VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ

Transkript

1 VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY FAKULTA ELEKTROTECHNIKY A KOMUNIKAČNÍCH TECHNOLOGIÍ ÚSTAV ELEKTROENERGETIKY FACULTY OF ELECTRICAL ENGINEERING AND COMMUNICATION DEPARTMENT OF ELECTRICAL POWER ENGINEERING POSOUZENÍ MOŽNOSTI PŘIPOJENÍ KOGENERAČNÍ VÝROBNY 138 MW V PROSTĚJOVĚ DIPLOMOVÁ PRÁCE MASTER S THESIS AUTOR PRÁCE AUTHOR Bc.TOMÁŠ VACEK BRNO 2011

2 >>Vložt zadání práce<<

3 Bblografcká ctace práce: VACEK, T. Posouzení možnost přpojení kogenerační výrobny 138 MW v Prostějově. Brno: Vysoké učení techncké v Brně, Fakulta elektrotechnky a komunkačních technologí, s. Vedoucí dplomové práce Ing. Branslav Bátora. Prohlašuj, že jsem svou dplomovou prác vypracoval samostatně a použl jsem pouze podklady (lteraturu, projekty, SW atd.) uvedené v přloženém seznamu.

4 VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ Fakulta elektrotechnky a komunkačních technologí Ústav elektroenergetky Dplomová práce Posouzení možnost přpojení kogenerační výrobny 138 MW v Prostějově Tomáš Vacek vedoucí: Ing. Branslav Bátora Ústav elektroenergetky, FEKT VUT v Brně, 2011 Brno

5 BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY Faculty of Electrcal Engneerng and Communcaton Department of Electrcal Power Engneerng Master s Thess The assessment of connectvty 138 MW combned heat and power plant n Prostějov by Tomáš Vacek Supervsor: Ing. Branslav Bátora Brno Unversty of Technology, 2011 Brno

6 Abstrakt 6 ABSTRAKT Cílem této práce je posouzení možnost přpojení kogenerační výrobny 138 MW, která je ve stavu plánování. Tato výrobna má být přpojena do rozvodny 110 kv v Prostějově a sloužt k výrobě jak elektrcké energe, tak tepelné energe pro blízké okolí. V této prác se budeme zabývat jednak řešením ustáleného stavu stávající sítě o napěťové hladně 110 kv, tak vlvy plánované výrobny na tuto síť. Kogenerační výroba vykazuje oprot výrobě elektrcké energe vyšší účnnost přeměny energí v celém procesu výroby díky výrobě jak tepelné, tak elektrcké energe z prmárních zdrojů palva. Jak v celém světě, tak na našem území jsou stále jako palvo do elektráren nejčastěj používány neobnovtelné foslní palva (uhlí, ropa, zemní plyn), jejchž zásoby se postupně snžují. Zároveň jsou zdrojem oxdu uhlčtého, který škodí atmosféře a dochází ke globálnímu oteplování. Daleko šetrnější k žvotnímu prostředí je jaderná elektrárna, která nevypouští škodlvé látky do ovzduší a je schopna vyprodukovat velké množství elektrcké energe. Avšak problém nastává s vyhořelým palvem a jeho uložením. Jaderná energetka má společnou vlastnost s obnovtelným zdroj energe - obě jsou vůč žvotnímu prostředí maxmálně ohleduplné. Jaderné elektrárny však navíc dsponují dostatečnou energetckou kapactou a s nástupem reaktorů čtvrté generace budou schopny vyrábět elektřnu z jž použtého jaderného palva. Stále více je kladen důraz na obnovtelné zdroje energe, které jsou daleko šetrnější k žvotnímu prostředí. Výhledově společnost ČEZ, jakožto největší producent elektrcké energe počítá s větším využtím vodní energe, která se jž dnes hojně využívá jako přehradní elektrárny, nebo přečerpávací. Další energe považovaná za ekologckou formu je energe geotermální a solární (fotovoltacká). Ovšem tyto ekologcké formy v naší zeměpsné poloze nemají natolk slný potencál, abychom jsme se mohl na tyto zdroje spoléhat. Další problematkou je dodávání výkonu do sítě závslé na počasí. Geotermální energe je nejvíce využívána například na Islandu, kde je dostatek vyvěrajících pramenů o vysoké teplotě. Dnes nejvíce dskutovaná energe jako zdroj elektrcké energe, je energe bomasy. Jedná se o využtí dřevní hmoty, například odpad z lesní čnnost, z dřevovýroby, nebo spalování odpadů z předešlé ldské produkce č odpadů rostlnného a žvočšného původu. Tato bomasa je vhodná jako palvo do tepelných elektráren. KLÍČOVÁ SLOVA: Kogenerační výrobna; Rozvodna; Elektrcké energe; Tepelná energe; Foslní palva; Jaderná energetka; Obnovtelné zdroje energe; Vodní energe; Energe geotermální; Solární energe; Energe bomasy; Tepelné elektrárny

7 Abstract 7 ABSTRACT The goal of ths project s to test the possblty to connect the Cogeneratonal generaton of power 138 MW (stll n the development stage) to the control room 110 kv n Prostejov producton. Ths merge would product the electrcal energy as well as the heat energy for all local area. In ths dssertaton we wll be consderng the soluton of the steady state (statonary state) of system wth the voltage level of 110kV, as well as the nfluence of the generaton of power on ths system, there by the suggestng a connecton. The Congeneratonal producton ndcates hgher effectveness n the transformaton of energy durng prmary producton process due to the producton of heat energy as well as the electrcal energy from the prmary power sources. In our country, as well as around the world, commonly used fuels are fossl fuels- coal, crude ol, and gas. As the demand for energy grows, those supples are slowly runnng out. Not to menton that those fuels have a negatve envronmental mpact. They are a source of carbon, whch causes damage to the atmosphere and leads to global warmng. Power plants whch do not produce carbon are much safer for the envronment, and much more productve. However, the resdue of ths energy s challengng to dspose of. Nuclear energy has common attrbutes wth renewng the sources of energes that are extremely frendly to our envronment. Nuclear power plants also produce enough energy and wth the usage of Fourth generaton reactors, they wll be able to recycle the nuclear fuels. Today, more mportance s put on renewng sources whch are more gentle for the envronment. In the near future, CEZ Company, the largest producer of electrc energy s plannng to use water energy. Water energy comes from water plants or dams. Other ecologcal forms of energy nclude geothermal and solar energes. These two types of energy are not as applcable for our geographcal poston. Geothermal energy s commonly used on slands where there s an abundance of natural hot sprngs. The most dscussed source of energy s boenergy. It uses natural wood sources, recycled wood products, and apples boenergy as a man source for thermal power plants. Key words: Cogeneratonal generaton; Control room; Electrcal energy; Heat energy; Fossl fuels; Nuclear energy; Renewable resources energy; Water energy; Geothermal energy; Solar energy; Boenergy; Thermal power staton

8 Obsah 8 OBSAH SEZNAM OBRÁZKŮ...10 SEZNAM TABULEK...11 SEZNAM SYMBOLŮ...13 SEZNAM ZKRATEK ÚVOD KOMBINOVANÁ VÝROBA ELEKTRICKÉ A TEPELNÉ ENERGIE ROZDĚLENÍ KOGENERAČNÍCH TECHNOLOGIÍ KONSTRUKČNÍ PROVEDENÍ A PROPOJOVÁNÍ KOGENERAČNÍCH JEDNOTEK PŘIPOJENÍ KOGENERAČNÍ VÝROBNY DO ELEKTRIZAČNÍ SOUSTAVY ŘÍZENÍ JALOVÉHO VÝKONU ZVÝŠENÍ NAPĚTÍ ŘEŠENÍ USTÁLENÉHO STAVU VEDENÍ 110KV VÝPOČET USTÁLENÉHO STAVU JAKO LINEÁRNÍ ÚLOHA ELIMINACE BILANČNÍHO UZLU VÝPOČET USTÁLENÉHO CHODU JAKO NELINEÁRNÍ ÚLOHA MATEMATICKÉ METODY POUŽÍVANÉ PRO ŘEŠENÍ SÍTÍ VVN NEWTONOVA METODA GAUSS-SEIDELOVA METODA TYPY CHYB A JEJICH ZDROJE PŘI VÝPOČTU MATEMATICKÝCH MODELŮ ŘEŠENÍ CHODU SÍTĚ S ODBĚROVÝMI UZLY POMOCÍ GAUSS-SEIDELOVY METODY ŘEŠENÍ CHODU SÍTĚ S ODBĚROVÝMI A REGULAČNÍMI UZLY POMOCÍ GAUSS-SEIDELOVY METODY VÝPOČETNÍ PROGRAM E-VLIVY VÝPOČETNÍ METODY ZADÁNÍ PRAKTICKÉ ČÁSTI PARAMETRY POSUZOVANÝCH ZAŘÍZENÍ PARAMETRY ŠPIČKOVÉHO ZDROJE PARAMETRY PAROPLYNOVÉ TEPLÁRNY ŘEŠENÍ USTÁLENÉHO CHODU STÁVAJÍCÍ SÍTĚ 110 KV STAV PŘED VYBUDOVÁNÍM VEDENÍ KONICE VELKÉ OPATOVICE TECHNICKÉ PARAMETRY MODELOVANÉ SÍTĚ VYPOČÍTANÉ HODNOTY USTÁLENÉHO CHODU DS 110 KV VÝPOČET USTÁLENÉHO CHODU S UVAŽOVÁNÍM SOUVISEJÍCÍCH ZDROJŮ A VĚTRNÝCH PARKŮ SKŘÍPOV 23 MW A MALÉ HRADISKO 26 MW VYPOČÍTANÉ HODNOTY S UVAŽOVÁNÍM SOUVISEJÍCÍCH ZDROJŮ A VTE SKŘÍPOV A VTE MALÉ HRADISKO POROVNÁNÍ VÝPOČTŮ USTÁLENÉHO CHODU...40

9 Obsah ZMĚNA NAPĚTÍ VE SLEDOVANÝCH UZLECH ZATÍŽENÍ VEDENÍ ŘEŠENÍ USTÁLENÉHO CHODU SÍTĚ 110KV VČETNĚ NOVÉ VÝROBNY STAV PO ZMĚNĚ KONFIGURACE A BEZ NOVÉ VÝROBNY TECHNICKÉ PARAMETRY MODELOVANÉ SÍTĚ VÝPOČET USTÁLENÉHO CHODU SÍTĚ PO ZMĚNĚ KONFIGURACE A BEZ NOVÉHO ZDROJE STAV PO ZMĚNĚ KONFIGURACE VČETNĚ NOVÉ VÝROBNY PROVOZ VÝROBNY PŘI ÚČINÍKU 0,96 KAP PROVOZ VÝROBNY PŘI ÚČINÍKU 0,97 KAP PROVOZ VÝROBNY PŘI ÚČINÍKU 0,98 KAP PROVOZ VÝROBNY PŘI ÚČINÍKU 0,99 KAP PROVOZ VÝROBNY PŘI ÚČINÍKU PROVOZ VÝROBNY PŘI ÚČINÍKU 0,99 IND PROVOZ VÝROBNY PŘI ÚČINÍKU 0,98 IND PROVOZ VÝROBNY PŘI ÚČINÍKU 0,97 IND PROVOZ VÝROBNY PŘI ÚČINÍKU 0,9681 KAP PROVOZ VÝROBNY PŘI ÚČINÍKU 0,9983 KAP SOUHRN POMĚRŮ V PŘEDÁVACÍM MÍSTĚ PO PŘIPOJENÍ VÝROBNY SNÍŽENÝ VÝKON VÝROBNY PŘI RŮZNÝCH ÚČINÍCÍCH A DODRŽENÉ ZMĚNĚ NAPĚTÍ DO 2 % V UZLECH SÍTĚ STAV PO ZMĚNĚ KONFIGURACE VČETNĚ NOVÉ VÝROBNY A BEZ VTE MALÉ HRADISKO VÝPOČET USTÁLENÉHO CHODU SÍTĚ BEZ NOVÉ VÝROBNY A BEZ VĚTRNÉHO PARKU MALÉ HRADISKO SNÍŽENÝ VÝKON VÝROBNY PŘI RŮZNÝCH ÚČINÍCÍCH A DODRŽENÉ ZMĚNĚ NAPĚTÍ DO 2 % V UZLECH SÍTĚ BEZ VTE MALÉ HRADISKO KRITÉRIUM N NÁVRH TECHNICKO INVESTIČNÍCH OPATŘENÍ PRO ODSTRANĚNÍ NEGATIVNÍCH VLIVŮ KOGENERAČNÍ VÝROBY NA CHOD DISTRIBUČNÍCH SÍTÍ VYHODNOCENÍ VÝPOČTŮ A PŘÍPADNÝCH NAVRŽENÝCH ZMĚN A OPATŘENÍ ZÁVĚR...61 POUŽITÁ LITERATURA...64 PŘÍLOHA Č

10 Seznam obrázků 10 SEZNAM OBRÁZKŮ Obr.2-1 Modulové uspořádání kogenerační jednotky se spalovacím motorem [15]...18 Obr.2-2 Kontejnerové provedení kogenerační jednotky [15]...19 Obr.3-1 ES nahrazená galvanckým spojením prvků [4]...22 Obr.3-2 Fázorový dagram pro zdánlvý výkon nduktvního charakteru [4]...24 Obr.3-3 Nahrazení prvků sítě П články [4]...26 Obr.3-4 Vedení nahrazené П článkem s vyznačeným toky výkonů [1]...30 Obr.6-1 Schéma DS 110 kv pro výpočet ustáleného chodu [9]...35 Obr.6-2 Schéma DS 110 kv pro výpočet ustáleného chodu včetně souvsejících zdrojů [9]...38 Obr.7-1 Schéma DS 110 kv pro výpočet ustáleného chodu po provedených změnách konfgurace bez dodávky výrobnou do sítě [9]...42 Obr.7-2 Schéma DS 110 kv pro výpočet ustáleného chodu po provedených změnách konfgurace bez dodávky výrobnou do sítě [9]...44 Obr.7-3 Graf změny napětí v přípojném místě v závslost na účníku generátoru př plném výkonu výrobny...50 Obr.7-4 Hodnoty výkonu prostějovské výrobny včetně VTE Malé Hradsko ( U do 2%)...53 Obr.7-5 Schéma DS 110 kv po změně konfgurace sítě včetně nové výrobny a bez uvažování VTE Malé Hradsko [9]...54 Obr.7-6 Hodnoty výkonu prostějovské výrobny bez VTE Malé Hradsko ( U do 2%)...55 Obr.7-7 Schéma DS 110 kv pro výpočet krtéra N-1 na vedení 5577 a 5578 [9]...57 Obr.1 Schéma č Obr.2 Schéma č

11 Seznam tabulek 11 SEZNAM TABULEK Tab.3-1 Posun proudu a napětí v závslost na charakteru výkonu. [4]...25 Tab.5-1 Parametry generátoru (SS1) [13]...34 Tab.5-2 Parametry transformátoru (T5) [13]...34 Tab.5-3 Parametry generátoru (SS2,SS3) [13]...34 Tab.5-4 Parametry generátoru (SS4) [13]...34 Tab.5-5 Parametry transformátoru (T6,T7) [13]...34 Tab.6-1 Napájecí soustava - Otrokovce...35 Tab.6-2 Transformátory...35 Tab.6-3 Vedení v posuzované oblast...36 Tab.6-4 Zátěže...36 Tab.6-5 Napětí ve sledovaných uzlech...37 Tab.6-6 Proudy a výkony nejzatíženějších vedeních...37 Tab.6-7 Transformátory VTE Skřípov a VTE Malé Hradsko...38 Tab.6-8 Vedení a přívodní kabely VTE Skřípov a VTE Malé Hradsko...38 Tab.6-9 Vedení Tab.6-10 Souvsející zdroje...39 Tab.6-11 Napětí v uzlech...39 Tab.6-12 Proudy a výkony ve vybraných větvích...39 Tab.6-13 Změny napětí ve sledovaných uzlech př ustáleném stavu sítě...40 Tab.6-14 Změna zatížení vedení mez obcem Otrokovce, Prostějov, Konce...41 Tab.7-1 Napájecí soustava - Čebín...42 Tab.7-2 Transformátory přdané po změně konfgurace sítě...43 Tab.7-3 Vedení přdané po změně konfgurace sítě...43 Tab.7-4 Zátěže přdané po změně konfgurace sítě...43 Tab.7-5 Napětí ve sledovaných uzlech...43 Tab.7-6 Proudy a výkony ve vybraných větvích...44 Tab.7-7 Změna napětí př účníku 0,96 kap...45 Tab.7-9 Změna napětí př účníku 0,97 kap...45 Tab.7-12 Změna napětí př účníku 0,98 kap...46 Tab.7-15 Změna napětí př účníku 0,99 kap...46 Tab.7-18 Změna napětí př účníku Tab.7-21 Změna napětí př účníku 0,99 nd...47

12 Seznam tabulek 12 Tab.7-24 Změna napětí př účníku 0,98 nd...48 Tab.7-27 Změna napětí př účníku 0,97 nd...48 Tab.7-30 Změna napětí př účníku 0,9681 kap...49 Tab.7-33 Změna napětí př účníku 0,9983 kap...49 Tab.7-36 Souhrn účníků a změny napětí...50 Tab.7-37 Změna napětí př účníku 0,96 kap a výkonu 121,5 MW...51 Tab.7-40 Změna napětí př účníku 1 a výkonu 60 MW...51 Tab.7-43 Změna napětí př účníku 0,99 nd a výkonu 35 MW...52 Tab.7-46 Změna napětí př účníku 0,98 a výkonu 30 MW...52 Tab.7-49 Změna napětí př účníku 0,97 nd a výkonu 27,5 MW...53 Tab.7-55 Napětí ve sledovaných uzlech...54 Tab.7-56 Proudy a výkony ve vybraných větvích...55 Tab.7-57 Hodnoty výkonů nové výrobny pro dané účníky...55 Tab.7-58 Souhrnné hodnoty změny napětí pro snížené výkony v sít bez VTE Malé Hradsko...56

13 Seznam symbolů 13 SEZNAM SYMBOLŮ Značka Velčn a Značka jednotky I Elektrcký proud A P Výkon W P e Instalovaný elektrcký W e Q Jalový výkon VAr S Zdánlvý výkon VA S k Zkratový výkon VA U Elektrcké napětí V Y Admtance S Z Impedance Ω cosφ Účník - f Frekvence Hz φ úhel rad

14 Seznam zkratek 14 SEZNAM ZKRATEK Značka Význam AS1 Asynchronní generátory větrného parku Skřípov AS2 Asynchronní generátory větrného parku Malé Hradsko BHN Uzel Bahňák v modelované sít BO Uzel Boskovce v modelované sít DS Dstrbuční síť HDO Hromadné dálkové ovládání IND Induktvní účník (generátoru/zátěže) KAP Kapactní účník (generátoru/zátěže) KJ Kogenerační jednotka KNC Zátěž Konce v modelované sít KVET Kombnovaná výroba elektřny a tepla OKC Uzel Otrokovce v modelované sít PDS Provozovatel dstrbuční sítě PPDS Pravdla pro provozování Dstrbučních soustav PRT Uzel Prostějov v modelované sít předávací místo SS1,2,3,4 Synchronní generátory kogenerační výrobny v Prostějově UCH Ustálený chod sítě U20 Uzel v modelované sít, který odpovídá přípojnc v obc Konce vn Vysoké napětí VTE Větrná elektrárna vvn Velm vysoké napětí Tab. Tabulka Obr. Obrázek atd. A tak dále

15 1 Úvod 15 1 ÚVOD Vzhledem ke stále se zvyšující spotřebě elektrcké energe v celosvětovém měřítku, je třeba tento trend moderní doby vyrovnávat výstavbou nových zdrojů. Na území ČR je výroba elektrcké energe zajšťována především akcovou společností ČEZ (as 70 %) a dalších více než 100 nezávslých výrobců. Kromě tepelných elektráren na foslní palva pracují na území ČR jaderné elektrárny Temelín a Dukovany, vodní elektrárny, větrné elektrárny, solární elektrárny elektrárny spalující bomasu. Elektřna se získává přeměnou jné formy energe. Základem pro výrobu elektrcké energe jsou přírodní zdroje, zejména uhlí, ropa, plyn, uran, voda, ale také sluneční záření a vítr. V mnoha případech se elektrcká energe z jných zdrojů získává několkastupňovou přeměnou. Například v tepelných spalovacích elektrárnách se mění chemcká energe palva nejdříve na energ tepelnou, dále na energ mechanckou z níž se pak pomocí generátorů vyrábí elektřna. Zařízení pro výrobu, přenos, rozvod a spotřebu elektrcké energe tvoří soubor, nazývaný elektrzační soustavou. Ještě na počátku 20. století představovala rozvodná elektrcká síť na území dnešní ČR pouze několk desítek menších zdrojů elektrcké energe a několk málo klometrů elektrckých rozvodů. S postupem času se začaly stavět výkonnější elektrárny a propojovat se elektrckým vedením do spolupracujících soustav nejen v rámc regonu, ale mez jednotlvým státy. Výstavba nové výrobny a následné přpojení do elektrzační soustavy je podmíněno jstým předpoklady, které se musí ověřt v tzv. studích přpojtelnost. Tyto stude zhodnotí například napěťové poměry v místě plánovaného přpojení výrobny do sítě, omezení sgnálu HDO, vlv harmonckých, změny zkratového poměru v sít apod. Naším úkolem však nebude vytvořt stud přpojtelnost, pouze však určt napěťové a proudové poměry v sít bez a včetně nového zdroje a určení velkost výkonu dodávaného do sítě př různých provozních stavech (pro různé hodnoty účníku) a abnormálních stavech (krtérum N-1 pro vedení). V této prác se budeme zabývat posouzením možností přpojení výrobny elektrcké energe do sítě o napěťové hladně 110kV. Nejprve provedeme pomocí počítačového programu E-Vlvy výpočet ustáleného chodu sítě, do které budeme plánovanou výrobnu přpojovat, dále provedeme přpojení nového zdroje a výpočty provedeme znovu. Důležtým ukazatelem pro možnost přpojení nového zdroje do sítě je změna napětí, která po přpojení zdroje nesmí překročt určté hodnoty. Pro tuto změnu napětí budeme pomocí výpočtů určovat hodnoty maxmálního možného dodávaného výkonu výrobny do elektrzační soustavy př daném účníku. Dále provedeme určení velkost dodávaného výkonu př krtéru N-1 pro vedení, které je vyústěno v rozvodně 110kV, do které bude přpojena nová výrobna.

16 2 Kombnovaná výroba elektrcké a tepelné energe 16 2 KOMBINOVANÁ VÝROBA ELEKTRICKÉ A TEPELNÉ ENERGIE Kombnovaná výroba energí znamená společnou výrobu různých forem konečných energí z prmárních zdrojů. Nejčastěj se využívá výroba tepelné a elektrcké energe z prmárních zdrojů jako např. uhlí, zemní plyn, ale boplyn a v neposlední řadě alternatvní zdroje (např. vodík). Tento výrobní proces se nazývá Kombnovaná výroba elektrcké a tepelné energe (KVET), nebo kogenerace. Obecně se také tento druh výroby nazývá teplárna. Teplárna se od běžné kondenzační elektrárny se lší především v použtém technologckém zařízení a celkovým tepelným schématem. Teplárna je prortně zdrojem tepla a vedle výtopny jedním z účnných řešení centralzovaného zásobování teplem. Kombnovaná výroba elektrcké a tepelné energe dosahuje vyšší účnnost využívání prmárních zdrojů oprot samotné výrobě elektrcké, nebo tepelné energe a to v případě centralzované, nebo decentralzované výroby. Účnnost oddělené výroby elektrcké energe dosahuje 35% a tepla 85% z jednoho prmárního zdroje. V případě účnnost přeměny energí př KVET dosahujeme z prmárního zdroje 30% elektrcké a 50% tepelné energe. Zbytek představují ztráty. [2] [7] Obecné výhody KVET: Společná produkce elektrcké a tepelné energe, což vede ke zvyšování účnnost využtí prmárního palva. Možnost umístnění výroby blízko místu energetckého využtí, čímž snžujeme ztráty vznklé přenosem a dstrbucí elektrcké (tepelné) energe. Relatvně snadná přpojtelnost k jž exstujícím technologím a aplkacím v průmyslovém, komerčním a bytovém sektoru. Zvýšení podílu výroby z obnovtelných zdrojů v případě bopalv. Omezení znečštění žvotního prostředí. Zvýšení konkurence mez jednotlvým systémy energetckého zásobování.[2][7] 2.1 Rozdělení kogeneračních technologí Dělení přímých a nepřímých kogeneračních systémů lze provádět podle několka hledsek. Základní prvek, který určuje typ kogenerační technologe je prmární jednotka (tepelný motor, palvový článek). Kogenerační technologe je dále možné dělt podle : použtého prmárního palva maxmálního dosažtelného výkonu účelu využtí samotné technologe a efektvnost nasazení KJ Využtí prmárních palv (kapalných, plynných a pevných) v KVET je dále děleno podle využívání zdrojů:

17 2 Kombnovaná výroba elektrcké a tepelné energe 17 obnovtelné prmární zdroje sluneční energe, energe okolního prostředí (geotermální en.), bomasa neobnovtelné prmární zdroje- foslní palva Každá kogenerační jednotka (KJ) je schopna pracovat s určtým typem palva, případně s více druhy palv. V případě využtí obnovtelných neobnovtelných zdrojů v jedné výrobně, nazývá se hybrdní. Dále lze rozdělovat počet použtých palv. V případě použtí například kapalných a plynných palv zároveň, jedná se o tzv. duální systém. Maxmální dosažtelný výkon určuje mezní hodnoty elektrckého a tepelného výkonu, které lze z kogenerační jednotky odebírat. Samotné kogenerační jednotky mají šroké výkonové rozmezí od 1kW E do 500kW E. Dělení kogenerační výroby podle výkonu je následující: mkrokogenerace - do výkonu 50 kw e mnkogenerace - do výkonu 500 kw e kogenerace malého výkonu - do výkonu 1 kw e kogenerace středního výkonu - do výkonu 50 MW e kogenerace velkého výkonu - nad výkon 50 MW e Hodnota výkonu je také dána v závslost na centralzované, nebo decentralzované výrobě. Centralzované systémy využívají velkokapactní výrobu ve velkých energetckých výrobnách. Takovéto výrobny lze umístnt v blízkost výskytu prmárních zdrojů. Decentralzované systémy se nachází blíže k místu spotřeby a mohou být provozovány energetckým výrobc a dodavatel nebo samotným spotřebtel. Účel využtí kogenerační technologe závsí na způsobu aplkace do systémů zásobování elektrckou a tepelnou energí. Dělení podle účelu využtí: základní špčkové záložní rezervní specfcké Pro vhodnější využtí kogenerační jednotky pro určtý druh spotřeby elektrcké a tepelné energe je dobré umsťovat KJ blíže ke spotřebě tepelné energe, než elektrcké energe. Odběr tepelné energe rozhoduje o použtí kogenerační jednotky. Dělení kogenerační jednotky podle druhu spotřeby: centralzované zásobování teplem průmyslová kogenerace kogenerace pro komerční sféru kogenerace pro komunální sféru kogenerace pro bytovou sféru

18 2 Kombnovaná výroba elektrcké a tepelné energe 18 Snahou o úsporu prmárních zdrojů palv, byl zaveden pojem vysoce účnná kogenerace defnující úspory množství palva, které musí být dosaženo jednotlvým kogeneračním technologem. Úspora množství palva př KVET oprot oddělené výrobě musí být mnmálně 10%. Využívané kogenerační technologe př KVET, které se efektvností mohou porovnávat s oddělenou výrobou: kombnovaný cyklus s rekuperací tepla parní prottlaká turbína kondenzační turbína s odběrem páry motor s vntřním spalováním mkroturbíny motory Strlng palvové články parní turbíny organcké Ranknovy cykly jné typy technologe představující kogenerační výrobu [2] 2.2 Konstrukční provedení a propojování kogeneračních jednotek V současné době se jednotlvé kogenerační jednotky ve svém konstrukčním provedení od sebe přílš nelší. Dnes se praktcky nejvíce využívají dva systémy uspořádání modulové a stavebncové. Obr.2-1 Modulové uspořádání kogenerační jednotky se spalovacím motorem [15] Pro kogenerační jednotky menšího výkonu se provádí modulové uspořádání podle obrázku Obr.2-1 [15]. V takovémto provedení jsou zařízení umístněna v jednom modulu co nejblíže k sobě. Tím lze jednotlvé součást snadněj propojovat a uspořt nvestční náklady na výrobu takového zařízení. Další výhodou je snadné zapojení do kogeneračního systému, dále odpadá nutnost kontroly napojení jednotlvých částí kogenerační jednotky od stejného dodavatele.moduly splňují předepsané normy pro provoz technologckých celků, jejch nstalace

19 2 Kombnovaná výroba elektrcké a tepelné energe 19 je velce rychlá a provoz je plně automatzovaný. Přpojovací podmínky pro nstalac modulu jsou přesně určeny například pro vyústění přírub pro přpojení otopného okruhu, plynu, spaln, ventlačního vzduchu, vyvedení elektrckého výkonu a zároveň parametry jednotlvých médí. Takové to moduly kogeneračních jednotek lze umísťovat do vntřních venkovních prostor. V případě potřeby je vhodné opatřt modul prothlukovým kryty. Pro venkovní umístění kogenerační jednotky se používají kontejnerové provedení jako je na Obr.2-2 [15]. Obr.2-2 Kontejnerové provedení kogenerační jednotky [15] Umístění jednotky závsí na možnost přpojení do elektrcké sít, přívodu palva, statcké únosnost pod modulem, velkostí potřebného prostoru apod. Pro kogenerační jednotky vyšších výkonů se provádí stavebncové uspořádání. Výrobce dodá zákazníkov kogenerační jednotku rozloženou na základní část, případně je složena z částí od různých dodavatelů. Celkové uspořádání souvsí se stavebním a technologckým projektem, který se řídí náležtostm kogeneračního systému. Stavebncové uspořádání má relatvně nízké výrobní náklady a tím nžší ceny jednotek. Snížení výrobních nákladů je vykoupené například vypracováním projektu na uspořádání kogenerační jednotky ve strojovně, samostatně řešt odvod odpadního tepla a další práce spojené s realzací. Prothlukový kryt se většnou řeší podle konkrétního uspořádání kogenerační jednotky. Další vývoj konstrukčního uspořádání kogeneračních jednotek směřuje zlepšováním účnností, snžováním emsí, prodlužováním lhůt plánovaných oprav a žvotnost, zkvaltňováním servsních služeb apod. Z pohledu konstrukce dochází zejména ke zmenšování rozměrů jednotlvých modulů a k umístění elektrckého rozvaděče do společného bloku. Zmenšování rozměrů modulů závsí na rozměrech sestavy motoru s generátorem. Řeší se zejména půdorysná plocha, přčemž výška jednotky obvykle omezena není. Zmenšením rozměrů se zlepší manpulovatelnost s jednotkou a sníží se nároky na rozměry strojovny, zejména př nstalac většího počtu jednotek.

20 2 Kombnovaná výroba elektrcké a tepelné energe 20 Umsťování rozvaděče do společného bloku s jednotkou výrazně sníží náklady př zkoušení jednotky př výrobě, protože není zapotřebí propojt vyrobenou jednotku se zkušebním rozvaděčem a po přezkoušení opět zapojení demontovat. Další výhoda snžuje nvestce na propojovací kabeláž v případě umístění rozvaděče společně s jednotkou. Kromě zlepšování parametrů kogeneračních jednotek, se dává také důraz na vzhled jednotky. Přestává tak být pouze funkčním zařízením přnášející jsté úspory, ale snaží se zaujmou vnějším provedením a vzhledem. Kogenerační jednotky lze propojovat paralelně serově. Paralelní spojení je vhodné pro nové systémy, zejména pokud pokrývají větší část tepelného zatížení. Serové zapojení kogeneračních jednotek je vhodnější př umístění do stávajících kogeneračních systémů, protože jsou zde menší nároky na změnu průtoků teplonosných medí a na změnu v řídících systémech. Serové paralelní zapojení kogenerační jednotky lze provést u stávajícího kegeneračního systému, aby vytvářel dostatečný tepelný výkon. Kogenerační systém může pracovat v záložním nebo špčkovém režmu. Pokud je tepelný výkon dodávaný kogenerační jednotkou do systému vyšší, než který lze užtečně využít k tepelné spotřebě a je potřeba vyrábět elektrckou energ, musí systém obsahovat zařízení pro elmnac, případně odvod nevyužtého tepla. Toto zařízení je řízeno podle teploty vratné vody do kogenerační jednotky. Elektrcký proud vyráběný kogenerační jednotkou je většnou střídavý třífázový. Napěťová hladna závsí na jmenovtém elektrckém výkonu jednotky a také na napěťové hladně v místě přpojení do elektrzační sítě spotřebtele, případně do elektrzační soustavy. Jednotky o menších výkonech mají napětí 400 V, zatímco jednotky středních a velkých výkonů pracují na napěťové hladně vysokého napětí. V případě přpojení jednotky do elektrzační soustavy pracuje výroba elektrcké energe paralelně s ostatním elektrckým zdroj. Paralelní spolupráce výrobny s ostatním zdroj do elektrzační soustavy značně zvyšuje možnost provozních režmů kogeneračních jednotek a tím zvyšuje možnost jejch použtí. Elektrzační soustava může jednak pokrývat špčkové elektrcké zatížení spotřeby, případně může být přebytečná elektrcká energe dodávaná zpět do sítě. Elektrckou energ ze sítě lze také využít jako záložní zdroj. [2] 2.3 Přpojení kogenerační výrobny do elektrzační soustavy V případě paralelního chodu kogenerační jednotky s elektrzační sítí je nutné, aby byly splněny podmínky podle Pravdel provozování dstrbučních soustav,zejména příloha č.4 (PPDS [10] [11]). Tyto pravdla je důležté dodržovat, aby bylo vyloučeno rušvé zpětné působení na síť nebo na zařízení dalších odběratelů. Dle PPDS se stanoví způsob a místo přpojení s přhlédnutím k daným síťovým poměrům, výkonu a způsobu provozování vlastní výrobny. Takto vybrané místo přpojení a způsob provozu výrobny zajstí, že vlastní výrobna bude provozována bez rušvých vlvů na napájení dalších odběratelů. Př posuzování možnost přpojení z hledska zpětných vlvů na síť se vychází z parametrů právě společného napájecího bodu, nebol místa přpojení. Tyto parametry jsou například: zkratový výkon, resonance, přpojovaný výkon výrobny, ale druh a způsob provozu vlastní výrobny. [10] [11]

21 2 Kombnovaná výroba elektrcké a tepelné energe Řízení jalového výkonu Pravdla pro paralelní provoz zdrojů se sítí uvádějí, že zdroje s výkonem 5 MW a výše (případně 1 MW a výše, pokud je potřeba) musí být vybaveny řízením jalového výkonu pro některý z následujících režmů: udržování zadaného účníku udržování zadané hodnoty jalového výkonu (odběr/dodávka) podle provozního dagramu stroje (PQ dagramu) udržování napětí v předávacím místě (na výstupu generátoru, za blokovým transformátorem nebo v plotním uzlu dstrbuční sítě) podle omezení PQ dagramu stroje. Způsob řízení jalového výkonu výrobny určuje provozovatel dstrbuční sítě (PDS) podle konkrétního místa přpojení výrobny do dstrbuční sítě (DS). Stejně tak velkost dodávaného (odebíraného) výkonu závsí na poměrech v daném místě DS. Provozovatel DS proto určuje účník zdroje, dodávaný jalový výkon nebo velkost regulovaného napětí. Obecně lze říc, že generátor musí být schopen pracovat s účníkem 0,95 jak nduktvního charakteru, tak kapactního charakteru (přebuzený nebo podbuzený stav). Rozsah napětí na generátoru v mezích ±5% U n a př kmtočtu 48,5 až 50,5Hz. Dovolené hodnoty jalového výkonu se určí podle provozních dagramů alternátorů, která jsou použty ve výrobně Výše uvedeny hodnoty regulačního rozsahu mohou být modfkovány například z důvodu potřeby odlšné velkost regulace jalového výkonu v dané lokaltě DS, nebo z důvodu jného technologckého zařízení (asynchronní generátory). Taková modfkace musí být povolena na základě uzavření zvláštní dohody mez provozovatelem výrobny a PDS. [10] [11] Zvýšení napětí Zvýšení napětí, které je následováno přpojením nové výrobny do DS nesmí an v nejnepříznvějším případě překročt hranc 2 %. Tato hrance platí pro výrobny přpojené na síť vn a o napěťové hladně 110 kv. V podstatě jde o porovnání velkost napětí před a po přpojení výrobny do DS, která nesmí být větší než 2 %. Změna napětí př spínání jednotlvých generátorů nebo zařízení výrobny nesmí taktéž v sítích vn a v sítích 110 kv překročt změnu 2 % před a po sepnutí zařízení. Dodržení těchto mezí zaručuje, že nedojde k vyvolání nepřípustných zpětných vlvů. Dále nastává omezení př spínání zařízení výrobny přpojené na 110kV pro častější spínání než desetkrát za hodnu na změnu napětí místo 2 % na 1,5 %.[8] [11] Další důležtou kaptolou př posuzování možnost přpojení nového zdroje do DS je ovlvnění zpětným vlvy na napájecí síť. Kromě jž zmíněné změny napětí se jedná také o flkr, proudy harmonckých, ovlvnění zařízení HDO. Většna těchto negatvních vlvů jsou zejména vázány s výrobou elektrcké energe z obnovtelných zdrojů energe, zejména solární a větrné elektrárny. Pro posuzování možnost přpojení paroplynové výrobny, která jako palvo bude používat zemní plyn se nebudeme blíže zabývat zpětným vlvy na napájecí síť, kromě změny napětí v místě přpojení výrobny. Ovlvnění sítě fkrem a proudy harmonckých není spojeno s tímto druhem výrobny. Ovlvnění sgnálu HDO nebude posuzováno v této prác z důvodu jž vypracované zprávy, která se tímto bodem jž zabývala.

22 3 Řešení ustáleného stavu vedení 110kV 22 3 ŘEŠENÍ USTÁLENÉHO STAVU VEDENÍ 110KV Vedení 110 kv má charakter dstrbučních vedení, ale považuje se za vedení velm vysokého napětí. Vedení velm vysokého napětí a zvláště vysokého napětí o napěťových hladnách 400 kv a 220 kv (110 kv) má charakter přenosových vedení, délky úseků dosahují často vzdáleností 100 km a přenášený výkon je ve stovkách MW. Vzhledem k rozlehlost těchto sítí nemůžeme pro řešení ustáleného stavu použít zjednodušující předpoklady jako pro řešení sítí vn a nn. Musíme uvažovat proudy v příčném směru přenosu (kapactam vodčů a konduktancí), které jsou řádově srovnatelné s proudy odběrů a mají podstatný vlv na ztráty výkonu a úbytky napětí. V prax jsou odběry a dodávky do sítě zadávány čnným a jalovým výkony. To má za následek, že chod sítě nelze popsat soustavou lneárních rovnc. Dostáváme tedy soustavy nelneárních rovnc, na které lze pro výpočet použít některé z teračních metod. Př sestavení základních rovnc ustáleného chodu můžeme použít některou z metod řešení lneárních obvodů, jako je metoda uzlových napětí nebo metoda smyčkových proudů.[4] [1] 3.1 Výpočet ustáleného stavu jako lneární úloha U výpočtu ustáleného chodu pomocí lneární úlohy předpokládáme, že jsou zadány odebírané a dodávané proudy do uzlů sítě. Dále jsou známy prvky podélných a příčných admtancí. Příčné admtance spojují referenční uzel (zem) o nulovém potencálu, s příslušným uzlem sítě. Pro přenosová vedení se nejčastěj používá náhrada vedení dvojbranem typu П článku. Předpokládáme homogenně rozložené parametry v ustáleném stavu s dostatečnou přesností až do délky vedení 400 km. Vedení o kratších vzdálenostech lze nahradt také T článkem, ovšem tím nám v obvodu vznkne další uzel. Transformátory nahrazujeme Γ články.předpokládáme, že všechny prvky sítě jsou přepočteny na vztažné napětí a proto můžeme použít zapojení na Obr.3-1 [4]. [4] [1] Obr.3-1 ES nahrazená galvanckým spojením prvků [4]

23 3 Řešení ustáleného stavu vedení 110kV 23 Pro síť na Obr.3-1 můžeme použít matematcký záps soustavy rovnc pomocí metody uzlových napětí. I1 Y11Y 12Y I 2 = Y21Y22Y I 3 Y31Y32Y I 4 Y41Y42Y Y Y Y Y U U U U (Α;S,V) (3.1) Indexy 1 až 4 značí příslušnost k danému uzlu v sít. Neznámá uzlová napětí značímeu 1, U 2, U 3, U 4. Zadané uzlové proudy značíme I 1, I 2, I 3, I 4, kde kladně jsou značeny dodávky do uzlu a záporně odběry z uzlů. Pro předchozí soustavu můžeme použít zkrácený záps v matcovém tvaru. [ I ] [ Y ] [ U ] = (Ω;U,I) (3.2) Z druhého Krchhoffova zákona vycházíme př sestavování prvků admtanční uzlové matce [ Y ]. Dagonální prveky je tvořen součtem ncdenčních admtancí s -tým uzlem. Mmo dagonální prvek Y j pro j je tvořen záporným součtem admtancí všech větví spojujících -tý uzel s j-tým uzlem. Za předpokladu, že větve nemají nduktvní vazby, můžeme podle Obr.3-1 zapsat : Y Y = y = Y y 23 = y + y (S;S) (3.3) Pro přehlednost budeme značt admtance jednotlvých větví a větvové proudy malým písmeny a prvky admtanční uzlové matce a uzlové velčny velkým písmeny. Další možný záps soustavy rovnc (3.2) ve tvaru : I = j= 1 Y j U j pro =1,2,3,,n (Α;S,V) (3.4) kde n je počet uzlů v sít, bez referenčního uzlu, který je označen číslem 0. Pokud neuvažujeme příčné admtance v sít, pak se nám matce [ Y ] stává sngulární a soustava rovnc (3.2),případně (3.4) stává závslou. Tuto závslost odstraníme elmnací blančního uzlu. [4] [1] Elmnace blančního uzlu Blanční uzel je nazýván takový uzel v sít, který obsahuje neznámý uzlový proud. Jeho úkolem je hradt neznámé proudy tekoucí v příčných větvích a vyrovnávat stav mez dodávkam a odběry. Blančnímu uzlu se zpravdla přřazuje číslo 1. Abychom dostal v rovncích (3.1), (3.2) a (3.4) stejný počet neznámých velčn, jako je počet rovnc, musíme v blančním uzlu zadat známé napětí. [4] [1] Z Obr.3-1 vyplývá, že v blančním uzlu (uzel číslo 1) máme zadáno napětí 1 U, můžeme soustavu rovnce (3.1) vyjádřt ve tvaru:

24 3 Řešení ustáleného stavu vedení 110kV 24 I I I Y = Y Y U1 Y U1 + Y U 1 Y Y Y Y Y Y Y U U U (Α;S,V) (3.5) Obdobně přepíšeme rovnc (3.4) na tvar: I n j= 2 n = Y 1 U1 + Yj U j = Yj U j pro =2,3,,n (Α;S,V) (3.6) j= 1 Nejprve určíme neznámá napětí U 2, U 3 až U n. Dále pro určení neznámého proudu I 1, provedeme výpočet jednotlvých proudů ve větvích sítě. K tomu potřebujeme provést elmnac blančního uzlu, nebol vypustíme první řádek, jak to je znázorněno v rovncích (3.5) a (3.6). Soustavu rovnc (3.6) lze například řešt elmnační metodou, případně teračním metodam. Další možností je přímá nverzní admtanční uzlová matce řádu n-1. Rozdělení proudů ve větvích náhradního schématu provedeme pomocí vztahu : pq = y U U ) (A;S,V) (3.7) pq ( p q kde proud tekoucí větví je pq a y pq je admtance dané větve z uzlu p do uzlu q. V případě uvažování příčných admtancí, můžeme proud v blančním uzlu volt lbovolně, ale zjštěné hodnoty uzlových napětí mohou být z praktckého hledska nesmyslné. [4] [1] 3.2 Výpočet ustáleného chodu jako nelneární úloha Odběr výkonu z uzlu, nebo naopak dodávka výkonu do uzlu, je nejčastější zadání z praxe pomocí čnného, nebo jalového výkonu. Z toho vyplývá, že pro -tý uzel sítě máme zadaný výkon následujícím způsobem: kde * I je komplexně sdružený proud k proudu I. S = P + jq = U I (VA;V,A) (3.8) Znaménka u jednotlvých výkonu ve vztahu (3.8) vycházejí z fázorového dagramu napětí a proudu, který je zobrazen jako Obr.3-2 [4]. [4] * Obr.3-2 Fázorový dagram pro zdánlvý výkon nduktvního charakteru [4] Předpokládáme-l dodávku čnného a jalového výkonu s nduktvním charakterem ze zdroje do sítě, pak vztah pro zdánlvý výkon ze zdroje do uzlu sítě bude : * S = P + jq = U I = U δ I α = UI ϕ = S(cosϕ j snϕ) (VA;rad) (3.9) +

25 3 Řešení ustáleného stavu vedení 110kV 25 Výsledný fázový posuv pro nduktvní charakter je tedy φ>0 a hodnoty výkonů P>0,Q>0. U odběrového uzlu předpokládáme záporný proud a z toho nám vychází opačná znaménka u čnného a jalového výkonu v odběrovém uzlu, oprot uzlu dodávajícímu. Pro přehlednost s uvedeme následující tabulku. Tab.3-1 Posun proudu a napětí v závslost na charakteru výkonu. [4] Posun proudu Uzel Zdroj P>0 Odběr Q>0 Induktvní φ>0 Q>0 Q<0 Kapactní φ<0 Q<0 Q>0 Z tabulky je patrné, že v případě generátorckého chodu, kdy dodáváme nduktvní jalový výkon a kapactního odběru jalového výkonu, jsou znaménka stejná. V prax to znamená, že pro kompenzac jalového nduktvního výkonu můžeme použít výraz výroba jalového výkonu pro místo spotřeby nduktvního jalového výkonu. Nyní přstoupíme k vyjádření vztahů pro proudy v uzlech. Pomůže nám k tomu rovnce (3.8), ze které dostáváme vztah: I S P jq * = = (A;VA,V) * * (3.10) U U Následným dosazením do rovnce (3.6) dostávám: I = n P jq = Yj U j pro =2,3,,n (Α;S,V) * (3.11) U j= 1 Z rovnc (3.6) a (3.11) je patrné, že byla provedena elmnace blančního uzlu, jak je popsáno v kaptole V našem případě, kdy máme zadány uzlové výkony, nám blanční uzel hradí rozdíl mez odběry a dodávkam a ještě ztráty čnného a jalového výkonu v sít. Soustava rovnc (3.11) se určí pomocí terační metody, nejpoužívanější je Gauss-Sedlova nebo Newtonova metoda. Zadání pomocí výkonů v uzlech sítě, napětí blančního uzlu a admtance Y j nám vytváří výslednou soustavu nelneárních (kvadratckých) rovnc (3.11). Po výpočtu hledaných uzlových napětí, určíme toky výkonů v sít a výkonové ztráty. [4] [1] Předpokládáme-l nahrazení jednotlvých prvků sítě П články podle Obr.3-3 [1], můžeme proud a výkon vtékající do -tého uzlu popsat rovncem : I = U U y + U y (A;V,S) (3.12) ( j ) j 0 S = P + jq = U I (VA;V,A) (3.13) *

26 3 Řešení ustáleného stavu vedení 110kV 26 Obr.3-3 Nahrazení prvků sítě П články [4] Obdobně určíme proud a výkon tekoucí do uzlu j : I = + (A;V,S) (3.14) j ( U j U ) yj U j y j0 S = P + jq = U I (VA;V,A) (3.15) j j j j * j Nakonec určíme čnné a jalové ztráty výkonů, které podle Obr.3-3 dostaneme algebrackým součtem výkonů tekoucích do uzlů,j : P = P + P (W) j j Q = Q + Q (VAr) j j (3.16) Předešlé výpočty jsou za předpokladu, kdy jsme trojfázovou síť nahradl jednofázovým náhradním schématem. Všechny rovnce jsou tedy uvedeny pro fázové hodnoty. [4] [1] 3.3 Matematcké metody používané pro řešení sítí vvn Pro řešení výpočtů v sítích vvn používáme terační metody, které na rozdíl od přímých metod, nevedou k přesnému řešení po konečném, předem daném kroku. V terační metodě zvolíme počáteční aproxmac řešení, kterou daným postupem v každém kroku terace zpřesňujeme. Postupným zpřesňováním výsledků se obecně řečeno dostáváme k výsledkům až v lmtě. Protože výpočet nelze provádět do nekonečna, po jsté době výpočet ukončíme. Ukončení výpočtu může být tehdy, pokud splníme stanovenou podmínku. Řešením soustavy je přblžný výpočet. Iterační metody jsou vhodné k řešení soustav s velkým počtem rovnc a s řídkou matcí koefcentu. Pro malý počet rovnc je vhodnější použít elmnace. Nejčastěj používaná je metoda Gauss-Sedlova a Newtonova metoda, někdy také nazývána Newton Raphsonova metoda. Obě tyto metody se od sebe lší použtým matematckým aparátem. Mají svá specfka a také jsté výhody a nevýhody jejch použtí. [4] [3]

27 3 Řešení ustáleného stavu vedení 110kV Newtonova metoda Jedná se o terační metodu, která se nejvíce využívá k výpočtu nelneárních rovnc. Vychází s Talorova polynomu a převádí řešení nelneárních rovnc na řešení lneárních, za postupného zpřesňování původního odhadu. Newtonova metoda velm rychle konverguje a většnou potřebný počet terací málo závsí na velkost sítě př zadané přesnost ε. Nevýhodou této metody je značný nárok na paměť počítače, který vypočítává dferencální kořeny. Dále také řešení soustav Jacobánu značně prodlužuje čas výpočtu na jednu terac Shrnutí vlastností Newton-Raphsonovy metody Výhody: Práce pouze s reálným čísly, jednodušší vývojový dagram metody. Malý počet terací k získání řešení. Kratší doba výpočtu, která nezávsí na rozloze sítě. Nevýhody: Složtý algortmus výpočtu (matce, dervace, součtové funkce, a další). [4] [3] Gauss-Sedelova metoda Tato terační metoda se používá k výpočtu nelneárních rovnc. Konvergenc nám zajšťuje řádková a sloupcová dagonální domnance a také poztvní defntnost matce. Je velm podobná Jacobho metodě (touto metodou se nebudeme blíže zabývat) s tím rozdílem, že př postupném výpočtu hodnot vektoru se do dalšího teračního kroku zadávají hodnoty vypočítané v předchozím teračním kroku. Tím dochází ke zpřesňování výsledků. Obecně se dá říc, že Gauss- Sedelova metoda konverguje rychlej než Jacobho metoda, proto se používá častěj. Další výhodou oprot Jacobho metodě je použtí menší pamět počítače př ukládání předběžných výsledků. Tuto metodu s v následující kaptole (3.5) popíšeme podrobněj z hledska výpočtu ustáleného chodu sítě. [4] [3] Shrnutí vlastností Gauss-Sedelovy metody Výhody: Jednoduchý matematcký výpočet (žádné dervace, matce a podobně). Téměř jstá konvergence k hledanému řešení. Nevýhody: Př výpočtu pracujeme s komplexním čísly. Velký počet terací k nalezení řešení. U velkých sítí je delší doba výpočtu. [4] [3]

28 3 Řešení ustáleného stavu vedení 110kV Typy chyb a jejch zdroje př výpočtu matematckých modelů Pokud nebudeme uvažovat člověka jako zdroje chyb, můžeme chyby rozdělt na : Chyby matematckého modelu, vznkající nahrazením reálné fyzkální stuace matematckým modelem. Chyby vstupních dat, které jsou vnášeny vlvem nepřesného měření fyzkálních velčn. Chyby numercké metody, které vnášíme do výpočtu nahrazením původní matematcké úlohy jednodušší úlohou numerckou. Vznká př náhradě nekonečného procesu procesem konečným. Například př výpočtu hodnoty některé Talorovy řady, dále př aproxmac určtého ntegrálu součtem konečného počtu funkčních hodnot. Odhadnutí této chyby je pro řešení jakékol numercké úlohy velce důležtý. Chyby zaokrouhlovací, vznkající tím, že př výpočtech provádíme jsté zaokrouhlení čísel na určtý nevelký počet míst. Zaokrouhlovací chyby se nám př výpočtu mohou hromadt, nebo naopak navzájem rušt. Př rozsáhlém výpočtu je odhad této chyby velm náročný. [3] 3.5 Řešení chodu sítě s odběrovým uzly pomocí Gauss-Sedelovy metody Vycházíme ze soustavy výkonových rovnc sítě (3.17). Z hledska neznámých napětí, se jedná o kvadratcké komplexní rovnce, které budeme řešt přblžným výpočtem pomocí terační metody. S * n 2 * = 3 YU U YU j, pro = 2,3,.,n (3.17) j= 1 1 Předpoklad: V řešené sít uvažujeme pouze dva typy uzlů. Jeden uzel blanční a ostatní uzly odběrové, nebo zdrojové. Blanční uzel má číslo 1 a zadané napětí s fází je U = 0. 1 U 1 Ostatní uzly mají označení 2 až n a jsou zadány čnným a jalovým výkony odběrů, nebo zdrojů. Jsou známy prvky uzlové admtanční matce [Y] řešené sítě. Za těchto předpokladů přepíšeme výkonové rovnce (3.17) do tvaru: U n 1 P jq = + YU * Y 3U j= 1 1 j, pro = 2,3,.,n (3.18) Postup výpočtu vychází z odhadu napětí U,..., 2, U 3 U n a následnému srovnání s vypočítaným hodnotam podle (3.18). Správnost tohoto odhadu, závsí na porovnání

29 3 Řešení ustáleného stavu vedení 110kV 29 odhadnutých a vypočítaných hodnot, respektve na jejch rozdílu. Př větších rozdílech, než je stanovená přesnost ε.se opakuje odhad a následný výpočet. Je však potřeba volt vysokou přesnost výpočtu (velm malé ε), jnak se může stát, že nepřesně vypočítaná napětí způsobují značnou chybu v tocích výkonů a uzlových blancí výkonů. Tyto nevýhody částečně odstraňuje Newtonova terační metoda. Jednotlvé kroky teračního výpočtu: (0) 1. Provedeme první odhad napětí U, pro = 2,3,..,n. Většnou se toto napětí volí stejné ve všech uzlech jak v modulu, tak ve fáz. Například napětí blančního uzlu, nebo jmenovté napětí sítě. 2. Odhadnuté napětí se dosadí do pravé strany rovnce (3.18), př = 2. U (1) 2 n 1 P2 jq2 = + Y U + Y (0)* 12 1 Y22 3U 2 j= 3 U (0) 2 j j, pro = 2,3,.,n (3.19) 3. Nyní původní odhad napětí z bodu 1., zpřesníme o hodnotu z bodu 2. určenou pomocí (1) (0) (0) (0) (3.19), a sce U 1, U 2, U 3, U 4,..., U n. U (1) 3 n 1 P3 jq3 = + Y U + Y U (1) + Y Y (0)* U 3 j= 4 U (0) 3 j j, pro = 2,3,.,n (3.20) Před výpočtem čtvrtého uzlu (1) (1) (0) (0) U 1, U 2, U 3, U 4,..., U n. (1) U 4, zpřesníme hodnotu o (1) U 3, takže vycházíme z hodnot Tímto postupem určíme hodnoty uzlových napětí a zpřesňujeme odhad v n krocích až po napětí n-tého uzlu.. Následně pro všechna neznámá napětí určíme jejch rozdíl: U, pro =2,3,,n (3.21) (0) (1) U Pokud rozdíl z rovnce (3.21) vychází větší než požadovaná přesnost ε, opakujeme celý postup od bodu 1. Opakujeme s počáteční odhadem z konce první terace. Matematcké vyjádření celého postupu lze znázornt následovně : U ( k + 1) 1 n 1 P jq ( k + 1) = + YjU j + k YjU ( )* Y 3U j= 1 j= + 1 (0) (0) (0) pro U 1, U 2, U 3,..., U n, = 2,3,,n k = 0,1,2,.,m ( k ) j (3.22) kde (k+1) a k jsou čísla terací. Výpočet se ukončí tehdy, platí následující podmínka: ( k ) ( k + ) U U 1 ε, pro =2,3,,n (3.23)

30 3 Řešení ustáleného stavu vedení 110kV 30 Nyní je zapotřebí stanovt výkony na vstupu a výstupu z vedení. Díky tomu následně určíme ztráty čnného a jalového výkonu a také zhodnotíme využtí vedení. Z předešlého řešení výkonových rovnc jž známe napětí ve všech uzlech a pokud použjeme náhradu vedením П článkem podle Obr.3-4 [1], můžeme proud tekoucí do vedení mez uzly a j ze strany -tého uzlu napsat následovně: Y0j I j = ( U U j ) Yj + U (3.24) 2 Potom výkon, do stejného uzlu vedení bude určen rovncí: * * Y0j 3U I j = 3U ( U U j ) Yj + U S j = Pj + jqj = (3.25) 2 Analogcky určíme zatěžující výkon z j-tého uzlu: * * Y0j 3U j I j = 3U j ( U j U ) Yj + U j S j = (3.26) 2 Obr.3-4 Vedení nahrazené П článkem s vyznačeným toky výkonů [1] Ztráty čnného a jalového výkonu uvažovaném vedení : P = P + P (W) j j j Q = Q + Q (VAr) j j j (3.27) [4] [1] [5]

31 3 Řešení ustáleného stavu vedení 110kV Řešení chodu sítě s odběrovým a regulačním uzly pomocí Gauss-Sedelovy metody V tomto případě uvažujeme síť nejen s blančním uzlem a odběrovým uzly, ale s uzly regulačním. Regulační uzly jsou zadány čnným výkonem P a modulem napětí U. V těchto uzlech je zapotřebí určt jalový výkon Q a fáz napětí Před výpočtem napětí v regulačním uzlu je zapotřebí v každé terac odhadnout jalový výkon v daném uzlu. ( k + 1) Q = 3Im Θ. ( k ) ( k )* { U I } Následně do rovnce (3.28) dosadíme za proud I (k ) a dostaneme následující rovnc. (3.28) * 1 n ( k + 1) ( k ) ( k ) ( k + 1) ( k ) Q = 3Im U YU YjU j YjU j (3.29) j= 1 j= 1 Nyní máme provedený k-tý odhad jalového výkonu regulačního uzlu, který následně použjeme k výpočtu napětí ve stejném uzlu. U ( k + 1) Q ( k + 1) 1 n 1 P jq ( k + 1) = + YjU j + k YjU ( )* Y 3U j= 1 j= + 1 ( k ) j (3.30) Dále z určeného napětí U Θ provedeme zpřesnění odhadu. Použjeme pouze uhel ( k+ 1) ( + 1) Q Q ( +1) Θ k Q, protože velkost napětí U je zadána. U = U Θ (3.31) ( k + 1) ( k + 1) Q Následné výpočty jsou shodné s předchozím případem řešení sítě bez regulačních uzlů, jak je uvedeno v kaptole 3.5. [4] [1]

32 4 Výpočetní program E-Vlvy 32 4 VÝPOČETNÍ PROGRAM E-VLIVY Dstrbuční (přenosové) systémy, nemají za úkol jen dodávat potřebné množství elektrcké energe v čase, ale hlavně v kvaltě. Tuto kvaltu elektrcké energe je náročné dodržet, vzhledem k rozloze sítě a přpojením různých typů zdrojů do této sítě. Zdroje elektrcké energe síť ovlvňují různým způsoby jak lokálně, tak v nejrozlehlejších částí celé sítě v návaznost na různé napěťově hladny. Kontrolou kvalty elektrcké energe před přpojením a po přpojení nového zdroje do sítě předcházíme problémům s narušením kvalty dodávané elektrcké energe ke spotřebtelům. K výpočtu chodu konkrétní sítě 110 kv v oblast Prostějovska použjeme program E- Vlvy, se kterým pracuje společnost E.ON Česká Republka, s.r.o. pro kterou tyto výpočty jsou určeny. Tento program byl vyvnut frmou EGC EnerGoConsult ČB, s.r.o. Jedná se o program určený k modelování sítí nn, vn a vvn. Zejména pro zjšťování vlvu přpojovaných zařízení na úroveň a změnu sledovaných parametrů kvalty. Program E-Vlvy používá výpočetní metody, které vychází z norem ČSN IEC , ČSN EN , ČSN EN a souboru norem PNE Účelem programu je poskytnout užvatel nástroj pro analýzu posuzovaných sítí s využtím prostředků k tvorbě sítě a výpočetních metod aplkovaných v programu E-Vlvy. Program E- Vlvy navazuje na vývojovou řadu programů Vlvy pro posuzování zpětných vlvů v dstrbučních sítích. [14] 4.1 Výpočetní metody Základ výpočtu chodu sítě je založen na prncpu superpozce a metodě uzlových napětí. Výpočet vychází ze vstupních dat, jakožto parametry prvků modelované sítě pro základní harmonckou. Výpočet dále spočívá v určení jednopólového matematckého modelu sítě, ze kterého pomocí metody uzlových napětí získáváme soustavu lneárních rovnc s komplexním koefcenty. Tuto soustavu program vyřeší pomocí Gaussovy elmnační metoda. Př exaktním výpočtu harmoncké analýzy sítě by bylo třeba uvažovat celou řadu faktorů jako nelnearty a frekvenční závslost prvků sítě, jejch proměnlvost v čase, nesymetr trojfázové soustavy atd. Všechny tyto aspekty by vedly k neúměrně složtému matematckému modelu sítě, pro který bylo praktcky nemožné opatřt hodnoty vstupních dat. Aby bylo přesto možné s přjatelnou přesností provádět výpočty, které jsou tak velm náročné na výpočetní výkon počítače, je nutno zavést řadu zjednodušujících předpokladů. Výpočet flkru je pomocí postupu popsaného v PNE Výpočet příspěvku od VTE je využíváno postupu, který vychází ze zahrančních materálů, které jsou postupně přebírány do doporučovaných postupů v ČR. Př výpočtu zkratů je v programu aplkovaný přístup defnovaný normou ČSN , jež stanovuje poměry v místě poruchy. Vzhledem k nutné znalost poměrů v celé sít př těchto poruchových stavech je v programu zároveň aplkována metoda zkratové mpedanční matce, která je vhodnou metodou pro zpětné rozpočítávání poměrů v sít. Program tedy nejprve vytvoří admtanční matc, která je poté nvertována do podoby mpedanční matce, jež je ve výpočtu využívána.[14]

33 5 Zadání praktcké část 33 5 ZADÁNÍ PRAKTICKÉ ČÁSTI Tato stude o posouzení možnost přpojení kogenerační výrobny má sloužt společnost E.ON Česká Republka, s.r.o. pro posouzení vlvů výrobny na síť a pro stanovení možných provozních stavů pro tuto výrobnu, aby byla zaručena kvalta dodávané elektrcké energe ostatním spotřebtelům. Jedná se o plánovanou kogenerační výrobnu v Prostějově MW přpojenou v rozvodně 110 kv v Prostějově v sít E.ON Dstrbuce, a.s. Elektrárna bude složena ze špčkového zdroje 58 MWe se spalovací turbínou TREND a paroplynové teplárny 80 MWe, o dvou spalovacích turbínách RB211 a parní turbíny. Vyvedení výkonu z elektrárny Prostějov bude provedeno kabelovým vedením 110 kv do stávající rozvodny 110 kv/vn Prostějov Letecká, která bude rozšířena o pole pro přpojení nového zdroje. V této stud se budeme zabývat, zda je z technckého hledska možné přpojení požadovaného výkonu do sítě, anž by byly překročeny meze dovoleného změny napětí v místě přpojení a v ostatních uzlech sítě v okolí Prostějova. Dále budeme kontrolovat zatížení prvků sítě a hodnoty napětí v uzlech sítě. Posouzení možnost přpojení elektrárny Prostějov 58+80MW bude provedena pro následující stavy: 1. Stav před vybudováním vedení Konce Velké Opatovce: souvsející zdroj VTE Skřípov 23 MW je přpojen dvojtým vedení 110 kv 240 ALFe v délce cca 9,5 km do rozvodny 110 kv Konce. 2. Stav po vybudování vedení Konce Velké Opatovce: VTE Skřípov je zasmyčkována na budoucí vedení Konce Velké Opatovce a provozována prot napájecímu uzlu 400/110 kv Čebín. V tomto napájecím stavu bude uvažován jako souvsející zdroj VTE Malé Hradsko 26 MW. 3. Stav po vybudování vedení Konce Velké Opatovce, ale bez souvsejícího zdroje VTE Malé Hradsko 4. Kontrola zatížtelnost vedení podle krtéra N-1. Kontrola bude provedena pro vedení mez napájecím uzlem Otrokovce a uzlem Prostějov s označením 5577 a [13]

34 5 Zadání praktcké část Parametry posuzovaných zařízení Parametry špčkového zdroje Tab.5-1 Parametry generátoru (SS1) [13] Dodávaný čnný výkon kw Jmenovtý čnný výkon kw Typ Synchronní 2 pólový Jmenovté napětí 11,5 kv Frekvence 50 Hz Rázová reaktance Xd 21,8 Tab.5-2 Parametry transformátoru (T5) [13] Jmenovtý výkon kva Napětí vn 110 kv Odbočky ±2 x 2,5 % Nízké napětí 11,5 kv Ztráty nakrátko 290 kw Napětí nakrátko 7,5 % Parametry paroplynové teplárny Tab.5-3 Parametry generátoru (SS2,SS3) [13] Dodávaný čnný výkon kw Jmenovtý čnný výkon kw Typ Synchronní 4 pólový Jmenovté napětí 11,5 kv Frekvence 50 Hz Rázová reaktance Xd 22,7 Tab.5-4 Parametry generátoru (SS4) [13] Dodávaný čnný výkon kw Jmenovtý čnný výkon kw Typ Synchronní 4 pólový Jmenovté napětí 11,5 kv Frekvence 50 Hz Rázová reaktance Xd 17,6 Tab.5-5 Parametry transformátoru (T6,T7) [13] Jmenovtý výkon kva Napětí vn 110 kv Odbočky ±2 x 2,5 % Nízké napětí 11,5 kv Ztráty nakrátko 290 kw Napětí nakrátko 7,5 % [13]

35 6 Řešení ustáleného chodu stávající sítě 110 kv 35 6 ŘEŠENÍ USTÁLENÉHO CHODU STÁVAJÍCÍ SÍTĚ 110 KV V této kaptole se budeme zabývat ustáleným chodem sítě, která je v příloze č.1 na schématu č.1. V tomto schématu se budeme držet červeně zvýrazněného vedení, které znázorňuje síť 110 kv nám řešené oblast napájené z transformátoru T401 a T402. Podle tohoto schématu namodelujeme síť v programu E-Vlvy, který nám následně vypočítá ustálený chod sítě a určí další potřebné nformace, které nám poslouží k vyhodnocení stuace pro přpojení plánovaného zdroje do této sítě. 6.1 Stav před vybudováním vedení Konce Velké Opatovce Vedení spojující rozvodny Konce a Boskovce je znázorněno v příloze č.1 na schématu č.2 jako - Výhledová konfgurace včetně návrhu provozu DS 110 kv po roce 2015, která byla zhotovena pro plánování budoucího rozvoje DS. Př výpočtu ustáleného chodu sítě 110 kv toto vedení uvažovat nebudeme. V úvahu ho vezmeme až př přpojení nové výrobny v Prostějově. Nyní přstoupíme k výpočtu ustáleného chodu sítě 110 kv. Výpočty provedeme pomocí programu E-Vlvy a budeme vycházet z konfgurace sítě uvedené na Obr.6-1. Obr.6-1 Schéma DS 110 kv pro výpočet ustáleného chodu [9] Techncké parametry modelované sítě Tab.6-1 Napájecí soustava - Otrokovce Název Uvnt [kv] Uprv [kv] Izkr [ka] Szkr [MVA] Otrokovce , Tab.6-2 Transformátory Název U1 [kv] U2 [kv] St [MVA] Pk [kw] Uk [%] In1 [A] In2 [A] T , T ,

36 6 Řešení ustáleného chodu stávající sítě 110 kv 36 Tab.6-3 Vedení v posuzované oblast Název Druh Typ R/km X/km B/km Délka [km] Imax [A] 5575 venko-110 DS240F 0,125 0,394 2,94 40, venko-110 DS240F 0,125 0,394 2, venko-110 DS240F 0,125 0,394 2,94 23, venko-110 DS240F 0,125 0,394 2,94 38, A venko-110 JJ185F 0,156 0,402 2,94 8, B venko-110 JJ185F 0,156 0,402 2,94 17, V tabulce Tab.6-3 jsou uvedeny pouze vedení v okolí Prostějova, což je posuzovaná oblast z hledska přpojení nového zdroje. Tabulka se všem vedením je uvedena ve výpočtové příloze A. Tyto vedení budou následně uvažovány pro výpočet ustáleného chodu sítě 110kV. Dále je uvedena tabulka Tab.6-4 s uvažovaným zátěžem v sít. Tab.6-4 Zátěže Název U [kv] I [A] cosφ P [kw] Q [kvar] S [kva] SLU ,86 0, , ,72 SVIT ,66 0, ,8 7938,14 UHD ,6 0, , ,94 MLE ,53 0, , ,32 MAD ,03 0, , ,64 BAR ,84 0, , ,38 BHN ,21 0, , ,9 RYC ,42 0, , ,59 HUN ,77 0, , ,42 CHR ,69 0, , ,69 ZDO ,65 0, , ,37 PROST ,07 0, , ,51 FA 110 7,58 0, , ,3 OKD 110 3,25 0, ,37 618,56 NZAD 110 3,25 0, ,37 618,56 KNC ,55 0, , ,75 V této kaptole jsou uvedeny parametry modelované sítě, ze kterých budeme následně vycházet př výpočtech. Výpočet ustáleného chodu uvažované sítě provedeme pro dvě varanty. Nejprve provedeme výpočet ustáleného chodu samotné sítě 110 kv. Poté upravíme schéma sítě podle Obr.6-2, čímž domodelujeme větrné parky a další souvsející zdroje, které jsou nutné př výpočtu uvažovat.

37 6 Řešení ustáleného chodu stávající sítě 110 kv Vypočítané hodnoty ustáleného chodu DS 110 kv Z vypočtených hodnot uvedeme pouze výčet jednotlvých napětí v uzlech, proudy a výkony ve větvích uvažované sítě. Tabulky obsahující všechny vypočtené hodnoty jsou uvedeny ve výpočtové příloze B. Uzel U20 koresponduje s přípojncí v rozvodně Konce podle obr.6-1 případně obr 6-2. Tab.6-5 Napětí ve sledovaných uzlech Uzel U [kv] Úhel [ ] ΔUn [%] Zk [Ohm] Úhel [ ] Sk [MVA] PRT 117,505-5,772-6,823 16,73 76, ,564 U20 (Konce) 117,143-6,064-6,494 28,145 73, ,911 Tab.6-6 Proudy a výkony nejzatíženějších vedeních Prvek Uzel I [A] Úhel [ ] Z [Ohm] Úhel [ ] P [kw] Q [kvar] S [kva] 5505A OKC 137, ,528 0,137 72, , , A U22 137, ,501 0,137 72, , , , B U23 137,949-18,71 1,198 64, , , , B U22 137,813-18,499 1,198 64, ,7-7409, , U26 151,711-16,39 1,102 64, , , , OKC 151,604-16,212 1,102 64, ,8-6943, , U25 70,275-15,405 1,226 64, , , , U26 70,167-14,977 1,226 64, ,2-2876, , A U24 134,45-18,768 0,137 72, , , , A U23 134,432-18,74 0,137 72, , , B U24 134, ,235 0,382 72, ,1-7285, , B U25 134, ,158 0,382 72, , , ,59 Z vypočítaných hodnot napětí v uzlech, proudů a výkonů ve větvích a jejch porovnáním s dovoleným hodnotam lze konstatovat, že nedochází k přetěžování žádného z prvků sítě a hodnoty napětí v uzlech jsou v patřčných mezích (±10% pro 110 kv). [9] Dále tedy můžeme přstoupt k výpočtu ustáleného chodu uvažované sítě, do které domodelujeme větrné parky Skřípov a Malé Hradsko a ostatní souvsející zdroje pracující do uvedené sítě. VTE budou přpojeny na vedení 5594, nacházející se mez uzly KNC (Konce) a PRT (Prostějov).

38 6 Řešení ustáleného chodu stávající sítě 110 kv Výpočet ustáleného chodu s uvažováním souvsejících zdrojů a větrných parků Skřípov 23 MW a Malé Hradsko 26 MW Větrné parky pracují do DS 22 kv, ale ovlvňují modelovanou síť 110 kv tokem výkonu do vyšší napěťové hladny. Tento tok výkonu by měl být patrný př tomto výpočtu s uvažováním souvsejících zdrojů do DS 110 kv. Obr.6-2 Schéma DS 110 kv pro výpočet ustáleného chodu včetně souvsejících zdrojů [9] Techncké parametry modelované sítě Parametry prvků sítě s uvažováním souvsejících a VTE Skřípov a VTE Malé Hradsko vycházejí ze základní sítě podle kaptoly Dále uvedeme parametry prvků, které byly přdány dle Obr Tab.6-7 Transformátory VTE Skřípov a VTE Malé Hradsko Název U1 [kv] U2 [kv] St [MVA] Pk [kw] Uk [%] In1 [A] In2 [A] T T2 22 0, , T T4 22 0, , Tab.6-8 Vedení a přívodní kabely VTE Skřípov a VTE Malé Hradsko Název Druh Typ R/km X/km B/km Délka [km] Imax [A] V8 venko /39AlFe6 0,118 0,359 1,865 9,5 546 V9 venko /39AlFe6 0,118 0,359 1,865 9,5 546 K1 kabel AXEKCY 0,128 0, K2 kabel AXEKCY 0,128 0, K3 kabel AXEKCY 0,128 0, K4 kabel AXEKCY 0,128 0, K5 kabel AXEKCY 0,128 0, K6 kabel AXEKCY 0,128 0,

39 6 Řešení ustáleného chodu stávající sítě 110 kv 39 Dále došlo k rozdělení vedení 5594 na tř část, podle Obr.6-2, které jsou uvedeny v následující tabulce. Tab.6-9 Vedení 5594 Název Druh Typ R/km X/km B/km Délka [km] Imax [A] 5594A venko-110 JJ185F 0,156 0,402 2,94 8, B venko-110 JJ185F 0,156 0,402 2,94 17, C venko-110 JJ185F 0,156 0,402 2,94 4, Dále byly do sítě přpojeny souvsející zdroje, které dodávají svůj výkon. Jsou uvedeny v následující tabulce. Tab.6-10 Souvsející zdroje Název U [kv] Sn [kva] cosφ n R/X [-] P [kw] cosφ c AS1 0, R/X [-] ,995 1,37 AS2 0, R/X [-] ,995 1,37 AS R/X [-] AS R/X [-] AS R/X [-] Vypočítané hodnoty s uvažováním souvsejících zdrojů a VTE Skřípov a VTE Malé Hradsko Př uvažování dodávek výkonu souvsejících zdrojů do sítě jsme určl následující parametry, které jsou uvedeny v následujících tabulkách. V Tab.6-11 jsou uvedeny napětí v uzlech, které jsou z našeho pohledu důležté pro přpojení nové výrobny do uzlu PRT a Tab.6-12 uvádí některé výsledky proudů a výkonů ve větvích. Tabulky obsahující všechny hodnoty jsou uvedeny ve výpočtové příloze C. Tab.6-11 Napětí v uzlech Uzel U [kv] Úhel [ ] ΔUn [%] Zk [Ohm] Úhel [ ] Sk [MVA] PRT 118,986-1,27-8,169 16,688 76, ,586 U20(Konce) 120,875 1,364-9,887 30,095 72, ,262 U42 120,772 1,211-9,793 28,199 73, ,001 Tab.6-12 Proudy a výkony ve vybraných větvích Prvek Uzel I [A] Úhel [ ] Z [Ohm] Úhel [ ] P [kw] Q [kvar] S [kva] 5505A OKC 137, ,593 0,137 72, ,4-7402, , A U22 137, ,566 0,137 72, , , , B U23 137,901-17,637 1,198 64, , , , B U22 137,765-17,427 1,198 64, ,7-7404, , U26 151,66-15,318 1,102 64, , , , OKC 151,553-15,14 1,102 64, , , U25 70,251-14,333 1,226 64, , , , U26 70,143-13,905 1,226 64, ,5-2874, , A U24 134,399-17,693 0,137 72, , , , A U23 134,382-17,665 0,137 72, ,1-7274, , B U24 134,4 162,306 0,382 72, ,9-7281, , B U25 134, ,229 0,382 72, , , ,94

40 6 Řešení ustáleného chodu stávající sítě 110 kv 40 Z uvedených hodnot vyplývá, že přpojením souvsejících zdrojů do sítě došlo ke zvýšení napětí v jednotlvých uzlech, které se poté drží u horních mezí tolerance. Změna napětí v uzlech U20, U20a, U42 a U43 je po přpojení souvsejících zdrojů vyšší než povolené dvě procenta. Z uvedeného je zřejmé, že větrné parky nemohou pracovat s plným výkonem současně. Z tohoto důvodu budeme muset omezt výkony zdrojů AS1 a AS2, nebol větrných parků Skřípov a Malé Hradsko. Snížení výkonu bude nejprve provedeno u VTE Malé Hradsko, neboť tento záměr byl evdován pozděj než VTE Skřípov. Uzly U44 až U52 neuvažujeme pro toleranc napětí sítě 110kV, protože se jedná o vlastní nstalac výroben. Zatížení vedení nepřekračuje povolené meze. 6.2 Porovnání výpočtů ustáleného chodu Po výpočtu ustáleného chodu, který je uveden v kaptole 6.1 (Výpočet UCH samotné sítě a s uvažováním souvsejících zdrojů), porovnáme změny napětí v uzlech PRT a U20 (přípojnce 110 kv v Koncích), které jsou pro přpojení výrobny důležté. Dále vyhodnotíme nejvíce zatížené vedení a také změnu zatížení vedení před a po přpojení souvsejících zdrojů do uvažované sítě Změna napětí ve sledovaných uzlech Napětí ve sledovaných uzlech je pro přehlednost uvedeno v následující tabulce, která je uvedena pro dva stavy výpočtů ustáleného stavu sítě, které jsou popsány v kaptole 6.1. Tab.6-13 Změny napětí ve sledovaných uzlech př ustáleném stavu sítě UCH sítě UCH s VT parky včetně s. zdrojů Název uzlu U[kV] U[kV] ΔU[%] PRT 117, ,986 1,607 U20 (Konce) 117, ,875 3,474 Legenda: UCH sítě Ustálený chod sítě. UCH s VT parky včetně s. zdrojů Ustálený chod s větrným parky včetně souvsejících zdrojů pracujících do uvažované sítě. Z výše uvedené tabulky vyplývá, že napětí před a po přpojení souvsejících zdrojů do sítě o jmenovtém napětí 110 kv v uzlu PRT je v rozmezí ΔU ± 2%, což odpovídá pravdlům pro provozování dstrbučních soustav (PPDS) PŘÍLOHA 4. Ovšem v uzlu U20 (Konce, případně U42, který byl přdán až po rozdělení vedení 5594 na tř část), ve kterém jsou přpojeny větrné parky dochází k překročení povolených hodnot změny napětí o 1,474 % (1,331 %). Tyto hodnoty vycházejí pro zdroj AS2 (VTE Malé Hradsko) pracující na 26 MW a pro snížený výkon AS1 (VTE Skřípov) na 16 MW. Snížení VTE Skřípov na zmňovaných 16 MW bylo převzato s původní stude, která se zabývala výpočty k přpojení prostějovské výrobny [6]. V důsledku přpojení souvsejících zdrojů AS1 a AS2 dochází ke zvýšení napětí v místě přpojení těchto zdrojů. Abychom snížl napětí v uzlech přpojení větrných parků na povolené meze, musíme větrný park Malé Hradsko (AS2) odpojt od DS 110 kv a u větrného parku Skřípov (AS1) omezt výkon na 15,5 MW. S převzatou hodnotou 16 MW pro VTE Skřípov byla překračována změna napětí v uzlech sítě, proto jsme musel snížt výkon na hodnotu 15,5 MW.

41 6 Řešení ustáleného chodu stávající sítě 110 kv Zatížení vedení V této kaptole uvedeme tabulkový přehled vybraných vedení, které se nacházejí v okolí plánovaného přpojení výrobny. Pro přpojení nového zdroje do sítě se však nebudeme zabývat zatížením vedení, ale změnou napětí v uzlech. Tabulka Tab.6-14 uvádí změnu zatížení vedení, které spojuje Otrokovce (OKC) s Prostějovem (PRT) a také vedení mez Prostějovem (PRT) a Koncem (KNC), do kterého byly přpojeny větrné parky Skřípov a Malé Hradsko. Tab.6-14 Změna zatížení vedení mez obcem Otrokovce, Prostějov, Konce Vedení UCH samotné sítě Zatížení [%] UCH včetně souvsejících zdrojů Zatížení [%] ,2 11, ,5 10, ,6 12, ,4 13,5 5594A - 62,4 5594B - 62,5 5594C - 23,4 UCH ustálený chod sítě Z výše uvedené tabulky vyplývá, že dojde k poklesu zatížení vedení mez uzly OKC a PRT vlvem spotřeby výkonu v uzlech KNC a PRT. Zatížení vedení 5594 je vlvem přenosu výkonu od zdrojů přes hranc 60 % přenosové kapacty.

42 7 Řešení ustáleného chodu sítě 110kV včetně nové výrobny 42 7 ŘEŠENÍ USTÁLENÉHO CHODU SÍTĚ 110KV VČETNĚ NOVÉ VÝROBNY V této kaptole se budeme jž zabývat změnam v sít, které způsobí přpojení nové výrobny o velkost 138 MW. Výpočty budou provedeny pro stav konfgurace sítě s vybudovaným vedením spojujícím rozvodny Konce Velké Opatovce, na napěťové hladně 110 kv, na které bude zasmyčkován větrný parku Skřípov 23 MW. Bude tedy pracovat do uzlové oblast Čebín. Vedení 5594C bude v uzlu U20(Konce) vypnuto. Větrný park Malé Hradsko 26 MW bude zapojený shodně s předchozím výpočty a nadále bude dodávat výkon do uzlové oblast Otrokovce. Výsledky výpočtů z oblast Čebín nemají dopad na posouzení přpojtelnost výrobny v Prostějově. Větrné parky budou uvažovány v plném výkonu. 7.1 Stav po změně konfgurace a bez nové výrobny Nejprve provedeme výpočet ustáleného chodu sítě po zasmyčkování větrného parku Skřípov prot rozvodně Čebín jak je znázorněno na Obr.7-1. Ve schématu je jž namodelována výrobna v Prostějově, ovšem bez generátorů (nedodává výkon do sítě). Větrný park Malé Hradsko je přpojen shodně s předešlým výpočty. Výpočty z této kaptoly, zejména napěťové poměry v sít, nám poslouží jako stěžejní hodnoty pro posuzování změny napětí v uzlech sítě (mezní hodnota 2 %, dáno PPDS [10][11]) pro přpojení nového zdroje do sítě 110 kv. Obr.7-1 Schéma DS 110 kv pro výpočet ustáleného chodu po provedených změnách konfgurace bez dodávky výrobnou do sítě [9] Techncké parametry modelované sítě Základem modelované sítě uvedené na Obr.7-1 jsou prvky vycházející z kaptoly 6 a rozšířené o následující část uvedené v tabulkách Tab.7-1 až Tab.7-4. Tab.7-1 Napájecí soustava - Čebín Název Uvnt [kv] Uprv [kv] Izkr [ka] Szkr [MVA] Otrokovce ,

43 7 Řešení ustáleného chodu sítě 110kV včetně nové výrobny 43 Tab.7-2 Transformátory přdané po změně konfgurace sítě Název U1 [kv] U2 [kv] St [MVA] Pk [kw] Uk [%] In1 [A] In2 [A] t , Všechny transformátory v modelované sít byly př výpočtech nastaveny na střední odbočku. Parametry transformátorů T5, T6, T7 jsou uvedeny v kaptole č.5 Zadání praktcké část. Tab.7-3 Vedení přdané po změně konfgurace sítě Název Druh Typ R/km X/km B/km Délka [km] Imax [A] 5597 venko-110 DS458A 0,065 0,381 3, venko-110 DS240F 0,125 0,394 2,94 27, a venko-110 DS240F 0,125 0,394 2,94 11, b venko-110 DS240F 0,125 0,394 2,94 0, c venko-110 DS240F 0,125 0,394 2,94 0, V18 venko-110 DS240F 0,125 0,394 2, V17 venko-110 DS240F 0,125 0,394 2, K7 kabel XLPE 0,0247 0, ,72 1, Tab.7-4 Zátěže přdané po změně konfgurace sítě Název U [kv] I [A] cosφ P [kw] Q [kvar] S [kva] BO ,22 0, , ,32 VOP ,87 0, , ,47 Legenda: BO - uzel Boskovce, VOP - uzel Velké Opatovce Z výše uvedených parametrů budeme vyházet př výpočtu ustáleného chodu sítě 110 kv po změně konfgurace (zasmyčkovaný VT park Skřípov prot rozvodně Čebín) a bez uvažovaného zdroje Výpočet ustáleného chodu sítě po změně konfgurace a bez nového zdroje Po změně uvažované konfgurace jsme získaly hodnoty napětích v uzlech, proudy a výkony ve větvích sítě. Kompletní hodnoty jsou uvedeny ve výpočtové příloze E. V této kaptole uvedeme pouze hodnoty napětí ve sledovaných uzlech sítě, které jsou sledovány z důvodu změny napětí po přpojení výrobny - Tab.7-5. Dále uvedeme tabulku proudů a výkonů v sít, která bude obsahovat pouze vedení, která vyvádí výkon do uzlu Otrokovce z oblast kolem rozvodny Prostějov - Tab.7-6. Tab.7-5 Napětí ve sledovaných uzlech Uzel U [kv] Úhel [ ] ΔUn [%] Zk [Ohm] Úhel [ ] Sk [MVA] U0 398,394-0,918 0,402 15, ,72 OKC 119,626-2,678-8,751 3,905 89, ,07 U19 119,289-2,793-8,444 11,346 78, ,113 U21 119,338-2,748-8,489 15,568 76, ,977 PRT 119,101-2,749-8,274 17,123 76,5 777,296 U20a 119,499-2,249-8,635 20,856 75, ,181 U42 120,115-1,467-9,196 26,731 73, ,932

44 7 Řešení ustáleného chodu sítě 110kV včetně nové výrobny 44 Tab.7-6 Proudy a výkony ve vybraných větvích Prvek Uzel I [A] Úhel [ ] Z [Ohm] Úhel [ ] P [kw] Q [kvar] S [kva] 5575 U21 13,819-60,128 17,465 72, , , , OKC 8,303-29,035 17,465 72, ,59-763, , OKC 25, ,43 9,066 72, , , , U19 27, ,653 9,066 72, , , , PRT 15,847-78,007 9,992 72, , , , U21 11,512-72,242 9,992 72, , , , U19 3,785 69,584 16,268 72, , , , PRT 11,064 81,276 16,268 72, , , , A PRT 172,155-2,487 3,736 68, ,34-162, , B U42 172,183-1,008 5,862 68, ,8 286, ,97 Napětí v uzlech se drží u horní hrance tolerance +10 %. Uzly U44 až U52 neuvažujeme pro toleranc napětí sítě 110kV, protože se jedná o vlastní nstalac výroben. Z výsledků také vyplývá že jednotlvé prvky sítě nejsou přetěžovány. 7.2 Stav po změně konfgurace včetně nové výrobny Nyní přstoupíme k výpočtům včetně nstalovaných výkonů ve výrobně. Výpočty provedeme pro maxmální výkon výrobny dodávaný do sítě př různých hodnotách účníku. Větrné parky budou uvažovány př plném výkonu. Vzhledem k tomu, že bude vypnuto vedení 5594 v Koncích (U20) nebudeme uvažovat výsledky v uzlové oblast Čebín. Tato oblast nemá vlv na přpojtelnost posuzovaného zdroje. Z výsledků výpočtu vyhodnotíme změnu napětí v uzlech sítě způsobenou př jednotlvých provozních stavech. Obr.7-2 Schéma DS 110 kv pro výpočet ustáleného chodu po provedených změnách konfgurace bez dodávky výrobnou do sítě [9] Parametry prvků sítě jsou oprot předchozím jž nezměněny, pouze byly přdány synchronní generátory posuzované výrobny SS1, SS2, SS3 a SS4. Parametry těchto strojů jsou uvedeny v kaptole 5.

45 7 Řešení ustáleného chodu sítě 110kV včetně nové výrobny 45 Z dostupných podkladů je určen možný pohyb napětí na svorkách strojů SS1 až SS4 v mezích 0,9-1,1U n. Př výpočtech bude nastavena regulace transformátorů T5, T6, T7 (110/11,5 kv) na odbočce Provoz výrobny př účníku 0,96 kap Tabulka Tab.7-7 uvádí napěťovou změnu vyvolanou přpojením strojů s účníkem 0,96 kap ve sledovaných uzlech. Hodnoty napětích v uzlech, proudy a výkony ve větvích sítě jsou uvedeny ve výpočtové příloze E. Tab.7-7 Změna napětí př účníku 0,96 kap Uzel ΔU před [%] ΔU po [%] rozdíl [%] U0 0,402 0,83 0,428 OKC -8,751-7,344-1,407 U19-8,444-6,479-1,965 U21-8,489-6,146-2,343 PRT -8,274-5,738-2,536 U20a -8,635-6,049-2,586 U42-9,196-6,524-2,672 Z výše uvedené tabulky vyplývá, že ve vybraných uzlech dochází př daném účníku zejména k poklesu napětí. Změna napětí však přesahuje povolené meze ±2 % a z tohoto důvodu nemůže být výrobna provozovaná př plném výkonu Provoz výrobny př účníku 0,97 kap Změna napětí ve vybraných uzlech sítě vlvem přpojení strojů s účníkem 0,97 kap je uvedena v tabulce Tab.7-9. Celkové vypočítané hodnoty napětích v uzlech, proudy a výkony ve větvích sítě jsou uvedeny ve výpočtové příloze E. Tab.7-9 Změna napětí př účníku 0,97 kap Uzel ΔU před [%] ΔU po [%] rozdíl [%] U0 0,402 0,766 0,364 OKC -8,751-7,549-1,202 U19-8,444-6,922-1,522 U21-8,489-6,768-1,721 PRT -8,274-6,584-1,69 U20a -8,635-6,895-1,74 U42-9,196-7,37-1,826 Z výše uvedené tabulky vyplývá, že změna napětí př účníku generátorů výrobny cosφ= 0,97 je v mezích ±2 %, což umožňuje provoz výrobny př plném výkonu.

46 7 Řešení ustáleného chodu sítě 110kV včetně nové výrobny Provoz výrobny př účníku 0,98 kap Určené hodnoty napětí v uzlech, proudy a výkony ve větvích sítě př kapactním účníku 0,98 strojů přpojených k sít jsou uvedeny ve výpočtové příloze E. Následující tabulka Tab.7-12 ukazuje porovnání napětí v uzlech před a po přpojení výrobny do sítě. Tab.7-12 Změna napětí př účníku 0,98 kap Uzel ΔU před [%] ΔU po [%] rozdíl [%] U0 0,402 0,694 0,292 OKC -8,751-7,781-0,97 U19-8,444-7,423-1,021 U21-8,489-7,471-1,018 PRT -8,274-7,539-0,735 U20a -8,635-7,85-0,785 U42-9,196-8,325-0,871 Z výše uvedené tabulky vyplývá, že změna napětí je v mezích ±2 %, což umožňuje provoz výrobny př účníku generátorů výrobny cosφ= 0,98 a plném výkonu výrobny Provoz výrobny př účníku 0,99 kap Pro účník 0,99 kapactní povahy, jsme výpočty určly hodnoty napětí v uzlech, proudy a výkony ve větvích, které jsou uvedeny ve výpočtové příloze E. Následující tabulka vyjadřuje změnu napětí v uzlu přpojení do sítě. Tab.7-15 Změna napětí př účníku 0,99 kap Uzel ΔU před [%] ΔU po [%] rozdíl [%] U0 0,402 0,604 0,202 OKC -8,751-8,068-0,683 U19-8,444-8,042-0,402 U21-8,489-8,339-0,15 PRT -8,274-8,72 0,44 U20a -8,635-9,031 0,396 U42-9,196-9,505 0,309 Z výše uvedené tabulky vyplývá, že změna napětí je v mezích ±2 %, což umožňuje provoz výrobny př účníku generátorů výrobny cosφ= 0,99 a plném výkonu výrobny.

47 7 Řešení ustáleného chodu sítě 110kV včetně nové výrobny Provoz výrobny př účníku 1 Následující tabulka Tab.7-18 ukazuje změnu napětí před a po přpojení strojů s účníkem cosφ=1.celkové hodnoty napětí v uzlech, proudy a výkony ve větvích jsou uvedeny ve výpočtové příloze E. Tab.7-18 Změna napětí př účníku 1 Uzel ΔU před [%] ΔU po [%] rozdíl [%] U0 0,402 0,4-0,002 OKC -8,751-8,717-0,034 U19-8,444-9,426 0,982 U21-8,489-10,276 1,787 PRT -8,274-11,346 3,072 U20a -8,635-11,658 3,023 U42-9,196-12,132 2,936 Z výše uvedených hodnot vyplývá, že výrobna z důvodů překročení zvýšení napětí nad 2 % nemůže být provozována př účníku generátorů cosφ=1 a plném výkonu výrobny. Pokud budeme chtít provozovat výrobnu př této hodnotě účníku, musí být snížen celkový dodávaný výkon výrobnou do sítě, aby nedošlo k překročení změny napětí o více než 2 % Provoz výrobny př účníku 0,99 nd Změna napětí před a po přpojení strojů s účníkem 0,97 kap ve vybraných uzlech je uvedena v tabulce Tab Hodnoty napětích v uzlech, proudy a výkony ve větvích sítě jsou uvedeny ve výpočtové příloze E. Tab.7-21 Změna napětí př účníku 0,99 nd Uzel ΔU před [%] ΔU po [%] rozdíl [%] U0 0,402 0,185-0,217 OKC -8,751-9,409 0,658 U19-8,444-10,035 1,591 U21-8,489-10,737 2,248 PRT -8,274-11,445 3,171 U20a -8,635-11,677 3,042 U42-9,196-12,023 2,827 Z výše uvedené tabulky vyplývá, že výrobna z důvodů překročení zvýšení napětí nad 2 % nemůže být provozována př účníku generátorů cosφ=0,99 nd a plném výkonu výrobny.

48 7 Řešení ustáleného chodu sítě 110kV včetně nové výrobny Provoz výrobny př účníku 0,98 nd Pro účník 0,98 nduktvní, jsme určly hodnoty napětí v uzlech, proudy a výkony ve větvích, které jsou uvedeny ve výpočtové příloze E. Následující tabulka vyjadřuje změnu napětí ve vybraných uzlech před a po přpojení výrobny do sítě. Tab.7-24 Změna napětí př účníku 0,98 nd Uzel ΔU před [%] ΔU po [%] rozdíl [%] U0 0,402 0,153-0,249 OKC -8,751-9,509 0,758 U19-8,444-10,393 1,949 U21-8,489-11,309 2,82 PRT -8,274-12,305 4,031 U42-9,196-12,989 3,793 U20-8,707-8,991 0,284 U20a -8,635-12,578 3,943 Z výše uvedené tabulky vyplývá, že výrobna z důvodů překročení zvýšení napětí nad 2 % nemůže být provozována př účníku 0,98 nd a plném výkonu výrobny Provoz výrobny př účníku 0,97 nd Určené hodnoty př účníku 0,97 nd strojů přpojených k sít jsou uvedeny ve výpočtové příloze E. Následující tabulka ukazuje porovnání napětí v uzlech před a po přpojení výrobny do sítě. Tab.7-27 Změna napětí př účníku 0,97 nd Uzel ΔU před [%] ΔU po [%] rozdíl [%] U0 0,402 0,159-0,243 OKC -8,751-9,497 0,746 U19-8,444-10,149 1,705 U21-8,489-10,88 2,391 PRT -8,274-11,612 3,338 U20a -8,635-11,87 3,235 U42-9,196-12,256 3,06 Z výše uvedené tabulky vyplývá, že výrobna z důvodů překročení zvýšení napětí nad 2 % nemůže být provozována př účníku 0,97 nd a plném výkonu výrobnou do sítě.

49 7 Řešení ustáleného chodu sítě 110kV včetně nové výrobny Provoz výrobny př účníku 0,9681 kap Provoz výrobny př účníku 0,9681 s kapactním charakterem a maxmálním výkonem výrobny 138 MW nepřekročí změnu napětí v uzlech sítě přes 2 %. Jedná se o hranční účník, který je na dolní hranc 2 % změny napětí v uzlu U42. Vypočítané hodnoty ze kterých je složena tabulka Tab jsou uvedeny ve výpočtové příloze E. V následující tabulce Tab.7-30 uvedeme pro přehled změnu napětí ve vybraných uzlech sítě před a po přpojení výrobny. Tab.7-30 Změna napětí př účníku 0,9681 kap Uzel ΔU před [%] ΔU po [%] rozdíl [%] U0 0,402 0,779 0,377 OKC -8,751-7,508-1,243 U19-8,444-6,834-1,61 U21-8,489-6,646-1,843 PRT -8,274-6,416-1,858 U20a -8,635-6,728-1,907 U42-9,196-7,203-1, Provoz výrobny př účníku 0,9983 kap Provoz výrobny př plném výkonu 138 MW a účníku 0,9983 kapactní povahy je z hledska změny napětí v uzlech sítě na horní hranc tolerance. Př dalším navýšení účníku jž dochází k překročení hrance 2 % změny napětí v uzlech sítě. V následující tabulce Tab.7-33 jsou uvedeny vybrané uzly sítě a změna napětí v těchto uzlech před a po přpojení výrobny př zmíněném účníku. Celkové vypočítané hodnoty napětích v uzlech, proudů a výkonů ve větvích sítě jsou uvedeny ve výpočtové příloze E. Tab.7-33 Změna napětí př účníku 0,9983 kap Uzel ΔU před [%] ΔU po [%] rozdíl [%] U0 0,402 0,379-0,023 OKC -8,751-8,783 0,032 U19-8,444-9,152 0,708 U21-8,489-9,698 1,209 PRT -8,274-10,272 1,998 U42-9,196-10,971 1,775 U20a -8,635-10,551 1, Souhrn poměrů v předávacím místě po přpojení výrobny Souhrn napěťových poměrů př provozu elektrárny Prostějov 58+80MW uvádí tabulka Tab V této tabulce jsou shrnuty počítané účníky a změna napětí ve sledovaných uzlech sítě s ohledem na změnu napětí do 2 %. Z této tabulky vychází, že výrobnu je možné provozovat vzhledem ke změně napětí př účnících 0,9983 kap 0,9681 kap a plném výkonu. Tomuto pásmu účníků odpovídá odběr jalového výkonu ze sítě v rozmezí 39,6 MVAr 24,3 MVAr. Pro názornost je v obrázku Obr. 7-3 uveden graf průběhu změny napětí v závslost na účníku v předávacím místě PRT.

50 7 Řešení ustáleného chodu sítě 110kV včetně nové výrobny 50 Tab.7-36 Souhrn účníků a změny napětí Účník Uzel 0,96 kap 0,9681 kap 0,97 kap 0,98 kap 0,99 kap 0,9983 kap ΔU [%] ΔU [%] ΔU [%] ΔU [%] ΔU [%] ΔU [%] ΔU [%] ΔU [%] ΔU [%] ΔU [%] U0 0,428 0,377 0,364 0,292-0,202-0,023 0,002 0,217 0,249 0,243 OKC -1,407-1,243-1,202-0,97-0,683 0,032-0,034 0,658 0,758 0,746 U19-1,965-1,61-1,522-1,021-0,402 0,708 0,982 1,591 1,949 1,705 U21-2,343-1,843-1,721-1,018-0,15 1,209 1,787 2,248 2,82 2,391 PRT -2,536-1,858-1,69-0,735-0,44 1,998 3,072 3,171 4,031 3,338 U20a -2,586-1,907-1,74-0,785 0,396 1,916 3,023 3,042 3,943 3,235 U42-2,672-1,993-1,826-0,871-0,309 1,775 2,936 2,827 3,793 3,06 1 0,99 nd 0,98 nd 0,97 nd V tabulce jsou zeleně vyznačeny přípustné meze provozu výrobny př plném výkonu a červeně nepřípustné meze provozu výrobny. Tučně je zvýrazněn uzel PRT jako přípojné místo výrobny a uzel U42, které jsou dále vyobrazeny na obrázku Obr U [%] ,96kap 0,9681kap 0,97kap 0,98kap 0,99kap 0,9983kap 1 0,99nd 0,98nd 0,97nd Účník Uzel PRT Uzel U42 Obr.7-3 Graf změny napětí v přípojném místě v závslost na účníku generátoru př plném výkonu výrobny V grafu jsou červeně vyznačeny meze ±2 %, což jsou povelené meze změny napětí pro přpojení nového zdroje do sítě 110 kv. Z důvodu změny napětí byl více kontrolován uzel U42, ve kterém byla větší změna napětí než v přípojném uzlu PRT z důvodu přpojení VTE Malé Hradsko.

51 7 Řešení ustáleného chodu sítě 110kV včetně nové výrobny Snížený výkon výrobny př různých účnících a dodržené změně napětí do 2 % v uzlech sítě V této podkaptole provedeme výpočty k určení velkost dodávaného výkonu výrobnou př různých účnících tak, aby byla dodržena podmínka udržení změny napětí před a po přpojení výrobny do 2 %. Vzhledem k předchozím výpočtům př plném výkonu generátorů můžeme říc, že se budeme přednostně zabývat účníky 0,96 kap, 1, 0,99 nd, 0,98 nd a 0,97 nd. Př ostatních hodnotách účníků (0,97 kap, 0,98 kap, 0,99 kap) je schopna výrobna pracovat př plném výkonu 138 MW a udržet změnu napětí po přpojení výrobny do sítě do 2 % Provoz výrobny př účníku 0,96 kap Z vypočítaných hodnot napětí v uzlech, proudů a výkonů ve větvích sítě, které jsou uvedeny ve výpočtové příloze E bylo zjštěno, že hodnota maxmálního dodávaného výkonu výrobnou do sítě př účníku 0,96 kap, která nezpůsobí změnu napětí překračující 2 % v uzlech sítě je 121,5 MW. Následující tabulka Tab.7-37 uvádí napěťovou změnu vyvolanou přpojením strojů s účníkem 0,96 kap ve sledovaných uzlech a př maxmálním výkonu výrobny 121,5 MW. Tab.7-37 Změna napětí př účníku 0,96 kap a výkonu 121,5 MW Uzel ΔU před [%] ΔU po [%] rozdíl [%] U0 0,402 0,732 0,33 OKC -8,751-7,655-1,096 U19-8,444-6,97-1,474 U21-8,489-6,744-1,745 PRT -8,274-6,413-1,861 U20a -8,635-6,724-1,911 U42-9,196-7,199-1, Provoz výrobny př účníku 1 Provoz výrobny př nastaveném neutrálním účníku generátorů 1, je z hledska změny napětí v uzlech sítě do 2 % povolen s výkonem 60 MW. Př překročení této hodnoty výkonu výrobny jž nastává překročení změny napětí nad 2 % a to je nepřípustné. Vycházíme z vypočítaných hodnot napětích v uzlech, proudů a výkonů ve větvích sítě, které jsou uvedeny ve výpočtové příloze E. V následující tabulce Tab.7-40 uvedeme pro názornost vybrané uzly sítě a změnu napětí v nch před a po přpojení výrobny. Tab.7-40 Změna napětí př účníku 1 a výkonu 60 MW Uzel ΔU před [%] ΔU po [%] rozdíl [%] U0 0,402 0,277-0,125 OKC -8,751-9,117 0,366 U19-8,444-9,409 0,965 U21-8,489-9,864 1,375 PRT -8,274-10,248 1,974 U20a -8,635-10,55 1,915 U42-9,196-11,01 1,814

52 7 Řešení ustáleného chodu sítě 110kV včetně nové výrobny Provoz výrobny př účníku 0,99 nd Z výpočtů změny napětí v uzlech sítě byl určen maxmální výkon výrobny př účníku 0,99 nd 35 MW. Tato hodnota výkonu výrobny př daném účníku udržuje změnu napětí v uzlech sítě do 2%. Vycházel jsme z hodnot, které jsou uvedeny ve výpočtové příloze E. V následující tabulce Tab.7-43 jsou uvedeny změny napětí ve vybraných uzlech sítě př výkonu výrobny 35MW a účníku 0,99 nd. Tab.7-43 Změna napětí př účníku 0,99 nd a výkonu 35 MW Uzel ΔU před [%] ΔU po [%] rozdíl [%] U0 0,402 0,234-0,168 OKC -8,751-9,26 0,509 U19-8,444-9,507 1,063 U21-8,489-9,926 1,437 PRT -8,274-10,241 1,967 U20a -8,635-10,543 1,908 U42-9, , Provoz výrobny př účníku 0,98 nd Pro účník 0,98 nduktvního charakteru jsme pomocí výpočtů určl velkost výkonu výrobny, který nezpůsobí změnu napětí v uzlech větší než 2 %. Tento výkon má hodnotu 30 MW. Vycházel jsme z vypočítaných hodnot, které jsou uvedeny ve výpočtové příloze E. V tabulce Tab.7-46 jsou uvedeny změny napětí ve vybraných uzlech př výkonu generátorů 30 MW a účníku 0,98 nd. Tab.7-46 Změna napětí př účníku 0,98 a výkonu 30 MW Uzel ΔU před [%] ΔU [%] rozdíl [%] U0 0,402 0,226-0,176 OKC -8,751-9,286 0,535 U19-8,444-9,524 1,08 U21-8,489-9,936 1,447 PRT -8,274-10,24 1,966 U20a -8,635-10,541 1,906 U42-9,196-10,998 1, Provoz výrobny př účníku 0,97 nd Výkon výrobny pro účník 0,97 nd musí být z maxmálního možného dodávaného výkonu 138 MW snížen na 27,5 MW z důvodu dodržení změny napětí v uzlech sítě do 2 %. Vypočítané hodnoty napětí v uzlech, proudy a výkony ve větvích sítě ze kterých jsme vycházel jsou uvedeny ve výpočtové příloze E. V následující tabulce Tab.7-49 jsou pro názornost uvedeny změny napětí před a po přpojení výrobny do sítě ve vybraných uzlech sítě.

53 7 Řešení ustáleného chodu sítě 110kV včetně nové výrobny 53 Tab.7-49 Změna napětí př účníku 0,97 nd a výkonu 27,5 MW Uzel ΔU před [%] ΔU po [%] rozdíl [%] U0 0,402 0,221-0,181 OKC -8,751-9,304 0,553 U19-8,444-9,542 1,098 U21-8,489-9,955 1,466 PRT -8,274-10,259 1,985 U20a -8,635-10,559 1,924 U20-9,196-11,016 1,82 Výše uvedené výpočty nám ukazují, př jakých výkonech a konkrétních účnících neovlvní přpojení nové výrobny změnu napětí nad dvě procenta. V následujícím grafu, který je na obrázku Obr.7-4 lze pozorovat průběh výkonů př uvažovaných účnících bez překročení změny napětí 2 % před a po přpojením výrobny do sítě. P[MW] ,96kap 0,97kap 0,98kap 0,99kap 1 0,99nd 0,98nd 0,97nd účník Obr.7-4 Hodnoty výkonu prostějovské výrobny včetně VTE Malé Hradsko ( U do 2%) 7.3 Stav po změně konfgurace včetně nové výrobny a bez VTE Malé Hradsko V této kaptole se budeme zabývat výpočty pro určení maxmálního možného dodávaného výkonu kogenerační výrobnou do sítě př různých hodnotách účníku generátorů za předpokladu, kdy nebude přpojen do sítě větrný park Malé Hradsko. S touto varantou se dříve nepočítalo, ovšem v průběhu zpracování této práce došlo ke stažení žádost o přpojení VTE Malé Hradsko a z tohoto důvodu musíme nadále počítat s touto varantou. Vycházet budeme z následujícího schématu, které je uvedeno na Obr.7-5. Nejprve provedeme výpočet ustáleného chodu sítě bez dodávky výkonu kogenerační výrobnou do sítě. Tyto výsledky nám poslouží k porovnání změny napětí v uzlech sítě s výpočty chodu sítě s přpojenou výrobnou. Porovnáním těchto výpočtů vyhodnotíme změnu napětí v uzlech sítě, která musí být v mezích ±2 % z důvodu vyhovění

54 7 Řešení ustáleného chodu sítě 110kV včetně nové výrobny 54 pravdlům pro paralelní přpojování nové výrobny do sítě 110 kv. Obr.7-5 Schéma DS 110 kv po změně konfgurace sítě včetně nové výrobny a bez uvažování VTE Malé Hradsko [9] Výpočet ustáleného chodu sítě bez nové výrobny a bez větrného parku Malé Hradsko Pro výpočet ustáleného chodu sítě, ve které neuvažujeme VTE Malé Hradsko a bez dodávky kogenerační výrobny do sítě vycházíme ze schématu uvedeném na Obr.7-5. Výpočty provedeným pro zmíněnou konfgurac sítě jsme získaly hodnoty napětí v uzlech, proudy a výkony ve větvích sítě, které jsou kompletně uvedeny ve výpočtové příloze E. Parametry sítě jsou shodné s předchozím kaptolam. V této kaptole uvedeme pouze hodnoty napětí ve sledovaných uzlech sítě, které jsou sledovány z důvodu změny napětí po přpojení výrobny. Tyto uzly jsou uvedeny v následující tabulce Tab Dále uvedeme tabulku proudů a výkonů v sít, která bude obsahovat pouze vybrané vedení z oblast kolem rozvodny Prostějov, Tab Tab.7-55 Napětí ve sledovaných uzlech Uzel U [kv] Úhel [ ] ΔU [%] Zk [Ohm] Úhel [ ] Sk [MVA] U0 398,346-1,097 0,413 15, ,72 OKC 119,611-3,203-8,737 3,905 89, ,07 U19 118,927-3,967-8,115 11,346 78, ,113 U21 118,734-4,433-7,94 15,568 76, ,977 PRT 118,184-5,105-7,44 17,123 76,5 777,296 U20a 118,258-5,119-7,507 20,856 75, ,181 U42 118,353-5,137-7,594 26,731 73, ,932

55 7 Řešení ustáleného chodu sítě 110kV včetně nové výrobny 55 Tab.7-56 Proudy a výkony ve vybraných větvích Prvek Uzel I [A] Úhel [ ] Z [Ohm] Úhel [ ] P [kw] Q [kvar] S [kva] 5575 U21 89,587-8,264 17,465 72, , , , OKC 89,323-3,179 17,465 72, ,3 7, , OKC 110, ,942 9,066 72, ,5-1928, , U19 110, ,637 9,066 72, , , , PRT 86,501-10,837 9,992 72, , , , U21 86,141-7,849 9,992 72, ,5-1055, , U19 87, ,381 16,268 72, ,6 424, , PRT 87, ,571 16,268 72, ,91 728, , A PRT 13,151-95,182 3,736 68,797-3, , , B U42 8,755-95,213 5,862 68,947 2, , ,734 Napětí v uzlech se drží u horní hrance tolerance +10 %, což je ovšem v toleranc z hledska provozu sítě. Z výsledků také vyplývá že jednotlvé prvky sítě nejsou přetěžovány Snížený výkon výrobny př různých účnících a dodržené změně napětí do 2 % v uzlech sítě bez VTE Malé Hradsko Nyní provedeme obdobné výpočty, které jsou uvedeny v kaptole Pomocí těchto výpočtů určíme o kolk je třeba snížt výkon výrobny př různých účnících, aby byla dodržena podmínka změny napětí po přpojení kogeneračního zdroje do sítě do 2 %. Varanta přpojení výrobny v Prostějově bez větrného parku Malé Hradsko se po stažení žádost o přpojení VTE Malé Hradsko jeví jako nejpravděpodobnější. Provedením výpočtů byly určeny mezní výkony výrobny, které splňují změnu napětí do 2 %. Tyto hodnoty výkonů jsou uvedeny v Tab.7-57 a dále pro názornost uvedeny na Obr.7-6. Dále jsou uvedeny v tabulce Tab.7-58 souhrnné hodnoty změny napětí ve vybraných uzlech sítě př daných účnících a snížených výkonech výrobny. Tab.7-57 Hodnoty výkonů nové výrobny pro dané účníky Účník 0,96kap 0,97kap 0,98kap 0,99kap 1 0,99nd 0,98nd 0,97nd Výkon[MW] ,5 26,5 24 P[MW] ,96kap 0,97kap 0,98kap 0,99kap 1 0,99nd 0,98nd 0,97nd účník Obr.7-6 Hodnoty výkonu prostějovské výrobny bez VTE Malé Hradsko ( U do 2%)

56 7 Řešení ustáleného chodu sítě 110kV včetně nové výrobny 56 Tab.7-58 Souhrnné hodnoty změny napětí pro snížené výkony v sít bez VTE Malé Hradsko Uzel Účník 0,96 kap 0,97 kap 0,98 kap 0,99 kap ΔU [%] ΔU [%] ΔU [%] ΔU [%] ΔU [%] ΔU [%] ΔU [%] ΔU [%] U0-0,034 0,3 0,229 0,141-0,137-0,165-0,171-0,174 OKC 0,046-1,019-0,793-0,513 0,395 0,492 0,512 0,522 U19 1,037-1,103-0,615-0,01 1,019 1,08 1,092 1,094 U21 1,758-1,184-0,497 0,354 1,425 1,465 1,473 1,47 PRT -1,91-1,08-0,141 1,021 1,989 1,996 1,999 1,989 U20a -1,911-1,08-0,141 1,022 1,991 1, ,991 U42-1,913-1,081-0,141 1,023 1,992 1,999 2,002 1, ,99 nd 0,98 nd 0,97 nd Z výše uvedených tabulek vyplývá, že př hodnotách výkonu, které jsou uvedeny v Tab dosahují změny napětí v uzlech sítě do 2 %. Př porovnání výkonů výrobny pro účníky včetně uvažování VTE Malé Hradsko a bez tohoto zdroje jsme došl k zjštění, že výrobna v Prostějově musí dodávat snížený výkon bez VTE Malé Hradsko oprot uvažování tohoto zdroje. Předpoklad byl však opačný. Menší dodávané výkony kogenerační výrobnou v Prostějově bez uvažování VTE Malé Hradsko jsou dány změnou zkratových poměrů v sít.

57 7 Řešení ustáleného chodu sítě 110kV včetně nové výrobny Krtérum N-1 Krtérum N-1 pro vedení mez Otrokovcem (OKC) a Prostějovem (PRT) bylo počítáno pro předpoklad nefunkčnost jednoho s těchto vedení (5577, 5578). Výpočty byly provedeny pro nehorší možný stav a sce př nejvyšším výkonu výrobny 138 MW a účníku 0,99 kap. Dále se nepředpokládala žádná zátěž v uzlu PRT (zátěž PROST). Vycházel jsme tedy z následujícího schématu uvedeného na Obr.7-7 [9], kde byly střídavě vypínány venkovní vedení 5577 a Obr.7-7 Schéma DS 110 kv pro výpočet krtéra N-1 na vedení 5577 a 5578 [9] Předpokládaný výpadek jednoho ze zmíněných vedení zapříčnl přetížení druhého vedení. Z tohoto důvodu se př takovéto stuac musí snížt výkon výrobny. Př zachování účníku výrobny 0,99 kap byly stanoveny následující hodnoty výkonů, př které je zatěžování zbylého vedení maxmálně na 95 % přenosové kapacty a změna napětí v uzlech sítě do 2 %. Př vypnutém vedení 5577 dochází k přetěžování vedení 5576 o 137A a 5578 o 153A. Z tohoto důvodu musí být snížen výkon výrobny na 105 MW. Ovšem dále zůstává zvýšené napětí v uzlech PRT přes hranc 2% a proto musí být výkon dále omezen na konečných 92 MW. Př tomto výkonu jsou původně přetížené vedení 5576 a 5578 zatíženy přblžně na 63,7 % své přenosové kapacty a je splněna podmínka změny napětí ±2 % po přpojení nového zdroje do sítě. Př dalších výpočtech bylo vypnuto vedení 5578 a zapnuté Př plném výkonu výrobny byly přetíženy vedení 5577 o 155A a vedení 5575 o 153A. Proto je nutné snížt výkon výrobny na 105 MW, což zaručuje zatížení přetížených vedení na 95 % přenosové kapacty. Dále však změna napětí v uzlech sítě přesahuje hranc ±2% po přpojení výrobny do sítě. Pro splnění této podmínky je nutné výkon výrobny dále snížt až na hodnotu 87,5 MW, př které jsou zbylá vedené zatížena na 63,4 %. Rozdíl snížených výkonů (92 MW a 87,5 MW) je dán zasmyčkováním vedení do rozvodny Nezamyslce dráhy, čímž vedení 5577 je delší než vedení Výše zmíněné stavy př výpočtu krtéra N-1 pro vedení 5577 a 5578 nám ukazují, že př výpadku jednoho z vedení mez Otrokovcem a Prostějovem je nutné snížt výkon kogenerační výrobny na 87,5 MW. Př výše zmíněných výpočtech bylo nutné kontrolovat změnu napětí v uzlech sítě, než zatížtelnost vedení.

58 8 Návrh techncko nvestčních opatření pro odstranění negatvních vlvů 58 kogenerační výroby na chod dstrbučních sítí 8 NÁVRH TECHNICKO INVESTIČNÍCH OPATŘENÍ PRO ODSTRANĚNÍ NEGATIVNÍCH VLIVŮ KOGENERAČNÍ VÝROBY NA CHOD DISTRIBUČNÍCH SÍTÍ Kogenerační výroba ve své podstatě není původcem výrazných zpětných vlvů na napájecí síť. U každého nového zdroje dochází ke změně napětí v přípojném místě, které se musí kontrolovat, aby vyhovovalo PPDS [10]. Vzhledem k tomu, že kogenerační výrobna bude osazena synchronním generátory, nebude původcem harmonckých proudů a lze je zanedbat. Ovlvnění sítě vlvem flkru lze také zanedbat, z důvodu charakteru strojů umístněných ve výrobně. [13] Zařízení HDO, která jsou obvykle provozována na frekvencích 180 Hz až 1050 Hz jsou ovlvněny přpojením nové výrobny na síť zejména přídavným zatížením vysílačů HDO. Toto ovlvnění může způsobt změny hladny sgnálu HDO v přípojném bodu výrobny a ostatních uzlech sítě. Obecně platí, že hladna sgnálu HDO nesmí klesnout o 10 až 20 % pod požadovanou hladnu. Blíže jsou tyto podmínky specfkovány v PPDS [10]. V této prác jsme se nezabýval ovlvněním sgnálu HDO v sít 110 kv přpojením nové výrobny v Prostějově. Vycházíme však z toho, že v uvedené starší stud, provedené frmou EnerGoConsult ČB, s.r.o. je pro stav po vybudování vedení Konce Opatovce proveden výpočet ovlvnění sgnálu HDO. Z těchto výpočtů vyplývá, že hodnota útlumu sgnálu HDO v předávacím místě PRT má velkost 57,6 %, což je nad dovoleným hrancem a bude nutno technckých opatření na snížení útlumu sgnálu HDO. [13] V této prác, která se zabývá posouzením možnost přpojení paroplynové výrobny bylo na základě výpočtů zjštěno, že nvestce vynaložené do dstrbuční sítě 110 kv, do které bude v budoucnu přpojena zmíněná výrobna s výkonem 138 MW, nebudou z hledska přenosové kapacty sítě nutné. Provozovatel dstrbuční sítě totž požaduje po zřzovatel nového zdroje řízení výkonu výrobny z důvodu dodržení PPDS. Př dodržení změny napětí v uzlech sítě nedochází k přetěžování prvků sítě a př překročení této změny je přenosová kapacta vedení dostatečná. Výpočty však ukazují, že výrobna může pracovat př plném výkonu pouze s kapactním účníkem, jnak překračuje změna napětí v uzlech sítě 2 %. Opatření, které by napomohlo výrobně pracovat v nduktvním účníku je pouze změna zkratových poměrů v sít. Tuto změnu lze provést zvýšením zkratového poměru v uzlu Otrokovce, nebol přdáním paralelního transformátoru do napájecího uzlu Otrokovce, ovšem zde už pracují dva transformátory paralelně. Další možností je zvýšení průřezu stávajícího vedení v sít mez uzly Otrokovce a Prostějov ze stávajícího průřezu 240 mm 2 na 350 mm 2. Tato změna však znamená výměnu stožárů, které by jž neunesly zvýšené zatížení v podobě vyšších průřezů vodčů. Změna zkratových poměrů v sít navýšením průřezů vedení však nebude vzhledem k délce vedení tak výrazná, aby zaručla provoz výrobny v celém rozsahu účníků př plném výkonu. Výraznou změnu zkratového výkonu by bylo dosaženo výstavbou nového (paralelního vedení) mez Prostějovem a Otrokovcem. Ovšem z hledska majetkoprávního projednání trasy vedení 110 kv s vlastníky dotčených pozemků je praktcky nereálné.

59 9 Vyhodnocení výpočtů a případných navržených změn a opatření 59 9 VYHODNOCENÍ VÝPOČTŮ A PŘÍPADNÝCH NAVRŽENÝCH ZMĚN A OPATŘENÍ Z předchozích výpočtových kaptol č.6 a č.7 nyní provedeme shrnutí výsledků výpočtů a navržených opatření pro vyhovující přpojení nové výrobny v Prostějově do sítě 110 kv. Kaptola č.6 obsahuje výpočet ustáleného chodu stávající sítě pro 2 předpokládané stavy a to UCH samotné sítě a poté byly přmodelovány větrné parky Skřípov a Malé Hradsko a ostatní souvsející zdroje pracující do uvažované sítě. Z těchto výpočtů bylo zjštěno, že nedochází k přetěžování žádného z uvedených prvků v modelované sít. Ovšem problémy nastaly se změnou napětí v uzlech sítě po přpojení větrných parků s uvažováním souvsejících zdrojů. Tyto hodnoty napětí přesahovaly povolené meze ± 2 %, které jsou dány PPDS. Konkrétně se to týká uzlu U20 nebol přípojnce v Koncích (U42), ve kterém jsou přpojeny větrné parky a změna napětí přesahuje povolenou mez o 1,474 % (1,331 %). Z tohoto důvodu je nutné snížt výkon větrných parků do doby, než bude vystavěno nové vedení mez obcem Konce Opatovce a větrný park Skřípov (AS1) bude zasmyčkován na toto vedení a bude pracovat prot rozvodně Čebín. Poté budou moc oba větrné parky pracovat na plný výkon. Do této změny v sít však musí větrný park Skřípov omezt výkon z hodnoty 23 MW na hodnotu 15,5 MW a větrný park Malé Hradsko (AS2 o výkonu 26 MW) nesmí do sítě dodávat žádný výkon. Tyto opatření jsou nutná pro dodržení předepsaných parametrů dle PPDS. Nadále jsme jž v kaptole č.7 posuzoval samotné přpojení kogenerační výrobny v Prostějově o celkovém výkonu 138 MW. Tato výrobna bude jž přpojena do sítě po vybudování vedení Konce - Opatovce a po zasmyčkování větrného parku Skřípov prot rozvodně Čebín. Z tohoto důvodu jž větrné parky budou uvažovány v plné výš. Nejprve byly provedeny výpočty UCH sítě bez nové výrobny, kdy bylo zjštěno, že nedochází k přetěžování prvků sítě, také napětí v uzlech, proudy a výkony ve větvích sítě jsou v mezích tolerance. Není tedy nutné provádět žádné změny. Dále byly určeny změny napětí po přpojení plánované výrobny př různých účnících. Z těchto výpočtů je možný provoz výrobny př plném výkonu pouze př kapactních účnících (0,99 kap až 0,97 kap). Tomuto pásmu účníků odpovídá odběr jalového výkonu ze sítě v rozmezí 39,6 MVAr 24,3 MVAr. Byly také určeny hodnoty hrančních účníků př plném výkonu výrobny, kdy nedojde k překročení povolené změny napětí v přípojném bodě a v uzlech posuzované sítě. Hodnoty těchto účníků jsou 0,9983 kap a 0,9681 kap. Vzhledem k tomu, že bude nutné řídt výkon výrobny v určtých mezích, byly dále provedeny výpočty pro určení hodnot sníženého výkonu výrobny př různých účnících z hledska dodržení změny napětí ± 2 % po přpojení výrobny do sítě. Tyto hodnoty obsahuje kaptola Řízení parametrů výrobny bude nutné pro správné fungování DS a pro dodržení kvalty dodávky elektrcké energe konečným odběratelům. Jako třetí provozní stav byla uvažovaná síť bez VTE Malé Hradsko a z tohoto důvodu byly provedeny další výpočty k určení hodnot velkost výkonu výrobny př různých účnících vzhledem k dodržení změny napětí po přpojení výrobny do sítě. Tyto výkony byly vypočteny a jsou nžší než výkony s uvažováním VTE Malé Hradsko. Tato změna souvsí se změnou zkratových poměrů v sít po odpojení VTE Malé Hradsko. Celkové hodnoty výkonů jsou uvedeny v kaptole Opatření, které by umožňovalo provoz výrobny př plném výkonu a v celém rozsahu hodnot účníků lze provést změnou zkratových poměrů v sít. Tuto změnu lze nejefektvněj provést výstavbou paralelního vedení mez Otrokovcem a Prostějovem. Ovšem

60 9 Vyhodnocení výpočtů a případných navržených změn a opatření 60 z majetkoprávního hledska projednání trasy nového vedení 110 kv s vlastníky dotčených pozemků je nereálné. Přpojení a následné provozování závsí na domluvě provozovatele kogenerační výrobny a provozovatele dstrbuční sítě, aby vše probíhalo dle platné legslatvy. Na závěr byly uvažovány nestandardní provozní stavy v sít př nejhorší možné varantě, a to př dodávkách plného výkonu plánované výrobny do sítě a bez uvažování zátěže v Prostějově. Za nestandardní provozní stav bylo uvažováno krtérum N-1 pro vedení mez Otrokovcem (OKC) a Prostějovem (PRT). Z těchto výpočtů byla zjštěna nutnost snížení výkonu výrobny ze 138 MW př účníku 0,99 kap až na hodnotu 87,5 MW. Př této hodnotě je zaručena zatížtelnost zbylého vedení na 64 % přenosové kapacty a hlavně dodržena změna napětí v uzlech sítě do 2%. V tomto případě je lmtem změna napětí v sít nkolv zatížení vedení. Pokud by jsme posuzoval pouze dodržení přenosové kapacty zbylého vedení do 95%, stačlo by snížt výkon pouze na 105 MW. Ovšem z důvodu změn poměrů v sít př výpadku jednoho vedení, musí být snížen výkon až na konečnou hodnotu 87,5 MW, př které je zaručen chod sítě př vyhovujících parametrech.

61 10 Závěr ZÁVĚR Vzhledem ke stále se zvyšující spotřebě elektrcké energe v celosvětovém měřítku, je třeba tento trend moderní doby vyrovnávat výstavbou nových zdrojů. Také však musíme mít na pamět, že prmární zdroje energe mají vyčerpatelné zásoby. Z tohoto důvodu je zapotřebí neustále zvyšovat účnnost přeměny energe na ušlechtlejší formy, jako je elektrcká energe. Plánovaná kogenerační výrobna v Prostějově kromě výroby elektrcké energe 58 MWe, bude vyrábět také teplo (paroplynová teplárna 80 MWe) a zásobovat jím blízké okolí. Výrobou elektrcké a tepelné energe z prmárních zdrojů, v našem případě zemního plynu, zvyšujeme využtelnost přeměny energí. Pro přpojení plánované výrobny musíme provést výpočet ustáleného chodu sítě 110 kv, do které má být přpojena. Pro výpočet ustáleného chodu můžeme použít některou z početních metod, které jsou uvedeny v kaptole 3. Výběr mez uvedeným metodam je závslý na konkrétním řešení dané sítě. Ustálený chod sítě 110 kv v oblast Prostějovska byl spočítán pomocí počítačového programu E-VLIVY, který k výpočtu využívá metodu uzlových napětí a Gaussovu elmnační metodu pro výpočet soustavy rovnc. Výpočet byl proveden pro první plánovaný stav před vybudováním vedení Konce - Opatovce. Výpočet ustáleného chodu sítě pro druhý plánovaný stav po vybudování vedení Konce - Opatovce, které je znázorněno v příloze na schématu č.2 nebude proveden. Toto vedení se bude uvažovat až př výpočtech ustáleného stavu přpojení výrobny do této sítě. Z výpočtů ustáleného stavu DS 110 kv z kaptoly vyplývá, že výsledné hodnoty napětí v jednotlvých uzlech soustavy se drží u horní hrance tolerance (8,6 %), ale jsou v toleranc ±10%, což odpovídá podle ČSN Také nedochází k přetěžování vedení. Výsledky výpočtů, kde uvažujeme větrné parky Skřípov 23 MW a Malé Hradsko 26 MW včetně ostatních souvsejících zdrojů pracujících do uvažované sítě, jsou uvedeny v kaptole Př tomto provozním stavu se nám neprojevlo žádné přetížení prvků soustavy (vedení, transformátorů apod.), ale musel jsme se blíže zabývat změnou napětí v uzlech. Napětí v uzlech U44 až U51 vybočlo z tolerance ±10 %. Přestože došlo k vybočení z dané tolerance, nebudeme tyto hodnoty posuzovat z důvodu vlastní nstalace větrných parků, která je na napěťové hladně 22 kv a nejedná se o dstrbuční síť. Tyto uzly jsou ve výsledných tabulkách uvedeny spíše pro úplnost. Pro praktcké řešení DS 110 kv nemají význam. Problémy se změnou napětí, které by se mělo pohybovat v mezích ±2 % př přpojení nového zdroje do sítě nám vznkly mez Koncem (KNC) a Prostějovem (PRT), kde byly přpojeny souvsející zdroje větrných parků. Konkrétně v uzlech U20 (uzel odpovídající přípojnc 110 kv v Koncích), (U42) a PRT, které jsme sledoval od začátku výpočtu ustáleného chodu kaptoly 6.1. Přpojením souvsejícího zdroje AS1 (VTE Skřípov) a AS2 (VTE Malé Hradsko) nám v uzlech U20 a U42 došlo ke zvýšení napětí nad 2 %. V uzlu U20 až na hodnotu 3,474 %. Z tohoto důvodu jsme musel omezovat výkon zdrojů AS1 a AS2. Došl jsme k závěru, že větrný park Malé Hradsko (AS2) nesmí být v provozu současně s větrným parkem Skřípov (AS1). Vyřazení větrného parku Malé Hradsko a omezování větrného parku Skřípov je dáno pořadím došlých žádostí o přpojení, kdy žádost na přpojení VTE Malé Hradsko byla podána pozděj, než pro VTE Skřípov. Omezení výkonu VTE Skřípov na 16 MW bylo převzato ze stude, která se zabývala přpojtelností prostějovské výrobny v roce 2008 [13]. Pomocí výpočtů bylo ověřeno, že př omezení výkonu VTE Skřípov na 16 MW dosáhneme

62 10 Závěr 62 změny napětí o 2,022 %. Pro splnění podmínky změny napětí do 2 % podle PPDS byl určen výkon 15,5 MW, který jž změnu napětí před a po přpojení VTE Skřípov udrží na 1,999 %. Pro přehlednost jsou v kaptole 6.2 uvedeny změny napětí ve sledovaných uzlech a také změny zatížení vedení před a po přpojení souvsejících zdrojů do sítě v oblast Konce, Prostějov, Otrokovce. V další část této práce jsme se jž zabýval samotným přpojením plánované kogenerační výrobny do sítě. Hlavním úkolem této práce bylo určt hodnoty výkonu kogenerační výrobny př různých účnících a př abnormálních provozních stavech tak, aby nedocházelo k přetěžování prvků sítě a ke změně napětí po přpojení výrobny vyšší než ±2 %. Pro splnění těchto úkolů bylo zapotřebí nejprve provést změnu konfgurace v sít, kdy došlo k přesmykování větrného parku Skřípov do uzlové oblast Čebín, dále došlo k rozpojení sítě v uzlu KNC (Konce), kde je držena napěťová záloha. Po těchto změnách jž uzlová oblast Čebín nemůže ovlvnt změny v sít, do které bude následně přpojena nová výrobna v Prostějově. Za těchto podmínek byly následně provedeny výpočty pro plný výkon výrobny př různých hodnotách účníku. Z takto získaných hodnot byl provoz výrobny př plném výkonu pouze př kapactním účníku v rozmezí 0,9983 kap a 0,9681 kap z důvodu změny napětí v uzlech sítě. Těmto hodnotám odpovídá odběr jalového výkonu ze sítě 39,6 MVAr 24,3 MVAr. Následně byly určeny snížené hodnoty výkonů výrobny př různých účnících, které nezpůsobují zvýšení napětí po přpojení výrobny do sítě nad 2 %. Dodržení těchto výkonů, které jsou uvedeny v kaptole zaručuje, že změna napětí v uzlech sítě bude udržena v požadovaných tolerancí a také nedojde k přetížení prvků sítě. Ve zmíněné kaptole jsou také uvedeny vybrané uzly sítě ve sledované oblast, ve kterých je nejvyšší změna napětí před a po přpojení výrobny do sítě. V průběhu zpracování této práce došlo ke stažení žádost o přpojení VTE Malé Hradsko. Z tohoto důvodu musel být provedeny další změny v modelované sít a provedeny opětovné výpočty k určení hodnot výkonu kogenerační výrobny př provozu do sítě bez uvažování VTE Malé Hradsko. Jednalo se tedy o třetí provozní stav př kterém lze předpokládat provoz prostějovské výrobny paralelně se sítí. Větrný park Skřípov byl následně uvažován v plné výš. Za předpokladu, že tyto změny v konfgurac sítě jsou jž konečné, zjštěné výkony z této kaptoly budou velce důležté k udržení provozu sítě na požadovaných parametrech. Hodnoty těchto výkonů a změny napětí ve vybraných uzlech sítě před a po přpojení výrobny do sítě jsou uvedeny ve formě tabulek v kaptole Př porovnání dodávaných výkonů kogenerační výrobny do sítě s uvažováním VTE Malé Hradsko a bez tohoto zdroje lze pozorovat jsté rozdílné hodnoty. Výpočty bylo určeno, že výkon kogenerační výrobny př dodávkách elektrcké energe do sítě bez uvažování VTE Malé Hradsko jsou nžší, než př paralelní výrobě obou zdrojů do DS. Snížení výkonu v důsledku změny napětí v sít je dáno odpojením asynchronního stroje od DS a tím změnou zkratových poměrů v sít. V rámc určování krtérí provozu výrobny paralelně s DS bylo také ověřováno krtérum N-1 pro vedení mez napájecím uzlem Otrokovce, kde dochází k transformac napětí z hladny 400kV na hladnu 110kV a mez uzlem Prostějov, který je označován za přípojné místo nové kogenerační výrobny. Jednalo se konkrétně o vedení označované ve schématu jako 5577 (5575) a 5578 (5576). Výpočty byly provedeny bez uvažování zátěže v Prostějově a př plném výkonu výrobny př kapactním účníku 0,99. Vzhledem k udržení zatížtelnost vedení na 95 % přenosové kapacty př vypnutém jednom ze zmíněných vedení musí být snížen výkon výrobny na 105 MW. Tato hodnota však nezaručuje udržení změny napětí do 2 % z důvodu změny

63 10 Závěr 63 poměrů v sít př výpadku jednoho z vedení. Z tohoto důvodu je nutné snížt výkon výrobny až na hodnotu 87,5 MW. Pokud by byl požadavek na provoz kogenerační výrobny př plném výkonu v celém rozsahu účníků, musel by se zvýšt zkratový výkon v uvažované sít 110 kv. Zvýšení zkratového výkonu lze dosáhnout například zvýšením průřezu stávajícího vedení. Konkrétně vedení mez napájecím uzlem Otrokovce a přípojném místě Prostějov. Toto vedení má nyní průřez 250mm 2 a navýšení na průřez například 350 mm 2 by znamenalo rekonstrukc stožárů, které jsou lmtovány mechanckým zatížením a neunesl by vyšší průřezy lan. Pokud by se přes tyto překážky rekonstrukce stávajícího vedení provedla, nebyl by zaručen požadovaný účnek z důvodu velké délky tohoto vedení. Další možností zvýšení zkratového poměru v sít je navýšení počtu transformátorů v napájecím uzlu Otrokovce, ovšem zde jž pracují dva transformátory paralelně a nelze počítat s dalším navýšením. Jako nejefektvnější řešení se nabízí výstavba nového, paralelního vedení ke stávajícímu mez uzly Otrokovce a Prostějov. Výstavba tohoto vedení by měla zaručt zvýšení zkratového poměru na požadovanou míru. Toto tvrzení nebylo ověřeno výpočtem. a bylo by zapotřebí vše detalně prověřt. Výstavba paralelního vedení mez Otrokovcem a Prostějovem z hledska majetkoprávního projednání trasy vedení 110 kv s vlastníky dotčených pozemků je praktcky nereálná. Z výše popsaných důvodů nelze předpokládat žádné výrazné změny v sít, které by dovoll provoz kogenerační výrobny na plný výkon pro všechny hodnoty účníku. Proto je nutné, aby byl provoz výrobny dohodnut s PDS jak ukládá PPDS. V tomto případě by se jednalo zejména o jalový výkon, který bude odebírán ze sítě př provozu v kapactním účníku. Př dodržení výše vypočítaných hodnot výkonů výrobny v Prostějově, nebude docházet k výraznému ovlvnění DS z pohledu napěťových změn a zatížtelnost prvků sítě. Je proto možné výrobnu přpojt bez vážnějších změn v sít.

64 Použtá lteratura 64 POUŽITÁ LITERATURA [1] Blažek V., Skala P.:Dstrbuce elektrcké energe VUT v Brně [2] Dvorský E., Hejtmánková P.:Kombnovaná výroba elektrcké a tepelné energe, BEN Praha 2005 [3] Fajmon B., Růžčková I.:Matematka 3 VUT v Brně, Brno 2005 [4] Haluzík E.:Řízení provozu elektrzačních soustav VUT v Brně, Praha1984 [5] Horák K.:Výpočet elektrckých sítí, Praha 1980 [6] Hutyra T.: Dokumentace k žádost o vydání rozhodnutí o umístění stavby, prosnec 2010 [7] Matoušek A.:Výroba elektrcké energe VUT v Brně, Brno 2007 [8] Osobní konzultace a propagační materály k vyvedení výkonu z paroplynového cyklu v teplárně Červený mlýn v Brně, Ing. Ondroušek Luděk [9] Podklady pro zpracování Dplomové práce od společnost E.ON Dstrbuce a.s. [10] Pravdla pro provozování Dstrbučních soustav, Příloha 4, Schváll Energetcký regulační úřad, květen 2009 [11] Pravdla provozování Dstrbučních soustav, Hlavní část a Příloha 4, Změna 01/2010, Schváll Energetcký regulační úřad, 7.června 2010 [12] Procházka K., Plachý V.:Posouzení přpojtelnost elektrárny Prostějov 58+80MW do R 110kV Prostějov v sít E.ON Dstrbuce, a.s., České Budějovce, červen 2008 [13] Procházka K., Plachý V.: Posouzení přpojtelnost farem VTE Skřípov 12*2000 kw a Malé Hradsko 16*2000 kw do sítě 110 kv E.ON Dstrbuce, a.s., České Budějovce leden 2008 [14] Příručka E-Vlvy, EGC EnerGoConsultng ČB, s.r.o. [15] onlne [ct ]

65 Příloha č.1 65 PŘÍLOHA Č.1 Obr.1 Schéma č.1 uvažované schéma pro výpočty ustáleného chodu a pro přpojení nového zdroje do uzlu PRT (Prostějov).[9]

66 Příloha č.1 66 Obr.2 Schéma č.2 Výhledová konfgurace včetně návrhu provozu DS 110 kv po roce Jedná se o návrh konfgurace, kde je zobrazeno vedení mez Koncem (KNC) a Boskovcem (BO). [9]