piątek, 22.11.2019 - tydzień (N)ieparzysty
logoPolSl2019 2logoRE100
Wydział Elektryczny

Tytuł:
Elektromagnetyczne stany przejściowe w liniach przesyłowych zasilających układy lokalne.
Doktorant:
Daria Agata Macha
Promotor:
prof. dr hab. inż. Paweł Sowa
Promotor pomocniczy:
--
Recenzenci:
dr hab. inż. Andrzej Kanicki, prof. PŁ - Politechnika Łódzka - recenzja 
prof. dr hab. inż. Jan Iżykowski - Politechnika Wrocławska - recenzja 
Dziedzina nauk technicznych:
Elektrotechnika
Data obrony rozprawy:
23 września 2019 r.
Data nadania stopnia:
23 września 2019 r.
Streszczenie:

 

Z końcem ubiegłego wieku nastąpiło przejście od modelu scentralizowanego energetyki do modelu rozproszonego uwzględniając również sektor wytwórczy. Podejście zdecentralizowane (źródła lokalne) staje się naturalną alternatywą podejścia systemowego (scentralizowanego), co wskazuje na nowe zagadnienia m.in. w obszarze niezawodności dostawy energii elektrycznej. Znaczna ilość odbiorców energii elektrycznej jest zasilana z sieci lokalnego podsystemu elektroenergetycznego.

Częstym rozwiązaniem jest połączenie lokalnego podsystemu z KSE linią (liniami) sprzęgającą. Na rys. 1 pokazano możliwy układ pracy lokalnych źródeł generacji zdecentralizowanej względem KSE, który może mieć wpływ na zmianę topologii systemu w sensie poszukiwania schematu zastępczego. Zasilanie Lokalnego Podsystemu Elektroenergetycznego (LPE) oraz pojedynczego Lokalnego Źródła Zasilania (LZZ) lub też grupy źródeł bezpośrednio na KSE są wariantami mogącymi aktywnie oddziaływać na topologię systemu w sensie poszukiwania schematu zastępczego. LPE mogą pracować niezależnie od KSE lub też współpracować na z góry określonych zasadach.

Rys.1

Rys. 1. Możliwy układ pracy lokalnych źródeł generacji zdecentralizowanej względem KSE

 

Poprawność otrzymanych wyników badań elektromagnetycznych zjawisk przejściowych jest możliwa do uzyskania przy zastosowaniu odpowiedniego modelu linii napowietrznej oraz właściwego odwzorowania elementów aparatury oraz urządzeń pierwotnych, do których można zaliczyć przekładniki napięciowe (pojemnościowe lub indukcyjne) oraz ograniczniki przepięć.

Prowadzenie badań elektromagnetycznych zjawisk przejściowych jest o tyle ważne, że powtarzalność przepięć pojawiających się w czasie zakłóceń (jednoczesnych czy też niejednoczesnych) stanowi dla aparatury pierwotnej zagrożenie. Ciągły rozwój energetyki rozproszonej staje się wyzwaniem dla sieci przesyłowej, w której coraz częściej dochodzi do podwyższenia napięcia znamionowego ze względu na włączenie źródeł rozproszonych. Nagła zmiana stanu pracy źródeł lokalnych może prowadzić do zmniejszenia marginesu wzrostu napięcia i doprowadzić do pojawienia się składowych swobodnych wyższych częstotliwości.

Analiza elektromagnetycznych zjawisk przejściowe oraz nadzór nad występującymi zniekształceniami harmonicznych napięć, jak również prądów, pojawiających się w sieci elektroenergetycznej wymaga przeprowadzania ciągłych pomiarów.

W sieci elektroenergetycznej, pomiary najczęściej wykonywane są przez zainstalowane w systemie przekładniki napięciowe, o właściwościach pomiarowych w zakresie częstotliwości składowych harmonicznych, które nie są uwzględniane przy określaniu amplitud poszczególnych harmonicznych. Zależnie od poziomu i charakteru widma zniekształceń występujących w rozpatrywanym układzie i rodzaju zainstalowanych przekładników napięciowych (pojemnościowych lub indukcyjnych) może skutkować wystąpieniem rozbieżności w uzyskiwanych wynikach. Eliminacja nieprawidłowości w układach z zainstalowanymi przekładnikami napięciowymi dla badania elektromagnetycznych zjawisk przejściowych stanowi kluczową kwestię, ze względu na fakt występowania w normalnych warunkach pracy napięcia podwyższonego, które wskutek zmian konfiguracyjnych lub wystąpienia zakłócenia może doprowadzić do przekroczenia wartości dopuszczalnych napięcia robocze. Zmniejszający się margines wzrostu napięcia w sieciach przesyłowych przy obecnym stanie systemu i ciągłym rozwoju energetyki rozproszonej może prowadzić do pogorszenia pracy stosowanych aparatów pierwotnych, zaś w zakresie działań restytucyjnych mogą prowadzić do nieprawidłowej pracy zabezpieczeń.

Rozwój energetyki rozproszonej powodujący rozbudowę oraz zmiany konfiguracyjne systemu elektroenergetycznego skłania do rozważań nad pojawiającymi się zakłóceniami zarówno jednoczesnymi jak i niejednoczesnymi mogącymi negatywnie oddziaływać na system. Poprawna transformacja strony pierwotnej napięcia na stronę wtórną napięciowych przekładników stosowanych w systemie przesyłowym pozwala na ciągła kontrole występujących zakłóceń. Prawidłowa praca przekładników uzależniona jest jednak od zjawisk towarzyszących występującym zakłóceniom. Poza tym również zbyt małe obciążenie linii przesyłowej może powodować znaczne odkształcenie przebiegów napięcia i występowanie składowych swobodnych wyższej częstotliwości ze względu na zmniejszenie tłumienia w obwodzie rezonansowym z indukcyjnością rozproszenia.

Elektromagnetyczne zjawiska przejściowe powstające na skutek zakłóceń takich jak m.in. zwarcia czy też słabe obciążenie sieci przy stosunkowo długich ciągach liniowych czy stosowaniu automatyki przeciwprzepięciowej bez względu na panujące warunki i budowę sieci, może skutkować wystąpieniem przepięć w przypadku napięciowych przekładników pojemnościowych lub też ferrorezonansu w przypadku zastosowania napięciowych przekładników indukcyjnych.