Monstermaster kabel Forsyningssikkerhet og teknologi i systemteknisk perspektiv av Professor em. Arne T. Holen Institutt for elkraftteknikk, NTNU

Størrelse: px

Begynne med side:

Download "Monstermaster kabel Forsyningssikkerhet og teknologi i systemteknisk perspektiv av Professor em. Arne T. Holen Institutt for elkraftteknikk, NTNU"

Hermod Kleppe
8 år siden
Visninger:

1 Monstermaster kabel Forsyningssikkerhet og teknologi i systemteknisk perspektiv av Professor em. Arne T. Holen Institutt for elkraftteknikk, NTNU NEK Elsikkerhetskonferansen, 8-9 nov, 2011

2 Innhold Tilbakeblikk: Den tredje forbindelse gjennom Hardanger mot Bergensområdet. Kabel, HVAC/HVDC: Systemtekniske egenskaper og konsekvenser Driftssikkerhet Forsyningssikkerhet: Hvordan står det til og hva ønsker vi? Oppsummering

3 Ny linje? «Månelanding» utsatt Viktig lastpunkt Sterke punkter Bergen Sauda Kilde: Statnett

4 Kilde: Statnett

5 Kilde: Utvalg 1

6 Termisk grensestrøm i kabelen begrenser overføring av aktiv effekt U 1 + Z I f =R+jX 1 I 2 I c1 I c2 I s + U 2 I 2 må reduseres slik at: Is I term C d 2 C d 2 I term I s I C2 I C2 er gitt av U 2 og kapasiteten i kabelen C d I 2maks I 2 U 2 Maksimal last: P 2maks = U 2 *I 2maks Antar ohmsk last: I 2 i fase med U 2

----- d 2 I term I s I C2 I C2 er gitt av U 2 og kapasiteten i kabelen C d I

7 1. Grad av kompensering, eventuelt også midtveis, bestemmer hvor mye strøm (effekt) som kan overføres Kompensering i begge ender: I Last I I ( ) 2 2 C 2 n Kompensering i begge ender og midtveis: I Last I I ( ) 4 2 C 2 n 2. Materialegenskaper, oljekabel eller PEX, er avgjørende for kapasitansen og dermed kabelens overføringsevne Kapasitans PEX: c 0.19 F km (kilde ABB) Kapasitans oljekabel: c 0.34 F km (kilde Nexans) Kilde: Utvalg 1

8 Overføringsevne MW Eksempel: Oljekabel konstruert for maksimal strøm 1676 A AC-kabelens problem: reduksjon av overføringsevne ved økende kabellengde Med midtpunktskompensering 420 kv 400 kv kv 850 En reaktor i hver ende av kabelen kv kabellengde km Oljekabel. Rød kurve: ladestrøm beregnet ut fra 420 kv driftsspenning. Blå kurve: ladestrøm beregnet ut fra 400 kv driftsspenning

1150 1100 1050 Med midtpunktskompensering 420 kv 400 kv 1000 950 900 400 kv 850 En reaktor i hver ende av kabelen

9 Alt 1 Alt 2 Alt 3 Alt 4 Kilde: Utvalg 1

10 Kilde: Utvalg 1

11 Kilde: Utvalg 1

12 Effektflyten endres: Sima-Samnanger blir dominerende! Utfall av Blåfalli-Mauranger- Samnanger (N - 1): 1000 MW kapasitet Sima-Samnanger blir for lite 12

13 Dilemma forsyningssikkerhet vinteren 2010: 1. Øke import ved å fravike N-1, eventuelt ved radiell drift? 2. Spare vann med tanke på eventuell rasjonering i tilfelle sen vårløsning? Høye kostnader for produsenter? NOK 35 mill brukt til spesialregulering i perioden desember februar 2010 for å opprettholde (N-1), dvs Statnett benytter regulerkraftlisten i BKK området for å øke produksjonen slik at man tåler utfall av enten den sørlige eller den nordlige innføring til BKK området. 22.februar-11.mars: Sparer vann og øker import ved å dele driften. Den nordlige og sørlige innføringen forsyner hver sin del av området. En enkelt feil på en av linjene mellom Aurland i nord og Blåfalli i sør ville ha gitt omfattende utkobling knyttet til den radial der feilen oppstår. Økning av import uten deling av drift, kunne (ved linjefeil) gitt overlast, kaskadering og større omfang av utkobling.

februar 2010 for å opprettholde (N-1), dvs Statnett benytter regulerkraftlisten i BKK området for å øke produksjonen slik at man tåler utfall av enten den sørlige eller den nordlige innføring til BKK

Sannolikhet för avbrott: F(t)=1- e - t [%] 90 80 70 Sannsynlighet for avbrudd i BKK-området i tidsrommet fra 22.februar 2010. Delt/radiell drift.

14 Sannolikhet för avbrott: F(t)=1- e - t [%] Sannsynlighet for avbrudd i BKK-området i tidsrommet fra 22.februar Delt/radiell drift sannolikhet för avbrott under perioden 22 feb - 24 mars 30 sannolikhet för avbrott under perioden 22 feb - 11 mars /02/22 10/03/04 10/03/14 10/03/24 10/04/03 10/04/13 10/04/23 10/05/03 10/05/13 10/05/23 Feilrate kraftlinjer: Statnett s statistikk 14

60 50 40 sannolikhet för avbrott under perioden 22 feb - 24 mars 30 sannolikhet för avbrott under

15 Forsyningssikkerhet uten Sima-Samnanger (Prediksjon basert på at driften ikke deles) Figur 5.2 Antall timer med redusert driftsikkerhet inn mot BKK-området [4] Info tilgjengelig sommeren Kilde: Statnett To scenarier: 1. Gjennomsnitt av årene , dvs tar bort ekstremåret Gir p = Ekstremåret er typisk. Gir p = 0.15 (basert på knapt 1400 timer, observert per juli 2010)

Kilde: Statnett To scenarier: 1. Gjennomsnitt av årene 2005-2009, dvs tar bort ekstremåret 2010.

16 Sannolikhet för avbrott: F(t)=1- e -fst [%] Forsynings(u)sikkerhet angis ved: Sannsynlighet for svikt før tidspunktet (abscisse), rød/blå kurve Returtid for svikt: 27 år (p = 0.15), 130 år (p = 0.03) p = 0.03 p = % % 10 11% 4% Gjelder før Sima-Samnanger kommer i drift 16

27 år (p = 0.15), 130 år (p = 0.03) 60 50 p = 0.03 p = 0.

17 Hva om returtid for blackout i Bergen (og andre byer) lik 50 år anses ok som kriterium for dimensjonering av sentralnettet? Med 10 slike byer vil vi i gjennomsnitt ha en blackout hvert 5 te år. Er det ok?? Og i tillegg kommer de mindre omfattende avbrudd som skriver seg fra feil i regionalnett og høyspent fordelingsnett.

Med 10 slike byer vil vi i gjennomsnitt ha en blackout hvert 5 te år. Er det ok?

18 Forsyningssikkerhet med ny luftledning Sima- Samnanger: N-1 er oppfylt

19 Oppsummering av systemtekniske aspekter Kabel, høy spenning og stor effekt: Krever kompenseringsanlegg og får redusert overføringskapasitet når kabellengeden øker (HVAC) Plasskrevende omformeranlegg med betydelige tap (HVDC) Krever reservekabler for å oppnå tilfredsstillende forsyningssikkerhet (kompensere for lange reparasjonstider) Er 4-6 ganger dyrere enn luftlinje med tilsvarende overføringskapasitet Luftlinjer: Har mindre termiske restriksjoner og gir dermed stor overføringsevne Kort reparasjonstid sammenlignet med kabel Gir meget god forsyningssikkerhet når N-1 er oppfylt

forsyningssikkerhet (kompensere for lange reparasjonstider) Er 4-6 ganger dyrere enn luftlinje med tilsvarende overføringskapasitet Luftlinjer:

20 Takk for oppmerksomheten!

21 Kilde: Utvalg 1 Har skjedd utvikling

22 Kilde: Statnett

24 Systemaspekter som følge av Sima-Samnanger A. Effektflyten endres B. Forsyningssikkerheten forbedres dramatisk 24

Like dokumenter

Planer for spenningsoppgradering av sentralnettet. Forum for koblingsanlegg 16.10.2012 Torkel Bugten, Programdirektør spenningsoppgradering

Planer for spenningsoppgradering av sentralnettet Forum for koblingsanlegg 16.10.2012 Torkel Bugten, Programdirektør spenningsoppgradering Innhold Spenningsoppgradering fra 300 til 420 kv Hvorfor Hvordan