1.Definirajte kratkoročnu prognozu potrošnje elek. Energije i opterećenja EES-a.Prikažite osnovne relacije i objasnite pojedine elemente u izrazima

2. Objasnite metodologiju izrade plana remonta termoenergetskih postrojenja

3. Objasnite pojam regulacijske rezerve

4. Objasnite pojam rotirajuće havarijske rezerve

5. Objasnite pojam remontne rezerve

6. Objasnite pojam elektroenergetske bilance sustava. Navedite izraze za bilancu energije i bilancu snage te objasnite pojedine članove

7. Objasnite način na koji se uravnotežuju godišnja bilanca energije za slučaj viškova, odnosno manjkova energije u sustavu

8. Objasnite kako se provodi bilanca snage u EES-u

9. Objasnite izradu plana rada elektrana

10. Definirajte pojmove: sigurnost EES-a, tranzijentna sigurnost, dinamička sigurnost, statička sigurnost, poremečaj

Sigurnost EES-a je pojam koji označuje sposobnost sustava da bez većih posljedica podnese neke nepredviđene, ali vjerojatne poremećaje iz unaprijed formirane liste mogućih poremećaja (ili smetnji)

Tranzijentna sigurnost – istraživanje poremećaja koji mogu izazvati tranzijentnu nestabilnost (gubitak sinkronizma među generatorima u paralelnom radu) – brza, kratkotrajna dinamika nakon strukturnih poremećaja

Dinamička sigurnost – istraživanje dugotrajne dinamike, trajanja i do 20 minuta nakon inicijalnog poremećaja, koji ju je izazvao. Kod istraživanja dugotrajne dinamike mora se pratiti i kratkotrajna dinamika pa se problem tranzijentne sigurnosti može razmatrati i u sklopu istraživanja dinamičke sigurnosti

Statička sigurnost – proučava efekte specificiranih poremećaja nakon nestanka prijelaznih pojava – stacionarna stanja u koje sustav dolazi nakon pretpostavljenih poremećaja

Poremećaj – ispad nekog elementa: generatora, transformatora, voda ili nagla i iznenadna promjena opterećenja, napona ili frekvencije

11. Na koje se funkcije raščlanjuje problem statičke sigurnosti?Problematika statičke sigurnostimože se dalje raščlaniti na funkcije:- Nadgledanja (nadzor, kontrola) sigurnosti- Analize poremećaja (ili analize sigurnosti)- Analize korekcijskih upravljačkih akcija i osiguranje sigurnosti

12. Kako se provodi i tko provodi kontrolu sigurnosti EES-a?Obavlja ju operator EES a‐ , putem permanentnog osmatranja informacija o aktualnim stanjima konkretnih sustava. Informacije se dobivaju putem sustava za daljinski prijenos mjerenja i signalizacije, pomoću kojih se kontroliraju naponi, struje, tokovi snaga, i status aparata (prekidača i rastavljača) u svim postrojenjima EE mreže

13. Koji su rezultati analize poremećaja i mogućih posljedica?Rezultat ove analize treba omogućiti poduzimanje preventivnih akcija, s ciljem sprečavanja neželjenih posljedica, ukoliko se pretpostavljeni poremećaji stvarno dogode. Ovdje je najvažnije izbjeći kaskadne (lančane) poremećaje, koji nastaju ukoliko neki inicijalni događaj, koji je izazvao ispad prvog elementa, ugrozi normalan rad drugih elemenata pa oni počnu lančano, jedan po jedan ispadati iz pogona – RASPAD SUSTAVA kao najteža posljedica kaskadnih ispada.

14. Od čega se sastoji aktivnost osiguranja sigurnosti?Sastoji se u primjeni korekcijskih akcija koje treba poduzeti pri pojavi pojedinih kvarova, koji na osnovu provedene analize sigurnosti mogu prevesti EES iz sigurnog u nesigurni pogon (promjena angažiranja i režima rada proizvodnih agregata, promjena topologije mreže, rasterećenje mreže – isključenje potrošača)

15. Na blok shemi, prikažite radne režime EES-a i prijelaze između pojedinih režima. Uz svaki režim navedite jesu li ili nisu zadovoljeni osnovni skupovi ogrančenja.

16. Definirajte pojmove normalan poremećaj i abnormalan poremećaj, unutarnji i vanjski poremećaj.- Normalni poremećaji – oni koji svojom pojavom ne narušavaju sigurnosna eksploatacijska ograničenja i zahtjeve za neprekidnim napajanjem potrošača kvalitetnom električnom energijom.Mogu se svrstati u 3 grupe:1. Male, stohastičke promjene djelatnih i jalovih snaga potrošača koje izazivaju spontane promjene proizvedenih snaga elektrana, tokova snaga i frekvencije2. Promjene u strukturi vektora stanja i parametara sustava3. Promjene u topologijimreže- Abnormalni ili veliki poremećaji – oni koji svojom pojavom izazivajunarušavanje propisanih tolerantnih granica normalnog radnog režima –

izazivaju promjenu dinamičke strukture EES a, amogu biti dvojaki:‐1. Poremećaji u proizvodnji (potrošnji)2. Poremećaji u topologiji mreže- Unutarnji i vanjski poremećaji – unutarnji poremećaj nastaje unutar vlastitog sustava, dok vanjski nastaje u sustavu s kojim vlastiti radi u sinkronizmu.

17. Izvedite izraz za približnu procjenu posljedica uslijed male, odnosno velike promjene nekog od parametara mreže (promjena prijenosnog omjera interkonektivnog transformatora, ispad prijenosnog ili interkonektivnog voda).- Za mala odstupanja varijabli (x) i parametara (p) u okolini nekog baznog stanja (x0 , p0), npr. promjena prijenosnog omjera može se izvršiti linearizacija, tako za x=x0 i p=p0, daje:

- Za velika odstupanja varijabli (x) i parametara (p) u okolini nekog baznog stanja (x0 , p0), npr. ispad grane linearizacija daje:

18. Izvedite izraz za približnu procjenu posljedica uslijed ispada generatora/ potrošača u nekom od čvorišta mreže.

U stacionarnom stanju nakon ispada generatora/potrošača vrijedi:

19. Objasnite koncept analize sigurnosti po kriteriju n-1 i kriteriju n-2.Jedan od načina za postizanje brzine rješenja je korištenje raspregnutih postupaka za proračun tokova snaga – linearni (pojednostavljeni) model mreže („DC load flow”) predstavlja odgovarajuće rješenje DC LF ne daje uvid u stanje napona čvorišta, a zadovoljavajuća točnost postiže se samo za tokove djelatne snage- Newton Raphsonov ili brzi raspregnuti Stott Alsacov postupak daju točnije rezultate, ali je za ‐ ‐proračun potrebno više vremena-U osnovi svih postupaka koje obuhvaća koncept sigurnosti jest otklanjanjeposljedica mogućih smetnji, akcijama preventivnog i/ili korekcijskogupravljanja- Neekonomično je projektirati, graditi i održavati EES ove koji bi bili imuni na‐sve moguće smetnje, naročito one koje se pojavljuju simultano, ili sukaskadnog karaktera- EES ovi moraju biti imuni na sve moguće jednostruke smetnje, a samo‐izuzetno na najvjerojatnije simultane i višestruke smetnje- „Kvar na jednom od ukupno n elemenata sustava (generatori, vodovi,transformatori, potrošači i drugi) ne smije ugroziti ispravan rad, koji seogleda u performansama EES a s preostalih (‐ n 1) komponenata‐

20. Definirajte faktor osjetljivosti prijenosne snage PTDF i faktor gubitaka LF.

- Faktori osjetljivosti (djelatnih) prijenosnih snaga (PTDF) – odnos malog priraštaja aktivne prijenosne snage po nekoj grani l=1,2,…,L (Pl=Pij) i priraštaja veličine neke od varijabli, ili parametara o kojima ta snaga ovisi (npr. moduli napona Vi, fazni kutovi napona Θi, injektiranja u čvorovima mreže i=1,2,…,N (Pi, Qi), tokovi snaga po granama mreže k=1,2,…,L (Pk, Qk) k≠l) itd.)Osnovni PTDF faktori osjetljivosti:- Faktori preraspodjele tokova prijenosne snage Pl grane l=1,2,…,L pri promjeni snage injektiranja Pi (generator, potrošač) čvora i=1,2,…,N – ai

i

- Distribucijski faktori pri promjeni prijenosne snage grane k=1,2,…,L; k≠l (vod,transformator) dl

k

- Faktori gubitaka – osjetljivost Jouleovih gubitaka u sustavu , pri promjeni injektiranja u čvorovima prijenosne mreže, za stanje određeno vektorom injektiranja

PL – ukupni Jouleovi gubici u sustavuPi – aktivno injektiranje u i-tom čvoru(za sve osim referentno-bilančnog, gdje je po definiciji (LF)SL=0)

21. Objanite korištenje faktora preraspodjele tokova snaga pri ispadu generatora.

22. Objasnite korištenje distribucijskog faktora pri ispadu grane.

23. Izvedite izraz za proračun tokova snaga na linearnom DC modelu mreže.

24. Izvedite izraz za faktor preraspodjele tokova snagapri ispadu generatora – linearni DC

model.

25. Izvedite izraz za distribucijski faktor pri ispadu grane – linearni DC model.

26. Objasnite pojam naponsko-reaktivne sigurnosti.

27.Na blok-shemi objasnite proces analize i kontrole sigurnosti EES-a u realnom vremenu.

28. Pomoću kojih se upravljačkih akcija rješavaju problemi preopterećenja u EES-u?

29.Pomoću kojih se upravljačkih akcija rješavaju naponsko-reaktivni problemi u EES-u?

30.Objasnite pojam primarne regulacije frekvencije i djelatne snage.

31. Objasnite pojam sekundarne regulacije djelatnih snaga.- Superponirano djelovanje na primarnu regulaciju, koje se vrši iz jednog centraliziranog,ili više lokalnih regulatora,-Obavlja se na način da sekundarni regulatori djeluju na promjenu referentnog ulaza turbinskih regulatora, dajući vanjsku naredbu, s ciljem:

- poništavanja stacionarne greške primarnihregulatora, ili-promjene snage agregata čije pogonske strojevekontroliraju

-Osnovni cilj sekundarne regulacije: djelovanjem na referentne ulaze primarnih regulatora eliminira greška na ulazu u sekundarni regulator, izazvana odstupanjima reguliranih veličina (frekvencija i/ili snaga razmjene sa susjedima)- Agregati koji sudjeluju u primarnoj i sekundarnoj regulaciji nazivaju se regulacijskiagregati

32. Objasnite pojam tercijarne regulacije djelatnih snaga.-predstavlja naknadno djelovanje (ručno ili automatsko) na ulaze za promjenu referentnevrijednosti primarnih regulatora, s ciljem:

-preraspodjele opterećenja, koje će zadovoljiti usvojenioptimizacijski kriterij (ekonomski dispečing djelatnih snaga)

-Problem regulacije frekvencije i djelatne snagejoš se naziva „automatska regulacija proizvodnje generatora” (AGC-Automatic Generation Control)-AGC se provodi zajedničkom akcijom svih regulacijskih agregata u pojedinačnimsustavima koji rade u paraleli-Pretpostavlja se da je svaki od tih sustava (koji se nazivaju „regulacijskim područjima” – „Control area”) koherentan, tj. da se svi generatori jednog sustava mogu promatrati kaojedinstvena grupa, koja zajednički oscilira i ima istu frekvenciju

33. Shematski prikažite vremenski redoslijed regulacija frekvencije i djelatne snage.

34. Kako se rješava problem stacionarne pogreške prisutne kod proporcionalnih regulatora korištenih u primarnoj regulaciji?- Osnovna funkcija – održavanje ravnoteže između proizvodnje i potrošnje električne energije, posredstvom regulatora brzine (turbinskih regulatora) primarnih pogonskih strojeva- Nakon promjene potrošnje ili poremećaja, frekvencija se stabilizira na nekoj novoj stacionarnoj vrijednosti, uslijed djelovanja primarnih regulatora zbog promjene frekvencije, u vremenskom periodu reda veličine nekoliko sekundi- Nakon reakcije regulacije na step-poremećaj, prisutna je stacionarna greška, koja je posljedica proporcionalnog djelovanja regulatora na ulazni poremećaj-Prijelazne pojave u primarnoj regulaciji karakterizirane su vremenskim konstantamareda veličine 5-20 sekundi- Da bi se spriječilo nepotrebno djelovanje regulatora pri malim odstupanjima frekvencije išumovima, regulatori imaju neosjetljivost reda veličine ±20mHz (odnosno ±0,04%)

35. Slikom prikažite razliku u brzini iscrpljivanja regulacijskog opsega dvaju jednakih generatora u paralelnom radu, kao posljedicu različitih karakteristika turbinskog regulatora.

36. Izvedite izraz za promjenu zajedničke frekvencije u izoliranom sustavu pod djelovanjem primarne regulacije.

37. Izvedite izraz za promjenu zajedničke frekvencije i snage po interkonektivnom vodu za sustave koji rade u interkonekciji uslijed djelovanja primarne regulacije.

-Jednadžbe stacionarne ravnoteže prije poremećaja su:Pg1 – Pp1 – P12= 0 za sustav 1;Pg2 – Pp2 – P21 = 0 za sustav 2; P21 = -P12-Ako dođe do povećanja potrošnje u sustavu 1 za ΔP1= ΔP0(1), a u sustavu 2 nemanikakvih promjena, jednadžbe ravnoteže, postaju:ΔPg1 – ΔPp1 – ΔP12 = ΔP0(1) [MW] (a)ΔPg2 – ΔPp2 + ΔP12 = 0 [MW] (b)-Zbog poremećaja došlo je do promjene zajedničke frekvencije sustava, uslijeddjelovanja primarne regulacije:ΔPg1 = Eg1 ΔF; ΔPg2 = Eg2 ΔF [MW]∙ ∙ΔPp1 = Ep1 ΔF; ΔPp2 = Ep2 ΔF [MW]∙ ∙

38. Objasnite Darrieusovo načelo neintervencije i kako se ono postiže?- Konvencionalna sekundarna regulacija temelji se na razmatranju ponašanja EES-a ustacionarnom stanju i poznatom Darrieusovom principu neintervencije;

-Darrieusovo načelo osigurava da se sekundarno regulacijsko djelovanje poduzima samo ako je taj sustav odgovoran za poremećaj ravnoteže između proizvodnje i potrošnje, prouzrokujući na taj način odstupanje zajedničke frekvencije u interkonekciji i snaga razmjene sa susjedima u odnosu na ugovorene (referentne) vrijednosti

39. Objasnite osnovni regulacijski režim rada sekundarne regulacije snage i frekvencije.regulacija frekvencije i aktivnih snaga EES-a (AGC) ima dvabazna aspekta:1) održavanje frekvencije i aktivnih snaga razmjene po međusistemskim spojnim vodovima na programiranim (željenim) vrijednostima (regulacija frekvencije i snaga razmjene: LFC – „Load frequency control”) i2) kontrolu raspodjele aktivnih opterećenja između generatorskih jedinica u pogonu (ekonomski dispečing: EDC – „Economic dispatch control”)- U suvremenim realizacijama sustava sekundarne regulacije baznimfunkcijama se dodaju i funkcije:

- kontrole performansi (PM – „Performance monitoring”),-kontrole proizvodnih rezervi (RM– „Reservemonitoring”) i-proračuna i kontrole proizvodnih troškova (PCM – „Production cost monitoring)

40. Objasnite korekcijski regulacijski režim rada sekundarne regulacije snage i frekvencije.

-Koristi se u periodima korekcije grešaka sinkronog vremena i ugovorenih energija razmjene;- Korekcije se provode odgovarajućim kontrolirano-neusklađenim pomicanjem referentnih vrijednosti frekvencije i snaga razmjene na mrežnim regulatorima u pojedinim povezanim sustavima u interkonekciji- Veličine ovih pomaka ovise o vremenu predviđenom za namjeravanu korekciju nakupljenih grešaka u energijama razmjene i sinkronom vremenu-Pri tome, funkcije krugova za ekonomski dispečing (EDC) i regulaciju frekvencije i snaga razmjene (LFC) ostaju iste kao u osnovnom regulacijskom režimu – cilj regulacije je da se greške sinkronog vremena i energije razmjene što prije vrate u propisane zone tolerancije

41. Objasnite havarijski regulacijski režim rada sekundarne regulacije snage i frekvencije.

Početna ispomoć od strane interkonekcije daje se zahvaljujući adekvatnom podešenju slobodnih parametara mrežnih regulatora individualnih sustava, u skladu s prirodnim karakteristikama povezanih područja Kasnija ispomoć dobiva se prepodešenjem referentnih vrijednosti ugovornih snaga razmjene, koje treba održavati temeljem međusobnih dogovora učesnika u interkonekciji Također, sustav pogođen poremećajem i sam se ispomaže korištenjem vlastite rotirajuće i regulacijske rezerve u generatorskim kapacitetima, kao i stavljanjem u pogon novih jedinica, ili u slučaju krajnje potrebe ručnim ili automatskim isključenjem nekih potrošača najnižeg stupnja prioriteta, odnosno rasterećenjem potrošnje42. Blok shemom prikažite vezu sekundarne regulacije frekvencije s drugim funkcijama upravljanja EES-om.

43. Objasnite sekundarnu regulaciju frekvencije izoliranih EES-ova.

44. Objasnite sekundarnu regulacija frekvencije povezanih EES-ova.

45. Na primjeru dva povezana EES-a, kroz izraze za regulacijsku grešku pojedinog sustava, prikažite načelo neintervencije.

Poremećaj ΔPp0 (poremećaj potrošnje) dogodio se u sustavu 1Regulacijske greške sustava u stacionarnom stanju, uz podešenje regulacijskih konstanti mrežnih regulatora BS1=-ES1 i BS2=-ES2, na temeljuizraza za odstupanja frekvencije i snage razmjene jesu:

Iz rezultata se vidi da je zadovoljen princip neintervencije u stacionarnomstanju, jer kompenzaciju poremećaja ravnoteže obavlja sustav u kome se tajporemećaj dogodio, drugi sustav ne intervenira

46. O čemu ovisi promjena napona u čvorištima EES-a?

Opterećenju EES-a, programu proizvodnje elektrana, tokovima aktivnih i reaktivnih snaga u mreži, upravljačkim naredbama operatora sustava i smetnjama na generatorskim i prijenosnim komponentama

47. Vektorskim dijagramom i shemom prikažite zbog čega se jalova snaga ne može ekonomično prenositi na velikim udaljenostima.

48. Zbog čega napon ima lokalni karakter, a frekvencija globalni?

Frekvencija je globalni pokazatelj (stacionarna vrijednost jednaka je za sve dijelove EES-a koji rade u sinkronizmu), a napon lokalni (vezan za čvorove prijenosnih i distribucijskih mreža)

49. Koji je osnovni zadatak regulacije napona i reaktivnih snaga u normalnom radnom režimu?

Osnovni zadatak regulacije napona i reaktivnih snaga u normalnom radnom režimu – održavanje željenih razina napona u čvornim točkama EES-a, pomoću stalnog podešavanja ravnoteže između proizvodnje i potrošnje reaktivnih snaga, pri promjeni radnih režima koji prate dnevne, tjedne i sezonske cikluse, karakterizirane odgovarajućim dijagramima aktivnih i reaktivnih opterećenja

50. Objasnite razliku u tolerantnim odstupanjima napona od nazivne vrijednosti u distribucijskim mrežama i u prijenosnim mrežama.

Tolerantna odstupanja - određuju se na različite načine za distribucijske i prijenosne mreže

U distribucijskim mrežama odstupanja su određena pogonskom sigurnošću potrošačkih uređaja, čije konstrukcijske karakteristike definiraju njihove nazivne radne uvjete i dozvoljene tolerancije promjene napona

U prijenosnim mrežama osnovni cilj je izbjegavanje pojave nestabilnosti i veliki prijenos reaktivnih snaga (čime se smanjuju aktivni gubici snage), što u konačnici rezultira većom ekonomičnošću pogona i većoj sigurnosti sustava pa su dozvoljene tolerancije napona usmjerene zahtjevima samog EES-a, a ne zahtjevima potrošača koji se rijetko priključuju na mreže najviših napona

51. Koje su dvije osnovne skupine regulacijskih resursa za regulaciju napona i reaktivnih snaga te koji uređaji se ubrajaju u pojedinu skupinu?

Sredstva za proizvodnju/apsorpciju reaktivnih snaga: sinkroni generatori, kompenzatori i motori, poprečni kondenzatori, linearne zasićene prigušnice, statički kompenzacijski sustavi.

Sredstva za predraspodjelu tokova jalovih snaga u mreži: regulacijski transformatori, koji međusobno povezuju prijenose i/ili prijenosne i distribucijske mreže, serijski kondenzatori i prigušnice.

52. Navedite osnovne skupine regulatora regulacijskih resursa i uređaje kojima upravljaju.

Brzi regulatori napona (uzbude) sinkronih strojeva s kontinuiranim djelovanjem.

Spori relejni regulatori regulacijskih transformatora.

Raznovrsni regulatori statičkih kompenzacijskih sustava kontinuiranog djelovanja: tiristorski regulirane prigušnice (TCR), tiristorski regulirani transformatori (TCT), prigušnice s kontroliranim zasićenjem pomoću istosmjerne struje (DCCR), prigušnice sa samozasićenjem (SSR), impulsbni regulatori tiristorski preklapanih kondenzatora (TSC) i prigušnica (TSR), dvopoložajni regulatori mehanički preklapanih kondenzatora (MSC) i prigušnica (MSR).

Regulacijski resursi u mrežama VVN i UVN- sinkroni generator ii prigušnice.

Regulacijski resursi u mrežama VN- sinkroni generatori, sinkroni kompenzatori i regulacijski transformatori.

Regulacijski resursi u mrežama SN- sinkroni generatori, sinkroni kompenzatori i baterije poprečnih kondenzatora.

U slučaju velikih industrijskih potrošaća koriste se još i sinkroni motor ii statički kompenzacijski sustavi.

53. Objasnite hijerarhijsku strukturu upravljanja naponima i jalovim snagama.

Regulacijski resursi, sa svojim primarnim regulatorima, predstavljaju osnovne elemente za upravljanje naponima i reaktivnim snagama. Akcija regulacijskih resursa podržava se spontanim djelovanjem njihovih regulatora, u skladu s podešenim referentnim ulazima. U pravilu to su regulatori proporcionalne karakteristike (statički regulatori), što znači da ne mogu striktno održavati regulirane veličine, već je u tu svrhu potrebno, kao i u slučaju turbinskih regulatora, primjeniti superponirano djelovanje na promjene referentnih vrijednosti na ulazima primarnih regulatora regulacijskih resursa. Ovo dodatno regulacijsko djelovanje naziva se sekundarna regulacija i može biti ručna ili automatska. Sekundarna regulacija ima regionalni karakter pa je nužna koordinacija djelovanja sekundarnih regulatora na razini cijelog EES-a, što se postiže tercijalonom regulacijom. Dok sekundarna regulacija, pored ekonomičnosti, ima za cilj povećenje rezervne sigurbnosti, tercijalna regulacija usredotočuje se na globalnu ekonomičnost i upravljanje reaktivnim snagama na razini EES-a. Zajednička karakteristika sekundarne i tercijalne regulacije napona i reaktivnih snaga jest da se realiziraju posredtstvom regulatora

regulacijskih resursa, djelovanjem na promjene ulaznih, referentnih podešenja. Tercijalna regulacija, na sadašnjoj razini razvoja, u osnovi je ručnog karaktera. Koordinacija primarne, sekundarne i tercijalne regulacije vrši se putem vremenskog razdvajanja njihovih djelovanja, pri čemu je primarna regulacija najbrža, sekundarna sporija, a tercijalna najsporija.

54. Blok-shemom prikažite vremensku i prostornu dekompoziciju structure upravljanja naponima i reaktivnim snagama.

Hijerarhijska razina I II III

Regulacijsko djelovanje

Primarno Sekundarno Tercijarno

Odziv (vremenska dekompozicija)

Brz kod G, SK i SM; spor kod RT

Spor Vrlo spor

Razina primjene (prostorna dekompozicija)

Jedinica Dio sustava (zona) Cijeli EES

55. Objasnite ulogu sinkronog generator kao osnovnog naponsko-reaktivnog resursa.

Osnovni su izvor reaktivnih snaga.

Turbogeneratori su posebno važni izvori jer su obično locirani u centrima potrošnje pa je poželjno da svojom proizvodnjom podmiruju najveći dio reaktivnih potreba potrošaća.

Mogućnosti proizvodnje/apsorpcije reaktivne snage određene su pogonskim P-Q dijagramom.

Granice ovog dijagrama koje definiraju dozvoljeno područje rada generator pri zadanom naponu određene su: djelatnim opterećenje, dozvoljenim zagrijavanjem namota statora i rotora, i zagrijavanjem željeza statora.

U načelu, turbogeneratori se projektiraju za rad u induktivnom režimu, tj. Za proizvodnju jalove snage- I kvadrant P-Q dijagrama (režim naduzbude). U režimu poduzbude, II kvadtant, apsorbira se reaktivna snaga i pojavljuje se kao prisilni ili izuzetni režim; rad je ograničen strujom statora, zagrijavanjem čeonih paketa limova i uvjetima stabilnog rada stroja.

56. Objasnite ulogu sinkronih kompenzatora kao naponsko-reaktivnog resursa.

Ustvari to su sinkroni motori koji rade u režimu praznog hoda.

Pogonska karta sinkronog komenzatora svodi se na dužinu lociranu na Q-os, čija je krajnja koordinata u režimu poduzbude za dani napon određena sinkronom reaktancijom u uzdužnoj osi Xd i iznosi- U2/Xd, a

režimu naduzbude, krajnja koordinata određena je preko V-krivulje, odnosno preko uzbude struje iF i sinkrone reaktancije u poprečnoj osi Xq.

Kako je u slučaju višepolnih sinkronih kompenzatora Xq<Xd, to je njihova snaga u režimu poduzbude manja nego u režimu naduzbude.

Kada se sinkroni kompenzator priključi na sabirnice velike transformatorske stanice, njegova snaga se određuje: QSK=Q p ¿¿ [MVAr], Qp- reaktivno opterećenje transformatorske stanice [MVAr], U2

’- zahtjevna razina linijskog napona na sabirnicama TS [kV], U2- linijski napon na sabirnicama stanice u odsustvu komenzatora [kV], Xse- ekvivalentna reaktancija napojne mreže [Ω].

57. Objasnite ulogu poprečnih kondenzatora i prigušnica.

Naprave s konstantnom susceptancijom, koje mogu biti podjeljene na nekoliko nezavisnih stupnjeva, gdje svaki stupanj ima vlastiti prekidač.

Utjecaj na promjenu napona u točki priključenja na mrežu: ΔU ≈±X SQ S

U n

, ΔU- promjena linijskog

napona nakon priključka kompenzacijskog uređaja [kV], Un- nazivni linijski napon priključene mreže [kV], ±QS- snaga kompenzacijskog uređaja [MVAr] (+ kondenzator(generator), - prigušnica(potrošač jalove snage)), XS- spojna reaktancija sa sustavom [Ω].

Za određivanje snage poprečne kompenzacije koristi se izraz za određivanje snage sinkronog kompenzatora.

Primjena paralelnih kondenzatora uglavnom je ograničena na mreže SN, NN, rjeđe VN, a primjena prigušnica na mreži visokih, vrlo visokih i ultravisokih napona.

58. Objasnite ulogu regulacijskih transformatora u regulaciji napona i reaktivnih snaga.

Izvedeni kao jedinice s razdvojenim namotima ili kao autotransformatori se nakon sinkronih generator najvažniji regulacijski resurs u suvremenoj praksi regulacije napona i reaktivnih snaga u EES-u.

S gledališta ekspoltacije EES-a, mogu se svrstati u tri osnovne grupe: distribucijski ili potrošački regulacijski transformatori za sniženje napona, koji koriste za povezivanje prijenosnih mreža VVN i VN, odnosno distribucijskih mreža SN1 s distribucijskim mrežama SN2.; interkonektivni transformatori, koji služe za međusobno povezivanje prijenosnih mreža UVN, odnosno VVN i VN; generatorski blok- transformatora za povišenje napona, koji se koriste za povezivanje proizvodnih jedinica s prijenosnim ili distribucijskim mrežama.

Prva skupina koristi se za regulaciju napona na potrošačkim sabirnicama.

Druga skupina za regulaciju razmjene reaktivnih sanga između povezanih mreža.

Treća skupina- generatorski regulacijski blok-transformatori reguliraju željenu isporuku reaktivnih snaga generatora prijenosnoj mreži.

59. Objasnite ulogu statičkih kompenzacijskih uređaja. Shemom prikažite neke osnovne realizacije statičkih kompenzacijskih uređaja.

Predstavljaju kombinacije poprečnih kondenzatora (s fiksnim i promjenjivim kapacitetom) i prigušnica s kontroliranom susceptancijom, tako da mogu raditi i u induktivnom i u kapacitivnom opsegu reaktivnih snaga.

Najčešće su to kombinacije kondenzatora s fiksnim kapacitetom (FC) i tiristorski reguliranih prigušnica (TCR), prigušnica upravljanih istosmjernom strujom (DCCR) i prigušnica sa samozasićenjem (SSR).

Ponekad se umjesto kondenzatora s fiksnim kapacitetom koriste i tiristorski prekidni kondenzatori (TSC).

Najčešće se koriste u specifičnim slučajevima velikih industrijskih pogona, kao i u prijenosnim sustavima vrlo visokih izmjeničnih ili istosmjernih napona.

60. Pojasnite ulogu serijskih kondenzatora u EE mrežama.

Serijski kondenzatori se koriste za kompenzaciju reaktancije prijenosnih i distributivnih vodova. U prijenosnim mrežama se koriste radi povećanja rezerve stabilnosti ili granica stabilnog prijenosa. U distributivnim mrežama se koriste za smanjenje padova napona na jako opterećenim dugim vodovima, gdje se njihov učinak na promjenu pada napona izražava preko približne relacije:

61. Objasnite načelo rada i ulogu automatskog regulatora napona sinkronih generatora.

Regulacijom uzbude sinkronig generatora, djeluje se na induciranu elektromotornu silu statora, a time posredno i na napon, reaktivnu snagu i faktor snage na krajevima sinkronog stroja .Sustavi uzbude (uključuju regulator uzbude te uzbudnik) najvažniji su elementi primarne regulacije napona i reaktivnih snaga u EES-u.Uloga automatskog regulatora napona (ARN) uzbude (ili regulatora napona) sinkronog generatora – održavati napon na krajevima generatora u normalnom radnom režimu na propisanoj referentnoj vrijednosti i omogućiti željenu raspodjelu reaktivnog opterećenja između generatora koji rade u paraleli, nezavisno o naponu.U poremećenim radnim režimima, ovim zadacima dodaje se i funkcija povećanja granica stabilnosti.Regulacija napona i reaktivne snage SG-a realizira se kao jedan potpuno razdvojeni proces, neovisan o regulaciji brzine i aktivne snage.

62. Objasnite načelo rada i ulogu automatskog regulatora napona regulacijskih transformatora.

U slučaju distribucijskih i potrošačkih regulacijskih transformatora, regulator se koristi za održavanje napona na sabirnicama nižeg napona.U slučaju interkonektivnih transformatora, regulator se koristi za regulaciju reaktivne snage razmjene između povezanih prijenosnih mreža.Kod generatorskih regulacijskih blok-transformatora, regulacijom prijenosnog omjera transformatora u kombinaciji s regulacijom uzbude, podešavaju se izlazna reaktivna snaga i napon generatora.

63. Objasnite načelo rada automatske sekundarne regulacije.

Automatska sekundarna regulacija se realizira za pojedine kompaktne mreže EES-a (Francuska, Italija) uz održavanje napona na unaprijed propisanoj vrijednosti u samo jednom karakterističnom čvoru zone.

Regulacijsko djelovanje na agregate je kombinacija vremenski razdvojenih djelovanja tri nezavisna regulacijska kruga (primarna regulacij napona, regulacija reaktivne snage agregata i sekundarna regulacija napona karakteristične točke zone, uz vremenske konstante reda 0,3 s, 60 s i 3 min)

64. Objasnite tercijarnu regulaciju napona i izradu optimalnog plana napona.

Zadatak tercijarne regulacije obzirom na proizvodnju/potrošnju reaktivnih snaga u čvorovima, tokove reaktivnih snaga po granama mreže i gubitke u njihovim osnovnim elementima (vodovi, transformatori) jest odrediti:

- Vrijednosti referentnih podešenja na sekundarnim regulatorima regulacijskih zona- Plan korištenja poprečnih kondenzatora i prigušnica- Referentna podešenja automatskih regulatora napona regulacijskih transformatora- Poželjna konfiguracija VN mreže

Sustav tercijarne regulacije, gornje zadatke, treba obaviti na najekonomičniji način sa stanovišta cijelog sustava, uvažavajući postojeća sigurnosna ograničenja (vezana za naponske profile i naponsku stabilnost, preopterećenja vodova i transformatora i sigurnost pri jednostrukim ispadima).Sustav tercijarne regulacije, s gledišta sigurnosti i ekonomičnosti, je jedinstven, dajući kao rezultat optimalan plan napona, proizvodnje i raspodjele aktivnih i reaktivnih snagaSustav tercijarne regulacije mora omogućiti:

- međusobnu ispomoć pojedinih regija, - potrebnu rezervu u aktivnoj i reaktivnoj snazi, - osigurati siguran pogon cijelog sustava

Drugim riječima, dva obično posebno tretirana regulacijska procesa u EES-u (frekvencija – djelatna snaga i napon-jalova snaga), na ovoj razini mogu se razmatrati kao jedinstven regulacijski i optimizacijski problemIpak, zbog različitih ciklusa regulacijskih djelovanja, u najvećem broju slučajeva i na ovoj razini vrši se razdvajanje na podsustave aktivne i reaktivne snage, pri čemu se na odgovarajući način uzima u obzir njihova interakcija

65. Blok shemom prikažite klasifikaciju stabilnosti EES-a.

66. Objasnite pojam kutne stabilnosti obzirom na veliki i mali poremećaj.

Kutna stabilnost razmatra sposobnost sinkronih strojeva (tijekom normalnog radnog režima) da ostanu u sinkronizmu nakon izlaganja poremećaju.Ovisi o sposobnosti održavanja ili uspostavljanja ravnoteže između elektromagnetskog momenta i mehaničkog momenta svih sinkronih strojeva u EES-u. Nestabilnost se ispoljava kao povećanje kutnog njihanja nekih SG-a, što dalje dovodi do gubitka sinkronizma s ostatkom sustava.Mali poremećaj – mogućnost linearizacije sustava jednadžbi (npr.male promjene tereta ili snaga generatora)Očuvanje stabilnosti ovisi o:

- početnomradnomrežimu EES-a,- jačini prijenosnog sustava i- tipu ARN-a

Razmatrani vremenski period nakon poremećaja: 10-20 sNestabilnost može biti dvojaka:

- Zbog nedostatnog sinkronizirajućeg momenta dolazi do aperiodičkog ili neoscilatornog povećanja rotorskog kuta

- Zbog nedostatnog prigušnog momenta dolazi do oscilatornog povećanja rotorskog kutaVeliki poremećaj – odziv sustava karakteriziraju velike promjene rotorskih kuteva, u ovisnosti o nelinearnom odnosu P-δOčuvanje stabilnosti ovisi o:

- početnom radnom režimu EES-a i- težini poremećaja

Nestabilnost se ispoljava u obliku aperiodskog povećanja rotoskog kuta, kao posljedice nedovoljnog

sinkronizirajućeg momenta.Razmatrani vremenski period nakon poremećaja: 3-5 s (za jako velike sustave može se produžiti na 10 s)

67. Objasnite pojam naponske stabilnosti obzirom na veliki i mali poremećaj.

Naponska stabilnost “Razmatra sposobnost EES-a da održi stacionarnu vrijednost napona u svim čvorištima sustava kako u normalnom radnomrežimu tako i u slučaju poremećaja”Nestabilnost se ispoljava kao progresivno povećanje ili smanjenje napona u nekim čvorištima sustava. Ponajprije ovisi o padu napona kao posljedice tokova aktivnih i reaktivnih snaga kroz reaktancije prijenosne mreže. Naponska stabilnost nameće ograničenje po pitanju veličine prijenosa djelatne snageDodatno ograničenje – mogućnost proizvodnje jalove snage SG-a.

Naponska stabilnost – veliki poremećaj razmatra sposobnost EES-a izloženog velikim poremećajima kao što su sistemski kvarovi, ispad proizvodnje ili ispad prijenosnih elemenata da upravlja naponimaOdređuje se na temelju:

- karakteristika tereta sustava i- interakcije sustava upravljanja kontinuiranog ili diskretnog tipa i djelovanja zaštita

Vremenski period analize mora biti dovoljno dugačak da se obuhvate svi relevantni utjecaji (djelovanje regulacijskih trafoa, ograničivači uzbudne struje). Kreće se u rasponu od nekoliko sekundi do nekoliko desetaka minuta.Naponska stabilnost – mali poremećaj razmatra sposobnost EES-a da upravlja naponima uslijed malih perturbacija, kao što su inkrementalne promjene opterećenja sustavaOdređuje se za određeni trenutak u vremenu, na temelju:

- karakteristika tereta sustava i- sustava upravljanja kontinuiranog ili diskretnog tipa

Statičkom analizom utvrđuju se:- granice stabilnosti- utjecajni faktori naponske stabilnosti- različiti post-poremećajni scenariji (analiza sigurnosti)

Kriterij za održanje naponske stabilnosti, uslijed malog poremećaja, za određeni radni režim: “Ako povećavamo injektiranje jalove snage u određenom čvorištu sustava, amplituda napona u tom čvorištu također se povećava”EES je naponski nestabilan, ukoliko se barem u jednom čvorištu sustava napon smanjuje, a da se istodobno povećava injektiranje jalove snage u tom čvorištu.

68. Objasnite pojam frekvencijske stabilnosti.

Frekvencijska stabilnost “Razmatra sposobnost EES-a da održi stacionarnu vrijednost frekvencije unutar dozvoljenog opsega vrijednosti nakon teškog sistemskog poremećaja, koji rezultira značajnom neravnotežom između proizvodnje i opterećenja”Frekvencijska stabilnost ovisi o mogućnosti ponovne uspostave ravnoteže proizvodnje i opterećenja, uz minimalni gubitak opterećenja.Teški sistemski poremećaji općenito rezultiraju značajnim odstupanjima:

- Frekvencije- Tokova snaga- Napona- Drugih sistemskih varijabli

Navedena odstupanja pokreću odgovarajuće procesne, upravljačke i zaštitne akcije koje obično nisu obuhvaćene alatima za analizu klasične prijelazne stabilnosti ili naponske stabilnosti.

69. Slikom prikažite karakteristiku snaga-kut za generator priključen na krutu mrežu. Naznačite stabilno i nestabilno područje rada.

Karakteristika snaga-kut (P-δ) za generator s cilindričnim rotorom (turbogenerator) uz konstantnu uzbudu E i napon krute mreže UKM

70. Objasnite zbog čega generator s cilindričnim rotorom, praktički, ne može raditi s kutomopterećenja većim od 90°?

Ako se s povećanjem snage P povećava i kut δ stabilnost je sačuvana ako vrijedi

∂Pe∂δ

>0∂Pe∂δ

=E ∙U KM

Xcosδ

- koeficijent sinkronizacijske snage

Kriterij statičke stabilnosti: pozitivan koeficijent sinkronizacijske snage

Uz uvjet da su E, UKM i X konstantni: granica statičke stabilnosti za turbogenerator je 90 o

71. Definirajte kriterij statičke stabilnosti za generatore s cilindričnim rotorom na krutoj mreži

Ako se s povećanjem snage P povećava i kut δ stabilnost je sačuvana ako vrijedi ∂Pe∂δ

>0∂Pe∂δ

=E ∙U KM

Xcosδ - koeficijent sinkronizacijske snage

Kriterij statičke stabilnosti: pozitivan koeficijent sinkronizacijske snage.

72. Prikažite vektorski dijagram za generator s istaknutim polovima

73. Izvedite izraz za djeltanu snagu generator sistaknutim polovima. Skicirajte odnost snaga-kut i označite karaksteristične točke.

74. Shemom i slikama prikažite vanjsku karakteristiku snaga-kut generator te utjecaj povećanja uzbude na prijenos djelatne snage

Početno stanje U 10 ,E10 , P0 , δ0

Povećanjem uzbude E1' →E1 (u

horizontalnom smjeru) dolazi do povećanja djelatne snage prijenosa.

75. Izvedite izraz za kriterij statičke stabilnosti višestrojnog sustava-Primjenom metode čvorišta za reducirani višestrojni sustav vrijedi:

Kriterij statičke stabilnosti:

76. Na primjeru ispada jednog od 2 paralelna voda koji povezuju SG s krutom mrežom, objasnite pojam prijelazne stabilnosti i kriterij jednakih površina.