Silviu CIOT TEMA IGD

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti

Facultatea Energetica

Master Surse regenerabile de energie

TEMA

IMPACTUL GENERARII DISTRIBUITE ASUPRA RETELELOR ELECTRICE

Masterand: CIOT SILVIU

Specializarea: Surse regenerabile de energie

Anul universitar 2013/2014

TEMA - IMPACTUL GENERARII DISTRIBUITE

ASUPRA RETELELOR ELECTRICE

Pentru aceasta retea se urmareste imbunatatirea regimului de functionare, prin aplicarea urmatoarelor masuri:

a)Compensarea puterii reactive, in vederea obtinerii unui factor de putere neutral de 0,92.

S-au compensat doar consumatorii industriali:

Tabelul 1 Puterile si compensarea puterii

Consumator

cos

S

P

Qcalc

nr baterii

Qcompesre

Q necompensat

Q total compensat

kVA

kW

kVAR

kVAR

kVAR

kVAR

6

0.78

2100

1638

616.3519011

1

480

1314

834

7

0.76

1900

1444

619.7124134

1

480

1235

755

8

0.75

2500

1875

854.8479142

2

960

1654

694

9

0.8

2200

1760

570.2431396

1

480

1320

840

Tensiuni in noduri inainte si dupa compensare:

NOD

U [kV]

U [kV]

necompensat

compensat

IT.SEN

115.5

115.5

IT-ST

114.647

114.861

MT-S1-ST

22.795

22.838

MT-S2-ST

21.814

22.261

NC1

22.716

22.76

NC10

21.205

21.775

NC2

22.669

22.712

NC3

22.629

22.672

NC4

22.62

22.663

NC5

20.131

20.921

NC6

20.151

20.941

NC7

20.229

21.006

NC8

20.403

21.148

NC9

20.816

21.469

b)Stabilirea configuratiei optime a retelei electrice de medie tensiune prin reconfigurare.

Pentru reconfigurarea retelei electrice de medie tensiune se deconecteaza pe rand cate o linie, din apropierea punctului C4 (PCC), pentru a gasi configuratia cu pierderi minime.

Tabelul 2 Pierderi de putere pentru reconfigurarea retelei electrice

Tronson deconectat

P

I

kW

kA

1-2

0.542

0.099

2-3

0.502

0.092

3-4

0.455

0.081

4-5

0.429

0.075

5-6

0.373

0.058

6-7

0.305

0.011

7-8

0.359

0.036

8-9

0.582

0.087

9-10

1.017

0.138

Se alege pentru a fi deconectata linia dintre consumatorii C6 si C7, deoarece are pierderile minime, dupa cum se poate observa si in Tabelul 5.

c)Stabilirea numarului optim de transformatoare paralel.

Incarcarea pe sectia 1 a barelor de MT:

P Load

Q Load

MW

MVar

3.688

1.871

Incarcarea pe sectia 2 a barelor de MT:

P Load

Q Load

MW

MVar

5.574

2.529

Calcului factorului de incarcare:

;

si ;

S-au obtinut rezultatele:

=

0.640875

|S|=

10.25401

MVA

cr=

0.343559

In urma calculelor realizate se stabileste ca numarul optim de transformatoare paralel este de 2 transformator, cupla deschisa, intrucat aceasta varianta prezinta cele mai mici pierderi totale.

c)Calculul prizei de functionare.

Psc=

94

[kW]

UnMT=

22

kV

SnT=

16

MVA

u sc=

11

%

r0 IT=

0.122

/km

x0 IT=

0.386

/km

L it=

22.5

km

Un IT=

110

kV

U1=

115.5

kV

U2 dorit=

21.5

kV

U trafo=

1.78

%

Rt=

0.17771875

Zt=

3.3275

Xt=

3.332242519

Rst=

0.088859375

Xst=

1.666121259

RL=

2.745

XL=

8.685

R=

2.833859375

X=

10.35112126

P2=

9.262

MW

Q2=

4.4

MVAr

np=

3.854215549

Conform calculelor efectuate, plotul de functionare al transformatoarelor va fi Np=4

c

In reteaua electrica de medie tensiune va fi amplasata o sursa de generare distribuita, situata la distanta de 0,75 km de consumatorul C8.

Exista doua solutii de conectare ale sursei distribuite.

a) Se considera sursa distrubuita conectata la retea prin intermediul nodului C8

In urma simulari retelei din imagine pentru mai multe puteri ale sursei distribuite s-au obtinut rezultatele:

PGD

P

MW

MW

1

0.306

2

0.288

3

0.292

Se observa ca putere sursei distribuite pentru care s-au obtinut pierderi minime este PGD=2MW.

b) Se considera sursa distrubuita conectata la retea printr-o linie electrica direct la bara de MT a statiei.

In urma simulari retelei din imagine pentru mai multe puteri ale sursei distribuite s-au obtinut rezultatele:

PGD

P

MW

MW

1

0.345

2

0.36

3

0.4

Se observa ca putere sursei distribuite pentru care s-au obtinut pierderi minime este PGD=1MW.

Stabilirea puterii maxime ce poate fi generata de sursa distribuita

Se determina puterea maxima ce poate fi generata de sursa distribuita tinand cont de urmatoarele restrictii:

- Umin=18kV;

- Umax=22kV;

- Iadm=280A;

In urma simularii in Neplan a celor doua varinate de conectare a sursei distribuite s-au obtinut urmatoarele rezultate:

a)Sursa distribuita conectata la nodul consumatorului C8:

Pmax=8MW

PGD

Iadm

MW

kA

8

0.266

9

0.295

a)Sursa distribuita conectata statia de medie tensiune:

Pmax=8MW

PGD

Iadm

MW

kA

8

0.257

9

0.285

Analiza circulatiei de puteri si a pierderilor de puteri pentru diferite regimuri de functionare ale sursei distribuite

a) Variatia nivelului de tensiune in retea considerand sursa distribuita conectata direct in punctul C8 si generand o putere de Pgd=2MW:

cos

1

0.95 (cap)

0.95(ind)

0.9 (cap)

0.9(ind)

U

[kV]

[kV]

[kV]

[kV]

[kV]

IT-ST

114.953

115.006

114.898

115.031

114.872

IT.SEN

115.5

115.5

115.5

115.5

115.5

MT-S2-ST

20.997

21.115

20.876

21.17

20.818

MT-S1-ST

21.097

21.107

21.086

21.111

21.081

NC1

20.875

20.885

20.864

20.89

20.859

NC5

20.276

20.286

20.265

20.291

20.26

NC4

20.357

20.367

20.346

20.372

20.341

NC3

20.464

20.474

20.453

20.479

20.448

NC2

20.682

20.692

20.671

20.697

20.666

NGD

20.482

20.688

20.271

20.784

20.169

NC7

20.4

20.6

20.197

20.692

20.098

NC8

20.458

20.657

20.255

20.749

20.157

NC9

20.572

20.742

20.397

20.822

20.313

NC10

20.73

20.879

20.577

20.949

20.503

NC6

20.22

20.231

20.209

20.236

20.204

P

0.243

0.227

0.266

0.221

0.279

b) Variatia nivelului de tensiune in retea considerand sursa distribuita conectata direct in punctul C8 si generand o putere de Pgd=8MW:

cos

1

0.95 (cap)

0.95(ind)

0.9 (cap)

0.9(ind)

U

[kV]

[kV]

[kV]

[kV]

[kV]

IT-ST

115.097

115.303

114.873

115.394

114.761

IT.SEN

115.5

115.5

115.5

115.5

115.5

MT-S2-ST

21.071

20.836

20.954

21.046

21.104

MT-S1-ST

21.124

21.163

21.081

21.181

21.06

NC1

20.903

20.942

20.86

20.96

20.838

NC5

20.304

20.345

20.26

20.363

20.238

NC4

20.385

20.426

20.341

20.444

20.319

NC3

20.492

20.533

20.448

20.551

20.426

NC2

20.71

20.75

20.666

20.767

20.644

NGD

21.272

21.367

20.814

21.722

20.798

NC7

21.126

21.191

20.696

21.534

20.696

NC8

21.182

21.247

20.753

21.589

20.753

NC9

21.064

21.022

20.742

21.319

20.794

NC10

21.053

20.935

20.813

21.197

20.904

NC6

20.249

20.29

20.204

20.308

20.182

P

0.277

0.25

0.401

0.264

0.49

Circulatia de puteri pentru Pgd=2MW(P1) si Pgd=8MW(P2)

P1

P1

Nod

Linia

MW

MW

NC8

L8-9

-1.325

4.644

NC9

L8-9

1.332

-4.6

NC10

L9-10

3.113

-2.822

NC9

L9-10

-3.092

2.84

In cazul generarii in punctul C8 a unei puteri mai mari decat cea consumata, sensul curentului prin linie se schimba. Acelasi lucru se intampla si pentru consumatorii din amonte C9 si C10, dupa cum se poate observa si in tabelul anterior.

c) Variatia nivelului de tensiune in retea considerand sursa distribuita conectata direct la bara de medie tensiune si generand o putere de Pgd=1MW:

cos

1

0.95 (cap)

0.95(ind)

0.9 (cap)

0.9(ind)

U

[kV]

[kV]

[kV]

[kV]

[kV]

IT-ST

114.915

114.941

114.888

114.953

114.876

IT.SEN

115.5

115.5

115.5

115.5

115.5

MT-S2-ST

20.962

21.02

20.903

21.047

20.875

MT-S1-ST

21.089

21.094

21.084

21.097

21.082

NC1

20.868

20.873

20.862

20.875

20.86

NC5

20.268

20.273

20.263

20.276

20.261

NC4

20.349

20.354

20.344

20.357

20.342

NC3

20.456

20.462

20.451

20.464

20.449

NC2

20.674

20.679

20.669

20.682

20.667

NGD

21.082

21.181

20.983

21.228

20.935

NC7

20.13

20.19

20.069

20.219

20.039

NC8

20.188

20.249

20.127

20.277

20.098

NC9

20.384

20.444

20.324

20.472

20.295

NC10

20.604

20.663

20.544

20.691

20.515

NC6

20.213

20.218

20.207

20.22

20.205

P

0.338

0.336

0.341

0.335

0.343

c) Variatia nivelului de tensiune in retea considerand sursa distribuita conectata direct la bara de medie tensiune si generand o putere de Pgd=8MW:

cos

1

0.95 (cap)

0.95(ind)

0.9 (cap)

0.9(ind)

U

[kV]

[kV]

[kV]

[kV]

[kV]

IT-ST

115.059

115.262

114.84

115.352

114.731

IT.SEN

115.5

115.5

115.5

115.5

115.5

MT-S2-ST

21.001

21.1

20.893

20.966

21.049

MT-S1-ST

21.117

21.155

21.075

21.172

21.054

NC1

20.895

20.934

20.853

20.952

20.832

NC5

20.297

20.337

20.253

20.355

20.232

NC4

20.378

20.418

20.335

20.436

20.313

NC3

20.485

20.525

20.442

20.542

20.42

NC2

20.702

20.742

20.66

20.759

20.638

NGD

21.906

22.311

21.475

22.327

21.469

NC7

20.171

20.274

20.058

20.134

20.221

NC8

20.23

20.332

20.117

20.193

20.279

NC9

20.425

20.527

20.313

20.389

20.474

NC10

20.644

20.745

20.533

20.608

20.692

NC6

20.241

20.282

20.198

20.3

20.176

P

0.648

0.648

0.72

0.703

0.774

Circulatia de puteri pentru Pgd=1MW(P1) si Pgd=8MW(P2)

P1

P1

Nod

Linia

MW

MW

NC8

L8-9

-3.322

-3.322

NC9

L8-9

3.349

3.349

NC10

L9-10

5.154

5.153

NC9

L9-10

-5.109

-5.109

Conectarea sursei distribuite printr-o linie in nodul C8, va determina pierderi mai mici pe retea, decat atunci cand generatorul este conectat la statia de transformare.

Reglajul tensiunii in functie de regimurile de functionare ale sursei

distribuite, astfel incat nivelul de tensiune pe bara de MT a ST

sa fie egal cu 21,5 kV

In acest caz se urmareste obtinerea unei tensiuni de 21,5kV pe bara de MT a statiei.

Se calculeazapriza de functionare pentru cele doua regimuri(cos=0.95, inductiv si capacitiv), pentru fiecare situatie de conectare a sursei distribuite la retea, folosind formula:

Psc=

94

[kW]

UnMT=

22

kV

SnT=

16

MVA

u sc=

11

%

r0 IT=

0.122

/km

x0 IT=

0.386

/km

L it=

22.5

km

Un IT=

110

kV

U1=

115.5

kV

U2 dorit=

21.5

kV

U trafo=

1.78

%

Rt=

0.17771875

Zt=

3.3275

Xt=

3.332242519

Rst=

0.088859375

Xst=

1.666121259

RL=

2.745

XL=

8.685

R=

2.833859375

X=

10.35112126

a)Pentru cazul sursei distribuite conectate in nodul consumatorului C8, avand cos=0.95, inductiv:

P2=

1.262

MW

Q2=

7.029

MVAr

np=

3.833431

==>

np=

4

b)Pentru cazul sursei distribuite conectate in nodul consumatorului C8, avand cos=0.95, capacitiv:

P2=

1.262

MW

Q2=

1.771

MVAr

np=

4.081529

==>

np=

4

c)Pentru cazul sursei distribuite conectate direct la statia de MT, avand cos=0.95, inductiv:

P2=

1.262

MW

Q2=

7.029

MVAr

np=

3.833431

==>

np=

4

d)Pentru cazul sursei distribuite conectate direct la statia de MT, avand cos=0.95, capacitiv:

P2=

1.262

MW

Q2=

1.771

MVAr

np=

4.081529

==>

np=

4

Stabilirea prizei optime de functionare a transformatorului in scopul minimizarii pierderilor de putere activa

Se determina priza optima de functionare vand valori intre -9 si 9 pentru plotul activ al transformatoarelor in Neplan, tinand cont de urmatoarele restrictii:

- UMT > 18kV

- UMT < 22kV

a)Pentru cazul sursei distribuite conectate in nodul consumatorului C8, avand cos=0.95, inductiv:

NR priza

P [MW]

OBS

4

0.409955

3

0.397611

2

0.385675

OPTIM

1

0.374145

U>22

0

0.363016

U>22

b)Pentru cazul sursei distribuite conectate in nodul consumatorului C8, avand cos=0.95, capacitiv:

NR priza

P [MW]

OBS

4

0.244756

3

0.238793

OPTIM

2

0.233034

U>22

1

0.227479

U=22.5>22

0

0.222132

U=23>22

c)Pentru cazul sursei distribuite conectate direct la statia de MT, avand cos=0.95, inductiv:

NR priza

P [MW]

OBS

1

0.670554

0

0.648595

OPTIM

-1

0.62728

U=23>22

d)Pentru cazul sursei distribuite conectate direct la statia de MT, avand cos=0.95, capacitiv:

NR priza

P [MW]

OBS

2

0.608509

1

0.59057

OPTIM

0

0.573037

U=23>22

Stabilirea configuratiei optime a retelei de MT

prin reconfigurare in prezenta SD

Pentru reconfigurarea retelei electrice de medie tensiune se deconecteaza pe rand cate o linie pentru a gasi configuratia cu pierderi minime.

a)Pentru cazul sursei distribuite conectate in nodul consumatorului C8, avand cos=0.95, inductiv, iar transformatoarele functionand pe plotul 2, calculat anterior ca fiind optim pentru acest regim de functionare si mod de conectare:

LINIE DEC.

P [MW]

C1-C2

0.397489

C2-C3

0.378051

C3-C4

0.358538

C4-C5

0.347709

C5-C6

0.332878

OPTIM

C6-C7

0.385675

C7-C8

0.545975

C8-C9

0.590778

C9-C10

0.682387

Se alege pentru a fi deconectata linia dintre consumatorii C5 si C6, deoarece are pierderile minime, dupa cum se poate observa si in tabelul anterior.

b)Pentru cazul sursei distribuite conectate in nodul consumatorului C8, avand cos=0.95, capacitiv, iar transformatoarele functionand pe plotul 3, calculat anterior ca fiind optim pentru acest regim de functionare si mod de conectare:

LINIE DEC.

P [MW]

C1-C2

0.132644

C2-C3

0.125301

C3-C4

0.120572

C4-C5

0.120127

OPTIM

C5-C6

0.129521

C6-C7

0.238793

C7-C8

0.444441

C8-C9

0.185494

C9-C10

0.127692

Se alege pentru a fi deconectata linia dintre consumatorii C4 si C5, deoarece are pierderile minime, dupa cum se poate observa si in tabelul anterior.

c) Pentru cazul sursei distribuite conectate direct la statia de MT, avand cos=0.95, inductiv, iar transformatoarele functionand pe plotul 0, calculat anterior ca fiind optim pentru acest regim de functionare si mod de conectare:

LINIE DEC.

P [MW]

C1-C2

0.8937

C2-C3

0.852332

C3-C4

0.803682

C4-C5

0.776549

C5-C6

0.718579

C6-C7

0.648595

OPTIM

C7-C8

0.702308

C8-C9

0.929756

C9-C10

1.369307

Se alege pentru a fi deconectata linia dintre consumatorii C6 si C7, deoarece are pierderile minime, dupa cum se poate observa si in tabelul anterior.

d) Pentru cazul sursei distribuite conectate direct la statia de MT, avand cos=0.95, inductiv, iar transformatoarele functionand pe plotul 1, calculat anterior ca fiind optim pentru acest regim de functionare si mod de conectare:

LINIE DEC.

P [MW]

C1-C2

0.804178

C2-C3

0.766397

C3-C4

0.72208

C4-C5

0.697609

C5-C6

0.64589

C6-C7

0.59057

C7-C8

0.65615

OPTIM

C8-C9

0.898832

C9-C10

1.362863

Se alege pentru a fi deconectata linia dintre consumatorii C7 si C8, deoarece are pierderile minime, dupa cum se poate observa si in tabelul anterior.

Analiza influentei sursei distribuite asupra curentilor de scurtcircuit

Curent de scurtcircuit generator asincron nod C8

Nod

Linie

ik

C8

3.942

C8

LINIA L8-GD

2.101

C8

LINIA L8-9

1.874

C8

LINIA L7-8

0.000

Curent de scurtcircuit generator asincron nod MT-S2-ST

Nod

Linie

ik

MT

4.656

MT

Transformator TR2

3.272

MT

LINIA 5

1.421

In urma analizei realizate, se poate deduce faptul ca dintre cele doua solutii de racordare la retea a sursei distribuite, prin PCC (punctul comun de conectare) punctul C8 si direct la statia de transformare, pierderile minime de putere si energie apar in cazul conectarii in punctul C8.

Din considerente economice, multi dintre producatori prefera conectarea direct in statia de transformare, intrucat conecatarea in punctul comun de conectare presupune construirea unei noi statii de transformare in acel punct, lucru care implica costuri suplimentare. In cazul conectarii in statia de transformare, pierderile cu transportul si distributia cresc, deci pierderile pe retea sunt mai mari.

De asemenea, o solutie optima este aceea de conectare a ambelor transformatoare in paralel, si aici, pierderile minime aparand in cazul conectarii in punctul C8 (PCC).

1230.345000000000000080.360000000000000320.4

PGD

P

1230.345000000000000080.360000000000000320.4

PGD

P

0

nT

S

S

=

a

(

)

a

a

P

P

n

n

D

D

-

=

0

1

a

SENSEN

LITLIT

IT.SENIT.SEN

TR1TR1

TR2TR2

IT-STIT-ST

CUPLACUPLA

LC10-STLC10-ST

L9-10L9-10L8-9L8-9L7-8L7-8L6-7L6-7

L5-6L5-6

L4-5L4-5L3-4L3-4L2-3L2-3L1-2L1-2LST-C1LST-C1

MT-S1-STMT-S1-ST

C10C10

NC10NC10

C9C9C8C8C7C7C6C6

C5C5C4C4C3C3C2C2C1C1

NC9NC9

NC7NC7

NC6NC6

NC5NC5

NC4NC4NC3NC3NC2NC2NC1NC1

GDGD

L8-GDL8-GD

NC8NC8

LST-GDLST-GD

NGDNGD

MT-S2-STMT-S2-ST

(

)

[

]

}

1

4

2

100

2

2

2

1

1

2

-

+

-

+

D

=

XQ

RP

U

U

U

U

U

U

n

dorit

nom

IT

nom

MT

p