V-310, ” Vindkraft och felbortkoppling”

Projektledare: Lars Messing, Gothia Power AB

Tidplan: mars 2010-spetember 2010

Finansierig: 780 ksek kontant från Vindforsk III

Beskrivning:

Syftet med detta projekt är att ge underlag för konstruktion och handhavande av tillförlitliga felbortkopplingssystem för vindkraftanläggningar och anslutande nät.

En betydande förändring i kraftsystemets energiproduktionsmönster kommer att ske under de närmaste åren då vindkraftproduktion beräknas öka betydligt. De nya vindkraftverken kommer dels att anslutas till de befintliga transmissions-, region- och distributionsnäten men även nya nät/ledningar kommer att behöva byggas. Införandet av vindkraftverk i distributionsnäten kommer att förändra förutsättningarna att detektera och koppla bort fel (jordfel och kortslutningar) i distributionsnäten.

Införandet av vindkraftverk i distributionsnäten kommer att förändra förutsättningarna att detektera och koppla bort fel (jordfel och kortslutningar) i distributionsnäten. Orsakerna till detta är flera:

• Många vindkraftgeneratorer kan anslutas till en distributionsledning eller ett distributionsnät. När det inträffar en kortslutning eller ett jordfel fås felströmsinmatning från flera punkter i nätet. Detta medför att ett ledningsfack kan få felström både till och från ledningen, beroende på var felet inträffar.

• Felströmmen från en vindkraftgenerator, vid fel i distributionsnätet, kan vara relativt liten. Strömmen från generatorn är ofta begränsad till strax över märkström för generatorn. På grund av detta kan det vara svårt att skilja felström från normal lastström från kraftverket.

•  Vindkraftgeneratorer skiljer sig från andra typer av kraftverks- generatorer (synkronmaskiner). I vindkraftverk används främst två olika system: DFIG (Doubly Fed Induction Generator) och fullomriktaranslutna synkron/asynkrongeneratorer. Felströmmens amplitud och varaktighet skiljer sig från konventionella generatorer. Därför bör både stötström och korttidsström beaktas vid analyser.

• Ägarna av lokalnäten vill undvika önätsdrift med vindkraftverk. Därför krävs att kraftverken skall frånkopplas vid övergång till önätsdrift. För att göra detta finns utrustning som detekterar avvikande spänning och frekvens samt hög frekvensderivata. Med de inställningar som används idag finns risk att vindkraftverk frånkopplas obefogat vid frekvensstörningar i kraftsystemet. Det finns därför ett behov att utreda nödvändigheten att detektera och koppla bort vindkraft vid önätsdrift. Vidare bör utredas möjligheten av att använda andra metoder för detektering av önätsdrift.

Det är i nuläget inte helt klart hur felbortkopplingssystemen för vindkraftverk är utformade och hur kravbilden ser ut. Därför är det viktigt att nuvarande praxis studeras och sammanställs. Detta inbegriper:

• Vindkrafttillverkarnas utformning av felbortkopplingsystemen

• Nätägarnas utformning och kravbild på felbortkopplingsystemen

Utifrån denna kartläggning och behov av förändringar kommer vidare i projektet förslag på krav på felbortkopplingssystem för vindkraftverk att utarbetas.

Arbetet utgår från krav på att med hög tillförlitlighet säkerställa 1) personlig säkerhet, 2) driftsäkerheten för vindkraftverken själva samt för hela kraftsystemet.

Projektet skall resultera i två rapporter:  

1. Beskrivning av nuvarande rutiner och krav för felbortkopplingssystem.’

2. Beskrivning av ett framtida koncept för fel felbortkopplingssystem av vindkraftverk och anslutande nät.

Referensgrupp:

Peter Blomqvist, Arise Windpower

Kjell Gustafsson, Statkraft

John Kemmlert, Svenska Kraftnät

Johan Öckerman, Vattenfall

Ulf Thomasson, Fortum

Anton Dahlgren , E.ON

Anders Pettersson, Skellefteå Kraft

Matz Tapper, Svensk Energi

Söhnke Schierloh, Enercon

 

Länkar: