Энергопотери при передаче электроэнергии: неизбежное зло?
Одна из важных для энергетической отрасли проблем сегодня – потери электроэнергии при транспортировке по сетям. Для потребителей они отрицательно сказываются на качестве электроснабжения, а для энергопредприятий – на их экономике. Также энергопотери негативно отражаются на функционировании всей системы электроснабжения. Их называют фактическими или отчетными. Такие потери представляют собой разность электроэнергии, между той, которая поступила в сеть и той, которая была поставлена потребителям.
Классифицировать энергопотери можно по различным составляющим: характер потерь, класс напряжения, группа элементов, производственное подразделение и т.п. Мы же попытаемся их разделить по физической природе и специфике методов определений количественного значения. По этим параметрам можно выделить:
1.Потери технического характера. Они возникают при передаче энергии по электросетям и обуславливаются физическими процессами, которые происходят в проводах и оборудовании.
2. Электроэнергия, которая расходуется на обеспечение работы подстанций и деятельности персонала. Такая энергия определяется счетчиками, установленными на трансформаторах собственных нужд электростанций.
3. Потери, которые обусловлены погрешностями при ее измерении приборами.
4. Потери коммерческого характера. Это – хищения энергии, различия в показаниях счетчиков и произведенной оплатой потребителями. Их высчитывают по разнице между отчетными потерями и суммой потерь электроэнергии, указанной нами в первых трех пунктах. Энергопотери, которые возникают по причине воровства, зависят от человеческого фактора. Это – отдельная тема для исследования. А вот три первые составляющие происходят в итоге технологических потребностей процесса, именно о них сейчас пойдет речь.
Электроэнергия – продукт, который на пути от производителя до потребителя не требует дополнительных ресурсов на транспортировку, а расходует сам себя. Этот процесс неизбежен. Ведь, при передвижении автотранспорта из точки А в точку Б, мы тратим бензин, газ или энергию электродвигателей и воспринимаем это, как должное.
При передвижении электроэнергия преодолевает сотни километров, такой процесс не может происходить без определенных затрат. Для того, чтобы более наглядно продемонстрировать картину, сравним передачу электрической энергии с передачей тепловой энергии, которые по своей сути очень сходны. Тепловая энергия тоже теряет часть себя во время транспортировки. Например, через изоляцию труб, которая не может быть совершенной. Такие потери неизбежны, они не устраняются полностью, а лишь уменьшаются путем улучшения изоляции, заменой труб на более совершенные.
Электрическая сеть – это преобразовательная и распределительная система. Ее части соединены между собой проводами и кабелями. На сотнях и тысячах километров, которые разделяют производителя энергии и потребителя расположены системы трансформации и разветвления, представляющие собой коммутационные устройства и проводники. Ток, который течет в этих проводниках, — это упорядоченное передвижение электронов. Они при перемещении сталкиваются с преградами кристаллической структуры вещества.
Но указанная причина, по которой они происходят – не единственная. На длительном пути следования энергия встречается с большим количеством коммутационных устройств в виде пускателей, выключателей, переключателей и им подобных. Они состоят из силовых контактов, имеющих более высокое сопротивление, чем однородные проводники – провода или кабели. Во время эксплуатации происходит износ контактов, как итог – ухудшается электрическая проводимость, а как следствие – потери электроэнергии. Значение в этом процессе имеют и контакты в местах, где есть соединение провода со всевозможными устройствами, аппаратами и системами. В общей сложности все места соединений представляют существенное количество потерь электроэнергии. Энергопотери могут усугубляться несвоевременными профилактикой и контролем участков электросетей.
В местах устаревшей электрической изоляции потери, естественно, усугубляются. На их количество влияет и то, насколько перегружено оборудование – трансформаторные подстанции, распределительные пункты, кабельные и воздушные линии. Можно сделать вывод, что своевременный контроль за состоянием оборудования, необходимые его ремонт и замена, соблюдение требований эксплуатации, снижают потери электроэнергии. Увеличение количества потерь – это свидетельство проблем в сети, которые требуют технического перевооружения, совершенствования методов и средств эксплуатации.
Международные эксперты определили, что энергетические потери при передаче по электрическим сетям считаются соответствующими, если их показатель не выше 4-5%. В том случае, когда они достигают 10% их нужно считать максимально допустимыми. В разных странах показатели могут существенно различаться.
Это зависит от принципов развития энергетической системы. Определяющими факторами становятся ориентация на крупные электростанции и протяженные линии электропередач или же маломощные станции, расположенные в центрах нагрузки и пр. В таких странах, как Германия и Япония показатель потерь составляет 4-5%. В странах, где территория протяженная, а энергетическая система сконцентрирована на мощных электростанциях цифра потерь приближается к 10%. Примером этому служат Норвегия и Канада. Энергетическая генерация в каждой стране уникальна. Поэтому применять показатели какой-либо страны к российским условиям совершенно бессмысленно.
Ситуация в России говорит о том, что уровень потерь может быть обоснован только расчетами для конкретных схем и нагрузок сетей. Норму потерь устанавливает Министерство энергетики для каждой сетевой компании отдельно. В разных регионах эти цифры отличаются. В среднем же по России показатель составил 10%. Значимость проблемы растет с каждым годом. В связи с этим ведется большая работа по анализу потерь и их уменьшению, разрабатываются эффективные методы расчета.
Следствие энергопотерь – убыток для энергетических компаний и увеличение тарифов для потребителя. С ними следует бороться. Для достижения положительного результата нужен целый комплекс мер в виде постоянного мониторинга ситуации, выполнения ремонтных работ в соответствии с техническим регламентом, модернизации оборудования, внедрения новых технологий, совершенствования систем учета электрической энергии, улучшения схем электроснабжения.
Метки: 2014 г., передача электроэнергии, энергопотери
Интересная статья? Поделитесь ей с друзьями:
Потери при передаче электроэнергии на расстоянии
10.09.2022
Как выбрать рубильник для ваших нужд
03.08.2022
Как выбрать частотный преобразователь
Расскажем об основных критериях правильного выбора частотника.
10.06.2022
В чем разница между устройством плавного пуска и частотным преобразователем?
Выясним основные отличия в нашей статье.
06.06.2022
Электрика на даче
В первую очередь важно уделять внимание заземлению и защите от молнии.
11.04.2022
Как расшифровать маркировку УДТ (УЗО)
Маркировка обязательно должна быть четкой и располагаться в видном месте.
11.04.2022
Что такое время расцепления?
Поскольку электроток проходит по замкнутому контуру, то для прекращения действия требуется разорвать цепь.
Для этого используются специальные устройства.
11.03.2022
Преимущества частотных преобразователей
Какими достоинствами обладают частотные преобразователи и есть ли в них необходимость.
09.03.2022
Изоляция линий электропередачи
Разберемся в особенностях изоляторов электрических линий.
13.02.2022
Где установить распределительный щит в частном доме
Установка распределительного щита должна осуществляться в безопасном месте.
05.02.2022
Короткое замыкание
Рассмотрим подробнее, что такое короткое замыкание и по какой причине оно происходит.
13.01.2022
Способы соединения проводов
Качество электромонтажа зависит напрямую от соединений. Подробности в нашей новой статье:
04.12.2021
Особенности выполнения монтажа кабельных лотков
Основные правила грамотной и качественной установки лотка, соблюдать которые необходимо обязательно.
10.11.2021
Какой частотник лучше выбрать для работы с асинхронными двигателями
Перед выбором прибора учитывать нужно ряд характеристик.
Рассмотрим самые популярные и востребованные.
05.11.2021
Почему выбивает автомат
Установка современных автоматических выключателей — ключевое требование правил устройства электроустановок.
07.09.2021
Что такое ПИД-регулятор
Какие функции выполняет ПИД-регулятор и какие особенности его настройки в нашей статье.
10.08.2021
Что делать при скачках напряжения в электросети?
Расскажем о возможных причинах частых перепадов напряжения и способах как это устранить.
04.08.2021
Настройка частотного преобразователя Danfoss Micro Drive
Немного о параметрах настройки частотного преобразователя Danfoss Micro Drive.
03.07.2021
В чем разница между УЗО и дифавтоматом
Какие отличия между УЗО и дифавтоматом. Что лучше из них выбрать, чтобы обеспечить максимальную безопасность.
02.04.2021
Выбор характеристик при покупке автоматического выключателя
Разберемся какие типы характеристик при выборе автоматического выключателя лучше подойдут для ваших нужд.
07.02.2021
Подделка ABB. Какое различие с оригиналом?
Мы расскажем, как отличить автовыключатель ABB от подделки и где покупать качественные изделия.
07.02.2021
Применение УЗО для защиты людей от поражения электрическим током
Когда не стоит устанавливать защитное устройство, а когда это крайне необходимо? — выясним в нашей статье!
09.01.2021
Почему стоит использовать кабельные лотки
Кабельные лотки способны выдерживать высокую температуру и не деформироваться.
08.01.2021
Выбор автоматического выключателя
При выборе этого устройства обращают внимание на рабочее напряжение, полюсность, номинальный ток, ток короткого замыкания, класс срабатывания.
10.10.2020
Новая серия реле времени CT-C от ABB
Еще летом компания АВВ объявила о запуске продаж серии реле времени CT-C.
08.10.2020
Как испытывают двигатели АВВ для пищевой промышленности?
Сравнение двигателей из нержавеющей стали и алюминия
12.
09.2020
Назначение электромагнитных пускателей
Для чего необходимы электромагнитные пускатели? Какие особенности они выполняют?
12.09.2020
На чём можно сэкономить при покупке электрощитового оборудования
На каких элементах электрощитового оборудования можно сэкономить и стоит ли это вообще делать?
18.09.2019
Система Умный дом ABB i-bus® EIB/KNX
СООО «ЕвроЭнергоСервис» предлагает комплексные решения для систем «интеллектуальных зданий» с установкой продуктов ABB/EIB, i-bus® и KNX/EIB. Под комплексным…
17.09.2019
Устройства серии System pro M compact от АВВ
«ЕвроЭнергоСервис» представляет большой выбор устройств серии System pro M compact концерна АВВ — новой разработки, главным преимуществом которой является…
16.09.2019
Ассортимент производства
Всем известна истина, которая гласит, что лучшее оборудование — это оборудование, о котором Вы просто забываете в процессе эксплуатации, которому требуется…
14.
09.2019
Автоматические выключатели Emax
Серия автоматических выключателей SACE Emax состоит из пяти моделей, каждая из которых имеет взаимозаменяемые подвижные части (с различными номинальными…
12.09.2019
Референция
Исключительным опытом является ввод в эксплуатацию трансформаторов TRASFOR, установленных при наводнении в 2002 г. Это оборудование с обмотками ВН залитыми…
12.09.2019
Могло бы вас заинтересовать
Способ охлаждения обозначается знаком, который задает вид охлаждающего носителя, если его циркуляция естественная ( трубным ходом), или искусственная…
12.09.2019
Почему следует выбирать TRASFOR?
Трансформаторы и дроссели от TRASFOR -это: максимальная надежность; минимальные расходы; оборудование с низкими потерями, малым уровнем шума; минимальная…
12.09.2019
Автоматические выключатели SACE Tmax
Опыт концерна ABB в проектировании и производстве автоматических выключателей позволил сконструировать аппараты, которые создают возможность решения любых…
15.
08.2019
Наши возможности
Производственный диапазон Trasfor
7 основных проблем энергосистемы и пути их решения
Электричество — сильная вещь. Для использования его преимуществ необходимо, чтобы количество электроэнергии в сети соответствовало реальным потребностям потребления. В связи с постоянно растущим спросом и ростом популярности таких достижений, как электромобили, операторам электросетей приходится сталкиваться с рядом проблем.
1. Увеличение количества возобновляемых источников энергии
Ожидается, что к 2050 году 62 % вырабатываемой энергии будет обеспечиваться возобновляемыми источниками энергии. Для сравнения, количество зеленой энергии, произведенной в 2019 г.представляла 27 % мирового производства и только 13 % всех производственных мощностей в Словакии. Однако подключение возобновляемых источников энергии (ВИЭ) к сети не так просто, как может показаться, и их эффективность полностью зависит от погодных условий. С этой точки зрения ВИЭ считаются нестабильным источником энергии и их эксплуатация без развитой системы управления может вызвать серьезный дисбаланс сети.
Решение: Накопление электроэнергии. Батареи или другие системы хранения энергии, которые могут хранить неиспользованную энергию и сохранять ее для использования в будущем. Искусственный интеллект может улучшить системы прогнозирования и, таким образом, обеспечить более точные прогнозы погоды или потребления энергии. При таком подходе коммунальные предприятия могут улучшить планирование потребностей своих клиентов в электроэнергии, а интеллектуальные решения по управлению энергопотреблением могут превратить зеленую энергию в надежную альтернативу ископаемому топливу.
2. Потери при передаче электроэнергии
Распространение электроэнергии на большие расстояния повышает температуру в линиях электропередач и, таким образом, вызывает значительные потери энергии в виде тепла. В конечном итоге эти потери оплачиваются повседневными потребителями электроэнергии. В 2019 году плата, связанная с потерями при передаче электроэнергии, составила 4,57 % от конечной цены на электроэнергию для домашних хозяйств и 4 % для владельцев бизнеса в Словакии.
Несмотря на то, что количество потерянной энергии в Европе относительно невелико, около 4-5 %, в других странах оно достигает гораздо более высоких цифр. Например 19% в Индии и поразительные 50 % на Гаити.
Решение: Энергетическая децентрализация. Переход от производства электроэнергии на нескольких крупных электростанциях к системе малых локальных источников энергии, которые обеспечивают потребление энергии как можно ближе к ее источнику, даже на уровне отдельных жилых домов, например просьюмеры.
3. Частые отключения электроэнергии
Двумя наиболее распространенными причинами отключения электроэнергии являются экстремальные погодные условия и изношенные линии электропередач. Хотя Европа не так часто страдает, серьезные случаи отключения электроэнергии угрожают миллионам людей и уже нанесли ущерб в миллиарды долларов по всей Австралии и Соединенным Штатам. Помимо паралича жизни в пострадавших районах, сильное отключение электроэнергии может привести к повреждению электронных устройств и потере важных данных.
Решение: Повышение самообеспеченности энергией. Резервные источники, такие как батареи, могут обеспечить длительную защиту в случае отключения электроэнергии и обеспечить непрерывную работу критически важного оборудования. В сочетании с возобновляемым источником энергии точка доставки может накапливать зеленую энергию и сохранять ее для последующего использования.
4. Электромобильность
Электромобили (EV) все еще редкость, но быстрое развитие технологий увеличивает их популярность. Однако зарядка электромобиля может занять значительное время, и если мы не можем позволить себе провести полдня на заправке, нам нужно использовать нагнетатель, который потребляет огромное количество энергии. Для сравнения, одна полная зарядка с помощью нагнетателя приравнивается к запуску сразу 70 кондиционеров. Такое мгновенное изменение спроса на электроэнергию является огромной проблемой для энергосистемы.
Решение: Интеллектуальная сеть. Онлайн-подключение различных источников, таких как солнечные батареи, аккумуляторы, зарядные устройства для электромобилей или другое оборудование. За счет анализа собранных «Больших данных» в режиме реального времени можно ускорить время реакции на изменения в электросети и тем самым обеспечить качественное и стабильное энергоснабжение. Или, другими словами, устройства могут утилизировать неиспользованную энергию, чтобы принести пользу другому оборудованию, которое в ней нуждается.
5. Модернизация сети
Хотя срок эксплуатации ЛЭП не вечен, а реконструкция или строительство новых ЛЭП требует больших затрат, существует постоянная потребность в увеличении ее пропускной способности.
Решение: Энергетическая децентрализация. Как упоминалось выше, местное производство и потребление энергии снижает количество электроэнергии, распределяемой через энергосистему.
Следовательно, потери при передаче ниже, а менее загруженные линии электропередач служат дольше.
6. Угроза кибератак
Цифровизация энергетического сектора имеет и свои побочные эффекты. Уже были выявлены случаи, когда группа хакеров проникала в системы энергетических компаний и подвергала управляемому отключению тысячи домохозяйств.
Решение: Блокчейн. Потенциал распределенных баз данных для предотвращения кибератак оказался настолько эффективным, что даже международные финансовые учреждения, например. J.P. Morgan и Nasdaq рассматривают возможность его реализации. Точно так же, как и при децентрализации производства энергии, при которой ответственность за работу сети не находится в руках одного поставщика, распределенные базы данных означают, что атака на одну единственную точку в сети, т.е. одна силовая установка, не может мешать работе всей системы.
7. Угроза террористических актов
Несмотря на то, что нападение на источники продовольствия или другие жизненно важные ресурсы может вызвать серьезные проблемы и панику в обществе, с современными транспортными возможностями ситуация может быть решена относительно быстро.
С другой стороны, восстановление поврежденных линий электропередач может занять гораздо больше времени.
Решение: Микросети. Или, проще говоря, самодостаточные энергетические сообщества. Если бы террористическая группа решила остановить подачу энергии в больших масштабах, потребовалась бы атака на огромное количество микросетей.
Мы живем в будущем энергии. Ты?
Проблемы с сетями электропередач и решения
Многие сети электропередач, находящиеся в эксплуатации по всему миру, были спроектированы и построены более полувека назад. Хотя изменения и обновления, очевидно, были сделаны за эти годы, системы, как правило, разрабатывались с учетом совсем других ресурсов, чем те, которые регулярно появляются в сети сегодня. Однако у большинства проблем, создаваемых возобновляемыми источниками энергии и распределенными энергоресурсами, есть действенные решения, которые могут привести к надежному функционированию современной энергосистемы.
Когда в 1870-х и 1880-х годах были созданы первые системы производства, передачи и распределения электроэнергии, электроэнергия производилась локально на небольших электростанциях и распределялась по цепям постоянного тока (DC). К концу 19 века отрасль изменилась. Строительство более крупных электростанций переменного тока (AC) стало предпочтительным решением для многих национальных электрических сетей. Такая конструкция центральной электростанции сегодня остается нормой в большинстве частей мира.
Однако по мере роста возобновляемых источников энергии потребности меняются. Многие атомные и угольные электростанции были выведены из эксплуатации, что создало несколько проблем для сетевых операторов.
Интеграция возобновляемых источников энергии
Питер Лундберг, глобальный менеджер по продуктам HVDC в Hitachi ABB Power Grids, сказал, что многие сети по всему миру нуждаются в реконструкции не только из-за возраста, но и для повышения надежности и увеличения функциональности, чтобы они могли включать новые элементы, которые усложнили сеть электропередачи.
«Главное и большая проблема для нас — это интеграция возобновляемой энергии — солнечной и ветровой — и переход к менее традиционной генерации», — сказал Лундберг.0011 МОЩНОСТЬ .
Одна из проблем энергосистемы, создаваемая возобновляемыми источниками энергии, заключается в том, что солнечные панели и ветряные турбины часто располагаются далеко от тех мест, где располагались выведенные из эксплуатации угольные и атомные электростанции. Обычные электростанции обычно располагались довольно близко к центрам нагрузки; тогда как возобновляемая генерация может быть распространена или построена на широких открытых пространствах вдали от городских районов.
«Вы можете получить новые узкие места в сети, которые вызывают напряжение. У вас есть новые потоки энергии, а возобновляемая генерация гораздо более изменчива, чем традиционная», — сказал Лундберг. «Итак, вам нужен гораздо более интеллектуальный и быстрый контроллер для вашей сети передачи», — сказал он, добавив, что у Hitachi ABB Power Grids есть хорошие решения для поддержки более интеллектуальной и быстрой сети.
Однако не все проблемы, связанные с сетью, являются техническими; существуют также политические и нормативные проблемы, которые необходимо решить. «Чтобы обновить стареющую сеть и сделать ее более гибкой, нам по-прежнему не хватает некоторых политических и нормативных рамок, связанных с изменением рыночной картины», — сказал Лундберг. «Мы постоянно работаем с регулирующими органами и политической стороной, чтобы прояснить, как наши клиенты должны получать оплату с помощью новых схем», — сказал он.
Лундберг указал на инициативу Германии Energiewende (энергетический переход) как на один из примеров успеха. Правительство заявило, что Energiewende — это «фундаментальная реструктуризация и перестройка энергетической политики Германии». Цель страны — поэтапный отказ от ядерной и ископаемой энергии и полный переход на возобновляемые источники энергии. Хотя этот процесс не был беспроблемным, Лундберг сказал, что прогрессивная политика Германии привела к положительным изменениям.
Мониторинг воздушных линий
Джонатан Мармилло, соучредитель и вице-президент по управлению продуктами компании LineVision, занимающейся мониторингом воздушных линий, согласен с тем, что старение линий электропередач вызывает беспокойство. Он отметил, что средняя линия электропередачи в США имеет возраст более 40 лет и с течением времени подвергалась большим нагрузкам. LineVision предоставляет коммунальным предприятиям инструмент, позволяющий лучше понять нагрузку, которой подвергается их сеть, и помогая им оптимизировать производительность активов.
Инструмент имеет два датчика: датчик электромагнитного поля и датчик обнаружения света и дальности (LiDAR). Он может быть установлен на передающих или распределительных опорах (рис. 1) и не зависит от напряжения. Система измеряет критические свойства линии, такие как движение, ток, МВт, вар, коэффициент мощности и многое другое. С помощью этой информации расширенные аналитические средства определяют температуру проводника, натяжение и полный диапазон движения, включая провисание и выброс, и все это, не касаясь линий.
1. LineVision может помочь коммунальным службам лучше понять состояние воздушных линий, постоянно отслеживая движение и зазоры проводников, а также температуры и другие параметры, влияющие на номинальные динамические нагрузки. Предоставлено: LineVision |
«Это кардинально меняет правила игры в отрасли, потому что отключение или установка оборудования на проводник под напряжением иногда запрещается коммунальными службами по соображениям эксплуатации, безопасности или риска, и может быть очень сложно планировать отключение, или им приходится использовать «горячие стержни» и автовышки или вертолеты для монтажа оборудования, что чрезвычайно дорого и требует много времени. Таким образом, мы устраняем ряд препятствий на пути внедрения технологии этого типа, устанавливая датчики непосредственно на башни, конструкции или сами опоры», — сказал Мармилло. «И мы собираем расширенную аналитику этих данных и отправляем ее коммунальным предприятиям, а также помогаем им понять данные, чтобы они могли иметь эту полезную информацию для принятия решений».
Системы LineVision развернуты в Северной Америке, Европе и Океании. Компания также недавно была выбрана для демонстрации своей технологии в рамках конкурса Incubatenergy Labs Challenge, проводимого Исследовательским институтом электроэнергетики (EPRI). Этот проект проводится Управлением долины Теннесси (TVA). «Это должен быть краткосрочный проект с быстрой отдачей, чтобы продемонстрировать не только TVA, но и более широкому сообществу EPRI и отрасли влияние, которое эти новые наборы данных могут оказать на операционные решения для коммунальных предприятий», — сказал Мармилло. В пресс-релизе EPRI говорится, что координаторы проекта представят результаты во время демонстрационного дня Incubatenergy Labs Challenge, который планируется провести корпорацией Ameren в Сент-Луисе, штат Миссури, 14 октября 2020 г.
Динамические рейтинги линий
Еще одним преимуществом системы мониторинга LineVision является то, что она позволяет динамически регулировать рейтинги линий.
Например, все линии электропередач имеют статические и/или сезонные ограничения тока/силы тока, чтобы предотвратить перегрузку и повреждение линий. Однако фактическая нагрузка, которую может безопасно нести линия, в значительной степени зависит от условий окружающей среды в любой момент времени.
«Было показано, что увеличение скорости ветра перпендикулярно линии на три фута в секунду увеличит пропускную способность этой линии на 44%», — сказал Мармилло, ссылаясь на исследование Министерства энергетики. «Таким образом, это поможет уменьшить заторы в тех областях, которые имеют тепловые ограничения, и это может позволить нам включить дополнительную возобновляемую энергию в сеть».
Мармилло отметил, что ветряные турбины часто располагаются в малонаселенных районах с сильным ветром вдали от центров нагрузки. Это означает, что энергия должна передаваться на большие расстояния, иногда через перегруженные участки сети. Однако, если турбины вращает ветер, этот же ветер, вероятно, также будет охлаждать проводники, что увеличивает их эффективную мощность.
Таким образом, тщательно контролируя температуру линии, можно увеличить производительность, предотвращая перебои в работе.
Динамические рейтинги линий также могут принести пользу производителям электроэнергии на ископаемом и ядерном топливе, разгрузив сеть. Есть по крайней мере несколько примеров ограничений летнего времени на северо-востоке США, которые вынуждали распределять менее выгодные ресурсы, но если бы действовали динамические рейтинги нагрузки, можно было бы развернуть более благоприятную генерацию.
Мармилло указал на исследование, проведенное LineVision совместно с Southwest Power Pool (SPP), региональным оператором электропередач в центральной части США, чтобы подчеркнуть эту мысль. «Мы показали, что в то время, когда [SPP] отправлял рыночный сигнал о перегрузке на определенной линии передачи, наш датчик фактически показывал наличие дополнительной пропускной способности выше статического предела, и что, по сути, перегрузка была фиктивной. Этого не должно было случиться, если бы они использовали динамические рейтинги линий, предоставляемые нашей системой», — сказал он.
Реактивная мощность, ток короткого замыкания и стабильность частоты
Бернд Ниманн, менеджер по развитию бизнеса FACTS (гибкие системы передачи переменного тока) в Siemens Energy, объяснил несколько проблем, с которыми он столкнулся в связи с переходом от ископаемого и атомного производства к возобновляемые источники энергии. Ниманн сказал, что есть три основных эффекта: реактивная мощность, ток короткого замыкания и стабильность частоты снижаются, когда из сети удаляются большие обычные вращающиеся генераторы.
«Недостаток реактивной мощности означает, что у нас есть колебания напряжения», — сказал Ниманн МОЩНОСТЬ . «Мы должны вводить в сеть дополнительную реактивную мощность, что обычно делают обычные электростанции и некоторые статические компенсирующие устройства в сети. Теперь это меняется. У нас новая топология, и нам нужны гибкие и мощные решения для компенсации реактивной мощности».
Кроме того, отключение обычных электростанций снизило уровни тока короткого замыкания в системе.
«У нас в прошлом были такие большие вращающиеся генераторы, и в случае короткого замыкания где-то в сети, что может случиться — это нежелательно, но случается — задача состоит в том, чтобы отключить линии или части от сети, которые затронуты из-за короткого замыкания», — объяснил Ниманн. «Поэтому у нас есть устройства, которые распознают и локализуют короткие замыкания. И, конечно же, в короткое замыкание должен втекать определенный ток, иначе вы не сможете отличить ток короткого замыкания от обычного тока нагрузки».
Ниманн сказал, что ветряные электростанции и инверторы не могут покрыть или обеспечить достаточный ток короткого замыкания, потому что расстояние между источником питания и нагрузкой может быть довольно большим. Кроме того, инверторы часто ограничены максимальным током, что означает, что они ограничивают ток, блокируются или отключаются при воздействии перегрузки по току; следовательно, они не сильно способствуют возникновению коротких замыканий. Если токи короткого замыкания становятся слишком низкими из-за вывода из эксплуатации вращающихся масс или вращающихся генераторов, необходимо принять другие меры для компенсации.
Одним из решений является добавление в сеть синхронных конденсаторов (рис. 2), чтобы обеспечить определенный ток короткого замыкания.
2. Замещение существующих электростанций возобновляемыми источниками энергии приводит к снижению мощности системы. Решением для покрытия недостающего тока короткого замыкания и инерции является синхронный конденсатор, показанный здесь. Предоставлено: Siemens Energy |
Другим следствием потери вращающейся массы в системе является нестабильность частоты. Электрические сети, как правило, представляют собой системы с частотой 50 или 60 Гц, в зависимости от дизайна страны. В любом случае сетевые операторы должны принимать меры для балансировки системы и поддержания номинальной частоты, и это должно происходить очень быстро, чтобы избежать отключений электроэнергии. Когда в сети происходит сброс или добавление большой нагрузки, а вращающейся массы в системе недостаточно для обеспечения стабильности частоты, возникают проблемы.