Kraftsituasjonen i Midt-Norge har lenge vært kritisk på grunn av kraftunderskuddet i området. I tiden frem mot 2030 vil Statnett gjøre store investeringer i nye kraftlinjer, samt spenningsoppgraderinger på linjenett tilknyttet Midt-Norge for å sikre energiforsyningen. Denne masteroppgaven ser nærmere på nett-situasjonen i Midt-Norge slik den framstår i år 2030. Fokuset er på framtidens Smart Grid, og de dynamiske stabilitetsutfordringene. Gjennom oppgaven skal det undersøkes hvordan forbruksutkobling kan påvirke den dynamiske stabiliteten i kraftsystemet ved store forstyrrelser. I tillegg vurderes nye alternativer til systemvern og primærkontroll, alternativer som kommer ved utviklingen av Smart Grid. Her undersøkes også ny teknologi fra USA, som utnytter kraftelektronikk i lastenheter til frekvensregulering.Analysene som utføres i denne oppgaven er begrenset til å omfatte sentralnettet i Midt-Norge slik det kan fremstå i år 2030. For å utføre simuleringene ble Siemens nettanalyseverktøy PSS®E benyttet. Før de dynamiske simuleringene startet, ble linjesnittet mot Sverige, Nea – Järpströmmen, og snittet mot Vestlandet, Aurskog – Fardal, frakoblet. Det var nødvendig for å gjøre kraftsystemet mer sårbart, slik at nye feilsituasjoner kunne føre til store forstyrrelser. Tre feilscenarioer ble gjennomført med to ulike tunglastmodeller. Feilscenarioene besto av en dobbel samleskinnefeil, ved enten Ogndal, Klæbu eller Aura trafostasjons, 420 kV samleskinner. Etter feilen var klarert, ble de aktuelle samleskinnene utkoblet. Før de dynamiske analysene ble utført, ble det foretatt en forenklet lastflytanalyse som viste effektflyten og den statiske stabiliteten i nettet. Så startet den dynamiske analysen, med utgangspunkt i de ulike feilscenarioene. Det ble undersøkt om lastutkobling i Midt-Norge kunne påvirke spenningen og frekvensen ved samleskinnene, og hvordan denne påvirkningen kan utnyttes til primærkontroll.Gjennom analysene kom det fram hvor sterkt nettet vil være i 2030. Selv om nettet var en minimumsversjon av hvordan det forventes å være, ble det observert kun ett tilfelle av overlast ved lastflytanalysen. 300 kV- linjen fra Tunnsjødal til Verdal var belastet 101 % når Ogndals to 420 kV samleskinner var utkoblet, på grunn av feilhendelsen. Denne overbelastningen oppstod fordi 300 kV linjen lå i parallell med den utkoblede 420 kV-linjen, så all effektflyt som skulle fra nord til sør, måtte gå gjennom denne linjen. Det er allerede lagt planer om å oppgradere 300 kV-linjen til 420 kV før 2030, noe som vil øke kapasiteten opp mot 80 %, og minske belastningen ved lignende feilscenario.Gjennom de dynamiske analysene ble det vist hvordan lastutkobling hever spenningen og øker frekvensen. Feilscenarioet ved Aura trafostasjon var det eneste som forårsaket en varig ustabilitet. Feilen med påfølgende utkobling, utløste et spenningsfall som resulterte i en spenningskollaps. Hvor stor utbredelse kollapsen hadde komme ikke fram av analysen, da den ikke konvergerte etter kollapsen var inntruffet. Videre ble det undersøkt om lastutkoblingen kunne forhindre kollapsen i å inntreffe. Ulike størrelser på lastutkoblingen ble utforsket, samt utkobling ved ulike tidspunkt. For å unngå spenningskollaps for akkurat dette tilfellet måtte 100 MW bli utkoblet innen 0,5 sekunder etter feilen inntraff, ifølge analysene. Resultatene fra analysene viste hvordan lastutkobling ved en forstyrrelse kan bidra til å opprettholde den dynamiske stabiliteten. Med Smart Grid åpner det seg nye muligheter for styring og kontroll av stabiliteten. Smarte målere og forbrukerfleksibilitet kan utnyttes som systemvern, både med last- og produksjonsutkobling. Utfordringen er å koble ut forbruk raskt nok, noe som krever gode kommunikasjonskanaler. Et annet alternativ er å installere kraftelektronikk i forbruksenheter som måler frekvensen i nettet. Kraftelektronikken skrur automatisk av og på enheter, for å regulere frekvensen ved behov. Disse to alternativene er en del av et ”smart nett” som potensielt kan implementeres i Norge. Resultatene viste også hvor sterkt nettet er i 2030, noe som kunne tyde på et overdimensjonert nett i Midt-Norge. Men med utvikling innenfor industrien, økt distribuert kraftproduksjon og dermed en forventning om kraftoverskudd i Midt-Norge, er det gunstig med et utrustet sentralnett i dette området.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:ntnu-19044 |
| Date | January 2012 |
| Creators | Solberg, Sindre |
| Publisher | Norges teknisk-naturvitenskapelige universitet, Institutt for elkraftteknikk, Institutt for elkraftteknikk |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | Norwegian |
| Detected Language | Norwegian |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
Page generated in 0.0016 seconds