A DINAMIKUS TÁVVEZETÉK-TERHELHETŐSÉG (DLR) ALKALMAZHATÓSÁGÁNAK FELTÉTELEI

Átírás

1 5/10/ A DINAMIKUS TÁVVEZETÉK-TERHELHETŐSÉG (DLR) ALKALMAZHATÓSÁGÁNAK FELTÉTELEI A FENNTARTHATÓ ENERGETIKA VILLAMOS RENDSZEREI tavasz Balangó Dávid Nagyfeszültségű Technika és Berendezések Csoport balango.david@vet.bme.hu

2 Változások a villamos energia átvitelben, elosztásban Problémák Elosztott termelés terjedése Megújuló energia felhasználása Egyre növekvő energiaéhség Öregedő hálózat Megoldás? Gazdasági nehézségek

3 A terhelhetőség növelésének lehetőségei Új távvezeték építése Régi sodronyok cseréje - oszlopcsere Dinamikus terhelhetőség számítása Vezetékek túlterhelése Szezonális statikus terhelhetőség számítása

4 A terhelhetőség növelésének lehetőségei Új távvezeték építése Régi sodronyok cseréje - oszlopcsere Dinamikus terhelhetőség számítása Vezetékek túlterhelése Szezonális statikus terhelhetőség számítása

5 Távvezetékek terhelhetősége Véges terhelhetőség: Mechanikai korlátok Villamos korlátok Jogi korlátok Túlmelegedő vezeték Anyagfáradás Sodronyok elemi szálainak súrlódása azok hőtágulása során Élettartam csökkenés Túlzott belógás

6 5/10/ Távvezetékek Dinamikus Terhelhetősége Távvezetékek terhelhetősége Legnagyobb áramterhelés Sodronyok termikus viselkedése Erősen limitált a sodrony megengedett legnagyobb hőmérsékle által Normál esetben statikus terhelhetőség számítása Dinamikus Terhelhetőség - DLR Valós idejű terhelhetőségszámítás a mindenkori körülmények alapján A statikus terhelhetőség leváltása

7 A Dinamikus Terhelhetőségben rejlő lehetőségek

8 A dinamikus terhelhetőség

9 5/10/ A DLR előnyei Távvezetékek terhelhetőségének növelése Valós idejű terhelhetőség számítás Átviteli kapacitás előrejelzése Üzembiztonság és megbízhatóság növelése Extrém időjárási körülmények által okozott kockázat csökkentése

10 Extrém időjárási körülmények Egyre gyakrabban előforduló események Jég, hó, egyéb pótteher lerakódása a sodronyok felületén Mechanikus úton előídézett belógásnövekedés A DLR lehetséges felhasználása Csapadék lerakódásának megakadályozása A közelgő veszély előre jelzése előzetes felkészülés annak elhárítására Együttműködés a helyi meteorológiai szolgálattal 10

11 5/10/ DLR számítására alkalmas rendszer elemei 1.Sodronyok termikus modelljének előállítása 2.A számítást végző rendszer modelljének előállítása 3.A DLR lehetséges hatásainak elemzése, a távvezeték előkészítése 4.A valósidejű adatgyűjtést célzó és elősegítő eszközök kiválasztása 5.A rendszer kiépítése

12 5/10/ A sodronyt érő elsődleges hatások Napsugárzás Áram és mágneses fűtés Csapadék Szél Külső hőmérséklet Elsugárzott hőteljesítmény CIGRÉ/IEEE Guide for Thermal Rating Calculations of Overhead Lines WG B2.43 December 2014

13 A sodrony termikus viselkedését befolyásoló egyéb hatások Koronakisülés fűtés Feszültségszint és görbületi sugár függvénye Sodrony melegedés Sodrony felület erodáció Áram mágneses hatása fűtés Áramsűrűség változó eloszlása a sodrony keresztmetszete mentén Skin-hatás Áramsűrűség és frekvenciafüggő Csapadék hűtés Jelentős hűtő hatás Sodrony felületen történő lerakódás, összegyűlés

14 A hőegyensúlyi egyenlet egyszerűsített alakja A vezeték terhelhetősége a hőegyensúlyi egyenlet alapján számolható: P j + P s = P R + P C mivel P = I 2 R T v I = P R + P C P s R(T v ) T v =T max esetén I R = P R T max + P C T max P s R T max

15 5/10/ A sodronyt termikus viselkedésére ható tényezők hatása Befolyásoló tényező Külső hőmérséklet Napsugárzás Szél Változás mértéke Terhelhetőségre gyakorolt, becsült hatás 2 C csökkenés + 2 % 10 C csökkenés + 10% 12 % Felhősödés % Teljes napfogyatkozás + 18 % 1 m/s-os sebességnövekedés + 35 % 45 -os szög 1 m/s-os sebességnövekedés +45 % 90 -os szög

16 A DLR számítása A dinamikus terhelhetőség számítása a távvezeték sodronyainak termikus viselkedésén alapul A sodronyok mindenkori hőmérséklete nem haladhatja meg a megengedett maximális sodronyhőmérsékletet A dinamikus terhelhetőség számítását elméletben minden olyan paraméter befolyásolja amely hat a sodronyok termikus viselkedésére A cél a valós idejű áramterhelhetőség számítása az egyes befolyásoló paraméterek függvényében

17 A sodronyhőmérséklet megjelenése a számításban Aktuális sodronyhőmérséklet ismerete szükséges az előrejelzéshez és a pontos számításokhoz A sodronyhőmérséklet mérése történhet lokálisan, szenzorok segítségével Oszlopközök átlagos sodrony hőmérséklete számítható belógás alapján Probléma: A belógás sodronyhőmérséklet összefüggés nem triviális Szükséges a sodronyok mechanikai viselkedését is ismerni Előzetes sodrony diagnosztika és felmérés (tartós folyás, kúszás, elaszticitás, hőtágulási tulajdnoságok stb. Megállapítása) A sodrony legnagyobb megengedett hőmérséklete határozza meg a terhelhetőséget

18 A DLR számításához, előrejelzéséhez szükséges főbb bemeneti adatok biztosítása Távvezeték és sodrony adatok Aktuális áramterhelés Belógás és sodronyhőmérséklet mérése a megfelelő szenzorok segítségével Külső időjárási paraméterek mérése, analízise, és előrejelzése

19 5/10/ A sodronyt érő konvektív hűtés hatása Természetes és mesterséges konvekció számítása Áramló közeg sebessége Áramló közeg relatív áramlási iránya A közeg fizikai paraméterei A sodrony fizikai paraméterei, felületi tulajdonágai

20 5/10/ A sodronyt érő konvektív hűtés hatása

21 5/10/ A sodrony kisugárzott hőmennyisége Sodrony fizikai paraméterei Emissziós tényező Átmérő Környezeti tényezők Az ég hőmérséklete Talaj hőmérséklete

22 5/10/ A sodrony kisugárzott hőmennyisége

23 5/10/ A Joulehő hatása Jelentős fűtő hatás Sodrony villamos paramétereinek hatása A sodrony áramerőssége Skin hatás figyelembe vétele AC DC ellenállás Mágneses fűtő hatás

24 5/10/ A Joulehő hatása Skin hatás

25 5/10/ A mágneses fűtő hatás

26 5/10/ A Joulehő hatása

27 5/10/ A napsugárzás hatása Globálsugárzás hatása Nehézkes mérni, illetve becsülni Igen változékony időjárásfüggű Hatása a többi termikus hatáshoz képest nem számottevő Sodronyok felületi tulajdonságai Külső átmérő Absorpciós tényező emissziós tényező

28 5/10/ A napsugárzás hatása

29 5/10/ A csapadék hűtő hatása

30 A DLR rendszerszintű működése Szenzorok Sodronyok Csapadék Adatátvitel DLR algoritmus és számítás TSO SCADA Adatátvitel Meteorológia 30

31 Sodrony belógás monitorozása Belógás Hőmérséklet

32 5/10/ Sodronyok belógása és hőmérséklete közötti összefüggések Belógás: erős korreláció a sodrony hőmérsékletével Egyéb paraméterek pontos ismerete szükséges Hőtágulási együttható Elaszticitás Távvezeték adatok Sodrony egységhosszra vonatkoztatott tömege

33 Belógás: erős korreláció a sodrony hőmérsékletével A sodronyok általános állapotegynlete: Sodronyok belógása és hőmérséklete közötti összefüggések 5/10/ ) ( ) ( h h h h E l t t l a a

34 5/10/ Sodronyok belógása és hőmérséklete közötti összefüggések

35 5/10/ Sodronyok belógása és hőmérséklete közötti összefüggések

36 Kritikus oszlopközök kiválasztása Reprezentatív oszlopközök Kevesebb mérőeszköz költséghatékonyság Optimális megoldásra való törekvés Távvezeték bejárása, a nyomvonal tulajdonságainak ismerete

37 Terhelhetőség előrejelzése Előre jelzett paraméter értékek Termikus tehetetlenség figyelembe vétele Tranziens viselkedés számítása Törekvés a megbízhatóságra

38 Zárlati áramok termikus hatásának vizsgálata Hőmérsékleti tranziensek vizsgálata Joule-integrál használata Termikus időhatár - termikus határáram görbék számítása Előrejelzés megvalósítása

39 Zárlati áramok termikus hatásának vizsgálata Adiabatikus melegedés

40 Zárlati áramok termikus hatásának vizsgálata

41 Köszönöm a figyelmet! 41

42 Köszönöm a figyelmet! 42