1. No category

Bilag F
Notat
Ang.:
Specificering af viklingskobler
Udarbejdet af:
CNY
Kopi til:
Dato:
14. juni 2010
_______________________________________________________________________________________
Formål
Formålet med nærværende notat er at belyse forudsætningerne for indkøbsspecificeringen af viklingskobleren for
150/60/30 kV/kV/kV transformeren, der placeres på 150 kV station Frøstrup.
Transformeren skal i normal netkoblingstilstand udgøre forsyningspunktet til det kommende vindmølletestcenter ved
Østerild. I det tilfælde at der ikke er 60 kV forsyning til rådighed fra 150/60 kV station Nors, er det hensigten, at 60 kV
viklingen på 3-viklingstransformeren skal udgøre reserveforsyning til området under Nors. Det er således vigtigt, at
opnå et reguleringsområde for viklingskobleren der tilgodeser det ønskede spændingsniveau for testcenteret i normal
drift og samtidig, i så høj grad det er muligt, i en reservesituation.
Forudsætninger
Der er af vindmølleindustrien ytret ønske om mulighed for at regulere 30 kV spændingen med +/- 15 %. Da
konstruktionsspændingen for 30 kV anlægget er 36 kV, er det ikke muligt/hensigtsmæssigt, at påtrykke en højere
spænding end 36 kV, hvorfor denne som udgangspunkt må anses som værende den maksimale spænding, der stilles
til rådighed. Yderligere ønskes der mulighed for en forholdsvis fin regulering af spændingen på 30 kV siden.
Såfremt der tages udgangspunkt i en maksimalspænding på 36 kV og der stadig ønskes et reguleringsområde på +/- 15
%, finder man, at ”middelspændingen” på 30 kV siden er 31,5 kV. Herved sikres der ved tomgang mulighed for at
regulere mellem ca. 26,8 kV og 36,2 kV.
Det er forudsat, at transformeren kun implementeres med én viklingskobler, der af hensyn til minimering af
belastningsstrømmen placeres på primærsiden. Dette betyder, at 60 kV spændingen vil ”følge” 30 kV spændingen
eller omvendt, hvorfor det skal sikres, at der ved regulering af 30 kV spændingen ikke opstår en højere spænding end
72,5 kV på 60 kV siden, da dette er dennes konstruktionsspænding.
Der er udført simuleringer af den mulige spændingsvariation på hhv. 60 kV og 30 kV siden af transformeren ved
varierende spændinger på 150 kV siden. Det er oplyst, at den tilstræbte spænding for station Frøstrup i normal
netkoblingstilstand er 162-163 kV og 62 kV på hhv. 150 kV og 60 kV siden.
På baggrund af ovenstående er der udført simuleringer ved spændingerne: 159 kV, 162 kV og 165 kV, der anses for
værende ydre- samt tilstræbte spændingsniveauer. Vindmølletestcentret er i analysemodellen simuleret ud fra en
1
skaleret model af de parametre, der anvendes for Horns Rev B , således den ved fuldlast producerer 117 MVA.
(kapacitiv /induktiv)
1
Data via ENDK model (NetSys).
10n005bCNY - Betragtning af viklingskobler 165-67-34 (2).docx
1
Den indsatte transformermodel, er specificeret med følgende værdier.
Parameter
Mærkeeffekt HV
Mærkeeffekt MV
Mærkeeffekt LV
Uk %: HV - MV
Uk %: HV - LV
Uk%: MV - LV
Pcu: HV - MV
Pcu: HV - LV
Pcu: MV - LV
Pfe:
Yderligere spænding pr. trin (ref. 165 kV)
Viklingskobler
Værdi
160 MVA
63 MVA
125 MVA
12 %
12 %
20 %
220 kW
240 kW
150 kW
60 kW
1,67 %
165/67/34 kV/kV/kV
Tabel 1 - Transformer specifikation
Beregninger
Der er i dette notat kun angivet det resultat, der er fundet mest optimal med de angivende forudsætninger taget i
betragtning. Der er således set på alternativer, der dog ikke vurderes som værende de mest optimale løsninger.
Det er fundet hensigtsmæssigt, at implementere viklingskobleren med 27 trin, der fordeler sig asymetrisk omkring trin
19. Der er således mulighed for at regulere 165 kV +8 / - 18 x 1,67 % 67/34 kV/kV
Trin
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
Højspænding
(HV)
[kV]
214,6
211,8
209,1
206,3
203,6
200,8
198,1
195,3
192,6
189,8
187,0
184,3
181,5
178,8
176,0
173,3
170,5
167,8
165
162,2
159,5
156,7
153,9
151,2
148,5
145,7
142,9
Mellemspænding
(MV)
[kV]
67
67
67
67
67
67
67
67
67
67
67
67
67
67
67
67
67
67
67
67
67
67
67
67
67
67
67
Lavspænding
(LV)
[kV]
34
34
34
34
34
34
34
34
34
34
34
34
34
34
34
34
34
34
34
34
34
34
34
34
34
34
34
Omsætningsforhold (HVMV)
Omsætningsforhold (HVLV)
3,20
3,16
3,12
3,08
3,04
3,00
2,96
2,92
2,87
2,83
2,79
2,75
2,71
2,67
2,63
2,59
2,54
2,50
2,46
2,42
2,38
2,34
2,30
2,26
2,22
2,17
2,13
6,31
6,23
6,15
6,07
5,99
5,91
5,83
5,74
5,66
5,58
5,50
5,42
5,34
5,26
5,18
5,10
5,02
4,93
4,85
4,77
4,69
4,61
4,53
4,45
4,37
4,29
4,20
Tabel 2 - Omsætningsforhold ved tomgang
10n005bCNY - Betragtning af viklingskobler 165-67-34 (2).docx
2
På baggrund af det valgte omsætningsforhold opnås der afhængig af primærspændingen mulighed for at regulere hhv.
30 kV og 60 kV spændingen ved tomgang, som angivet nedenfor. Nedenstående er grafisk illustreret i bilag 1.
Primær
spænding
Trin
140 kV
159 kV
162 kV
165 kV
170 kV
MV
LV
MV
LV
MV
LV
MV
LV
MV
LV
1
43,71
22,18
49,64
25,19
50,58
25,67
51,51
26,14
53,08
26,93
2
44,28
22,47
50,29
25,52
51,24
26
52,18
26,48
53,77
27,28
3
44,86
22,77
50,95
25,86
51,91
26,34
52,87
26,83
54,47
27,64
4
45,46
23,07
51,63
26,2
52,6
26,69
53,58
27,19
55,2
28,01
5
46,08
23,38
52,33
26,56
53,32
27,06
54,3
27,56
55,95
28,39
6
46,71
23,7
53,05
26,92
54,05
27,43
55,05
27,94
56,72
28,78
7
47,36
24,03
53,79
27,29
54,8
27,81
55,81
28,32
57,51
29,18
8
48,03
24,37
54,54
27,68
55,57
28,2
56,6
28,72
58,32
29,59
9
48,71
24,72
55,32
28,08
56,37
28,6
57,41
29,13
59,15
30,02
10
49,42
25,08
56,13
28,48
57,19
29,02
58,25
29,56
60,01
30,45
11
50,15
25,45
56,95
28,9
58,03
29,45
59,1
29,99
60,89
30,9
12
50,9
25,83
57,81
29,33
58,9
29,89
59,99
30,44
61,81
31,36
13
51,67
26,22
58,68
29,78
59,79
30,34
60,9
30,9
62,74
31,84
14
52,47
26,63
59,59
30,24
60,71
30,81
61,84
31,38
63,71
32,33
15
53,29
27,04
60,52
30,71
61,66
31,29
62,8
31,87
64,71
32,84
16
54,14
27,47
61,48
31,2
62,64
31,79
63,8
32,38
65,74
33,36
17
55,01
27,92
62,48
31,7
63,66
32,3
64,83
32,9
66,8
33,9
18
55,91
28,37
63,5
32,23
64,7
32,83
65,9
33,44
67,9
34,45
19
56,85
28,85
64,56
32,76
65,78
33,38
67
34
69,03
35,03
20
57,81
29,34
65,66
33,32
66,9
33,95
68,14
34,58
70,2
35,63
21
58,81
29,85
66,79
33,9
68,05
34,54
69,32
35,17
71,42
36,24
22
59,85
30,37
67,97
34,49
69,25
35,14
70,53
35,79
72,67
36,88
23
60,92
30,91
69,19
35,11
70,49
35,77
71,8
36,43
73,97
37,54
24
62,03
31,48
70,45
35,75
71,78
36,42
73,1
37,1
75,32
38,22
25
63,18
32,06
71,75
36,41
73,11
37,1
74,46
37,79
76,72
38,93
26
64,37
32,67
73,11
37,1
74,49
37,8
75,87
38,5
78,17
39,67
27
65,61
33,3
74,52
37,82
75,93
38,53
77,33
39,24
79,67
40,43
Tabel 3 - Reguleringsområde som funktion af trin og primærspænding - Tomgang
For at verificere ovenstående og for at simulere hvilken indflydelse vindproduktion og forbrug har på hhv. 60 kV 30 kV
spændingen, er der udført nogle simuleringsscenarier ved de angivende spændingsvariationer på primærsiden. De
udførte scenarier udgør:
-
Tomgang.
Maksimal vindproduktion, induktiv regulering.
Maksimal vindproduktion, kapacitiv regulering.
Maksimalt forbrug, antaget 57 MW.
Blandet forbrug 40 MW og vind 100 MW
Ovenstående punkter anses som værende ekstrem scenarier. Såfremt spændingsniveauet på 60 kV og 30 kV siden
svarer ca. overens med det ønskede, vurderes resultatet som værende ok.
10n005bCNY - Betragtning af viklingskobler 165-67-34 (2).docx
3
Såfremt viklingskobleren udlægges som angivet i nærværende notat, ses det af simuleringsresultaterne, at der er
mulighed for at regulere hhv. 60 kV og 30 kV spændingen til følgende grænseværdier:
Scenarie
Primær
spænding
159 kV
162 kV
165 kV
Tomgang
trin
1
19
27
1
19
27
1
19
27
MV
49,64
64,56
74,52
50,58
65,78
75,93
51,51
67,00
77,33
LV
25,19
32,76
37,82
25,66
33,38
38,53
26,14
34,00
39,24
Maksimal vind
(117 MVA –
induktiv)
Ingen forbrug
MV
50,97
65,27
75,27
51,24
66,47
76,65
52,15
67,66
78,04
LV
22,98
31,28
36,71
23,14
31,94
37,45
23,71
32,59
38,19
Maksimal vind
Maksimalt forbrug
(117 MVA –
(57 MW)
kapacitiv)
Ingen vind
Ingen forbrug
Sekundær og tertiær spænding [kV]
MV LV
MV LV
49,64 26,38
45,34 25,31
64,45 33,84
61,88 32,88
74,33 38,79
72,37 37,93
50,57 26,85
46,43 25,78
65,66 34,45
63,17 33,50
75,74 39,48
73,83 38,65
51,50 27,32
47,51 26,25
66,87 35,06
64,46 34,11
77,14 40,19
75,28 39,36
Blandet forbrug
(40 MW) og vind
(100 MW)
MV
47,03
62,72
72,93
48,03
63,98
74,37
49,84
65,23
75,81
LV
26,36
33,81
38,76
26,83
34,41
39,46
27,30
35,02
40,16
Tabel 4 - Indflydelse af vindproduktion og forbrug - Simuleringsresultater via PowerFactory
Opsummering og konklusion
Primærspænding 159 kV
På baggrund af ovenstående tabel, ses det, at der ved ydreområdet med lav spænding på primærsiden, stadig kan
opnås en spænding på 36-37 kV på tertiærsiden i det tilfælde, at testcenteret producerer, hvad der svarer til maksimal
produktion ved fuld induktiv regulering. I det spændingen vil sænkes grundet den induktive reaktive produktion fra
møllerne, anses dette som værende et worst-case scenarie, hvor det sikres, at den ønskede testspænding kan
opretholdes.
Tilstræbt driftsspænding 162 kV
Ved den tilstræbte driftsspænding, som det kan forventes er til rådighed ved normal netkoblingstilstand, er det
muligt, at regulere den tertiære spænding i stort set hele det ønskede testområde.
Primærspænding 165 kV
I det scenarie, hvor der er 165 kV på primærsiden opleves samme problemstilling som i ovenstående. Det er således
kun muligt at regulere tertiærspændingen ned til ca. 27 kV. Dette fordre dog også en maksimal vindproduktion med
fuld kapacitiv regulering.
Reservesituation
I en reservesituation, hvor der en belastning på ca. 60 MVA på sekundærsiden, afhængig af primærspændingen muligt
at regulere spændingen i området 45 - 75 kV, såfremt der er et maksimalt forbrug. I en reservesituation, hvor der er
indkoblet en større vindproduktion i det underliggende 60 kV net, vurderes det, at det er muligt at regulere
spændingen på sekundærsiden tilstrækkeligt langt ned således, at spændingsstigningen i 60 kV nettet ikke er uønsket
høj grundet decentral produktion og spændingsstigning grundet længere kabelstrækninger.
Der er simuleret spændingen i en antaget situation med blandet belastning på hhv. 30 og 60 kV siden. Ud fra disse,
vurderes det, at det er muligt at regulere spændingen ind til et acceptabelt niveau en situation, hvor der er et
spændingsfald mod 60 kV siden samtidig med en spændingsstigning på 30 kV siden. Det skal dog påpeges, at der er
mange belastningsscenarier der kan betragtes, men på baggrund af ovenstående vurderes det, at det er muligt at
opnå et acceptabelt spændingsniveau uanset situation.
10n005bCNY - Betragtning af viklingskobler 165-67-34 (2).docx
4
Konklusion
På baggrund af ovenstående opsummering, vurderes det, at såfremt viklingskobleren udlægges efter den angivende
konfiguration, vil det stort set være muligt at tilgodese vindmølleindustriens ønsker til 30 kV reguleringsområdet. Der
vil dog være situationer, hvor det vil være nødvendigt at indskærpe reguleringsområdet – eksempelvis i
reservesituationer, for at kunne opretholde en tilfredsstillende 60 kV spænding. Det er dog også væsentligt at
pointere, at det ikke kan garanteres, at de simulerede spændingsforhold vil svare overens med de reelle forhold.
Problemstillingen vil naturligvis blive drøftet med den valgte leverandør, for at sikre, at der opnås så optimalt et
resultat som muligt.
Der er forespurgt på en overslagspris for at øge antallet af trin i forhold til en standardudlægning iht. DEFU
rekommandation 2 (15 trin). ABB meddeler, at tillægget grundet ekstra trin vil være marginal, hvorfor en yderligere
udgift, vurderes som en marginaludgift i forhold til den samlede udgift – samtidig må det så vidt muligt og inden for
rimelige forhold tilstræbes at opfylde testcenterets ønsker.
10n005bCNY - Betragtning af viklingskobler 165-67-34 (2).docx
5
Bilag 1
Figur 1 - Illustration af spænding på 60 kV side, som funktion af trinposition samt primær spænding
Figur 2 - Illustration af spænding på 30 kV side, som funktion af trinposition samt primærspænding
10n005bCNY - Betragtning af viklingskobler 165-67-34 (2).docx
6
Bilag 2
Figur 3 - Simuleringsresultater - 30 kV spænding som funktion af primær spænding, viklingskobler trin samt reaktiv effekt
regulering – Maks. vind, ingen forbrug
Figur 4 - Simuleringsresultater - 60 kV spænding som funktion af primær spænding, viklingskobler trin samt reaktiv effekt
regulering – Maks. vind, ingen forbrug
10n005bCNY - Betragtning af viklingskobler 165-67-34 (2).docx
7
Figur 5 - Simuleringsresultater - 30 kV og 60 kV spænding som funktion af primær spænding og viklingskobler trin – Maks.
forbrug (57 MW) ingen vind
Figur 6 - Simuleringsresultater - 30 kV og 60 kV spænding som funktion af primær spænding og viklingskoblertrin - Blandet
forbrug (40 MW) og vind ( 100 MW)
10n005bCNY - Betragtning af viklingskobler 165-67-34 (2).docx
8
Bilag 3
G
d
6
- 5 9 , 8 4
M
- 7 , 7 9
M
v
- 0 , 9 9
1
6
2
kU
u
p
V
/ 1
6
2
=
=
=
I =
l o a
6 0 , 3 4
M
V A
- 5 9 , 8 4
M
W
- 7 , 7 9
M
v a r
0 , 2 2
k A
d i n g = 8 4 , 3 6
1
1
M
M
M
V
l = 1 6 2 , 0 0
k V
= 1 , 0 0
p . u .
h i u = 0 , 0 0
d e g
S
P
Q
7
k
W
a r
5
0
0
/ 6
0
/ 3
3
-
3
%
3
3
k
V
.
.
A
.
.
S
P
Q
.
A
V
0
0
6
.
M
M
M
A
4
v
7
0
k
V A
W
a r
. .
V
/ 6
=
=
=
I =
l o a
4 0 , 8 2
M
V A
- 3 9 , 6 0
M
W
- 9 , 9 1
M
v a r
0 , 3 7
k A
d i n g = 8 4 , 3 6
0
k
. 3
.
3
k
/ 3
3
k
U
l = 3 3 , 8 8
k
u = 1 , 0 3
p . u
p h i u = 3 6 , S0 =7
P
=
Q
=
I =
l o a
U
l = 6 2 , 8 6
k V
u = 1 , 0 5
p . u .
p h i u = 2 4 , 3 0 . .
S
= 4 0 , 8 2
M
V
P
= 3 9 , 6 0
M
W
Q
= 9 , 9 1
M
v a
I = 0 , 3 7
k A
=
33 kV kabel 2
, 5
2
S
= 1 0 5 , 0 7
M
V
P
= 9 9 , 6 2
M
W
Q
= 3 3 , 4 1
M
v a
I = 1 , 7 9
k A
l o a d i n g = 8 4 , 3 6
V A
W
v a r
A
4
%
S
P
Q
=
=
=
I =
l o a
%
V
/ 3
3
k
. .
V
.
.1 .
1
d
0 5 , 0 7
9 9 , 6 2
3 3 , 4 1
, 7 9
k A
i n g = 7 3
1
1
0
0
3
1
d
3
, 7
i n
V
5
0
, 3 0
, 0 0
, 0 0
M
9
k A
g = 7 3
6
0
U
l = 3 4 , 0 4
k V
u = 1 , 0 3
p . u .
p h i u = 3 6 , 2 5 . .
S
= 1 0 5 , 3 0
M
V
A
P
= 1 0 0 , 0 0
M
W
Q
= 3 3 , 0 0
M
v a
r
I = 1 , 7 9
k A
l o a d i n g = 4 7 , 3 9
G
~
S
C
A
L
E
D
( 1
)L
O
A
D
_
N
O
R
&
Fa
_
R
HT
R - B2 _
S
C
A
Figur 7 - Simuleringsmodel
10n005bCNY - Betragtning af viklingskobler 165-67-34 (2).docx
9