Notat Driftsupport Dato: 19. oktober 2004 Sagsnr.: 3418, 5640 Dok.nr.: 189544 v3 Reference: TKR-LAN-PKL /RIH-GIS Teknisk Forskrift TF 5.3.3 vest Spændings- og Mvar-regulering Forskriften er gældende fra 1. november 2004
Notat 189544 v3 i Indholdsfortegnelse 1. Forskriftens formål...1 2. Terminologi...1 3. Transmissionsnettet...3 3.1 Ansvarlig for transmissionsnettets spændinger og reaktive effektbalance..3 3.2 Normale spændinger, normale driftsforhold...3 3.2.1 Driftspændinger i transmissionsnettet...3 3.3 Spændinger i unormale driftsituationer...3 3.4 Reaktive virkemidler passive reaktive komponenter...4 3.4.1 Filterbatterier...4 3.4.2 Reaktorer...4 3.4.3 Kondensatorbatterier...4 3.5 Reaktive virkemidler dynamiske reaktive komponenter...4 3.5.1 Synkronkompensatorer...5 3.5.2 Elproduktionsanlæg...5 3.6 Regulering af 150/220/400 kv-nettets spænding...5 3.7 Generelt om den daglige spændings- og reaktive effektregulering...6 4. 60 kv- og underliggende net...6 4.1 Mvar-ansvarlige for distributionsnettenes spændinger og reaktive effektbalance...7 4.2 Normale driftsforhold, Mvar-bånd...7 4.3 Unormale driftsituationer (spændinger og Mvar-udveksling)...7 4.4 Reaktive virkemidler...8 5. Elproduktionsanlæg tilsluttet transmissionsnettet...8 5.1 Spændingsregulering efter spændingsreference...8 5.2 Manuel spændingsregulering...9 5.3 P/Q regulerområde...9 6. Referenceliste...10 Historik: Denne forskrift erstatter blåt notat N91/KD-643d "Mvar-kompensering og regulering af 150/220/400 kv-nettets spænding".
Notat 189544 v3 1 1. Forskriftens formål Sammensætningen af elsystemet i Jylland og på Fyn er præget af en stor andel af decentral kraftvarme og vindkraft tilsluttet i distributionsnettene. Det betyder, at distributionsnettenes rolle er ændret fra at være passive net til at være aktive net tilsvarende transmissionsnettet. Distributionsnettene præges desuden af en stigende andel af kabellægning på alle spændingsniveauer op til og med 60 kv. Deraf følger en forøget konstant produktion af reaktiv effekt i disse net. Disse forhold gør det nødvendigt at have en langt større koordineret spændingsregulering ved styring og drift af den reaktive effekt i det samlede transmissionsnet frem til rådighedsgrænsen, inklusive 150/60 kv-transformeren. Formålet med denne forskrift er at beskrive: - Principper for spændingsreguleringen af transmissionsnettet - Grænser for driftspændingen i transmissionsnettet - Krav til elproduktionsanlæg tilsluttet transmissionsnettet - De Mvar-ansvarliges operative ansvar og opgaver i relation til Eltra's forskrift for dimensionering af reaktiv effekt (Mvar-ordningen). 2. Terminologi Systemdrift omfatter sikkerheds- og driftsmæssige forhold af betydning for det samlede elsystem, f.eks. kobling med transmissionsnettets anlægsdele se "Teknisk Forskrift TFD01 Systemdriftsopgaven". Den systemansvarlige virksomheds kontrolrum har det overordnede overblik over det sammenhængende transmissionssystem i Jylland og på Fyn. Den systemansvarlige virksomheds driftsvagt har for det sammenhængende transmissionssystem det systemmæssige ansvar for at vurdere og koordinere den samlede spændingsregulering samt beslutte, hvilke koblinger der skal/må foretages i transmissionsnettet. Transmissionsnet omfatter netanlæg på 400 kv-, 220 kv- og 150 kv-niveau og HVDC-anlæg tilsluttet transmissionsnettet, der stilles til rådighed for den systemansvarlige virksomhed.
Notat 189544 v3 2 Rådighedsgrænsen mellem transmissionsnet og distributionsnet er defineret som sekundærsiden af 150/60-10 kv-transformernes gennemføringer (Banedanmarks transformere til togdrift er undtaget). Tilslutningspunkt for elproduktionsanlæg er her stedet, hvor en elproduktionsenhed er tilsluttet transmissionsnettet. Tilslutningspunktet defineres af ejergrænsen. Normal drift er driftstilstanden, hvor transmissionsnettet ikke er ramt af driftsforstyrrelse, og hvor nettets frekvens, spændinger samt koblingstilstand følger det planlagte. Unormal drift er driftstilstanden, hvor normale driftsbetingelser ikke er opfyldt. Unormal drift omfatter mange gradueringer af unormalitet rækkende fra mindre uforudsete hændelser til totalt systemsammenbrud. Ved P/Q-diagram forstås driftsmæssig sammenhæng mellem et elproduktionsanlægs produktion af aktiv effekt (P) og mulig reaktiv effekt (Q). Ved en given aktiv effekt fremgår driftsbåndet for mulig reaktiv produktion såvel induktivt som kapacitivt i tilslutningspunktet. Celle Net tilsluttet 150 kv-transformerens sekundærside i en 150 kv-station defineres som en celle. Mvar-ansvarlig For den enkelte 150 kv-station, med én eller flere netejere tilsluttet 150 kv-transformernes sekundærside (cellen), udpeger netejerne en person eller et selskab, der herefter er Mvar-ansvarlig over for den systemansvarlige virksomhed. Transmissionssystemet, samlet dimensionering og drift 400 kv-net 150 kv-net Transmissionsnet Rådighedsgrænse Samlet dimensione- 60 kv 60 kv 60 kv ring og drift pr. 150/60 kv station 60 kv Lokale net Figur 1 "Celle-princip".
Notat 189544 v3 3 3. Transmissionsnettet 3.1 Ansvarlig for transmissionsnettets spændinger og reaktive effektbalance Den systemansvarlige virksomhed har det overordnede ansvar for spændingsreguleringen og den reaktive effektbalance i transmissionssystemet i Jylland og på Fyn. "Forskrift for dimensionering af reaktiv effekt" (Mvar-ordningen) [Ref. A] stiller krav til den reaktive effektbalance i skillefladen, som er fastlagt til sekundærsiden af 150 kvtransformerne tilsluttet transmissionsnettet. 3.2 Normale spændinger, normale driftsforhold Stærkstrømsbekendtgørelsen definerer de øvre spændingsgrænser for 400 kv-, 220 kvog 150 kv-nettet til henholdsvis 420 kv, 245 kv og 170 kv. Disse grænser er de maksimale tilladte driftspændinger. Der skal sikres en passende driftsfleksibilitet i transmissionsnettet, som tilgodeser, at der under normale driftsforhold kan opretholdes normale spændinger i de underliggende net. 3.2.1 Driftspændinger i transmissionsnettet For at sikre mulighed for optimering af de reaktive effektflow samt sikre fleksibilitet for kobling med reaktive shuntkomponenter på 150 kv- og 400 kv-niveau tilstræbes spændingerne i transmissionsnettet inden for de spændingsområder, som er vist i Tabel 1. Tilstræbt nedre driftspænding [kv] Tilstræbt øvre driftspænding [kv] Maksimal driftspænding [kv] 400 kv-net 405 417 420 220 kv-net 220 242 245 150 kv-net 160 167 170 Tabel 1 Spændingsområder for transmissionsnettet. Tabel 1 angiver driftspændinger ved normale driftsforhold for transmissionsnettet. Lokale forhold kan motivere afvigelser i forhold til Tabel 1, herunder muligheden for at drive transmissionsnettet ved spændinger op til de maksimale tilladte driftspændinger, jf. Afsnit 3.2. 3.3 Spændinger i unormale driftsituationer Under unormale driftsforhold kan det være nødvendigt at afvige fra de driftsspændinger, som er vist i Tabel 1. Unormale driftsforhold kan opstå ved mangel af vitale netkomponenter (ledninger, transformere, elproduktionsenheder m.m.).
Notat 189544 v3 4 Ved saltstorm kan det være nødvendigt at reducerer driftspændingen til 135-140 kv i 150 kv-nettet for at mindske risikoen for overslag. 3.4 Reaktive virkemidler passive reaktive komponenter Transmissionsnettets reaktive effektregulering sker ved hjælp af følgende passive reaktive komponenter: 3.4.1 Filterbatterier Filterbatterierne i Vester Hassing og Tjele indeholder filtre for de højere harmoniske, som opstår ved kommutering i HVDC-anlæggene. Filterbatterierne leverer desuden den for effektkonverteringen nødvendige reaktive effekt, så anlæggenes optag af reaktiv effekt fra transmissionsnettet minimeres. Filterbatterierne kan kun i begrænset omfang anvendes til regulering af reaktiv effekt i transmissionsnettet. Kobling med filterbatterierne sker automatisk, styret af den overførte effekt og/eller manuelt fra den systemansvarlige virksomheds kontrolrum. 3.4.2 Reaktorer Shuntreaktorer udgør en fast reaktiv belastning og kan optage overskydende reaktiv produktion. I situationer med lav belastning af transmissionsnettet er den reaktive egengenerering meget større end de tilsvarende reaktive belastningstab. Indkobling af reaktorer anvendes til at optage dette reaktive effektoverskud. Kobling med reaktorerne på 150 kv-niveau udføres fra den systemansvarlige virksomheds kontrolrum eller i samarbejde med de regionale transmissionsselskabers kontrolrum. Kobling med reaktorerne på 400 kv-niveau udføres fra den systemansvarlige virksomheds kontrolrum. 3.4.3 Kondensatorbatterier Shuntkondensatorer udgør en fast reaktiv produktion og kan levere reaktiv effekt til dækning af reaktivt effektforbrug. 3.5 Reaktive virkemidler dynamiske reaktive komponenter Transmissionsnettets reaktive effektregulering sker ved hjælp af følgende dynamiske reaktive komponenter:
Notat 189544 v3 5 3.5.1 Synkronkompensatorer Synkronkompensatorerne indgår i den reaktive effektregulering i forbindelse med driften af HVDC-anlæg. Synkronkompensatorer reguleres automatisk ud fra en indstillet spændingsreference. Spændingsreferencen fastsættes og indstilles fra den systemansvarlige virksomheds kontrolrum. Synkronkompensatorerne kan yde dynamisk spændingsregulering ved transiente forløb. 3.5.2 Elproduktionsanlæg Elproduktionsanlæg tilsluttet transmissionsnettet kan regulere den reaktive effekt automatisk efter indstillet spændingsreference eller manuelt fra de respektive elproduktionskontrolrum. Spændingsregulering efter spændingsreference er den normale driftsform for elproduktionsanlæg tilsluttet transmissionsnettet. 3.6 Regulering af 150/220/400 kv-nettets spænding Spændingen ved elproduktionsanlæggenes tilslutningspunkt til transmissionsnettet fremgår af Afsnit 3.2 "Normale spændinger, normale driftsforhold" Tabel 1 samt af Afsnit 3.3 "Spændinger i unormale driftsituationer". Det påhviler det enkelte elproduktionskontrolrum selv at overvåge og holde den fastsatte spændingsreference. Initiativet til ændring af spændingsreference for det enkelte elproduktionsanlæg sker på foranledning af den systemansvarlige virksomheds kontrolrum. Dette sker enten telefonisk eller ved en maskintelegrafordre til den pågældende elproduktionsbalanceansvarliges kontrolrum. Spændingsreferencen for elproduktionsanlæg tilsluttet transmissionsnettet skal tilpasses spændingsprofilen for transmissionsnettet under hensynstagen til belastningen af transmissionsnettet og den fremherskende transitretning. For at have tilstrækkelige reaktive effektressourcer til rådighed, tilstræber den systemansvarlige driftsvagt, ved kobling med passive reaktive komponenter i transmissionsnettet, en Mvar-fordeling på elproduktionsanlæggene, så elproduktionsanlæggene drives i et driftspunkt med tilstrækkelig reaktiv reguleringsevne.
Notat 189544 v3 6 400/150 kv- og 220/150 kv-transformerne er udstyret med viklingskoblere, med hvilke det er muligt at ændre transformeromsætningsforholdet og dermed opnå en ønsket sekundærspænding. Viklingskoblere anvendes sammen med spændingsreguleringen på de centrale elproduktionsanlæg til at opretholde et driftsoptimalt spændingsprofil for transmissionsnettet. Endvidere anvendes viklingskoblere til at opnå en hensigtsmæssig produktionsfordeling af reaktiv effekt på de centrale elproduktionsanlæg. Det skal tilstræbes at minimere cirkulerende reaktive effekter i transmissionsnettet ved hjælp af blandt andet viklingskoblere under hensyn til de aktuelle driftsforhold. 3.7 Generelt om den daglige spændings- og reaktive effektregulering For at minimere tabene og øge driftsikkerheden i transmissionsnettet er det nødvendigt at regulere transmissionsnettets spænding for at kunne opretholde de aktuelle driftsforhold. Spændings- og Mvar-regulering sker ved følgende tiltag: - Ændring af spændingsreferencen for elproduktionsanlæg og synkronkompensatorer tilsluttet transmissionsnettet - Ændring af viklingskoblerindstilling på 400-220/150 kv-transformerne - Ind-/udkobling af reaktorer - Ind-/udkobling af filterbatterier. De passive reaktive komponenter anvendes til at sikre et stabilt arbejdspunkt for elproduktionsenhederne. 4. 60 kv- og underliggende net De Mvar-ansvarlige har det overordnede ansvar for spændingsreguleringen og den reaktive effektbalance i distributionsnettene i Jylland og på Fyn. Ansvarsfordelingen mellem den systemansvarlige virksomhed og de Mvar-ansvarlige er fastlagt til rådighedsgrænsen. Distributionsnettet tilsluttet 150 kv-transformerens sekundærside (eksempelvis 60 kv eller 10 kv) i en 150 kv-station er en reaktiv balanceansvarlig celle. Den Mvar-ansvarlige koordinerer driftsdisponeringen af de samlede passive og dynamiske reaktive komponenter i cellen.
Notat 189544 v3 7 4.1 Mvar-ansvarlige for distributionsnettenes spændinger og reaktive effektbalance Ejeren af 150 kv-transformeren og den Mvar-ansvarlige aftaler, hvem der foretager den fornødne regulering af spændingen på 150 kv-transformernes sekundærside, da spændingerne på transmissionsnettet holdes inden for de grænser ved normale driftsforhold, som er angivet i Tabel 1. Det påhviler den Mvar-ansvarlige, at der ikke forekommer uacceptable spændinger i distributionsnettet inden for cellen, der kan opstå som følge af ændringer i den reaktive effektbalance i cellen. 4.2 Normale driftsforhold, Mvar-bånd Den Mvar-ansvarlige tildeles et Mvar-bånd for hver 150 kv-station. Mvar-båndet udarbejdes af den systemansvarlige virksomhed på baggrund af "Forskrift for dimensionering af reaktiv effekt (Mvar-ordning)" [Ref. A]. Den Mvar-ansvarlige har ansvaret for, at den reaktive effektudveksling med transmissionsnettet holdes inden for de udmeldte Mvar-bånd for hver enkelt celle. 4.3 Unormale driftsituationer (spændinger og Mvar-udveksling) I Mvar-ordningens overgangsperiode kan koblinger med kondensatorbatterier på 60 kvniveau ske på foranledning af den systemansvarlige virksomheds kontrolrum i samarbejde med de Mvar-ansvarlige. I unormale driftsituationer kan initiativet til kobling med 60 kv-kondensatorbatterierne også tages af driftsvagten i den systemansvarlige virksomheds kontrolrum, som enten telefonisk eller via internt datanet (ELCOM) anmoder den Mvar-ansvarlige om at koble med 60 kv-kondensatorbatteriet. Driftsvagten i den systemansvarlige virksomheds kontrolrum fører log over de perioder, hvor den systemansvarliges driftsvagt har beordret ind eller udkobling af kondensatorbatterier. Loggen anvendes i forbindelse med Mvar-kontrol for cellen. Der kan opstå unormale driftsituationer på distributionsnettet som følge af f.eks. fejl på nettet, saltstorm, fejl på betydende elproduktionsanlæg eller reaktive komponenter. Den Mvar-ansvarlige skal anmelde unormale driftsituationer i distributionsnettet til den systemansvarlige virksomheds kontrolrum med angivelse af forventet varighed for den unormale drift samt forventet afvigelse i relation til det udmeldte Mvar-bånd. Mvar-ordningens overgangsordning er perioden frem til den 31. december 2006, hvor Mvar-ordningens principper og målsætninger analyseres og evalueres.
Notat 189544 v3 8 4.4 Reaktive virkemidler Distributionsnettets reaktive effektregulering sker ved hjælp af følgende tiltag: - Kobling med passive reaktive komponenter på 60 kv og lavere spændingsniveauer - Regulere den reaktive effektproduktion på elproduktionsanlæg tilsluttet cellen. 5. Elproduktionsanlæg tilsluttet transmissionsnettet De produktionsbalanceansvarlige er ansvarlige for at overvåge og holde den fastsatte spændings-/mvar-reference i elproduktionsanlæggens tilslutningspunkter. Elproduktionsanlæg tilsluttet transmissionsnettet skal stille den del af elproduktionsanlæggets reaktive reguleringsevne, som ligger i det stabile driftsområde, til rådighed for den systemansvarlige virksomhed, jf. [Ref. B]. Den reaktive reguleringsevne for et elproduktionsanlæg omfatter alle komponenter i anlægget frem til elproduktionsanlæggets tilslutningspunkt til transmissionsnettet. Elproduktionsanlæg tilsluttet transmissionsnettet skal have installeret reguleringsudstyr, så elproduktionsanlægget på anmodning fra den systemansvarliges driftsvagt kan ændre driftsform. Driftsformer vil som minimum være: - Spændingsregulering efter spændingsreference - Manuel regulering af reaktiv produktion. 5.1 Spændingsregulering efter spændingsreference Spændingsregulering efter spændingsreference er den normale driftsform for elproduktionsanlæg tilsluttet transmissionsnettet, og afvigelse herfra skal aftales med den systemansvarlige virksomheds driftsvagt. Spændingen i elproduktionsanlæggenes tilslutningspunkt til transmissionsnettet fremgår af Afsnit 3.2 "Normale spændinger, normale driftsforhold" Tabel 1 samt af Afsnit 3.3 "Spændinger i unormale driftsituationer". Det påhviler ejeren af elproduktionsanlæg tilsluttet transmissionsnettet, at elproduktionsanlæggene til hver en tid opfylder kravene i de forskrifter, som elproduktionsanlægget er bygget efter.
Notat 189544 v3 9 Den systemansvarliges driftsvagt angiver den ønskede spænding i elproduktionsanlægs tilslutningspunkt. Det påhviler ejeren af elproduktionsanlægget at opretholde den angivne spænding. Hvis det ikke er muligt at drive elproduktionsanlægget ved den angivne spænding, f.eks. fordi elproduktionsanlægget derved efterlades i et ustabilt driftspunkt, skal spændingen reguleres inden for elproduktionsanlæggets stabile driftspunkt. Den systemansvarlige virksomheds kontrolrum kontaktes, uden unødig ophold, for aftale om ny spændingsreference. Regulering fra én spændingsreference til en anden bør ikke foregå med en reguleringshastighed større end 10 Mvar/minut for hvert enkelt elproduktionsanlæg. 5.2 Manuel spændingsregulering Initiativ til ændring af driftsform for det enkelte produktionsanlæg sker på foranledning af den systemansvarlige virksomheds kontrolrum. Anmodning om manuel regulering af den reaktive effektproduktionen vil fortrinsvis forekomme i unormale driftsituationer. Ændring af elproduktionsanlæggets reaktive effektproduktion må maksimalt ske med en Mvar-regulering på 10 Mvar/minut. Ved ændring af driftsformen for det enkelte elproduktionsanlæg fra manuel regulering af reaktiv effektproduktion til spændingsregulering efter spændingsreference skal anmodningen efterkommes ved, at elproduktionsanlæggets reaktive effektproduktion ændres ved at øge/reducere den reaktive effektproduktion, indtil spændingsreferencen er nået, hvorefter der omkobles til regulering efter spændingsreference. Ovenstående procedure skal overholdes for at undgå momentane spændingsændringer ved overgang fra manuel regulering af reaktiv effektproduktion til spændingsregulering efter spændingsreference. 5.3 P/Q regulerområde Ejere af elproduktionsanlæg skal levere oplysninger om anlæggets P/Q regulerområde til den systemansvarlige virksomhed. P/Q regulerområde skal oplyses i elproduktionsanlæggets aftalte tilslutningspunkt til transmissionsnettet.
Notat 189544 v3 10 6. Referenceliste [A] Forskrift for dimensionering af reaktiv effekt (Mvar-ordning). [B] Teknisk Forskrift TF 5.9.1_vest "Systemydelser og systemindstillinger for elproduktionsanlæg tilsluttet kollektive net". Gældende forskrifter findes til enhver tid i nyeste udgave på Eltra's hjemmeside (www.eltra.dk).