Konferencja. Ograniczanie strat energii w elektroenergetycznych liniach przesyłowych w wyniku zastosowania nowych nisko-stratnych przewodów

Wielkość: px

Rozpocząć pokaz od strony:

Download "Konferencja. Ograniczanie strat energii w elektroenergetycznych liniach przesyłowych w wyniku zastosowania nowych nisko-stratnych przewodów"

Lech Góra
6 lat temu
Przeglądów:

Konferencja Elektroenergetyczne linie napowietrzne i kablowe wysokich i najwyższych

liniach przesyłowych w wyniku zastosowania nowych nisko-stratnych przewodów Waldemar

Inżynierii Biomedycznej, Katedra Elektrotechniki i Elektroenergetyki Tadeusz Knych,

1 Konferencja Elektroenergetyczne linie napowietrzne i kablowe wysokich i najwyższych napięć Wisła, października 2017 Ograniczanie strat energii w elektroenergetycznych liniach przesyłowych w wyniku zastosowania nowych nisko-stratnych przewodów Waldemar Szpyra, Rafał Tarko, Wiesław Nowak Wydział Elektrotechniki, Automatyki Informatyki i Inżynierii Biomedycznej, Katedra Elektrotechniki i Elektroenergetyki Tadeusz Knych, Andrzej Mamala Wydział Metali Nieżelaznych, Katedra Przeróbki Plastycznej i Metaloznawstwa Metali Nieżelaznych

2 10:43:48 2 Plan prezentacji Geneza podjęcia tematu Zakres przeprowadzonych badań Obliczanie rezystancji przewodów Obliczenia strat energii w linii Projekty przewodów nisko-stratnych Podsumowanie

3 10:43:48 3 Geneza podjęcia tematu Poprawa efektywności energetycznej poprzez ograniczenie strat energii w sieciach przesyłowych. Od 2013 roku włączono do stosowania nowo zaprojektowany przewód 408-AL1F/34-UHST - obniżenie obciążeniowych strat energii o ok. 12% PSE S.A. poszukując dalszych możliwości ograniczenia strat energii uruchamia długofalowy program badawczy ukierunkowany na opracowanie nowych rozwiązań konstrukcyjnych i materiałowych w przewodach linii napowietrznych 400 kv. W 2016 roku zmiany w normalizacji dotyczącej projektowania linii WN słupy serii E33 nie spełniają wymagań norm.

10:43:48 4 Zakres przeprowadzonych badań Opracowanie nowych konstrukcji przewodów wraz z wyznaczeniem ich parametrów mechanicznych AGH Katedra Przeróbki Plastycznej i Metaloznawstwa Metali

4 10:43:48 4 Zakres przeprowadzonych badań Opracowanie nowych konstrukcji przewodów wraz z wyznaczeniem ich parametrów mechanicznych AGH Katedra Przeróbki Plastycznej i Metaloznawstwa Metali Nieżelaznych. Porównanie opracowanych konstrukcji przewodów pod względem mechanicznym w typowych przęsłach oraz opracowanie nowych konstrukcji słupów Energoprojekt Kraków. Obliczenia parametrów elektrycznych zaprojektowanych przewodów i linii elektroenergetycznych, obliczenia strat energii, oraz pola elektromagnetycznego w otoczeniu linii AGH Katedra Elektrotechniki i Elektroenergetyki.

5 10:43:48 5 Zakres przeprowadzonych badań Obliczenia w zakresie mechaniki przewodów oraz odporności na drgania wywołane zjawiskami aerodynamicznymi AGH Katedra Automatyzacji Procesów. Obliczenia w zakresie emisji do środowiska zakłóceń akustycznych (hałasu) AGH Katedra Mechaniki i Wibroakustyki. Konsultacje w zakresie ograniczeń produkcyjnych nowych przewodów znaczące polskie firmy produkujące przewody do linii napowietrznych.

10:43:48 6 Projekty przewodów nisko-stratnych Rodzaje przewodów: stalowo-aluminiowe (ACSR),

(ACAR), specjalne (z przewodzącymi rdzeniami wykonanymi ze stopów na bazie miedzi).

słupami E33, wiązek 3-przewodowych i nowych konstrukcji słupów S3, 350/24- AL1F/UHST-227

6 10:43:48 6 Projekty przewodów nisko-stratnych Rodzaje przewodów: stalowo-aluminiowe (ACSR), 408AL1F/34- UHST jednorodne ze stopów na osnowie aluminium (AAAC), stopowo-aluminiowe (ACAR), specjalne (z przewodzącymi rdzeniami wykonanymi ze stopów na bazie miedzi). 468/24- AL1F/UHST-261 Konstrukcje opracowano dla: wiązek 3-przewodowych kompatybilnych ze słupami E33, wiązek 3-przewodowych i nowych konstrukcji słupów S3, 350/24- AL1F/UHST-227 wiązek 4-przewodowych i nowych konstrukcji słupów S4. Łącznie opracowano i zbadano 80 różnych konstrukcji przewodów

7 10:43:48 7 Obliczanie rezystancji przewodów Dla prądu stałego rezystancja przewodu zależy od rezystywności materiału, oraz od jego temperatury: R 1 4 L w n i d i w dc i 1 i i ρ i rezystywność materiału drutów w i-tej warstwie, d i średnica drutów w i-tej warstwie, L w liczba warstw przewodu, w i współczynnik wydłużenia drutów w i-tej warstwie Dla prądu przemiennego, przy wyznaczaniu rezystancji przewodu należy dodatkowo uwzględnić: efekt naskórkowości, straty w rdzeniu - prądy wirowe, histereza (dla przewodów z rdzeniem stalowym), zmianę gęstości prądu w poszczególnych warstwach przewodu w wyniku oddziaływania zmiennego pola elektromagnetycznego. (tzw. efekt transformatorowy).

8 10:43:48 8 Obliczanie rezystancji przewodów 1,05 1,04 Dp = 29,7 mm Dp = 25,3 mm 1,15 1,10 Dr = 8 mm Dr = 6.3 mm R ac /R dc 1,03 1,02 R ac /R dc 1,05 1,01 1, Temperatura przewodu, C Prad, A Wpływ naskórkowości jest tym większy im większa jest średnica przewodu i mniejsza rezystywność Zależność stosunku R ac /R dc od średnicy rdzenia i wartości prądu płynącego w przewodzie z rdzeniem stalowym i trzema warstwami aluminiowymi

9 10:43:48 9 Obliczanie rezystancji przewodów Ponieważ rezystancja przewodu zależy od temperatury, a temperatura przewodu podczas przepływu prądu zależy również od jego rezystancji, wartość rezystancji można obliczyć metodą iteracyjną na podstawie równania bilansu cieplnego w przewodzie: Pac PS PC PR P ac moc wydzielona w przewodzie w wyniku prądu płynącego w przewodzie, P S moc zaabsorbowana przez przewód na skutek promieniowania słonecznego, P C moc oddawana z przewodu poprzez konwekcję, P R moc oddawana z przewodu poprzez promieniowanie, 0

10 Obliczanie rezystancji przewodów Wpływ zjawisk zachodzących w przewodzie przy przepływie prądu przemiennego na moc wydzieloną w przewodzie Przyrost P ac, %P dc Przyrost łącznie Efekt naskórkowości Histereza i prądy wirowe Efekt "transformatorowy" Prąd [A] 10:43:48 10

11 10:43:48 11 Obliczenia strat energii w linii - metoda Chwilowe straty mocy są proporcjonalne do rezystancji, zależnej zarówno od temperatury przewodu jak i prądu płynącego przez przewód. Rozwiązując numerycznie równanie bilansu cieplnego przewodu otrzymuje się moc wydzieloną w przewodzie w wyniku prądu płynącego przewodem w danej chwili czasu jest to jednocześnie moc chwilowych strat w przewodzie. P t 3 L P t L pw ac t 8760 L pw ac t 1 E 3 L P t

10:43:48 12 Obliczenia strat energii w linii - założenia Obliczenia strat energii wykonano przy założeniu, że w linii z projektowanymi przewodami płynie taki sam prąd jak zarejestrowany w okresie od

12 10:43:48 12 Obliczenia strat energii w linii - założenia Obliczenia strat energii wykonano przy założeniu, że w linii z projektowanymi przewodami płynie taki sam prąd jak zarejestrowany w okresie od 1 grudnia 2014 r. do 30 listopada 2015 w rzeczywistych liniach przesyłowych: Kozienice Miłosna (KOZ-MIL), Rogowiec Płock (ROG-PLO), Płock Grudziądz (PLO-GRU), Warunki atmosferyczne (temperatura powietrza, prędkość i kierunek wiatru oraz natężenie promieniowania słonecznego) w poszczególnych godzinach ustalono na podstawie pomiarów w stacjach meteorologicznych płożonych najbliżej linii, dla których wykonywano obliczenia.

13 10:43:48 13 Wyniki obliczeń strat energii w liniach Linia Przewody referencyjne Przewody wybrane 2 AFL AFL AL1F/34-UHST 468/24-A1F/UHST /24-A1F/UHST-227 Straty energii w linii, [MWh/km/rok] KOZ-MIL 211,6 198,9 175,0 153,0 148,5 ROG-PLO 245,3 230,8 203,0 177,7 172,8 PLO-GRU 101,0 95,1 83,6 73,3 71,4 Ograniczenie strat w stosunku do strat w linii z przewodami 3 2 AFL 8-525, [%] KOZ-MIL 6,0 17,3 27,7 29,8 ROG-PLO 5,9 17,2 27,6 29,6 PLO-GRU 5,8 17,2 27,4 29,3 Ograniczenie strat w stosunku do strat w linii z przewodami 3 3 AFL 8-350, [%] KOZ-MIL 12,0 23,1 25,4 ROG-PLO 12,0 23,0 25,1 PLO-GRU 12,1 22,9 25,0 Ograniczenie strat w stosunku do strat w linii z przewodami AL1F/34-UHST [%] KOZ-MIL 12,6 15,1 ROG-PLO 12,5 14,9 PLO-GRU 12,4 14,7

14 10:43:48 14 Podsumowanie Zastosowanie w liniach przesyłowych opracowanych nowych, nisko-stratnych przewodów umożliwi ograniczenie strat w sieciach przesyłowych o około 12% do 15% w stosunku do strat w liniach z wiązkami wykonanymi z przewodów 408-AL1F/34-UHST, w stosunku do linii z przewodami 3 AFL o 25%, a w stosunku do linii w wiązkami 2 AFL o blisko 30%.

15 D Z I Ę K U J Ę Z A U W A G Ę

Podobne dokumenty

Dynamiczne zarządzanie zdolnościami przesyłowymi w systemach elektroenergetycznych

Konferencja Elektroenergetyczne linie napowietrzne i kablowe wysokich i najwyższych napięć Wisła, 18-19 października 2017 Dynamiczne zarządzanie zdolnościami przesyłowymi w systemach elektroenergetycznych