HRVATSKI KOMITET MEĐUNARODNOG VIJEĆA ZA VELIKE ELEKTRIČNE SISTEME, ZAGREB, Berislavićeva 6 ŠESTO SAVJETOVANJE CAVTAT, 09. - 13. studenoga 2003. Branko Štefić Stjepan Maković Josip Sabo Josip Benović Ivica Petrović HEP Prijenos d.o.o., Prijenosno područje Osijek SUSTAVNO RASTEREĆENJE U PRIJENOSNOJ MREŽI PrP OSIJEK PRAKTIČNA ISKUSTVA SAŽETAK U postrojenjima prijenosne mreže na području Slavonije i Baranje od 1995. godine je u funkciji podsustav zaštite koji se tretira kao sistemska zaštita prijenosne mreže PrP Osijek. Sustavno rasterećenje kao mjerni kriterij koristi napon na sabirnicama određenih trafostanica i upotpunjeno mjerenjem struje odnosno smjera energije generira naloge upozorenja ili isključenja. Sustav je tako zamišljen da pri poremećaju nastoji očuvati osnovnu konturu prijenosne mreže kako bi se istu moglo što lakše rekonstruirati. Ovaj rad opisuje sadašnje stanje sustavnog rasterećenja i reakciju pri nekim pogonskim događajima. Ključne riječi: sistemska zaštita, naponski kriterij, sustavno rasterećenje SYSTEM PROTECTION IN PART OF TRANSMISSION NETWORK - PRACTICAL EXPERIENCES SUMMARY Since 1995 in substations belonging to transmission network of Slavonija&Baranja an additional protection system treated as ''system protection of transmission network, division Osijek'' has been applied. System load-shedding uses voltage measurement as operating criteria, combined with current measuring and energy direction determination to generate alarm and tripping signals. System is foreseen to keep in service the main transmission network structure during heavy network disturbances, to achieve the network restoration within minimum time. This paper describes momentarily conditions of that system protection, and registered reaction to some network disturbances. Key words: system protection, voltage criteria, system load-shedding 1. UVOD Stanje prijenosne mreže PrP Osijek u posljednjih 12 godina karakterizirale su ekstremne promjene. Snažna tranzitna mreža koja je bila u stanju prenijeti 4-5 puta više energije nego što je lokalni konzum zahtijevao porušena je do mjere koja je jedva osiguravala minimalno napajanje potrošača. Tijekom prve faze obnove obnovljen je dio 220 i 110 kv mreže, a potpuni završetak revitalizacije mreže očekuje se u 2004. godini. 75
U navedenom razdoblju trebalo je uskladiti stanje mreže i zahtjeve konzuma metodama koje su predviđale različite nepovoljne scenarije koji bi mogli uzrokovati raspad elektoenergetskog sustava. Koncept smišljenog rasterećenja primijenjen u nekoliko postrojenja PrP Osijek nazvan je ''sustavno rasterećenje'', promatrajući prijenosnu mrežu Slavonije i Baranje kao zasebni ''podsustav''. U referatu R 39-05 objavljenom na Trećem savjetovanju Cigre 1997. godine opisani su principi sustavnog rasterećenja u tadašnjoj prijenosnoj mreži PrP Osijek. Od 1995. godine, kada je sustavno rasterećenje prvi puta primijenjeno, do današnjih dana dogodilo se više situacija u kojima je sustavno rasterećenje opravdalo svoje postojanje. Nakon završetka prve faze obnove 110 kv mreže u Slavoniji bitno se promijenila konfiguracija prijenosne mreže, te je stoga izvršena i analiza stanja i upotrebljivosti primijenjene logike sustavnog rasterećenja. 2. ANALIZA MREŽE I SUSTAVNOG RASTEREĆENJA Tijekom mjeseca studenog 2002. godine napravljene su analize tokova snaga i naponskih prilika kod raznih uklopnih stanja prijenosne mreže. U analizi su korišteni rezultati proračuna dobiveni programom EasyPower uvažavajući maksimalno prošlogodišnje opterećenje (18.12.2001.) od 386 MW. Dio konzuma Slavonije (konzum trafostanica D. Miholjac, Valpovo i B. Manastir) napaja se iz EES Mađarske, a osječka elektrana je u pogonu sa uobičajeno raspoloživom proizvodnjom u zimskom periodu: 30 40 MW. Analizom su obuhvaćeni pretpostavljeni poremećaji u 220 kv i 110 kv mreži. U mjesecu prosincu prema rezultatima navedene analize izvršena su prepodešenja postojeće zaštite sustavnog rasterećenja i nadogradnja iste. 2.1. Poremećaji u 220 kv mreži 2.1.1. Ispad jednog 220 kv dalekovoda Ovakav događaj nema ozbiljnijih posljedica po stabilnost prijenosne mreže i sustavno rasterećenje neće imati potrebe, a ni uvjeta za proradu. 2.1.2. Poremećaj u EES BiH U slučaju većih poremećaja u EES BiH došlo bi do toka energije od strane TS Đakovo prema BiH kojeg EES Slavonije i Baranje ne može podnijeti, što bi uzrokovalo preopterećenje voda Mraclin - Đakovo i naponski slom u TS Đakovo. Do mjeseca rujna 2002. godine u TS Đakovo u VP 220 kv Tuzla bio je ugrađen nadstrujni usmjereni relej koji je u zimskom periodu djelovao na isključenje u slučaju pojave neželjenog toka energije prema EES-u BiH. Prilikom prošlogodišnje rekonstrukcije VP 220 kv Tuzla navedeni relej nije ugrađen, ali je u terminalu polja realizirana potrebna logika sustavnog rasterećenja u više vremenskih stupnjeva kombinacijom više kriterija: podnaponski kriterij, kriterij visine opterećenja, kriterij smjera energije. Izvedene su sljedeće kombinacije podešenja: prvi stupanj signalizacija - pad napona ispod 190 kv i tok snage prema BiH veći od 30 MVA daje signal upozorenja zategnut 2,0 sekunde. prvi stupanj isključenje - pad napona ispod 190 kv i tok snage prema BiH veći od 50 MVA djelovanje naloga isključenja zategnuto 240,0 sekundi. drugi stupanj isključenje - lom napona ispod 180 kv i tok snage prema BiH veći od 30 MVA - djelovanje naloga isključenja zategnuto 3,0 sekunde. Prilikom realizacije navedenih podešenja omogućeno je da se funkcija isključenja sustavnog rasterećenja blokira lokalno na upravljačkom panelu, sa staničnog računala i iz CU Osijek, poštujući postojeći izbor razine upravljanja. Kako je vođenje 220 kv mreže u nadležnosti HNOSIT Zagreb, suglasnost za aktiviranje i predložena podešenja usaglašena su s njima. 76
2.1.3. Ispad transformacije 220/110 kv ili ispad oba 220 kv dalekovoda u TS 220/110 kv Đakovo U ovom slučaju došlo bi do naponskog loma u 110 kv mreži i potpunog raspada EES-a. Konzum u zimskom periodu tijekom dana varira u granicama od min. 200 MW do max. 400 MW. Da bi sačuvali dio sustava od raspada, sustavno rasterećenje je izvedeno u tri vremenska stupnja kako slijedi: prvi stupanj, U p <88 kv, t = 2s TS Požega isključenje TP110/35 kv 1 i 2 TS Slatina isključenje TP110/35 kv 1 i 2 TS Vinkovci isključenje VP 110 kv Županja drugi stupanj, U p <88 kv, t = 4s TS Đakovo isključenje VP110 kv Vinkovci TS Vukovar isključenje VP110 kv Vinkovci treći stupanj, U p <88 kv, t = 6s TS Vukovar isključenje VP 110 kv Osijek 2 i VP 110 kv Nijemci TS Osijek 1 isključenje TP 110/35 kv 1 i 2 U prilogu 1. dana je shema prijenosne mreže Slavonije i Baranje sa naznačenim mjestima ugradnje sustavne zaštite. 2.2. Poremećaji u 110 kv mreži Analizom su obuhvaćeni ispadi svih važnijih 110 kv dalekovoda. Pokazalo se da je kritičan samo ispad DV 110 kv Đakovo Vinkovci. Posljedica ispada je preopterećenje DV 110 kv Osijek 2 - Vukovar i lom napona tako da je očekivani napon u TS Orašje i Županja U = 77 kv, u TS Vinkovci U = 82 kv, a u TS Vukovar U = 86 kv. Pri ovakvom pogonskom događaju proradit će podnaponski kriteriji sustavnog rasterećenja u TS Vinkovci i isključiti VP 110 kv Županja čime bi se naponske prilike TS Vinkovci i Vukovar normalizirale. Treba naglasiti da bi u nekim scenarijima dolazilo do preopterećenja transformacije 220/110 kv u Đakovu, ali u granicama koje ostavljaju mogućnost djelovanja operativnog osoblja u svrhu rasterećenja. 3. ANALIZA POGONSKOG DOGAĐAJA Dana 12.01.2003. u 16.44 sati došlo je do raspada dijela EES-a RH na području Dalmacije i poremećaja u dijelu EES-a Bosne i Hercegovine, što je za posljedicu imalo ugrožavanje stabilnosti prijenosne mreže Slavonije i Baranje. Uklopno stanje mreže Slavonije i Baranje bilo je uobičajeno nije bilo radova u postrojenju niti kvarova u tom dijelu mreže. Dio konzuma napojen je iz Mađarske, a TE-TO Osijek je u pogonu sa proizvodnjom oko 28 MW. Konzum Slavonije sa Orašjem (BiH) u 15 sati je bio 256 MW, u što nije uključen konzum priključen na EES Mađarske. 3.1. Tijek pogonskog događaja u mreži PrP Osijek i analiza djelovanja sustava relejne zaštite Prvi signal koji je upućivao na ozbiljne poremećaje stabilnosti sustava je signal detekcije njihanja snage registriran na terminalu zaštite VP 220 kv Mraclin u TS Đakovo u 16.44.01.648 (prilog 2 - snimak njihanja snage na terminalu zaštite VP Mraclin u TS Đakovo). Nakon 3,226 sekundi registriran je početak kontinuiranog propadanja napona u prijenosnoj mreži Slavonije, što potvrđuju razni signali iz pomoćnih postrojenja, regulatora napona, mjerenja napona na sabirnicama i sl. iz praktički svih 110 kv trafostanica napojenih iz TS Đakovo kao i na konektivnim vodovima prema PrP Zagreb. Istovremeno dolazi do intenzivnog pobuđivanja i razbuđivanja zaštita u sve tri faze na potezima 110 kv Virovitica Slatina Našice i N. Gradiška Požega Sl. Brod, te na 220 kv vodovima Đakovo Tuzla i Đakovo Mraclin. Pobude zaštita upućuju na lom napona (prilog 3 snimak sa terminala zaštite u VP 220 kv Mraclin) i značajno povećanje tokova snaga pomenutim vodovima. Analizirajući raspoložive zapise iz terminala zaštite VP Tuzla i VP Mraclin u TS Đakovo zaključujemo da je potražnja za snagom iz naše mreže od strane TS Tuzla bila 350 360 MVA. 77
U 16.44.08.484 prorađuje sustavno rasterećenje u TS Slatina i isključuje konzum TS Slatina. S obzirom na registrirane tokove snaga i padove napona, prorada sustavnog rasterećenja je bila ispravna i u skladu sa podešenjima. U 16.44.09.444 prorađuje sustavno rasterećenje u TS 110/35 kv Požega. Istovremeno dolazi i do prorade distantnog releja u 2. stupnju te isključenja VP 110 kv Sl. Brod. S obzirom na registrirane tokove snaga i padove napona, prorada zaštite je bila ispravna i u skladu sa podešenjima. Propadanje napona na sabirnicama 220 kv u TS Đakovo i povećanje struje na DV Tuzla je kontinuirano sve do prorade zaštite dalekovoda i sustavnog rasterećenja. Na terminalu zaštite VP Tuzla registriran je propad pogonske impedancije do iznosa Z= 31 Ω, uz kut vektora impedancije od 20 o. Njihanje snage je prestalo u 16.44.08.335, što znači da je distantna zaštita deblokirana. Podešenje 3. stupnja distantne zaštite je takvo da je za dane pogonske uvjete zadovoljen proradni kriterij, tako da biva generiran nalog isključenja i od distantne zaštite. Gotovo u isto vrijeme proradilo je sustavno rasterećenje na VP Tuzla, o čemu svjedoči lokalna signalizacija na SACO jedinici u ormaru upravljanja VP Tuzla, te registracija u KRD listi. U 16.44.09.495 je isključen prekidač VP Tuzla u TS Đakovo, dakle 3,373 s od prvog registriranog signala u mreži PrP Osijek. Nakon toga dolazi do oporavka napona u našoj mreži. Analizirajući raspoložive zapise o pogonskim događajima zaključujemo da je neupitna ispravnost djelovanja zaštite u postrojenjima PrP Osijek i da je funkcioniranje bilo u skladu sa podešenjima i planovima štićenja. Zaključak o ispravnosti logike sustavnog rasterećenja u VP 220 kv Tuzla potvrđuje činjenica da ista nije prorađivala u satima uspostave EES-a u BiH i Dalmaciji kada je prema BiH išlo od strane TS Đakovo i do 130 MVA, ali uz zadovoljavajuće naponske prilike u mreži Slavonije. 4. ZAKLJUČAK: Analizom je potvrđena potreba zadržavanja i proširenja logike postojećeg sustavnog rasterećenja u cilju sprečavanja potpunog raspada EES-a kod težih poremećaja u mreži, što se pokazalo vrlo učinkovitim pri pogonskim događajima koji ugrožavaju stabilnost sustava. Kako u dosadašnjem osmogodišnjem razdoblju korištenja sustavnog rasterećenja nismo imali nepotrebnih prorada, smatramo da se pri obnovi i izgradnji novih kapaciteta u EES-u treba permanentno pratiti, razvijati i dograđivati logika sustavnog štićenja EES-a od potpunih raspada. Moderne metode sustavne zaštite (wide area protection) vrše trajnu dinamičku analizu EES temeljem trenutno izmjerenih i vremenski sinkroniziranih analognih veličina prikupljenih iz definiranih točaka prijenosne mreže. Uvažavajući skoro povezivanje dviju sinkronih zona UCTE na 400 i 220kV razini, za pretpostaviti je da će poremećaji na interkonektivnim vodovima ili u pojedinim dijelovima mreže najvišeg napona imati implikacije i na stabilnost EES lokalne važnosti. Ovo je još jedan razlog da se sustavno rasterećenje zadrži u svojoj osnovnoj ideji, ali prilagođeno novim uvjetima i uz korištenje naprednijih metoda i uređaja. Prilozi: Prilog 1: Prijenosna mreža Slavonije i Baranje: stanje 21.12.2002. Prilog 2: Registracija njihanja snage Prilog 3: Registracija loma napona u mreži 220kV 78
79
Prilog 2: Registracija njihanja snage 80
Prilog 3: Registracija loma napona u mreži 220 kv 81