Transformatory z regulacją przekładni pod obciążeniem w systemie elektroenergetycznym

Opis

Transformatory z regulacją przekładni pod obciążeniem w systemie elektroenergetycznym – zagadnienia wybrane. Seria monografie nr 182

autor: Małkowski Robert

Wydawnictwo Politechniki Gdańskiej

Zmiany zachodzące w systemie elektroenergetycznym, związane między innymi ze stałym wzrostem zapotrzebowania na moc, przyłączaniem źródeł odnawialnych czy rozwojem elektromobilności, przy jednoczesnym wzroście wymagań dotyczących jakości energii elektrycznej, zmuszają operatorów sieci elektroenergetycznych do podejmowania działań zmierzających do sprostania nowym wymaganiom. Jednym z kierunków tych działań jest wykorzystanie w procesach regulacji napięcia i mocy biernej w systemie elektroenergetycznym, w szerszym niż dotychczas zakresie, transformatorów energetycznych z regulacją przekładni pod obciążeniem. Taka sytuacja wymaga przeglądu i rewizji stosowanych dotychczas algorytmów regulacji przekładni transformatorów w poszczególnych węzłach systemu elektroenergetycznego.

Monografia stanowi syntezę aktualnego stanu wiedzy dotyczącej modeli matematycznych oraz stosowanych algorytmów regulacji transformatorów z regulacją przekładni pod obciążeniem. W kolejnych rozdziałach pracy przedstawiono sposoby wykorzystania transformatorów w głównych węzłach systemu elektroenergetycznego, a w szczególności: w węzłach wytwórczych, stacjach przesyłowych sieci najwyższych napięć oraz stacjach WN/SN (GPZ). Uzupełnieniem są opisy stosowanych algorytmów koordynacji transformatorów z zewnętrznymi źródłami mocy biernej, sąsiednimi stacjami elektroenergetycznymi, zasobnikami energii itd.

Dla każdego rozważanego przypadku omówiono podstawy teoretyczne, uwarunkowania techniczne oraz aktualny stan praktyki inżynierskiej w zakresie stosowanych algorytmów regulacji. W ramach przeprowadzonego wywodu wykazano celowość oraz możliwości poprawy istniejących algorytmów sterowania transformatorami z regulacją przekładni pod obciążeniem. Jednocześnie w monografii zamieszczono opisy objętych ochroną patentową, autorskich algorytmów sterowania pracą transformatorów blokowych oraz transformatorów w stacjach elektroenergetycznych WN/SN. Istotną zaletą wynikającą z zastosowania przedstawionych propozycji jest możliwość zwiększenia zapasu stabilności napięciowej systemu elektroenergetycznego.

Zaproponowane algorytmy zostały pozytywnie zweryfikowane w badaniach symulacyjnych (szeroko zaprezentowanych w monografii), a możliwości ich praktycznego wdrożenia zostały potwierdzone w testach empirycznych (również przedstawionych w monografii), przeprowadzonych z wykorzystaniem modeli fizycznych w laboratorium LINTE^2 Politechniki Gdańskiej. W monografii zawarto również opis aktualnych trendów badawczo-rozwojowych związanych z poruszaną tematyką. W szczególności omówiono możliwości regulacyjne: transformatorów z energoelektronicznym podobciążeniowym przełącznikiem zaczepów, transformatorów hybrydowych, jak również transformatorów energoelektronicznych.

Słowa kluczowe: transformatory w stacjach przesyłowych, modele matematyczne transformatorów energetycznych, transformatory w węzłach wytwórczych, transformatory w stacjach GPZ, transformatory

SPIS TREŚCI

WYKAZ OZNACZEŃ I SKRÓTÓW

1. WPROWADZENIE

1.1. Transformatory w systemie elektroenergetycznym

1.2. Kryteria regulacji transformatorów

1.3. Charakterystyka procesu regulacji

1.3.1. Strefa nieczułości

1.3.2. Szybkość procesu regulacji przekładni

1.3.3. Kompensacja prądowa regulatora napięcia transformatora

1.4. Zawartość monografii

2. MODELE MATEMATYCZNE TRANSFORMATORÓW ENERGETYCZNYCH

2.1. Wstęp

2.2. Transformator idealny

2.3. Model matematyczny transformatora dwuuzwojeniowego

2.4. Model matematyczny transformatora dwuuzwojeniowego w jednostkach względnych

2.5. Model transformatora ze zmienną przekładnią

2.6. Autotransformator

2.7. Transformator trójuzwojeniowy – model konwencjonalny

2.8. Transformator trójuzwojeniowy – model obwodowy

2.9. Transformator trójuzwojeniowy – model z dodatnimi wartościami impedancji

3. TRANSFORMATORY W WĘZŁACH WYTWÓRCZYCH

3.1. Wstęp

3.2. Obszar dopuszczalnych stanów pracy generatora synchronicznego

3.3. Wpływ zmiany przekładni transformatora blokowego na możliwości regulacyjne generatora i bloku

3.4. Sposoby koordynacji regulatora transformatora blokowego z regulatorem generatora

3.5. Układ automatycznej regulacji napięcia elektrowni ARNE

3.5.1. Układy regulacji grupowej

3.5.2. Regulacja generatorowa

3.5.3. Wykorzystanie transformatorów z regulacją podobciążeniową

3.6. Koordynacja działania transformatora blokowego z ogranicznikami

4. TRANSFORMATORY W STACJACH PRZESYŁOWYCH

4.1. Wstęp

4.2. Regulacja napięcia i mocy biernej

4.2.1. Kryteria i nastawy

4.2.2. Koordynacja regulacji napięcia i mocy biernej

4.2.3. Koordynacja działania z zewnętrznymi źródłami mocy biernej

4.3. Praca równoległa transformatorów w stacji

4.4. Podsumowanie

5. TRANSFORMATORY W STACJACH GPZ

5.1. Wstęp

5.2. Wybrane sposoby utrzymania zadanej wartości napięcia w sieci

5.3. Adaptacyjny algorytm regulatora transformatora zasilającego

5.3.1. Charakterystyki odbiorów w sieci SN

5.3.2. Wpływ regulacji przekładni transformatora na charakterystyki odbiorów

5.3.3. Wpływ regulacji przekładni transformatora na ryzyko powstania lawiny napięcia

5.3.4. Sposób regulacji transformatorów zasilających sieć rozdzielczą

6. NOWOCZESNE ROZWIĄZANIA STOSOWANE W UKŁADACH Z TRANSFORMATORAMI

6.1. Wstęp

6.2. Transformatory z energoelektronicznym przełącznikiem zaczepów

6.2.1. Wprowadzenie

6.2.2. Hybrydowy przełącznik zaczepów

6.2.3. Energoelektroniczny przełącznik zaczepów

6.3. Transformatory hybrydowe

6.4. Transformatory energoelektroniczne

6.5. Podsumowanie

7. PODSUMOWANIE

ZAŁĄCZNIKI

Z.1. Parametry transformatorów

Z.2. Laboratorium LINTE^2

Z2.1. Wstęp

Z2.2. Jednostka funkcjonalna LOAD

Z2.3. Jednostka funkcjonalna LINE

Z2.4. Jednostka funkcjonalna TG

Z.3. Opis testów laboratoryjnych

Z.4. Model sieci średniego napięcia

BIBLIOGRAFIA

Streszczenie w języku polskim

Streszczenie w języku angielskim