FARMY WIATROWE WIELKICH MOCY NA MORZU BAŁTYCKIM: WYPROWADZENIE MOCY; OCHRONA SIECI KABLOWEJ HVAC i HVDC.

Transkrypt

1 Dr inz. Aleksander Gul Indywidualny członek CIGRE, ekspert SEP ABB Sp. z o.o., Warszawa FARMY WIATROWE WIELKICH MOCY NA MORZU BAŁTYCKIM: WYPROWADZENIE MOCY; OCHRONA SIECI KABLOWEJ HVAC i HVDC.

2 220 kv morskie kable HVAC - trójżyłowe [source: Electricity Ten Year Statement 2015, Appendix E, Technology] [source: Electricity Ten Year Statement 2015, Appendix E, Technology] morskie kable prądu stałego HVDC 400 kv 275 kv morskie kable HVAC - jednożyłowe Limit długości oraz obciążenia morskich kabli HVAC, stosowanych do przesyłania energii ze stacji przybrzeżnej do stacji lądowej, główna przyczyna stosowania technologii HVDC (dwie stacje konwerterowe HVDC, jedna na platformie morskiej, druga na lądzie). May 28, 2019 Slide 2

3 400kV AC, Stacja Systemu Krajowego Moduł StkPak 4,5 kv z tranzystorami IGBT Stacja Konwerterowa HVDC, 1000 MW na lądzie Kable morskie HVDC +/- 320kV Hala przekształtnikowa ze stosami modułów tranzystorowych 4,5 kv StakPack Schemat poglądowy Stacji Kolektorowej 1600 MVA, AC cztery transformatory 400MVA/220kV/66kV rozmieszczone na oddzielnej Platformie Morskiej ELK kV, AC Stacja Konwerterowa HVDC, 1000 MW zasilana poprzez GIS 220 kv od strony Stacji Kolektorowej, rozmieszczona w oddzielnej Platformie Morskiej Kable morskie HV, AC 220 kv Fabryka transformatorów mocy w Łodzi 220kV, AC ELK kv, AC ELK-04 Przykład: sześć morskich transformatorów podwyższających 270 MVA/66 kv/220 kv przewidzianych do zamontowania wewnątrz pojedynczej obudowy platformy, łączna moc grupy transformatorów: 1620 MVA. Jednostki dostarczone w pierwszym kwartale 2019 roku z Fabryki ABB Sp. z o.o. w Łodzi. Ta Fabryka już dostarczyła 50 jednostek morskich transformatorów mocy, wyprodukowanych z zastosowaniem technologii TrafoStar - wspólnej dla wszystkich Fabryk należących do Grupy ABB. 3 4 Offshorowe Transformatory Mocy : konektorowe podłączenie kabli morskich po stronie n.n. (66 kv), oraz WN (220 kv) May 28, 2019 Slide 3

4 Urządzenie CoreSense mierzy zawartość 9 różnych gazów oraz ilość wody w oleju System CoreTec monitoruje kluczowe funkcje w trakcie eksploatacji: 1) prognozuje zużycie izolacji, wyznaczając czas do przeglądu transformatora 2) steruje i kontroluje system sterowania chłodzenia transformatora M Monitorowa nie izolacji Inteligentne sterowanie układem chłodzenia Grupa czujników dla integracji z systemem CoreTec Przykład ekranu: monitorowanie transformatora mocy w przypadku zastosowania: CoreSense; CoreTec; czujników pomiarowych firmy ABB. Podniesienie poziomu bezpieczeństwa eksploatacji, wiarygodna prognoza czasu eksploatacji do przeglądu transformatora (wymierne oszczędności eksploatacyjne) May 28, 2019 Slide 4

5 Moduł StkPak 4,5 kv z tranzystorami IGBT kV AC, Stacja Systemu Krajowego Stacja Konwerterowa HVDC, 1000 MW na lądzie Kable morskie HVDC +/- 320kV Pola GIS 400 kv typu ELK-3, wewnątrz platformy Hala przekształtnikowa ze stosami modułów tranzystorowych 4,5 kv StakPack Schemat poglądowy Stacji Kolektorowej 1600 MVA, AC cztery transformatory 400MVA/220kV/66kV rozmieszczone na oddzielnej Platformie Morskiej ELK kV, AC Stacja Konwerterowa HVDC, 1000 MW zasilana poprzez GIS 220 kv od strony Stacji Kolektorowej, rozmieszczona w oddzielnej Platformie Morskiej Kable morskie HV, AC 220 kv 220kV, AC ELK-14 Pole GIS 220 kv typu ELK-14, konfiguracja, patrz schemat poglądowy Stacji Kolektorowej HVAC 6 5 Wielkoprądowe pole GIS 72,5 kv typu ELK-04, (4000 A / 63 ka), zasilające transformator o mocy 400 MVA, patrz schemat poglądowy (9 kabli 66 kv podłączonych do trzech przedziałów kablowych GIS) 66 kv, AC ELK-04 GIS-y produkcji ABB dla napięć: 72,5 kv; 220 kv; 400 kv, posiadające bardzo dobre referencje, ze względu na długoterminową eksploatację w trudnych warunkach otoczenia (wysoka wilgotność i zasolenie) May 28, 2019 Slide 5

6 lat (ilość pół typu ELK-04 w eksploatacji x okres ich eksploatacji ) CIGRE MTBF = 1780 lat! MTBF - średni czas między awariami w przypadku GIS typu ELK-04: 1780 lat (zgodnie z CIGRE dla GIS dostarczonych na rynek światowy przez różnych producentów MTBF: 280 lat) jest ważnym kryterium ze względu na redukcję kosztów eksploatacji w przypadku morskich Stacji Kolektorowych HVAC. May 28, 2019 Slide 6

7 MTBF (Years) 350 MTBF - Mean średni Maine Time czas między Between Failures awariami ABB HMB-1/2 31 Cigre Hydraulic <200kV Cigre Spring <200kV Mechanism Type ABB HMB-4/ Cigre Hydraulic >200kV Cigre Spring >200kV Napęd typu HMB Circuit MTBF Breakers - średni Drives czas między type HMB, awariami installed w przypadku in GIS napędu kV hydraulicznosprężynowego over typu wyłącznika years / number HMB, stosowanego of breakers x w operation GIS typu ELK-04; period / ELK-14; RELIABILITY. Experience ELK-3: 300 lat (napęd sprawdzony w środowisku o wysokiej wilgotności i zasoleniu) May 28, 2019 Slide 7

8 Całkowity czas wyłączenia zwarcia prądu zwarciowego DC : Planowane lokalizacje przybrzeżnych kompleksów farm wiatrowych na Morzu Bałtyckim o mocy 11,2 GW i czterech stacji przekształtnikowych HVDC (wartość mocy 0,88-1,4 GW!) [Źródło: Towards a Baltic Offshore Grid: Connecting Electricity Markets Through Offshore Wind Farms, PreFeasibility Studies Report, September 2018, Interreg Baltic Sea Region European Regional Development Fund]. May 28, 2019 Slide 8 <5,0 ms Hybrydowy wyłącznik HVDC (320 kv / 2000A, DC), zaprojektowany przez ABB dla ochrony systemu sieciowego +/- 320 kv, DC, podstawowe komponenty.

9 Innowacyjne urządzenia produkowane przez ABB, zaprojektowane dla wyprowadzenia mocy z turbin wiatrowych o mocy: 8 lub 10 MW, podłączonych do kabli morskich 66 kv zgrupowanych w STRING -u: Widok STRINGU transformator podwyższający 3,3 kv/66 kv/12 MVA typu WindSTAR z biodegradowalnym płynem izolacyjnym, zamiast oleju mineralnego; 2- pole rozdzielnicy GIS na napięcie 66 kv typu ELK-04 H, 3- czujniki napięciowe (U) w module CP04 ( korzystne dla cyfrowego wykonanie pola ELK-04 H); 4-prądowe czujniki (I) w module CP04 - cewki Rogovsky'ego (cyfrowe wykonanie typu pola ELK-04 H) 3 [źródło: DNV-GL Raport No.: UKBR- R02,Rev.2] Typ GIS ELK-04 posiada bardzo dobre referencje w Polsce - ponad 250 pól w eksploatacji, pierwsze pola pracują bezawaryjnie od 31 lat May 28, 2019 Slide 9