SolarTechnika_animacia

Řízení účiníku a kompenzace jalového výkonu na FVE

Stejně jako u ostatních elektrických zařízení připojovaných ze sítě vysokého napětí je i provozovatel fotovoltaické elektrárny povinen dodržovat tzv. neutrální pásmo účiníku 0,95 ind až 1,00. V praxi to znamená, že odběrné místo/elektrárna musí mít vzhledem k distribuční soustavě ohmický, případně mírně induktivní charakter. Požadavek rozvodných závodů je zcela pochopitelný, neboť výkonová bilance jalových výkonů ovlivňuje napěťové poměry v síti (bilance činného výkonu ve smyslu zdroj/spotřebič zase ovlivňuje frekvenci sítě).


Vzhledem ke skutečnosti, že fotovoltaické elektrárny větších výkonů (myšleno přes celý svůj výkonový rozsah, ve smyslu zdroj k nadřazené distribuční soustavě) mají spíše kapacitní charakter, jsou jejich provozovatelé ekonomicky motivováni (dodávka kapacitního reaktivního výkonu do distribuční soustavy je vysoce penalizována) k přijetí opatření pro eliminaci kapacitní reaktivní elektrické práce. Toho lze dosáhnout instalací dekompenzačních tlumivek, kdy je účiník elektrárny přesouván do induktivního kvadrantu. Spínání dekompenzačních tlumivek je řízeno automatickým regulátorem.
V současnosti, v tzv. druhé etapě při povolovacím řízení, již rozvodné závody pro nově instalované FVE požadují dispečerské řízení účiníku.
Provozovatel FVE je povinen učinit taková opatření, aby dispečink distributora mohl dálkově řídit účiník provozovny v rozmezí 0,95 ind až 1,00. Toto v praxi znamená instalovat dekompenzační a kompenzační rozvaděče o výkonu přibližně rovném jedné třetině maximálního soudobého instalovaného výkonu fotovoltaické elektrárny. Pro výkon 1 MWp se tedy jedná o instalaci přibližně 350 kvar dekompenzačních tlumivek a 350 kvar konvenční kondenzátorové kompenzace.

Problémy
Pokud distributor nevyžaduje instalaci dispečerského řízení, lze kapacitní reaktivní výkon eliminovat instalací dekompenzačních tlumivek o výkonu pouhých desítek kvar (vztaženo k instalovanému výkonu 1 MWp).

Tuto kapacitní jalovou práci distributor načítá do kvadrantů Rc- a Ri+, přičemž za každou dodanou Mvarh si účtuje 400 Kč. V praxi jsme již řešili fotovoltaické elektrárny platící desetitisíce korun měsíčně.
Pro pochopení vzniku kapacitního jalového výkonu u fotovoltaických elektráren využijeme násle-dující přehled jednotlivých prvků sítě, ze kterých se výrobna skládá:
· Střídače - obecně záleží na výrobci a typu, ve většině případů (ve smyslu typu výrobku a aktuálním výkonu) se jedná o kapacitní zátěž (kladný příspěvek k celkovému kapacitnímu reaktivnímu výkonu elektrárny)
· NN vedení střídače na transformátor - nabíjecí proud pro udržování kabelů pod napětím způsobuje kapacitní charakter této zátěže, významně se prosazuje v případě necentrálních střídačů (kladný příspěvek k celkovému kapacitnímu reaktivnímu výkonu výrobny)
· Transformátor - z pohledu jalového výkonu statická induktivní zátěž (záporný příspěvek k celkovému kapacitnímu reaktivnímu výkonu výrobny)
· Individuální kompenzace transformátoru - kapacitní statická zátěž, instalovaný kondenzátor (kladný příspěvek k celkovému kapacitnímu reaktivnímu výkonu výrobny)
· Centrální kompenzace výrobny - automatické kompenzace připínáním kondenzátorů eliminují induktivní jalový výkon (kladný příspěvek k celkovému kapacitnímu reaktivnímu výkonu výrobny)
· VN vedení 22 kW od transformoven k připojovacímu bodu do DS - nabíjecí proud pro udržování kabelů pod napětím způsobuje kapacitní charakter této zátěže (kladný příspěvek k celkovému kapacitnímu reaktivnímu výkonu výrobny)

Z přehledu je zřejmé, že ve výrobně zásadně převažují kapacitní zátěže, jedinou významnější induktivní zátěží jsou transformátory. I když nabíjecí proudy traf a kabelů se pohybují v hodnotách jednotek ampér, nelze je na hladinách VN zanedbávat. Při napětí 22 kV každý jeden ampér znamená 38 kvar jalového výkonu trojfázově, který je pochopitelně naměřen na obchodním měření distributora. Nabíjecí proud 1 km kabelu 3 x 1 x AXEKVCE 240 mm2 je cca 1,3 A, což při daném napětí znamená výkon kapacitní 50 kvar. Nabíjecí výkon kapacitní kabelu 3 x 1 x AXEKVCE 120 mm2 je cca poloviční.


Řešení
Pokud tedy provozovatel řeší problémy s kapaci-tou, je vhodné odpojit všechny dostupné nadbytečné kapacity a připojit dodatečnou induktivní zátěž:
· odpojit od sítě individuální kompenzace transformátorů;
· připojit ke každému transformátoru NN řízenou dekompenzaci koncipovanou pro kompenzování kapacitního výkonu střídačů a také přívodního VN vedení.
Řízená dekompenzace spočívá v instalaci menší statické indukční zátěže pro kompenzaci kabelů VN a vyvážení induktivních a kapacitních reaktancí výrobna - transformátor a vedení. I potřeby de-kompenzačních výkonů desítek kvar lze řešit pomocí několika stupňových dekompenzačních rozvaděčů.
Technické řešení dekompenzace je k dispozici na přiloženém obrázku - automaticky řízená dekompenzace 2 x 40 kvar ve venkovním provedení. Regulátor jalového výkonu umožňuje spínáním kombinace dekompenzačních tlumivek jednak posunout účiník výrobny do induktivní oblasti, dále pak dosahovat libovolného zadaného účiníku. V případě výrobny je žádoucí pouze přesunout účiník do induktivní oblasti, kondenzátory jsou vypuštěny. Dekompenzační rozvaděč je po konfiguraci připraven k automatickému provozu, komplexně řízený regulátorem jalového výkonu, zajišťující spínání induktivních stupňů, bezpečné odpínání, popřípadě řízení nuceného větrání.

Přínosy
Instalací dekompenzačních rozvaděčů DEKOMP KBH RK FVE je možné:
1. eliminovat přítomný kapacitní reaktivní výkon, a tím odstranit penalizaci ze strany rozvodných závodů. Návratnost opatření lze stanovit pomocí dosažených ekonomických výsledků instalace, obecně se pohybuje na úrovni jednoho roku a méně;
2. realizovat dispečerské řízení účiníku instalace. Tato investice je u některých výroben mandatorní (vyžadována pro připojení výrobny k distribuční soustavě), provozovatel tedy vybírá z nejvýhodnější cenové nabídky soutěžících v tendru.

Autor: Miroslav Götz

Späť

Facebook