Distribuert produksjon utfordrer spenningskvalitet, lokal stabilitet og reléplaner



Like dokumenter
Astrid Petterteig, Seniorforsker SINTEF Energiforskning AS

UTFORDRINGER I FORBINDELSE MED TILKNYTNING AV PRODUKSJON I DISTRIBUSJONSNETTET. av Astrid Petterteig, SINTEF Energiforskning AS

Produksjonsteknisk Konferanse 2010, Gardermoen Kravene til Statnett i FIKS

FEILSTRØMMER OG KORTSLUTNINGSVERN I NETT MED DISTRIBUERT PRODUKSJON. Forfatter: Jorun I. Marvik, stipendiat ved NTNU

TEKNISKE KRAV. Produksjonsenheter(< 25kW) med inverter tilknyttet lavspent distribusjonsnett. Mal utarbeidet av: REN/Lyse Elnett

Hvordan kan områdekonsesjonær i praksis håndtere den nye informasjonsplikten i Forskrift Om Systemansvaret (FOS LEDD)

KILE Problematikk FASIT dagene Jørn Schaug-Pettersen, Statnett Avd. for vern og feilanalyse.

Tekniske krav - Plusskunde

Må man forvente avbrudd ved overgang til separatdrift?

BRUK AV FORDELINGSTRANSFORMATOR MED AUTOMA- TISK TRINNKOBLER

Muligheter og begrensninger med AMS for registrering og rapportering av spenningskvalitet

Tekniske funksjonskrav for lavspent tilknytning av PV-anlegg

Site Acceptance Test (SAT) Vedlegg 6

Småkraftverks evne til å takle nettfeil

Rapportnr: Antall sider: UTFØRT AV (navn/dato): SISTE REVISJON (navn/dato): 1 Stein W. Bergli Stein W. Bergli

Tilknytnings- og nettleieavtale for innmatingskunder i distribusjonsnettet

Eksempel Kraftverk AS

Definisjoner. Vedlegg 1

TEKNISKE FUNKSJONSKRAV. Vedlegg 2

Vern mot dårlig kvalitet

RENblad nummer: 342 Versjon: 1.2 Tittel: Tilknytning og nettleieavtale - innmating ls nett - vedlegg 2 Selskap: STANGE ENERGI NETT AS

Feilanalyse. Forskriftskrav Retningslinjer kv Retningslinjer 1-22 kv Eksempler fra distribusjonsnett

Tekniske funksjonskrav for lavspent. tilknytning av pv-anlegg

Spenningskvalitetsmålinger nyttig ved feilanalyse?

Leveringskvalitet: utfordringer for og med småkraftverk

Site Acceptance Test (SAT) Vedlegg 6

Definisjoner. Vedlegg 1

Ny kraft eksisterende nett. Trond Østrem Førsteamanuensis Høgskolen i Narvik

Forstudie. Nettundersøkelse i forbindelse med tilknytning av Skarelva Kraftverk i Målselv kommune.

Har norske lavspenningskunder for høye spenninger? Fra Teknisk Rapport på Spenningskvalitet i svake lavspenningsnett

REN blad 3005 VER 1.2 / 2011 Side 4 av 89

Eksempel Kraftverk AS

..sefsela mämaq %MÅ/f W

Rapport. Spenningsregulering i nett med distribuert produksjon. Innstilling av spenningsregulatorer i småkraftverk og krafttransformator.

Forstudie. Nettundersøkelse i forbindelse med tilknytning av Plasselva og Sandneselva Kraftverk i Lavangen kommune.

Nettundersøkelse i forbindelse med tilknytning av Ritaelva Kraftverk og Sveingard Kraftverk i Tromsø kommune.

Forstudie. Nettundersøkelse i forbindelse med tilknytning av Simavika Kraftverk i Tromsø kommune.

INNHOLDSFORTEGNELSE Side

Historikk. 2 av Første utgave, signert. Oppdatert figurer og ligninger i kapittel 7 og vedlegg Første utgave, usignert

Saksbehandler/Adm. enhet: '... S!d.tr!>.. " ". Ansvarlig/Adm. enhet: Anne Sofie Ravndal Risnes /Systemfunksjonalitet. s 1gn. avvifa 9.

[Fyll inn namn på DG] Tilpasninger og særlige forhold. Vedlegg 4

Forstudie. Nettundersøkelse: Tilknytning av Tverrdalselva småkraftverk i Storfjord kommune, søkt av BEKK OG STRØM AS Troms Kraft Nett AS

Legend. Stardalen kraftverk. Grenser Jølster kommune. Stardalen kraftverk. Vedlegg 1. Geografisk plassering. Målestokk: Dato: Tegnet av: Tegningsnr.

PLUSSKUNDEAVTALE. mellom. [Navn kunde] Tilknytningspunkt. [Måler ID] Lyse Elnett AS

Tilpasninger og særlige forhold. Vedlegg 4 NAVN PÅ DG

Gode og dårlige fremgangsmåter for problemløsning/kundehåndtering

Plenumsmøte Kraftsystemutredninger 2006 RICA Seilet Hotell 1. november. Nettanalyser ved tilknytning av vindmølleparker

Prosjektnotat. Dagens praksis for planlegging og prosjektering av nett med DG. 1 av 31. Oppsummering av besøksrunde. SINTEF Energi AS Postadresse:

Krav om rapportering av driftsforstyrrelser i produksjonsanlegg. Jørn Heggset FASIT for produksjonsanlegg,

Rapport. Alternative tiltak for å øke tilknytningskapasitet i distribusjonsnett. Muligheter ved nettilknytning av distribuert produksjon

Tolkning av måledata betinger kunnskap om egenskaper ved elektriske apparater. en kort innføring i disse for enkelte utbredte apparater

Nettanalyser for Hemne Kraftlag

ET SKRIV OM NETTKAPASITET I 22KV NETTET ULVIG KIÆR OG TRONES KRAFTVERKSPROSJEKTER I NAMSSKOGAN

Tekniske funksjonskrav. Vedlegg 3

Eksempler på registrering av driftsforstyrrelser. Olve Mogstad FASIT for produksjonsanlegg,

Analyseverktøy. Eltransport Hva trenger vi å vite

TESTING AV SMÅKRAFTVERKS FAULT RIDE THROUGH EGENSKAPER. Av Henrik Kirkeby, Oddgeir Rokseth, Erik Jonsson SINTEF Energi AS

ti!:::' Prosjektnotat Tilknytning av distribuert produksjon {(j)sintef ,.( SIGNATUR Rammevilkar og begrensninger for tilknytningskapasitet Internal

Havari ved Frogner Transformatorstasjon den 25. og og etablering av tiltak. Gunnar Svendsen

Vinda Kraftverk Elektriske anlegg og overføringsledninger

Neste generasjon FASIT Registreringsprinsipper FASIT-dagene 2016 Gardermoen,

Forskrift om leveringskvalitet krav og erfaringer

P Q A A S. Kort presentasjon av PQA. Henrik Kirkeby

PLUSSKUNDEAVTALE. mellom. (Nettselskapet) Navn på plusskunden (Plusskunden) for målepunkt-id og anleggsadresse. (målepunkt-id) (anleggsadresse)

Systemmessige utfordringer ved integrasjon av store mengder distribuert småkraft

Definisjoner. Vedlegg 1. Tilknytnings- og nettleieavtale for innmatingskunder i Lavspenningsnettet

Data for stasjon Panelboks/avsnitt Datafelt/Parameter Engelsk oversettelse Typisk betegnelse

Definisjoner. Vedlegg 1 til Tilknytnings- og nettleieavtale for lavspente PV-enheter. Tilknytnings- og nettleieavtale for innmatingskunder

Av Henrik Kirkeby og Helge Seljeseth, SINTEF Energi AS

Forskrift om leveringskvalitet

Plusskundeordningen i Klepp Energi Plusskundeordningen

Håndtering av spenningsproblem i praksis interessante eksempler

Målinger av spenningskvalitet

Norges vassdragsog energidirektorat

Vurdering av minimum nettstyrke NVE fagdag om lavspenningsnettet

Nytte av avbruddsregistrering i lavspenningsnettet? Egil Arne Østingsen Lofotkraft AS

REN blad 3003 VER 1.1 / 2011 Prosessoversikt for innmatingskundens nettilknytning

Historikk. 2 av 15. VERSJON DATO VERSJONSBESKRIVELSE Endelig versjon PROSJEKTNOTATNR AN VERSJON 1.0 PROSJEKTNR

Teknisk tilknytningsavtale

Feil- og avbruddsrapporteringen for 2008

Elektriske apparaters immunitet med hensyn til å tåle kortvarige overspenninger

Norges vassdrags- og energidirektorat

Notat. Statnett. OA-v. Sak:

Systemmessige utfordringer ved småkraft -systemkrav. Rune Kristian Mork Avdeling for systemoperatørtjenester Statnett SF

Tilpassing av et nytt kraftverk til eksisterende 22kv nett.

NOTAT Rafossen Kraftverk

Håndtering av spenningsproblem i praksis

Kort om Forskrift om Leveringskvalitet FoL

Relevante forskriftskrav for 2007 og 2008

Nettutfordringer i Helgelandsområdet for å få realisert fornybarpotensialet. Frode Valla, Nettsjef HelgelandsKraft AS

Norges vassdrags- og energidirektorat

Hvordan kan AMSinformasjon. for å oppnå SmartGrid? Kjetil Storset

SIMULERINGSSTUDIE AV SPENNINGSKVALITET I LAVSPENNINGSNETT MED PLUSSKUNDER. Av Bendik Nybakk Torsæter og Henrik Kirkeby, SINTEF Energi AS

1 Definisjoner av nettnivå i distribusjonsnettet

PQA AS. Kort presentasjon av PQA. Henrik Kirkeby

Dynamiske analyser av ny distribuert produksjon i Namsskogan

Ytre Vikna Vindkraftverk, trinn 2. Status september 2013

NOTAT Mørkedøla pumpe planendringssøknad

TILKNYTNING AV PRODUKSJONSANLEGG V

Rapport. Bruk av fordelingstransformator med automatisk trinnkobler. Guide til anskaffelse og drift. Forfatter

Transkript:

Distribuert produksjon utfordrer spenningskvalitet, lokal stabilitet og reléplaner Brukermøte spenningskvalitet Kielfergen 13. 25. September 2009 Tarjei Solvang, SINTEF Energiforskning AS tarjei.solvang@sintef.no SINTEF Energiforskning AS 1

Innhold Teori Spenningsmessige utfordringer Vernmessige utfordringer Stabilitetsproblemer Målekampanje i regi av SINTEF Energiforskning Beskrivelse Noen utfordringer med distribuert produksjon vist gjennom måleresultater Spesielt eksempel Oppsummering og konklusjoner SINTEF Energiforskning AS 2

Konsekvenser av lokal produksjon: Innvirkning på spenningen: Økte stasjonære spenningsnivåer i nettet i normal drift Redusert spenningskvalitet (?) Innvirkning i feiltilfeller: Ukontrollert øydrift Endring i feilstrømmer Endrede forhold for linjevern Stabilitetsproblemer: Effektpendlinger kan forekomme Stabilitetsproblemer kan forekomme SINTEF Energiforskning AS 3

Spenningsmessige utfordringer: Stasjonær spenningsstigning Avhengig av nett, last, produksjon og plassering av DG enhet Spenningssprang Innkobling Frakobling Samtidig frakobling Spenningsregulering Type spenningsregulering Reaktiv effekt Flere produksjonsenheter på samme avgang Påvirker hverandres mulighet for aktiv effektproduksjon SINTEF Energiforskning AS 4

Eksempel spenningsmessig utfordringer ~ Stivt nett X Hoved transformatorstasjon 22,8 kv Avgang: 10 seksjoner á 3 km (50 mm 2 ) Naboavganger: 18 MW, cos ϕ = 0,98 Last: 10 stk á 6 kw og 1,2 kvar (cos ϕ = 0,98) R X Produksjon: 3 MW ~ 30 km SINTEF Energiforskning AS 5

Spenning utover avg. - Høy (6 MW) og lav (1,5 MW) last Øvre spenningsgrense Eksempel spenningsmessig utfordringer Lavlast Nedre spenningsgrense Høylast 0 km Stasjon 6 km 15 km 30 km SINTEF Energiforskning AS 6

Eksempel spenningsmessig utfordringer Spenning utover avgangen med 3 MW prod. i enden Øvre spenningsgrense Lavlast, 3 MW produksjon Lavlast, uten produksjon Høylast, 3 MW produksjon Nedre spenningsgrense Høylast, Uten produksjon 0 km ~ Stasjon 6 km 15 km 30 km SINTEF Energiforskning AS 7

Eksempel spenningsmessig utfordringer Spenning utover avgangen 3 MW prod. i ulike punkt 3 MW v/ 30 km 3 MW v/ 6 km 3 MW v/ 18 km 0 km ~ ~ ~ Stasjon 6 km 15 km 30 km SINTEF Energiforskning AS 8

Samme maks.spenning ulik produksjon Eksempel spenningsmessig utfordringer 18 MW v/ 3 km 4,9 MW v/ 15 km 2,5 MW v/ 30 km Høylast, Ingen produksjon 0 km ~ ~ ~ Stasjon 6 km 15 km 30 km SINTEF Energiforskning AS 9

Spenningsregulering kv Øvre spenningsgrense Eksempel spenningsmessig utfordringer Kun aktiv effekt: 0 MVAr 0 km 4 MW v/ 27 km ~ Stasjon 6 km 15 km 30 km SINTEF Energiforskning AS 10

Spenningsregulering kv Øvre spenningsgrense Eksempel spenningsmessig utfordringer Spenningsreduksjon: 0,34 kv (1,4 %) Kun aktiv effekt: 0 MVAr Reaktiv effekt: - 0,8 MVAr Tan ϕ = - 0,2 Cos ϕ = 0,98 0 km 4 MW v/ 27 km ~ Stasjon 6 km 15 km 30 km SINTEF Energiforskning AS 11

kv Spenningsregulering med to DG-enheter Samme reaktive effekttrekk fra stasjonen Øvre spenningsgrense Eksempel spenningsmessig utfordringer DG 2 prod. Q DG 1 trekker Q Q = 0 MVAr 0 km DG 1 3 MW ~ DG2 3 MW ~ Stasjon 6 km 15 km 30 km SINTEF Energiforskning AS 12

Spenningsregulering med to DG-enheter Samme reaktive effekttrekk fra stasjonen Øvre spenningsgrense Eksempel spenningsmessig utfordringer Q = 0 MVAr DG1 prod. Q DG 2 trekker Q 0 km DG 1 3 MW ~ DG2 3 MW ~ Stasjon 6 km 15 km 30 km SINTEF Energiforskning AS 13

Eksempel spenningsmessig utfordringer Spenningsregulering med to DG-enheter DG1 reduserer DG2s mulighet for å levere aktiv effekt Øvre spenningsgrense DG 1 prod. Q DG 2: Q =0 Q = 0 MVAr 0 km DG 1 3 MW ~ DG2 3 MW ~ Stasjon 6 km 15 km 30 km SINTEF Energiforskning AS 14

Vernmessige utfordringer: Sikker frakobling ved feil på aktuell avgang Vern i DG-enhet Linjevern Vernselektivitet Vern mot ukontrollert øydrift Vern i DG-enhet Gjeninnkobling Automatisk gjeninnkobling f.eks. ved jordfeil - tidsforsinkes Unngå unødvendige frakoblinger av produksjon eller last Utilsiktet utkobling av hele avganger (sympatiutkobling) Utkobling av produksjon p.g.a. feil på naboavgang SINTEF Energiforskning AS 15

Vernmessige konsekvenser for linjevernet Ulike behov for endring i nettets linjevern Avhengig av innvirkningen produksjonen har ved feil i nettet I. Behov for å endre verninnstillinger II. Behov for økt tidsforsinkelse III. Behov for retningsbestemt vern IV. Behov for ekstra effektbryter eller nye vernsystemer SINTEF Energiforskning AS 16

Stabilitetsutfordringer: Normale driftsendringer Små driftsforstyrrelser kan medføre stabilitetsproblemer Transient stabilitet Større forstyrrelser Generator mister synkronisme Effektpendlinger Spenningsregulering - parametervalg Type spenningsregulering Reaktiv effekt Flere produksjonsenheter på samme avgang Påvirker hverandres mulighet for aktiv effektproduksjon SINTEF Energiforskning AS 17

Synkrongenerator Regulering Eksempel på respons på kortvarig spenningsforstyrrelse Valg av generator med riktige parametre er viktige Gunstig regulatorinnstilling kan forbedre stabiliteten Eksempel stabilitets utfordringer Operating scenario: P = 10 MW Q = -2 Mvar Aktiv effekt Maskin 1 K p = 250 Maskin 1 K p = 120 Maskin 2 K p = 250 SINTEF Energiforskning AS 18

Eksempel stabilitets utfordringer Synkrongenerator - Demping Eksempel på respons på spenningdip Generatorens demping har betydning Aktiv generator effekt Rotorvinkel Normal generator Dårlig dempa generator SINTEF Energiforskning AS 19

Utfordringer med distribuert produksjon Vist gjennom måleresultater fra målekampanje samt et spesielt eksempel SINTEF Energiforskning AS 20

Målekampanje SINTEF Energiforskning gjennomfører nå en rekke langtidsmålinger av strøm og spenning i forskjellige nett Målekampanjen er et samarbeid mellom de tre pågående KMBprosjekter: Deep Sea Offshore Wind Distribution 2020 The PQM Project Målet med målekampanjen er: Etablere database med måledata Lage nye modeller og metoder for lastmodellering Kartlegge spenningskvalitet i ulike nett Analysere hvordan forstyrrelser spres utover nettet Analysere spenningskvalitet i tilknytning til fluktuerende energikilder (for eksempel vindkraft) Analysere innvirkning fra distribuert produksjon på tilknyttet nett SINTEF Energiforskning AS 21

Plassering av måleinstrumenter 17 instumenter installert 7 er planlagt utplassert 2 instrumenter 66 kv og 22 kv Vindkraft 3 instrumenter 66 kv og 22 kv Vindkraft og småskala vannkraft 2 instrumenter 66 kv og 22 kv Vindkraft 1 instrumenter 22 kv Småskala vannkraft 1 instrument 22 kv Småskala vannkraft 2 instrumenter 22 kv Småskala vannkraft 1 instrument 132 kv Sentralnett 1 instrument 230 V Bynett 1 instrument 690 V Vindkraft Utplassert Planlagt 2 instrumenter 11 kv Bynett 2 instrumenter 22 kv Småskala vannkraft 2 instruments 22 kv Småskala vannkraft 1 instrument 300 kv Sentralnett 3 instrumenter 132 kv, 22 kv og 230 V Ingen DG SINTEF Energiforskning AS 22

Eksempel Nett med ulike utfordringer SINTEF Energiforskning AS 23

Effektflyt på avgang med DG kontra avgang uten DG Q P 20.apr 1.jun 08 SINTEF Energiforskning AS 24

Endring av effektflyt gjennom året Desember 08 Mai 09 SINTEF Energiforskning AS 25

Forskjell i produksjonsmønster SINTEF Energiforskning AS 26

Eksempel på ustabilitet - 1 SINTEF Energiforskning AS 27

Eksempel på ustabilitet - 2 SINTEF Energiforskning AS 28

Eksempel på ustabilitet - 2 SINTEF Energiforskning AS 29

Spesielt eksempel Utfordringer med DG Casebeskrivelse: Vannkraftverk med synkrongenerator S N =3,31 MVA, U N =1,0 kv, cosφ N =0,8, f N =50 Hz Tilkoplet svakt 22 kv nett (høy impedans, 80 % belastet ved full produksjon) Svingmaskin 66 kv Måling Distribusjonsnett 22 kv Måling Kraftverk SINTEF Energiforskning AS 30

Spesielt eksempel Utfordringer med DG Situasjonsbeskrivelse Før oppstart av målinger Det er utført både stasjonære og dynamiske analyser Det har vært flere avbrudd på linjen som følge av at linjevernet (impedansvern) i transformator opp mot regionalnett løser ut Det har i tillegg vært problemer med at overspenningsvern i generator løser ut Begge tilfellene inntreffer før produksjon i kraftverk når full produksjon Komplekst tilfelle med flere ulike netteiere og kraftprodusenter i samme område (store og små ) Situasjonsbeskrivelse Ved oppstart av målinger Innstillinger i impedansvernet endres forhindrer at dette løser feilaktig ut Generator settes til spenningsreguleringsmodus med settpunktsverdi lik 1,05 p.u. for å begrense reaktiv import (dette er i henhold til tidligere analyser gjort for lettlast og tunglast) Får ikke lov av nettselskapet til å kjøre med full effekt (max 85 % av 2,7 MW) Hva skjer? Kraftverket faller tidvis ut pga. at vernet for reaktiv import tripper (stilt på 1,6 MVar import) Den valgte settpunktsverdien for spenningsregulatoren gir (også) høye spenninger hos sluttbrukerne som er tilknyttet det lokale 22 kv nettet Hvorfor? SINTEF Energiforskning AS 31

Spesielt eksempel Utfordringer med DG Måling SINTEF Energiforskning AS 32

Spesielt eksempel Utfordringer med DG Det aktuelle distribusjonsnettet ligger under et regionalnett med til dels store spenningsvariasjoner (Vindpark) Spenningsvariasjonene er så raske at de ikke kompenseres av automatiske trinnkoblere Flere trinnkoblere i serie fører til økt kompleksitet Noen ganger fører trinning til at kraftverket berger seg Andre ganger er det trinning som fører til at kraftverket kobles fra nettet pga for høy reaktiv import SINTEF Energiforskning AS 33

Spesielt eksempel Utfordringer med DG Trinning SINTEF Energiforskning AS 34

Spesielt eksempel Utfordringer med DG Oppsummering Generatoren har for liten reaktiv kapasitet til å takle de faktiske spenningsforholdene i den aktuelle 22 kv radialen Ville det vært en fornuftig løsning å velge en generator med større reaktiv kapasitet? Kraftverket synes å være for stort for tilknyttet nett med tanke på aktiv effekt Forutsetningene i den første analysen (konsulentrapporten) stemmer ikke med real-life Målinger utført i nettet indikerer store spenningsvariasjoner i aktuelt nett (regional og distribusjon) Hvor stor del av totalt tillatt bånd for spenningsvariasjon kan man godta at regionalnettet bruker? SINTEF Energiforskning AS 35

Oppsummering Konklusjoner Utfordringer for nettselskapet FORMÅLET: Sikre god nok spenningskvalitet for alle kunder i nettet Sikker vernutkobling Unngå overbelastning av komponenter i nettet Unngå stabilitetsproblemer FØR TILKNYTNING: Vurdering av enheters innvirkning på nettet Foreta nødvendige analyser Målinger Hvor mye produksjon kan nettet ta imot Vurdering av om produksjonsutstyr er godt nok Vurdering av tiltak for tilpasning (i nettet, i produksjonsenheten) Vurdering av driftsbetingelser og andre spesielle forhold VIKTIG: Effektive vurderinger Effektiv dialog med utbygger Skaffe tilgang på korrekte relevante data (generatorparametere, driftsdiagram og regulatorparametere) En billig maskin kan bli dyr.. Bør skaffes tidlig i prosessen Riktige verninnstillinger (generatorvern, linjevern) SINTEF Energiforskning AS 36