RIJE^ GLAVNOG UREDNIKA

RIJE^ GLAVNOG UREDNIKA Ovaj namjenski broj ~asopisa posve}en je nekim problemima hrvatskog elektroenergetskog sistema (EES). Prvenstveno se to odnosi na problem naponskih prilika u mre`i 4 kv, ali tako er na stabilnost EES-a, na gubitke prijenosa, na kompenzaciju i na odgovaraju}e posljedice na visokonaponsku opremu. Neki ~lanci su preuzeti s Okruglog stola HK CIGRE odr`anog u listopadu 2. godine u Cavtatu, koji se bavio istom problematikom. Ovim ~lancima treba dodati i dva ~lanka objavljena u ENERGIJI broj 3/2 i to: Lovri}, Goji} Problemi i mogu}i na~ini rješavanja naponskih prilika u prijenosnoj mre`i Dalmacije, i M. Majstrovi}, Bajs, G. Majstrovi} Kompenzacija reaktivne snage u prijenosnoj mre`i na podru~ju Dalmacije. Ova problematika nije nova, jer se pojavila puštanjem tzv. ju`ne magistrale 4 kv u pogon, no proširenjem UCTE mre`e, a pogotovo u uvjetima slobodnog tr`išta cjelokupna situacija zna~ajno }e se zaoštriti. Zbog svega navedenog mislim da je korisno da se širi krug ~itatelja našeg ~asopisa upozna s tom problematikom i na~inima njenog rješenja, pri ~emu je prvi put dana i opširna informacija o FACTS-u. Glavni urednik 37

ANALIZA NAPONSKIH PRILIKA NA 4 kv POTEZU MELINA OBROVAC KONJSKO Goran J e r b i},zagreb UDK 621.311.1:612.16 PRETHODNO PRIOP]ENJE Prikazani su rezultati analize naponskih prilika na ju`nom 4 kv potezu TS Melina - RHE Obrovac - TS Konjsko za minimum i maksimum optere}enja sistema 1998 godine. Ukratko su objašnjeni osnovni uzroci ponovnoj pojavi visokih napona na ju`nom potezu. S obzirom na visoke napone koji se javljaju na ju`nom potezu, uo~ena je potreba sve u~estalijeg anga`iranja RHE Obrovac u kompenzatorskom re`imu rada. Razmatrana je mogu}nost i isplativost kompenzacije ju`nog poteza. Naglasak u zaklju~ku je na potrebi razmatranja takvih radnih re`ima ve} u fazi planiranja novih vodova. Klju~ne rije~i: napon, naponske prilike, optere}enje sistema, kompenzacija. 1. UVOD Posljednjih je godina ponovno sve izra`eniji problem pojave visokih napona na ju`nom 4 kv potezu TS Melina - RHE Obrovac - TS Konjsko, pogotovo nakon njegovog ponovnog stavljanja u pogon pod nazivni napon. Visoki naponi, koji su se ranije javljali uglavnom u vrijeme malih optere}enja ljeti (no}u), sada su sve u~estaliji, a javljaju se i u vrijeme maksimalnih optere}enja sistema zimi. Naponske prilike na ju`nom potezu u dva karakteristi~na re`ima rada elektroenergetskog sistema: minimumu i maksimumu optere}enja sistema 1998. godine prikazane su u ovom ~lanku, a u nastavku su kratko objašnjeni osnovni uzroci pojave tako visokih napona. Anga`manom RHE Obrovac u kapacitivno/ generatorskom i kompenzatorsko / motorskom re`imu rada mo`e se utjecati na nivo napona u ~voru Obrovac, a posredno i na profil napona na cijelom ju`nom potezu. Poseban problem rada RHE Obrovac u kompenzatorskom re`imu su potrošnja elektri~ne energije i troškovi. 2. NAPONSKE PRILIKE NA 4 kv POTEZU MELINA - OBROVAC - KONJSKO Na slici 1 prikazani su radi usporedbe dnevni dijagrami optere}enja sistema za 31.5.1998 godine, kada je ostvaren minimum optere}enja sistema od 786 MW (gore lijevo) i dnevni dijagram optere}enja sistema za 31.12.1998 kada je ostavren maksimum optere}enja elektroenergetskog sistema od 2585 MW (gore desno). Za navedene dane prikazana su u nastavku satna kretanja napona u 4 kv ~vorovima na ju`nom potezu: Melini, Obrovcu i Konjskom u minimumu (sredina lijevo) i maksimumu optere}enja sistema (sredina desno). Anga`man generatora u RHE Obrovac prikazan je na istoj slici u minimumu (dolje lijevo) i maksimumu optere}enja (dolje desno). Bitno je naglasiti i treba uo~iti da su naponi registrirani na ju`nom potezu 31.5.1998. kada je ostvareno minimalno optere}enje sistema ni`i od napona registriranih 31.12.1998. kada je ostvareno maksimalno optere}enje sistema. To na prvi pogled ne izgleda logi~no, no pa`nju treba obratiti na anga`man RHE Obrovac koja je 31.5.1998. u minimumu optere}enja sistema bila anga`irana tijekom cijelog dana. No}u 31.5.1998, RHE Obrovac je radila sa dva agregata u generatorskom re`imu (8/-13 MW/Mvar) lagano smanjuju}i snagu od 1-6 sati, a nakon toga prelazi u kompenzatorski re`im rada (-6/-15 MW/Mvar). Kasnije, tijekom dana u periodu ve}ih optere}enja sistema 8-16 sata, RHE Obrovac je radila u generatorskom re`imu i proizvodila elektri~nu energiju (13/-1 MW/Mvar). Krajem dana od 17. sata na dalje radila je samo u kompenzatorskom re`imu (-6/-15 MW/Mvar). Tijekom cijelog dana 31.5.1998. RHE Obrovac je radila u kapacitivnom podru~ju apsorbiraju}i 1-15 Mvar. Naponi na ju`nom 4 kv potezu Melina - Obrovac - Konjsko u minimumu optere}enja sistema s RHE Obrovac anga`iranom u kapacitivnom podru~ju kretali su se u granicama 417-423 kv u Melini, 48-416 kv u RHE Obrovac i 414-424 kv u Konjskom. U maksimumu optere}enja sistema 31.12.1998 u RHE Obrovac je bio anga`iran samo jedan blok u periodu od 16-21 sat u generatorskom re`imu sa snagom od oko 8/-5 MW/Mvar. Naponi u maksimumu kretali su se u granicama 416-424 kv u Melini, 415-431 kv u RHE Obrovac i 42-433 kv u 39

G. Jerbi}: Analiza naponskih prilika na 4 kv potezu... Energija, god. 5 (21) 5, 39-317 Konjskom. Maksimalni napon na potezu Melina - Obrovac - Konjsko zabilje`en 31.12.1998, kada je ostvaren maksimum optere}enja sistema bio je u Konjskom 433 kv (6-tom satu), a u maksimumu optere}enja sistema (18-tom satu) napon je bio na gornjoj dopuštenoj granici od 42 kv. MW 26 24 22 2 18 16 14 12 1 8 6 4 2 Minimum optereæenja sistema Dijagram optereæenja sistema na dan 31.5.1998 kad je ostvaren noæni minimum 786 MW 786 MW 31.5.1998. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 11 12 13 14 15 16 17 18 19 2 21 22 23 24 Sat MW Maksimum optereæenja sistema Dijagram optereæenje sistema na dan 31.12.1998 kad je ostvaren dnevni maksimum 2585 MW 26 24 22 2 2585 MW 18 16 14 12 1 8 6 31.12.1998. 4 2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 111 1213141516171819221222324 Sat 435 Napon na ju nom potezu u minimumu optereæenja sistema 31.5.1998 435 Napon na ju nom potezu u maksimumu optereæenja sistema 31.12.1998 43 425 TS Melina V 1998 HE Obrovac V 1998 TS Konjsko V 1998 43 425 42 42 kv 415 kv 415 41 45 41 45 TS Melina XII 1998 HE Obrovac XII 1998 TS Konjsko XII 1998 4 1 2 3 4 5 6 7 8 9 111 12 13141516171819221222324 Sat 4 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1111213141516171819221222324 Sat 2 Proizvodnja HE Obrovac u minimumu optereæenja sistema 31.5.1998 2 Proizvodnja HE Obrovac u maksimumu optereæenja sistema 31.12.1998 Mvar MW 15 MW 1 Mvar 5 1 2 3 4 5 6 7 8 9 111 1213141516171819221222324-5 -1-15 Mvar MW 15 1 5 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1111213141516171819221222324-5 -1-15 MW Mvar -2 Sat -2 Sat Slika 1. Dnevni dijagram optere}enja za 31.5.1998. kada je ostvaren minimum (gore lijevo) i za 31.12.1998., kada je ostvaren maksimum (gore desno) optere}enja elektro energetskog sistema Hrvatske. Naponi u Melini, Obrovcu i Konjskom u minimumu (sredina lijevo) i maksimumu (sredina desno) i odgovaraju}i anga`man RHE Obrovac u minimumu (dolje lijevo) i maksimumu (desno dolje) optere}enja sistema. 31

G. Jerbi}: Analiza naponskih prilika na 4 kv potezu... Energija, god. 5 (21) 5, 39-317 3. ELEKTROENERGETSKI SISTEM HRVATSKE U 1998. GODINI 3.1. Potrošnja Optere}enje elektroenergetskog sistema u 1998. godini kretalo se izme u minimalnog optere}enja 786 MW ostvarenog 31.5.1998 u 6. satu i maksimalnog optere}enja 2585 MW ostvarenog 31.12.1998 u 18. satu. Dnevni dijagrami optere}enja sistema za navedena dva karakteristi~na dana u kojima je ostvaren minimum i maksimum optere}enja prikazani su na slici 1. Ukupno optere}enje sistema Hrvatske suma je optere}enja pojedinih prijenosnih podru~ja (Splita, Rijeke, Zagreba i Osijeka). Udio vršnog optere}enja prijenosnog podru~ja Split u ukupnom vršnom optere}enju Hrvatske krajem 1991. godine znatno se smanjio, prije svega zbog gašenja velikih direktnih potroša~a (TEF, TAL Ra`ine, Dugi Rat) i do danas se taj odnos nije znatnije promijenio slika 2. % 55 5 45 4 35 3 25 2 15 1 5 UDIO POJEDINOG PRIJENOSNOG PODRU^JA U VRŠNOM OPTERE]ENJU EES-a HRVATSKE 199-1997 GODINE 12 24 36 48 6 72 84 96 MJESEC ZAGREB SPLIT OPATIJA OSIJEK Slika 2. Udio pojedinog prijenosnog podru~ja u vršnom optere}enju Hrvatske u periodu od 199.-1997. godine (mjese~ni maksimumi) Karakteristike konzuma prijenosnog podru~ja Split posljednjih su se godina bitno promijenile. Na promjenu karakteristika potrošnje najve}im dijelom utjecalo je gašenje velikih direktnih potorša~a elektri~ne energije, ali i promjena karakteristika distributivnog optere}enja kao posljedice slabijih turisti~kih sezona i s tim u vezi manjom potrošnjom u turizmu ljeti. Radi usporedbe napomenimo da je prijenosno podru~je Split 199. godine imalo optere}enje od preko 6 MW u maksimumu optere}enja i 45 MW u minimumu. Danas optere}enje prijenosnog podru~ja Split u maksimumu doduše prelazi 5 MW, ali u minimumu pada ispod 2 MW, vidi sliku 3. Optere}enje karakteristi~ne tre}e srijede u vrijeme maksimalnih i minimalnih optere}enja bilo je zbog razvijene potrošnje u turizmu ljeti, sli~no (199), no danas to više nije slu~aj. Smanjenje radnog optere}enja dalmatinskog podru~ja pratilo je dakako i odgovaraju}e smanjenje optre}enja jalovom snagom što je samo dodatno ote`alo naponske prilike. MW 7 6 5 4 3 2 1 Slika 3. Srednje satno optere}enje karakteristi~ne tre}e srijede prijenosnog podru~ja Split za mjesec prosinac i srpanj u periodu od 199.-1997. godine (za 1991. godinu - nema podataka) 3.2. Prijenosna mre`a SREDNJE SATNO OPTERE]ENJE KONZUMA - PP SPLIT KARAKTERISTI^NE TRE]E SRIJEDE 199-1998 24 48 72 96 12 144 168 192 216 Stanje prijenosne mre`e na ju`nom potezu Melina - Obrovac - Konjsko u najkra}im crtama bilo je sljede}e: svi prijenosni vodovi stavljeni su u pogon pod nazivni napon, osim 4 kv voda Konjsko - Mostar. Vod Konjsko - Mostar je i dalje u pogonu pod naponom 22 kv budu}i da je ratom uništeno postrojenje 4 kv u TS Mostar 4 (^ule). Stanje prijenosne mre`e najviših napona 22 i 4 kv tijekom 1998. godine godine nije se bitnije mijenjalo. Elektroenergetski sistemi Hrvatske i susjedne Bosne i Hercegovine povezani na jugu 4 kv vodom Konjsko - Mostar u pogonu pod 22 kv, a na sjeveru 22 kv vodom Ðakovo - Tuzla. Podru~je Slavonije i dalje se napaja iz Mraclina vodom Tumbri - Ernestinovo u pogonu pod 22 kv i spomenutom 22 kv vezom Ðakovo - Tuzla. Zbog slabe prijenosne mre`e na podru~ju Slavonije, na vodu Ðakovo - Tuzla postavljena je usmjerena zaštita koja dopušta razmjenu energije samo u jednom smjeru i to iz sistema Bosne i Hercegovine u Hrvatski sistem. Optere}enja 4 kv vodova na potezu Obrovac - Melina i Konjsko - Obrovac ostvarena u minimumu i maksimumu optere}enja sistema 1998. godine prikazana su na slici 4. Mo`emo primijetiti da se optere}enje 4 kv voda Melina - Obrovac u minimumu optere}enja sistema 31.5.1998. kretalo oko 6-tak MVA. RHE Obrovac je sve do 16. sata davala radnu i jalovu energiju Melini, a od 16. sata do kraja dana Melina je RHE Obrovac davala radnu energiju, a uzimala jalovu. U maksimumu optere}enja sistema 31.12.1998. optere}enje voda Melina - Obrovac kretalo se oko 12 MVA. Do 9. sata RHE Obrovac je davala radnu energiju Melini, od 9. do 2. sata uzimala radnu energiju da bi opet od 21. sata do kraja dana davala elekti~nu energiju Melini. Tijekom cijelog dana RHE Obrovac je Melini davala jalovu snagu. Drugi 4 kv vod na ju`nom potezu Konjsko - Obrovac bio je u minimumu optere}enja sistema 31.5.1998. SAT SRPANJ PROSINAC 199 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 311

G. Jerbi}: Analiza naponskih prilika na 4 kv potezu... Energija, god. 5 (21) 5, 39-317 godine slabije optere}en. Njegovo optere}enje kretalo se oko vrijednosti od 3-tak MVA. Smjer radne snage na vodu tokom dana se je više puta mijenjao, što je karakteristika slabo optere}enih vodova. Tako je do 5. sata Konjsko primalo, a zatim od 5. do 8. sata davalo radnu snagu RHE Obrovac. Konjsko je od 9. do 15. sata uzimalo, pa od 16. do 17. sata davalo, da bi od 18. do 21. sata uzimalo, pa od 22. do 23. sata davalo radnu snagu. U 24. satu Konjsko je ponovno uzimalo radnu snagu. Tijekom cijelog dana Konjsko je primalo jalovu snagu osim u periodu od 3. do 7. sata u kojem je davalo jalovu snagu RHE Obrovac. U maksimumu optere}enja sistema 31.12.1998. optere}enje voda Konjsko - Obrovac bilo je malo i kretalo se tako er oko 3-tak MVA. I u maksimumu optere}enja sistema smjer radne snage na vodu mijenjao se više puta tijekom dana. Konjsko je do 4. sata uzimalo radnu energiju od Obrovca, od 5. do 8. sata davalo je radnu energiju, zatim od 9. sata do 15. sata uzimalo energiju, da bi od 16. do 17. sata davalo, od 18. do 21.sata uzimalo, 22. do 23. sata davalo i u 24.satu davalo elekti~nu energiju RHE Obrovac. Tijekom cijelog dana Konjsko je primalo oko 2-tak Mvar jalove snage od RHE Obrovac osim u preiodu od 3. do 7. sata (slika 4). Radi usporedbe na slici 5. prikazana su optere}enja 4 kv vodova na ju`nom potezu (Melina - Obrovac, Obrovac - Konjsko i Konjsko - Mostar) ostvarena u vrijeme maksimalnih (lijevo) i minimalnih optere}enja sistema (desno) 199. godine. Treba naglasiti da su optere}enja vodova ostvarena 199. godine bila tako er - ispod prirodne snage kako u vrijeme minimalnih tako i u vrijeme maksimalnih optere}enja sistema. Optere}enje voda Melina - Obrovac kretalo se oko 1 MVA, optere}enje voda Obrovac - Konjsko tako er oko 1 MVA i Konjsko - Mostar oko 25-3 MVA. Optere}enje voda Konjsko - Mostar bilo je nešto ve}e jer je Hrvatska u to doba imala zakupljene izvore u Bosni i Srbiji, a u pogonu su bili i svi direktni potroša~i u Dalmaciji. Smanjenje optere}enja dalmatinskog podru~ja na koje smo MW,Mvar,MVA Minimum optere}enja sistema Optereæenje voda Melina - Obrovac ostvareno 31.5.1998. godine 2 18 Obrovac daje MW 16 Obrovac daje Mvar 14 Obrovac MVA 12 1 8 6 4 2-2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 11 12 13 14 15 16 17 18 19 2 21 22 23 24-4 -6-8 -1 Sat MW,Mvar,MVA Maksimum optere}enja sistema Optereæenje voda Melina - Obrovac ostvareno 31.12.1998. 2 18 Obrovac daje MW 16 Obrovac daje Mvar 14 Obrovac MVA 12 1 8 6 4 2-2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 11 12 13 14 15 16 17 18 19 2 21 22 23 24-4 -6-8 -1 Sat MW,Mvar,MVA Optereæenje voda Obrovac-Konjsko ostvareno 31.5.1998. godine 2 18 Konjsko daje MW 16 Konjsko daje Mvar 14 Konjsko MVA 12 1 8 6 4 2-2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 11 12 13 14 15 16 17 18 19 2 21 22 23 24-4 -6-8 -1 Sat MW,Mvar,MVA Optereæenje voda Obrovac-Konjsko ostvareno 31.12.1998. godine 2 18 16 Konjsko daje MW 14 Konjsko daje Mvar Konjsko MVA 12 1 8 6 4 2-2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 11 12 13 14 15 16 17 18 19 2 21 22 23 24-4 -6-8 -1 Sat Slika 4. Optere}enja 4 kv vodova Melina - Obrovac (gore) i Obrovac - Konjsko (dolje) ostvareno u minimumu optere}enja sistema 31.5.1998 (lijevo) i maksimumu optere}enja sistema 31.12.1998. (desno) 312

G. Jerbi}: Analiza naponskih prilika na 4 kv potezu... Energija, god. 5 (21) 5, 39-317 ukazali u prethodnom poglavlju rezultiralo je i odgovaraju}im smanjenjem optere}enja prijenosnih vodova najvišeg napona. Posljedica toga je logi~no pove}anje napona u prijenosnoj mre`i. 3.3. Proizvodnja U vrijeme minimalnog optere}enja sistema u 6. satu 31.5.1998. ukupan anga`man elektrana bio je 641 MW. Od toga hidroelektrana 26 MW a termoelektrana 435 MW. Ostatak do 786 MW optere}enja sistema pokrivao se nabavom iz Bosne, Slovenije i Ma arske (u iznosu od145 MW). U vrijeme maksimalnog optere}enja sistema u 18. satu 31.12.1998. ukupan anga`man elektrana bio je 2247 MW. Od tog anga`mana su termoelektrane 996 MW a hidroelektrane 1251 MW. Ostatak do 2585 MW optere}enja sistema pokrivao se nabavom iz Bosne, Slovenije i Ma arske (u iznosu od 338 MW): Slika 5. Optere}enje 4 kv vodova Melina - Obrovac, Obrovac - Konjsko i Konjsko - Mostar ostvarena u vrijeme minimalnih (lijevo) i maksimalnih (desno) optere}enja sistema 199. godine (posljednja godina u kojoj je prijenosna mre`a bila još povezana) 313

G. Jerbi}: Analiza naponskih prilika na 4 kv potezu... Energija, god. 5 (21) 5, 39-317 Minimum optere}enja Hidroelektrane 26 MW ili 26 % Termoelektrane 435 MW 55 % Bosna i Hercegovina 11 MW 14 % Slovenija 6 MW 1 % Ma arska 29 MW 4 % Ukupno 786 MW 1 % Pogonski dijagram generatora: P(MW).96.89 155 MW P.8 max (135 MW).5 F.7.6 GENERATOR.5 P min (8 MW) G E B Maksimum optere}enja Hidroelektrane 1251 MW ili 48 % Termoelektrane 996 MW 39 % Bosna i Hercegovina 1 MW % Slovenija 234 MW 9 % Ma arska 13 MW 4 % Ukupno 2585 MW 1%.5.96 MOTOR Q(Mvar) 155 Mvar.5.6.7.8.89 Nedostatak izvora na najvišem naponskom nivou (elektrana direktno priklju~enih na mre`u 4 kv) dodatno ote`ava naponske prilike, posebno u re`imima malih optere}enja. Anga`iranjem elektrana na podru~ju Dalmacije na ni`im naponskim nivoima 11 i 22 kv smanjuje se optere}enje na višim naponskim nivoima 22 i 4 kv, pa se tako dodatno ote`avaju naponske prilike. U pogledu mogu}nosti regulacije napona u prijenosnoj mre`i u re`imima minimalnih optere}enja, raspodjela postoje}ih proizvodnih jedinica po naponskim nivoima je nepovoljna. Ve}ina instaliranih proizvodnih kapaciteta je na ni`em naponskom nivou 11 i 22 kv, što je s obzirom na mogu}nost regulacije napona u sistemu nepovoljno. Nepovoljna raspodjela proizvodnih jedinica dodatno je potencirana dugim slabo optere}enim radijalnim vodovima najviših napona. Sve to postavlja posebne zahtjeve u pogledu regulacije napona na RHE Obrovac - jedinu elektranu u elektroenergetskom sistemu HEP-a priklju~enu direktno na 4 kv mre`u. 4. RHE OBROVAC RHE Obrovac je planirana i izgra ena kao reverzibilna akumulacijska hidroelektrana koja koristi vodotoke Ri~ice, Krivaka, Otu~e i Opsenice na bruto padu od oko 55 m prema Zrmanji. Osnovu elektrane ~ine dvije proizvodne jedinice turbina - generator / motor nazivne snage 155 MVA koje uz nazivni faktor snage cos.89 razvijaju maksimalnu djelatnu snagu od oko 138 MW u generatorskom, odnosno 12 MW u motorskom re`imu rada, slika 6. Agregati RHE Obrovac vezani su preko blok transformatora direktno na 4 kv mre`u. Kasnije je u RHE Obrovac ugra en standardni mre`ni transformator 42x2.5%/11/36.75 kv snage 3 MVA za napajanje 11 kv mre`e podru~ja Zadra, Benkovca, Obrovca i Gra~aca. Prosje~na mjese~na proizvodnja RHE Obrovac na temelju višegodišnjeg pra}enja vodotoka prikazana je na Slika 6. Pogonski dijagram agragata u RHE Obrovac - sinhroni generator/motor nazivne snage 155 MVA (tip S 4457-1) GWh 8 7 6 5 4 3 2 1 Prosje~na mjese~na proizvodnja: Prosjeèna mjeseèna proizvodnja HE Obrovac GWh 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 11 12 Mjesec Slika 7. RHE Obrovac o~ekivana prosje~na proizvodnja po mjesecima Prema: B. Markov~i}, A. Busato, P. Kuzele, A. Pulji}, N. Bil~ar, B. Spremo, I. Šiki}, M. Nadini}, B. Udovi~i}: Razvoj elektrifikacije Hrvatske 2. Dio Institut za elektroprivredu, Zagreb 1987. slici 7. Maksimum prosje~ne mjese~ne proizvodnje RHE Obrovac mo`e se o~ekivati u prosincu u iznosu od 72.4 GWh (što bi odgovaralo 97 MW x 31 dan x 24 h), dok se minimum mo`e o~ekivati u srpnju u iznosu od oko 21.7 GWh (29 MW x 31 dan x 24 h). Maksimum mogu}e proizvodnje RHE Obrovac pada u vrijeme kada je elektro energetski sistem u re`imu visokih zimskih optere}enja, dok se minimum mogu}e proizvodnje mo`e o~ekivati u vrijeme kada je sistem u re`imu niskih ljetnih optere}enja, što je u pogledu vo enja i sigurnosti rada elektro energetskog sistema povoljno. RHE Obrovac je u osnovi koncipirana tako 314

G. Jerbi}: Analiza naponskih prilika na 4 kv potezu... Energija, god. 5 (21) 5, 39-317 da u reverzibilnom radu koristiti no}ne viškove energije (kada ih ima i kad se to isplati) za pumpanje vode u akumulacioni bazen Štikada (korisnog volumena 9,1 hm 3 ) radi proizvodnje dnevne vršne energije sa svrhom pokrivanja vršnog optere}enja u dnevnom dijagramu optere}enja elektroenergetskog sistema (npr. od 1.-14. sata i 16.-2. sata). S tim u vezi treba se podsjetiti da je reverzibilna RHE Obrovac planirana zajedno sa nuklearnom elektranom u Dalmaciji (NE Vir). Me utim, kako se od izgradnje nuklearne elektrane odustalo, a u elektroenregetskom sistemu nema dovoljno jeftine temeljne energije za anga`man RHE Obrovac u reverzibilnom pogonu ostaje otvoreno pitanje pokrivanja troškova njenog rada u reverzibilnom i kompenzacijskom re`imu. 5. KOMPENZACIJA U RHE OBROVAC Provedene analize naponskih prilika pokazuju da su naponi s obzirom na postoje}u opremu previsoki, kako u minimumu optere}enja tako danas sve ~eš}e i u maksimumu optere}enja sistema. Maksimalni trajno dopušteni napon postoje}e opreme je 42 kv. Oprema dakako mo`e podnijeti i više napone, a praksa i razli~ite analize pokazuju da podnosi i znatno više napone od standardom propisanih. Me utim, treba biti svjestan posljedica koje takav na~in eksploatacije elektri~ne opreme mo`e uzrokovati. Previsoki pogonski naponi mogu izazvati parcijalna izbijanja i ubrzano starenje izolacije ~ime se njen `ivotni vijek rapidno smanjuje. RHE Obrovac bi se s obzirom na naponske prilike na ju`nom potezu Melina - Obrovac - Konjsko trebala anga`irati kao kompenzator tijekom ve}eg dijela godine. Pri tom treba naglasiti i imati na umu da RHE Obrovac kada radi samo u kompenzatorskom re`imu troši oko 3 MW radne snage po agregatu. Pretpostavimo li da je RHE Obrovac potrebno anga`irati samo 2 % vremena godišnje u kompenzatorskom re`imu rada što odgovara anga`manu od 5 sati/dan (no}u). Elektri~na energija potrošena u kompenzatorskom radu tada bi bila oko 1.6 GWh (.2x6MWx876sati) što uz cijenu elektri~ne energije od npr..1 DEM/kWh daje ukupni godišnji trošak energije u kompenzacijskom radu reda1x1 6 DEM. Ugradnjom kompenzacijske prigušnice u ~voru RHE Obrovac mogla bi se ostvariti ušteda elektri~ne energije s obzirom na ~injenicu da bi elektrana u kompenzatorskom re`imu trebala raditi tijekom ve}eg dijela godine. Prigušnica direktno na mre`i Prethodna analiza pokazuje da bi snaga kompenzacijske prigušnice u RHE Obrovac s obzirom na naponske prilike trebala biti barem 1 Mvar, jer se sa anga`iranom RHE Obrovac u kompenzacijskom re`imu snagom 15 Mvar ve} u današnjoj konfiguraciji mogu o~ekivati naponi viši od dopuštenih (u Melini 423 kv i Konjskom 424 kv, slika 1). Kada bismo umjesto rada RHE Obrovac u kompenzatorskom re`imu ugradili prigušnicu za kompenzaciju nazivne snage npr. 1 MVA na 4 kv strani po cijeni od 2x1 6 DEM (što odgovara cijeni transformatora od 2x1 4 DEM/MVA) i opremili odgovaraju}e polje 4 kv po cijeni od oko 2.3 x 1 6 DEM (cijena vodnog polja 4 kv) ukupna bi investicija iznosila oko 4.3 x 1 6 DEM. Ulaganje bi se vratilo kroz relativno kratak vremenski period od 5 godina. Pri tom treba naglasiti da bi cijena prigušnice trebala biti manja od cijene transformatora iste snage (prigušnica za razliku od transformatora ima jedan namot), no trebalo bi uzeti u obzir odr`avanje i cijenu kapitala kroz odgovaraju}e kamate koje }e pove}ati po~etnu cijenu kompenzacije. Kompenzacijsku prigušnicu trebalo bi priklju~iti direktno na mre`u najvišeg napona (4 kv) kako ne bi optere}ivala mre`ni transformator, a zbog cijene prate}e opreme povoljniji je manji broj prigušnica ve}e snage (npr. 1 Mvar) što opet smanjuje mogu}nosti regulacije napona. Primjedbe na ovakvu pojednostavljenu analizu mogu biti u pogledu pretpostavljene cijene elektri~ne energije kao i snage koju agregat troši u kompenzatorskom re`imu rada. Me utim, pretpostavljena cijena opreme tako er je ve}a od realne, no nisu uzeti u obzir troškovi gra evinskih radova. Dakako, preciznija anliza mogla bi se ponoviti s realnijim podacima. Prigušnica na tercijaru transformatora Kada bi se kompletni ju`ni potez kompenzirao, odnosno ako bi se i u drugim ~vorovima ju`nog poteza predvidjele kompenzacijske prigušnice (u Konjskom i po potrebi u Melini) snaga kompenzacijske prigušnice u RHE Obrovac mogla bi biti manja. U tom slu~aju mogla bi se u RHE Obrovac predvidjeti jedna 3/3/1 MVA 4 + 2x2.5%/115/36.5 kv 35 kv 5 MVA RHE OBROVAC 11 kv Obrovac MELINA KONJSKO Slika 8. Kompenzacija u RHE Obrovac - standardna prigušnica za kompenzaciju snage 5 Mvar na tercijaru mre`nog transformatora 4/11 kv 3 MVA ~ ~ 2x135 MW G1 G2 4 kv 2x155 MVA 15.75/4 kv 15.75 kv 315

G. Jerbi}: Analiza naponskih prilika na 4 kv potezu... Energija, god. 5 (21) 5, 39-317 prigušnica snage 5 Mvar (snaga standardne prigušnice za kompenzaciju u našoj prijenosnoj mre`i kakvu imamo u Tumbrima i kakve su bile u Ernestinovu), a druga u Konjskom. Ve}i dio uštede u toj varijanti ostvario bi se na razlici cijena 35 i 4 kv polja (cijena 35 kv vodnog polja mo`e se procijeniti na oko.15 x 1 6 DEM, umjesto 2.3 x 1 6 DEM na koliko se procijenjuje 4 kv vodno polje). Troškovi kompenzacije primjenom standardnog rješenja dvije prigušnice 5 Mvar na tercijarima transformatora bili bi manji i u ovom primjeru mogu se grubo procijeniti na 6 % cijene jedne prigušnice 1 Mvar priklju~ene direktno na 4 kv. Dakako, detaljniji prora~un mogu}e je provesti uzimanjem u obzir drugih utjecajnih parametara i realnijih cijena. 6. MOGU]NOSTI KOMPENZACIJE U TS KONJSKO I TS MELINA Primjenom standardnog rješenja kompenzacije kakav je primijenjen na sjevernom 4 kv potezu Tumbri - Ernestinovo (jedna prigušnica 5 Mvar na tercijaru mre`nog transformatora 4/11 kv 3 MVA u Tumbrima, odnosno po jedna prigušnica na tercijaru svakog od dva mre`na transformatora 4/11 kv 3 MVA u Ernestinovu) u Konjskom bi se mogle instalirati dvije kompenzacijske prigušnice, slika 9: po jedna standardna prigušnica snage 5 Mvar na tercijar svakog od dva mre`na transformatora 4/22 kv snage 4 MVA kao što je to bilo u Ernestinovu. 4 kv 2x4 MVA 4 + 5%/231/31.5 kv KONJSKO OBROVAC MOSTAR 3 kv 3 kv 5 MVA 5 MVA 22 kv Brinje Bilice 1 Bilice 2 HE Orlovac HE Orlovac HE Zakuèac Kaštela 1 Kaštela 2 Vrboran 1 Vrboran 2 2x15 MVA 22 + 12x1.25%/115 kv HE Ðale 11 kv Slika 9. Kompenzacija u TS Konjsko - standardna prigušnica za kompenzaciju snage 5 Mvar na tercijaru mre`nog transformatora 4/22 kv 4 MVA Analogno Konjskom i u Melini bi se mogla instalirati po jedna standardna prigušnica 5 Mvar na tercijar svakog od mre`nog transformatora 4/22 kv, no tek kada bi se nakon ugradnje prigušnica u Konjskom i Obrovcu u eksploataciji utvrdila potreba za njihovom ugradnjom. Dakle, kompenzacija ju`nog poteza mogla bi se riješiti ugradnjom po jedne standardne kompenzacijske prigušnice snage 5 Mvar u svaku to~ku ju`nog poteza na na~in kako je kompenziran sjeverni 4 kv potez sljede}im redoslijedom: Konjsko, Obrovac i po potrebi Melina (sa mogu~noš}u kasnije ugradnje druge prigušnice u Konjskom i eventualno Melini). Pri tom dakako nailazimo na problem razli~itih napona na tercijarima mre`nih transformatora u Konjskom, Melini (Tumbrima i Ernestinovu) 3 kv i RHE Obrovac 35 kv. Nazivni napon kompenzacijske prigušnica u RHE Obrovac bio bi 35 kv, a mo`e imati nestandardnu snagu npr. 68 Mvar. Tako bi se po potrebi mogla koristiti na tercijarima transformatora u drugim ~vorovima mre`e 4 kv (pri naponu 3 kv njena snaga bila bi 5 Mvar). Nedostatak ovog rješenja je stalno optere}enje tercijara mre`nog transformatora prigušnicom, dok bi prednost bila više manjih prigušnica u sistemu i ve}a mogu}nost regulacije napona. 7. ZAKLJU^AK Problem visokih napona na 4 kv potezu Melina- Obrovac-Konjsko susre}e se tako re}i od njegovog puštanja u pogon. Posljednjih se godina optere}enje prijenosnog podru~ja Split smanjilo prije svega zbog prestanka rada direktnih potroša~a i tako dodatno ote`alo naponske prilike. Visoki naponi, koji su se ranije javljali uglavnom u vrijeme malih optere}enja ljeti (no}u), sada su sve u~estaliji, a javljaju se i u vrijeme maksimalnih optere}enja sistema zimi. Anga`manom hidroelektrana na podru~ju Dalmacije smanjuje se optere}enje na nivou prijenosne mre`e pa se tako dodatno ote`avaju naponske prilike ~ak i u vrijeme maksimalnih optere}enja sistema. Pored toga, anga`man ve}ih agregata hidoelektrana sa znatnijom mogu}noš}u apsorpcije jalove snage u minimumu optere}enja sistema nije mogu} ispod tehni~kog minimuma (5 % maksimalne snage). Sve to zahtijeva pa`ljivo planiranje rada sistema u re`imima malih optere}enja s obzirom na bilancu radne snage sistema i mogu}nost pojave visokih napona. Zbog svega navedenog sve ~eš}e se javlja potreba za anga`iranjem RHE Obrovac posebno u kompenzatorskom re`imu rada sada i u vrijeme maksimalnih optere}enja zimi. Kako u kompenzatorskom re`imu RHE Obrovac troši pribli`no oko 3 MW po agregatu, analize koje su u ~lanku samo grubo nazna~ene pokazuju da bi se investicijsko ulaganje u kompenzaciju moglo relativno brzo isplatiti. Pri tom dakako treba imati 316

G. Jerbi}: Analiza naponskih prilika na 4 kv potezu... Energija, god. 5 (21) 5, 39-317 na umu i druge neizravne koristi i uštede koje je teško kvantificirati kao što je npr. skra}enje `ivotne dobi postoje}e opreme zbog rada u podru~ju iznad dopuštenog nivoa napona, kao i štednju agregata kroz smanjenje broja ulazaka/izlaska iz pogona i rada u kapacitivnom podru~ju. S obzirom na naponske prilike nije sporno da bi ju`ni 4 kv potez Melina - Obrovac - Konjsko trebalo kompenzirati, pitanje je me utim da li primijeniti dosadašnje rješenje kompenzacije (prigušnica 5 Mvar na tercijaru mre`nog transformatora) ili definirati novo standardno rješenje npr. prigušnica priklju~ena direktno na mre`u. Time se otvara pitanje nazivne snage (1 Mvar) i nazivnog napona (4 kv) novog standardnog rješenja prigušnice za kompenzaciju. Tehnoekonomskom usporedbom ta dva rješenja imat }emo odgovor na pitanje kako riješiti kompenzaciju ju`nog poteza. Kompenzaciju u visokonaponskoj mre`i treba predvidjeti ve} u fazi planiranja i vezati je uz izgradnju visokonaponskih 4 kv vodova, kako ne bismo bili prisiljeni naknadno rješavati posljedice nekompenziranih vodova prijenosne mre`e kroz sanaciju naponskih prilika u proizvodnim i prijenosnim objektima. Kona~no, naponske prilike na ju`nom potezu trebat }e i u budu}nosti pa`ljivo pratiti i poduzimati odre ene mjere sa svrhom odr`avanja napona u dopuštenim granicama. Otvaranje tr`išta elektri~ne energije koje }e uslijediti potaknut }e ponovno pitanja naknada za pomo}ne usluge u prijenosnoj mre`i (regulacija frekvencije, napona i druge). LITERATURA 1 Z. TONKOVI]: Aspekti visokih napona u sistemu s posebnim osvrtom na uklapanje voda Konjsko-Obrovac- Melina Elektroprivreda br. 1-2, Beograd 1984 godine 2 K. O@EGOVI]: Opis postupaka i doga aja pri puštanju u rad 4 kv poteza od Diva~e do Mostara, ~asopis Elektroprivreda br. 1-2, Beograd 1986 godine 3 S. TEŠNJAK, I. KUZLE, N. PULJI], Š. RADI]: Sekundarna regulacija napona i jalove snage u EES-u HEP-a Zavod za visoki napon i energetiku, Elektrotehni~ki fakultet Zagreb Zagreb, Studija velja~a 1995 4 G. JERBI]: Istra`ivanje naponskih prilika na ju`nom 4 kv potezu elektroenergetskog sustava Hrvatske pri uklju~ivanju u isti TE na uvozni ugljen - Lukovo Šugarje, snage 1x35 MW (2x35 MW) na pragu, Studija Institut za elektroprivredu i energetiku d.d. Zagreb, travanj 1999. godine 5 M. LOVRI], R. GOJI], M. MAJSTROVI]: Problematika previsokih napona u prijenosnoj mre`i R 39-13 ~etvrto savjetovanje Hrvatskog komiteta me unarodne konferencije za velike elektri~ne sisteme Cavtat 17-21 listopada 1999. 6 M. MAJSTROVI], D. BAJS, G. MAJSTROVI]: Kompenzacija reaktivne snage u prijenosnoj mre`i na podru~ju Dalmacije R 38-3 ~etvrto savjetovanje Hrvatskog komiteta me unarodne konferencije za velike elektri~ne sisteme Cavtat 17-21 listopada 1999. VOLTAGE SITUATION ANALYSIS ON MELINA-OBROVAC-KONJSKO 4 kv LINE The results of voltage situation analysis on the south 4 kv line TS Melina-RHPP Obrovac TS Konjsko for the minimum and maximum system loads for the year 1998 are given. There is a brief explanation of basic reasons for repeated high voltage appearance. Because of the high voltage appearing on the south line there is a need of a frequent RHPP Obrovac operation in the compensation mode. The review evaluates the possibility and costs of the south line compensation. The conclusion maintains that these operation modes should be evaluated already during the line's planning phase. ERÖRTERUNG DER SPANNUNGSUMSTÄNDE IM 4 KV-LEITUNGSZUGE MELINA - OBROVAC - KONJSKO Dargestellt sind die Ergebnisse der Erörterung der Spannungsumstände im südlichen 4 kv-leitungszuge: Umspannwerk Melina - Pumpspeicher-Wasserkraftwerk OBROVAC - Umspannwerk Konjsko für die minimale und für die maximale Belastung des Systems im Jahre 1998. Erläutert sind in Kürze die Grundursachen wiederholter Erscheinungen erhöhter Spannungen im südlichen Leitungszuge. Mit Rücksicht auf diese Erscheinungen ist die Notwendigkeit des immer häufigeren Kompesationseinsatzes des Kraftwerkes Obrovac bemerkt worden. Abgewogen ist die Möglichkeit und die Rentabilität der Kompensation des südlichen Leitungszuges. Die Betonung liegt auf der Notwendigkeit der Überlegung solcher Betriebszustände schon bei der Planung neuer Leitungen. Naslov pisca: Goran Jerbi}, dipl. ing. Institut za elektroprivredu d.d. Ulica grada Vukovara 37 1 Zagreb, Hrvatska Uredni{tvo primilo rukopis. 21-6-28. 317

MOGU]NOSTI RADA SINKRONIH GENERATORA U PODUZBU\ENOM STANJU Prof. dr. sc. Zlatko M a l j k o v i}, Zagreb UDK 621.313.322 PREGLEDNI ^LANAK Mogu}nost rada sinkronog generatora u poduzbu enom stanju definiran je pogonskom kartom generatora. Me utim, stvarno pode{enje najve}ih iznosa djelatne i kapacitivne jalove snage definirano je pode{enjem limitera u regulatoru uzbude generatora. Ti limiteri su u pravilu pode{eni na strani sigurnosti, tj. s ve}im ograni~enjem poduzbudnog rada nego je to vidljivo iz pogonske karte. Treba u~initi napor da se prikupe stvarne vrijednosti ude{enja limitera barem za ve}e generatore. Klju~ne rije~i: generator, limiter, uzbuda, jalova snaga, pogonska karta. 1. UVOD Mogu}nost trajnog rada elektroagregata sa sinkronim strojem u EES-u vidljiva je iz pogonske karte agregata. U poduzbu enom stanju sinkronog generatora granice rada u pravilu predstavljaju: prakti~ka granica stabilnosti i/ili dodatno zagrijavanje dijelova u ~eonom prostoru generatora, minimalna uzbuda, te maksimalna i minimalna djelatna snaga. Iz teorije sinkronih strojeva poznata je pojava pove}anog zagrijavanja dijelova stroja koji se nalaze u ~eonom prostoru. To su krajnji bo~ni dijelovi statorskog paketa (krajnji limovi), te tla~ne plo~e i tla~ni prsti kojima je pritegnut paket statora, kao i ostali konstrukcijski dijelovi u tom ~eonom prostoru stroja koji su izvedeni od magnetskog materijala. Fizikalno tuma~enje zasniva se na postojanju aksijalnog magnetskog toka nastalog uzbudnim i armaturnim protjecanjem u ~eonom prostoru, tj. u dijelu stroja izvan statorskog paketa. Intenzitet aksijalne komponente rasipnog polja predo~ene silnicama koje aksijalno ulaze u bo~ne strane statora direktno utje~e na intenzitet stvaranja vrtlo`nih struja u dijelovima stroja u ~eonom prostoru, a time i na pove}ane gubitke i zagrijavanje tih dijelova. Ta aksijalna komponenta polja je to ve}a {to je stroj optere}eniji kapacitivnom strujom, tj. pri radu u poduzbu enom stanju, dakle u pogonskom stanju kada stroj {alje u mre`u osim djelatne i kapacitivnu komponentu struje. Pojednostavljeno fizikalno tuma~enje dobiva se vektorskim dijagramima protjecanja i magnetske indukcije, koji vrijedi za rasipna polja armaturnog i uzbudnog namota u ~eonom prostoru 1. Problemi su izra`eniji kod turbogeneratora, pogotovo ve}ih snaga, gdje su u pravilu i ve}a specifi~na optere}enja. Svjetski proizvo a~i velikih strojeva, u pravilu, danas rje{avaju problem pove}anog zagrijavanja nekom od metoda koje su prikazane u t.3, tako da je poduzbu eno pogonsko stanje ograni~eno prakti~nom granicom stati~ke stabilnosti. Me utim, kod instaliranih generatora mo`e se pretpostaviti da to nije u potpunosti uspje{no rije{eno, pogotovo kod onih starijih (starijih od npr. 2 godina). Postoje iskustva da proizvo a~ ni nakon upita korisnika nije argumentirao ograni~enja koja je odredio pogonskom kartom za trajni rad u poduzbu enom stanju, bilo zbog nepoznavanja problema u potpunosti, ili poznavaju}i problem koji nije efikasnom mjerom rije{io, pa se na taj na~in osiguravao da ne nastupi dodatno zagrijavanje 2. U doma}oj literaturi taj je fenomen obra ivan (jo{) prije vi{e od 25 godina. Tako npr. u 3 eksperimentalnom je provjerom zagrijavanja dijelova u ~eonom prostoru generatora HE Orlovac (generator 1) potvr ena zakonitost da pri prijelazu iz induktivnog u kapacitivno pogonsko stanje, uz odr`avanje pribli`no istog djelatnog ili strujnog optere}enja (po iznosu), treba o~ekivati porast vrijednosti aksijalne komponente indukcije i temperature u ~eonim dijelovima generatora (krajnji paketi, tla~ne plo~e, banda`ni prstenovi). U 4 su predo~eni dijagrami pove}anih temperatura na klju~nim mjestima (krajnji dioni paket i tla~na plo~a) za dva hidrogeneratora (19 MVA i 167 MVA) iz kojih se uo~ava zna~ajnije povi{enje temperature krajnjih limova paketa statora. U 5 predo~en je pregled tri tipa limitera minimalne uzbude, odnosno ograni~enja rada u poduzbu enom stanju (ameri~ki, te stariji i noviji europski tip). Ograni~iva~ je sastavni dio automatskog regulatora napona, a po~inje djelovati pove}avaju}i uzbudu kad djelatna i jalova snaga nadma{e odgovaraju}e vrijednosti 319

Z. Maljkovi}: Mogu}nosti rada sinkronih generatora u poduzbu enom stanju Energija, god. 5 (21) 5, 319-322 u kapacitivnom kvadrantu pogonske karte. Ure aj djeluje tako da s regulacije konstantnog napona sabirnica prelazi na regulaciju po jalovoj snazi generatora, u skladu s ude{enom proradnom karakteristikom, a napon generatora u tom re`imu slijedi promjene napona sustava. Neka iskustva iz 8-tih godina dana su u 2 za turbogeneratore snaga ve}ih od 2 MW. Na starijim turbogeneratorima na kojima nisu poduzete mjere za smanjenje gubitaka u ~eonom prostoru najugor`eniji su bo~ni statorski limovi u zoni od 1/2 do 2/3 visine zuba. Poku{aji ra~unanja magnetskog polja i na temelju toga dobivanja zagrijavanja dijelova u ~eonom prostoru velikih turbogeneratora prikazani su u 6, 7 i 8. Na~in pribli`nog konstruiranja pogonskog dijagrama za poduzbu eno stanje dobiven primjenom mjerenja aksijalne kompnente indukcije u praznom hodu i pod optere}enjem turbogeneratora, predo~en je u 9. Na taj se na~in mogu definirati to~ke dodatne kru`nice kojom je definirano jednako zagrijavanje ~eonog prostora generatora. Time se dobiva granica rada u poduzbu enom stanju, ako je zagrijavanje dijelova u ~eonom prostoru limitiraju}i faktor, dakle u slu~aju kad je to stro`i zahtjev od prakti~ne granice stabilnosti. U 12 su opisane mogu}nosti fleksibilnijeg upravljanja elektranama uklju~uju}i upravljanje jalovom snagom, te ekonomski aspekti takvog upravljanja. 2. MOGU]NOSTI TRAJNOG RADA GENERATORA DEFINIRANE IEC NORMAMA PRI PROMJENI NAPONA I FREKVENCIJE Mogu}nosti trajnog rada sinkronih strojeva definirane su IEC normama (niz normi IEC 34 - Rotacijski strojevi). Turbogenerator mora biti izveden tako da mo`e trajno dati nazivnu snagu pri nazivnom faktoru snage uz napon 5% razli~it od nazivnog napona i frekvenciju 2% razli~itu od nazivne frekvencije prema dijelu dijagrama koji je obuhva}en debljom punom linijom na slici 1 (podru~je A). Pri tome povi{enje nadtemperature (zagrijanja) ne smije biti vi{e od pribli`no 1 K. Turbogenerator }e mo}i raditi i u dijelu dijagrama koji je obuhva}en tankom linijom na slici 1b (podru~je B) definiranim granicama napona 5% i granicama frekvencije +3%/-5%, ali uz dodatno povi{enje nadtemperature. Zbog mogu}eg smanjenja `ivotnog vijeka stroja, takav rad treba ograni~iti po du`ini i u~estalosti. Zahtjeva li se rad izvan navedenih granica napona i frekvencije, to treba definirati ugovorom 1. Pri istodobnom povi{enju napona i sni`enju frekvencije, ili sni`enju napona i povi{enju frekvencije, nastupaju najnezgodniji uvjeti rada. Pri prvom slu~aju najvjerojatnije }e zagrijanje uzbude biti povi{eno. Dijagram na slici 1 ograni~en je u navedenim kvadrantima tako da magnetski tok stroja i bloktransformatora ne prelazi granicu od pribli`no +5%, odnosno -5% od nazivne vrijednosti magnetskog toka. Za ostale generatore (osim turbogeneratora) zona B je prema 11 ne{to pro{irenija po naponu tako da npr. hidrogeneratori moraju podnijeti promjene napona do 8% (slika 1a, podru~je B), ako nije druga~ije dogovoreno ugovorom. Slika 1. Radno podru~je a) generatora prema IEC 34-1 i b) turbogeneratora prema IEC 34-3 pri promjeni napona i frekvencije 3. MJERE ZA SMANJENJE DODATNOG ZAGRIJAVANJA DIJELOVA STROJA U ^EONOM PROSTORU Mjere za smanjenje dodatnog zagrijavanja dijelova stroja u ~eonom prostoru su sljede}e: - intenzivnije ili pobolj{ano hla enje ~eonog prostora, - zamjena tla~nih plo~a i tla~nih prstiju od magnetskih materijala s nemagnetskim, - ugradnja elektri~ki vodljivih ekrana iznad steznih plo~a ili izme u njih i krajnjih statorskih limova, - ugradnja magnetskog prstena koji mo`e biti ujedno i magnetski {ent i mehani~ki dr`a~ za ~eone veze namota, - stupnjevit presjek krajnjih paketa limova, itd. 4. POGONSKA OGRANI^ENJA U PODUZBU\ENOM STANJU TURBOGENERATORA U HEP-u Na temelju pregleda nazivnih podataka turbogeneratora (TG) i pripadnih pogonskih karata mo`e se uo~iti raznolikost ograni~enja u kapacitivnom kvadrantu dijagrama, od potpuno nedopu{tenog rada (npr. TG u PTE Osijek) do izrazito dopu{tenog rada, vjerojatno definiranog prakti~nom granicom stati~ke stabilnosti (npr. TG u TE Rijeka). Primjer ograni~enja radnog podru~ja TG predo~en je na slici 2 pogonskom kartom najve}eg turbogeneratora u elektranama Hrvatske elektroprivrede, TG snage 376 MVA u TE Rijeka. 32

Z. Maljkovi}: Mogu}nosti rada sinkronih generatora u poduzbu enom stanju Energija, god. 5 (21) 5, 319-322 Slika 2. Pogonska karta turbogeneratora u TE Rijeka 5. POGONSKA OGRANI^ENJA U PODUZBU\ENOM STANJU HIDROGENERATORA U HEP-u Prema o~ekivanjima zbog zna~ajno manjih sinkronih reaktancija hidrogeneratora (HG) u usporedbi s turbogeneratorima, zbog osiguranja stati~ke stabilnosti ograni~enja u kapacitivnom radu hidrogeneratora su bla`a. No i ovdje postoje izrazite razlike dopu{tenog rada u poduzbu enom re`imu hidrogeneratora ugra enih u elektranama HEP-a, od potpuno dopu{tenog (HG u HE Zaku~ac, HE \ale i HE Dubrovnik), do vrlo uskog radnog podru~ja na cijevnim elektranama (HG u HE ^akovec i HE Dubrava). Za primjer tipi~nih granica radnog podru~ja HG, nacrtana je na slici 3 pogonska karta novijih hidrogeneratora u HE Zaku~ac pojedina~ne snage 15 MVA. Slika 3. Pogonska karta hidrogeneratora br.3uhezaku~ac 321

Z. Maljkovi}: Mogu}nosti rada sinkronih generatora u poduzbu enom stanju Energija, god. 5 (21) 5, 319-322 6. ZAKLJU^AK Mogu}nosti rada sinkronih generatora u poduzbu enom stanju definirane su pogonskim kartama svakog generatora posebno. Me utim stvarno pode{enje najve}ih iznosa djelatne i kapacitivne jalove snage definirano je pode{enjima limitera u regulatoru uzbude generatora. Valja o~ekivati da su ti limiteri poduzbudnog re`ima pode{eni u odre enoj mjeri na strani sigurnosti, tj. s ve}im ograni~enjem poduzbudnog rada nego {to se mo`e vidjeti iz dostupne pogonske karte. S obzirom da su pode{enja limitera u regulatoru uzbude ~esto obavljali in`enjeri izvan HEP-a (iz proizvo a~ke firme ili nekog specijaliziranog instituta ili tre}e neovisne firme), te{ko je ponekad do}i do pravih podataka o stvarnim mogu}nostima rada generatora u kapacitivnom re`imu. Stoga se name}e zaklju~ak da bi valjalo u~initi napor u prikupljanju relevantnih podataka o navedenim pode{enjima, barem na klju~nim ve}im hidrogeneratorima (S n 2 MVA) i turbogeneratorima (S n 4 MVA) u HEP-u. Tako er bi trebalo provjeriti definirane granice nazivnog napona svakog od tih generatora i usporediti s promjenama napona (ra~unskim ili mjerenim) koje se pojavljuju u mre`i. LITERATURA 1 W. LATEK, W. PARTYKA, A. BYTNAR: "New operating chart for large power turbogenerators", CIGRÉ Session, Paris 199, 11-11. 2 Z. ^ULIG, I. KURTOVI], S. [TEFANKO: "Istra`ivanje elektromagnetskih i toplinskih prilika u sinhronom generatoru u posebnim pogonskim stanjima", XII Savjetovanje JUKO CIGRÉ, R. 11.3, Budva 1975. 3 M. RA[ETA, T. BUSTI: "Pogonski dijagram za hidrogeneratore, ograni~enje u kapacitivnom podru~ju rada, kratkotrajno preoptere}enje uzbudnog namota", XIV Savjetovanje JUKO CIGRÉ, R. 11.9, Sarajevo 1979. 4 A. RUPNIK: "Nekaj o omejevanikih obratovanja sinhronskih generatorjev v podvzbujenem stanju", XIV Savjetovanje JUKO CIGRÉ, R.11.1. Sarajevo 1979. 5 D. PETROVI], S. SPASOJEVI]: "Mogu}nosti podpobu enog re`ima turbogeneratora i savremena iskustva", XVII Savjetovanje JUKO CIGRÉ, R.11.18, Struga 1985. 6 B. JAJAC: "Numeri~ki prora~un elektromotornog polja u ~eonom prostoru velikih elektri~nih strojeva", doktorska disertacija, Elektrotehni~ki fakultet Sveu~ili{ta u Zagrebu, Zagreb, 1984. 7 S. DOI, K. ITO, S. NONAKA: "Three-dimensional thermal analysis of stator end-core for large turbinegenerators using flow visualization results", IEEE Trans. Vol. PAS-14, No. 7, July 1985. 8 A. G. JACK, B. C. MECROW: "A method to calculate turbogenerator end region fields and losses and validation using measured results", IEEE Trans. Vol. EC-2, No. 1, March 1987. 9 M. KURTOVI], B. JAJAC: "Utjecaj ~eonih dijelova na dijagram optere}enja sinhronog stroja", XVIII Savjetovanje JUKO CIGRÉ, R.11.21, Budva 1987. 1 IEC 34-3.: Rotating electrical machines - Part 3: Specific requirements for turbine-type synchronous machines, 1988. 11 IEC 34-1: Rotating electrical machines - Part 1: Rating and performance, 1996. 12 L. MOGRIDGE: "Generator - a tool to aid more effecitve use of power systems", CIGRÉ Session, Paris 1996, P1-3 (Panel 1). 13 M. LOVRI], R. GOI]: "Problemi i mogu}i na~ini rje{avanja naponskih prilika u prijenosnoj mre`i Dalmacije", Energija, 49 (2) 3, 171-176. 14 M. MAJSTROVI], D. BAJS, G. MAJSTROVI]: "Kompenzacija reaktivne snage u prijenosnoj mre`i na podru~ju Dalmacije", Energija, 49 (2) 3, 177-182. SYNCHRONOUS GENERATOR OPERATION IN UNDEREXCITATION STATE Possibility of synchronous generator operation in an underexcitation state is defined by generator s performance chart. In fact, real values of the highest values of active and reactive power are defined by a limitator situated in the excitation regulator. These limitators are usually regulated on the security side that is with higher boundary of underexcitation operation than visible from the performance chart. It is necessary to collect real values of limitator regulation, at least for bigger generators. DIE BETRIEBSMÖGLICHKEITEN VON SYNCHRON- GENERATOREN IM UNTERERREGTEN ZUSTAND Die Möglichkeit des Betriebes des Synchrongenerators im untererregten Zustand ist durch seine Betriebskarte bestimmt. Jedoch die eigentliche Einstellung der grössten Beträge seiner Wirkleistung und seiner kapazitiven Blindleistung hängt von Begrenzereinstellung im Erregungsregler des Generators ab. Die Einstellung dieser Begrenzer ist eher auf die Sicherheit orientiert, dh. mit einer grösseren Begrenzung des Untererregungsbetriebes, alls es aus der Betriebskarte herausgeht. Wenigstens für Generatoren grösserer Leistungen sollte man für realere Werte der Begrenzereinstellung bestrebt sein. Naslov pisca: Prof. dr. sc. Zlatko Maljkovi}, dipl. ing. Fakultet elektrotehnike i ra~unarstva Unska 3, 1 Zagreb, Hrvatska Uredni{tvo primilo rukopis: 21-6-28. 322

MOGU]NOSTI POVE]ANJA PRIJENOSNE MO]I EES-a KORIŠTENJEM KONVENCIONALNIH I FACTS NAPRAVA Mr. sc. Nijaz D i z d a r e v i}, Zagreb UDK 621.311.1:621.316.1 PREGLEDNI ^LANAK U ovom je radu opisana problematika utjecaja FACTS naprava na pove}anje prijenosne mo}i. Pri tome su korišteni stati~ki i dinami~ki aspekti rješavanja problema stabilnosti napona te problema regulacije napona i kompenzacije jalove snage. Pregledom je obuhva}en EES u uvjetima du`ih prijelaznih razdoblja smanjene razine sigurnosti napona koji uklju~uje FACTS naprave razli~itog djelovanja. Opisane su mogu}nosti primjene FACTS naprava s obzirom na granice opteretivosti prijenosnog sustava. Pored kratkog opisa i definicija naprava, navedeni su primjeri njihove prakti~ne primjene. Uspore ena su svojstva i troškovi konvencionalnih i FACTS naprava. Klju~ne rije~i: prijenosna mo}, kompenzacija jalove snage, regulacija napona, FACTS, stabilnost elektroenergetskog sustava. 1. UVODNA RAZMATRANJA Problemi prijenosa elektri~ne energije i stabilnosti napona EES-a u posljednjem su desetlje}u postali jedan od glavnih izazova pri planiranju i pogonu EES-a. Stabilnost napona 1-17, kao jedna od smjernica razvoja EES-a kako u svijetu tako i u nas, motivirana je pojavom uvjeta prijenosa razli~itih iznosa snage izme u razli~itih sustava ili dijelova istog sustava. Pri tome se o~ekuje da je elektroenergetska mre`a sposobna prenijeti najve}i mogu}i iznos snage pri razli~itim ograni~enjima proizvodnih i prijenosnih elemenata. Jedan od osnovnih uzroka pove}anog zanimanja svjetske znanstvene i stru~ne javnosti za probleme ograni~enog prijenosa elektri~ne energije nalazi se u opasnom pribli`avanju mnogih sustava granicama stabilnosti zbog pove}anog optere}enja sustava koje nije pra}eno odgovaraju}im pove}anjem prijenosne mo}i. Tako er, u uvjetima malih optere}enja prijenosnih elemenata, prvenstveno zbog prevladavaju}ih popre~nih kapaciteta vodova, mogu}a je pojava povišenih iznosa napona koji u kona~nici mogu dovesti do ozbiljnih ošte}enja pojedinih elemenata rasklopnih postrojenja. Dakle, problem prijenosa u elektroenergetskim sustavima u kojima se o~ekuju razli~ite snage prijenosa predstavlja ozbiljan in`enjerski izazov u fazi projektiranja sustava, ali i operaterski pri vo enju sustava. Nedovoljan iznos jalove snage kompenzacije mo`e uzrokovati zna~ajne probleme pa i prekide opskrbe elektri~nom energijom. Zbog toga se velika pozornost posve}uje razumijevanju problema ograni~enosti prijenosne mo}i u uvjetima pove}ane nesigurnosti napona te projektiranju razli~itih na~ina njegova izbjegavanja, kako u normalnim uvjetima tako i u uvjetima poreme}enog pogona. Budu}i da je EES Hrvatske zna~ajno ošte}en ratnim razaranjima uz potpuno transformiranu strukturu sustava prema longitudinalnoj od koje se o~ekuje nekoliko razli~itih smjerova prijenosa (npr. prijenos snage iz ju`nog dijela sustava s dominantnim hidroenergetskim izvorima u sjeverni dio s kombiniranim hidro i termoenergetskim izvorima korištenjem dugih prijenosnih vodova, zatim prijenos snage iz središnjeg dijela sustava prema isto~nom dijelu Slavonije, te prijenos snage izme u sustava Hrvatske i Ma arske), postoji osnovana bojazan i odre ena o~ekivanja naglašenije pojave navedenog problema i u prijenosnoj mre`i Hrvatske elektroprivrede. Osnovni uzrok tim o~ekivanjima pronalazi se u ~injenici da je u sustavu zna~ajno smanjena razina sigurnosti pogona zbog mnogih prenamjena vodova i ispada postrojenja izvan provotnog kriterija planiranja. Sustav mo`e postati ozljediv i pri o~ekivanom pove}anju industrijskih optere}enja. Dakle, osim teorijskih izazova postoje i prakti~ni razlozi razmatranja utjecaja naponskih prilika na mogu}nosti prijenosa snage sa stajališta planiranja i pogona EES-a. FACTS (eng. Flexible AC Transmission System) naprave, zasnovane na energetskoj elektronici, pored teorijskog razmatranja do`ivljavaju posljednjih godina i svoju prakti~nu primjenu 18-24. Putem doprinosa CIGRÉ Studijskog komiteta 14, namjera je informirati stru~nu javnost u kojoj mjeri FACTS naprave doprinose pove}anju prijenosne mo}i sa stati~kog i dinami~kog aspekta rješavanjem problema stabilnosti 323