Trenutno pregledujete:

Kompenzacija jalove energije v HE z asinhronskimi generatorji – od projekta do izvedbe

Nove zahteve za doseganje cosf pri proizvodnji električne energije so vodila družbo Gorenjske elektrarne, da se je problematike lotila kompleksno od projekta do izvedbe.

Upravljalec omrežja ima pravico zaračunavati prekomerno prevzeto jalovo energijo. Pri tem se za prekomerno prevzeto jalovo energijo šteje del jalove energije, ki presega cosf=0,95 v mesečnem števčnem obračunu. Velika poraba jalove energije pri proizvodnji električne energije v malih hidroelektrarnah (v nadaljevanju MHE) se pojavlja povsod, kjer so nameščeni asinhronski generatorji ali celo asinhronski motorji v generatorskem obratovalnem režimu, saj ti stroji porabljajo jalovo energijo za svoje delovanje. Zaradi cenenosti takih strojev je bila v preteklosti in je tudi še danes prisotna praksa izbire asinhronskih generatorjev pri projektiranju MHE.

Gorenjske elektrarne proizvajajo električno energijo v 16 malih hidroelektrarnah. V štirih hidroelektrarnah (MHE Soteska 1, MHE Sorica, MHE Rudno in MHE Cerklje) ima podjetje agregate, ki imajo nameščene asinhronske generatorje. V teh elektrarnah se je tudi pojavljala previsoka poraba jalove energije.

Tehnično najboljša, a tudi najdražja rešitev problema je seveda zamenjava asinhronskih generatorjev za sinhronske, ki lahko natančno regulirajo višino jalove moči, ki se iz omrežja odvzema ali pa se v omrežje oddaja. Zamenjava strojev se v večini primerov izkaže kot investicijsko neupravičen ukrep, zato smo se v Gorenjskih elektrarnah odločili za ukrep vgradnje sistemov kompenzacije jalove energije v omenjenih MHE.
Kompenzacije jalove energije se lahko izvede z namestitvijo kondenzatorjev, ki proizvajajo jalovo energijo. Asinhronski generator, ki ima v neposredni bližini nameščene kondenzatorje se lahko samovzbudi. Tipično do tega pojava pride, ko zaradi anomalij v omrežju deluje zaščita ločilnega mesta in odklopi elektrarno iz omrežja. Asinhronski generator takrat trenutno preide v otočno napajanje mreže lastne porabe male hidroelektrarne. Ker je poraba zelo majhna pride do hitrega porasta rotacijske hitrosti agregata in s tem frekvence. Če se na tej mreži nahajajo tudi kondenzatorji pa pride odvisno od velikosti kondenzatorjev lahko tudi do trenutnega skoka omrežne napetosti v mali hidroelektrarni, ki je ločena od distribucijskega omrežja. Ta trenutni skok napetosti je zelo nevaren za vse naprave in porabnike, ki so v tistem trenutku priključeni na izmenično napetost v mali hidroelektrarni. Znanih je mnogo primerov ko je zaradi tega pojava prišlo do uničenja cele vrste dragih naprav v mali hidroelektrarni.

Poraba jalove energije asinhronskega generatorja se spreminja v odvisnosti od obremenitve generatorja ter v odvisnosti od razmer na omrežju. Za idealno dimenzionirano kompenzacijo je zato potrebno namestiti variabilni kompenzacijski sistem. V našem primeru smo na osnovi analize energije 15 minutnih števčnih intervalov določili povprečno porabo jalove energije pri različnih obremenitvah generatorja in glede na letni in mesečni diagram obremenitev izbrali najboljšo velikost kondenzatorjev, ki zadosti kriteriju doseganja cosf=0,95 v širokem območju obratovanja, razen pri najmanjših obremenitvah, na katerih generator zelo redko obratuje. Pri dimenzioniranju kondenzatorjev je namreč potrebno izbrati najmanjšo vrednost, ki še zagotovi zahtevani mesečni cosf, saj se z velikostjo kondenzatorjev tudi povečuje možnost samovzbuditve generatorja, s tem pa se tudi povečuje ogroženost ostalih vgrajenih sistemov v MHE.

Pred namestitvijo kondenzatorjev moramo zato izvesti vse tehnične ukrepe, ki preprečujejo nastanek prenapetosti kot posledice samovzbuditve asinhronskega generatorja. To najlažje dosežemo z zaščitnim izklopom kondenzatorjev vsakič, ko deluje zaščita ločilnega mesta, ali ko se zaradi kakršnega koli vzroka odklopi katero koli izmed stikal, ki lahko povzročijo otočno obratovanje elektrarne na svoji lastni mreži (lastna poraba). V našem primeru smo to zagotovili s pogojevanjem vklopa kondenzatorjev v odvisnosti od stanja močnostnih stikal, delovanja zaščite ločilnega mesta, ter delovanja generatorske zaščite.  Poleg tega smo v novi stikalni blok kompenzacije jalove energije namestili še dodatno prenapetostno zaščito, katera deluje brez zakasnitve na odklop kondenzatorjev in neodvisno od ostalih pogojev ves čas delovanja kompenzacije nadzira višino mrežne napetosti v MHE.

Ker je celotna izvedba od projektiranja do izdelave stikalnih blokov, testiranja, namestitve na objekt ter spuščanja v obratovanje izvedena v lastni režiji, je strošek namestitve minimalen.

Izvedene so bile kompenzacije jalove energije v MHE Cerklje, MHE Soteska 1 in MHE Rudno.

Zahtevnejša in precej dražja izvedba kompenzacije jalove energije je bila v HE Škofja Loka, kjer je bilo potrebno izvesti kompenzacijo na napetostnem nivoju 5 kV AC.

Sodelujoči

  • Vodja projekta Jurij Čadež
  • Sodelavec Simon Peternel
  • Sodelavec Klemen Ajdovec

Galerija

Utegne vas zanimati tudi...

Hitre povezave