Реализация специальной системы защиты (ССЗ) на межсистемных линиях между системами Турции и ENTSO-E для противодействия распространению крупных повреждений
Х. КАРДЕНАС , А. ЛОПЕС де ВИНЬЯСПРЕ1, А. ЛОПЕС1, Х. РУИС1, Ф. КОКСАЛЬ , Х. АЙСИН2, Ф. ИЛИЧЕТО GE Digital Energy Multilin1, TEIAS2, Rome University "La Sapienza"3 Испания1, Турция2, Италия3 Jorge.cardenas@ge.com
АННОТАЦИЯ
Начиная с сентября 2010 года, турецкая энергосистема была включена на синхронную работу с энергосистемой континентальной Европы ENTSO-E. Системный Оператор Турции (TEIAS) качестве части плана защиты против распространения крупных возмущений в энергосистемы других стран, установил Специальную Систему Защиты (ССЗ) с функциями, описанными в Статье C2-204 Сессии СИГРЭ 2010 [1]. ССЗ - это первая линия защиты, призванная сохранять как можно дольше стабильную синхронную работу турецкой и европейской систем и одновременно ограничивать распространение возмущений (перегрузки линий, отклонения напряжений) в соседние страны. ССЗ была разработана компанией GE Digital Energy, а смонтирована и введена в работу совместно компаниями GE и TEIAS.
После короткого представления турецкой системы и межсистемных линий с системой ENTSO-E, была подытожена стратегия Плана защиты от распространения возмущений и представлена концепция, используемая при проектировании ССЗ. Эти идеи являются результатом анализа множества сильных повреждений, проведенного в Риме (Италия) для определения типа и функций ССЗ [1] [2]. Непредвиденным обстоятельством, с которым должна бороться ССЗ, является неожиданный небаланс при потере нагрузки/генерации в случае потери крупных потребителей или генерации в Турции. Также в ССЗ был реализован детектор качаний, чтобы контролировать это явление и автоматически произвести запланированные действия такие, как полное отключение межсистемных линий в случае, если возникновения слишком сильных устойчивых качаний.
Технические детали, примененные при проектировании аппаратного и программного обеспечения ССЗ, изложены в статье. Описаны контрмеры, производимые автоматически с помощью удаленного управления ССЗ, в частности частотная разгрузка и снижение генерации в Турции с помощью оптоволоконных каналов телеуправления. Описаны критерии, примененные для гарантирования максимально возможной безопасности и надежности работы новой ССЗ, а также результаты первых нескольких месяцев работы.
ВВЕДЕНИЕ
В качестве подготовительной работы по включению на синхронную работу турецкой энергосистемы и системы континентальной Европы (находятся в опытной эксплуатации с сентября 2010 года) по запросу ENTSO-E (Системные операторы европейской сети передач - ассоциация TSO N°34 европейских стран) было проведено глубокое изучение системы, полевые испытания и настройки систем управления различных турецких электростанций.
ENTSO-E запросило, чтобы План защиты от распространения сильных возмущений за границы включал Аварийную систему управления со Специальной Системой Защиты (ССЗ) в качестве первой линии защиты, установленную в Турции и подключенную к 400 кВ сети передач соседних стран, Болгарии и Греции. Основной целью ССЗ является минимизация последствий сильных повреждений возникающих в Турции, в частности:
- Максимально долго предотвращать потерю синхронизма турецкой системы относительно остальной континентальной системы ENTSO-E или потерю синхронизма генераторов в Турции и Балканских странах, минимизируя таким образом опасность потери нагрузки и генерации, а также риск региональных и национальных блэкаутов.
- Ограничить последствия возмущений в других странах членах ENTSO-E до приемлемых уровней. В частности ограничить временные перегрузки и чрезмерные отклонения напряжения в Балканских странах и в Турции
- Избежать глубокого снижения напряжения
- Избежать попадания оборудования в ситуации с риском повреждения
- Контролировать внутрисистемные электромеханические качания
Совсем недавно стала доступна заслуживающая внимания литература по ССЗ [3], [4], [5], [6], [7]. Однако, каждая ССЗ должна быть сделана под конкретные условия энергосистемы, в которой она применяется, в частности в случае, описанном в данной статье.
2 ИНФОРМАЦИЯ О ТУРЕЦКОЙ СИСТЕМЕ, ИНТЕГРИРОВАННОЙ В СИСТЕМУ ENTSO-E
На 2010 год турецкая энергосистема состоит из:
- —15,870 км 400 кВ ЛЭП (из которых только 30 км - двухцепные и 30 км - кабельные);
- —35,850 км 154 кВ ЛЭП (частично двухцепные; —200 км - кабельные линии);
- 109 подстанций 400 кВ, большинство из которых укомплектовано автотрансформаторами 400/154 кВ (суммарная номинальная мощность автотрансформаторов равна 33 000 МВА); на некоторых подстанциях установлены понижающие трансформаторы 400/34.5 кВ;
- 761 понижающих трансформаторных станций 154 кВ (СН) с установленной мощностью —50 000 МВА. Большая часть распределительной сети имеет напряжение 34.5 кВ.
- 17 последовательных конденсаторных батарей на напряжение 400 кВ, установленных на протяженных с запада на восток линиях с суммарной номинальной мощностью 3920 МВар.
- 37 шунтирующих реакторов на напряжение 420 кВ с суммарной номинальной мощностью 4900 МВар.
Суммарная установленная мощность генерации в конце 2010 года составляла 49 500 МВт, из которых —1/3 - это гидроэлектростанции, —1/3 - это ТЭЦ на буром угле и —1/3 - это ТЭЦ на природном газе (в основном использующие высокоэффективный комбинированный цикл); —2% - это геотермальные и ветряные электростанции. Подавляющее большинство крупных электростанций подключены к сети 400 кВ. На 8 гидроэлектростанциях часть блоков с суммарной установленной мощностью 2700 МВА, могут работать в качестве синхронных компенсаторов, вращаясь в воздухе.
В 2010 году пиковое национальное потребление было —34 000 МВт, а генерация 209.3 ТВт. На рис. 1 представлена однолинейная схема 400 кВ сети Турции, а также 400 кВ сети Болгарии и Греции, действующие на 2010 год. Связь Турции с ENTSO -E осуществляется по трем 400 кВ линиям: две одноцепные линии длиной 153 км между 400 кВ подстанциями Хамитабат (Турция) и Марица 3 (Болгария); одна одноцепная линия длиной 130 км между подстанциями Бабаески (Турция) и Неа Санта (Греция). В Хамитабате и Марице работают ТЭЦ.
С добавлением Турции, расположенной в Юго-восточной части, европейская система стала иметь продольную конфигурацию (расстояние от восточной Турции до границы с Италией/Словенией равно 2700 км, а от восточной Турции до Португалии - 4500 км). Нагрузка
Турции практически равна суммарной нагрузке Балканских стран. Примерно 80-85% всей континентальной синхронной системы ENTSO-E расположено в центральной и западной Европе, за пределами Турции и Балканских стран. Поэтому неожиданный небаланс нагрузки/генерации, возникающий в Турции из-за выхода из работы крупных электростанций или потери региональной нагрузки, состоящей на 80-85% из кинетической энергии вращающихся масс, и первичный контроль частоты систем центральной и западной Европу приведет к большому перетоку мощности в/из Турции по ЛЭП балканских стран.
Рис. 1: 400 кВ сеть Турции по состоянию на 2010 год и межсистемные линии, соединяющие с 400 кВ сетью Болгарии и Греции
