektrani, u MVA.

Koeficijent flikera cf oznaava osobinu male elektrane da proizvodi flikere. Vrednost koeficijenta flikera cf daje proizvoa, odnosno ovlaena nezavisna institucija, posebno za svaki generator i elektranu kao celinu, na osnovu atesta o tipskom ispitivanju male elektrane koja ima iste ili sline karakteristike kao2


Izvetaj br. 111004

mala elektrana koja se gradi. Nakon zavrene gradnje male elektrane i prikljuenja na distributivni sistem, mora merenjem da se potvrdi da koeficijenti flikera cf1 (pojedinano za svaki generator) i cfmel (za celu malu elektranu) ne prelaze vrednosti koje su garantovane atestom o ispitivanju. U sluaju vetrogeneratora, pored navedene formule koja definie kriterijum flikera, mora se izvriti i provera ovog kriterijuma prema sledeoj formuli:

8 Plt = Sk gde je: Sk n kf,i N120,i Sn,i

3.2 n N120,i ( k f ,i Sn ,i ) i =1

0.31

0.46

(5)

- vrednost snage trofaznog kratkog spoja na mestu prikljuenja na mreu, u MVA, - broj generatora u maloj elektrani, - koeficijent flikera (u zavisnosti od vrednosti faznog ugla impedanse kratkog spoja koju "vidi" generator na mestu prikljuenja, u ) koji daje proizvoa vetrogeneratora, - maksimalni broj sklopnih operacija koje se mogu izvriti na jedinici i tokom perioda od 120 min, - nazivna snaga i-tog generatora, u MVA.

2.2.

Proraun snage trofaznog kratkog spoja

U poglavlju 2.1 je zakljueno da se, prema [1], ME moe prikljuiti na mreu ED ukoliko je ispunjen kriterijum (1), odnosno ako je najvea vrednost odstupanja (promene) napona (um) na mestu prilkjuenja na distributivni sistem, u odnosu na vrednosti nazivnih napona, u prelaznom reimu manja od 2%. Zona u kojoj se nalazi lokacija potencijalnog vetro-parka moe se napajati iz RP 35 kV u TE Kostolac ili TS 110/35 kV Veliko Gradite. Mrea 35 kV napajana iz TS 110/35 kV Veliko Gradite je blia lokaciji ME, ime su i s aspekta proizvoaa uslovi prikljuenja na mreu ekonomski povoljniji ukoliko se prikljuenje realizuje u pravcu mree napajane iz pravca TS 110/35 kV Veliko Gradite. Subtranzijentna struja tropolnog kratkog spoja (I"k3) iznosi1: 3.8 kA za TS 110/35 kV Veliko Gradite, za sabirnice 110 kV. Inae, analizom je utvreno da je uticaj veliine struje kratkog spoja na veliinu dozvoljene snage generatora ME relativno mali: poveanje ove struje za 10% donosi poveanje dozvoljene snage za 0.5%. Ipak, potpunosti radi navodi se i vrednost struja kratkih spojeva za planirano stanje mree iz 2014. godine [3]: 5.2 kA za TS 110/35 kV Veliko Gradite, ali ona nema uticaja na zakljuke analiza prezentovanih u izvetaju. Na osnovu dostavljenih podloga usvojen je podatak o snazi tropolnog kratkog spoja na sabirnicama 35 kV u RP 35 kV TE Kostolac A (pomenuto razvodno postrojenje napaja jedan transformator 110/35 kV, snage 31.5 MVA): Sk3 = 230 MVA. Vrednosti snage trofaznog kratkog spoja napojne mree (Sk3M) na sabirnicama 110 kV, odreene su korienjem formule:" S k 3 M = 3 c U nM I k 3

(6)

gde je: c UnM - naponski faktor - nominalni meufazni napon napojne mree

1

Tehnika dokumentacija EMS-a

3


Izvetaj br. 111004

I"k3

- subtranzijentna struja tropolnog kratkog spoja

Naponski faktor c predstavlja odnos maksimalno dozvoljenog napona opreme i nominalnog napona za odreeni naponski nivo. Ovaj faktor se razlikuje pri proraunima za maksimalno (cmax) i minimalno (cmin) angaovanje izvora struja kratkog spoja. Proraun snaga tropolnih kratkih spojeva e biti izveden pod pretpostavkom da su su izvori struja kratkog spoja maksimalno angaovani, odnosno da je c = cmax. Vrednost cmax za mree 110 kV i 10 kV iznosi 1.1, odnosno 1.085 za mreu 35 kV. Za potrebe prorauna snage tropolnog kratkog spoja na mestu prikljuenja ME na mreu ED (Sks) treba formirati zamensku emu, kao to je prikazano na sl. 1.sl. 1: Zamenska ema za proraun snage kratkog spoja

Na prethodnoj slici je sa A obeleeno mesto prikljuenja ME na distributivnu mreu, odnosno taka za koju treba odrediti snagu troplonog kratkog spoja, Sks. Napojna mrea se ekvivalentira reaktansom X"M ija se vrednost proraunava korienjem izraza:" XM = 2 cU nM U nM = " Sk 3M 3 Ik3

(7)

Transformatori se predstavljaju rednom granom ekvivalentne eme. Zanemaruje se regulacija napona (smatra se da je regulator napona u neutralnom poloaju) a samim tim i otone grane ekvivalentne eme. Parametri redne grane transformatora se odreuju korienjem izraza: ZT = uk U1n 2 100 S n2

(8)

U RT = PCun 1n 103 Sn

(9) (10) (11)

X T = ZT 2 RT 2

Z T = RT + jX Tgde je: ZT uk U1n Sn PCun - modul impedanse redne grane transformatora, u - nominalni napon kratkog spoja, u % - nominalni napon primara, u kV - nominalna snaga transfomatora, u MVA - nominalni gubici u bakru, u kW

Za potrebe prorauna snage tropolnog kratkog spoja se, pri modelovanju vodova, zanemaruju otone kapacitivnosti. Parametri redne grane ekvivalentne eme voda se odreuju korienjem izraza: RV = rpod lV X V = x pod lV (12) (13) (14)

Z V = RV + jX V4


Izvetaj br. 111004

gde je:

rpod xpod lV

- poduna otpornost voda, u /km - poduna reaktansa voda, u /km - duina voda, u km

Ovako proraunate vrednosti u apsolutnim jedinicama treba svesti na jedan naponski nivo (uglavnom na naponski nivo take za koju se proraunava snaga kratkog spoja) ili ih prevesti u sistem relativnih jedinica. U petlji kvara, kao to je prikazano na sl. 2, deluje Tevenenov generator ija elektromotorna sila iznosi:

ET = c U nAgde je:

(15)

c UnA

- naponski faktor - nominalni napon take A, u kV2 ET U nA c U nA = Z ek Z ek

Konano, snaga trofaznog kratkog spoja u taki A se rauna kao:

S ks =gde je

(16)

" Z ek = jX M + Z TS 110 / 35 kV + Z V 35 kV + Z TS 35 /10 kV + Z V 10 kV

(17)

sl. 2: Zamenska ema sa prikljuenim Tevenenovim generatorom

Treba napomenuti da se pri proraunu snage tropolnog kratkog spoja, za potrebe dimenzionisanja opreme, uglavnom zanemaruju aktivne otpornosti, ime se pravi otklon na stranu sigurnosti. Ukoliko bi se isti princip primenio na proveru uslova za prikljuenje ME na distributivnu mreu, snaga kratkog spoja na mestu prikljuenja ME bila bi vea od realne, ime bi bila, u izvesnoj meri, naruena provera uslova (1). Stoga je neophodno uzeti u obzir i aktivne otpornosti petlje kvara. Potrebno je sagledati i najkritiniji sluaj sa aspekta kriterijuma dozvoljene snage ME uslova (1). Na sl. 1 je prikazana mrea sa dve TS (sa po dve transformatorske jedinice). Pri ispadu ili planiranom iskljuenju nekog od transformatora, snaga tropolnog kratkog spoja u taki A se smanjuje. Ukoliko bi se na tako oslabljenu mreu prikljuio generator, promena napona bi mogla da pree dozvoljenu vrednost (um = 2%). Zbog toga se iz petlje kvara u svakoj TS izuzima transformator sa najmanjom rednom impedansom (u sistemu relativnih jedinica ili u sistemu apsolutnih jedinica, svedeno na naponski nivo take u kojoj se proraunava snaga trofaznog kratkog spoja), odnosno transformator ije iskljuenje minimizira snagu kratkog spoja na mestu prikljuenja ME.

2.3.

Uticaj male elektrane u pogonu na distributivnu mreu

Kriterijumi za prikljuenje male elektrane na distributivnu mreu [1] propisuju uslove sa stanovita pojedinanih generatora. Tehniki preporuke [1] u staroj verziji ne propisuju pogonske parametre male elektrane, pa e u ovom poglavlju biti definisani dodatni kriterijumi za paralelan rad ME sa distributivnom mreom, na osnovu ogranienja koja potiu iz Pravila o radu distributivnih sistema [2], a koja e postati sastavni deo nove Tehnike preporuke br. 16. Za ME je obino karakteristina udaljenost od centara potronje. U najveem broju sluajeva, ukupna instalisana snaga ME prevazilazi potrebe okolnog konzuma u delu mree na koju je prikljuena, pa se menja smer toka snage po vodovima 35 kV. Kao posledica toga, injektiranje aktivne i reaktivne snage poveava napon u delu mree bliskom taki prikljuenja ME. Sa stanovita porasta napona u mrei, 5


Izvetaj br. 111004

najkritiniji sluaj je paralelan rad maksimalno angaovane ME pri minimalnom optereenju mree (~30% snage vrnog optereenja). Suprotno tome, minimalni naponi se javljaju pri maksimalnom optereenju mree kada je razmatrana ME van pogona. U oba sluaja, naponi u mrei moraju biti u okviru granica propisanih u Pravilima o radu distributivnog sistema [2], prikazanih u tab. 1.tab. 1: Naponska ogranienja pri planiranju mreaNominalni napon vorita 110 kV 35 kV 20 kV 10 kV Minimalni napon u normalnom radnom reimu 99 kV 31.5 kV 19 kV 9.5 kV Minimalni napon u havarijskom radnom reimu 99 kV 31.5 kV 18 kV 9 kV Maksimalni napon u normalnom radnom reimu 121 kV 38 kV 21.4 kV 10.7 kV

2.4.

Analiza mogunosti prikljuenja

Potencijalna lokacija vetro-parka, za koji je predvieno da se sastoji od tri vetroturbine Vestas V112-3.0MW, je u istonoj Srbiji, optina Poarevac, juno od mesta Ram i zapadno od Velikog Gradita, izmeu naselja Zatonje i Reica. Energetski gledano, pozicionirana je u blizini napojnog 35 kV dalekovoda za TS 35/10 kV Majilovac iz pravca TS 110/35 kV Veliko Gradite i u blizini TE Kostolac A. Pozicije vetrogeneratora prikazane su utim takama na sl. 3. Na osnovu miljenja ED Elektromorava Poarevac, kao mogua mesta prikljuenja su navedeni: - sabirnice 35 kV u TS 110/35 kV Veliko Gradite (EMS), - sabirnice 35 kV u RP 35 kV TE Kostolac A u Kostolcu (EMS), - sabirnice 35 kV u distributivnoj TS 35/10 kV Veliko Gradite 2 (ED), i - DV 35 kV Veliko Gradite - Majilovac (ED), na oko 7.5 km od TS 110/35 kV Veliko Gradite. Prilikom analiza koje slede razmotrie se i predloena mesta prikljuenja. U okviru ovog poglavlja bie ispitane mogunosti prikljuenja vetroturbina Vestas 112-3.0MW, za koji su preliminarna ispitivanja (i izvrena procena vrednosti elektrinih karakteristika i performansi) obavljena shodno IEC 61400-21 (drugo izdanje) u akreditovanoj laboratoriji, a preliminarni rezultati i procene vrednosti elektrinih parametara i performansi su prikazani na sl. 4. Rezultati provere kriterijuma dozvoljenog odstupanja promene napona i kriterijuma flikera za razliita mesta prikljuenja dati su u tab. 2. Sivom bojom su zatamnjena polja u kojima dobijene vrednosti izlaze iz opsega definisanih kriterijumima za prikljuenje.

6


Izvetaj br. 111004

sl. 3: Lokacije vetrogeneratora (ute take) na dostavljenoj podlozi

Lokacija vetro-parka "Ram"

tab. 2: Analiza prikljuenja vetroturbine Vestas 112-3.0MW sa stanovita kriterijuma dozvoljenog odstupanja napona i kriterijuma flikera (n=3 vetroturbine, N120=35)Mesto prikljuka Sabirnice 35 kV u TS 110/35 kV Veliko Gradite DV 35 kV Veliko Gradite - Majilovac, 7.5 km od TS 110/35 kV Veliko Gradite DV 35 kV Veliko Gradite - Majilovac, 9 km od TS 110/35 kV Veliko Gradite DV 35 kV Veliko Gradite - Majilovac, 10 km od TS 110/35 kV Veliko Gradite DV 35 kV Veliko Gradite - Majilovac, 11 km od TS 110/35 kV Veliko Gradite Sabirnice 35 kV u TS 35/10 kV Majilovac Sabirnice 10 kV u TS 35/10 kV Majilovac Sabirnice 35 kV u TS 35/10 kV Veliko Gradite 2 Sabirnice 35 kV u RP 35 kV TE Kostolac A Sk (MVA) 162.20 118.21 111.00 107.87 104.18 91.47 40.87 138.6 230 k () 87.2 76.2 74.5 73.7 72.9 69.9 77.3 79.5 90.0 ku(k) 0.23 0.40 0.43 0.44 0.45 0.50 0.38 0.34 0.20 um (%) 0.42 1.01 1.15 1.22 1.30 1.64 2.78 0.74 0.26 kf(k) 0.24 0.28 0.29 0.29 0.27 0.3 0.28 0.27 0.24 Plt(kf,n) 0.15 0.24 0.26 0.27 0.59 0.34 0.69 0.20 0.11 cf1 3 3 3 3 3 3 3 3 3 Plt(cf1,n) 0.096 0.132 0.140 0.145 0.150 0.170 0.381 0.112 0.068

Mogunost prikljuenja na potezu TS 110/35 kV Veliko Gradite - TS 35/10 kV Majilovac Najblii generator vetro-parka se nalazi na oko 15 km udaljenosti od TS 110/35 kV Veliko Gradite i 6.8 km udaljenosti od TS 35/10 kV Majilovac. Parametri prorauna snage trofaznog kratkog spoja na potezu od TS 110/35 kV Veliko Gradite do TS 35/10 kV Majilovac su: Napojna TS 110/35 kV: Veliko Gradite, 20 MVA (+ 20 MVA) Napojni vod 35 kV: Nadzemni Al 95 mm2, duine 15 km Napojna TS 35/10 kV: Majilovac, 4 MVA

7


Izvetaj br. 111004

Rezultati provere kriterijuma dozvoljenog odstupanja promene napona i kriterijuma flikera za razliita mesta prikljuenja na potezu od TS 110/35 kV Veliko Gradite do TS 35/10 kV Majilovac dati su u tab. 2. Iz prorauna je izostavljen transformator 20 MVA u TS 110/35 kV Veliko Gradite, zato to se u tom sluaju dobija najmanja snaga kratkog spoja na 10 kV sabirnicama TS 35/10 kV Majilovac. Na osnovu dobijenih rezultata moe se zakljuiti da sa stanovita kriterijuma dozvoljenog odstupanja napona na mestu prikljuenja (um2%) i kriterijuma flikera (Plt0.46) ne postoji mogunost prikljuenja traene snage vetroturbina na sabirnice 10 kV u TS 35/10 kV Majilovac, a mogue je vetropark prikljuiti na: - sabirnice 35 kV u TS 110/35 kV Veliko Gradite, - na 35 kV dalekovodu Veliko Gradite - Majilovac i - na sabirnice 35 kV u TS 35/10 kV Majilovac. Analizirana mesta prikljuenja na 35 kV dalekovodu Veliko Gradite - Majilovac: 9 km i 11 km od TS 110/35 kV Veliko Gradite nalaze se na udaljenosti od oko 6 km i 5.5 km od najblie vetroturbine, respektivno. Mogunost prikljuenja na 35 kV naponskom nivou u TS 35/10 kV Veliko Gradite 2 Parametri prorauna snage trofaznog kratkog spoja na 35 kV sabirnicama TS 35/10 kV Veliko Gradite 2, koja je od najblieg generatora vetro-parka udaljena oko 13 km, su: Napojna TS 110/35 kV: Veliko Gradite, 20 MVA (+ 20 MVA) Napojni vod 35 kV: Nadzemni Al 95 mm2, duine 2.7 km + IPZO A 150 mm2, duine 2 km Napojna TS 35/10 kV: Veliko Gradite 2, 4 MVA (+ 4 MVA) Iz prorauna je izostavljen transformator snage 20 MVA u TS 110/35 kV Veliko Gradite, zato to se u tom sluaju dobija najmanja snaga kratkog spoja na 35 kV sabirnicama TS 35/10 kV Veliko Gradite 2. Rezultati provere kriterijuma dozvoljenog odstupanja promene napona i kriterijuma flikera za prikljuenje na sabirnicama 35 kV u TS 35/10 kV Veliko Gradite 2 dati su u tab. 2. Sa stanovita ispitivanih kriterijuma vetro-park je mogue prikljuiti na sabirnice 35 kV u TS 35/10 kV Veliko Gradite 2, na oko 12.8 km pravolinijske udaljenosti od vetro-parka. Mogunost prikljuenja na 35 kV naponskom nivou u RP 35 kV TE Kostolac A Razmotreno je i reenje da se vetrogenerator prikljui na sabirnice 35 kV u RP 35 kV TE Kostolac A, pri emu je sa dostavljenih podloga preuzet podatak o snazi tropolnog kratkog spoja na ovim sabirnicama (pomenuto razvodno postrojenje napaja jedan transformator 110/35 kV, snage 31.5 MVA): Sk = 230 MVA. Na osnovu rezultata analize, prikazanih u tab. 2, zakljuuje se da se vetro-park s gledita kriterijuma dozvoljenog odstupanja napona i kriterijuma flikera moe prikljuiti na sabirnice 35 kV u RP 35 kV TE Kostolac A, na oko 14.3 km udaljenosti od najblie vetroturbine. Analize mogunosti prikljuenja vetro-parka izvrene su i za snagu generatora od 3.075 MW (koja se postie pri brzinama vetra veim od 11 m/s) sa aspekta dozvoljene promene napona i kriterijuma flikera. Rezultati su prikazani u tab. 3.

8


Izvetaj br. 111004

tab. 3: Analiza prikljuenja vetroturbine Vestas 112-3.0MW sa stanovita kriterijuma dozvoljenog odstupanja napona i kriterijuma flikera (n=3 vetroturbine, N120=35) raunajui sa snagom vetroturbine 3.075 MW (maksimalna snaga vetroturbine pri brzinama vetra va11 m/s)Mesto prikljuka Sabirnice 35 kV u TS 110/35 kV Veliko Gradite DV 35 kV Veliko Gradite - Majilovac, 7.5 km od TS 110/35 kV Veliko Gradite DV 35 kV Veliko Gradite - Majilovac, 9 km od TS 110/35 kV Veliko Gradite DV 35 kV Veliko Gradite - Majilovac, 10 km od TS 110/35 kV Veliko Gradite DV 35 kV Veliko Gradite - Majilovac, 11 km od TS 110/35 kV Veliko Gradite Sabirnice 35 kV u TS 35/10 kV Majilovac Sabirnice 10 kV u TS 35/10 kV Majilovac Sabirnice 35 kV u TS 35/10 kV Veliko Gradite 2 Sabirnice 35 kV u RP 35 kV TE Kostolac A Sk (MVA) 162.20 118.21 111.00 107.87 104.18 91.47 40.87 138.6 230 k () 87.2 76.2 74.5 73.7 72.9 69.9 77.3 79.5 90.0 ku(k) 0.23 0.40 0.43 0.44 0.45 0.50 0.38 0.34 0.20 um (%) 0.43 1.03 1.18 1.25 1.34 1.68 2.85 0.76 0.27 kf(k) 0.24 0.28 0.29 0.29 0.27 0.3 0.28 0.27 0.24 Plt(kf,n) 0.16 0.25 0.27 0.28 0.29 0.35 0.71 0.20 0.11 cf1 3 3 3 3 3 3 3 3 3 Plt(cf1,n) 0.099 0.135 0.144 0.148 0.153 0.175 0.391 0.115 0.069

Na osnovu uraenih prorauna za iznos maksimalnog generisanja vetroturbine Vestas 112-3.0MW od 3x3.075 MW (pri brzinama vetra va11 m/s) vrednosti dozvoljene promene napona um i dugotrajnog faktora brojnosti flikera Plt su oko 2.5% vee (tab. 3) od vrednosti ovih parametara proraunatih za snagu turbina 3x3 MW i ne utiu na zakljuke o mogunosti prikljuenja vetro-parka na razmatranim lokacijama. Pregled analiziranih mogunosti prikljuenja vetro-parka Sprovedene analize su potvrdile mogunosti prikljuenja na mesta u distributivnoj mrei predloena od strane ED Poarevac, od kojih je na rastojanju manjem od 10 km od vetro-parka jedino prikljuak na 35 kV dalekovodu Veliko Gradite - Majilovac, na oko 7.5 km du voda od TS 110/35 kV Veliko Gradite i oko 7.1 km od najblie vetroturbine. Analize su pokazale da nije mogue prikljuiti vetro-park na naponskom nivou 10 kV. Iako su ispunjeni potrebni uslovi za prikljuenje vetro-parka u RP 35 kV TE Kostolac A treba imati u vidu da ovo postrojenje pripada elektrani, te da je distributivni konzum koji se napaja iz pravca TE Kostolac A izolovan i nivo vrne snage ovog konzuma je na nivou maksimalnog generisanja vetro-parka, oko 9 MW. Dakle, sem u reimu vrnog optereenja, bilo bi potrebno ograniavati generisanje vetro-parka kako se snaga ne bi vraala u RP koji pripada elektrani. Stoga, sa stanovita mogunosti za distribuciju elektrine energije proizvedene vetro-turbinama prikljuenje u RP 35 kV TE Kostolac A ili na vod iz RP 35 kV TE Kostolac A je neizvodljiva opcija. Na osnovu analiziranih kriterijuma dozvoljenog odstupanja promene napona i kriterijuma flikera mogue je vetro-park prikljuiti i na 35 kV sabirnice u TS 35/10 kV Majilovac (oko 6.8 km od vetro-parka), kao i na 35 kV dalekovodu Veliko Gradite - Majilovac, na oko 11 km du voda od TS 110/35 kV Veliko Gradite (oko 5.5 km od vetro-parka). Imajui u vidu da se u navedenim sluajevima ima i minimalna duina potrebnog prikljunog dalekovoda kao i mogunost distribuiranja elektrine energije u pravcu TS 35/10 kV Majilovac i u pravcu ostalih TS 35/10 kV koje se napajaju iz TS 110/35 kV Veliko Gradite, dalje e se razmotriti ova dva mesta prikljuenja. Treba napomenuti da se u sluaju ispada 35 kV voda TS 110/35 kV Veliko Gradite - TS 35/10 kV Majilovac vetro-park iskljuuje sa mree jer u skladu sa [1] nije dozvoljen ostrvski rad distribuiranih izvora elektrine energije.

9


Izvetaj br. 111004

sl. 4: Prikaz preliminarnih rezultata ispitivanja (procenjenih vrednosti elektrinih karakteristika i performansi) vetrogeneratora tipa Vestas V112-3.0MW

10


Izvetaj br. 111004

sl. 4 (nastavak): Prikaz preliminarnih rezultata ispitivanja (procenjenih vrednosti elektrinih karakteristika i performansi) vetrogeneratora tipa Vestas V112-3.0MW

2.5.

Uticaj elektrane sa tri vetroturbine tipa Vestas V112-3.0MW na funkcionisanje distributivne mree i poveanje snage kratkog spoja - mesto prikljuka sabirnice 35 kV u TS 35/10 kV Majilovac

U okviru ovog odeljka razmatran je uticaj prikljuenja tri vetroturbine Vestas V112-3.0MW na funkcionisanje distributivne mree i poveanje snage kratkog spoja na mestu prikljuenja. Raunato je da je vetro-park prikljuen na sabirnice 35 kV u TS 35/10 kV Majilovac 35 kV vodom Al 95 mm2, duine 6.8 km, za sluaj kada se ima maksimalno generisanje vetroturbina u iznosu od 3x3.075 MW. Raunae se da je na pragu vetro-parka cos=1. Planira se da se svaka turbina na mreu 35 kV prikljui preko blok-transformatora sa parametrima specificiranim u tab. 4.tab. 4: Specifikacija blok transformatora vetroturbina Vestas V112-3.0MW

2.5.1.

Minimalni reim

Analiza uticaja izvrena je na kroz proraun tokova snaga i naponskih prilika u mrei pri minimalnom optereenju mree, naponu 36 kV na pragu distributivne mree (u TS 110/35 kV Veliko Gradite) i 11


Izvetaj br. 111004

maksimalnom angaovanju tri agregata snaga 3.075 MW pri cos=1. U navedenim uslovima napon u taki prikljuenja, na sabirnicama 35 kV u TS 35/10 kV Majilovac, bi dostigao vrednost 36.98 kV, to je u okviru ogranienja postavljenih u tab. 1. Napon na sabirnicama 10 kV bi u tim uslovima bio oko 11.05 kV. Ukoliko bi se sprovodila sezonska promena prenosnog odnosa, napon na 10 kV strani bi se sveo na 10.52 kV (ukoliko se prenosni odnos transformatora promeni sa 35/10.5 kV na 36.75/10.5 kV). Promena napona u normalnom reimu rada u odnosu na stanje u mrei bez vetro-parka je 3% to je manje od dozvoljenih 5% [1]. Dakle, minimalni reim nije kritian u pogledu visine napona.2.5.2. Maksimalni reim

Drugi granini sluaj interesantan za utvrivanje varijacija napona u mrei je pri maksimalnom optereenju u distributivnoj mrei i niem nivou napona na pragu distributivne mree (35 kV na sabirnicama 35 kV u TS 110/35 kV Veliko Gradite) u reimu kada je vetro-park van pogona. Minimalni napon koji se u ovim uslovima rada javlja na 35 kV sabirnicama u TS 35/10 kV Majilovac iznosi 34.6 kV to je u okviru granica propisanih u Pravilima o radu distributivnog sistema [2] i navedenih u tab. 1.2.5.3. Uticaj vetro-parka na poveanje snage kratkog spoja u TS u blizini mesta prikljuenja

Zbog primene IGBT PWM konvertora, koji u milisekundnom podruju prate vrednost struje na izlazu iz konvertora i omoguuju da se izlazna snaga ogranii, tokom procesa ograniavanja izlazne snage generator se prazni kroz prigunu otpornost. U sluaju kratkog spoja na izlazu generatora (odnosno, konvertora) prema podacima proizvoaa za sline generatore u periodu 0-10 ms maksimalna vrednost struje je 2.8 Inom, dok je u periodu 10-100 ms maksimalna vrednost struje 1.5 Inom, a nakon toga 1.1 Inom. Na osnovu prve vrednosti, moe se usvojiti da je ekvivalentna subtranzijentna reaktansa generatora 1/2.8, odnosno, Xd" = 0.357 p.u. Izvreni proraun (tab. 2) pokazao je da je snaga kratkog spoja na sabirnicama 35 kV u TS 35/10 kV Majilovac 91.47 MVA, to je znaajno manje od dozvoljenih 750 MVA. Tri agregata snage 3.075 MW, pri cos=1, prikljuena preko tri blok transformatora sa parametrima specificiranim u tab. 4, a zatim vodom Al 95 mm2 procenjene duine 6.8 km na sabirnice 35 kV u TS 35/10 kV Majilovac doprinose poveanju snage kratkog spoja za maksimalno 22.46 MVA na mestu prikljuenja, odnosno 21.08 MVA na sabirnicama 35 kV u TS 110/35 kV Veliko Gradite. Nove vrednosti snage kratkog spoja od priblino 113.93 MVA na mestu prikljuenja i 183.28 MVA na 35 kV sabirnicama u TS 110/35 kV Veliko Gradite su znaajno ispod vrednosti od 750 MVA za koju se obino dimenzionie oprema na 35 kV.

2.6.

Uticaj elektrane sa instalisane tri vetroturbine tipa Vestas V112-3.0MW na funkcionisanje distributivne mree i poveanje snage kratkog spoja - mesto prikljuka taka na 35 kV vodu Veliko Gradite - Majilovac

U okviru ovog odeljka razmatran je uticaj prikljuenja tri vetroturbine Vestas V112-3.0MW za sluaj kada je vetro-park prikljuen na 35 kV vodu Veliko Gradite - Majilovac, na 11 km du voda od TS 110/35 kV Veliko Gradite. Analizirano je prikljuenje vetro-parka 35 kV vodom Al 95 mm2, duine 5.5 km pri maksimalnom generisanju vetrogeneratora od 3x3.075 MW i cos=1 na pragu vetro-parka.2.6.1. Minimalni reim

Analiza uticaja izvrena je na isti nain kao to je opisano u poglavlju 2.5.1. U istim uslovima, napon u taki prikljuenja bi dostigao vrednost 36.73 kV, na sabirnicama 35 kV u TS 35/10 kV Majilovac 36.7 kV, to je u okviru ogranienja postavljenih u tab. 1. Napon na sabirnicama 10 kV bi u tim uslovima bio oko 10.97 kV. Ukoliko bi se sprovodila sezonska promena prenosnog odnosa, napon na 10 kV strani bi se sveo na 10.65 kV (ukoliko se prenosni odnos transformatora promeni sa 35/10.5 kV na 35.875/10.5 kV). Promena napona u normalnom reimu rada u odnosu na stanje u mrei bez vetro-parka je 2.3% to je manje od dozvoljenih 5% [1]. Ni u ovom sluaju minimalni reim nije kritian u pogledu visine napona.2.6.2. Maksimalni reim

Minimalni napon koji se javlja pri vrnom optereenju mree kada je razmatrani vetro-park van pogona, maksimalno optereenje u distributivnoj mrei i napon na pragu distributivne mree 35 kV (na 12


Izvetaj br. 111004

sabirnicama 35 kV u TS 110/35 kV Veliko Gradite) na mestu prikljuka iznosi 34.7 kV, a napon na 35 kV sabirnicama u TS 35/10 kV Majilovac iznosi 34.6 kV. Ove vrednosti napona su u okviru ogranienja navedenih u tab. 1 propisanih u Pravilima o radu distributivnog sistema [2].2.6.3. Uticaj vetro-parka na poveanje snage kratkog spoja u TS u blizini mesta prikljuenja

Izvreni proraun (tab. 2) pokazao je da snaga kratkog spoja na 35 kV vodu Veliko Gradite - Majilovac, na 11 km du voda od TS 110/35 kV Veliko Gradite iznosi 104.18 MVA (manje od dozvoljenih 750 MVA). Tri agregata snage 3.075 MW (cos=1) prikljuena preko tri blok transformatora (tab. 4), a zatim vodom Al 95 mm2 procenjene duine 5.5 km, doprinose poveanju snage kratkog spoja za maksimalno 22.87 MVA na mestu prikljuenja, 21.83 MVA na sabirnicama 35 kV u TS 110/35 kV Veliko Gradite i 17.42 MVA na sabirnicama 35 kV u TS 35/10 kV Majilovac. Nove vrednosti snage kratkog spoja od 127.04 MVA na mestu prikljuenja, 184.03 MVA na 35 kV sabirnicama u TS 110/35 kV Veliko Gradite i 108.89 MVA na sabirnicama 35 kV u TS 35/10 kV Majilovac su i dalje znaajno ispod vrednosti od 750 MVA za koju se obino dimenzionie oprema na 35 kV.

3. ZAKLJUAKIzvrene su analize mogunosti prikljuenja vetro-parka Ram, sa tri vetroturbine Vestas V112-3.0MW, sa stanovita kriterijuma prikljuenja definisanih Tehnikim preporukama Direkcije za distribuciju EPS [1], a imajui u vidu reenja predloena od strane ED "Elektromorava" Poarevac. Predlog ED "Elektromorava" Poarevac za mogue prikljuenje vetro-parka snage 3x3 MW na: sabirnice 35 kV u TS 110/35 kV Veliko Gradite (EMS), sabirnice 35 kV u RP 35 kV TE Kostolac A, sabirnice 35 kV u distributivnoj TS 35/10 kV Veliko Gradite 2 i na dalekovod 35 kV Veliko Gradite - Majilovac (na 7.5 km od TS 110/35 kV Veliko Gradite) je verifikovan. Sa stanovita mogunosti distribuiranja proizvedene elektrine energije vetro-parka, prikljuenje u RP 35 kV TE Kostolac A je neizvodljiva opcija imajui u vidu da su zahtevi distributivne potronje pri vrnom optereenju u nivou maksimalnog generisanja vetro-parka. Analize su pokazale da je mogue vetro-park prikljuiti i na mesta u distributivnoj mrei koja su znaajno blie lokaciji vetro-parka to bi smanjilo ulaganja u realizaciju prikljuka: sabirnice 35 kV u TS 35/10 kV Majilovac - na oko 6.8 km od vetro-parka i na 35 kV dalekovod Veliko Gradite - Majilovac (na 11 km od TS 110/35 kV Veliko Gradite) - na udaljenosti od oko 5.5 km od vetro-parka. Pri tom ima se i mogunost distribuiranja celokupne proizvodnje vetro-parka u distributivnu mreu u znaajnom delu godine. Imajui ovo u vidu izvrena analiza uticaja elektrane na funkcionisanje distributivnog sistema i poveanje snage kratkog spoja za navedena dva mesta prikljuka. Moe se rei da su naponske prilike u oba analizirana sluaja zadovoljavajue i pri minimalnom reimu i maksimalnom angaovanju (uz oekivani napon 36 kV na pragu distributivne mree) uz promenu prenosnog odnosa transformatora u TS 35/10 kV Majilovac, kao i u reimu masimalnog optereenja distributivne mree (uz oekivani napon 35 kV na pragu distributivne mree) kada je vetro-park van pogona. U oba sluaja, naponi u mrei su u okviru granica propisanih u Pravilima o radu distributivnog sistema [2], prikazanih u tab. 1. Instalisana snaga vetro-parka u mnogome prevazilazi potrebe okolnog konzuma. Potrebe za snagom najblie TS 35/10 kV Majilovac su oko 30% snage koju bi pri maksimalnom angaovanju generisao vetro-park te je preostali deo snage potrebno plasirati u pravcu 35 kV postrojenja u TS 110/35 kV Veliko Gradite. Ovim se poveavaju gubici na vodovima 35 kV, a neznatno smanjuju gubici u transformaciji 110/35 kV. Prikljuenje vetro-parka na sabirnice 35 kV u TS 35/10 kV Majilovac donosi poveanje snage kratkog spoja za oko 22.46 MVA na mestu prikljuenja, odnosno 21.08 MVA na sabirnicama 35 kV u TS 110/35 kV Veliko Gradite. U sluaju prikljuenja na 35 kV vodu Veliko Gradite - Majilovac, poveanje snage kratkog spoja na mestu prikljuenja iznosi oko 22.87 MVA, na sabirnicama 35 kV u TS 35/10 kV Majilovac oko 17.42 MVA, a na sabirnicama 35 kV u TS 110/35 kV Veliko Gradite oko 21.83 MVA. U oba sluaja nove vrednosti snage kratkog spoja su i dalje znaajno ispod vrednosti od 750 MVA za koju se obino dimenzionie oprema na 35 kV. Moe se rei da je prikljuenje na sabirnice 35 kV u TS 35/10 kV Majilovac povoljniji sluaj sa gledita poveanja snage kratkog spoja u TS 110/35 kV Veliko Gradite (0.75 MVA manja snaga kratkog spoja nego u sluaju prikljuenja na 13


Izvetaj br. 111004

vod), ali neto nepovoljniji sluaj sa stanovita ostvarenog poveanja snage kratkog spoja na sabrinicama 35 kV u TS 35/10 kV Majilovac - poveanje snage kratkog spoja je za 5.04 MVA vee.

4. LITERATURA[1] Zbirka tehnikih preporuka Direkcije za distribuciju EPS-a, 2001 [2] Pravila o radu distributivnog sistema (verzija 1.0), 2009, JP EPS [3] Petogodinji plan razvoja prenosne mree do 2014. godine, tab. 8a - Struje kratkih spojeva za 2014. godinu - varijanta bez TE Kolubara B i TETO Novi Beograd, 2009, JP EMS [4] Ion Boldea, The Electric Generators Handbook, Variable Speed Generators, CRC Press, Taylor & Francis Group, 2006. [5] IEC 64100-21 Wind turbines - Part 21: Measurement and assessment of power quality characteristics of grid connected to wind turbines (Merenje i procena karakteristika kvaliteta elektrine energije vetrogeneratora povezanih na mreu), Edition 2.0, 2008-08

14

Documents

Analiza Mogucnosti Prikljucenja Vetro-parka Ram