Nagyfeszültségű távvezetékek termikus terhelhetőségének dinamikus meghatározása az okos hálózat eszközeivel Okos hálózat, okos mérés konferencia 2012. március 21. Tárczy Péter Energin Kft.
Miért aktuális? • Betáplálási és fogyasztási súlypontok távolsága • Gyors, illetve nehezen kiszámítható piaci hatások • Létesítési korlátok (nyomvonal, költség) • Öregedő hálózat • Üzemzavarok – Kalifornia (2001-2002, …) – Olaszország (2003) 2
Áttekintés 1. A termikus terhelhetőség 2. A dinamikus terhelhetőség 3. Módszerek, eszközök 5. Ajánlás 3
Fő megállapítások A termikus terhelhetőség közvetlenül nem mérhető, de kiszámítható. A számításhoz kifinomult hőmérsékleti modellre van szükség. Jogi, üzembiztossági és gazdaságossági korlátokat kell figyelembe venni. A távvezeték komplex felülvizsgálata szükséges. 4
Fő megállapítások A dinamikus terhelhetőség alkalmazása érdemben növeli az átviteli kapacitást. Költséghatékony és gyors eljárás. Az átlagos hőmérséklet ismerete meghatározó jelentőségű.
5
Fő megállapítások Számos mérési módszer létezik. Az adatok mérése csak az első lépés egy hatékony rendszer kiépítésében.
6
Fő megállapítások Jogi és műszaki szabályozás szükséges Együttműködés a fejlesztésben Áramszolgáltatók és MAVIR MEH Szakmai együttműködés a megvalósításban hálózattervezők üzemirányítók üzemeltetők távvezeték-tervezők 7
1. A termikus terhelhetőség
A termikus terhelhetőség
8
1. A termikus terhelhetőség
A sodrony hőmérséklete
9
1. A termikus terhelhetőség
Létesítmény termikus terhelhetősége • A termikus terhelhetőség az az áram, ami mellett a létesítmény üzemeltetése – jogszerű (biztonsági távolság) – üzembiztos (áramvezető szerelvények) – gazdaságos (sodrony anyagszerkezet)
10
1. A termikus terhelhetőség
A sodrony terhelhetősége Feltételezett környezeti értékek, pl. Tkörny.=30 °C, Pnap=1000 W/m2, vszél=1 m/s
Sodrony anyagjellemzők Max. megengedett tartós hőmérséklet
Max. megengedett tartós áramterhelés
11
1. A termikus terhelhetőség
A távvezeték terhelhetősége Feltételezett környezeti értékek, pl. Tkörny.=30 °C, Pnap=1000 W/m2, vszél=1 m/s
Sodrony anyagjellemzők Max. megengedett tartós hőmérséklet
Min. előírt távolság (max. megengedett belógás)
Max. megengedett tartós áramterhelés
12
1. A termikus terhelhetőség
Jogszerűség: a sodrony belógása Belógás a hőmérséklet függvényében (500/65 ACSR, 400 m, 80N/mm2)
Belőgás (m)
16.5 16 15.5 15 14.5 50.00
60.00
70.00
80.00
90.00
100.00 110.00
Hőmérséklet ( C )
Hőmérséklet ΔT = 10 ° C
Belógás Δ b = + 20…50 cm 13
1. A termikus terhelhetőség
Üzembiztosság: szerelvények
14
1. A termikus terhelhetőség
Gazdaságosság: sodrony 500/65 ACSR sodrony
Hőmérséklet(C)
Szakítószilárdság (%) 100
200
180
98
160
96
Hőmérséklet
140
94
120
92
100
90
80
88
60
86
40
84 1000
1200
1400
1600
Áram (A)
1800
100 óra terhelés 1000 óra terhelés
2000 15
1. A termikus terhelhetőség
Mérhető-e a termikus terhelhetőség? • Terhelő áram
• SCADA
• Távvezetéki és időjárási paraméterek
• Helyszíni mérések
• Termikus terhelhetőség
• ??? Számítás
16
1. A termikus terhelhetőség
Következtetések-1 • A termikus terhelhetőség közvetlenül nem mérhető, de kiszámítható. • A számításhoz kifinomult hőmérsékleti modellre van szükség. • Jogi, üzembiztossági és gazdaságossági korlátokat kell figyelembe venni. • A távvezeték komplex felülvizsgálata szükséges. 17
2. A dinamikus terhelhetőség
A dinamikus terhelhetőség
18
1. A termikus terhelhetőség
A távvezeték terhelhetősége Feltételezett környezeti értékek, pl. Tkörny.=30 °C, Pnap=1000 W/m2, vszél=1 m/s
Feltételezés helyett pontosabb értékek
Sodrony anyagjellemzők Max. megengedett tartós hőmérséklet
Min. előírt távolság (max. megengedett belógás)
Max. megengedett tartós áramterhelés Tartós helyett átmenetileg megengedhető áramterhelés
Jogi korlát 19
2. A dinamikus terhelhetőség
Mi a célja? • A távvezeték terhelhetőségének növelése (a diszpécser terhelésének csökkentése mellett). – Kimutatni a többlet-kapacitást (ha van). – Elkerülni a túl korai (felesleges) kikapcsolásokat. – Előrejelzést adni, amiben csak lehet. – Jelezni, ha tényleges gond van.
20
2. A dinamikus terhelhetőség
Milyen előnnyel jár? • Üzemzavarok, ill. felesleges kikapcsolások megelőzése. • Erőmű / import menetrendi korlátozások csökkentése. • Néhány hónap alatt kiépíthető. • Rugalmasság (áttelepíthető).
21
2. A dinamikus terhelhetőség
Mibe kerül? • USA példa: 100.000 – 200.000 USD / távvezeték. • Európai példa: 160.000 EUR központi szerver + 16.000 EUR érzékelő. • Az árak nem tartalmazzák a felmérési, tervezési, telepítési költségeket.
22
2. A dinamikus terhelhetőség
A hőmérsékletváltozás sebessége • Dinamikus hőmérsékleti modell. • Kb. 20…40 perc alatt éri el a sodrony a végső hőmérséklet 95 %-át. I1= 500 A, T1= 44.5 °C I2=1500 A, T2= 107.9 °C
23
2. A dinamikus terhelhetőség
Többlet-terhelés lehetősége I1= 500 A, T1= 44.5 °C I2= ??? A, T2=100.0 °C A
Áram (A)
6000 5000 4000 3000
2000 1000 0 1
10
Időtartam (perc)
100 24
2. A dinamikus terhelhetőség
A környezeti feltételek időbeli eloszlása
25
2. A dinamikus terhelhetőség
Hőmérséklet, napsütés hatása
26
2. A dinamikus terhelhetőség
Hőmérséklet, napsütés változékonysága • Több km-re levő pontok esetén is viszonylag kis különbség van a mért adatok között.
27
2. A dinamikus terhelhetőség
A szél hatása • A hőmérséklet jelentősen változik, különösen a 2m/s alatti tartományban.
28
2. A dinamikus terhelhetőség
A szél változékonysága • A szél nagysága és iránya térben és időben erősen változó. • Vagy sok helyen kell mérni, vagy egyéb adatokból (pl. belógás) kell meghatározni az átlagos sebességet.
29
2. A dinamikus terhelhetőség
Mit mérjünk? • Amennyiben a föld feletti magasság a termikus korlát, akkor a feszítőköz átlagos hőmérsékletét kell meghatározni. • Amennyiben a sodrony kilágyulása a termikus korlát, akkor a várhatóan legnagyobb hőmérsékletet kell ismerni (viszonylag szélvédett helyen kell mérni). • Magyarországon általában a föld feletti magasság a korlát átlagos hőmérséklet 30
2. A dinamikus terhelhetőség
Kockázat és kapacitás-növekmény • Kockázat csak akkor léphetne fel, ha – nagy a terhelés ÉS – kedvezőtlenek a hűlési viszonyok ÉS – a terhelés időtartama érdemben hosszabb a sodrony időállandójánál ÉS – nincs mérés, illetve figyelmeztetés.
• Az év jelentős részében érdemi növekményt lehet elérni (20…30…50%). 31
2. A dinamikus terhelhetőség
Következtetések-2 • A dinamikus terhelhetőség alkalmazása érdemben növeli az átviteli kapacitást. • Költséghatékony és gyors eljárás. • Az átlagos hőmérséklet ismerete meghatározó jelentőségű.
32
3. Módszerek, eszközök
Módszerek, eszközök
33
3. Módszerek, eszközök
Elvi struktúra • Üzemirányító képernyő • Szerver • Adatátvitel • Mérő eszközök
34
3. Módszerek, eszközök
Üzemirányító • Igények, szokások, elvárások… • Automatizált jelzések… • Megjelenítés módja…
35
3. Módszerek, eszközök
Szerver • Adatok hihetőség-vizsgálata • Modell • „Művészet” – Adathegyek helyett áttekinthető információ – Előrejelzés
36
3. Módszerek, eszközök
Adatátvitel és energiaellátás • Adatátvitel – Mobil adatátvitel – Tartalék kapcsolat
• Táplálás – Napelem – Indukált teljesítmény
37
3. Módszerek, eszközök
Villamos paraméterek mérése GPS szinkronidő Alállomás-1
Alállomás-2 Távvezeték
U1 I1
U2 I2 R, L, C R’átlag (Ohm/km)
Tátlag (°C)
38
3. Módszerek, eszközök
Időjárási paraméterek
39
3. Módszerek, eszközök
Modell hőmérséklet
40
3. Módszerek, eszközök
Sodrony hőmérséklet
41
3. Módszerek, eszközök
Erő mérése
42
3. Módszerek, eszközök
d-GPS
43
3. Módszerek, eszközök
Sodrony helyzetének mérése
44
3. Módszerek, eszközök
Távolságmérés
45
3. Módszerek, eszközök
Sodrony rezgésének mérése
46
3. Módszerek, eszközök
Összehasonlító áttekintés Szél/hőmérséklet szempontjából
Lokális
Feszítőköz Távvezeték
x
Villamos paraméterek
Időjárási paraméterek Modell-hőmérséklet Sodrony-hőmérséklet
Erő mérése D-GPS pozíció-mérés Sodrony helyzetének mérése Távolságmérés Sodrony rezgésének mérése
x x x x x x x x 47
3. Módszerek, eszközök
Következtetések-3 • Számos mérési módszer létezik. • Az adatok mérése csak az első lépés egy hatékony rendszer kiépítésében.
48
4. Ajánlások
Ajánlások
49
4. Ajánlások
Ajánlások • Jogi-műszaki szabályozás szükséges • Együttműködés a fejlesztésben – Áramszolgáltatók és MAVIR – MEH
• Szakmai együttműködés a megvalósításban – hálózattervezők – üzemirányítók – üzemeltetők – távvezeték-tervezők 50
Kérdések?
[email protected]
51
