Stabilitetsporblemer i distribusjonsnett med lokal kraftproduksjon

Abstract

I Norge har antall småkraftverk knyttet til distribusjonsnettet økt kraftig de siste årene. Denne avhandlingen undersøker ulike stabilitetsproblemer som kan oppstå i distribusjonsnett med betydelig innslag av lokal kraftproduksjon tilknyttet kraftnettet. Det har blitt undersøkt om det er mulig å identifisere stabilitetsproblemer knyttet til nettkonfigurasjon, størrelsen på produksjonsenhetene, last eller andre karakteristiske egenskaper ved systemet. Videre er det undersøkt om regulatorinnstillinger vil være kritisk for systemets oppførsel eller om problemene er mer knyttet til treghetskonstantene til roterende masser. Kraftsystemsimuleringsprogrammet SIMPOW har blitt benyttet til lastflytanalyser og dynamiske analyser av to case. Case 1 omhandler Snåsa distribusjonsnett (NTE), der 5 småkraftverk er under utbygging, og case 2 tar forseg Breiava kraftverk (Lyse produksjon) der det oppstod effektpendlinger under idriftsettelsesprøvene av kraftverket. SIMPOW hadde ikke en modell for en spenningsregulator med mulighet for Var eller effektfaktor kontroll og det ble derfor valgt å etablere en datamodell for spenningsregulatoren DECS- 100 fra Basler Electrics til analysene i SIMPOW. Det var i første omgang polhjulsvinkelstabiliteten som ble studert i case 1 og case 2. Lineæranalyse ble benyttet for å undersøke om systemene var småsignalstabilt og til å undersøke hvordan ulike forsterkningsparametere i spenningsregulatoren og treghetskonstanten til generatoren påvirket stabiliteten til systemet. Det ble funnet at en økning i treghetskonstanten, H, til generatorene økte systemets kritiske klareringstid. En økning i H fører også til at maskinens elektromekaniske egenfrekvens reduseres. Hvordan forsterkinger i spenningsregulatoren påvirker stabiliteten til systemet vil variere fra system til system. I case 1 førte økning i forsterkningen til spenningsregulatoren til økt demping av systemet. I case 2 er en produksjonsenhet med relativt stor aktiv effektproduksjon koblet til hovedtransformator gjennom en lang linje. En økning i forsterking i spenningsregulatoren eller treghetskonstanten til synkrongeneratoren førte i dette tilfellet til at det oppstod stående effektpendlinger når systemet ble utsatt for en forstyrrelse. Det er grunn til å tro, ut ifra de analysene som er gjennomført, at høye maskinreaktanser i denne situasjonen hadde en negativ effekt på generatorens transiente stabilitet.