• Nie Znaleziono Wyników

Rezystancyjny dzielnik napięcia do pomiarów wyższych harmonicznych w sieciach 400 kV

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2021

Share "Rezystancyjny dzielnik napięcia do pomiarów wyższych harmonicznych w sieciach 400 kV"

Copied!
4
0
0

Pełen tekst

(1)

sierpień

2011

www.energetyka.eu strona

473

Podsumowanie

Efektywność ekonomiczna zmodernizowanego do pra-cy skojarzonej bloku 370 MW w układzie gazowo-parowym dwupaliwowym w porównaniu z efektywnością jednopaliwo-wej elektrociepłowni gazowo-parojednopaliwo-wej o tej samej mocy ciepl-nej zdecydowanie wypada na niekorzyść bloku. Jednostkowy koszt produkcji w nim ciepła jest bowiem zdecydowanie wyższy od kosztu w jednopaliwowej elektrociepłowni gazowo-parowej. Koszt ten przy aktualnych jednostkowych stawkach za emisje pCO2= 0,00025 PLN/kg, pCO= 0,11 PLN/kg, pNOx= 0,46 PLN/kg, pSO2 = 0,46 PLN/kg, ppył = 0,31 PLN/kg, aktualnych cenach importowanego rosyjskiego gazu eg = 28 PLN/GJ, węgla epal = 11,4 PLN/GJ, cenie energii elektrycznej eel = 170 PLN/MWh wynosi aż kcsk+TG = 70 PLN/GJ, gdy w elektrociepłowni natomiast

kcG-P= 43,59 PLN/GJ .

Gdyby natomiast przystosować blok wyłącznie do pracy skojarzonej, bez jego nadbudowy turbozespołem gazowym, to jednostkowy koszt produkcji w nim ciepła wynosiłby tylko kcsk = 13,6 PLN/GJ. Zatem przy powyższych relacjach cenowych,

gdy cena węgla jest niemalże 3 razy mniejsza od ceny gazu, naj-bardziej opłacalna jest produkcja ciepła wyłącznie w bloku opa-lanym węglem. W przypadku gdyby spalać krajowy gaz, tańszy od importowanego o co najmniej 20%, to najbardziej efektywną, zarówno pod względem termodynamicznym jak i ekonomicznym, byłaby praca jednopaliwowej elektrociepłowni gazowo-parowej.

LITERATURA

[1] Bartnik R.: Elektrownie i elektrociepłownie gazowo-parowe. Efektywność energetyczna i ekonomiczna. WNT, Warszawa 2009

[2] Bartnik R., Duczkowska-Kądziel A., Skrzyszewski M.: Pakiet klimatyczno-energetyczny a dwupaliwowe układy gazowo-pa-rowe. Energetyka 2011, nr 1

[3] Bartnik R., Duczkowska-Kądziel A.: Metodyka analizy efektyw-ności ekonomicznej modernizacji bloku 370 MW do pracy sjarzonej z jednoczesną jego nadbudową turbiną gazową i ko-tłem odzyskowym. Energetyka, Zeszyt tematyczny XXI, listopad 2010

[4] Bartnik R., Duczkowska-Kądziel A.: Analiza termodynamiczna i ekonomiczna modernizacji bloku 370 MW do pracy skojarzonej z jednoczesną jego nadbudową turbiną gazową. Energetyka, Zeszyt tematyczny XXI, listopad 2010

[5] Buryn Z.: Dobór optymalnych struktur technologicznych przy-stosowujących zawodowe elektrownie węglowe do pracy skoja-rzonej. Praca doktorska. Politechnika Opolska, Wydział Mecha-niczny, 2010

[6] Skrzyszewski M.: Dobór mocy turbozespołu gazowego i struktu-ry kotła odzyskowego do bloku 370 MW. Praca doktorska. Poli-technika Opolska, Wydział Mechaniczny, 2011

W artykule przedstawiono szczegółowy opis rezystancyj-nego, pomiarowego dzielnika napięcia. Dzielnik został zaprojek-towany i zbudowany przez firmę Transformex przy współpracy z PSE Operator i jest przeznaczony do pracy w sieciach 400 kV. Zadaniem dzielnika jest obniżenie badanego napięcia do war-tości akceptowalnej przez elektroniczne urządzenia pomiarowe. Dzięki charakterystyce niezależnej od częstotliwości, dzielnik może służyć do precyzyjnych pomiarów odkształceń napięcia. W artykule przedstawiono charakterystyki pomiarowe dzielnika.

Grzegorz Błajszczak

PSE Operator S.A.

Jan Olak

Transformex Sp z o.o.

Rezystancyjny dzielnik napięcia do pomiarów

wyższych harmonicznych w sieciach 400 kV

Resistive voltage divider for higher harmonics

measurement in 400 kV network

Cel budowy dzielnika napięcia

Monitorowanie wyższych harmonicznych i innych parame-trów jakości energii prowadzone jest w sieciach elektrycznych na wszystkich poziomach napięć. Wynika to nie tylko z konieczności spełnienia wymagań prawnych, ale również z konsekwencji tech-nicznych niedotrzymania tych parametrów. Pomiary parametrów napięcia wymagają obniżenia badanego napięcia do poziomu akceptowalnego przez elektroniczne przyrządy pomiarowe.

(2)

strona

474

www.energetyka.eu sierpień

2011

W tym celu wykorzystuje się obecnie odczepy w

transformato-rach przesyłowych lub transformatory pomiarowe.

Transformatory stosowane w energetyce projektowane są do pracy przy częstotliwości 50 Hz, a dla wyższych częstotliwo-ści ich charakterystyki są na ogół nieznane. Analizując schemat zastępczy transformatora można zauważyć wpływ indukcyjności i licznych nieliniowości na charakterystyki w dziedzinie częstotli-wości. Jednocześnie wymagania stawiane pomiarom są bardzo wysokie. Celem pomiarów jest na ogół sprawdzenie nieprzekro-czenia wartości dopuszczalnych poszczególnych parametrów. Przykładowo, maksymalne wartości dopuszczalne wyższych harmonicznych (w sieciach o napięciu wyższym lub równym 110 kV) wynoszą od 2% do 0,5% w zależności od rzędu har-monicznej. Wielkości te muszą być zmierzone z zadowalającą dokładnością.

W celu stworzenia precyzyjnego i wiarygodnego narzędzia pomiarowego PSE Operator przy współpracy z firmą

Trans-formex rozpoczął projekt budowy i wdrożenia

rezystancyjne-go dzielnika pomiarowerezystancyjne-go przeznaczonerezystancyjne-go do pracy w liniach 400 kV (rys. 1). Dzielnik rezystancyjny jest pozbawiony większo-ści wad, które posiadają transformatory i teoretycznie powinien przenosić wszystkie częstotliwości i stochastyczne zakłócenie bez żadnych zniekształceń. Prace projektowe rozpoczęto jesz-cze w 2009 r. Budowę dzielnika zakończono w jesz-czerwcu 2010 r. We wrześniu 2010 r., po licznych próbach i testach, PSE

Opera-tor podjął decyzję o zainstalowaniu pomiarowego dzielnika

rezy-stancyjnego w stacji 400 kV Narew.

Urządzenie to spełnia dwa główne cele. Pierwszym z nich jest precyzyjny pomiar parametrów napięcia: wyższych harmo-nicznych, częstotliwości oraz pojedynczych zakłóceń (np. stro-mości przepięć lub zapadów). Drugim celem jest porównywanie charakterystyk dzielnika rezystancyjnego i wybranych transfor-matorów pomiarowych. Na podstawie porównania pomiarów będzie można określić przydatność badanych transformatorów do pomiarów wyższych harmonicznych, a w niektórych przypad-kach określić współczynniki korekcyjne.

Projekt i konstrukcja

dzielnika napięcia

Nazwa - dzielnik napięcia - w tym artykule używana jest jako nazwa skrótowa do określenia kompletnego urządzenia do pomiaru wyższych harmonicznych i innych odkształceń napięcia w sieci 400 kV. Urządzenie to składa się z następujących pod-zespołów:

• właściwego, wysokonapięciowego, rezystancyjnego dzielni-ka napięcia;

• przetwornika światłowodowego, z częścią nadawczą i od-biorczą oraz kablem 300 m;

• elektronicznego wzmacniacza sygnałów.

Konstrukcja części wysokonapięciowej dzielnika pokazana została na rysunku 2, a na rysunku 3 pokazano schemat blokowy pełnego układu pomiarowego. Rezystancyjny dzielnik napięcia zawiera w sobie bardzo dokładnie dobrany układ pojemnościo-wego sterowania rozkładu napięcia (rys. 4), niezwykle ważny dla dokładności przenoszenia wyższych harmonicznych. Elementy rezystancyjne i pojemnościowe zostały tak dobrane, aby rozkład napięcia był liniowy wzdłuż całej wysokości dzielnika, niezależ-nie od rodzaju napięcia mierzonego dla napięcia stałego i prze-miennego do 10 kHz.

Rys. 1. Montaż dzielnika napięcia

Rys. 2. Wymiary części wysokonapięciowej dzielnika

Rys. 3. Schemat blokowy układu pomiarowego dzielnika kabel ekranowany kabel światłowodowy (do 300 m) szafka sterownicza część wysokonapięciowa przetwornik światłowodowy zasilacz DC ~230 V wzmacniacz do analizatora napięcia 8kt 2000 ca ø365 8kt 1000 508 2700 ca 3780

(3)

sierpień

2011

www.energetyka.eu strona

475

Do wykonania dzielnika zastosowano rezystory o dużej

do-kładności i stabilności. Specjalnie zaprojektowane kondensatory sterujące wysokiego napięcia zostały wykonane w Instytucie Te-le-Radiotechnicznym w Warszawie. Rezystory wraz z pojemno-ściami zamontowane są na równoległych płytkach, jak pokazano na rysunku 5. Osłonę izolacyjną dzielnika stanowi izolator kom-pozytowy wykonany w Instytucie Elektrotechniki, Oddział w Mię-dzylesiu Kłodzkim. Dzielnik jest przystosowany do transportu samochodowego w pozycji pochylonej. W szafce sterowniczej (firmy RITTAL) jest umieszczony człon niskonapięciowy dzielnika napięcia oraz część nadawcza przetwornika światłowodowego AFL-500 (firmy M.A.A. Lab Systems Ltd.) z zasilaczem. Kabel światłowodowy długości 300 m umożliwia przesłanie sygnału pomiarowego z pola wysokiego napięcia do nastawni. Klimaty-zowana szafka napowietrzna zapewnia właściwe warunki pracy, gwarantujące żądaną dokładność przetwornika światłowodowe-go, niezależnie od warunków zewnętrznych. Sygnał pomiarowy przesyłany światłowodem jest przetworzony w nastawni na sy-gnał elektryczny przez część odbiorczą przetwornika AFL-500 i jest wzmocniony przez wzmacniacz sygnałów WZS 3,5/57,8 (wykonany w Katedrze Przekładników Politechniki Łódzkiej). Parametry kompletnego układu pomiarowego odpowiadają ty-powym parametrom przekładnika napięciowego do pomiarów zgodnie z normą PN-EN 60044-2 (U2n=100/√3 V; 5VA, kl. 0,2).

Charakterystyki pomiarowe

Dzielnik napięcia przeszedł badania w Laboratorium Wyso-kich Napięć Instytutu Energetyki (Warszawa, ul. Mory) w zakresie zakłóceń radioelektrycznych, prób napięciem udarowym pioru-nowym, prób napięciem udarowym łączeniowym i sprawdzanie dokładności zgodnie z procedurami określonymi w normach PN 60044-2, PN 04060, CISPR 18-2. Kolejne badania łącznie z charakterystyką przenoszenia wyższych częstotliwości zostały wykonane w Instytucie Elektrotechniki (Warszawa-Międzylesie).

Dzielnik napięcia przeznaczony jest do pomiarów w sieciach 400 kV. Sieci określane są przez podanie napięcia przewodowe-go. Dzielnik podczas wykonywania pomiarów podłączany jest do napięcia fazowego wynoszącego 400/√3 kV. Badania charaktery-styk częstotliwościowych wykonano w zakresie od zera (składo-wej stałej) do 10 kHz. W rzeczywistych warunkach dzielnik bę-dzie wykorzystywany do pomiarów składowych harmonicznych do 50-harmonicznej (tj. 2,5 kHz) - czyli w jednej czwartej bada-nego zakresu. Dokładność przenoszenia wyższych harmonicz-nych, opisywana liczbowo w dalszej części artykułu (rys. 9 i 10), jest wyrażona względem wartości danej harmonicznej po stronie wysokiego napięcia (a nie względem napięcia 50 Hz).

Najważniejsze wyniki badań zostały potwierdzone certyfi-katem wydanym przez Instytut Elektrotechniki (Warszawa-Mię-dzylesie) - rysunki 6 i 7.

Badania liniowości przenoszenia wyższych harmonicznych przeprowadzono zadając (po stronie górnego napięcia) kolejno różne harmoniczne, wszystkie o tej samej amplitudzie.

Rys. 4. Ideowy schemat elektryczny

Rys. 5. Rozkład płytek z rezystorami

Rys. 6. Certyfikat dzielnika napięcia wydany przez Instytut Elektrotechniki (Warszawa-Międzylesie) - pierwsza strona badane wysokie napięcie płytki z rezystorami łączone równolegle napięcie wyjściowe płytki z rezystorami łączone szeregowo badane wysokie napięcie napięcie wyjściowe kondensatory sterujące precyzyjne rezystory

(4)

strona

476

www.energetyka.eu sierpień

2011

Na rysunku 9 pokazano nieliniowość przenoszenia członu

wysokonapięciowego dzielnika. Uchyb przenoszenia dla często-tliwości n obliczono jako:

100% (Un - Uav)/Uav

gdzie:

Un – wartość przenoszonego napięcia (po stronie dolnej dziel-nika) o częstotliwości n,

Uav – średnia wartość przenoszonego napięcia w zakresie 0 - 10 kHz.

Na rysunku 10 pokazano nieliniowość przenoszenia całego układu pomiarowego dzielnika napięcia w funkcji częstotliwości w zakresie od 0 do 10 kHz.

Rys. 7. Certyfikat dzielnika napięcia wydany przez Instytut Elektrotechniki (Warszawa-Międzylesie) - druga strona

Rys. 8. Dzielnik napięcia podczas prób

Rys. 9. Wyrażona w % nieliniowość przenoszenia w funkcji częstotliwości części wysokonapięciowej dzielnika

Rys. 10. Wyrażona w % nieliniowość przenoszenia w funkcji częstotliwości całego układu pomiarowego dzielnika

Rys. 11. Transport dzielnika w pozycji pochylonej

Podsumowanie

Rezystancyjny dzielnik napięcia wykazuje wysoką dokład-ność przenoszenia wyższych harmonicznych. Może być wyko-rzystywany do pomiarów wszystkich parametrów jakości ener-gii w napięciu, a także do wzorcowania innych przekładników napięciowych. Wyprowadzenie pomiarów kablem światłowodo-wym umożliwia bezpieczną rejestracje pomiarów w nastawni, po zainstalowaniu dzielnika w polu wysokiego napięcia.

0,4 0,2 0 -0,2 -0,4 -0,6 0 45 50 100 150 200 250 350 500 1000 2000 5000 10000 1 0,5 0 -0,5 -1 -1,5 -2 -2,5 0 45 50 100 150 200 250 350 500 1000 2000 5000 10000

Cytaty

Powiązane dokumenty

±7t/2 niezależnego od częstotliwości (zachowującego amplitudę sygnału wejściowego), przeznaczonego do pracy w paśmie częstotliwości infraniskich.. Przesuwnik składa

Przeprowadzone badania na modelu komparatora wykazały jego przydatność do pracy przy infraniskich częstotliwościach, przy czym stwierdzono, że dokładność pomiaru

Reasumując można stwierdzić, że znaczna asymetria napięć fazowych będzie miała miejsce w sieciach kompensowanych, dla których zachodzi równocześnie:. a)

W p ływ zmiany częstotliwości na odchylenie napięcia występujące na krańcu odbiorczym układu przesyłowego... pomocą przekładników napięciow ych, z napięciem

W przypadku rozdzielczych sieci kablowych średniego napięcia związek między teorią niezawodności i teorią obsługi masowej jest jednak znacznie głębszy, niżby

Spadek napięcia przy rozruchu silników asynchronicznych zwartych,który ma bardzo duży wpływ na pracę sieci WW, jest w znacznej mierze wywołany nadmiernym poborem mocy biernej.Jej

[r]

2.2, Wp ł y w odchyleń napięcia na pracę silników maszyn górniczych Podstawowymi odbiornikami energii elektrycznej w sieciach oddziałowych sę silniki asynchroniczne