Spadki napięć oraz straty mocy w linii średniego napięcia z generacją rozproszoną

Voltage drops and power losses in the medium-voltage lines with distributed generation
Przyłączanie coraz większej liczby rozproszonych źródeł energii do sieci dystrybucyjnych może powodować pogorszenie jakości zasilania odbiorców. Trzeba wiedzieć, że takie źródła mogą powodować krótkotrwałe zmiany i wahania napięcia. Szczegóły w tekście.
Przyłączanie coraz większej liczby rozproszonych źródeł energii do sieci dystrybucyjnych może powodować pogorszenie jakości zasilania odbiorców. Trzeba wiedzieć, że takie źródła mogą powodować krótkotrwałe zmiany i wahania napięcia. Szczegóły w tekście.
J. Sawicki

Przedsiębiorstwa energetyczne przyłączające źródła generacji rozproszonej, przeważnie o niewielkich mocach, napotykają na wiele problemów. Źródła te dostarczają energię w pobliżu jej zapotrzebowania. Poprawiają bezpieczeństwo energetyczne, ale stwarzają problemy przy włączaniu ich do sieci elektroenergetycznej. Są „chimeryczne” – trudno oznaczyć ilość i czas wytworzonej energii. Powodują odchylenia napięcia poza granice normy, wpływają na straty mocy i energii w sieci.

Wpływ generacji rozproszonej na system elektroenergetyczny zależy od struktury sieci i jej parametrów, od rodzaju i lokalizacji źródeł DG (dispersed generation lub distributed generation – DG) oraz od obciążenia.

Z pracą generacji rozproszonej w sieci związane są następujące problemy techniczne:

  • rozpływ mocy w obu kierunkach, ponieważ DG oddaje lub pobiera moc,
  • potencjalny wzrost wskaźników termicznych wyposażenia,
  • wahania i odchylenia napięcia poza limity jakości dostarczanej energii,
  • zmienny poziom mocy zwarciowej w miejscu przyłączenia DG,
  • mniejsza skuteczność zabezpieczeń [1].

Przyłączanie coraz większej liczby rozproszonych źródeł energii do sieci dystrybucyjnych może powodować pogorszenie jakości zasilania odbiorców. Źródła te mogą powodować krótkotrwałe zmiany i wahania napięcia. W sieci z generacją rozproszoną możliwe są odchylenia napięcia – ujemne i dodatnie. Prowadzi to do wzrostu napięcia w węzłach sieci, które w przypadku słabego obciążenia sieci może przekroczyć wymagany poziom. Istotnym problemem dla przedsiębiorstwa energetycznego jest utrzymanie napięcia w węzłach sieci w granicach dopuszczalnych wartości. Wahania napięcia w sieci powodują przede wszystkim turbiny wiatrowe, ponieważ ich napięcie wyjściowe zmienia się zależnie od prędkości i kierunku wiatru [2].

Generacja rozproszona w sieciach SN

Generację rozproszoną stanowią źródła wytwarzające energię elektryczną zlokalizowane blisko miejsca odbioru.

Przyjmuje się, że źródłami rozproszonymi są małe obiekty o mocy znamionowej 50 kW–1 MW, które współpracują z lokalnymi sieciami lub bezpośrednio z odbiorcami. Produkują one energię elektryczną ze źródeł odnawialnych lub niekonwencjonalnych, często także w skojarzeniu z wytwarzaniem ciepła.

Generacja rozproszona charakteryzuje się cechami, które nie występują w tradycyjnych układach elektroenergetycznych o scentralizowanym wytwarzaniu energii. Jest to dość dowolna lokalizacja tych źródeł, niewielka moc wytwarzana, a także duża zmienność wytwarzanej mocy zależna od dostępności energii pierwotnej.

Źródła rozproszone cechuje duża różnorodność technologii oraz mocy, są one przeważnie przyłączane do sieci średniego i niskiego napięcia, pomimo że sieci te nie były budowane z myślą o przyłączaniu źródeł wytwarzających energię. Generacja rozproszona przyłączona do sieci często w pełni pokrywa zapotrzebowanie końcowych odbiorców.

W czasie małego zapotrzebowania energia ta jest oddawana do sieci. W ten sposób czasowo zmienia się kierunek przepływu energii. Wpływa to na planowanie i eksploatację sieci, na ich strukturę i na alokację środków finansowych związanych z rozwojem sieci. Powstaje w ten sposób koncepcja zdecentralizowanego wytwarzania energii – jednostki wytwórcze mogą być eksploatowane na miejscu wykorzystania energii, czyli mogą pokrywać bezpośrednio zapotrzebowanie przyłączonych odbiorców albo wspomagać sieć, do której są przyłączone.

Rosnąca liczba drobnych wytwórców energii na poziomie sieci rozdzielczych stwarza wiele problemów związanych z zarządzaniem i kontrolą w systemie, co może wpływać na jakość dostaw energii oraz na bezpieczeństwo energetyczne.

Niekorzystną z punktu widzenia systemu elektroenergetycznego cechą źródeł generacji rozproszonej jest zależność ich produkcji od warunków zewnętrznych, przeważnie atmosferycznych. Dotyczy to szczególnie odnawialnych źródeł energii. Są to zasoby energii nieprzewidywalne i konieczne jest rezerwowanie energii.

Ważnym zagadnieniem związanym z rozwojem DG jest konieczność rozbudowy infrastruktury sieciowej, szczególnie sieci rozdzielczej. Lokalizacja wytwarzania w sieci rozdzielczej oraz zbliżenie jednostek wytwórczych do odbiorcy powinno wpłynąć na ograniczenie strat związanych z przesyłem energii elektrycznej.

Jednak nie zawsze małe elektrownie budowane są tam, gdzie występuje zapotrzebowanie na energię, lecz w miejscach posiadających zasoby energetyczne. W takiej sytuacji zamiast zmniejszenia strat mogą wystąpić jeszcze większe straty związane z przesyłem tej energii na większe odległości.

Skomplikowana struktura sieci powoduje także komplikacje związane z automatyką zabezpieczeniową i eksploatacją systemów dystrybucyjnych.

Generacja rozproszona może mieć również korzystny wpływ – może zmniejszyć zapotrzebowanie na usługi przemysłowe i przesunąć w czasie inwestycje związane z rozwojem sieci elektroenergetycznych, może zmniejszyć obciążenie linii przesyłowych oraz zlikwidować wpływ awarii tych sieci na niezawodność dostaw energii.

Do obliczeń strat mocy w sieciach SN zawierających źródła generacji rozproszonej przyjęto następujące założenia:

  • znane są parametry poszczególnych odcinków toru głównego i odgałęzień linii SN,
  • dodatkowe źródła mocy przyłączone są do wybranych węzłów sieci SN,
  • obciążenie wszystkich odbiorów podłączonych do sieci charakteryzuje się współczynnikiem mocy cos j = 0,92,
  • znane są moce znamionowe transformatorów w stacjach SN/nn,
Tab. 1. Parametry techniczne linii
Tab. 1. Parametry techniczne linii
  • przyłączany generator jest modelowany jako źródło mocy czynnej i biernej przyłączone do wybranego węzła sieci SN,
  • moc pobierana z transformatorów SN/nn równa jest połowie mocy znamionowej poszczególnych transformatorów,
  • moc podłączonych generatorów jest mniejsza od mocy zasilania linii bez włączonego generatora,
  • linie zasilane są napięciem 15,6 kV.

Parametry techniczne linii zostały przedstawione w tab. 1.

Czytaj też: Wpływ spadków napięć w liniach zasilających na pracę urządzeń elektrycznych (część 1.) >>>

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!

Artykuł pochodzi z: miesięcznika elektro.info 5/2016

Wybrane dla Ciebie


Gdzie szukać pomocy przy doborze właściwego źródła zasilania »

Dobór źródła zasilania

Optymalne rozwiązania na każdym etapie, zarówno dystrybucji, jak i tworzenia dedykowanych pakietów zasilania. Wszystko po to, aby zapewnić jak najwyższą jakość ... czytam dalej »

 


Jak zmniejszyć swój rachunek za prąd »

koszt prądu

Oszczędzanie na rachunkach za prąd w domu lub firmie jest możliwe. Wystarczy dokładnie sprawdzić (...) zobacz ile możesz oszczędzić »

 


Jednoobwodowy licznik energii - jaki wybrać?»

Zobacz co nowego poznamy na targach Energetab 2019 »

Licznik energii jaki wybrać Energetab 2019 logo
Zasilacze awaryjne trzeciej generacji z bardzo wysoką sprawnością 96% w trybie On-Line oraz ze znakomitym współczynnikiem mocy 1(...) czytam więcej » ENERGETAB – największe w Polsce targi nowoczesnych urządzeń, aparatury i technologii dla przemysłu energetycznego, to miejsce jednych z najważniejszych spotkań czołowych przedstawicieli branży elektrotechnicznej w Polsce.(...) czytam dalej »

 


Łączniki i gniazda instalacyjne - jakie wybrać?

Kamery termowizyjne Perfekcyjne dopełnienie nowoczesnego wnętrza.
Prosta, ponadczasowa forma, jakość wykonania, niezawodny system, to tylko niektóre (...)
czytam dalej »


Automatyka przemysłowa i sterowanie - na jakie produkty zwrócić uwagę »

Przewodnik po złączach - znajdż idealne rozwiązanie dla siebie »

automatyka przemysłowa Przewodnik po złączach
Jak sztuczna inteligencja wspomoże pracę elektrowni i fabryk? Aż 63 proc. respondentów twierdzi, że sztuczna inteligencja pomoże zwalczyć (...) czytam więcej » Poznaj pierwszy w branży przewodnik elektroniczny po złączach. Internetowe narzędzie referencyjne ułatwiające dobór złączy. (...) chcę zobaczyć »

 


Oznaczniki mobilne na przewody i osprzęt - które wybrać »

Kamery termowizyjne Technika laminowania taśm, zapewnia trwałe nadruki poprzez całkowitą ochronę tekstu przed czynnikami niszczącymi, takimi jak: zdrapywanie, ścieranie, zmywanie, promieniowanie UV a nawet substancj (...) czytam dalej »

 


Dobór ograniczników przepięć typu 1 »

Bezpanelowe pozyskiwanie energii słonecznej - jak to zrobić?

ograniczniki bezpanelowa energia słoneczna
Kombinowane ograniczniki przepięć jako urządzenia do ograniczania przepięć mają za zadanie zmniejszenie do bezpiecznych poziomów napięcia w instalacji elektrycznej oraz na wejściu zasilanych urządzeń: podczas operacji łączeniowych ń (...) czytam więcej » Innowacje i technologia przeszły długą drogę. Rzeczywiście wkroczyliśmy w nową generację nowoczesnych udogodnień, które nie tylko sprawiają, że nasz styl życia jest bardziej luksusowy i komfortowy, ale... czytam dalej »

Szybki i łatwy sposób na budowę Twojego indywidualnego systemu wizyjnego»

zasilanie gwarantowane Badania przeprowadzone przez Computer Business Review wykazały, że od 2013 roku mamy do czynienia z dynamicznym wzrostem przenoszenia przez przedsiębiorców zasobów danych do tzw. chmury obliczeniowej (cloud computing). W związku z tym stale wzrastają wydatki przeznaczan ... czytam dalej »


Bramka IoT chmury do integracji nowych i istniejących systemów bez konieczności programowania.»

Zobacz jak robot testuje bankomaty?

bramka iot Robot testuje bankomaty
Dzięki prostemu połączeniu z procesem za pomocą protokołów, np. Modbus/TCP, dane czujników i dane procesowe są zbierane, przetwarzane i monitorowane ... czytam więcej » Około 30 sekund zajmuje średnio wypłacenie pieniędzy z wielofunkcyjnego bankomatu ATM. Urządzenia, które są dostępne „za rogiem” w większości miast, zmieniły nasze podejście ... czytam dalej »

Jaką zastosować ochronę urządzeń elektrycznych i elektronicznych przed przepięciami »

ochrona przed przepięciami Każdy ogranicznik przepięć ma pewną określoną zdolność do przenoszenia przez siebie pewnej energii udaru. Jeśli po zadziałaniu ... czytam dalej »


Złącza silnoprądowe - czy silikon sobie poradzi?

Złącza silnopradowe Czy możemy zastosować elastyczne przewody silikonowe i czy są one odporne na uszkodzenie i wysokie temperatury? Przykładowo dla przekroju kabla 240 mm2 ... chcę obejrzeć »


Może Cię to zainteresuje ▼

Wyświetlacz cyfrowy - jaki wybrać?

Przewdonik "Eliminuj błędy
i usprawnij instalacje przewodów" »

wyświetlacze cyfrowe kable i przewody - przewodnik
Współpracujący z dowolnym nadajnikiem sygnału w standardzie 4-20 mA. Urządzenia nie wymagające dodatkowego zasilania. Do obszaru zastosowań ... czytam więcej » Poznaj najskuteczniejsze sposoby oznaczania kabli i komponentów wykorzystywanych w branżach elektrycznych i telekomunikacyjnych... czytam dalej »


Transformatory oraz dławiki dostosowane do indywidualnych wymagań »

transformatory ei Mają zastosowanie w sieciach przesyłowych i rozdzielczych. Stosowane są do zasilania układów trakcyjnych w pojazdach szynowych, w instalacjach wykorzystujących napędy (...) czytam dalej »


1-fazowe liczniki energii elektrycznej - widziałeś to?!

Switch zarządzalny – czy warto? Jaki wybrać?

Liczniki energii jakie wybrać Switche niezarządzalne
Wymagania stawiane licznikom energii elektrycznej zawarte są w normach oraz przepisach (...) czytam dalej » Switch zarządzalny daje możliwość nie tylko stworzenia siecilokalnej, ale daje wiele innicf możliwości. Między innymi pozwala także dostosować porty, a więc i parametry sieci do... czytam dalej »

prof. nadzw. dr hab. inż. Anna  Gawlak
prof. nadzw. dr hab. inż. Anna  Gawlak
Absolwentka Politechniki Częstochowskiej Wydziału Elektrycznego, na kierunku elektrotechnika, specjalność elektroenergetyka. Stopień doktora nauk technicznych o specjalności elektrotechnika uzysk... więcej »
mgr inż. Leszek  Poniatowski
mgr inż. Leszek  Poniatowski
Absolwent Wydziału Elektrycznego Politechniki Częstochowskiej. Od 2016r. pracownik Instytutu Elektroenergetyki na stanowisku asystenta.W pracy naukowej zajmuje się badaniami na temat odnawialnych ... więcej »
Dodaj komentarz
Nie jesteś zalogowany - zaloguj się lub załóż konto. Dzięki temu uzysksz możliwość obserwowania swoich komentarzy oraz dostęp do treści i możliwości dostępnych tylko dla zarejestrowanych użytkowników naszego portalu... dowiedz się więcej »
9/2019

AKTUALNY NUMER:

elektro.info 9/2019
W miesięczniku m.in.:
  • - Metody badania funkcji zabezpieczeń nadprądowych przekaźników elektroenergetycznych
  • - Fotowoltaika szansą rozwoju dla komunikacji miejskiej
Zobacz szczegóły

Elektryczność dla dzieci

Tauron udostępnia edukacyjną platformę e-learningową skierowaną do uczniów i nauczycieli, w której znajdują się m.in. zasady bezpieczeństwa i wyjaśnienie zjawiska elektryczności, gry...

Przekaźnik instalacyjny o wysokiej odporności na prąd udarowy

RPI-1ZI-U24A firmy Relpol, to nowy przekaźnik instalacyjny, który wytrzymuje prąd załączania 120 A w czasie 20 ms. Przekaźnik ten przeznaczony jest do załączania obwodów o wysokim...
.steute Polska .steute Polska
steute jest międzynarodowym przedsiębiorstwem specjalizującym się w projektowaniu oraz produkcji bezpiecznej, niezawodnej aparatury...
Dom Wydawniczy MEDIUM Rzetelna Firma
Copyright @ 2004-2012 Grupa MEDIUM Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Spółka komandytowa, nr KRS: 0000537655. Wszelkie prawa, w tym Autora, Wydawcy i Producenta bazy danych zastrzeżone. Jakiekolwiek dalsze rozpowszechnianie artykułów zabronione. Korzystanie z serwisu i zamieszczonych w nim utworów i danych wyłącznie na zasadach określonych w Zasadach korzystania z serwisu.
realizacja i CMS: omnia.pl