6
10. KONFERENCA SLOVENSKIH ELEKTROENERGETIKOV – Ljubljana 2011 CIGRE ŠK A2 – 02 Postavitev prečnega transformatorja v RTP Divača Aleksander Polajner Elektro – Slovenija d.o.o. Hajdrihova 2, Ljubljana e-pošta: [email protected] , tel.: +386 1 474 3543 mag. Marko Hrast Elektro – Slovenija d.o.o. Hajdrihova 2, Ljubljana e-pošta: [email protected], tel.: +386 1 474 2441 Drago Škamperle Elektro – Slovenija d.o.o. Kraška cesta 1, Divača e-pošta: [email protected] , tel.: +386 1 474 4114 Marijan Pezdirc Elektro – Slovenija d.o.o. Hajdrihova 2, Ljubljana e-pošta: [email protected] , tel.: +386 1 474 2441 Povzetek Zaradi prekomernih pretokov električne energije prek 400 kV prenosnega daljnovoda proti Italiji, smo v letu 2010 v RTP Divača dogradili 400 kV stikališče in vanj namestili prečni transformator moči 1200 MVA. 1800- tonski velikan je pričel poskusno obratovati v mesecu decembru, skoraj leto dni pred prvotno zastavljenim terminskim planom. V referatu želimo predstaviti projekt postavitve prečnega transformatorja od izdelave, transporta, izgradnje pripadajoče infrastrukture, pa vse do zagona transformatorja. Installation of Phase shifting transformer in SS Divača Abstract – Due to an excessive electric energy flow through the 400 kV transmission line towards Italy, we decided to upgrade the 400 kV switchyard and to install an 1200 MVA Phase shifting transformer. The 1800-tonne giant has started with trial operation in December last year, nearly a year before the primary set time schedule. In this paper we wish to present the project of installing the transformer, from the production of the transformer, transport, building of the belonging infrastructure, until final energizing.

Postavitev prečnega transformatorja v RTP Divača · PDF fileMonitoring) MS 3000 proizvajalca AREVA (Alstom), − v prečnem transformatorju je vgrajenih 82 tokovnih merilnih transformatorjev

  • Upload
    ngophuc

  • View
    234

  • Download
    3

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Postavitev prečnega transformatorja v RTP Divača · PDF fileMonitoring) MS 3000 proizvajalca AREVA (Alstom), − v prečnem transformatorju je vgrajenih 82 tokovnih merilnih transformatorjev

10. KONFERENCA SLOVENSKIH ELEKTROENERGETIKOV – Ljubljana 2011 CIGRE ŠK A2 – 02

Postavitev prečnega transformatorja v RTP Divača

Aleksander Polajner Elektro – Slovenija d.o.o. Hajdrihova 2, Ljubljana

e-pošta: [email protected], tel.: +386 1 474 3543

mag. Marko Hrast Elektro – Slovenija d.o.o. Hajdrihova 2, Ljubljana

e-pošta: [email protected], tel.: +386 1 474 2441

Drago Škamperle Elektro – Slovenija d.o.o.

Kraška cesta 1, Divača e-pošta: [email protected], tel.: +386 1 474 4114

Marijan Pezdirc Elektro – Slovenija d.o.o. Hajdrihova 2, Ljubljana

e-pošta: [email protected], tel.: +386 1 474 2441

Povzetek – Zaradi prekomernih pretokov električne energije prek 400 kV prenosnega daljnovoda proti Italiji, smo v letu 2010 v RTP Divača dogradili 400 kV stikališče in vanj namestili prečni transformator moči 1200 MVA. 1800-tonski velikan je pričel poskusno obratovati v mesecu decembru, skoraj leto dni pred prvotno zastavljenim terminskim planom. V referatu želimo predstaviti projekt postavitve prečnega transformatorja od izdelave, transporta, izgradnje pripadajoče infrastrukture, pa vse do zagona transformatorja.

Installation of Phase shifting transformer in SS Divača

Abstract – Due to an excessive electric energy flow through the 400 kV transmission line towards Italy, we decided to upgrade the 400 kV switchyard and to install an 1200 MVA Phase shifting transformer. The 1800-tonne giant has started with trial operation in December last year, nearly a year before the primary set time schedule. In this paper we wish to present the project of installing the transformer, from the production of the transformer, transport, building of the belonging infrastructure, until final energizing.

Page 2: Postavitev prečnega transformatorja v RTP Divača · PDF fileMonitoring) MS 3000 proizvajalca AREVA (Alstom), − v prečnem transformatorju je vgrajenih 82 tokovnih merilnih transformatorjev

10. KONFERENCA SLOVENSKIH ELEKTROENERGETIKOV – Ljubljana 2011 CIGRE ŠK A2 – 02

I. POGLED V LETO 2006 Slovensko prenosno omrežje je bilo zgrajeno za potrebe nekdanje skupne države in je z interkonekcijskimi 400 kV in 220 kV daljnovodi sorazmerno močno povezano s sosednjimi elektroenergetskimi sistemi (Hrvaška, Avstrija, Italija). S prenosnimi meddržavnimi zmogljivostmi se je Slovenija povezala v UCTE interkonekcijo z namenom sinhronega, varnega in zanesljivega obratovanja, zlasti v primerih večjih izpadov znotraj sistema. Z uvedbo prostega trga z električno energijo in zaradi vse večjega primanjkljaja električne energije na zahodu Evrope so se razmere v prenosnem omrežju bistveno spremenile. Zaradi omejenih naravnih resursov v zahodnih evropskih državah se je uvoz energije z vzhoda povečeval in se bo po projekcijah še nadalje, zato je slovenski elektroenergetski sistem (EES) vedno bolj izpostavljen vplivom pretokov velikih moči v smeri vzhod-zahod. Sosednja Italija je največja evropska uvoznica, precejšnji del tega tranzita poteka prek Slovenije. Pereč problem za sigurnost obratovanja slovenskega EES predstavlja ozko grlo na meji z Italijo, saj je Slovenija z Italijo povezana zgolj z daljnovodom 400 kV Divača – Redipuglia in 220 kV Divača – Padriče. Pretoki so dosegali moči celo do 1800 MW, zgornja meja zanesljivega obratovanja pa leži pri 1500 MW. Ob tako velikih tranzitih bi izpad enega daljnovoda povzročil preobremenitev drugega, s čimer bi bila resno ogrožena obratovalna zanesljivost slovenskega in tudi sosednjega italijanskega EES, poleg tega so nastajale tudi velike izgube v prenosnem omrežju. ELES, ki je v okviru UCTE interkonekcije obvezan zagotavljati ustrezno stopnjo zanesljivosti obratovanja, za učinkovit nadzor nad čezmejnimi pretoki moči ni imel ustreznih tehničnih rešitev.

II. ODLOČITEV Evropski parlament in svet EU sta konec leta 2006 sklenila, da je potrebno na meji Slovenija-Italija zagotoviti tehnične zmožnosti za nadzor in regulacijo pretokov, kar je pomenilo vgradnjo transformatorja s prečno regulacijo (PST – Phase Shifting Transformer). Zaradi zgolj dveh obstoječih daljnovodnih povezav s sosednjo Italijo je imel ELES razmeroma enostavne možnosti za obvladovanje pretokov. Tako je leta 2006 sprejel odločitev, da v RTP Divača vgradi prečni transformator, s katerim bo možno učinkovito regulirati pretoke delovne moči prek 400 kV prenosnega daljnovoda, posredno pa tudi prek 220 kV daljnovoda. Odločitev je bila sprejeta z naslednjimi poslovnimi cilji:

- Povečati zanesljivost obratovanja prenosnega omrežja v slovenskem EES,

- povečati zanesljivost napajanja 110 kV omrežja preko transformatorskih enot,

- omogočiti nadzor nad pretoki električne energije med slovenskim in italijanskim EES,

- zmanjšati izgube v prenosnem omrežju zaradi prevelikih in nenadzorovanih tranzitov električne energije,

- omogočiti večje prihodke iz naslova zakupa prostih čezmejnih prenosnih kapacitet (NTC – Net Transfer Capacity).

III. KAJ JE PREČNI TRANSFORMATOR?

Prečni transformator (PST) ustvarja fazni premik med stranjo napajanja (indeks S – source) in stranjo porabe (indeks L – load) oziroma fazni premik med vhodno in izhodno efektivno vrednostjo napetosti na primarni strani transformatorja. Na ta način je možno regulirati pretoke energije. PST v EES ne opravlja nobene druge funkcije, kot je premik faze in morebitne napetostne prestave. Prečni transformator dodaja napetost pod kotom 90o k vhodni napetosti (slika 1). Od izvedbe prečnega transformatorja je odvisno, od kod dobi prečno napetost. Najpogosteje je transformator zgrajen iz dveh enot – serijske (Series transformer - ST) in vzbujalne (Exciter transformer - ET), pri čemer vzbujalna enota daje napetost za napajanje serijske enote. Kadar napetost na bremenski strani UL prehiteva napetost na izvorni strani US (kot premaknitve faze je pozitiven) govorimo o advanced (naprednem) načinu delovanja in povečujemo pretok delovne moči. V nasprotnem primeru, ko UL zaostaja za US (kot premaknitve faze je negativen), gre za retard (zaviralni) način delovanja in zmanjševanje pretoka delovne moči.

Slika 1: Kazalčni diagrami serijske in vzbujalne enote PST

IV. LOKACIJA RTP Divača se nahaja na jugozahodnem delu Slovenije blizu meje z Italijo in predstavlja pomembno vozlišče 400 kV in 220 kV prenosnih daljnovodov, ki prihajajo iz notranjosti Slovenije in iz Hrvaške in se v RTP Divača združijo s prenosnimi daljnovodi iz Italije (slika 2).

Page 3: Postavitev prečnega transformatorja v RTP Divača · PDF fileMonitoring) MS 3000 proizvajalca AREVA (Alstom), − v prečnem transformatorju je vgrajenih 82 tokovnih merilnih transformatorjev

10. KONFERENCA SLOVENSKIH ELEKTROENERGETIKOV – Ljubljana 2011 CIGRE ŠK A2 – 02

Slika 2: Elektroenergetski sistem Slovenije

Poleg pomembnega vozlišča mednarodnih elektroenergetskih poti predstavlja tudi napajalno točko za 110 kV omrežje Primorske. Na sliki 3 je zračni posnetek RTP Divača pred postavitvijo prečnega transformatorja. Na zgornji strani posnetka je obstoječe 400 kV stikališče s priključenimi 400 kV daljnovodi iz Redipuglie (Italija), Beričevega in Meline (Hrvaška), na spodnji strani je 220 kV stikališče z 220 kV daljnovodi iz Kleč, Pehlina (Hrvaška) in Padrič (Italija). Med obema stikališčema leži približno 15.000 m2 velik plato, na katerem je sedaj že postavljen prečni transformator z vso pripadajočo visokonapetostno opremo.

Slika 3: RTP Divača s platojem za postavitev PST

V. IZVEDBA PREČNEGA TRANSFORMATORJA

Po sprejeti odločitvi o vgradnji prečnega transformatorja v 400 kV daljnovod proti Italiji in dokončno izdelani razpisni dokumentaciji je bil v drugi polovici leta 2007 po postopku javnega naročila za nabavo PST izbran dobavitelj Siemens, d.o.o. Po podpisani pogodbi v mesecu decembru tega leta se je pričela izgradnja transformatorja v tovarni Siemens Transformers Austria GmbH & Co KG, Weiz.

Leto 2008 je minilo v znamenju izdelave, usklajevanja in potrjevanja obsežne tehnične in tovarniške dokumentacije. Različne študije Fakultete za elektrotehniko v Ljubljani in Elektroinštituta Milan Vidmar so pokazale, da je za učinkovito regulacijo pretokov energije proti Italiji potrebno vgraditi PST prehodne moči 1200 MVA z možnostjo regulacije kota premaknitve faze do ± 40o

. Zaradi velikosti in teže transformatorja s tolikšno močjo in kotom je bila zaradi morebitnih težav s transportom sprejeta odločitev o izvedbi z dvema vzporedno vezanima PST enotama po 600 MVA. Vsaka enota ima dve jedri, vsako jedro je v svojem kotlu. Na enem jedru je nameščeno vzbujalno in regulacijsko navitje (vzbujalni del), ki napaja simetrično serijsko 400 kV navitje na drugem jedru (serijski del). Povezave so izpeljane s togimi bočnimi povezavami med obema kotloma (ang. Throats). Osnovna vezalna shema je prikazana na fotografiji (slika 4).

Slika 4: Osnovna shema vezave PST

Zgornji del vezalne sheme na sliki 4 predstavlja serijski del, spodaj je vzbujalni del ene enote. Primarna stran serijskega dela je popolnoma odprta, na sredino simetričnega serijskega navitja je priključena primarna stran vzbujalnega dela. Sekundarna stran serijskega dela je vezana v trikot. S kombinacijo zvezde vzbujalnega dela in trikota serijskega dela je doseženo dodajanje napetosti v pravokotni (prečni) smeri na primarno vhodno napetost. Regulacija kota premaknitve faze je izvedena s tremi enofaznimi regulacijskimi stikali na sekundarni strani vzporedne enote, kot je mogoče spreminjati od 0o do ±40o. Smer spreminjanja kota je odvisna od položaja t.i. PZ stikala (Prehiteva-zaostaja stikalo, ang. Advanced-Retard Switch), ki se nahaja v serijskem delu. Na shemi PZ stikalo ni vidno. Izbrana varianta prečnega transformatorja ima naslednje osnovne tehnične podatke:

− nazivna napetost: 400 kV;

Page 4: Postavitev prečnega transformatorja v RTP Divača · PDF fileMonitoring) MS 3000 proizvajalca AREVA (Alstom), − v prečnem transformatorju je vgrajenih 82 tokovnih merilnih transformatorjev

10. KONFERENCA SLOVENSKIH ELEKTROENERGETIKOV – Ljubljana 2011 CIGRE ŠK A2 – 02

− nazivna prehodna moč: 1200 MVA; − izvedba: dve paralelni enoti po 600 MVA; − vsaka enota je sestavljena iz serijskega in

vzbujalnega dela; − fazni premik: ± 40o; − hlajenje: ONAN/ONAF – 80%/100%; − celotna teža obeh enot: 1800 t; − količina hladilnega olja: cca 400 t; − dimenzije ene enote s hladilnim sistemom:

25 x 10 m. − proizvajalec: SIEMENS − tovarna proizvajalca: Siemens Transformers

Austria, Weiz

VI. OPREMA PREČNEGA TRANSFORMATORJA

Poleg kotlov z jedri in različnimi navitji obe enoti prečnega transformatorja sestavlja tudi sistem hlajenja. Za učinkovito hlajenje transformator uporablja naravno hlajenje do 80% nazivne obremenitve, nad to vrednostjo pa se vklopijo ventilatorji za dodatno hlajenje (ONAN/ONAF – 80%/100%). Hladilni sistem je ločen od kotlov, hladilniki so nameščeni na lastnem jeklenem ogrodju, ventilatorji se nahajajo pod hladilniki.

Slika 5: Pogled na enoto PST od zgoraj

Navedimo še nekaj zanimivosti iz opreme prečnega transformatorja:

− V navitjih so vgrajeni temperaturni optični senzorji za neposredno odčitavanje temperatur,

− na serijskem in vzbujalnem delu je nameščen sistem za neposredni nadzor (On-Line Monitoring) MS 3000 proizvajalca AREVA (Alstom),

− v prečnem transformatorju je vgrajenih 82 tokovnih merilnih transformatorjev za različne zaščitne in nadzorne funkcije,

− uporabljeni so sušilci zraka z avtomatskim sušenjem sušilnega sredstva,

− delovanje regulacijskih stikal nadzoruje nadzorni sistem TAPGUARD 260,

− za regulacijo paralelnega delovanja obeh enot PST je uporabljen regulator TAPCON 260.

VII. IZDELAVA PREČNEGA

TRANSFORMATORJA IN PREVOZ Po dokončno izdelani in potrjeni tehnični dokumentaciji se je v letu 2009 pričela izdelava transformatorja. Najprej je bila izdelana ena enota (serijski in vzbujalni del), po uspešno opravljenih tovarniških preizkušanjih v januarju 2010 je sledila izdelava naslednje enote. Nabor preizkušanj je bil podoben kot pri klasičnih izvedbah prenosnih transformatorjev (skladno z IEC 600076-3) s tem, da je bila izvedba samih meritev zaradi velikega števila navitij zahtevnejša in je trajala dlje.

Slika 6: Izdelava jedra za prvo enoto PST

Prevzemni preizkusi za serijski in vzbujalni del druge enote so bili uspešno opravljeni v prvi polovici julija 2010.

Slika 7: Prva enota PST med preizkušanjem v tovarni

Po opravljenih preizkušanjih v tovarni proizvajalca se je pričelo eno zanimivejših poglavij celotnega

Page 5: Postavitev prečnega transformatorja v RTP Divača · PDF fileMonitoring) MS 3000 proizvajalca AREVA (Alstom), − v prečnem transformatorju je vgrajenih 82 tokovnih merilnih transformatorjev

10. KONFERENCA SLOVENSKIH ELEKTROENERGETIKOV – Ljubljana 2011 CIGRE ŠK A2 – 02

projekta – transport. Izjemna velikost in teža prečnega transformatorja so narekovali obsežne predpriprave, ki so se pričele dobro leto pred končno izdelavo. Nemudoma po zaključenih delih v tovarni je prevoznik Transing, d.o.o. izvedel transport vse dodatne opreme v RTP Divača (skoznjiki, hladilni sistem, konservatorji…), saj je bilo prostora za skladiščenje dovolj. Za prevoz opreme za obe enoti je bilo potrebnih okoli 30 velikih tovornjakov – vlačilcev. Transport samih kotlov je zahteval več koordinacije, saj je bilo potrebno težke kotle postaviti na pripravljene temelje. Prevoz kotlov je potekal v štirih delih – vsak kotel je bilo potrebno ločeno prepeljati z vlakom do železniške postaje v Divači. Tam je bilo potrebno tovor preložiti na posebno cestno kompozicijo in ga prepeljati do končne lokacije. Transportna teža vsakega kotla (brez olja, polnitev s suhim zrakom) je znašala skoraj 310 t (serijski del) oz. nekaj manj kot 300 t (vzbujalni del). Skupna teža železniške kompozicije s serijskim kotlom je znašala kar 546 t, kar je najtežji transport, ki je bil kdajkoli prepeljan po železnici. Tudi prevoz po cesti od železniške postaje do RTP Divača je pustil močan vtis. Prevozniki so kotel vpeli med priklopni vozili, ki sta ju spredaj in zadaj poganjali vlečni vozili, vsako po 485 kW moči. Celotna kompozicija je bila dolga skoraj 70 m, visoka ter široka po 5 m in je tehtala blizu 530 t. Premikala se je na 200 kolesih na 30 oseh. Za transportno pot dolžine 1,5 km do končne lokacije je kompozicija potrebovala nekaj manj kot 2 uri.

Slika 8: Prevoz serijskega dela prve enote PST

Prevoz kotlov za obe enoti PST je potekal v mesecu juliju in avgustu 2010.

VIII. DOGRADNJA STIKALIŠČA Projekt vgradnje prečnega transformatorja v interkonekcijski daljnovod proti Italiji seveda ni obsegal le nabavo prečnega transformatorja. Vzporedno z načrtovanjem in izdelavo transformatorja je potekala izgradnja vse preostale potrebne infrastrukture z vsemi spremljajočimi dejavnostmi.

Ker bi podrobni opis posameznih dejavnosti presegel obseg pričujočega referata, bomo za predstavo o kompleksnosti projekta navedli le glavne točke projekta:

− demontaža 220 kV zbiralnic na platoju in priprava platoja,

− gradnja štirih transformatorskih polj 400/400 kV,

− gradnja 400 kV obhodnega polja, − gradnja polja za priključitev PST na glavne

zbiralnice v zveznem polju, − gradnja polja za priključitev PST na DV 400

kV Redipuglia, − gradnja transformatorskih zbiralk, − gradnja relejne hišice dimenzij 9,6 x 7,6m za

opremo vodenja, zaščite, meritve in napajanje,

− gradnja novega ozemljilnega sistema, − zamenjava diesel agregata, transformatorja

lastne rabe in dogradnja razsmernika, − vključitev sistema lastne rabe, vodenja,

zaščite in meritev v obstoječe sisteme.

Slika 9: Tloris novega stikališča – postavitev PST

Pri izdelavi temeljev za obe enoti prečne transformacije in točkastih temeljev za nosilne konstrukcije hladilnih sistemov je bilo potrebno paziti predvsem na enakomerno višino. Kotla sta namreč postavljena neposredno na temelj (brez koles) in sta med seboj ter še s hladilnim sistemom povezana s togimi prečnimi povezavami, ki ne dovoljujejo večjih toleranc.

IX. MONTAŽNA DELA Po dokončno izdelanih temeljih za obe enoti PST in pripadajoče hladilne sisteme se je lahko pričela postavitev na temelje in montaža obeh enot. Vsa montažna dela so izvedle montažne ekipe Kolektor ETRA d.o.o.

Page 6: Postavitev prečnega transformatorja v RTP Divača · PDF fileMonitoring) MS 3000 proizvajalca AREVA (Alstom), − v prečnem transformatorju je vgrajenih 82 tokovnih merilnih transformatorjev

10. KONFERENCA SLOVENSKIH ELEKTROENERGETIKOV – Ljubljana 2011 CIGRE ŠK A2 – 02

Prvi korak montaže je bila postavitev nosilnih ogrodij za hladilni sistem, kar je bilo narejeno še pred postavitvijo obeh kotlov na temelje. Tako je bilo mogoče ustrezno izvesti vse prečne povezave med kotloma enote PST in med hladilnim sistemom.

Slika 10: Montaža serijskega dela in postavitev na temelje

vzbujalnega dela prve enote PST Ko sta bila oba kotla končno povezana med seboj in s hladilnim sistemom, je bilo mogoče namestiti vso ostalo opremo – skoznjike, hladilnike, konservatorja, nadzorne omarice ter izvesti vse povezave. Sledilo je polnjenje transformatorja z oljem. Zaradi velike količine olja (nekaj manj kot 200 t olja/enoto PST) je proces vakuumiranja, polnjenja in centrifugiranja transformatorskega olja trajal skoraj teden dni za vsako enoto. Vsa montažna dela na obeh enotah PST so bila zaključena po dveh mesecih. Po zaključeni montaži transformatorja in dokončani gradnji spremljajoče infrastrukture v mesecu oktobru 2010 so v novozgrajenem stikališču in na samem transformatorju sledili zelo obsežni funkcionalni preizkusi. V decembru 2010 sta bili obe enoti PST in vsa ostala oprema pripravljeni za poskusno obratovanje.

Slika 11: Dokončno postavljeni enoti PST

X. ZAKLJUČKI

Z uvedbo prostega trga z električno energijo in vedno večjim uvozom iz vzhodnoevropskih držav so se prekomerno povečali pretoki električne energije preko slovenskega prenosnega omrežja v smeri proti zahodu. Da bi lahko učinkovito nadzirali pretoke, ki so v konicah dosegali moči tudi do 1800 MW, se je vodstvo ELES-a v letu 2006 odločilo za vgradnjo prečnega transformatorja v RTP Divača. Osnovni cilji vgradnje so bili povečanje zanesljivosti delovanja slovenskega EES in zmanjšanje izgub v sistemu. Projekt vgradnje, ki je vključeval zahtevno načrtovanje in izdelavo ogromne naprave, izgradnjo novega 400 kV stikališča in relejne hišice ter enega najzahtevnejših transportov v slovenski zgodovini, je bil uspešno zaključen konec leta 2010, skoraj eno leto pred prvotno začrtanim rokom. Od 15. decembra 2010 dalje je prečni transformator v poskusnem obratovanju in učinkovito omejuje pretoke, večinoma v pasu med 600 in 800 MW.

REFERENCE

[1] Elektroinštitut Milan Vidmar, Vgradnja prečnih transformatorjev v interkonekcijske vode na meji Slovenija-Italija, študija št. 1803/II, 2007

[2] Elektroinštitut Milan Vidmar, Študija za vgradnjo prečnega transformatorja-analiza stanja, študija št. 1803, 2006

[3] M. Berlec, D. Makuc, K. Lenasi, Prečni transformatorji v povezavi EES Slovenije in Italije, CIGRE, Čatež, 2007

[4] Fakulteta za elektrotehniko Univerze v Ljubljani, Študija za vgradnjo prečnega transformatorja, 2006

[5] IBE d.d., Vgradnja prečnega transformatorja 400/400 kV, 1200 MVA, inv. program, 2009

[6] Transing d.o.o., Elaborat za prevoz prečnega transformatorja RTP 400/220/110 kV Divača, 2010