elektrownie wiatrowehome.agh.edu.pl/.../agh_prezentacja_2_tauron_61400_21_v2.pdf»zgodnie z normą...
TRANSCRIPT
![Page 1: Elektrownie wiatrowehome.agh.edu.pl/.../AGH_prezentacja_2_Tauron_61400_21_v2.pdf»Zgodnie z normą IEC 61400-21 – seria IEC 61400 dotyczy różnych aspektów budowy turbin »Norma](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022040605/5ea80d2ca410a3501a651691/html5/thumbnails/1.jpg)
Elektrownie wiatroweNorma IEC 61400-21 / IRiESDMateusz DUTKA
Kraków, 10.10.2018
![Page 2: Elektrownie wiatrowehome.agh.edu.pl/.../AGH_prezentacja_2_Tauron_61400_21_v2.pdf»Zgodnie z normą IEC 61400-21 – seria IEC 61400 dotyczy różnych aspektów budowy turbin »Norma](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022040605/5ea80d2ca410a3501a651691/html5/thumbnails/2.jpg)
Farma wiatrowa (IRiESD) -Instrukcja Ruchu i Eksploatacji Sieci Dystrybucyjnej
» Farma wiatrowa
Jednostka wytwórcza lub zespół tych jednostek wykorzystujących do
wytwarzania energii elektrycznej energię wiatru, przyłączonych do sieci w
jednym miejscu przyłączenia.
![Page 3: Elektrownie wiatrowehome.agh.edu.pl/.../AGH_prezentacja_2_Tauron_61400_21_v2.pdf»Zgodnie z normą IEC 61400-21 – seria IEC 61400 dotyczy różnych aspektów budowy turbin »Norma](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022040605/5ea80d2ca410a3501a651691/html5/thumbnails/3.jpg)
Typy generatorów Farma wiatrowa
Typy generatorów występujących w farmach wiatrowych:
o maszyna prądu stałego
o maszyna asynchroniczna:
• klatkowe
• pierścieniowe (wirnik zasilany jest przez przekształtnik
umożliwiający dwukierunkowy przepływ energii)
o maszyna synchroniczna
o maszyna z magnesami trwałymi
![Page 4: Elektrownie wiatrowehome.agh.edu.pl/.../AGH_prezentacja_2_Tauron_61400_21_v2.pdf»Zgodnie z normą IEC 61400-21 – seria IEC 61400 dotyczy różnych aspektów budowy turbin »Norma](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022040605/5ea80d2ca410a3501a651691/html5/thumbnails/4.jpg)
Przykładowa farma wiatrowa
» Moc zainstalowana: ~30 MW
» Wysokość wieży: 85 m
» Liczba skrzydeł: 3
» Rozruchowa oraz maksymalna prędkość wiatru:
• 2,5 oraz 28,0 m/s
» Powierzchnia farmy: ~ 270 ha
» Średnica wirnika/długość skrzydeł: 71 m / 40 m
» Powierzchnia obrotowa wirnika: 3959 m2
» Turbina: bezprzekładniowa o zmiennej prędkości, z regulacją nachylenia łopat
![Page 5: Elektrownie wiatrowehome.agh.edu.pl/.../AGH_prezentacja_2_Tauron_61400_21_v2.pdf»Zgodnie z normą IEC 61400-21 – seria IEC 61400 dotyczy różnych aspektów budowy turbin »Norma](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022040605/5ea80d2ca410a3501a651691/html5/thumbnails/5.jpg)
Przykładowa farma wiatrowaKrzywa mocy
![Page 6: Elektrownie wiatrowehome.agh.edu.pl/.../AGH_prezentacja_2_Tauron_61400_21_v2.pdf»Zgodnie z normą IEC 61400-21 – seria IEC 61400 dotyczy różnych aspektów budowy turbin »Norma](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022040605/5ea80d2ca410a3501a651691/html5/thumbnails/6.jpg)
2%
4%
6%
8%
10%
WEST EAST
SOUTH
NORTH
0 - 5
5 - 10
10 - 15
15 - 20
20 - 25
25 - 30
30 - 35
Winter 2012-2013
P(dir) [MW]
2%
4%
6%
8%
10%
WEST EAST
SOUTH
NORTH
0 - 5
5 - 10
10 - 15
15 - 20
20 - 25
25 - 30
30 - 35
Winter
P(dir) [MW]
2%
4%
6%
8%
10%
WEST EAST
SOUTH
NORTH
0 - 5
5 - 10
10 - 15
15 - 20
20 - 25
25 - 30
30 - 35
Summer 2012-2013
P(dir) [MW]
2%
4%
6%
8%
10%
WEST EAST
SOUTH
NORTH
0 - 5
5 - 10
10 - 15
15 - 20
20 - 25
25 - 30
30 - 35
Summer
P(dir) [MW]
Sezonowa zmienność produkcji –
kierunek wiatruSummer Winter
![Page 7: Elektrownie wiatrowehome.agh.edu.pl/.../AGH_prezentacja_2_Tauron_61400_21_v2.pdf»Zgodnie z normą IEC 61400-21 – seria IEC 61400 dotyczy różnych aspektów budowy turbin »Norma](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022040605/5ea80d2ca410a3501a651691/html5/thumbnails/7.jpg)
Sezonowa zmienność produkcji
wiosna lato jesień zima
Prędkość wiatru
[m/s] 5,7 5,2 6,5 7,0
Moc [MW] 5,7 4,5 8,1 9,4
Temperatura [°C] 12 19 7 3
Temp. Min [°C] 1,8 8,8 -7,9 -11,9
Temp. Max [°C] 30,8 32,1 22,8 14,9
Pracujących
turbin 14 14 14 12
![Page 8: Elektrownie wiatrowehome.agh.edu.pl/.../AGH_prezentacja_2_Tauron_61400_21_v2.pdf»Zgodnie z normą IEC 61400-21 – seria IEC 61400 dotyczy różnych aspektów budowy turbin »Norma](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022040605/5ea80d2ca410a3501a651691/html5/thumbnails/8.jpg)
Stany pracy farmy wiatrowej
![Page 9: Elektrownie wiatrowehome.agh.edu.pl/.../AGH_prezentacja_2_Tauron_61400_21_v2.pdf»Zgodnie z normą IEC 61400-21 – seria IEC 61400 dotyczy różnych aspektów budowy turbin »Norma](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022040605/5ea80d2ca410a3501a651691/html5/thumbnails/9.jpg)
Farma wiatrowa (IRiESD)
» Wymagania wobec Farm wiatrowych:
3.13 Farmy wiatrowe z generatorami asynchronicznymi należy wyposażyć w
automatykę bezzwłocznego wyłączania elektrowni po przejściu do pracy
na wydzieloną sieć.
3.14 W przypadku zwarcia w linii, do której przyłączona jest farma wiatrowa
automatyka zabezpieczeniowa farmy powinna:
a) wyłączać ją w czasie krótszym od czasu działania istniejącego
zabezpieczenia linii,
b) załączać farmę samoczynnie po czasie nie krótszym niż 30 s, liczonym od
zakończenia udanego cyklu SPZ.
3.15. W przypadku zwarcia w farmie wiatrowej z generatorem
asynchronicznym automatyka zabezpieczeniowa powinna wyłączać ją
bezzwłocznie lub ze zwłoką czasową uzgodnioną z TAURON Dystrybucja .
![Page 10: Elektrownie wiatrowehome.agh.edu.pl/.../AGH_prezentacja_2_Tauron_61400_21_v2.pdf»Zgodnie z normą IEC 61400-21 – seria IEC 61400 dotyczy różnych aspektów budowy turbin »Norma](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022040605/5ea80d2ca410a3501a651691/html5/thumbnails/10.jpg)
Farma wiatrowa (IRiESD)
» Wymagania wobec Farm wiatrowych:
3.16. W przypadku zadziałania SZR w stacji, do której przyłączona jest farma
wiatrowa, automatyka zabezpieczeniowa farmy powinna:
a) wyłączać ją w czasie krótszym od czasu działania istniejącego
zabezpieczenia stacji,
b) załączać farmę samoczynnie po czasie 30 s, liczonym od zakończenia
cyklu SZR.
3.17. TAURON Dystrybucja może zdecydować o potrzebie stosowania
zabezpieczeń różnicowoprądowych dla poszczególnych rodzajów
jednostek wytwórczych.
![Page 11: Elektrownie wiatrowehome.agh.edu.pl/.../AGH_prezentacja_2_Tauron_61400_21_v2.pdf»Zgodnie z normą IEC 61400-21 – seria IEC 61400 dotyczy różnych aspektów budowy turbin »Norma](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022040605/5ea80d2ca410a3501a651691/html5/thumbnails/11.jpg)
Farma wiatrowa (IRiESD)
8. DODATKOWE WYMAGANIA DLA FARM WIATROWYCH
PRZYŁĄCZANYCH DO SIECI DYSTRYBUCYJNYCH
8.1.4 Wymagania techniczne dla farm wiatrowych obejmują następujące
zagadnienia:
a) regulacja mocy czynnej,
b) praca w zależności od napięcia i częstotliwości,
c) załączanie do pracy i wyłączanie z sieci,
d) regulacja napięcia i mocy biernej,
e) wymagania dla pracy przy zakłóceniach w sieci,
f) dotrzymywanie standardów jakości energii elektrycznej,
g) elektroenergetyczna automatyka zabezpieczeniowa,
h) systemy monitoringu i telekomunikacji,
i) testy sprawdzające.
![Page 12: Elektrownie wiatrowehome.agh.edu.pl/.../AGH_prezentacja_2_Tauron_61400_21_v2.pdf»Zgodnie z normą IEC 61400-21 – seria IEC 61400 dotyczy różnych aspektów budowy turbin »Norma](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022040605/5ea80d2ca410a3501a651691/html5/thumbnails/12.jpg)
Norma IEC 61400-21
Celem normy IEC 61400-21 jest przedstawienie jednolitej metodologii
zapewniającej spójność i dokładność pomiaru oraz oceny parametrów
charakteryzujących jakość energii dla siłowni wiatrowych (SW).
Niniejsza norma zawiera zalecenia dotyczące przeprowadzenia pomiarów i
oceny jakości energii dla siłowni wiatrowych przyłączonych do sieci zasilającej.
Procedury pomiarowe dotyczą siłowni wiatrowych dowolnej wielkości. Norma
wymaga jedynie, aby zgodnie z jej zaleceniami badać i charakteryzować te typy
siłowni, których punkt PCC znajduje się na poziomie napięcia średniego lub
wysokiego.
![Page 13: Elektrownie wiatrowehome.agh.edu.pl/.../AGH_prezentacja_2_Tauron_61400_21_v2.pdf»Zgodnie z normą IEC 61400-21 – seria IEC 61400 dotyczy różnych aspektów budowy turbin »Norma](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022040605/5ea80d2ca410a3501a651691/html5/thumbnails/13.jpg)
Wskaźnik migotania światła podczas
pracy ciągłej (dotyczy siłowni wiatrowych)
Znormalizowana miara emisji migotania światła podczas pracy ciągłej
siłowni wiatrowej:
Pst, fic - emisja migotania światła z siłowni wiatrowej dla modelu sieci
zasilającej;
Sn - znamionowa moc pozorna siłowni wiatrowej;
Sk,fic - pozorna moc zwarciowa dla modelu sieci zasilającej.
UWAGA
Wskaźnik migotania światła przy pracy ciągłej jest taki sam dla
krótkiego (10 min) i długiego (2h) okresu czasu.
( )n
k,fic
st,fickS
SPc =
![Page 14: Elektrownie wiatrowehome.agh.edu.pl/.../AGH_prezentacja_2_Tauron_61400_21_v2.pdf»Zgodnie z normą IEC 61400-21 – seria IEC 61400 dotyczy różnych aspektów budowy turbin »Norma](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022040605/5ea80d2ca410a3501a651691/html5/thumbnails/14.jpg)
Skokowy wskaźnik migotania
światła (dotyczy siłowni wiatrowych)
Znormalizowana miara emisji migotania światła wywołanej pojedynczym
procesem łączeniowym w siłowni wiatrowej:
Tp - okres pomiarowy, wystarczająco długi, by mieć pewność, że
zaniknął nieustalony przebieg łączeniowy, dzięki czemu podlegają
ograniczeniu do pomijanie małych wartości możliwe zmiany mocy wywołane
turbulencjami,
Pst, fic - emisja migotania światła z siłowni wiatrowej dla modelu sieci
zasilającej;
Sn - znamionowa moc pozorna siłowni wiatrowej;
Sk,fic - pozorna moc zwarciowa dla modelu sieci zasilającej.
( ) 31,0
pst,fic
n
k,fic
kf130
1TP
S
Sk =
![Page 15: Elektrownie wiatrowehome.agh.edu.pl/.../AGH_prezentacja_2_Tauron_61400_21_v2.pdf»Zgodnie z normą IEC 61400-21 – seria IEC 61400 dotyczy różnych aspektów budowy turbin »Norma](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022040605/5ea80d2ca410a3501a651691/html5/thumbnails/15.jpg)
Kąt fazowy impedancji sieci
Kąt fazowy impedancji sieci zasilającej:
Xk - reaktancja impedancji zwarciowej sieci zasilającej;
Rk - rezystancja impedancji zwarciowej sieci zasilającej.
( )kkk arctg RX=
![Page 16: Elektrownie wiatrowehome.agh.edu.pl/.../AGH_prezentacja_2_Tauron_61400_21_v2.pdf»Zgodnie z normą IEC 61400-21 – seria IEC 61400 dotyczy różnych aspektów budowy turbin »Norma](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022040605/5ea80d2ca410a3501a651691/html5/thumbnails/16.jpg)
Model sieci zasilającej
Jednofazowy schemat modelu sieci zasilającej:
Model sieci składa się z:
▪ idealnego źródła napięcia fazowego o wartości chwilowej u0(t)
▪ impedancji sieci będącą połączeniem szeregowym rezystancji Rfic i
indukcyjności Lfic.
▪ siłownia wiatrowa jest reprezentowana przez generator
prądu im(t), stanowiący zmierzoną wartość chwilową
prądu fazowego.
![Page 17: Elektrownie wiatrowehome.agh.edu.pl/.../AGH_prezentacja_2_Tauron_61400_21_v2.pdf»Zgodnie z normą IEC 61400-21 – seria IEC 61400 dotyczy różnych aspektów budowy turbin »Norma](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022040605/5ea80d2ca410a3501a651691/html5/thumbnails/17.jpg)
Model sieci zasilającej
Korzystając z poniższego równania należy dobrać wartości Rfic i Lfic tak, aby
uzyskać odpowiedni kąt fazowy impedancji k
Trójfazowa zwarciowa moc pozorna dla modelu sieci określona jest
poniższym równaniem:
( )fic
fic
fic
ficg2
ktg
R
X
R
Lf
=
=
2fic
2fic
2n
k,fic
XR
US
+=
![Page 18: Elektrownie wiatrowehome.agh.edu.pl/.../AGH_prezentacja_2_Tauron_61400_21_v2.pdf»Zgodnie z normą IEC 61400-21 – seria IEC 61400 dotyczy różnych aspektów budowy turbin »Norma](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022040605/5ea80d2ca410a3501a651691/html5/thumbnails/18.jpg)
Ocena jakości energiiSiłownie wiatrowe
Metody oceny zgodności z wymaganiami dotyczącymi jakości energii
znajdują zastosowanie w przypadku siłowni wiatrowych z punktem
wspólnego przyłączenia na średnim lub wysokim napięciu, w systemach
elektroenergetycznych o stałej - z dokładnością do 1 Hz - częstotliwości, o
dostatecznych możliwościach regulacji mocy czynnej i biernej oraz, by
zaabsorbować energię wytwarzaną przez elektrownie wiatrową.
Ocenie jakości energii podlega:
1. Napięcie w stanie ustalonym.
2. Wahania napięcia (Praca ciągła / Procesy łączeniowe).
3. Harmoniczne.
![Page 19: Elektrownie wiatrowehome.agh.edu.pl/.../AGH_prezentacja_2_Tauron_61400_21_v2.pdf»Zgodnie z normą IEC 61400-21 – seria IEC 61400 dotyczy różnych aspektów budowy turbin »Norma](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022040605/5ea80d2ca410a3501a651691/html5/thumbnails/19.jpg)
Sprawdzenie wymagań
» Weryfikacja spełniania przez farmę wiatrową wymagań IRiESD może
zostać przeprowadzana na podstawie:
a) dostarczonych certyfikatów, oświadczeń oraz dokumentacji
technicznych,
b) obiektowych testów sprawdzających parametry techniczno - ruchowe,
c) monitorowania pracy farmy wiatrowej,
d) pomiarów wpływu farmy wiatrowej na jakość energii elektrycznej.
» Testy mogą dotyczyć w szczególności m.in..
– charakterystyki mocy farmy wiatrowej w funkcji prędkości wiatru,
– uruchamiania i odstawienia farmy wiatrowej,
– działania systemu regulacji mocy czynnej, biernej i napięcia.
![Page 20: Elektrownie wiatrowehome.agh.edu.pl/.../AGH_prezentacja_2_Tauron_61400_21_v2.pdf»Zgodnie z normą IEC 61400-21 – seria IEC 61400 dotyczy różnych aspektów budowy turbin »Norma](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022040605/5ea80d2ca410a3501a651691/html5/thumbnails/20.jpg)
Badanie oddziaływania turbin
wiatrowych» Zgodnie z normą IEC 61400-21
– seria IEC 61400 dotyczy różnych aspektów budowy turbin
» Norma opisuje badanie
– charakterystyki regulacji mocy czynnej i biernej
– wahań napięcia
– odkształcenia prądu: harmonicznych, interharmonicznych i
składowych wysokiej częstotliwości
– odporności na pracę podczas zapadów napięcia
– zabezpieczeń sieciowych i procedury ponownego załączenia
» Norma opisuje sposób raportu wyników końcowych
» Testy są tak dobrane, aby wyniki były reprezentatywne dla turbiny
danego typu zainstalowanej w dowolnym miejscu.
![Page 21: Elektrownie wiatrowehome.agh.edu.pl/.../AGH_prezentacja_2_Tauron_61400_21_v2.pdf»Zgodnie z normą IEC 61400-21 – seria IEC 61400 dotyczy różnych aspektów budowy turbin »Norma](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022040605/5ea80d2ca410a3501a651691/html5/thumbnails/21.jpg)
Ocena emisji odkształconego
prądu
» Pomiar harmonicznych, interharmonicznych oraz THC
– Pomiary podgrup harmonicznych wg IEC 61000-4-7 do 50. rzędu
– Dodatkowo składowe w paśmie 2 kHz do 9kHz
– Wartości skuteczne harmonicznych prądu zagregowane za 10 min
» Przy mocy turbiny zmiennej w zakresie od 0% do 100% ze skokiem 10% PN
– przynajmniej 9 wartości dla każdego 10% przedziału mocy
– liczona jest średnia dla każdego 10% przedziału mocy
– raportowana jest wartość maksymalna ze wszystkich 10 przedziałów
» Pomiar można wykonać typowymi miernikami jakości energii elektrycznej
– zbudowane w oparciu o wymagania IEC 61000-4-30
![Page 22: Elektrownie wiatrowehome.agh.edu.pl/.../AGH_prezentacja_2_Tauron_61400_21_v2.pdf»Zgodnie z normą IEC 61400-21 – seria IEC 61400 dotyczy różnych aspektów budowy turbin »Norma](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022040605/5ea80d2ca410a3501a651691/html5/thumbnails/22.jpg)
Ocena odporności na zapady
napięcia
» Test prowadzony przy turbinie odłączonej od sieci
– w układzie z emulatorem zapadów
» Dwie sytuacje: moc turbiny między 10% a 30%PN oraz powyżej
90% PN
» Sześć rodzajów zapadów napięcia
– różniące się głębokością, czasem trwania oraz poziomem
asymetrii
» Mierzone są wartości: mocy czynnej i biernej, prądu oraz
napięcia na zaciskach turbiny
![Page 23: Elektrownie wiatrowehome.agh.edu.pl/.../AGH_prezentacja_2_Tauron_61400_21_v2.pdf»Zgodnie z normą IEC 61400-21 – seria IEC 61400 dotyczy różnych aspektów budowy turbin »Norma](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022040605/5ea80d2ca410a3501a651691/html5/thumbnails/23.jpg)
Pomiary mocy czynnej i biernej
» Testy mocy czynnej
– moc maksymalna przy wietrze w zakresie od 1 m/s do 15 m/s z
krokiem co 1 m/s
– zadane narastanie liniowe mocy z szybkością 10% PN /min przy
dostępnej mocy minimum 50% PN
– zadane skokowe zmniejszanie mocy od 100% PN do 20% PN ze
skokiem 20% PN co dwie minuty – dostępna moc to minimum 90% PN
» Testy mocy biernej
– maksymalna moc pojemnościowa i indukcyjna – dla mocy czynnej z
przedziału 0% PN 100% PN z krokiem co 10% PN
– zadana wartość mocy biernej – 0 kVAr
– skokowe zmiany zadanej mocy biernej – co 2 minuty wartości: 0,
maksymalna pojemnościowa, maksymalna indukcyjna
![Page 24: Elektrownie wiatrowehome.agh.edu.pl/.../AGH_prezentacja_2_Tauron_61400_21_v2.pdf»Zgodnie z normą IEC 61400-21 – seria IEC 61400 dotyczy różnych aspektów budowy turbin »Norma](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022040605/5ea80d2ca410a3501a651691/html5/thumbnails/24.jpg)
Ocena jakości energiiNapięcie w stanie ustalonym
Praca elektrowni wiatrowej może wywierać wpływ na ustaloną wartość
napięcia w sieci zasilającej, do której elektrownia jest podłączona. Celem
oceny tego wpływu, tj. upewnienia się, że elektrownia nie powoduje
wykroczenia napięcia poza dopuszczalne granice, zaleca się
przeprowadzanie analiz rozpływu mocy.
Instalację z wieloma siłowniami można oceniać przyjmując moc wyjściową
w punkcie PCC. Dziesięciominutowe wartości średnie (Pmc i Qmc) oraz
wartości 60-sekundowe (P60 i Q60) mogą być obliczane przez proste
sumowanie, podczas gdy wartości średnie 0,2-sekundowe (P0,2 i Q0,2) mogą
być obliczane zgodnie z poniższymi równaniami:
,gdzie Nwt jest liczbą siłowni w zespole.
( )==
−+=wtwt
1
2
in,i0,2,1
in,0,2
N
i
N
i
PPPP ( )==
−+=wtwt
1
2
in,i0,2,1
in,0,2
N
i
N
i
QQQQ
![Page 25: Elektrownie wiatrowehome.agh.edu.pl/.../AGH_prezentacja_2_Tauron_61400_21_v2.pdf»Zgodnie z normą IEC 61400-21 – seria IEC 61400 dotyczy różnych aspektów budowy turbin »Norma](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022040605/5ea80d2ca410a3501a651691/html5/thumbnails/25.jpg)
Ocena jakości energiiWahania napięcia
Emisje migotania światła z elektrowni wiatrowej trzeba ograniczyć w taki
sposób, aby mieściły się one w granicach określonych poniższymi
nierównościami.
gdzie
Pst i Plt - krótko- i długookresowy wskaźnik migotania światła powodowanego
pracą elektrowni wiatrowej;
EPsti i Eplti - krótko- i długookresowe granice emisji migotania światła dla
rozważanego PCC.
Zalecane metody oceny wartości granicznych emisji migotania światła oraz
maksymalnej dopuszczalnej zmiany napięcia dla instalacji pracujących na
poziomie napięć średnich i wysokich podano w IEC 61000-3-7.
Pst EPsti
Plt EPlti
![Page 26: Elektrownie wiatrowehome.agh.edu.pl/.../AGH_prezentacja_2_Tauron_61400_21_v2.pdf»Zgodnie z normą IEC 61400-21 – seria IEC 61400 dotyczy różnych aspektów budowy turbin »Norma](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022040605/5ea80d2ca410a3501a651691/html5/thumbnails/26.jpg)
Ocena jakości energiiWahania napięcia - Praca ciągła
» 99-percentylową emisję migotania światła z pojedynczej siłowni wiatrowej
podczas pracy ciągłej należy szacować korzystając z poniższego
równania:
gdzie
» c(k,va) - wskaźnik migotania światła z siłowni wiatrowej przy danym kącie
fazowym k impedancji sieci w PCC oraz danej średniorocznej prędkości
wiatru va na wysokości piasty siłowni wiatrowej w miejscu jej
zainstalowania;
» Sn - znamionowa moc pozorna siłowni wiatrowej;
» Sk - zwarciowa moc pozorna w PCC;
( )k
nakltst ,
S
SvcPP ==
![Page 27: Elektrownie wiatrowehome.agh.edu.pl/.../AGH_prezentacja_2_Tauron_61400_21_v2.pdf»Zgodnie z normą IEC 61400-21 – seria IEC 61400 dotyczy różnych aspektów budowy turbin »Norma](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022040605/5ea80d2ca410a3501a651691/html5/thumbnails/27.jpg)
Ocena jakości energiiWahania napięcia - Procesy łączeniowe
» Emisję migotania światła wskutek procesu łączeniowego pojedynczej
siłowni wiatrowej można szacować posługując się poniższymi równaniami:
gdzie
kf(k) jest skokowym wskaźnikiem migotania światła dla siłowni wiatrowej
przy danej wartości k w PCC.
( )k
nkf
31,010st 18
S
SkNP =
( )k
nkf
31,0120lt 8
S
SkNP =
![Page 28: Elektrownie wiatrowehome.agh.edu.pl/.../AGH_prezentacja_2_Tauron_61400_21_v2.pdf»Zgodnie z normą IEC 61400-21 – seria IEC 61400 dotyczy różnych aspektów budowy turbin »Norma](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022040605/5ea80d2ca410a3501a651691/html5/thumbnails/28.jpg)
Ocena jakości energiiHarmoniczne
» Siłownia wiatrowa z generatorem asynchronicznym bezpośrednio
podłączonym do sieci elektrycznej oraz siłownie wiatrowe z bezpośrednio
podłączonym generatorem synchronicznym, są źródłem jedynie bardzo
ograniczonej emisji prądów harmonicznych, których dalsza ocena nie jest
wymagana przez niniejszą normę.
» W przypadku siłowni wiatrowej z energoelektronicznym przekształtnikiem,
można osiągnąć odpowiednie ograniczenia harmonicznych stosując się do
wytycznych podanych w IEC 61000-3-6.
![Page 29: Elektrownie wiatrowehome.agh.edu.pl/.../AGH_prezentacja_2_Tauron_61400_21_v2.pdf»Zgodnie z normą IEC 61400-21 – seria IEC 61400 dotyczy różnych aspektów budowy turbin »Norma](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022040605/5ea80d2ca410a3501a651691/html5/thumbnails/29.jpg)
Ocena jakości energiiHarmoniczne
» W normie IEC 61000-3-6 podano wytyczne dotyczące sumowania
odkształcenia harmonicznego prądów spowodowanego pracą różnych
odbiorników. Zgodnie z tymi wytycznymi, wartość harmonicznej prądu w
PCC, pochodzącej od elektrowni wiatrowej, w skład której wchodzi szereg
siłowni, można oszacować stosując poniższe równanie:
gdzie
Nwt - liczba siłowni wiatrowych przyłączonych w PCC;
Ih - prąd harmonicznej h-tego rzędu w PCC;
ni - przekładnia transformatora i-tej siłowni;
Ih,i - prąd harmonicznej h-tego rzędu dla i-tej siłowni wiatrowej;
- wykładnik potęgowy podany w tablicy,
lub równy 1 jeśli wszystkie turbiny takie same i są wyposażone w
przekształtniki o komutacji naturalnej (sieciowej).
=
=
wt
1 i
ih,h
N
i n
II
![Page 30: Elektrownie wiatrowehome.agh.edu.pl/.../AGH_prezentacja_2_Tauron_61400_21_v2.pdf»Zgodnie z normą IEC 61400-21 – seria IEC 61400 dotyczy różnych aspektów budowy turbin »Norma](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022040605/5ea80d2ca410a3501a651691/html5/thumbnails/30.jpg)
30
Dotrzymanie standardów
jakości energii elektrycznej
» Farma wiatrowa nie powinna powodować nagłych zmian i
skoków napięcia przekraczających 3%Un.
– jeśli skoki napięcia mają charakter powtarzający się to
zmiana wartości napięcia nie może przekroczyć:
• 2.5% dla 10 zmian na godzinę
• 1.5% dla 100 zmian na godzinę
• wymagania te dotyczą również rozruchów
– sposób pomiaru „zmian i skoków” nie został określony
» Szybkie zmiany napięcia spowodowane pulsacją mocy farmy
wiatrowej o częstotliwości rzędu 1 Hz powinny mieć amplitudę
nie większą niż 0,7%
![Page 31: Elektrownie wiatrowehome.agh.edu.pl/.../AGH_prezentacja_2_Tauron_61400_21_v2.pdf»Zgodnie z normą IEC 61400-21 – seria IEC 61400 dotyczy różnych aspektów budowy turbin »Norma](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022040605/5ea80d2ca410a3501a651691/html5/thumbnails/31.jpg)
31
Dotrzymanie standardów
jakości energii elektrycznej
» Niejednoznaczne określenie wpływu na poziom wahań napięcia
– OSD określa wprost wartość wahań w punkcie przyłączenia
– Wartości liczbowe są takie same dla OSP i OSD
» Graniczne wartości współczynników wahań napięcia
>110 kV 110 kV SN
Pst 0,30 0,35 0,45
Plt 0,20 0,25 0,35
Pomiar po przyłączeniu farmy podczas jej pracy,
przez reprezentatywnie długi okres czasu
![Page 32: Elektrownie wiatrowehome.agh.edu.pl/.../AGH_prezentacja_2_Tauron_61400_21_v2.pdf»Zgodnie z normą IEC 61400-21 – seria IEC 61400 dotyczy różnych aspektów budowy turbin »Norma](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022040605/5ea80d2ca410a3501a651691/html5/thumbnails/32.jpg)
32
Dotrzymanie standardów
jakości energii elektrycznej
» Odkształcenie napięcia w punkcie przyłączenia
– farmy wiatrowe nie powinny powodować odkształcenia
napięcia większego niż
>110kV110kV OSP
110kV OSD
SN
THD 1,5% 2,5% 2% 4%
Harmoniczne od 2 do 50
1% 1,5% 0,7% 1,5%
![Page 33: Elektrownie wiatrowehome.agh.edu.pl/.../AGH_prezentacja_2_Tauron_61400_21_v2.pdf»Zgodnie z normą IEC 61400-21 – seria IEC 61400 dotyczy różnych aspektów budowy turbin »Norma](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022040605/5ea80d2ca410a3501a651691/html5/thumbnails/33.jpg)
33
Przykładowy wygląd raportu
Ch-ka mocy w
zakresie P i Q
Oddziaływanie w
zakresie wahań napięcia
Maksymalna liczba
łączeń w różnych
stanach pracy
Oddziaływanie w zakresie
harmonicznych
![Page 34: Elektrownie wiatrowehome.agh.edu.pl/.../AGH_prezentacja_2_Tauron_61400_21_v2.pdf»Zgodnie z normą IEC 61400-21 – seria IEC 61400 dotyczy różnych aspektów budowy turbin »Norma](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022040605/5ea80d2ca410a3501a651691/html5/thumbnails/34.jpg)
Pomiary rzeczywistych farm Wahania napięcia
Załączona farma
wiatrowa
Wyłączona farma
wiatrowa
![Page 35: Elektrownie wiatrowehome.agh.edu.pl/.../AGH_prezentacja_2_Tauron_61400_21_v2.pdf»Zgodnie z normą IEC 61400-21 – seria IEC 61400 dotyczy różnych aspektów budowy turbin »Norma](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022040605/5ea80d2ca410a3501a651691/html5/thumbnails/35.jpg)
Pomiary rzeczywistych farm Zmiana napięcia
![Page 36: Elektrownie wiatrowehome.agh.edu.pl/.../AGH_prezentacja_2_Tauron_61400_21_v2.pdf»Zgodnie z normą IEC 61400-21 – seria IEC 61400 dotyczy różnych aspektów budowy turbin »Norma](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022040605/5ea80d2ca410a3501a651691/html5/thumbnails/36.jpg)
0%
25%
50%
75%
100%
125%
150%
175%
0 5 10 15 20 25 30 35 40
Em
issi
on
(%
of
lim
it)
Harmonic order
Nordex N90
vestas V90
Enercon E82
Pomiary rzeczywistych farm Harmoniczne
Źródło: Math Bollen
![Page 37: Elektrownie wiatrowehome.agh.edu.pl/.../AGH_prezentacja_2_Tauron_61400_21_v2.pdf»Zgodnie z normą IEC 61400-21 – seria IEC 61400 dotyczy różnych aspektów budowy turbin »Norma](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022040605/5ea80d2ca410a3501a651691/html5/thumbnails/37.jpg)
Pomiary rzeczywistych farm Interharmoniczne
0,0%
0,2%
0,4%
0,6%
0,8%
1,0%
0 5 10 15 20 25 30 35 40
Emis
sio
n (%
of r
ate
d)
Interharmonic order
Nordex N90
vestas V90
Enercon E82
Źródło: Math Bollen
![Page 38: Elektrownie wiatrowehome.agh.edu.pl/.../AGH_prezentacja_2_Tauron_61400_21_v2.pdf»Zgodnie z normą IEC 61400-21 – seria IEC 61400 dotyczy różnych aspektów budowy turbin »Norma](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022040605/5ea80d2ca410a3501a651691/html5/thumbnails/38.jpg)
WYŁĄCZENIE TURBINY WIATROWE
Pomiary rzeczywistych farm Szybkie zmiany napięcia
![Page 39: Elektrownie wiatrowehome.agh.edu.pl/.../AGH_prezentacja_2_Tauron_61400_21_v2.pdf»Zgodnie z normą IEC 61400-21 – seria IEC 61400 dotyczy różnych aspektów budowy turbin »Norma](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022040605/5ea80d2ca410a3501a651691/html5/thumbnails/39.jpg)
Podsumowanie
Elektrownie wiatroweMożliwości i zalety:1. Dystrybutor może w warunkach przyłączenia określić wymóg przystosowania
farmy do automatycznej regulacji mocy i zażądać, aby regulacja mocy farmy
wiatrowej była dostosowana do automatycznej regulacji zdalnej (8.1.9 -
IRiESD)
2. Dystrybutor może określić w warunkach przyłączenia farm wiatrowych
przystosowanie do udziału w regulacji częstotliwości w systemie
elektroenergetycznym, poprzez zmianę mocy po zmianie częstotliwości.
Wymaganie to dotyczy pełnego zakresu obciążenia farmy wiatrowej. (8.3.5 -
IRiESD)
3. Farma wiatrowa musi mieć możliwość regulacji współczynnika mocy lub
napięcia w miejscu przyłączenia do sieci lub innym określonym w warunkach
przyłączenia. TAURON Dystrybucja w warunkach przyłączenia do sieci
określa wymagania w tym zakresie, wraz z potrzebą zastosowania
automatycznej regulacji zdalnej. (8.5.2 - IRiESD)4. Brak konieczności transmisji energii (lokalna produkcja, odciążenie sieci)
![Page 40: Elektrownie wiatrowehome.agh.edu.pl/.../AGH_prezentacja_2_Tauron_61400_21_v2.pdf»Zgodnie z normą IEC 61400-21 – seria IEC 61400 dotyczy różnych aspektów budowy turbin »Norma](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022040605/5ea80d2ca410a3501a651691/html5/thumbnails/40.jpg)
Podsumowanie
Elektrownie wiatrowe
Wady:
1. Wprowadzenie dodatkowych wahań napięcia Pst, Plt (Praca ciągła, Efekty
łączeniowe)
2. Zmienność U w wyniku zmian wielkości produkcji (ograniczenie IRiESD)
3. Wprowadzenie harmonicznych, w szczególności wyższych rzędów
4. Zdalne wyznaczanie wartości regulowanych P,Q jest jeszcze problematyczne
w przypadku farm wiatrowych przyłączonych szczególnie w głębi sieci
dystrybucyjnej.