sieci przesylowe jako element bezpieczenstwa polski

7/25/2019 Sieci Przesylowe Jako Element Bezpieczenstwa Polski

1/14

POLITYKA ENERGETYCZNATom 11 Zeszyt 1 2008

PL ISSN 1429-6675

Zygmunt MACIEJEWSKI*

Sieci przesyowe jako element bezpieczestwaelektroenergetycznego Polski

STRESZCZENIE. W pracy przedstawiono aktualny stan sieci przesyowej krajowego systemu elek-troenergetycznego. Zwrcono uwag na rosnc dysproporcj midzy produkcj energiielektrycznej a rozbudow systemu przesyowego, ktry jest niedoinwestowany. Na tej pod-

stawie oceniono stan bezpieczestwa elektroenergetycznego i jego wpyw na bezpieczestwoenergetyczne kraju. Zaproponowano kierunki rozbudowy i modernizacji krajowej sieci prze-syowej dla zapewnienia bezpieczestwa elektroenergetycznego i rozwoju kraju.

SOWA KLUCZOWE: energia elektryczna, system elektroenergetyczny, sieci przesyowe, bez-pieczestwo elektroenergetyczne

Wprowadzenie

W elektroenergetyce wystpuj takie pojcia jak: system elektroenergetyczny, sieelektroenergetyczna, sie przesyowa, sie przesyowo rozdzielcza, sie rozdzielcza.

Zgodnie z definicj podan w Sowniku Wspczesnym Jzyka Polskiego [1]:System jest to uporzdkowany ukad elementw i okrelonych relacji midzy nimi,

ktre tworz pewn cao.

285

* Dr hab. in., prof. PR Politechnika Radomska, Wydzia Transportu, Zakad Elektrotechniki i Energetyki,Radom.


2/14

A zatem:System elektroenergetyczny jest to zbir urzdze przeznaczonych do wytwarzania,

przesyu i rozdziau energii elektrycznej, poczonych ze sob funkcjonalnie dla realizacjiprocesu cigej dostawy energii elektrycznej odbiorcom.

Sie elektroenergetyczna jest to zesp poczonych ze sob funkcjonalnie urzdzedo przesyania i rozdzielania energii elektrycznej. Do podstawowych zada sieci naleywyprowadzenie mocy z elektrowni, jej przesy na czasami znaczne odlegoci i rozdzia

pomidzy odbiorcw przy zachowaniu waciwej jakoci energii elektrycznej (napicie,czstotliwo, wysze harmoniczne, symetria prdw i napi), niezawodnej dostawy,ekonomicznoci oraz bezpieczestwa.

Sie przesyowa jest to sie elektroenergetyczna 750, 400, 220 kV, zapewniajca

moliwo przesyu duych iloci energii elektrycznej na znaczne odlegoci, realizacjwsppracy midzynarodowej z ssiednimi systemami i wyprowadzenie mocy z wielkichelektrowni.

Sie przesyowo-rozdzielcza (sie dosyowa, sie wstpnego rozdziau) jest to sieelektroenergetyczna wysokiego napicia 110 kV, stanowica ogniwo porednie pomidzysieci przesyow a sieci rozdzielcz, do ktrej s rwnie przyczone niektre elek-trownie i due zakady przemysowe.

Sie rozdzielcza sie elektroenergetyczna redniego (15 kV) i niskiego napicia(400/230 V), do ktrej zada naley rozdzielanie i dostarczanie energii elektrycznej dorednich i drobnych odbiorcw.

Bezpieczestwo energetyczne kraju jest zapewnione gdy zachowana jest ciga, o od-powiedniej iloci i jakoci, dostawa nonikw energii do wszystkich odbiorcw. Oznacza to,

e musi by zapewniona dostawa nonikw energii pierwotnej, ich przetworzenie, przesyi dystrybucja do odbiorcw w postaci nonikw energii kocowej. W warunkach krajowychnonikami energii pierwotnej s: wgiel kamienny i brunatny, ropa i gaz ziemny, natomiastnonikami energii kocowej s gwnie: energia elektryczna, przetwory ropy naftowej, gaza take wgiel kamienny.

Nonikami energii decydujcymi o bezpieczestwie energetycznym kraju s zatem: wgiel kamienny i brunatny pozyskiwany w kraju, ropa i gaz ziemny w znacznych ilociach importowane z zagranicy, energia elektryczna wytwarzana w kraju i pokrywajca dotychczas w penym zakresie

zapotrzebowanie krajowe.Wpyw poszczeglnych nonikw energii na bezpieczestwo energetyczne kraju jest

bardzo zrnicowany. Skutki przerw w dostawie gazu lub przetworw ropy naftowej niepowoduj tak negatywnych skutkw dla gospodarki jak przerwy w dostawie energii elek-trycznej. wiadcz o tym due elektroenergetyczne awarie systemowe na wiecie, ktrespowodoway policzalne straty gospodarcze wynoszce miliardy dolarw, a take znacznestraty niepoliczalne poniesione przez indywidualnych odbiorcw. Zestawienie niektrychtych awarii, ktre zakoczyy si black-outem, s przedstawione w tabeli 1 [2].

Z analizy tych awarii wynika, e gwn ich przyczyn byy awarie sieci przesyowych,natomiast w znacznie mniejszym stopniu byy spowodowane deficytem mocy. Awariesieciowe byy powodowane przede wszystkim niedoinwestowaniem oraz niezadawalajcym

286


3/14

stanem technicznym linii i stacji elektroenergetycznych, natomiast w mniejszym stopniunieprawidowym dziaaniem ukadw zabezpiecze i sterowania oraz bdami dyspozy-torw.

Bezpieczestwo energetyczne kraju zaley zatem gwnie od bezpieczestwa elektro-energetycznego, przy czym na stopie tego bezpieczestwa bezporedni wpyw ma stan,struktura i moliwoci przesyowe krajowej sieci najwyszych napi, a take dyspozy-cyjno sieci dystrybucyjnych i rozdzielczych.

287

TABELA1. Wybrane awarie systemw elektroenergetycznych

TABLE1. Select breakdown of power systems

Data Miejsce Wyczenia

1965 USA (pn.-wsch.), Kanada (Ontario) 20 000 MW, ok. 30 mln odbiorcw

1972 Polska (Dolny lsk) 3500 MW zapotrzebowania

1977 USA (Nowy Jork) 6000 MW, ok. 9 mln odbiorcw

1978 Francja 28 000 MW, ok. 75% zapotrzebowania

1981 Wielka Brytania 1900 MW zapotrzebowania

1983 Szwecja 11 400 MW zapotrzebowania

1985 Francja 4300 MW, wyczenie 7 blokw

1987 Polska (pn.-wsch.), El. Ostroka 920 MW zapotrzebowania

1987 Francja (Bretania) spadki napi, wy. generatorw

1994 Wochy 2000 MW zapotrzebowania

1996 USA, Kanada, Meksyk rejon Zach. 11 850 MW, ok. 2 mln odbiorcw

1996 USA, Kanada, Meksyk rejon Zach. 28 000 MW, ok. 7,5 mln odbiorcw

1998 Kanada (Quebec) 2000 MW, ok. 1,7 mln odbiorcw

1998 USA (pn.), Kanada (Ontario) 950 MW zapotrzebowania

1998 USA (Nowy Jork) 10 280 MW zapotrzebowania

1999 Francja ok. 1918 tys. odbiorcw

2003 Algieria (pn.) 4200 MW zapotrzebowania

2003 Portugalia 550 MW zapotrzebowania

2003 Wielka Brytania (Londyn) 800 MW zapotrzebowania

2003 Meksyk (5 stanw) ok. 4 mln odbiorcw

2003 Szwecja, Dania ok. 4 mln odbiorcw

2003 Wochy najwikszy black-out w Europie

2006 Polska (pn.-wsch.), El. Ostroka black-out pn.-wsch. rejon kraju

2008 Polska (pn.-zach.) black-out pn.-zach. rejon kraju


4/14

1. Krajowy system elektroenergetyczny

Krajowy system elektroenergetyczny skada si z trzech podsystemw: wytwarzania energii elektrycznej, przesyu energii elektrycznej sieci elektroenergetyczn najwyszych napi, dystrybucji i dostawy energii elektrycznej sieciami dystrybucyjnymi wysokich, rednich

i niskich napi.Oglny schemat sieci przesyowej najwyszych napi (750, 400, 220 kV) wraz z po-

czeniami zagranicznymi krajowego systemu elektroenergetycznego jest przedstawiony na

rysunku 1 [3].

288

Rys. 1. Stacje i linie przesyowe krajowego systemu elektroenergetycznego 750 kV, 450 kV, 400 kV, 220 kV

Fig. 1. Substations and transmission lines of the Polish National Power System 750 kV, 450 kV, 400 kV, 220 kV


5/14

Moc zainstalowana w krajowych elektrowniach na koniec 2006 roku wyniosa 35 715MW, natomiast moc osigalna warto 35 033 MW. Produkcja energii elektrycznej w 2006roku osigna warto 161,7 TWh i bya wiksza o 3,1% ni w 2005 roku. Krajowe zuycieenergii w 2006 roku osigno warto 150,7 TWh i byo najwysze w historii krajowejelektroenergetyki. Do 2006 roku najwiksze zuycie energii elektrycznej w kraju wynosio148,8 TWh i byo osignite w 1988 roku. W oglnym bilansie wymiany energii z za-granic, krajowy system elektroenergetyczny w 2006 roku by eksporterem energii elek-trycznej, ktry wynis 11 TWh. Podstawowe dane dotyczce krajowej produkcji i zuyciaenergii elektrycznej oraz energii elektrycznej wprowadzonej do sieci systemu elektro-energetycznego w latach 19952006 [3] s przedstawione w tabelach 2 i 3.

TABELA 2. Produkcja i zuycie energii elektrycznej w krajowym systemie elektroenergetycznym

w latach 19952006

TABLE 2. Electric energy production and consumption in the power system of Poland during theyears 19952006

Wyszczeglnienie 1995 2000 2005 2006

Moc zainstalowana na koniec roku [MW] 33 160 34 595 35 404 35 715

Moc osigalna na koniec roku [MW] 32 125 33 418 34 857 35 033

Maksymalne zapotrzebowanie mocy [MW] 23 056 22 289 23 477 24 640

Produkcja energii elektrycznej ogem [TWh] 139,0 145,2 156,9 161,7

Krajowe zuycie energii elektrycznej [TWh] 136,2 138,8 145,7 150,7

Wymiana energii elektrycznej z zagranic [TWh] 2,8 6,4 11,2 11,0

Straty i rnice bilansowe [TWh] 14,4 14,4 14,6 14,0

Dane zawarte w tabelach 2 i 3 charakteryzuj sektor wytwrczy krajowego systemuelektroenergetycznego.

Z danych tych wynika, e w latach 19952006 nastpi: wzrost produkcji energii elektrycznej w krajowych elektrowniach o 16,3%, wzrost krajowego zuycia energii elektrycznej o 10,6%, wzrost wprowadzonej energii elektrycznej do sieci 400 i 220 kV o 16,9%, wzrost wprowadzonej energii elektrycznej do sieci 110 kV o 15,7%, wzrost wprowadzonej energii elektrycznej do sieci redniego i niskiego napicia

o 20,2%.Tabela 4 charakteryzuje sektor przesyowy krajowego systemu elektroenergetycznego.

W tabeli tej s podane podstawowe dane dotyczce dugoci napowietrznych linii elektro-energetycznych wysokich, rednich i niskich napi, dugoci linii kablowych, liczby stacjielektroenergetycznych, liczby transformatorw sieciowych oraz ich mocy w latach 1995

2006 [4].Z danych zawartych w tabeli 4 wynika, e w latach 19952006 nastpi:

wzrost dugoci linii 750, 400 i 220 kV o 2,6%, wzrost dugoci linii 110 kV o 1,7%,

289


6/14

wzrost dugoci linii rednich napi o 5,7%, wzrost dugoci linii niskich napi o 2,4%, wzrost dugoci wszystkich linii o 3,7%, wzrost liczby stacji o grnym napiciu 750, 400, 220 kV o 7,7%, wzrost liczby stacji o grnym napiciu 110 kV o 8,4%, wzrost liczby stacji rednich napi o 15,2%, wzrost liczby transformatorw sieciowych o grnym napiciu 750, 400 i 220 kV

o 11,0%, wzrost liczby transformatorw sieciowych o grnym napiciu 110 kV o 9,9%, wzrost mocy transformatorw sieciowych o grnym napiciu 750, 400 i 220 kV o 14,7%,

wzrost mocy transformatorw sieciowych o grnym napiciu 110 kV o 13,5%, wzrost mocy transformatorw sieciowych rednie napicie/niskie napicie o 26,1%.

Z przedstawionego zestawienia wynika, e w latach 19952006 wzrost dugoci wszy-stkich linii krajowego systemu elektroenergetycznego, ktre maj decydujcy wpyw na

bezpieczestwo elektroenergetyczne kraju, wynis 3,7%, w tym: wzrost dugoci liniinajwyszych napi400 i 220 kV o 2,6%, a linii 110 kV o 1,7%. Jest to wzrost zdecydowaniemniejszy od wzrostu krajowej produkcji, wprowadzenia do sieci i zuycia energii elek-trycznej oraz mocy transformatorw sieciowych. Oznacza to, e w latach 19952006nastpio zwikszenie dysproporcji midzy sektorem wytwrczym i przesyowym kra-

290

TABELA 3. Bilans energii elektrycznej w sieciach 400, 220, 110 kV oraz w sieciach rednichi niskich napi w latach 19952006

TABLE 3. Electric energy balance in lines of 400, 220, 110 kV and lines of medium voltagesduring the years 19952006

Wyszczeglnienie 1995 2000 2005 2006

Sie 400 i 220 kV [TWh] energia wprowadzona do sieci, energia wyprowadzona z sieci straty i rnice bilansowe straty i rnice bilansowe [%]

80,378,4

1,92,37

80,979,4

1,51,85

89,988,0

1,92,11

93,991,9

2,02,13

Sie 110 kV [TW

h] energia wprowadzona do sieci energia wyprowadzona z sieci straty i rnice bilansowe straty i rnice bilansowe [%]

109,5106,0

3,53,20

112,7110,0

2,72,40

120,7117,6

3,12,57

126,7123,2

3,52,76

Sie redniego i niskiego napicia [TWh] energia wprowadzona do sieci energia wyprowadzona z sieci straty i rnice bilansowe straty i rnice bilansowe [%]

79,867,212,615,79

84,775,1

9,611,33

92,082,8

9,210,00

95,987,3

8,68,97

Uwaga: Tabele 2 i 3 nie zawieraj adnych informacji dotyczcych 2007 roku. Wedug danych operatywnychPSE Operator S.A. w 2007 roku krajowa produkcja energii elektrycznej wyniosa 159,5 TWh przy krajowymzuyciu 154,2 TWh i wymianie z zagranic 5,3 TWh.


7/14

jowego systemu elektroenergetycznego. Nastpio zatem dalsze zwikszenie niedoinwes-towania krajowego systemu przesyowego i tym samym zmniejszenie bezpieczestwa elek-troenergetycznego, ktre ma decydujcy wpyw na oglny stan bezpieczestwa energe-tycznego kraju. Potwierdzeniem tej tezy s ostatnio zaistniae w kraju awarie systemowe:w pnocno-wschodniej czci krajowego systemu elektroenergetycznego w rejonie elek-trowni Ostroka w 2006 roku, gdzie nastpia utrata stabilnoci napiciowej oraz w pnoc-no-zachodniej czci krajowego systemu elektroenergetycznego, w rejonie elektrowni DolnaOdra w 2008 roku, ktrej przyczyn byy awarie sieci przesyowych.

291

TABELA4. Elektroenergetyczne sieci przesyowe i rozdzielcze w latach 19952006

TABLE4. Network equipment of the power system of Poland during the years 19952006

Wyszczeglnienie Jednostka 1995 2000 2005 2006

Dugo linii elektroenergetycznych napowietrznych: najwysze napicia

750 kV400 kV220 kV

Razem: wysokie napicia 110 kV rednie napicia niskie napiciaRazem wszystkie napicia

kmkmkmkmkmkmkmkm

1144 5528 174

12 84031 817

221 391281 369547 417

1144 6608 116

12 89032 284

223 800284 116553 090

1144 8318 123

13 06832 310

233 855286 994566 227

1144 9198 140

13 17332 344

234 105288 061567 683

Dugo linii elektroenergetycznych kablowych: wysokie napicia rednie napicia niskie napiciaRazem wszystkie napicia

kmkmkmkm

4548 85691 383

140 284

4854 345

105 755160 148

7961 988

125 776187 843

9362 976

128 575191 644

Liczba stacji o grnym napiciu: 750 i 400 kV 220 kV 110 kV rednie napiciaRazem wszystkie napicia

szt.szt.szt.szt.szt.

2764

1 252206 535207 878

3064

1 308219 418220 820

3167

1 356236 067237 521

3167

1 357237 827239 282

Liczba transformatorw sieciowych o przekadni: 750/400, 400/220, 400/110, 220/110 kV 110/rednie napicie kV rednie napicie/rednie napicie kV rednie napicie/niskie napicie kVRazem

szt.szt.szt.szt.szt.

1552 308

304208 142210 909

1602 441

277222 958225 836

1682 527

264237 595240 554

1722 536

259240 020242 987

Moc transformatorw sieciowych o przekadni: 400/220, 400/110, 220/110 kV 110/rednie napicie kV rednie napicie/rednie napicie kV rednie napicie/niskie napicie kVRazem

MVAMVAMVAMVAMVA

33 30242 062

1 34232 984

109 690

35 17244 714

1 27437 612

118 772

37 81246 904

1 05540 858

126 629

38 21247 722

1 02741 593

128 554


8/14

Zwikszenie dysproporcji midzy sektorem wytwarzania i sektorem przesyowym sys-temu elektroenergetycznego powoduje powikszenie kta rozchylenia midzy wektoramisem wsppracujcych generatorw. Oznacza to zmniejszenie zapasu stabilnoci statycznej,co znacznie pogarsza niezawodno systemu elektroenergetycznego w ustalonych stanach

pracy. Powoduje to rwnie zmniejszenie zapasu stabilnoci przejciowej (dynamicznej),czego skutkiem jest obnienie odpornoci systemu elektroenergetycznego na nage zak-cenia wywoane zwarciami lub zmianami obcie.

Niedoinwestowanie krajowego systemu przesyowego powoduje rwnie zwikszeniestrat sieciowych. Straty te w krajowym systemie elektroenergetycznym s znaczne i wyno-sz rocznie okoo 14 TWh (tab. 3).

Budowa ukadu przesyowego 400 kV Ostrw Plewiska (Pozna) (rys. 1), ktry ma

istotny wpyw na zwikszenie niezawodnoci wsppracy krajowego systemu przesyowegoz systemami krajw Unii Europejskich, trwa ju 14 lat. Uruchomienie tego ukadu prze-syowego, ktre powinno ju nastpi kilka lat temu, zmniejszyo by straty mocy w zale-noci od pory dnia i roku, od 10 do 50 MW. W skali roku daje to zmniejszenie strat energiiokoo 0,2 TWh. Jest to warto porwnywalna z procznym wytwarzaniem energii elek-trycznej przez pracujce w kraju elektrownie wiatrowe.

2. Bezpieczestwo elektroenergetyczne kraju

Bezpieczestwo elektroenergetyczne kraju zaley: od zdolnoci systemu elektroenergetycznego do dostawy odbiorcom w stanach usta-

lonych wymaganej iloci mocy i energii z uwzgldnieniem moliwoci wytwrczychelektrowni, linii przesyowych i transformatorw sieciowych oraz planowanych i nie-

planowanych wycze elementw systemuoraz

od zdolnoci systemu elektroenergetycznego do zachowania stabilnoci pracy w przy-padku wystpienia awarii powodowanych zwarciami oraz nagymi nieprzewidzialnymiwyczeniami elementw systemu.Spenienie obu tych warunkw jest niezbdne do zachowania bezpieczestwa elektro-

energetycznego kraju. Energia elektryczna z elektrowni, nawet przy znacznej rezerwie mocy,

nie bdzie dostarczona do odbiorcy przy braku wystarczajcej moliwoci przesyowejsystemu oraz zdolnoci do zachowania stabilnoci i odwrotnie, jeli brakuje mocy w elek-trowniach wysoki stopie moliwoci przesyowych i stabilnoci nie zapewnia dostawyenergii elektrycznej do odbiorcw.

Rozbudowa, modernizacja i doinwestowanie systemu przesyowego ma bezporedniwpyw na wzrost bezpieczestwa elektroenergetycznego, a zatem na zapewnienie bez-

pieczestwa energetycznego kraju. Obecny stan sieci przesyowej nie spenia w zadawa-lajcym stopniu wymaga zachowania bezpieczestwa elektroenergetycznego kraju. Stanten wynika przede wszystkim z braku rozbudowy w ostatnich latach sieci przesyowych

292


9/14

400 kV. Stan obecny linii 400 kV, przedstawiony na rysunku 1, rni si od stanu jaki byw 1995 roku wybudowaniem nastpujcych linii: linie krajowe:dwutorowa linia DobrzeWielopole, jednotorowa linia TarnwKrosno, linie midzynarodowe: jednotorowa linia KrosnoLemeszany (Sowacja), jednotorowa

linia kablowa prdu staego SupskStarno (Szwecja).Nowe poczenia liniowe o napiciu 220 kV nie s budowane w kraju od 1985 roku.

Uznano wwczas, e podstawowy system przesyowy krajowego systemu elektroenerge-tycznego powinny stanowi linie 400 kV, a podstawowe stopniowanie napi jako rozwi-zanie najbardziej ekonomiczne to linie o napiciach: 400/110/15/0,4 kV.

Linie przesyowe najwyszych napi s najsabszym elementem krajowego systemuelektroenergetycznego. Brak dalszej rozbudowy sieci przesyowej 400 kV, szczeglnie

w pnocnej czci kraju (rys. 1), zagraa bardzo powanie bezpieczestwu elektroener-getycznemu. Od wielu lat przyjmowane plany rozbudowy i modernizacji linii przesyowychnajwyszych napi nie byy i nie s w peni realizowane. wiadczy o tym m.in. wieloletnia

budowa ukadu przesyowego 400 kV Rogowiec (el. Bechatw)OstrwPlewiska (Poz-na). Ukad ten jest niezmiernie wany dla zapewnienia bezpiecznego wyprowadzenia mocyz najwikszej krajowej elektrowni (el. Bechatw), stabilnoci pracy systemu oraz wsp-

pracy rwnolegej z systemami krajw Europy Zachodniej (Unia ds. Koordynacji PrzesyuEnergii Elektrycznej UCTE).

Optymistyczne, oficjalne prognozy wzrostu krajowego zapotrzebowania na energielektryczn, przy braku odpowiedniej rozbudowy i modernizacji linii przesyowych, nie

bd moliwe do zrealizowania. Stanowi to bdzie powane ograniczenie realizacji planwwzrostu rozwoju gospodarczego kraju.

W zwizku z planowan budow elektrowni atomowej na Litwie i przesyem mocy z tejelektrowni do krajowego systemu jest niezbdna budowa dwutorowej linii 400 kV w relacjiLitwaEk oraz rozbudowa systemu przesyowego w pnocno-wschodniej czci kraju.Dotyczy to budowy linii 400 kV EkBiaystok oraz przebudowy i modernizacji istniejcychlinii 220 kV: EkOstroka, OstrokaMiosna (Warszawa), OstrokaOlsztyn na na-

picie 400 kV lub budowy nowych linii 400 kV. Ponadto, w zwizku z planowanymznacznym rozwojem elektroenergetyki wiatrowej, szczeglnie w pnocno-zachodniej cz-ci kraju, jest niezbdna rozbudowa w tym rejonie linii przesyowych najwyszych napi,a przede wszystkim linii dystrybucyjnych 110 kV oraz sieci rozdzielczych 15 kV.

Uzyskanie pozwolenia na budow nowych obiektw elektroenergetycznych, szczeglnielinii przesyowych, ze wzgldu na ochron rodowiska, jest bardzo utrudnione. Z tego wzgl-

du od kilkunastu lat dy si do maksymalnego ale jednoczenie bezpiecznego, przy zacho-waniu warunkw stabilnoci, wykorzystania moliwoci przesyowych istniejcych linii.Moliwoci przesyowe krtkich linii elektroenergetycznych s ograniczone dopusz-

czalnym obcieniem termicznym przewodw. W liniach dugich o duej reaktancji X,ograniczenie stanowi tzw. granica statycznej moliwoci przesyu (static transmissioncapasity), ktra jest na og mniejsza od termicznej moliwoci przesyowej linii. Zmniej-szenie wartoci reaktancji linii wpywa bezporednio na zwikszenie statycznej granicy

przesyu oraz poprawia warunki zachowania stabilnoci statycznej i dynamicznej pracysystemu elektroenergetycznego.

293


10/14

Zmniejszenie wartoci reaktancji linii uzyskuje si przez stosowanie w liniach elek-troenergetycznych przewodw wizkowych, przy czym im wiksza liczba przewodww wizce tym mniejsza jest reaktancja linii.

W krajowym systemie elektroenergetycznym przewody wizkowe s stosowane w li-niach 400 kV. Standardowe wyposaenie tych linii stanowi przewody stalowo-aluminioweAFL8 o przekroju 2*525 [mm2] tzn. o cznym przekroju 1050 mm2. Wizk tworz zatemtylko dwa przewody na faz, ktre s prowadzone w odlegoci 40 cm od siebie. Reaktancja

jednostkowa tych linii dla typowych supw 400 kV stosowanych w krajowym systemieelektroenergetycznym wynosi 0,335 [/km].

W przypadku zastosowania przewodw wizkowych 3*350 [mm2] lub 7*150 [mm2],a wic o takim samym przekroju roboczymprzewodw 1050 [mm2] jak przewody wizkowe

2*525 [mm

2

], uzyskuje si odpowiednio nastpujce reaktancje jednostkowe linii: dla trzech przewodw w wizce 0,305 [/km], dla siedmiu przewodw w wizce 0,268 [/km].

Oznacza to zmniejszenie jednostkowej reaktancji linii w odniesieniu do wizki dwu-przewodowej odpowiednio o 9 i 20%. S to znaczne zmniejszenia wartoci reaktancji linii.

Podstawowe korzyci wynikajce ze stosowania przewodw wizkowych to przedewszystkim zwikszenie moliwoci przesyu mocy czynnej liniami elektroenergetycznymi,zwikszenie zapasu stabilnoci statycznej (lokalnej) w ustalonych stanach pracy systemuoraz zwikszenie odpornoci systemu na zakcenia dynamiczne (stabilno przejciowa).Ponadto przewody wizkowe umoliwiaj zwikszenie obcialnoci linii ze wzgldu nalepsze warunki chodzenia oraz powoduj zmniejszenie strat napicia, zwikszenie mocynaturalnej linii oraz zmniejszenie strat mocy czynnej wynikajce z ograniczenia ulotu.

Ograniczenie ulotu z przewodw wizkowych korzystnie wpywa na obnienie poziomuhaasu oraz zakce radioelektrycznych wytwarzanych przez linie elektroenergetyczne,szczeglnie w czasie zej pogody.

Wyszczeglnione zalety przewodw wizkowych maj istotny wpyw na popraw bez-pieczestwa pracy systemu. W krajowym systemie elektroenergetycznym tylko midzy-narodowa linia 400 kV KrosnoLemeszany (Sowacja) zostaa wybudowana z przewodamiwizkowymi 3*350 [mm2]. W budowanej nowej dwutorowej linii 400 kV Kromolice

Ptnw przewiduje si zastosowanie potrjnej wizki przewodw AFL-8 350 [mm2]w kadej fazie.

Korzyci wynikajce ze stosowania przewodw wizkowych, szczeglnie o wikszejliczbie przewodw w wizce, maj istotny wpyw na popraw bezpieczestwa elektro-

energetycznego kraju, w ktrym niedoinwestowanie linii przesyowych najwyszych napijest znaczne. Z tego wzgldu przy modernizacji istniejcych krajowych linii 400 kV naleyrozway celowo zwikszenia liczby przewodw w wizce. W systemach europejskichw liniach 400 kV jako ukad standardowy stosuje si cztery przewody w wizce. W linii

przesyowej wybudowanej w Japonii, dziki odpowiedniemu zwikszeniu liczby przewo-dw i ich uoeniu w wizce, uzyskano w odniesieniu do ukadu standardowego zmniej-szenie reaktancji linii a o 30% [5].

Zwikszenie wykorzystania moliwoci przesyowych istniejcych linii najwyszychnapi i caych systemw elektroenergetycznych umoliwiy rwnie urzdzenia FACTS

294


11/14

(Ukady Elastycznego Przesyu Prdu Przemiennego Flexible Alternating Current Trans-mission System). S to urzdzenia instalowane w systemach elektroenergetycznych wyko-rzystujce sterowane elektronicznie ukady tyrystorowe. Tyrystory przewodz prdy war-toci kilku kiloamperw oraz blokuj napicia kilku kilowoltw, reaguj w cigu milisekundna sygna sterujcy zaczajc lub wyczajc dany element (dawiki, kondensatory) [6,7,8].Zwikszenie moliwoci i pewnoci przesyu mocy w istniejcych systemach elektroener-getycznych do termicznej wytrzymaoci linii oraz sterowanie tymi przesyami w stanachustalonych jest podstawowym celem zastosowa urzdze FACTS. Cele te uzyskuje si

przez regulacje reaktancji linii, napi oraz ktw rozchylenia midzy wektorami napi.Urzdzenia FACTS maj rwnie wpyw na prac systemu elektroenergetycznego w stanachnieustalonych wywoanych zakceniami dynamicznymi, np. zwarciami. Szybko regulacji

poszczeglnych elementw w tych ukadach stwarza dodatkowe moliwoci ich wykorzy-stania do poprawy stabilnoci systemu przez odpowiednie oddziaywanie na przebiegistanw nieustalonych.

W systemach elektroenergetycznych stosuje si w zalenoci od potrzeb i moliwocirozmaite urzdzenia FACTS. Do typowych urzdze FACTS zalicza si: kompensator statyczny SVC (Static Var Compensator) ukad speniajcy funkcj

stabilizatora napicia w wle, statyczny kondensor STATCOM (Static Condenser) ukad speniajcy funkcj pynnie

regulowanego rda prdu biernego wprowadzanego do sieci, tyrystorowy ukad kompensacji szeregowej TCSC (Thyristor Controled Series Ca-

pasitor) ukad speniajcy funkcj pynnie regulowanej reaktancji podunej liniiprzesyowych,

regulator fazy sterowany tyrystorowo TCPR (Thyristor Controlled Phase Regulator) ukad zmieniajcy kt rozchylenia midzy wektorami napi na kracach linii,

zunifikowany ukad sterowania przesyem mocy UPFC (Unified Power Flow Con-troller) ukad zmieniajcy modu i argument napicia.Obecnie w krajowym systemie elektroenergetycznym nie ma jeszcze zainstalowanych

urzdze FACTS. Dla zapewnienia bezpieczestwa elektroenergetycznego kraju wprowa-dzenie tych urzdze do eksploatacji naley uzna za celowe i uzasadnione. Zainstalowaniew systemie elektroenergetycznym urzdze FACTS wymaga jednak znacznych nakadwfinansowych oraz opracowanie i wdroenie specjalnych programw sucych do stero-wania tymi urzdzeniami. Z tego wzgldu podjcie decyzji o zainstalowaniu i wyko-rzystywaniu urzdze FACTS wymaga wykonania specjalnych studiw zarwno technicz-

nych, jak i ekonomicznych. Polskie Sieci Elektroenergetyczne S.A. (PSE) we wsppracyz Instytutem Energetyki Oddzia Gdask oraz z Electric Power Research Institut (EPRI USA) wykonay w latach 19981999 wsplny projekt na temat Przystosowanie polskiegosystemu elektroenergetycznego do pracy w zmiennych warunkach gospodarki rynkowej

przy wykorzystaniu technologii FACTS [9, 10]. Z prac tych wynika, e ze wzgldwzarwno technicznych jak i ekonomicznych uzasadnione bdzie zainstalowanie urzdzeFACTS w krajowym systemie elektroenergetycznym okoo 2010 roku.

W systemach elektroenergetycznych Europy zachodniej, w ktrej sie przesyowa naj-wyszych napi jest zdecydowanie bardziej rozbudowana ni w krajowym systemie elek-

295


12/14

troenergetycznym (rys. 2), urzdzenia FACTS s instalowane i eksploatowane ju od wielulat.

Zakoczenie

Dyskutujc na temat bezpieczestwa energetycznego kraju ma si gwnie na myliproblemy dotyczce niezawodnej dostawy gazu i ropy. W dyskusjach tych, zagadnieniadotyczce bezpieczestwa elektroenergetycznego s zazwyczaj pomijane lub s uwaanezdecydowanie za mniej istotne. W rzeczywistoci jest na odwrt. Nawet krtkotrwae

przerwy w dostawie energii elektrycznej odbiorcom powoduj nie tylko znaczne stratymaterialne, paraliuj funkcjonowanie kraju, ale rwnie stanowi zagroenie dla yciai bezpieczestwa pastwa jako caoci. Z tego powodu w dyskusjach i rozwaaniach natemat bezpieczestwa energetycznego, stan bezpieczestwa elektroenergetycznego kraju

296

Rys. 2. Europejska sie przesyowa najwyszych napi

Fig. 2. Interconnected network of Europe


13/14

powinien by uwzgldniony przynajmniej na takim samym jak nie na wyszym poziomie niniezawodno dostaw gazu i ropy. wiadcz o tym awarie elektroenergetyczne, ktreostatnio miay miejsce w kraju (Ostroka, Szczecin) oraz zagranic (tab. 1).

O stanie bezpieczestwa elektroenergetycznego kraju decyduj sektory wytwarzaniaoraz przesyu, dystrybucji i rozdziau energii elektrycznej, czyli sieci elektroenergetyczne.Z przeprowadzonych rozwaa wynika, e dla zapewnienia bezpieczestwa elektroener-getycznego naley przede wszystkim rozbudowa sie przesyow, szczeglnie w pnoc-nych rejonach kraju. Naley rwnie modernizowa istniejce linie elektroenergetycznewprowadzajc przewody wielowizkowe oraz instalowa urzdzenia FACTS suce domaksymalnego wykorzystania moliwoci przesyowych systemu. Opnienia w realizacji

planw rozbudowy systemu elektroenergetycznego, niezalenie od moliwoci wytwr-

czych krajowych elektrowni, zagraaj nie tylko bezpieczestwu energetycznemu, ale sta-nowi rwnie ograniczenie dla rozwoju kraju oraz wzrostu dochodu narodowego.

Literatura

[1] Sownik wspczesny jzyka polskiego Wydawnictwo Wilga, Warszawa 1988.[2] KASPRZYKS., 2003 Bezpieczestwo pracy polskiego systemu elektroenergetycznego. War-

szawa.[3] Krajowy System Elektroenergetyczny, PSE Operator S.A. 2006[4] Statystyka Elektroenergetyki Polskiej 2006. Agencja Rynku Energii S.A., Warszawa 2007.[5] CAUSEY W., 2000 Innovative bund ling reduces HV Line inductance. Elecrical World,

January/February 2000.[6] ADAPA R., 1995 Summary of EPRI?s FACTS Systems Studies. Electric Power Research

Institute, Palo Alto, CA, USA.[7] EDRIS A., 1996 Technology Development of Flexible AC Transmission System. Electric

Power Research Institute, Palo Alto, CA, USA.[8] MACHOWSKIJ., 1997 Elastyczne systemy przesyowe prdu przemiennego (FACTS). Elek-

troenergetyka, PSE S.A. 1.[9] Application of FACTS Technology to the Polish Power Grid Task 1 Assessment of the Polish

Power Grid from to the point of view of possible application of FACTS devices, Institute ofPower Engineering, Division, Gdask 1988.

[10] Application of FACTS Technology to the Polish Power Grid, Final Report, Electric PowerResearch Institute, Palo Alto, CA, USA 1999.

297


14/14

Zygmunt MACIEJEWSKI

Transmission systems as elements of security of the PolishPower Grid

Abstract

In the paper current state of the Polish Power System is presented. Disproportions betweenproduction electricity and technology development of the network system are observed. The network

system is not sufficient invested. It is estimated that security of the power system has significantinfluence on energy security. There are proposed some directions of the network system developingand modernization in order to ensure of security of the power system and in general development ofPoland.

KEY WORDS: electricity, power system, network systems, security of the power system

sieci przesylowe jako element bezpieczenstwa polski

Documents