Układy automatyki do sterowania i zabezpieczania instalacji OZE

Doktorant: Mgr inż. Tomasz Saran
Opiekun naukowy: Prof. dr hab. inż. Piotr Kacejko
Co to jest EAZ???
EAZ możemy zdefiniować jako grupę urządzeń,
które zajmują się przetwarzaniem sygnałów
oraz wybierają spośród nich interesujące nas
z punktu widzenia zabezpieczeń, wielkości
pomiarowe np.: przekładniki
Urządzenia te w sposób ciągły kontrolują
wybraną wielkość pomiarową a w razie
potrzeby reagują na powstałe zakłócenia: np.:
bezpiecznik, urządzenia mikroprocesorowe.
Źródła energii, które ze względów technicznych nie mogą pracować niezależnie:
-Generatory indukcyjne
-Falowniki (urządzenia zmieniające prąd stały na prąd przemienny)
wymagające oddziaływania sieci.
Źródła energii, których praca autonomiczna jest możliwa:
-Generatora synchronicznego
-Falownika specjalnego typu (z tranzystorami IGBT)
-Panele fotowoltaiczne z baterią akumulatorów, którego odbiór
charakteryzuje się stabilnym poziomem zapotrzebowania energii i brakiem
innych wymagań jakościowych.
ZALETY:
- Stabilizacja pracy źródła
- Odbiór produkowanej energii
WADY:
- Uzależnienie pracy źródła od stanu sieci
- Konieczność spełnienia przez infrastrukturę elektrowni
szeregu wymagań związanych z tą współpracą
Ciekawym przypadkiem są układy współpracujące z siecią, które mogą jednak w
płynny sposób przejść do pracy na układ wydzielony (tzw. wyspowy) i
utrzymywać się w tym stanie przez długi czas.
Praca wyspowa występuje, gdy źródło/źródła energii elektrycznej pracują na
wydzielony fragment sieci, który nie posiada połączenia z SEE. Ponadto
w układzie tym jakość parametrów energii dostarczanej odbiorcom powinna
mieścić się w zakresie dopuszczalnym w normach.
Podstawowy warunek pracy wyspowej
to zdolność źródła/źródeł do
zbilansowania mocy czynnej i biernej
w wydzielonym układzie sieciowym.
Wyodrębnienie się układu pracy wyspowej może wystąpić:
- w sposób kontrolowany – dopuszczalna praca
-w sposób niekontrolowany – niedopuszczalna praca! W tym przypadku istnieje
konieczność stosowania zabezpieczeń od skutków przejścia do pracy wyspowej).
Zagrożenia wynikające z pracy układu wyspowego, który
wyodrębnił się w sposób niekontrolowany:
• niebezpieczeństwo dla odbiorców (złe parametry jakości energii, brak
skutecznej ochrony przeciwporażeniowej)
• niebezpieczeństwo dla obiektów sieciowych (niewłaściwa eliminacja zakłóceń
zwarciowych)
• niebezpieczeństwo dla jednostek wytwórczych (możliwość podania napięcia w
sposób niekontrolowany na zaciski źródła);
• bezpośrednie zagrożenie dla życia i zdrowia służb utrzymania
sieci!
Niewątpliwie w wielu przypadkach praca generatora OZE może negatywnie
oddziaływać na jakość energii odbieranej z sieci przez innych odbiorców.
W szczególności praca wiatraków generuje szereg zakłóceń:
-wahania napięcia
-zapady napięcia.
Oddziaływania te są tym bardziej dokuczliwe im bardziej sieć
w miejscu przyłączenia źródła jest miękka.
Mocy zwarciowa – tym większej im mniejsza jest ta impedancja, czym
mniejsza impedancja tym mniejsza podatność na zakłócenia
Orientacyjnym kryterium właściwych relacji pomiędzy mocą
OZE (np. : w postaci generatora indukcyjnego) a mocą zwarciową jest relacja
1:20.
Natychmiastowe wyłączenie źródła w przypadku wystąpienia jakichkolwiek
zakłóceń ze strony sieci, nie może być realizowane tylko przez zdalne
sterowanie, dlatego instrukcje eksploatacji sieci rozdzielczej(dystrybucyjnej) –
IRiESD,
IRiESD przewiduje zastosowanie do każdego źródła w specjalne
zabezpieczenie, powodujące otwarcie rozłącznika.
Podstawowe funkcje manewrowe pełni
wyłącznik główny źródła (2.1a) oznaczony
współdziałają różnego rodzaju układy
automatyki, w które wyposażone jest źródło.
Zabezpieczenia podstawowe:
-zabezpieczenia
-zabezpieczenia
-zabezpieczenia
-zabezpieczenia
nadprądowe zwłoczne i bezzwłoczne
od zwarć doziemnych
od przepięć
temperaturowe
Zabezpieczenia od zakłóceń:
-zabezpieczenie
-zabezpieczenie
-zabezpieczenia
-zabezpieczenia
przed pracą wyspową
nadnapięciowe i podnapięciowe (na każdą fazę)
nadczęstotliwościowe i podczęstotliwościowe
technologiczne
Zbigniew Lubośny:
Lubośny „Elektroenergetyczna automatyka zabezpieczniowa farm
wiatrowych”, wydawnictwo WNT Warszawa
Piotr Kacejko: „ Problemy przyłączania do sieci elektroenergetycznej
odnawialnych źródeł energii małej mocy”
Marcin Zygmanowski,
Zygmanowski, Piotr Rzepka, Edward Siwy, Bernard Witek: „Praca
wyspowa źródła niewielkiej mocy– wybrane zagadnienia”