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


Kompleksowe inspekcje termowizyjne - gdzie szukać pomocy? »

Termowizja inspekcja

Przez ostatnie stulecie zbudowano wiele urządzeń pomiarowych w zakresie podczerwieni, ale największe możliwości i popularność zyskały rozwiązania... czytam dalej »

 


Jaki silnik elektryczny wybrać? »

silnik elektryczny

W działaniu wielu maszyn i urządzeń technicznych wymagany jest ruch postępowy lub postępowo-zwrotny. Zazwyczaj ruch ten wytwarzają (...) czytam więcej »

 


Łączniki elektroinstalacyjne - rodzaje i sposób działania?

Oświetlenie zewnętrzne LED - dobór i zastosowanie»

Ranki łączniki gniazdka oswietlenie zewnętrzen LED
W każdej standardowej instalacji elektrycznej w budynku występują gniazda wtyczkowe oraz łączniki. Ich budowa oraz sposób zamocowania zależą od miejsca zainstalowania oraz metody wykonania (...) czytam więcej » Wymiana opraw oświetlenia zewnętrznego ze źródłami LED przynosi przede wszystkim poprawę efektywności energetycznej oświetlenia ulicznego. Oświetlenie LED posiada również (...) czytam dalej »

 


Przyrządy kontrolne i pomiarowe - zobacz niezawodne rozwiązania»

narzedzia pomiarowe dla elektryka Miernik napięcia, ciągłości i kolejności faz są zaprojekotwane do testowania napięcia, fazy, polaryzacji, kolejności faz i półprzewodników. Cyfrowy multimetr oraz cyfrowy miernik cęgowy oferują idealne rozwiązania dla wszystkich wymagań i możliwych zastosowań. Mierniki wykorzystują standardowe (...) czytam dalej »


Zobacz jakie oprawy zaprezentowano na Energetab 2019  »

Wiele nowych produktów od najlepszych w branży marek »

Samochody elektryczne i  mobilne stacje elektronika
Oświetlenie awaryjne ma zapewnić bezpieczne opuszczenie zajmowanych przestrzeni podczas awarii zasilania opraw oświetlenia podstawowego. Niejednokrotnie zanik oświetlenia podstawowego nie jest spowodowany zwykłą awarią zasilania czy wyłączeniem(...) czytam więcej » Poznaj pierwszy w branży przewodnik elektroniczny po złączach. Internetowe narzędzie referencyjne ułatwiające dobór złączy. (...) chcę zobaczyć »

 


Odpowiednie oświetlenie - prawidłowy dobór oświetlenia w projekcie »

projekt oświetlenia Są takie miejsca w domu, o których nie myśli się w pierwszej kolejności. Zostawia się je na później, dopiero wtedy, gdy zadba się o ważniejsze pomieszczenia. Tak jest często (...) czytam dalej »

 


Jak zapewnić bezprzerwowe zasilanie gwarantowane? »

Kolektor słoneczny – urządzenie do konwersji energii promieniowania słonecznego na ciepło »

zasilanie gwarantowane panele słoneczne
Co rusz znaczenie tego problemu uświadamiają nam przechodzące nad naszym krajem orkany i wichury oraz widmo blackoutu, wynikające z pojawiającego się latem ogromnego zapotrzebowania na ... czytam więcej » Udział energii słonecznej w Polsce jest bardzo niski i według urzędu statystycznego, pozyskanie energii z promieniowania słonecznego w porównaniu do innych źródeł odnawialnych w 2017 roku wyniósł niecałe 1%.... czytam dalej »

Szafy energetyczne, sterowniczne, rozdzielcze - dlaczego nie wiesz co wybrać? »

szafy rozdzielcze i sterownicze Zgrupowanie urządzeń elektroenergetycznych wraz z szynami zbiorczymi, połączeniami elektrycznymi, elementami izolacyjnymi i osłonami, służący do rozdziału energii elektrycznej i łączenia oraz ... czytam dalej »


Bezprzewodowa automatyka domowa - i możesz sterować wszystkim w domu »

Intuicyjne oprogramowanie do projektowania listew ze złączkami !

Automatyka domowa - sterowaniem ze smatfona Projektowanie listew - oprogramowanie
Nowoczesny smartdom powinien być gotów na każde życzenie. Dlatego rozwiązania bezprzewodowej automatyki domowej dają Ci zdalną kontrolę nad funkcjami Twojego domu - oświetleniem, roletami, ogrzewaniem ... czytam więcej » Intuicyjne oprogramowanie do projektowania listew ze złączkami oraz profesjonalnego opisywania oznaczników do złączek szynowych, przewodów, kabli, urządzeń i instalacji. Oprogramowanie dostępne jest bezpłatnie na stronie www ... chcę poznać »

Małe, średnie i duże systemy sterowania »

Sterowniki plc Jeszcze kilka lat temu sterowniki PLC „tylko” wspierały pracowników przy wykonywaniu monotonnych zadań i zwiększaniu szybkości produkcji. Aktualnie każda produkcja ... 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?

Technologie robotyczne zgodne z koncepcją Industry 4.0 » »

wyświetlacze cyfrowe robotyka i automatyka
Współpracujący z dowolnym nadajnikiem sygnału w standardzie 4-20 mA. Urządzenia nie wymagające dodatkowego zasilania. Do obszaru zastosowań ... czytam więcej » Nowoczesne urządzenia mechaniczne nic nie znaczyłyby bez ukrytej w nich elektroniki, dizęki której ... czytam dalej »


Odczyty cyfrowe - przyrządy przeznaczone do wyświetlania położenia »

czytniki cyfrowe Współpracują z przetwornikami przemieszczeń liniowych (liniały) i kątowych (enkodery). Wykonywane są w różnych wersjach dostosowanych do (...) czytam dalej »


1-fazowe liczniki energii elektrycznej - widziałeś to?!

Inteligentny system dystrybucji mocy »

Liczniki energii jakie wybrać moc
Wymagania stawiane licznikom energii elektrycznej zawarte są w normach oraz przepisach (...) czytam dalej » Uniwersalne zastosowanie, w pojedynczych szafach sterowniczych, jak też w kompletnych systemach... 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 »
10/2019

AKTUALNY NUMER:

elektro.info 10/2019
W miesięczniku m.in.:
  • - Projekt zasilania pompowni pożarowej
  • - Przekładniki niekonwencjonalne wykorzystywane w automatyce elektroenergetycznej
Zobacz szczegóły
COMEX S.A. COMEX S.A.
O firmie COMEX S.A. od początku swojej działalności, tj. od 1987 zajmuje się kompleksową obsługą klientów w zakresie zasilania...

Ciekawe strony

Elektryk na Fixly.pl

EPS System - agregaty prądotwórcze

Producent oświetlenia

Ciekawa Architektura

Instalacje

Literatura fachowa

Rekuperacja

Termomodernizacja

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