Układy regulacji grupowej w węzłach przesyłowych

Układy regulacji grupowej węzłów przesyłowych (RGWP) przeznaczone są do automatycznej regulacji stacji transformatorowych najwyższych napięć w zakresie [214]:

• utrzymywania zadanego poziomu napięcia na wybranych szynach stacji trans-formatorowej,

• utrzymywania zadanego poziomu mocy biernej przepływającej przez transfor-mator/autotransformator,

• sterowania przekładnią transformatora/autotransformatora (ustawianie zadanego numeru zaczepu).

3.4.1. Zasady działania układów RGWP

Układ regulacji grupowej na podstawie stanu topologii wybiera parametry regula-cji odpowiednie dla aktualnej konfiguraregula-cji węzła. Układ RGWP wymaga do prawi-dłowej pracy pomiarów napięcia z szyn stacji oraz pomiarów mocy czynnej i biernej transformatorów. Każdy z transformatorów ma swój regulator realizujący regulację napięcia strony dolnej, napięcia strony górnej, przepływu mocy biernej lub przekładni transformatora (ustawienie danego numeru zaczepu).

Regulatory mogą pracować według jednego z czterech następujących kryteriów regulacji:

• regulacja napięcia na szynach rozdzielni po stronie górnej transformatora – kryterium „zadanego napięcia strony górnej”,

• regulacja napięcia na szynach rozdzielni po stronie dolnej transformatora – kryterium „zadanego napięcia strony dolnej”,

• regulacja mocy biernej przepływającej przez transformator – kryterium „zada-nej mocy bier„zada-nej”,

• sterowanie przekładnią transformatora – kryterium ustawiania przełącznika za-czepów na „zadanym numerze zaczepu”.

Wyjścia układu RGWP sterują napędami przełączników zaczepów transformato-rów.

Proces regulacji realizowany przez układ RGWP odbywa się z uwzględnieniem następujących ograniczeń:

• skrajnego górnego zaczepu transformatora, blokującego sterowanie przełączni-kiem zaczepów w kierunku „wyżej”,

• skrajnego dolnego zaczepu transformatora, blokującego sterowanie przełączni-kiem zaczepów w kierunku „niżej”,

• nadnapięciowego po stronie dolnej i górnej transformatora, • podnapięciowego po stronie dolnej i górnej transformatora, • przeciążeniowego po stronie dolnej i górnej transformatora.

Uaktywnienie blokady w trakcie pracy układu RGWP powoduje zatrzymanie re-gulacji tylko tych transformatorów, których blokada dotyczy. Pozostałe transformato-ry mogą być sterowane w sposób niezakłócony.

3.4.2. Regulacja napięcia na szynach stacji

Regulacja napięć na szynach stacji odbywa się za pomocą transformatorów pracu-jących według kryteriów „napięcie strony dolnej” lub „napięcie strony górnej”. War-tości zadane napięć, jakie mają być utrzymywane przez układ RGWP, oraz parametry regulacji określane są osobno dla każdego systemu szyn stacji. Są to następujące wiel-kości:

• wartość zadana napięcia, • strefa nieczułości, • opóźnienie regulacji, • typ regulacji.

Układ będzie dążył przez zmianę zaczepu transformatora do tego, aby wartość zmierzonego napięcia na szynach była zbliżona do wartości zadanej z dokładnością określoną przez strefę nieczułości. Szerokość strefy nieczułości jest dobrana odpo-wiednio do zmiany napięcia wywołanego jednostkową zmianą zaczepu. Powinna być kompromisem między dokładnością regulacji a częstością zmiany zaczepu.

Opóźnienie regulacji jest to zwłoka, z jaką układ RGWP zareaguje na odchyłkę napięcia poza strefą nieczułości na szynie od wartości zadanej i wygeneruje sygnał zmiany zaczepu. Opóźnienie regulacji może być zależne lub niezależne. W „niezależ-nym” reakcja układu na odchyłkę od wartości zadanej nastąpi dokładnie po czasie określonym jako opóźnienie regulacji, w „zależnym” reakcja jest tym szybsza, im większa jest odchyłka napięcia. Celem regulacji napięcia jest zmiana zaczepu tylko wtedy, gdy odchyłka napięcia od wartości zadanej jest duża lub ma charakter trwały. Natomiast chwilowe, niewielkie zmiany napięcia w pobliżu granicy strefy nieczułości nie powinny powodować wysłania sygnału sterującego w kierunku przełącznika za-czepów.

3.4.3. Regulacja mocy biernej

przesyłanej przez transformator

Regulacja mocy biernych przepływających przez transformatory odbywa się we-dług kryterium „zadana moc bierna”. Wartości zadane mocy biernych, jakie mogą być

utrzymywane przez układ oraz parametry regulacji, są określane osobno dla każdego transformatora. Są to następujące wartości:

• wartość zadana mocy biernej, • strefa nieczułości,

• opóźnienie regulacji, • typ regulacji.

3.4.4. Sterowanie numerem zaczepu

Układ RGWP umożliwia sterowanie transformatorem według kryterium numeru zaczepu. Wartością zadaną związaną z tym sposobem regulacji jest numer zaczepu. Działanie regulatora transformatora ma na celu utrzymanie zadanych wartości napię-cia bądź mocy biernej. Podczas regulacji powinny być zachowane dopuszczalne war-tości napięcia i prądów obu stron transformatora. Ponadto regulator musi mieć okre-śloną strefę nieczułości, tak aby uniknąć niestabilności układu oraz nie doprowadzić do zbyt częstych przełączeń. W celu eliminacji zbędnego działania przy krótkotrwa-łych zmianach wielkości regulowanej, wprowadza się zwłokę czasową.

Negatywnym skutkiem działania regulatora może być przekroczenie granicy do-puszczalnego obszaru pracy. Zapobiega się temu przez stosowanie ograniczników wielkości określającej przekroczony odcinek dopuszczalnego obszaru pracy.

Q P

U U

Un Un

Rys. 3.6. Wpływ przełączania zaczepów transformatora na charakterystykę napięcia w funkcji obciążenia mocą czynną i bierną [145]

Na rysunku 3. 6. pogrubione linie przedstawiają charakterystykę obciążenia mo-cą czynną i bierną w funkcji zmiany napięcia. Przełączanie zaczepów transformatora zachodzi w sposób nieciągły, dlatego też charakterystyka napięciowa kieruje się

stopniowo ku stronie lewej bądź prawej (linie przerywane). Ekstrema przedstawio-nych charakterystyk ukazują granice przełączania zaczepów. Obszar strefy nieczuło-ści jest również brany pod uwagę, aby zapobiec jakimkolwiek zmianom przełącza-nia zaczepów, w przypadku gdy zmiany napięcia mieszczą się w określonych granicach. Rezultat regulacji napięcia przedstawiony jest na charakterystyce gruby-mi liniagruby-mi.

3.4.5. Blokowanie regulatorów transformatorów

Wśród wielu przyczyn lub właściwości elementów systemu elektroenergetyczne-go, sprzyjających powstawaniu lawiny napięcia, wymienia się wpływ regulatorów napięcia tych transformatorów [214]. Te sterowane decydują o napięciu na zaciskach odbiorów, gdyż transformatory SN/0,4 kV mają stałą przekładnię. Algorytm działania tych regulatorów, utrzymujący zadaną wartość napięcia, stałą lub uzależnioną od „kompensacji prądowej”, prowadzi do niezależności – w stanie quasi-ustalonym – pobieranej mocy biernej od napięcia w sieci 110 kV i w sieci przesyłowej. Wówczas działanie regulatora napięcia transformatora może prowadzić do lawiny napięcia:

• przy stałej przekładni uzyskuje się stabilny punkt pracy poniżej progu działania ograniczników regulatora generatora,

• działanie układu regulacji transformatora powoduje zadziałanie tych ogranicz-ników i lawinę napięcia.

Na podstawie informacji o niekorzystnym wpływie regulatorów napięcia omawia-nych transformatorów konieczne jest blokowanie działania tych regulatorów – przez przekaźniki napięciowe – w stanach nienormalnych wartości napięcia. Przekaźniki te, miałyby wykrywać tendencję do niestabilności napięciowej objawiającą się obniżką napięcia.

3.4.6. Praca równoległa transformatorów

Układ RGWP zapewnia utrzymanie równej przekładni obu pracujących równole-gle transformatorów. W przypadku zaistnienia nierówności przekładni układ przystę-puje natychmiast do procesu ich wyrównywania.

Wyrównanie przekładni dla kryterium regulacji „numer zaczepu” odbywa się tak, aby transformator śledzący miał przekładnię równą przekładni transformatora wiodą-cego. Układ na podstawie zmierzonego numeru zaczepu transformatora wiodącego na podstawie posiadanych informacji o obu przełącznikach zaczepów (liczbie zaczepów, zaczepów środkowych itp.) wyznacza numer zaczepu, jaki powinien mieć transfor-mator śledzący.

Wyrównywanie przekładni dla kryterium regulacji napięcia strony niższej, wyższej oraz kryterium regulacji mocy biernej przebiega tak, aby nie powodować pogorszenia

regulowanego parametru. Układ na podstawie aktualnych przekładni oraz pomiaru regulowanego parametru wybiera transformator, od którego rozpocznie się proces zrównywania oraz kierunek zmian przekładni.