Eindhoven University of Technology MASTER …Samenvatting De laatste jaren is er in de...

Eindhoven University of Technology

MASTER

Onderzoek naar de invloed van decentrale opwekking op het elektriciteitsnet

Dorpmanns, Luc W.A.

Award date:1998

Link to publication

DisclaimerThis document contains a student thesis (bachelor's or master's), as authored by a student at Eindhoven University of Technology. Studenttheses are made available in the TU/e repository upon obtaining the required degree. The grade received is not published on the documentas presented in the repository. The required complexity or quality of research of student theses may vary by program, and the requiredminimum study period may vary in duration.

General rightsCopyright and moral rights for the publications made accessible in the public portal are retained by the authors and/or other copyright ownersand it is a condition of accessing publications that users recognise and abide by the legal requirements associated with these rights.

• Users may download and print one copy of any publication from the public portal for the purpose of private study or research. • You may not further distribute the material or use it for any profit-making activity or commercial gain

https://research.tue.nl/nl/studentthesis/onderzoek-naar-de-invloed-van-decentrale-opwekking-op-het-elektriciteitsnet(a228ec2a-d339-4e56-87fd-33de58ee22af).html

EG/98/894

FACULTEIT DER ELEKTROTECHNIEK

Vakgroep Elektrische Energietechniek

Onderzoek naar de invloed van decentraleopwekking op het elektriciteitsnet.

L.W.A. Dorpmanns

EG/98/894.A

De Faculteit Elektrotechniek van deTechnische Universiteit Eindhoven aanvaardtgeen verantwoordelijkheid voor de inhoudvan stage- en afstudeerverslagen.

Afstudeerwerk verricht 0.1.v.:Prof.ir. H.H. OverbeekIr. R.B.J. Hes (ENW )Ir. W.F.J. KerstenEindhoven, Oktober 1998.

TECHNISCHE UNIVERSITEIT EINDHOVEN

SamenvattingDe laatste jaren is er in de elektriciteitsvoorziening een sterke opmars van decentrale opwekking waarte nemen. Door deze toename gaat het karakter van het transport/distributienet veranderen. Hethuidige net is ontworpen op 'eenrichtingsverkeer', van grote centrales naar de gebruikers. Onderzochtdient te worden op welke punten de huidige ontwerpregels aangepast dienen te worden zodat denieuwe situatie gerealiseerd kan worden.

Het probleem wordt benaderd vanuit een bestaand ENW deelnet. In dit net zijn op verschillendemanieren verschillende hoeveelheden decentrale opwekking aangebracht. Het niveau van aansluitenis gevarieerd; er is gekeken naar invoeding op de 10 kV rail, de 50 kV rail en invoeding op een nieuw50 kV station. Daamaast zijn verschillende manieren van invoeding beschouwd; de opwekeenhedenleveren werkzaam vermogen en vragen of leveren daamaast blindvermogen of draaien met cos <p = l.Er is uitgegaan van een geprognosticeerde belastingssituatie rond 2020. Vervolgens is het net in elkevariant volgens het n-l criterium aangepast waarbij uitgegaan is van 100% betrouwbare opwekking.De varianten zijn onderzocht op de gevolgen voor belastingsgroei, investeringen, netontwerp enz.

Uit de analyses blijkt dat het handhaven van de spanningen op nominaal niveau geen probleem is.Daamaast blijkt dat laag in het net aansluiten van decentrale opwekeenheden voordelen heeft voor deblindvermogenshuishouding en investeringen bespaart. Bij een groot aandeel decentrale opwekkingwordt de betrouwbaarheid slecht, doordat het net 'te dun' wordt. Een ander nadeel van het laag in hetnet aansluiten van decentrale opwekeenheden is de bijdrage tot het kortsluitvermogen. Indien dedecentrale opwekeenheden redelijk groot zijn, kan er een overschrijding van het toelaatbarekortsluitvermogen optreden. Hiervoor dienen dan maatregelen genomen te worden.

De blindvermogenshuishouding wordt verbeterd indien decentrale opwekeenheden blindvermogenaan het net leveren. Nemen ze daarentegen veeI blindvermogen op, dan kunnen er compounderingsproblemen ontstaan door te grote faseverschillen tussen spanningen en stromen.

Het aansluiten van decentrale opwekeenheden op de 50 kV rails in de bestaande stations, vooralindien de eenheden blindvermogen leveren, bespaart investeringen in het 50 kV kabelnet, geeft geenproblemen met kortsluitvermogen en de betrouwbaarheid blijft goed.Aansluiten van decentrale opwekeenheden op een nieuw 50 kV station brengt hoge investeringen metzich mee en levert weinig voordelen op voor de blindvermogenshuishouding.

Enkele van bovengenoemde aspecten hebben tegengestelde effecten. Het laag in het net aansluitenvan opwekeenheden kan investeringen besparen. Er kunnen echter problemen ontstaan met dekortsluitvastheid van de installaties en de betrouwbaarheid kan verslechteren. Hiervoor zijn dan extrainvesteringen nodig. Hiermee moet goed rekening gehouden worden. Ook zijn er nog aspecten alsbeveiliging, stabiliteit van de opwekeenheden en het net, spanningsregelingen e.d. die nog verderonderzocht moeten worden.

Pagina i

Voorwoord

Hierbij wil ik ENW E-Trans bedanken voor de mogelijkheid die mij geboden is om bij E-Trans mijnafstudeerprojekt uit te voeren.Het is voor mij een interessante en leerzame tijd gebleken op deafdeling Beleid & Netplanning. Met name de medewerkers van B&N hebben hiertoe bijgedragen.

Ik wi! vooral mijn begeleider bij E-Trans, Rob Hes, hartelijk danken voor de uitstekende begeleidingen de tijd die hij voor mij vrij wilde maken. Onze soms stevige maar open discussies zijn zeer nuttiggeweest voor het verloop van mijn opdracht. Hij is een uitstekende vraagbaak die over zeer veelonderwerpen informatie te voorschijn weet te halen. Ook mijn TV begeleider Wim Kersten wi! ikdanken voor aIle opbouwende kritiek, met name voor het commentaar op mijn verslaglegging.

Ook wi! ik mijn collega afstudeerder van de TV Delft, Peter Kolfoort, bedanken. Enerzijds voor denuttige discussies, correctiewerk en commentaren (dit alles wederzijds). En anderzijds voor deontspannen en gezellige werksfeer gedurende de tijd dat we samen gewerkt hebben (op ons'kamertje').

Daamaast wi! ik enkele ENW medewerkers danken voor de informatie die ik van hen heb gekregen.Dit zijn: Harrie Struik van WKON voor de gegevens van de draaiuren van warmtekrachteenheden enRichard Simon en Gerard Hoogeland van E-Trans voor hun informatie over beveiligingen.

Tot slot wens ik iedereen veel leesplezier toe bij het doomemen van dit verslag,

Alkmaar, oktober 1998Luc Dorpmanns

Pagina ii

Inhoud

Samenvatting i

Voo~oord.....•••....••.......•.••.......•••....•..•.....••••.......••........••••............•••........•••.......•....••..............••••.•.•....... ii

Inhond iii

1. Inleiding 1

2. Probleembenadering 2

3. Inpassing decentrale opwekking 33.1 Beschrijving deelnet 33.2 Prognose belasting en hoeveelheid decentrale opwekking 33.3 Beschouwde varianten 43.4 Aannames voor beschouwing 5

4. Loadflowanalyse en kortsluitberekeningen 74.1 Spanningshuishouding 7

4.1.1 72 MW decentrale opwekking 74.1.2 32 MW decentrale opwekking 84.1.3 Resultaten 8

4.2 Kortsluitvermogen 84.2.1 72 MW decentrale opwekking 84.2.2 32 MW decentrale opwekking 84.2.3 Resultaten 9

4.3 Blindvermogenshuishouding 94.3.1 Geen decentraJe opwekking 94.3.2 72 MW decentrale opwekking 104.3.3 32 MW decentrale opwekking 114.3.4 Resultaten blindvermogenshuishouding 11

4.4 lnvesteringen 114.4.1 72 MW decentrale opwekking 124.4.232 MW decentrale opwekking 134.4.3 Resultaten 14

4.5 Samenvatting en conclusies 15

5. Betrouwbaarheidsanalyse 175.1 Betrouwbaarheid van elektriciteitsnetten 175.2 Werking van het programma RAMSES 185.3 Aannames en modellering in RAMSES 205.4 Resultaten betrouwbaarheidsanalyses 20

5.4.1 Variant Stnd met toevoeging van decentrale opwekking 215.4.2 Varianten met decentrale opwekking 215.4.3 Bespreking resultaten 25

5.5 Conclusies en aanbevelingen betrouwbaarheidsberekeningen 26

6. Diverse aspecten 276.1 Beveiligingen 276.2 Stabiliteit 286.3 Samenvatting 28

7. Samenvatting en bespreking resultaten van de diverse analyses 29

8. Conclusies en aanbevelingen 32

Pagina iii

Literatuurlijst 34

Bijlagen:

Bijlage A: Conventie definities 36

Bijlage B: Gegevens deelnet Haarlemmermeer 37

Bijlage C: Verschakelbaar vermogen 40

Bijlage 0: Smoorspoelen ter beperking van het kortsluitvermogen 41

Bijlage E: Berekeningen investeringsbedragen varianten 43

Bijlage F: Analyse van de windenergielevering 47

Bijlage G: Modellering in RAMSES 49

Bijlage H: Betrouwbaarheidsgegevens van componenten 53

Bijlage I: Betrouwbaarheid van een groep opwekeenheden 56

Bijlage J: Resultaten betrouwbaarheidsanalyses variant Stnd met toevoeging van decentraleopwekking 58

Bijlage K: Resultaten betrouwbaarheidsanalyses varianten met decentrale opwekking 61

Bijlage L: Gedrag van generatoren 68

Pagina iv

Inleiding

1. Inleiding

Mijn 5 jarige studie elektrotechniek aan de Technische Universiteit Eindhoven wordt afgesloten meteen afstudeerprojekt. Mijn afstudeerprojekt heb ik uitgevoerd bij ENW E-Trans N.V. ENW E-Transis een van de business-units van de holding Energie Noord West. Energie Noord West (ENW)verzorgt de energievoorziening in het Noordwestelijk gedeelte van Nederland inclusief Amsterdam.Het concern levert elektriciteit aan 1,2 miljoen klanten en gas aan 800.000 klanten. Naast ENWE-Trans bestaat de holding uit vijf regionale distributiebedrijven en de business-unit ENW Services.ENW E-Trans is verantwoordelijk voor het transport van elektriciteit. ENW E-Trans bestaat uit eenaantal hoofdafdelingen, namelijk Netbeheer & Uitvoering, Nieuwbouw & Renovatie, Ontwikkeling &Bedrijfsvoering, Commerciele Zaken, Financien & Informatie en Personeel & Organisatie. Mijnafstudeerprojekt heb ik uitgevoerd bij de hoofdafdeling Ontwikkeling & Bedrijfsvoering, bij deafdeling Beleid & Netplanning. Doel van het afstudeerprojekt was een onderzoek verrichten naar eenaantal eventuele gevolgen van decentrale opwekking voor het elektriciteitsnet.

De laatste jaren is er in de elektriciteitsvoorziening een sterke opmars van decentrale opwekking waarte nemen. Deze decentrale opwekking is zeer divers van karakter: warmtekrachtinstallaties,windmolens, zonneceIlen, brandstofcellen enz. Door deze toename gaat het karakter van hettransport/distributienet veranderen. Het huidige net is ontworpen op 'eenrichtingsverkeer', van grotecentrales naar de gebruikers. De toename van decentrale opwekking leidt ertoe dat het elektriciteitsnetniet meer de energie in een richting moet kunnen transporteren, maar ook in de tegengestelde richting.Dit moet mogelijk zijn op aIle punten in het middenspanningsnet. Ais eindsituatie zou wellicht eennet kunnen ontstaan, dat niet meer zuiver gericht is op transport en distributie, maar meer eentoegevoegde waarde heeft voor de eindgebruiker. Het transportnet kan dan zorgen voor spanningshuishouding, stabiliteit, synchroniteit, onderdrukking van hogere harmonischen enz. en vervult zo eensoort koppelfunctie tussen de distributiedeelnetten. De huidige ontwerpregels zijn aIleen gericht ophet energie transport van de centrales naar de klant. Onderzocht dient te worden op welke punten dehuidige ontwerpregels aangepast dienen te worden zodat de nieuwe functie van het net gerealiseerdkan worden.

Het onderzoek kan plaatsvinden vanuit verschillende invalshoeken, b.v. vanuit een fictief net, vanuitde techniek (aansluitvoorwaarden, spanningshuishouding, kortsluitvermogen, e.d.), vanuit definancien enz. Enkele aspecten zijn niet beschouwd, b.v. stabiliteitsberekeningen vanwege decomplexiteit van de modellering. Besloten is het probleem te benaderen vanuit een bestaand ENWdeelnet. In dit net worden op verschillende manieren verschillende hoeveelheden decentraleopwekking aangebracht. Uitgegaan wordt van een geprognosticeerde belastingssituatie rond 2020. Deverschillende varianten worden onderzocht op de gevolgen voor belastingsgroei, investeringen,netontwerp enz. Deze gevolgen zullen gernventariseerd worden op een centraal thema. Hieruit kunnendan nieuwe ontwerpcriteria voor inpassing van decentrale opwekking aan het licht komen.

Pagina 1

Probleembenadering

2. Probleembenadering

De toename van decentrale opwekking heeft diverse gevolgen in het elektriciteitsnet. Er zijnverschillende typen decentrale opwekking (b.v. zonnecellen, windmolens, warmtekrachtkoppelingen)met elk hun eigen beschikbaarheid, harmonische vervuiling, uitvalkans, uitvalduur enz. Door dezeverschillende typen decentrale opwekking zijn er veel aspecten waar rekening mee gehouden moetworden. Enkele aspecten die bernvloed worden door een toename van decentrale opwekking zijn:harmonischen in de netspanning, spannings- en blindvermogenshuishouding, betrouwbaarheid van delevering, investeringen in het net, beveiliging, statische en dynamische stabiliteit, afstemming vraagen opwekking. Het is niet mogelijk al deze aspecten tot in detail te beschouwen, omdat er dan te veelvarianten bestudeerd zouden moeten worden. Er worden daarom slechts enkele van debovengenoemde aspecten belicht.

In eerste instantie wordt er gekeken naar de investeringen die nodig zijn voor een toekomstigebelastingssituatie (rond 2020), indien er verschillende hoeveelheden decentrale opwekking in het netaanwezig zijn. Daarnaast wordt ook gekeken naar de gevolgen voor het kortsluitvermogen dat in dezegevallen op de installaties aanwezig is.

Vervolgens wordt er van de gevonden varianten een betrouwbaarheidsanalyse gemaakt. Hiervoorwordt het betrouwbaarheidsprogramma van de TU Aken, RAMSES, gebruikt. Bij deze analyse wordtnagegaan wat de invloed van de opwekeenheden en de manier van aansluiten is op debetrouwbaarheid bij netten waar bij het ontwerp rekening gehouden is met deze opwekeenheden.

Tenslotte zullen nog enkele andere aspecten van de problematiek kort besproken worden. Dezeaspecten zijn beveiliging en stabiliteit.

Pagina 2

Inpassing decentrale opwekking

3. Inpassing decentrale opwekking

3.1 Beschrijving deelnet

Het probleem wordt benaderd vanuit een bestaand ENW deelnet. Gekozen is voor het deelnetHaarlemmerrneer (zie Figuur I). Dit is een 50 kV deelnet dat gevoed wordt vanuit het 150 kV stationHaarlemmerrneer (HMM). In dit deelnet zijn nog drie 50/10 kV stations aanwezig; te wetenHoofddorp (HFD), Nieuw Vennep (NVP) en Rozenburg (RZB). In HMM wordt voor de voeding vanhet 10 kV net gebruik gemaakt van de tertiaire 10 kV wikkeling van de 150/50/10 kVtransforrnatoren. Deze wikkeling kan maximaal 25 MVA voeren, de primaire en secundairewikkelingen 95 MVA. De gedetailleerde gegevens van dit deelnet zijn opgenomen in Bijlage B.

-"""--'"""'r-- HMM150

HMMIO

95 MVA

95MVA

HMM50..,.....L..r--....L-r-

25MVA

36MVA36MVA

18MVA 40MVA RZB50 RZBIO40MVA 36MVA

40MVA

18MVA

36MVA

18MVA30MVA

40MVA

HFDIO HFD50

NVP50

_ ......_ ......._NVPIO

Figuur 1: Het ENW-deelnet Haarlemmerrneer

3.2 Prognose belasting en hoeveelheid decentrale opwekking

Om de situatie in 2020 te bestuderen dienen de belasting en de hoeveelheid decentrale opwekking indat jaar bekend te zijn. Als belasting wordt de geprognosticeerde belasting in 2017 aangenomen. Dezeis overgenomen uit [Kui97] en is verrneld in Bijlage B. Er wordt geen rekening gehouden metverschakelbaar verrnogen I. Een uitgebreide motivatie hiervoor is te vinden in Bijlage C. Er wordtuitgegaan van een constante verrnogensvraag.

De prognose voor de hoeveelheid decentrale opwekking wordt op twee manieren bepaald. De eerstemanier is via de regeringsdoelstelIingen. De regering heeft doelstelIingen geforrnuleerd met

I Verschakelbaar vermogen is vermogen dat door 10 kV strengen die bij een calamiteit op een ander stationgeschakeld kunnen worden, gevraagd wordt.

Pagina 3


betrekking tot de voor 2020 in Nederland op te stellen hoeveelheid duurzame energiebronnen. Erwordt gestreefd naar 3000 MW opgesteld windvermogen waarvan 1500 MW op het land en1500 MW in zee. Daamaast wordt emaar gestreefd dat 20% van het totale in Nederland opgewektevermogen (12 GW) in 2020 decentrale opwekking is (exclusief windenergie); dit is dus 2400 MW.Indien aangenomen wordt dat ENW 10% van de totale opwekking in Nederland verzorgt, voigt: bijENW in 2020 240 MW decentrale (warmtekracht, WK) opwekking en 150 MW windvermogen, intotaal 390 MW. Aangezien niet elk 50 kV station geschikt is voor invoeding wordt dit gemiddeld zo'n10 MW per 50 kV station, bestaande uit 6 MW WK opwekking en 4 MWwindvermogen.

Bij de tweede manier is er navraag gedaan bij ENW Duurzaam (windenergie) en ENW Power(decentrale opwekking) naar verwachtingen en/of doelstellingen die zij hebben. Hieruit bleek hetvolgende:ENW Duurzaam:

Men verwacht tot 2020 een toename van het opgestelde windvermogen met 750 MW voor hetENW gebied. Dit komt neer op 15 MW per 50 kV station. Deze hoeveelheden wordenwaarschijnlijk in grote windparken (75 - 300 MW) geplaatst, die dan op 150 kV niveau dienenin te voeden.

ENWPower:Men heeft geen duidelijk beeld van de mogelijkheden voor en/of de vraag naar WK opwekeenheden en men is niet bereid hier een studie naar uit te voeren. Wei is er een algemene ENWdoelstelling waarin gestreefd wordt naar 100 MW nieuw op te stellen WK vermogen in dekomende 5 jaar. Indien deze prognose lineair voortgezet wordt naar 2020 (20 MW per jaar),dan kan in 2020 zo'n 450 MW WK vermogen verwacht worden. Dit komt neer op zo 'n 9 MWper 50 kV station.

Uitgaande van beide bovenstaande prognoses, is er voorlopig uitgegaan van gemiddeld 10 MWwindvermogen en 8 MW decentrale opwekking per 50 kV station. In totaal is dit dus 18 MWper 50 kVstation. Betere getallen dan de hierboven genoemde zijn niet verkregen.

Op basis van deze prognoses zijn twee scenario's gekozen:1) 18 MW decentrale opwekking per station, dus 72 MW in totaal2) 8 MW decentrale opwekking per station, dus 32 MW in totaal

In het eerste scenario wordt ervan uitgegaan dat er continu 18 MW per station geleverd kan worden.Aangezien er bij windenergie niet gesproken kan worden van een minimale continue levering (zieBijlage F), wordt er bij het tweede scenario uitgegaan van aileen warmtekracht levering. Het eerstescenario wordt toch beschouwd aangezien hiermee de invloed van een grotere hoeveelheid decentraleopwekking bestudeerd kan worden. De gestelde 18 MW per station kan ook geleverd worden doorandere decentrale opwekeenheden.

3.3 Beschouwde varianten

Er is besloten een beperkt aantal varianten voor de inpassing van decentrale opwekking in het net tebeschouwen. Aan de hand van de resultaten van deze beschouwingen wordt het vervolg van hetonderzoek bepaald. Aile varianten worden vergeleken met de bestaande situatie in 1997 (Huidig).

De verschillende varianten zijnStnd: belastingprognose in 2017, geen decentrale opwekkinglOR: belastingprognose in 2017, decentrale opwekking aangesloten op de 10 kV Rail50R: belastingprognose in 2017, decentrale opwekking aangesloten op de 50 kV Rail50S: belastingprognose in 2017, decentrale opwekking aangesloten op een nieuw 50 kV Station

Bij variant 50S wordt een nieuw 50 kV station aangebracht in de bestaande verbinding RZB-NVP.Het nieuwe station komt op een afstand van 4000m van NVP en 7500m van RZB. In de gevallen metdecentrale opwekking (lOR en 50R) wordt een grote synchrone machine per station aangesloten.

Pagina 4


Deze wordt rechtstreeks aangesloten op de rail. In variant 50S wordt een grote machine op het nieuwestation (INV) aangesloten (72 MW resp. 32 MW).Van elk van de varianten met decentrale opwekking worden nog enkele subvarianten bekeken2

:

G: decentrale opwekking met Geen afgifte of opname van blindvennogen cos <jl = 1L: decentrale opwekking die blindvermogen aan het net Levert met cos <jl = 0,90: decentrale opwekking die blindvermogen uit het net Opneemt met cos <jl = 0,95

De aanduiding van de varianten wordt dan als voigt: b.v. belastingprognose in 2017, decentraleopwekking aangesloten op de 50 kV rail met opname van blindvermogen uit het net met cos <jl = 0,95wordt variant 50R-0 genoemd.De synchrone machines zijn op een constante cos <jl en een constant werkzaam vermogen ingesteld.Het blindvennogen is dus ook constant. Door de verschillende varianten kan de invloed van hetblindvennogenstransport duidelijk bestudeerd worden. Het leveren van blindvennogen door de op ditmoment in het net aanwezige wanntekrachteenheden is geen probleem, zie Bijlage L.

3.4 Aannames voor beschouwing

Er worden loadflowanalyses gemaakt met behulp van het programma VISION van de Kema. Voor deloadflowanalyses wordt een maximale overbelasting van 5% toegestaan voor de transfonnatoren ende kabels. Er wordt uitgegaan van handhaving van het n-l criterium; d.w.z. indien I component nietbeschikbaar is, moet de gevraagde energie geleverd kunnen worden bij maximale netbelasting zonderdat er een component overbelast raakt. Deze regel wordt niet zo strikt gehanteerd aangezien er nogtwee aanvullende regels zijn, namelijk een component mag maximaal 2 uur 120% belast worden encontinu mag een component 5% overbelast worden. Vitval van decentrale opwekeenheden wordt ineerste instantie niet meegenomen in de beschouwing. Bij de betrouwbaarheidsanalyses wordt deuitval van eenheden wei meegenomen. Hierbij wordt wei aangenomen dat de eenheden bij een fout inhet net in bedrijf blijven. Bij deze betrouwbaarheidsanalyses worden ook iets andere criteria bijoverbelastingen gebruikt, zie paragraaf 5.3.

Aile 50/1 0 kV transformatoren zijn bij de loadflowanalyses uitgevoerd met een spanningsregeling;deze regelt de 10 kV spanning tussen 10,400 en 10,800 kV. Deze regeling regelt rechtstreeks op dehoogte van de spanning en dus niet aan de hand van de belastingsstroom (zoals bij compounderingenwei het geval is). In de praktijk zijn de 150 kV transformatoren ook geregeld. Een transformatorregelt de 10 kV spanning door verstelling van de tapstand in de primaire wikkeling, de andereparallelstaande transfonnatoren volgen. De 150 kV transformatoren worden in VISION met de handingesteld waarbij de 10 kV spanning eveneens tussen de bovengenoemde grenzen gehandhaafd wordt.Aangezien de 150 kV transfonnatoren parallel staan kan het loadflowprogramma VISION deze nietregelen. Tijdens de beschouwingen wordt meegenomen dat de tapstanden van de 150 kVtransformatoren kunnen wijzigen indien een verandering in het net optreedt. Bij debetrouwbaarheidsanalyses zijn de transformatoren niet geregeld, maar zijn vast in gesteld op denominale tapstand.

De decentrale opwekeenheden zijn gemodelleerd als synchrone generatoren met een cos <jl-regelingen hebben een nominale spanning van 10 kV. In het 72 MW scenario zijn de eenheden ingesteld ophet leveren van 18 MW en hebben ze een schijnbaar vermogen van 25 MVA. De subtransientesynchrone reactantie bedraagt 0,2 p.u.. In variant 50S heeft de eenheid een schijnbaar vennogen van100 MVA en deze eenheid is ingesteld op 72 MW. Indien in een station twee 10kV installatiesaanwezig zijn (drie transformatoren, zie ook Bijlage B), wordt er per installatie een invoedendeeenheid aangesloten. Dit zijn dan eenheden van 12,5 MVA welke ingesteld zijn op 9 MW.

2 Voor generatoren wordt gebruik gemaakt van de /everingsconventie, zie Bij/age A.

Pagina 5


In het 32 MW scenario zijn de vermogens van de eenheden kleiner. Ze hebben dan een schijnbaarvermogen van 11 MVA en zijn ingesteld op het leveren van 8 MW. In variant 50S heeft de eenheideen grootte van 44 MVA en is ingesteld op 32 MW. Indien er twee 10 kV installaties in een stationaanwezig zijn, hebben de eenheden een schijnbaar vermogen van 5,5 MVA en zijn ingesteld op4MW.Er wordt vanuit gegaan dat de eenheden bij een storing in het net in bedrijf blijven. Dit is op ditmoment in de praktijk niet het geval, dit wordt kort besproken in paragraaf 6.1.

De huidige windmolens hebben asynchrone generatoren en zijn rechtstreeks met het net gekoppeld.Deze leveren dus een bijdrage aan het kortsluitvermogen. De nieuwe modeme windmolens hebbenvaak een DC-koppeling met het net met een gelijkspannings- of gelijkstroomtussenkring. In dat gevalleveren ze geen bijdrage tot het kortsluitvermogen. Afhankelijk van het type omzetter in deDC-koppeling kunnen ze blindvermogen opnemen en leveren. Er zijn ook omzetters, met natuurlijkecommutatie, die aIleen blindvermogen uit het net kunnen opnemen.

Pagina 6

Loadflowanalyse en kortsluitberekeningen

4. Loadflowanalyse en kortsluitberekeningen

Voor de genoemde varianten zijn loadflowanalyses en kortsluitberekeningen uitgevoerd. Dedecentrale eenheden leveren 18 MW of 8 MW per station. Bij de netten die bestudeerd worden, is bijhet ontwerpen het n-l criterium gehandhaafd. De resultaten zijn onderverdeeld in een aantal aspecten:spanningshuishouding, kortsluitvermogen, blindvermogenshuishouding en investeringen. Dezeaspecten worden besproken in de volgende paragrafen.

4.1 Spanningshuishouding

Bij elke loadflowanalyse is nagegaan of de spanningen op de 50 en 10 kV installaties gehandhaafdkunnen worden. Voor de 50 kV spanningen wordt uitgegaan van 52,5 kV ±I 0%, voor de 10 kVspanningen gelden de grenzen 10,400 kV en 10,800 kV Ook is er gekeken of er nog voldoenderegelruimte overblijft bij de 50/10 kV transformatoren. Ook voor een spanningsafwijking van -10%en + I0% op de ISO kV installatie is de spanningshuishouding gei"nventariseerd. Daamaast isnagegaan of er bij een spanningsafwijking op de ISO kV installatie overbelastingen in een n-l situatieoptreden. Er wordt vanuit gegaan dat de ISO kV transformatoren geregeld worden om overbelastingente voorkomen. Oit kan door de spanning te verhogen; hierdoor neemt namelijk de stroom door decomponenten af.

4.1.1 72 MW decentrale opwekking

In alle varianten kunnen de 10 kV spanningen goed gehandhaafd worden binnen de gestelde grenzenindien de spanning op HMM150 150 kV bedraagt. Ook de 50 kV spanningen blijven binnen degrenzen (52,5 kV ±10%). Oit geldt ook voor de n-l situaties, zelfs dan is er nog voldoende regelruimte op de 5011 0 kV transformatoren. Indien de spanning in HMM 135 of 165 kV bedraagt tredener in enkele gevallen spanningsproblemen op. Slechts in 1 geval treedt bij een spanning van 135 kVop HMMl50 een overbelasting op in een n-l situatie (lOR-G).

Ais in variant 10R-L de 150150/10 kV transformatoren in de hoogste tapstand staan (dus de laagstetertiaire spanning), is de spanning op HMMI0 nog te hoog (10,889 kV), gegeven dat de spanning opHMMl50 165 kV bedraagt. Deze spanningsverhoging aan de 10 kV zijde zou geen problemen mogenopleveren. Indien een van de 150 kV transformatoren uitvalt, wordt deze spanning wei goed (lagerdan 10,800 kV).

Oe 150 kV transformatoren hebben bij de spanningen van 135 kV en 165 kV op HMM150 nog weinigregelruimte, maar de 5011 0 kV transformatoren hebben in aile situaties nog regelruimte genoeg. Zelfsals er een component uitvalt (een 150 kV transformator of een 50 kV kabel) kunnen de spanningen invrijwel aile situaties in aile varianten nog gehandhaafd worden. Er zijn enkele situaties met eenspanning van 135 kV op HMM150 waarbij dit niet meer kan:10R-G: Indien een 150 kV transformator uitvalt wordt de andere transformator overbelast (10%) en

wordt de spanning op HMMI0 te laag: 10,021 kV. De transformator staat al in de laagstetapstand en kan dus niet meer verder regelen. De spanningen in het 50 kV net worden ookwat lager: 49 a50 kV, maar de spanningen op de 10 kV rails van de overige stations (HFO,NVP, RZB) blijven binnen de grenzen omdat de 50/1 0 kV transformatoren nog voldoenderegelruimte hebben.

lOR-a: Indien een 50 kV kabel uitvalt, blijven aile spanningen in orde. Indien een 150 kVtransformator uitvalt worden de spanningen op HMMI0a en HMMI0b te laag: 10,365 kVresp. 10,307 kV.

50R-O: Indien een 50 kV kabel uitvalt, blijven aile spanningen in orde. Indien een 150 kVtransformator uitvalt wordt de spanning op HMMI0b te laag: 10,375 kV.

Pagina 7


De bovengenoemde situaties zullen waarschijnlijk zelden tot nooit optreden. Er moet namelijk aandrie voorwaarden tegelijkertijd voldaan worden:

1. zeer lage spanning, 135 kV, op HMM1502. maximale belasting in het net3. uitval van een 150 kV transformator

De kans dat deze drie voorwaarden tegelijkertijd optreden is zeer klein.


Ook voor dit scenario is de spanningshuishouding nagegaan. Indien de spanning op HMM 150 150 kVbedraagt, kan de spanning in het hele deelnet goed gehandhaafd worden. De gevallen met 10%spanningsafwijking op HMM150 zijn ook beschouwd. Uit deze beschouwing blijkt dat de spanning inaIle gevallen goed te handhaven is. In n-l situaties bij afwijkende spanning op HMM150 treedtslechts in 1 geval een overbelasting op.Indien in geval 508-0 de spanning op HMM150 135 kV bedraagt en de verbinding HFD-NVP uitvalt,wordt de verbinding INV-RZB 106% belast. Dit zou in de praktijk geen problemen op moetenleveren. De kans dat deze combinatie onder maximale belasting optreedt is bovendien klein.

4.1.3 Resultaten

In aIle varianten is voldoende regelruimte op de transformatoren om de spanningen in het net tekunnen handhaven. In enkele gevallen waarbij de spanning op HMM150 10% afwijkt, kunnenproblemen ontstaan bij n-l situaties. De kans dat een dergelijke situatie zich voordoet is zeer klein. Erkan dus gesteld worden, dat er geen problemen met de spanningshuishouding te verwachten zijn. Bijcompounderingsregelingen kunnen weI problemen ontstaan indien de decentrale opwekking op 10 kVniveau aangesloten is. Dit aspect is in de bovenstaande beschouwing niet meegenomen.

4.2 Kortsluitvermogen

Voor de verschillende gevallen wordt nagegaan wat het kortsluitvermogen op de verschillendeinstallaties wordt. Een decentrale opwekeenheid zal een bijdrage leveren aan het kortsluitvermogenop de installatie waar de opwekeenheid op aangesloten is. Dit kortsluitvermogen mag dekortsluitvastheid van de installatie niet overschrijden. De kortsluitvastheid is het maximalekortsluitvermogen dat toegelaten mag worden op de installatie zonder dat er problemen ontstaan.Indien het kortsluitvermogen te hoog wordt, dienen er maatregelen genomen te worden. Enkele

1'1 voorbeelden zijn: het vervangen van de installatie door een installatie met een grotere

kortsluitvastheid, gebruik maken van smoorspoelen, gebruik maken van een vermogenselektronischeaankoppeling met een gelijkspanning/stroom tussenkring.


In de meeste varianten blijft het kortsluitvermogen onder de kortsluitvastheid van de installaties(250 MVA). AIleen in de gevallen 10R-G en 10R-L wordt op enkele 10 kV installaties het toegelatenkortsluitvermogen overschreden (NVP 12%, RZB 12% resp. 13% en HMM 31%). Ook in geval10R-0 vindt dit plaats (NVP 13%, RZB 13% en HMMI0a 6%). Dit kan bijvoorbeeld opgelostworden door het aanbrengen van smoorspoelen (in Bijlage D is dit uitgewerkt). Indien de decentraleopwekeenheden lager in het 10 kV net opgesteld zijn, is de bijdrage aan het kortsluitvermogen op de10 kV rail in het 50 kV station kleiner. Dit komt door de tussenliggende impedantie van het 10 kVnet. Op de installatie waarop de opwekeenheid aangesloten is en op naburige installaties kunnen weInog overschrijdingen van de kortsluitvastheid optreden.


In aIle varianten blijft het kortsluitvermogen onder de toegestane kortsluitvastheid. De decentraleopwekeenheden dragen minder bij tot het kortsluitvermogen aangezien dcze een kleiner schijnbaarvermogen hebben dan in het vorige scenario.

Pagina 8


4.2.3 Resultaten

Over het algemeen treden geen overschrijdingen van de kortsluitvastheid op. Aileen indien relatiefgrate decentrale opwekeenheden aangesloten worden op de 10 kV instaIIatie kan er een te hoogkortsluitvermogen optreden. Oorzaak hiervan is enerzijds de graotte van de eenheid anderzijds debeperkte kortsluitvastheid van de 10 kV instaIIatie (250 MVA). Dit probleem kan op verschiIlendemanieren opgelost worden. Er kunnen installaties met een hogere kortsluitvastheid gebruikt wordenof er dienen maatregelen genomen te worden die de kortsluitstroom beperken, bijvoorbeeldsmoorspoelen. Indien er (meerdere) kleine eenheden gebruikt worden, wordt het kortsluitvermogeneveneens beperkt. Deze beperking ontstaat enerzijds door de, in verhouding, hogere subtransientereactantie van kleine eenheden en anderzijds door de spreiding van de decentrale opwekeenheden inhet 10 kV net. De impedantie van het 10 kV net beperkt ook het kortsluitvermogen.

4.3 Blindvermogenshuishouding

Voor aile varianten wordt nagegaan hoe de blindvermogenshuishouding in het net is. Er wordtnagegaan welke componenten blindvermogen opnemen of leveren en hoeveeI. Ook de eenhedenleveren blindvermogen of nemen het op afhankelijk van de variant. Eerst wordt de variant zonderdecentrale opwekking beschouwd. Vervolgens worden de andere varianten met deze variant Stndvergeleken. De gevolgen van de verschiIlen in blindvermogenshuishouding worden ook besproken. Indeze paragraaf wordt uit het net opgenomen blindvermogen positief gerekend en aan het net geleverdblindvermogen negatief. De aantallen componenten in de verschiIlende varianten zijn niet gelijk; eenuitgebreid overzicht hiervan is te vinden in Bijlage E.

4.3.1 Geen decentrale opwekking

Eerst wordt een blindvermogenshuishouding gemaakt voor variant Stnd (geen decentrale opwekking).In een elektriciteitsnet zijn er componenten die blindvermogen opnemen en componenten dieblindvermogen leveren. ~fQr!!!..~toren nemelJ allijd. hliQi\ygm~.!!....QP. Kabels leV@FiR iR dej!!aktijk aItijd blindvermogen; In deze studie zijn de belastinsen inductiefJ?E.J.lemen ze dus !!ltii51Jili.!:!dvermogen op. In deze Stnd variant zijn geen decentrale opwekeenheden. De blindvermogenshuishouding is weergegeven in Tabel 1.

Tabel 1: Blindvermogenshuishouding voor variant Stnd

totale blindvermogen Q (Mvar)

kabels50/1 0 kV transformatoren] 50/50/1 0 kV transformatorenbelasting150 kV net

-10,219,714,447,0

-70,9

Vit de tabel voigt dat het door de transformatoren gevraagde blindvermogen slechts voor 30%geleverd wordt door de kabels. De rest en de blindvermogensvraag van de belastingen moet door het150 kV net geleverd worden.

Pagina 9



Voor dit scenario is voor de verschillende varianten een blindvermogenshuishouding gemaakt. Dezeis weergegeven in Tabel 2.

Tabel2: Blindvermogenshuishouding voor 72 MW decentrale opwekking (waarden in Mvar)

Variant

Stnd lOR 50R 50SG L 0 G L 0 G L 0

Kabels -10,2 -8,8 -7,1 -8,3 -8,4 -8,5 -8,2 -11,2 -10,3 -12,050/1 0 kV transf. 19,7 10,6 8,2 13,5 20,0 20,1 19,9 19,9 20,3 20,1150150/10 kV transf. 14,4 6,9 5,5 6,3 7,2 5,9 8,6 7,0 5,9 8,3Belasting 47,0 47,0 47,0 47,0 47,0 47,0 47,0 47,0 47,0 47,0Opwekking 0,0 0,0 -34,5 23,7 0,0 -34,5 23,7 0,0 -34,5 23,7150 kV net -70,9 -55,7 -19,1 -82,2 -65,8 -30,0 -91,0 -62,7 -28,4 -87,1cos <p 150 kV zijde 0,91 0,83 0,98 0,72 0,79 0,94 0,68 0,80 0,95 0,70

In de tabel is ook de Stnd variant weergegeven. Vit de tabel blijkt duidelijk dat het 150 kV net hetminste blindvermogen hoeft te leveren indien de decentrale opwekeenheden blindvermogen aan hetnet leveren (variant L). Verder blijkt dat indien de decentrale opwekeenheden laag in het netaangesloten worden, lOR, het door de 50/1 0 kV transformatoren gevraagde blindvermogen veeI lageris dan in variant Stnd. Dit is het gevolg van de lagere belasting van deze transformatoren doordat allaag in het net een belastingscompensatie plaatsvindt. In de varianten Stnd en 50S wordt er door dekabels meer blindvermogen geleverd dan in de andere varianten doordat in deze varianten het aantalkabels hoger is.

In variant 50S wordt 40% van het door de transformatoren gevraagde blindvermogen door de kabelsgeleverd. Oorzaak hiervan is het grate aantal kabels in deze variant. In de varianten lOR wordt 42 tot52% van het door de transformatoren gevraagde blindvermogen door de kabels geleverd. Oorzaakhiervan is de lagere belasting van de transformatoren waardoor deze minder blindvermogen opnemen.Indien in een deelnet meer kabels aanwezig zijn, wordt dit effect groter. Een voordeel hiervan is dater in het 150 kV net minder blindvermogenstransport plaatsvindt; dit is ook te zien aan de cos <p aande 150 kV zijde. Hierdoor kunnen de verbindingen in dit net meer werkzaam vermogen transporteren.Dit effect treedt ook op als de decentrale opwekeenheden blindvermogen aan het net leveren. Indiende decentrale eenheden blindvermogen opnemen uit het net, is dit ongunstig voor de belastbaarheidvan de kabels. Doordat deze veel blindvermogen moeten transporteren, kunnen ze minder werkzaamvermogen transporteren.

Pagina 10



Voor dit scenario is de blindvennogenshuishouding weergegeven in Tabel3.

Tabel3: Blindvennogenshuishouding voor 32 MW decentrale opwekking (waarden in Mvar)

VariantStnd lOR 50R 50S

G L 0 G L 0 G L 0Kabels -10,2 -9,4 -9,4 -9,5 -9,6 -9,6 -9,4 -9,6 -9,6 -9,650/10 kV transf. 19,7 16,8 19,2 17,4 19,8 20,1 19,9 19,9 20,3 19,9150/5011 0 kV transf. 14,4 9,4 8,8 10,0 10,6 10,0 11,3 10,6 10,0 11,0Belasting 47,0 47,0 47,0 47,0 47,0 47,0 47,0 47,0 47,0 47,0Opwekking 0,0 0,0 -15,5 10,5 0,0 -15,5 10,5 0,0 -15,5 10,5150 kV net -70,9 -63,8 -50,1 -75,4 -67,8 -52,0 -79,3 -67,9 -52,2 -78,8cos <p 150 kV zijde 0,91 0,89 0,93 0,86 0,88 0,92 0,84 0,88 0,92 0,85

Ook hier is te zien dat indien de decentrale opwekeenheden laag in het net aangesloten worden, hetdoor de 50110 kV transfonnatoren gevraagde blindvennogen lager is dan in de variant Stnd. In ditgeval is het verschil kleiner dan in het vorige scenario doordat de opwekeenheden in dat scenariogroter zijn. Ook het door de kabels geleverde blindvennogen is in aile varianten vrijwel even groot.Dit is het gevolg van de kleinere opwekeenheden in dit scenario. Daardoor moet er nog een redelijkaandeel van het gevraagde vennogen door het 150 kV net geleverd worden en via het 50 kV netverdeeld worden. Hiervoor dienen dan voldoende kabels aanwezig te zijn. Indien er door dedecentrale opwekeenheden meer vennogen geleverd wordt, zoals in het vorige scenario, hoeft erminder vennogen in het 50 kV net getransporteerd te worden en zijn er minder kabels nodig.

In aile varianten wordt zo'n 30 tot 35% van het door de transfonnatoren gevraagde blindvennogendoor de kabels geleverd. In variant lOR is de oorzaak hiervan de hoge belasting van detransfonnatoren doordat slechts een klein gedeelte van de belasting door de decentrale opwekeenheden gecompenseerd wordt. In de andere varianten is de belasting van de transfonnatoren hoogdoordat het door de belasting gevraagde vennogen volledig door de 50110 kV transfonnatorengetransporteerd moet worden.

4.3.4 Resultaten blindvermogenshuishouding

Van aile varianten is een blindvennogenshuishouding gemaakt. Daaruit blijkt dat hetblindvennogenstransport in het 50 kV net het laagst is indien de decentrale opwekeenheden laag inhet net aangesloten worden en blindvennogen leveren. Doordat het blindvennogenstransport laag iskunnen de kabels en transfonnatoren meer werkzaam vennogen transporteren. Indien de decentraleopwekeenheden blindvennogen opnemen, moet dit voornamelijk door het 150 kV net geleverdworden. Het blindvennogen dat door de kabels geleverd wordt, bedraagt in het gunstigste geval dehelft van het door de transfonnatoren gevraagde blindvennogen. Indien de decentrale opwekeenhedenhoger in het net aangesloten worden, wordt er veel blindvennogen gevraagd door de 50110 kVtransfonnatoren aangezien deze hoog belast zijn.

4.4 Investeringen

Bij aile varianten blijft het n-l criterium gehandhaafd. Er is uitgegaan van de geprognosticeerdebelasting in 2017. Om deze belasting volgens het n-l criterium te kunnen voorzien zijn uitbreidingenin het net nodig. De investeringen worden bepaald aan de hand van de uitbreidingen die nodig zijn ineen bepaalde variant ten opzichte van het huidige net (1997). De investeringen voor de varianten metdecentrale opwekking worden vergeleken met de investeringen voor de variant zonder decentraleopwekking, variant Stnd.

Pagina 11



In de diverse varianten zijn de volgende uitbreidingen in de infrastructuur nodig (zie Bijlage E):

variantStnd lOR 50R 50S

uitbreiding G L 0 G L 0 G L 050 kV station - - - - - - - 1 1 I150 kV transf. 95 MVA 1 - - 1 1 1 1 1 1 150 kV transf. 36 MVA 2 - - - 2+4 2+4 2+4 2 2 210kV installatie 3 - - 1 3 3 3 3 3 350 kV kabel 4 2 1 2 2 2 2 4 3 5

De 18 MVA transforrnatoren die vrij komen in HFD kunnen gebruikt worden in NVP en RZB. Bij deinvoeding op de 50 kV rail (50R) dient tussen de opwekeenheid en de rail nog een 50110 kVtransforrnator (36 MVA) geplaatst te worden. Deze dient 36 MVA te zijn, aangezien in dit geval hetnominale verrnogen van de decentrale opwekeenheden 25 MVA bedraagt. Deze transforrnator is in deloadflowberekeningen niet meegenomen. De transforrnator beperkt tevens het kortsluitverrnogen opde 50 kV rail. Bij de investeringen is deze wei meegenomen. Deze vier transforrnatoren zijn verrneldachter het plusteken in bovenstaande tabel. In geval lOR dient het kortsluitverrnogen op een drietalinstallaties beperkt te worden. Een mogelijkheid hiervoor is het plaatsen van smoorspoelen (zieBijlage D). Voor variant 10R-O zullen de kosten hiervoor waarschijnlijk iets lager uitvallen aangezienhier een opwekeenheid 12,5 MVA groot is (bij 10R-G en 10R-L hebben de eenheden met eensmoorspoel een grootte van 25 MVA).

De totale investeringsbedragen in het 50 kV net en de 50 kV stations voor de diverse varianten zijngeschat, zie Bijlage E. In de investeringskosten zijn geen kosten meegenomen voor bouwkundigeactiviteiten, secundaire installaties, beveiligingen enz. De resultaten staan in Tabel 4 en Figuur 2(bedragen in MLN NLG).

Tabel 4: Investeringen bij 72 MW decentrale opwekking

variant G L 0cos q> 1,00 0,90 0,95Stnd 16,935 - -lOR 5,180 2,480 9,01550R 13,685 13,685 13,68550S 28,360 26,110 31,060

Duidelijk blijkt dat variant lOR het goedkoopst is. Hierbij dient wei opgemerkt te worden dat in dezevariant de kortsluitverrnogens op enkele 10 kV installaties de kortsluitvastheid overschrijden. In deberekeningen is ervan uitgegaan dat direct op de 10 kV rail ingevoed wordt. Het kortsluitverrnogenmoet beperkt worden bijvoorbeeld door smoorspoelen. De kosten voor deze smoorspoelen zijn weimeegenomen in de investeringen en zijn geschat (zie Bijlage D) op 230.000 NLG. Hoewel dezeschatting vrij grof is, wordt voor de 10R-varianten dit bedrag gebruikt.

Pagina 12


~ ~~ t=---------~-=--=--=-----~--r--I:~z 25 +----------- DO-l!! 20 +-----------

.~ 15 -r--r----~ 10 -=-11~ 5 - -.5 0 .-- -t-- -

Stnd 10R 50R 50S

Figuur 2: Investeringen bij 72 MW decentrale opwekking

Variant 50S is de duurste aangezien er in dit geval een nieuw 50 kV station gebouwd moet wordenmet diverse extra kabelverbindingen.De voordelen van invoedende eenheden die blindvermogen leveren blijken ook uit de tabel, met namevoor variant 10R-L.


In de diverse varianten zijn de volgende uitbreidingen in de infrastructuur nodig (zie Bijlage E):

variantStnd lOR 50R 50S

uitbreiding G L 0 G L 0 G L 050 kV station - - - - - - - 1 1 1150 kV transf. 95 MVA I 1 I 1 1 1 I 1 I 150 kV transf. 36 MVA 2 2 2 2 2 2 2 2 2 250 kV transf. 18 MVA - - - - 0+4 0+4 0+4 - - -10kV installatie 3 2 1 2 3 3 3 3 3 350 kV kabel 4 3 3 3 3 3 3 3 3 3

De 18 MVA transformatoren die vrij komen in HFD kunnen ook hier, indien nodig, gebruikt wordenin NVP en RZB. Bij de invoeding op de 50 kV rail (50R) dient tussen de opwekeenheid en de rail nogeen 50/1 0 kV transformator van 18 MVA geplaatst te worden aangezien het nominale vermogen vaneen eenheid in dit scenario 12,5 MVA bedraagt. In de tabel worden deze vier transformatoren achterhet plusteken vermeld. Deze transformatoren zijn in de VISION berekeningen niet meegenomen.Deze transformatoren beperken tevens het kortsluitvermogen op de 50 kV rail. Bij de investeringenzijn ze wei meegenomen. Het kortsluitvermogen is in geen enkele variant een probleem; dit blijftoveral onder de toegestane kortsluitvastheid.

De totale investeringsbedragen in het 50 kV net en voor de 50 kV stations voor de diverse variantenzijn geschat, zie Bijlage E. In deze kosten zijn geen kosten meegenomen voor bouwkundigeactiviteiten, secundaire installaties, beveiligingen enz. De resultaten staan in Tabel 5 en Figuur 3(bedragen in MLN NLG).

Tabel5: Investeringen bij 32 MW decentrale opwekking

variant G L 0cos <p 1,00 0,90 0,95Stnd 16,935 - -lOR 14,185 13,685 14,18550R 16,085 16,085 16,08550S 27,685 26,785 26,785

Pagina 13


Variant 50S is ook hier de duurste aangezien in dit geval er een nieuw 50 kV station gebouwd moetworden met diverse extra kabelverbindingen. De voordelen van decentrale opwekking dieblindvermogen aan het net levert ten opzichte van geen decentrale opwekking, zijn met 32 MWdecentrale opwekking marginaal ten opzichte van het scenario met 72 MW decentrale opwekking. Indit laatste geval zijn veel minder investeringen nodig in het net.

~ ~~ ,--------------------1:~ I

:5 25 . D~~ 20·

~ 15.;:.s 10III

~ 5l:.- 0

Stnd 10R 50R 50S

Figuur 3: Investeringen bij 32 MW decentrale opwekking

Voor de varianten lOR en 50R is het verschil met variant Stnd zeer klein. Het verschil ontstaatdoordat er I a2 kabels meer gelegd dienen te worden in variant Stnd en dat in de varianten lOR en50R enkele stations niet uitgebreid hoeven te worden met een 18 MVA transformator metbijbehorende 10 kV rail (De extra 18 MVA transformatoren komen niet terug in de kosten aangezienervan uitgegaan wordt dat hiervoor de vrijgekomen transformatoren uit HFD gebruikt kunnenworden). Voor de varianten lOR en 50R geldt dat deze slechts weinig afwijken van de variant zonderdecentrale opwekking.

4.4.3 Resultaten

Er zijn verschillende mogelijkheden voor het inpassen van decentrale opwekking in het net met elkaarvergeleken. Dit is gedaan voor een tweetal scenario's. Vit deze vergelijking voIgt dat het zeerkostbaar is de decentrale opwekking aan te sluiten op een nieuw station in het net. Daarnaast zijn devoordelen zeer klein. De varianten met een verdeling van decentrale opwekking over de stations zijninvesteringskosten besparend. De gunstigste varianten op basis van de investeringen zijn de variantenmet decentrale opwekeenheden laag in het net. Hierdoor vindt op een laag spanningsniveau al eenbelastingscompensatie plaats, waardoor er in het 50 kV net minder investeringen nodig zijn. Indien dedecentrale opwekeenheden op 10 kV niveau aangesloten worden, wordt er zelfs bespaard opuitbreidingen in de 5Oil 0 kV stations.

Bovengenoemde besparingen zijn groter naarmate de decentrale opwekeenheden groter zijn. Vit devergelijking van de twee scenario's blijkt dat er bij een bepaalde hoeveelheid decentrale opwekkingveel minder investeringen nodig zijn. Er is niet gekeken naar een scenario waarbij teruggeleverdwordt aan het 150 kV net.

De opname/afgifte van blindvermogen door de decentrale opwekeenheden heeft weinig invloed op deinvesteringen. In enkele varianten kan er net een extra component nodig zijn als de opwekeenheidblindvermogen opneemt, maar dit is mede afhankelijk van de belasting van deze component zonderdecentrale opwekking.

Pagina 14


4.5 Samenvatting en conclusies

In de voorgaande varianten zijn twee scenario's voor decentrale opwekking beschouwd met elk eenaantal varianten. Deze varianten zijn vergeleken met een variant zonder decentrale opwekking.Het is in aile varianten geen probleem de spanningen op nominaal niveau te handhaven. In enkele n-lsituaties en in enkele situaties met een afwijkende 150 kV spanning, zijn er kleine spanningsafwijkingen op de 10kV installatie of kleine overbelastingen. Hierbij dient opgemerkt te worden datde kans op dergelijke situaties gering is. WeI kunnen er problemen ontstaan met spanningsregelingen(compoundering).Verder blijkt uit de vergelijking van de varianten met de variant zonder decentrale opwekking hetvolgende:

• Laag in het net aansluiten van decentrale opwekeenheden heeft voordelen voor de blind-vermogenshuishouding en bespaart investeringen. Verder worden componenten lager belast.

Het is het gunstigst de decentrale opwekeenheden zo laag mogelijk in het net aan te sluiten. Hierdoorwordt in het bovenliggende net het getransporteerde werkzame vermogen beperkt. Ook hetblindvermogenstransport wordt beperkt doordat de 50/1 0 kV transformatoren minder blindvermogenopnemen omdat ze lager belast worden. Omdat er in het 50 kV net minder vermogen getransporteerdhoeft te worden, zijn er minder kabels nodig of worden ze lager belast. Dit effect neemt toe indien dedecentrale opwekeenheden blindvermogen leveren.

• De blindvermogenshuishouding wordt verbeterd indien decentrale opwekeenheden blindvermogenaan het net leveren. Ook worden hierdoor investeringen kleiner.

Een beperking van het blindvermogenstransport kan bereikt worden door de decentrale opwekeenheden blindvermogen aan het net te laten leveren. De sturing van deze blindvermogensleveringdoor de beheerder / bedrijfsvoerder van het net moet nog bestudeerd worden. Indien de decentraleeenheden werkzaam vermogen aan het net leveren en blindvermogen opnemen (bijvoorbeeldasynchrone generatoren), kan dit in extreme gevallen ertoe leiden dat het bovenliggende netvoornamelijk blindvermogen moet leveren.

• Indien decentrale opwekeenheden veel blindvermogen opnemen, kunnen er compounderings-problemen ontstaan door te grote faseverschillen tussen spanningen en stromen.

Indien bijvoorbeeld de decentrale opwekeenheden op 10 kV niveau aangesloten zijn enblindvermogen opnemen, wordt de 50/10 kV transformator anders belast dan in andere varianten. Indit geval neemt het werkzame vermogen door de transformator af, maar het blindvermogen toe.Hierdoor wordt het faseverschil tussen spanning en stroom groter. Er zijn compounderingen enmetingen die hoekafhankelijk zijn en dus problemen kunnen veroorzaken.

• Aansluiten van decentrale opwekeenheden op een nieuw 50 kV station brengt hoge investeringenmet zich mee en levert weinig voordelen op voor de blindvermogenshuishouding.

Duidelijk blijkt dat het inpassen van decentrale opwekking in het net met een nieuw station te duur isen weinig voordelen oplevert met betrekking tot spanningshuishouding en blindvermogen.

• Het kortsluitvermogen kan de kortsluitvastheid overschrijden indien grote eenheden laag in het netaangesloten worden.

Een nadeel van het laag in het net aansluiten van decentrale opwekeenheden is de bijdrage tot hetkortsluitvermogen. De installaties op 10 kV niveau hebben een lage kortsluitvastheid en detoelaatbare verhoging van het kortsluitvermogen is daarom gering. Indien de decentraleopwekeenheden redelijk groot zijn kan er een overschrijding van het toelaatbare kortsluitvermogenoptreden. Hiervoor dienen dan maatregelen genomen te worden. Een andere mogelijkheid is gebruikte maken van meerdere kleine eenheden verdeeld in het 10 kV net. Enkele andere oplossingenhiervoor zijn: installaties met een hogere kortsluitvastheid gebruiken, smoorspoelen gebruiken of

Pagina 15


aansluiten van een decentrale opwekeenheid met een DC-koppeling. Bij de laatste oplossing draagt deeenheid niet bij aan het kortsluitvermogen.

Enkele van bovengenoemde aspecten zijn in tegenspraak met elkaar. Hiermee moet goed rekeninggehouden worden.Het laag in het net aansluiten van decentrale opwekeenheden heeft voordelen voor de investeringenen blindvermogenshuishouding, maar is nadelig met betrekking tot het kortsluitvermogen op deinstallaties. Ook kan de invloed op de metingen en compoundering niet verwaarloosd worden.Indien decentrale opwekeenheden op een nieuw 50 kV station aangesloten worden, brengt dit hogeinvesteringen met zich mee en levert dit weinig voordelen voor de blindvermogenshuishouding. Erzijn dan geen compounderingsproblemen.Dit laatste geldt ook bij het aansluiten van de decentrale opwekeenheden op de 50 kV rail. Dezevariant brengt ook minder investeringen in kabels met zich mee dan de variant met een nieuw 50 kVstation. Wei zijn er nog hoge investeringen nodig in de 50/10 kV stations, met name intransformatoren.

Pagina 16

Betrouwbaarheidsanalyse

5. Betrouwbaarheidsanalyse

In het voorgaande hoofdstuk is een aantal varianten voor de inpassing van decentrale opwekeenhedenbestudeerd. Deze varianten zijn met elkaar vergeleken op spanningshuishouding, kortsluitvermogen,blindvermogenshuishouding en investeringen. In dit hoofdstuk zal ingegaan worden op debetrouwbaarheid van de levering in deze varianten. Dit wordt gedaan aan de hand van hetbetrouwbaarheidsanalyseprogramma van de TV Aken, RAMSES3

• De beschouwde varianten zijn inRAMSES ingevoerd behalve de varianten met de decentrale opwekking op een nieuw 50 kV station(50S). Deze varianten zijn hebben zeer hoge investeringen en maar relatief weinig voordelen.Belangrijk is in het oog te houden dat de varianten niet zomaar onderling vergelijkbaar zijn. Bij deverschillende varianten zijn verschillend opgebouwde netten ontstaan.

Eerst zal kort ingegaan worden op het begrip betrouwbaarheid. Daama wordt de werking vanRAMSES en de modellering van de varianten besproken. Vervolgens worden de resultaten besproken.Het hoofdstuk wordt afgesloten met conclusies die volgen uit de analyse.

5.1 Betrouwbaarheid van elektriciteitsnetten

Het doel van een elektriciteitsbedrijf is het leveren van elektrische energie op een veilige manier enzo betrouwbaar mogelijk. De betrouwbaarheid van een systeem wordt uitgedrukt in een aantalkengetallen. Deze zijn gebaseerd op statistische gegevens. Bij een betrouwbaarheidsberekening wordtgetracht een kwantitatieve uitspraak te doen over de betrouwbaarheid met behulp van het kansbegrip.De betrouwbaarheid van een systeem wordt in die zin gezien als de waarschijnlijkheid dat hetsysteem de gevraagde functie gedurende een vastgestelde periode vervult.

De statistische gegevens over elektriciteitsnetten worden verzameld aan de hand van de 'nietbeschikbaarheids-enquetes voor netten' van EnergieNed. Van deze enquetes worden overzichtsrapporten gemaakt, zie bijvoorbeeld [Onv97]. Vit deze rapporten kan de betrouwbaarheid van deelektriciteitsnetten bepaald worden. Ook kunnen uit deze rapporten gegevens over de betrouwbaarheid van componenten gehaald worden. Daamaast kunnen specifiekere gegevens bepaald wordenaan de hand van de storingsregistratie van een elektriciteitsbedrijf, bijvoorbeeld [Bra98].

Niet elke storing in een elektriciteitsvoorzieningssysteem leidt tot uitval van een component ofonderbreking van de levering. Er wordt daarom onderscheid gemaakt tussen [Ene96, bIz. 260]:• storing: elke onvoorziene verstoring die in het e1ektriciteitsvoorzieningssysteem optreedt• niet-beschikbaarheid van een component: elke storing die tot gevolg heeft dat een component in

het elektriciteitsvoorzieningssysteem tijdelijk niet kan worden gebruikt• onderbreking van de levering: elke storing die tot gevolg heeft dat aan een of meer klanten

tijdelijk geen elektriciteit kan worden geleverd

De karakteristieke kentallen die de betrouwbaarheid van de levering beschrijven kunnen afhankelijkvan de uitgangspunten op verschillende manieren gedefinieerd worden. In dit verslag gelden devolgende definities:• onderbrekingsverwachting E in aantal malen per jaar• gemiddelde onderbrekingsduur T in minuten per onderbreking• jaarlijkse uitvalduur (E*T) in minuten per jaar• niet geleverde energie NGE in kWh per jaar

J RAMSES staat voor "Reliability Analysis Methods for Electrical Power Systems"

Pagina 17


De in het net aanwezige componenten worden eveneens beschreven door een aantal kentaBen. Oezezijn als voIgt gedefinieerd:• faaltempo A, aantal malen uitval van een component per jaar• reparatieduur e, tijd in uren die nodig is voor repareren ofvervangen van de component• onderhoudsduur 't, tijd in uren dat het periodieke onderhoud duurt• onderhoudstempo OT, aantal malen onderhoud per jaar.

5.2 Werking van bet programma RAMSES

In het programma worden als invoer de nettopologie, de elektrische gegevens van de componenten ende betrouwbaarheidskentaBen van de componenten gebruikt. Ook worden in een aparte invoerfileeventuele herstelstrategieen ingevoerd. Oit zijn strategieen waarmee in geval van een uitval bepaaldeschakelhandelingen uitgevoerd kunnen worden.

RAMSES leest eerst de invoerfiles en controleert deze op onjuistheden in de invoer. Vervolgensworden voor aBe voorkomende fouten de netgedeelten bepaald, die na beveiligingsacties ofschakelacties afgeschakeld zijn. RAMSES introduceert in de falende component een kortsluiting engaat na welke beveiligingen deze kortsluiting detecteren en afschakelen. ABe vermogensschakelaarshebben een beveiliging. Hierbij wordt in RAMSES aangenomen dat de beveiliging richtingsgevoeligis in de richting waar de component zit waartoe de schakelaar behoort. Oit betekent dat indien eenkabel faalt de schakelaars aan beide zijden van de kabel (indien aanwezig) reageren. Als echter eenrailfout optreedt reageren niet de schakelaars in de afgaande velden maar de schakelaars aan deandere zijde van de componenten aan deze rail. Ous de rail en aBe componenten verbonden met dezerail worden spanningsloos. RAMSES heeft de mogelijkheid voor railsystemen een differentiaalbeveiliging toe te voegen of aBe beveiligingen van de schakelaars aangesloten op de rail in beiderichtingen te laten reageren ("R-Schutz"). Beide opties zijn tijdens de analyses niet gebruikt4

•

RAMSES gaat er van uit dat beveiligingen momentaan reageren op een kortsluiting. Ook indien eenbeveiliging weigert wordt er van uit gegaan dat de reservebeveiliging direct reageert.Na de beveiligingsacties worden eventueel overbelaste componenten automatisch afgeschakeld. Ditwordt bepaald aan de hand van loadflowanalyses.

In een fout-effekt-analyse (0: Fehlereffektanalyse, FEA) worden vervolgens herstelhandelingenuitgevoerd die trachten de fout te isoleren en zoveel mogelijk belastingen weer te voorzien. Voor dezeherstelstrategieen zijn in RAMSES enkele procedures voorgeprogrammeerd. Hierbij wordt gebruikgemaakt van de eventueel in de invoer opgegeven herstelstrategieen. Vooral indien RAMSESbepaalde herstelacties niet vindt, moeten deze in de invoer meegegeven worden. Bij de FEA wordtonderscheid gemaakt tussen ver- en handbediende schakelacties. Er zijn dus in RAMSES drieafschakelbereiken: de eerste is de beveiligingsactie; dit zijn de beveiligingen die de kortsluitingendetecteren en de beveiligingen die de overbelastingen detecteren. Vervolgens het verbediendeschakelbereik; dit wordt bepaald door aBe componenten die van afstand bedienbaar zijn. Het laatstebereik is het handbediende bereik, dit wordt bepaald door aBe componenten die handbediend zijn. Dever- en handbediende tijd kunnen ingesteld worden.

~ De inv/oed van deze richtingsgevoe/igheid is niet merkbaar omdat er geen schake/veld/outen aanwezig zijn.Indien deze wei meegenomen zouden worden, kunnen er bij de driewikke/ingstrans/ormatoren en eventuee/aanwezige aftakkingen prob/emen ontstaan.

Pagina 18


De afschakelbereiken worden toegelicht aan de hand van een voorbeeld met een fictief net, zieFiguur 4. In deze figuur is een schematisch 50 kV net weergegeven. Dit net wordt gevoed vanuit het150 kV net met twee transformatoren. In het net zijn zeven 50/10 kV stations opgenomen (A tot enmet G). In de figuur worden schakelaars aangegeven met een vierkantje en scheiders met een rondje.Een open scheider wordt aangegeven met een open rondje, een gesloten scheider met een geslotenrondje. Indien bij een scheider een H staat, is deze scheider handbediend. Indien er niets bij eenscheider staat is deze van afstand bedienbaar (verbediend).

1150kV

50kV

E

F

G

VS2. -' _. _....-Ysl-" I

I

Hc(])

, .. I

~_. _._. _. _._. _. _. _. _._ ~E ~

: "r--- =.:. -- "---= : :.--": .:I I. II I

I H

: A(])I

IIl , :

I :

Figuur 4: Afschakelbereiken in RAMSES

Tussen de stations C en D is een netscheiding aangebracht; scheider Sb staat open. Er wordt nu eenfout ge"introduceerd in de verbinding tussen de stations A en B. Omdat in RAMSES aile schakelaarsbeveiligd zijn, opent RAMSES vermogensschakelaar VS 1. De fout is dan uit het net geschakeld en destations A, B en C zijn spanningsloos. Dit is het bereik na de beveiligingsactie, in de figuuraangegeven met een streep-stippellijn. Vervolgens wordt de fout verder ge"isoleerd. De verbediendescheider Sa wordt geopend en vervolgens kunnen de stations B en C weer gevoed worden doorscheider Sb te sluiten. Aileen station A is nu nog spanningsloos. Dit is het verbediende bereik,weergegeven met een streeplijn.Daama wordt de fout met handbediende componenten verder ge"isoleerd. In de figuur wordt danscheider Sc geopend, waardoor de fout volledig ge"isoleerd is en kan station A door het sluiten vanvermogensschakelaar VS I weer gevoed worden. Het handbediende bereik, weergegeven met eenstippellijn, wordt nu slechts nog gevormd door de gestoorde verbinding tussen de stations A en B.

Bij het bepalen van deze bereiken worden geen overbelastingen boven de opgegeven grenzentoegestaan. De toegestane overbelastingen van componenten kunnen in RAMSES per groepcomponenten aangegeven worden. Indien een component hoger belast wordt dan aangegeven in dezegrenzen, wordt deze component bij het bepalen van het ver- en handbediende bereik direct doorRAMSES uitgeschakeld. Het ver- of handbediend zijn van een component moet per componentopgegeven worden.

Pagina 19


Na het bepalen van de afschakelbereiken, worden door RAMSES zogenaamde minimale snedenbepaald. Deze minimale sneden bestaan uit de belastingsknooppunten die bij een bepaalde foutuitvallen. Bij combinaties van twee enkelvoudige fouten kunnen extra belastingsknooppuntenuitvallen die niet in de minimale sneden van deze enkelvoudige fouten voorkomen. Deze extraknooppunten vormen dan ook weer een minimale snede. Daarnaast worden voor het ver- enhandbediende bereik met een "maximum flow" algoritme de belastingsknooppunten bepaald die indat schakelbereik niet verzorgd kunnen worden. Vervolgens wordt met een Markov-analyse metgebruikmaking van de bovengenoemde resultaten de betrouwbaarheid van aile belastingsknooppuntenberekend.

Tijdens de berekeningen worden maximaal tweevoudige fouten beschouwd. Bij deze groep horen ookoverlappingen van uitval van opwekeenheden met enkelvoudige fouten. Aan de hand van de FEA ende opgegeven faalgegevens van de componenten worden de betrouwbaarheidskentallen bepaald.RAMSES geeft als resultaat onder andere per belasting de verwachte onderbrekingsverwachting, degemiddelde onderbrekingsduur, de jaarlijkse uitval duur en de jaarlijkse niet-geleverde energie. Deniet-geleverde energie wordt in dit verslag niet beschouwd. Het totale resultaat wordt in eenuitvoerfile gezet. Voor een meer gedetailleerde uitleg van de berekeningen in RAMSES wordtverwezen naar [Ram97].

5.3 Aannames en modellering in RAMSES

Bij de modellering in RAMSES is een aantal problemen opgetreden. In Bijlage G wordt uitgebreid opde modellering en de ontstane problemen ingegaan.In de analyses wordt een aantal aannames gemaakt:• De voedingen naar de 150 kV rail in HMM zijn 100% betrouwbaar verondersteld.• De beveiliging wordt faalvrij verondersteld.• De verbediende tijd is ingesteld op 5 minuten en de handbediende tijd op 1 uur.• Er zijn geen verschakelbare vermogens in het net aanwezig (zie ook Bijlage C).• Tijdens normaal bedrijf mogen componenten maximaal 100% belast worden. Dit wordt

gerealiseerd door, indien een overbelasting optreedt, de belasting iets te verlagen, maar de cos q>gelijk te houden.

• Tijdens langdurige calamiteiten mogen componenten maximaal 120% belast worden en tijdenskortdurende (maximaal de verbediende tijd, 5 min.) calamiteiten 140%.

• Bij de transformatoren wordt de spanning niet geregeld. Dit is in RAMSES niet mogelijk bij driewikkelingstransformatoren en kost veel rekentijd.

De in RAMSES gebruikte betrouwbaarheidsgegevens van de componenten staan in Bijlage H. Dezezijn overgenomen uit [Sch98]. Binnen E-Trans wordt nog gewerkt aan vernieuwde betrouwbaarheidsgegevens, maar deze waren op het moment van dit onderzoek nog niet beschikbaar.

In RAMSES worden de decentrale opwekeenheden gemodelleerd als een grote eenheid per station.De faaltempo's en uitvalsduren zijn bepaald aan de hand van gegevens van de WKON, zie Bijlage H.In de praktijk zal het totale decentraal opgewekte vermogen verdeeld zijn over een aantal eenheden.De betrouwbaarheid hiervan zal beter zijn dan die van een grote eenheid. Dit wordt afgeleid inBijlage I.

Vit de gegevens van de WKON is gebleken dat er een verschil is in betrouwbaarheid tussenopwekeenheden met en zonder warmteopslagtank. De simulaties in RAMSES zijn voor beide typenopwekeenheden gemaakt. De beschouwde varianten zijn de varianten met de decentraleopwekeenheden aangesloten op de 10 kV rail en op de 50 kV rail. De varianten met een nieuw 50 kVstation zijn niet beschouwd omdat in het vorige hoofdstuk gebleken is dat de investeringen voor eendergelijke oplossing zeer hoog zijn. De beschouwde varianten worden vergeleken met debetrouwbaarheid in het huidige net (Huidig) en met de standaard variant (Stnd).

Pagina 20


5.4 Resultaten betrouwbaarheidsanalyses

Deze paragraaf wordt verdeeld in een aantal subparagrafen. In elke subparagraaf worden de resultatenper groep besproken. De resultaten worden per 10 kV station besproken. De resultaten wordenvergeleken met de resultaten van de varianten Huidig en Stnd; deze hebben beide geen decentraleopwekeenheden. De variant Stnd heeft een iets lagere betrouwbaarheid dan de variant Huidig. Tot nutoe wordt bij de netplanning het n-l criterium als voldoende betrouwbaar beschouwd. Vanwege dezereden zul1en betrouwbaarheden die vergelijkbaar zijn met de varianten Huidig en Stnd als goedbeschouwd worden.

5.4.1 Variant Stnd met toevoeging van decentrale opwekking

In de variant Stnd is bij het netontwerp geen rekening gehouden met de aanwezigheid van decentraleopwekking. Om de invloed van eventueel aanwezige opwekeenheden op de betrouwbaarheid tebestuderen zijn er berekeningen uitgevoerd aan deze variant waarbij er wei decentrale opwekkingaangebracht is. De decentrale opwekeenheden worden aangesloten op verschillende manieren. Er isal1een gerekend aan het scenario met 72 MW decentraal opgewekt vermogen, omdat dan eventueleeffecten het duidelijkst waameembaar zijn. De opwekeenheden zijn aangesloten op de 10 kV rail enop de 50 kV rail en dan op drie manieren, namelijk opname van blindvermogen (0), leveren vanblindvermogen (L) en noch leveren noch opnemen van blindvermogen (G). Deze berekeningen zijngemaakt voor beide typen opwekeenheden, met en zonder warmteopslagtank.

Uit de berekeningen is gebleken dat bij de Stnd variant met decentrale opwekking de onderbrekingsverwachting vrijwel gelijk blijft ten opzichte van de variant Stnd zonder decentrale opwekking, zieBijlage J. Dit is niet afuankelijk van het type opwekeenheid noch van de manier van aansluiten vandeze eenheden. De onderbrekingsduur neemt af indien opwekeenheden in het net voorkomen. Ditgeldt voor al1e varianten waarin decentrale opwekeenheden aangesloten zijn. Als namelijk in het neteen n-2 situatie optreedt, kan de aanwezigheid van een opwekeenheid ervoor zorgen dat de leveringniet onderbroken wordt.Indien de eenheden aangesloten worden op de 10 kV rail is de onderbrekingsduur korter dan indien deeenheden aangesloten zijn op de 50 kV rail. Bij de varianten waarbij de eenheden aangesloten zijn opde 50 kV rail blijkt dat, indien de eenheden blindvermogen opnemen de onderbrekingsduur zo'n 30%groter is dan indien de eenheden blindvermogen leveren of noch blindvermogen opnemen nochleveren. De oorzaak hiervan is de hogere (over)belasting van transformatoren als er blindvermogengeleverd moet worden.Uit de berekeningen blijkt ook dat de 10 kV rail in het 150 kV station HMM het meest betrouwbaaris. Dit komt doordat deze rail rechtstreeks gevoed wordt vanuit de driewikkelingstransformatoren.Een uitval van de 50 kV rail in HMM heeft geen invloed op de 10 kV rail in HMM maar wei op deoverige stations in het net. Deze fout blijkt een grote invloed te hebben op de betrouwbaarheid.

5.4.2 Varianten met decentrale opwekking

Voor de varianten lOR en 50R met drie typen decentrale opwekking (G, L en 0) zijn voor beideopwekscenario's, 32 MW en 72 MW, berekeningen uitgevoerd. In eerste instantie is uitgegaan van devolgende, 'huidige' bedrijfsvoering5

; een reserve transformator in een station wordt aileeningeschakeld indien een van de in bedrijf zijnde transformatoren in dat station gestoord raakt. Devarianten worden vergeleken met de betrouwbaarheid in de variant Huidig en die in variant Stnd.Beide typen opwekeenheden, met en zonder warmteopslagtank, zijn meegenomen. De resultatenworden per station besproken. Indien in een station de belasting in RAMSES gemodelleerd is als tweebelastingen, wordt bij de betrouwbaarheidsgetallen het gemiddelde gegeven. Indien er groteverschillen zijn tussen de beide belastingen wordt dit vermeld.

5 In de praktijk wordt de reserve transformator, in bepaaid gevallen, wei ingeschakeid om overbeiastingen tevoorkomen op de andere transformatoren.

Pagina 21

10 _.--.._.


10 kV rail in NVPDe betrouwbaarheden van de 10 kV rail in station NVP voor de verschillende varianten zijn weergegeven in drie figuren. In Figuur 5 is te zien dat de 50R varianten een betrouwbaarheid hebben dievergelijkbaar is met de betrouwbaarheid van de varianten Huidig en Stnd. Oit geldt voor beidescenario's met 72 MW en 32 MW decentrale opwekking. Voor deze varianten is er geen verschil tezien voor de verschillende typen opwekeenheden (met en zonder warmteopslagtank).

-.-----j------- ~--------"..~=-----+---------t--

-,-._---._- I

r--··:c-~1_1_-----+-------j'---l---------+---------'~------ 1 minfJr

0,00 0,02 0,04 0,06 0,08

E (/jr)

0,10 0,12 0,14

Figuur 5: Betrouwbaarheid 10 kV rail in NVP met decentrale opwekking

De lOR varianten verschillen onderling. Dit is te zien in Figuur 6 (met warmteopslagtank) en Figuur 7(zonder warmteopslagtank). Vit deze grafieken blijkt dat de varianten met warmteopslagtank eenlagere onderbrekingsverwachting hebben, doordat deze eenheden een kleiner faaltempo hebben. Ookblijkt dat met name de varianten met 72 MW decentrale opwekking een veel slechterebetrouwbaarheid hebben dan de overige varianten. De oorzaak hiervan is, dat de transformatoren veroverbelast worden indien een opwekeenheid uitvalt. Indien in de bedrijfsvoering toegestaan wordt,dat de reserve transformator ook ingezet mag worden indien geen van de in bedrijf zijndetransformatoren gestoord raakt, blijkt de betrouwbaarheid van deze varianten te verbeteren. Dezebedrijfsvoering zal aangeduid worden als 'nieuwe bedrijfsvoering'6. De verbetering van debetrouwbaarheid is aangegeven met de pijlen in Figuur 6 en Figuur 7. Deze pijlen geven aan hoe debetrouwbaarheid van die varianten verbetert indien de nieuwe bedrijfsvoering toegestaan wordt.

Duidelijk blijkt dat de lOR varianten met 72 MW decentrale opwekking een slechte betrouwbaarheidhebben, zelfs bij de nieuwe bedrijfsvoering. Voor de varianten IOR-G en IOR-O met 32 MWdecentrale opwekking blijkt de betrouwbaarheid goed te worden, omdat de transformatoren niet meeroverbelast raken. Ook zijn er geen verschillen meer te zien tussen de twee typen opwekking, met enzonder warmteopslagtank. Het verschil tussen variant lOR-L en de varianten IOR-G en IOR-O bij32 MW decentrale opwekking ontstaat, doordat in de laatste twee varianten in NVP twee

6 Hierbij wordt toegestaan dat RAMSES in bepaa/de gevallen transformatoren parallel schake/t op 10 kVniveau. Dit is in de praktijk niet toegestaan in verband met de korts/uitvast.lleid van de 10 kV installaties. Om ditin RAMSES te verbieden moet een ingewikke/de herste/strategie meegegeven worden. Aangezien het in depraktijk a/tijd moge/ijk is de transformatoren op gescheiden rails te schake/en wordt het paralle/schake/en inRAMSES toege/aten. Deze 'nieuwe' bedrijfsvoering wordt in de praktijk in sommige gevallen a/ toegepast.

Pagina 22


transformatoren in bedrijf zijn en in variant IOR-L maar een. Indien in deze laatste variant deopwekeenheid uitvalt, wordt de transformator (36 MVA) overbelast aangezien de belasting42,4 MVA bedraagt. In de andere twee varianten is ten eerste de opwekking van 18 MW verdeeldover twee eenheden van elk 9 MW en ten tweede zijn er twee transformatoren van in totaal 54 MVA(36 + 18) in bedrijf.

Figuur 6: Betrouwbaarheid 10 kV rail in NVP met decentrale opwekking met warmteopslagtank

Figuur 7: Betrouwbaarheid 10kV rail in NVP met decentrale opwekking zonder warmteopslagtank

Pagina 23


10 kV rail in HMMIn Bijlage K zijn de betrouwbaarheidskentallen voor de 10 kV rail in station HMM weergegeven.Hier is in Figuur 18 te zien dat de meeste varianten een betrouwbaarheid hebben die vergelijkbaar ismet de varianten Huidig en Stnd. Er is vrijwel geen verschil tussen de beide typen opwekking. AIleende varianten lOR verschillen onderling nogal, zie Figuur 19 en Figuur 20. Hier zijn de variantenIOR-G en IOR-L met 72 MW decentrale opwekking slechter in betrouwbaarheid. De betrouwbaarheidvan variant IOR-O is hier goed, doordat in deze variant een derde driewikkelingstransformator inHMM aanwezig is. Indien de nieuwe bedrijfsvoering toegestaan wordt, blijkt bij de varianten IOR-Gen IOR-L met 72 MW decentrale opwekking de betrouwbaarheid te verbeteren. Het verschil in typedecentrale opwekking komt in deze twee varianten weer naar voren. Bij de nieuwe bedrijfsvoeringblijft dit verschil in betrouwbaarheid tussen deze twee typen opwekking zichtbaar.

10 kV rail in HFDDe betrouwbaarheid van de 10 kV rail in station HFD is ook weergegeven in Bijlage K. Ook hierblijken de 50R varianten een goede betrouwbaarheid te hebben met beide bedrijfsvoeringen, zieFiguur 21. De varianten lOR decentrale opwekking blijken onderling te verschillen. Bij de lORvarianten blijkt de betrouwbaarheid te verbeteren indien de nieuwe bedrijfsvoering toegestaan wordt,zie Figuur 22 en Figuur 23. De betrouwbaarheid van de varianten met 32 MW decentrale opwekkingwordt zelfs goed. Bij de varianten met 72 MW decentrale opwekking krijgt aIleen variant IOR-O eengoede betrouwbaarheid Bij de nieuwe bedrijfsvoering blijkt weI de onderbrekingsduur van devarianten IOR-L en 10R-G met 72 MW decentrale opwekking te verbeteren.

10 kV rail in RZBIn de laatste drie figuren in Bijlage K is de betrouwbaarheid van de 10 kV rail in RZB weergegeven.Hieruit blijkt dat voor beide bedrijfsvoeringen de betrouwbaarheid van de 50R varianten met 32 MWdecentrale opwekking goed is, zie Figuur 24. Ook is de invloed van het type decentrale opwekkingniet waameembaar. AIle lOR varianten hebben ook hier weer een slechte betrouwbaarheid, zieFiguur 25 en Figuur 26. De invloed van het type opwekker is bij de lOR varianten ook goedmerkbaar. Indien de nieuwe bedrijfsvoering toegestaan wordt, blijkt de betrouwbaarheid in dezevarianten te verbeteren. De lOR varianten met 32 MW decentrale opwekking krijgen zelfs een goedebetrouwbaarheid.De 50R varianten met 72 MW decentrale opwekking hebben een vrij slechte betrouwbaarheid. Hetverschil tussen de beide typen opwekeenheden is ook duidelijk waameembaar. De oorzaak van deslechte betrouwbaarheid voor deze varianten is het verschil in maximale belasting van de tweevoedende kabels naar station RZB (30 en 40 MVA). In dit station staan een 18 en een 36 MVAtransformator in bedrijf en een 36 MVA transformator is reserve. De belasting op de 10 kV rail is inRAMSES verdeeld naar rata van het transformatorvermogen. Indien de opwekeenheid van 18 MWuitvalt en een van beide kabels ontstaat er een probleem. Indien de 30 MVA kabel uitvalt kan devolledige belasting nog gevoed worden. Als de 40 MYA kabel uitvalt, wordt de 30 MVA kabeloverbelast. RAMSES schakeIt dan de belasting achter de 36 MVA transformator uit. Vit deberekeningen bleek dat de onderbrekingsverwachting van deze belasting veel groter is dan die van deandere 10 kV belasting in dit station. Deze belasting heeft een betrouwbaarheid vergelijkbaar met devarianten Huidig en Stnd. Indien er in plaats van de 30 MVA kabel een 40 MVA kabel aangebrachtwordt, blijkt de betrouwbaarheid voor beide belastingen in dit station goed te worden7

•8

• Dit geldt vooraile 50R varianten met 32MW decentrale opwekking, met en zonder warmteopslagtank.

7 Hieruit blijkt het be/ang van een goede aanpassing van het transportvermogen van een kabel op hettransformatorvermogen in het station.S In de praktijk kan een overbelasting voorkomen worden door belasting in het 10 kV net naar een ander stationte schake/en ofdoor op 50 kV niveau een koppeling te maken met een ander 50 kV net. Beide mogelijkheden zijnniet in RAMSES gemodelleerd

Pagina 24


5.4.3 Bespreking resultaten

Duidelijk wordt uit de berekeningen dat bij de 'huidige' bedrijfsvoering de 50R varianten een goedebetrouwbaarheid hebben. Aileen de 50R varianten met 72 MW decentrale opwekking hebben in RZBeen minder goede betrouwbaarheid. Dit is in de voorgaande paragraaf uitgebreid toegelicht. Devarianten lOR met 72 MW hebben een slechte betrouwbaarheid. Indien de bedrijfsvoering aangepastwordt blijken deze varianten een betere betrouwbaarheid te hebben. In enkel gevallen wordt dezezelfs goed, bijvoorbeeld in variant 10R-O in HFD en HMM. De lOR varianten met 32 MW decentraleopwekking hebben bij de 'huidige' bedrijfsvoering een slechte betrouwbaarheid (behalve in HMM).Indien in deze varianten de nieuwe bedrijfsvoering toegestaan wordt, krijgen al deze varianten eengoede betrouwbaarheid.De 50R varianten blijken ongeacht de hoeveelheid opwekking een goede betrouwbaarheid te hebben.De lOR varianten hebben aileen een goede betrouwbaarheid indien er 32 MW decentrale opwekkingaanwezig is en indien de nieuwe bedrijfsvoering toegestaan wordt. De oorzaak hiervan ligt in hetaanwezige transformatorvermogen in de stations. Bij een grote hoeveelheid opwekking op 10 kVniveau zijn er minder investeringen nodig in transformatoren in deze stations. Indien eenopwekeenheid uitvalt, raakt de transformator snel overbelast omdat er geen ruimte meer aanwezig is.Bij de varianten met 32 MW decentrale opwekking op 10 kV niveau is er weI voldoendetransformatorvermogen aanwezig evenals in de 50R varianten.Aile variimten zijn n-l ontworpen bij een 100% betrouwbaar veronderstelde opwekking. Indien duseen opwekeenheid uitvalt is het net niet meer altijd n-l veilig. Deze 100% betrouwbaarheid van deopwekeenheden blijkt een grote invloed te hebben op het netontwerp. Er zijn in het net veeI minderinvesteringen nodig. Hierdoor wordt het net 'te dun' indien er opwekeenheden uitvallen, debetrouwbaarheid verslechtert. Indien er rekening gehouden wordt met minder opwekking, blijkt debetrouwbaarheid goed te blijven. Indien in de toekomst bij het netontwerp rekening gehouden wordtmet de aanwezige decentrale opwekking, moet goed in de gaten gehouden worden hoe debetrouwbaarheid be"invloed wordt. De betrouwbaarheid van de opwekeenheden is van grote invloedop de betrouwbaarheid van de levering vooral in dunne netten. Uit de resultaten blijkt dat het typeopwekeenheid weinig invloed heeft op de betrouwbaarheid.

Bij de opwekeenheden is aangenomen dat het decentraal opgewekte vermogen per installatie door eeneenheid geleverd wordt. Dit zal in de praktijk niet het geval zijn; er zullen dan meerdere eenhedenaangesloten zijn. Aangezien de betrouwbaarheid van meerdere kleine eenheden groter is dan enkelegrote (zie Bijlage I), zal de in de praktijk voorkomende betrouwbaarheid van decentrale opwekeenheden beter zijn dan bij deze berekeningen aangenomen is. De totale betrouwbaarheid zal danwaarschijnlijk gelijk blijven of nog iets verbeteren.

Bij het aansluiten van opwekeenheden op 10 kV niveau, worden de eenheden tot nu toe vaak op eenof enkele strengen geschakeld. Indien dan een kortsIuiting optreedt, wordt de hele strenguitgeschakeld en dus aile in die streng aanwezige opwekeenheden. Vooral in netten met veeldecentrale opwekking waar bij het netontwerp rekening gehouden wordt met de aanwezige decentraleopwekking, is het gunstiger uit betrouwbaarheidsoogpunt de opwekeenheden te verdelen overmeerdere strengen. Dit is in de berekeningen niet meegenomen.

Pagina 25


5.5 Conclusies en aanbevelingen betrouwbaarheidsberekeningen

Uit de berekeningen voor de diverse varianten kunnen de volgende conc1usies getrokken worden:• De 10 kV verdeler in het 150 kV station heeft een betere betrouwbaarheid dan die in de 50 kV

stations. Belangrijkste oorzaak hiervan is de invloed die een 50 kV rail storing heeft op de stationsin het 50 kV net.

• De varianten met invoeding op de 50 kV rail hebben een betrouwbaarheid die te vergelijken is metde varianten met de het huidige n-1 criterium, Huidig en Stnd.

• De varianten met decentrale opwekking op de 10 kV rail hebben een slechtere betrouwbaarheiddan de overige varianten. Dit geldt voor de 'huidige' bedrijfsvoering.

• Indien de bedrijfsvoering van de reserve transformator aangepast wordt, krijgen de lOR variantenmet 32 MW decentrale opwekking een goede betrouwbaarheid, omdat de transformatoren danminder vaak overbelast worden.

• Het verschil tussen de twee typen opwekking, met en zonder warmteopslagtank, blijkt weiniginvloed te hebben op de betrouwbaarheid indien de betrouwbaarheid vergelijkbaar is met devarianten Huidig en Stnd. In RZB is deze wei merkbaar in de 50R variant met 72 MW decentraleopwekking. De oorzaak hiervan ligt in de netstructuur, zie paragraaf 5.4.2.

Voor verder onderzoek is het aanbevolen de volgende aspecten nader te beschouwen.• De opwekeenheden zijn gemodeIleerd als een grote eenheid. In werkelijkheid zal het opgestelde

vermogen verdeeld zijn over meerdere kleinere eenheden die gezamenlijk een hogere betrouwbaarheid zuIlen hebben.

• De betrouwbaarheid van de levering van de opwekeenheden is gebaseerd op het gedrag tijdensplateau-uren in de maand december. Onderzocht moet worden hoe de eenheden zich gedurende hethele jaar gedragen, dus ook tijdens daluren en tijdens zomerse periodes. Ook dient nagegaan teworden wat de invloed is van common cause uitvaIlen op deze opwekeenheden (bijvoorbeeldspanningsdips).

• De belasting en de levering zijn constant verondersteld. In de praktijk zijn er belasting- resp.levering-duurkrommen op te stellen. RAMSES kan deze meenemen in de analyse. Het is aan tebeve1en hier een uitgebreide studie van te maken.

Pagina 26

Diverse aspecten

6. Diverse aspecten

In dit hoofdstuk wordt kort ingegaan op enkele belangrijke aspecten waar gezien de tijd nietuitgebreid op ingegaan kon worden. Dit hoofdstuk geeft een indicatie van enkele problemen enaandachtspunten, maar heeft niet het doel volledig te zijn. Er zal ingegaan worden op de invloed diedecentrale opwekeenheden kunnen hebben op achtereenvolgens beveiligingen en stabiliteit.

6.1 Beveiligingen

Het aanbrengen van decentrale opwekeenheden in het elektriciteitsnet zal een invloed hebben op debeveiligingen in dit net. In deze paragraaf zal ingegaan worden op enkele problemen die kunnenontstaan.

Elke decentrale opwekeenheid heeft een eigen beveiliging. Doel van deze beveiliging is beschadigingvan de installatie te voorkomen. Enkele voorbeelden zijn maximale temperatuur beveiliging,trillingsbeveiliging, aardfoutbeveiliging, snelheidsbeveiliging bij windmolens bij kritischewindsnelheden enz. Deze beveiligingen zijn niet primair van belang voor de invloed op het net. Erzijn soms ook beveiligingen aanwezig die weI invloed kunnen hebben op de netbeveiligingen. Eenvoorbeeld hiervan is een maximumstroomtijdrelais. Indien een kortsluiting optreedt, reageert ditrelais en schakeIt de machine van het net. Indien de fout aan de machinezijde van de beveiliging zit,hoeft de netbeveiliging niet te reageren. Het probleem is dat meestal niet bekend is welkebeveiligingen bij de opwekeenheid aangebracht zijn en wat de instellingen van deze beveiligingenzijn, omdat deze vaak gei'ntegreerd zijn in de besturingseenheid. De beveiligingen in het net moetendan toch dergelijke storingen kunnen detecteren en afschakelen.

Zoals uit de vorige paragraaf bleek zijn er extra beveiligingen in het net nodig, aangezien onbekend ishoe de beveiligingen van de opwekeenheid reageren. Op dit moment worden de opwekeenhedenmeestal als voIgt beveiligd (naast de eigen installatie beveiligingen).• onderspanningsbeveiliging. Indien een kortsluiting in het net optreedt zakt de spanning in en wordt

de eenheid van het net geschakeId zodat deze niet meer op de fout kan voeden.• terugleverbeveiliging, om te voorkomen dat de eenheid als motor gaat draaien• frequentiebeveiliging of frequentieveranderingsbeveiliging (zgn. df/dt beveiliging), ter

voorkoming van eilandbedrijf.• maximumstroomtijdbeveiliging. Indien in de opwekeenheid een kortsluiting optreedt die niet door

de beveiliging van de eenheid gedetecteerd wordt, zorgt deze beveiliging ervoor dat de eenheidafgeschakeld wordt.

Indien in de toekomst bij het netontwerp rekening gehouden wordt met veel decentrale opwekeenheden, zijn er minder investeringen in het net nodig. Zoals in de voorgaande hoofdstukkengebleken is, kan de situatie ontstaan dat het dan aanwezige net de gevraagde belasting niet meer kanvoeden. In een op die manier ontworpen net, mogen opwekeenheden niet meer van het net geschakeldworden indien in het net een kortsluiting optreedt. Dan is het taak de beveiligingen in het net en bij deopwekeenheden goed te coordineren, bijvoorbeeld door registratie of via de aansluitvoorwaarden, enervoor te zorgen dat kortsluitingen selectief afgeschakeld worden.

De opwekeenheden kunnen ook een directe invloed hebben op de werking van beveiligingen in hetnet. Met name bij distantierelais kunnen problemen ontstaan indien bijvoorbeeld op een aftakkingingevoed wordt of op een tussenliggend station een opwekeenheid aangesloten is. Op deze problemenzal hier niet verder ingegaan worden, maar meer informatie kan gevonden worden in [Rij97, Hfst. 4].

Indien een eenheid in eilandbedrijf komt in een van het voedende net gescheiden netdeel, is hetmogelijk dat de eenheid dit netdeel blijft voeden. Dit kan zelfs gebeuren met asynchrone

Pagina 27

Diverse aspecten

opwekeenheden, zie Bijlage L. Een nadeel hiervan is dat bepaalde netgedeelten ongemerkt onderspanning kunnen blijven staan. Ook kan er een asynchroniteit ontstaan van het eilandnet met hetvoedende net. Voor het koppelen van beide netten is dan synchronisatieapparatuur vereist, omdatanders bij te grote faseverschillen ingeschakeld kan worden. Een ander probleem kan de aarding inhet net zijn. Indien in het eilandnet na de scheiding met het voedende net geen sterpunt meeraanwezig is, kan er indien er een eenfasefout optreedt, een verhoogde spanning op de niet-gestoordefasen komen te staan. Indien bij de isolatiecoordinatie hiennee geen rekening gehouden is, kunnencomponenten beschadigd of vernield worden of meer-fasesluitingen ontstaan. De genoemdeeenfasefout kan zelfs de oorzaak zijn van de netscheiding. Indien eilandbedrijf optreedt, blijkt meestalde frequentie te veranderen, zodat een frequentiebeveiliging de eenheid kan uitschakelen.

6.2 StabiJiteit

Een belangrijk aspect in netten met veeI decentrale opwekeenheden is de stabiliteit. Er zijn tweetypen stabiliteit, statische en dynamische. Statische stabiliteit beschouwt langzame veranderingen inhet vennogen dat een generator levert. Dynamische stabiliteit beschouwt het gedrag bij kortsluitingenin het net en extreme vennogensveranderingen die optreden bij uitval van opwekeenheden ofafschakeling van belastingen. Om een goede statische analyse te kunnen maken is, het noodzakelijkrekening te houden met de grootte van de in het net opgestelde eenheden en de aanwezigevermogensreserve. Ook is de invloed van de op de generatoren aanwezige regelingen van belang.Dergelijke analyses zijn te ingewikkeld om tijdens dit onderzoek op in te gaan.

De dynamische stabiliteitsberekeningen zijn nog omvangrijker. Hiervoor zijn gedetailleerde, meestalniet-Iineaire, modellen van de generator, bekrachtiging, aandrijvende eenheid en het gedrag van hetnet nodig. Dergelijke analyses moeten uitgevoerd worden door gespecialiseerde instanties. Ook dezeanalyses vallen buiten dit onderzoek.

Op dit gebied wordt al onderzoek verricht. Bijvoorbeeld uit [Don96] blijkt dat het type bekrachtigingen de bijbehorende regeling een grote invloed heeft op de stabiliteit. In het in dit artikel beschrevennet is een grote hoeveelheid decentrale opwekking aangebracht. Afhankelijk van het typebekrachtiging bij de decentrale eenheden, trad een verbetering dan weI een verslechtering van destabiliteit op ten opzichte van de situatie zonder decentrale opwekking. Voor een goede analyse is hetdus nodig inzicht te hebben in de typen bekrachtiging van de afzonderlijke eenheden naast degegevens van de generator, het net en de aandrijvende eenheid.

6.3 Samenvatting

De in de voorgaande paragrafen besproken aspecten moeten nog onderzocht worden. De invloedhiervan kan niet genegeerd worden. Er zullen grondige studies verricht moeten worden naar degevolgen, omdat er met eenvoudige analyses geen goede uitspraken over te doen zijn. Ook zal eronderzoek verricht moeten worden naar compounderingsproblemen (spanningsregelingtIn een later stadium kunnen andere aspecten aan bod komen die in dit verslag niet behandeld zijn.Deze zullen waarschijnlijk geen grote problemen opleveren, hoewel studie naar de invloed van en opde decentrale opwekeenheden nog vereist is. Deze aspecten zijn hannonischen, netverliezen,toonfrequent-installaties.

9 Op dit moment wordt er bij ENW Kop Noord-Holland in samenwerking met de TV Delft een onderzoekuitgevoerd naar spanningshandhaving met compoundering in netten met decentrale opwekeenheden. Daarnaastloopt er nog een onderzoek naar de dynamische kortsluitstromen in dergelijke netten.

Pagina 28

Samenvatting en bespreking resultaten van de diverse analyses

7. Samenvatting en bespreking resultaten van de diverse analyses

In dit hoofdstuk worden de resultaten uit de voorgaande hoofdstukken besproken en aan elkaargekoppeld. Aan de hand van deze beschouwing worden conclusies en aanbevelingen opgesteld die inhet volgende hoofdstuk vermeld worden.

Tot nu toe worden de elektriciteitsnetten ontworpen volgens het n-l criterium. Bij dit ontwerpenwordt er geen rekening gehouden met de eventueel in het net aanwezige decentrale opwekking. Er isbij dit onderzoek uitgegaan van het bestaande ENW deelnet Haarlemmermeer met een geprognosticeerde belasting in 2017.

Tijdens het onderzoek zijn diverse varianten met elkaar vergeleken. Deze kunnen in drie groepenverdeeld worden, namelijk:1. De standaard variant (Stnd); dit is het net dat ontstaat in 2017 indien de huidige ontwerpregels

gehandhaafd blijven. Bij het ontwerpen van dit net wordt dus geen rekening gehouden metdecentrale opwekking

2. Hetzelfde net als bij 1. maar nu met decentrale opwekking toegevoegd. Er wordt aIleen met het72 MW scenario gerekend aangezien dan de effecten op de betrouwbaarheid het duidelijkst zijn.

3. Diverse varianten waar bij het ontwerpen weI rekening gehouden wordt met de in het netaanwezige decentrale opwekking. Deze decentrale opwekking wordt bij het netontwerp 100%betrouwbaar verondersteld en er wordt met twee scenario's gerekend; in totaal 32 MW en 72 MW.De opwekking wordt op drie verschillende manieren aangesloten (nieuw 50 kV station (50S), opde 50 kV rail (50R) en op de 10 kV rail (lOR)).

Bij de decentrale opwekeenheden (groep 2. en 3.) wordt op drie verschillende manieren het blindvermogensgedrag meegenomen (leveren (L), opnemen (0) of noch leveren noch opnemen (G), zieook paragraaf3.3).

Bij de analyses zijn verschillende aannames gemaakt. Deze worden hier kort vermeld:Bij het netontwerp:• Een maximale overbelasting van 5% wordt toegestaan.• De eenheden worden 100% betrouwbaar verondersteld.• AIle 10 kV spanningen worden geregeld, aan de primaire zijde van de transformatoren, op de

hoogte van de spanning. Dit geldt ook tijdens calamiteiten.• Het net wordt volgens het n-l criterium ontworpen.

Bij de betrouwbaarheidsanalyses:• De eenheden blijven in bedrijf indien een fout in het net optreedt.• De voedingen naar de 150 kV rail in HMM zijn 100% betrouwbaar verondersteld.• De beveiliging wordt faalvrij verondersteld net als de koppelschakelaars. Er treden geen

schakelveldfouten op.• De verbediende tijd is ingesteld op 5 minuten en de handbediende tijd op 1 uur.• Er zijn geen verschakelbare vermogens in het net aanwezig.• Tijdens normaal bedrijf mogen componenten maximaal 100% belast worden.• Tijdens langdurige calamiteiten mogen componenten maximaal 120% belast worden en tijdens

kortdurende (maximaal de verbediende tijd, 5 min.) calamiteiten 140%.• De kans op niet-leveren van de opwekeenheden en de duur hiervan is gebaseerd op tuinbouw

eenheden tijdens plateau-uren in de maand december.

Pagina 29


Bij beide analyses:• De eenheden worden gemodelleerd als synchrone generatoren met een cos <p regeling en leveren

een constant werkzaam vermogen.• Er wordt uitgegaan van de maximale belasting in het net.• De eenheden leveren steeds hetzelfde werkzame vermogen (dit wordt niet geregeld).

In de Stnd variant zijn veel investeringen nodig in het 50 kV net. De betrouwbaarheid is vergelijkbaarmet die van het huidige net.

Indien er in het Stnd net toch decentrale opwekking aanwezig is, blijkt de betrouwbaarheid van delevering iets toe te nemen. De manier van aansluiten van de decentrale opwekking, op de 10 kV of de50 kV rail in een station, en het blindvermogensgedrag blijken vrijwel geen invloed te hebben op debetrouwbaarheid, aangezien het net zelf n-l veilig is.

Vervolgens zijn de verschillende varianten met decentrale opwekking beschouwd. Ret net is bij aldeze varianten voor elk type opwekking apart ontworpen. Er ontstaan dus, afbankelijk van hetscenario, de manier van aansluiten en het blindvermogensgedrag, verschillend opgebouwde netten.Bij de bestudering van de betrouwbaarheid zijn er twee typen decentrale opwekeenheden bestudeerd,met en zonder warmteopslagtank, zie paragraaf 5.3. Bij de betrouwbaarheidsanalyse van de nettenmet decentrale opwekking moet in de gaten gehouden worden dat de beschouwde netten verschillendkunnen zijn.

Indien bij het netontwerp rekening gehouden wordt met decentrale opwekking, kunnen investeringenbespaard worden. Vooral bij het 72 MW scenario en bij aansluiten van de eenheden op de 10 kV railkunnen deze besparingen aanzienlijk zijn. Ret aansluiten van decentrale opwekeenheden op eennieuw 50 kV station brengt hoge investeringen met zich mee. Ret aansluiten op 10 kV niveau kanproblemen geven door de bijdrage die de decentrale opwekeenheden hebben in de kortsluitstroom.Rierdoor kan het kortsluitvermogen de kortsluitvastheid van de installatie overschrijden. In het72 MW scenario wordt bij het aansluiten op 10 kV niveau de betrouwbaarheid slecht. De oorzaakhiervan ligt in het hoge uitvalstempo van de eenheden en in het 'dunne' net dat in dit scenarioontstaat. Vooral het transformatorvermogen in de 50 kV stations blijkt in bepaalde gevallen eenbeperking te zijn. Indien een opwekeenheid uitvalt, raken de transformatoren overbelast. Bij hetscenario met 32 MW decentrale opwekking blijft de betrouwbaarheid goed; in enkele gevallen ishiervoor weI een nieuwe bedrijfsvoering van de reserve transformator nodig, zie paragraaf 5.4.2. Detransformatoren worden minder vaak overbelast. Ret aansluiten van de eenheden op 10 kV niveauheeft daamaast, voomamelijk door het blindvermogensgedrag, een niet te verwaarlozen invloed op demetingen, compoundering (spanningsregeling) en op beveiligingen. Roe groot deze invloed is moetverder onderzocht worden.

Ret aansluiten van decentrale opwekeenheden op de 50 kV rail vraagt minder investeringen danvariant Stnd. Er zijn namelijk minder investeringen in het 50 kV net nodig. De investeringen in de50R variant zijn hoger dan in de lOR variant door de hogere investeringen in de stations, maar deinvesteringen in het 50 kV net zelf zijn vergelijkbaar.De betrouwbaarheid van de 50R varianten blijft voor alle vormen van opwekking goed. De maniervan bedrijfsvoeren van de reserve transformator in het station heeft hierop geen invloed. Slechts ineen geval is de invloed van het type opwekeenheid merkbaar; de oorzaak hiervan is de netstructuur bijdit betreffende station, zie paragraaf 5.4.2.

Ret blindvermogensgedrag blijkt vooral invloed te hebben bij het 72 MW scenario en dan met namebij het aansluiten van de opwekeenheden op 10 kV niveau. Indien de decentrale opwekeenhedenblindvermogen leveren, hoeft er minder blindvermogen in het 50 kV net getransporteerd te worden enworden verbindingen lager belast. Ook hoeft er minder blindvermogen in het 150 kV netgetransporteerd te worden. Rierdoor kunnen investeringen bespaard worden. WeI moet dan de

Pagina 30


betrouwbaarheid in het oog gehouden worden. Het blijkt geen probleem de nu aanwezigewarmtekrachteenheden blindvermogen te laten leveren. WeI moet er onderzoek verricht worden naarde sturing van deze blindvermogenslevering door de beheerder van het transportnet.

Het opnemen van blindvermogen door de opwekeenheden heeft als nadeel dat netcomponenten hogerbelast worden ten opzichte van de situatie dat de eenheden blindvermogen leveren of met cos <p = Idraaien. Daamaast moet er meer blindvermogen uit het 150 kV net betrokken worden engetransporteerd worden in het 50 kV net; tegelijkertijd neemt de vraag naar werkzaam vermogen uithet 150 kV net af. Er kunnen daamaast grote faseverschillen ontstaan tussen spanningen en stromenbij de 50 kV transformatoren, die van invloed kunnen zijn op compounderingsregelingen. Ditprobleem treedt vooral op bij asynchrone generatoren die tot nu toe met name in windmolensgeplaatst worden.

Vit het bovenstaande blijkt dat indien er bij het netontwerp rekening gehouden wordt met een grotehoeveelheid decentrale opwekking er problemen kunnen ontstaan bij de kortsluitvastheid en debetrouwbaarheid van de levering. Door bij het netontwerp rekening te houden met een kleinerehoeveelheid decentrale opwekking blijken deze problemen minder groot te zijn. Indien er in het netmeer decentrale opwekking aanwezig is dan waarmee rekening gehouden is, zal de betrouwbaarheidverbeteren net als bij de Stnd variant met toevoeging van decentrale opwekking.

De verbetering van de betrouwbaarheid in de vorige paragraaf treedt aIleen op indien ervan uitgegaanwordt, dat bij een fout in het net aIle opwekeenheden in bedrijf blijven. Dit is op dit moment in depraktijk nog niet het geval. Om dit te realiseren zijn ingrijpende veranderingen nodig in hetbeveiligingssysteem, mede gezien de veiligheidsaspecten na het optreden van een fout.

Er is aangenomen dat er een maximale belasting in het net is en de eenheden maximaal en continuleveren. De eenheden zijn gemodelleerd als een oftwee grote eenheden per station. De reden hiervooris, dat bij deze aannames de invloed van het niet-Ieveren van een opwekeenheid het grootst is. In depraktijk zullen er in plaats van enkele grote eenheden meerdere kleine eenheden in het net aanwezigzijn. Hierbij is de kans dat een groot deel van de opwekeenheden uitvalt klein (afgezien van reactievan de beveiliging op fouten in het net). Ook in situaties waarin er minder belasting en veelopwekking is, zullen er weinig problemen zijn. Eventuele problemen die ontstaan bij lage opwekkingzullen verder onderzocht moeten worden. Dit kan het beste gebeuren door gebruik te maken vanlevering-duurkrommen voor de opwekeenheden en belasting-duurkrommen voor de belastingen in destations.

Pagina 31

Conclusies en aanbevelingen

8. Conclusies en aanbevelingen

Er is onderzoek gedaan naar de invloed van verschillende hoeveelheden decentrale opwekking op hetelektriciteitsnet. Bij het ontwerpen van de netten in de verschillende opwekkingsvarianten is rekeninggehouden met decentrale opwekking. De wijze van invoeding is gevarieerd: er is gekeken naarinvoeding op de 10 kV rail, de 50 kV rail en invoeding op een apart 50 kV station. Daamaast zijnverschillende manieren van invoeding beschouwd: de opwekeenheden leveren werkzaam verrnogenen vragen of leveren daamaast blindverrnogen of draaien met cos <p = I. Bij de betrouwbaarheidsanalyses zijn twee typen opwekeenheden, met en zonder warrnteopslagtank, beschouwd.

Bij de analyses zijn de huidige netontwerp criteria grotendeels gehandhaafd, maar er is in ditonderzoek wei rekening gehouden met decentrale opwekking. Zoals uit de bespreking in het vorigehoofdstuk is gebleken, kan dit diverse voordelen opleveren behalve indien met een groot aandeeldecentrale opwekking rekening is gehouden. De conc1usies kunnen als voigt samengevat worden:• Door bij het netontwerp rekening te houden met (een gedeelte van) de aanwezige opwekking

kunnen investeringen bespaard worden zonder dat er grote problemen ontstaan. Dit is afhankelijkvan de hoeveelheid opwekking waar rekening mee gehouden wordt en het gedrag en de maniervan aansluiten van de opwekeenheden.

• Het is in alle varianten geen probleem de spanningen op nominaal niveau te handhaven. Hierbij isverondersteld dat er geen compoundering gebruikt wordt, maar enkel op de hoogte van despanning geregeld wordt.

• Laag in het net aansluiten van decentrale opwekking bespaart investeringen en componentenworden lager belast.

• Vooral bij een hoog aandeel decentrale opwekking kunnen, bij het laag in het net aansluiten van deopwekeenheden, problemen ontstaan bij de betrouwbaarheid door het 'dunne' net, het kortsluitvermogen en de beveiliging.

• De blindverrnogenshuishouding wordt verbeterd indien decentrale opwekeenheden blindverrnogenaan het net leveren. Ook worden hierdoor investeringen kleiner. Het verdient daarom aanbevelingdecentrale opwekeenheden blindverrnogen te laten leveren.

• Indien decentrale opwekeenheden veel blindverrnogen opnemen, kunnen er compounderingsproblemen ontstaan door te grote faseverschillen tussen spanningen en stromen. Ook wordt debelasting van componenten ongunstiger ten opzichte van de situatie met opwekeenheden dieblindvermogen leveren of met cos <p = I draaien.

• Het aansluiten van decentrale opwekeenheden op de 50 kV rail in de bestaande stations bespaartinvesteringen in het 50 kV net en geeft geen problemen met het kortsluitverrnogen. Ook blijft debetrouwbaarheid goed ongeacht het type opwekeenheid of het blindverrnogensgedrag.

• Aansluiten van decentrale opwekeenheden op een nieuw 50 kV station brengt hoge investeringenmet zich mee en levert weinig voordelen op voor de blindverrnogenshuishouding.

• Het aansluiten van een decentrale opwekeenheid met een DC-koppeling heeft diverse voorde1en:geen bijdrage tot het kortsluitverrnogen, eenvoudigere beveiliging, regelbaar blindverrnogen(afhankelijk van het type omzetter). Een nadeel van een DC-koppeling kan harrnonischevervuiling zijn.

Een nadeel van het laag in het net aansluiten van decentrale opwekeenheden is de bijdrage tot hetkortsluitverrnogen. Hiervoor dienen maatregelen genomen te worden, voorbeelden zijn smoorspoelen,DC-koppelingen.Enkele van bovengenoemde aspecten hebben tegengestelde effecten. Hierrnee moet goed rekeninggehouden worden. Deze aspecten zijn toegelicht in paragraaf 4.5 en hoofdstuk 7.

Pagina 32

Conc1usies en aanbevelingen

Voordat daadwerkelijk' bij het netontwerp rekening gehouden kan worden met de aanwezigheid vandecentrale opwekeenheden moeten de volgende aspecten nader bestudeerd worden.• Bij de betrouwbaarheidsanalyses is de opwekking in een station gemodelleerd als een of twee

grote eenheden. In de praktijk zullen er meerdere kleine eenheden opgesteld zijn, die gezamenlijkeen hogere betrouwbaarheid hebben.

• Er is bij aile analyses aangenomen dat de belasting en de levering constant zijn en maximaal. Extraonderzoek is nodig naar de invloed van belastingen levering-duurkrommen.

• De kans dat eenheden niet leveren is gebaseerd op het gedrag van tuinbouweenheden tijdensplateau-uren. Er is nader onderzoek nodig naar de opbouw van deze kans op niet leveren ooktijdens de daluren. Het is nodig een splitsing te maken tussen storingen in de eenheid, niet-Ieverendoor bedrijfsvoering en common cause uitvallen (bijvoorbeeld spanningsdips).

• Ook zijn er gedetailleerde onderzoeken nodig naar de spanningsregeling (compoundering) enstabiliteit. Bij de stabiliteit lijkt het type bekrachtiging en de regeling die hierbij hoort, van groteinvloed te zijn. Indien de decentrale opwekeenheden gebruikt gaan worden voor deblindvermogensregeling in het net, moet onderzoek verricht worden naar de manier van regelen. Ineen later stadium kan gekeken worden naar harmonischen, invloed op toonfrequent-gedrag,netverliezen enz.

• Indien toch asynchrone generatoren aangesloten worden, moet het kortsluitgedrag hiervanbestudeerd worden. Oit kan van grate invloed zijn op het dynamisch gedrag van het net (stabiliteit)en op de beveiliging.

• In dit onderzoek is uitgegaan van een ringvormig net. Het verdient de aanbeveling dit onderzoekook uit te voeren voor andere netstructuren zoals bijvoorbeeld een meervoudig vermaasd net.

Pagina 33

Literatuurlijst

[Bra98] Braan, E.A.; Damstra, R.D.; Brugge, A.F. ter"Jaarrapportage storingsregistratie 1997"jun. 1998; intern rapport ENW E-Trans N.V.; B&N98003

[Doh21] Doherty, R.E.; Williamson, E.T."Short-circuit current of induction motors and generators"jan. 1921; Journal of the American Institute of Electrical Engineers; Vol. XL, No.1, p. 1-11

[Don96] Donnely, M.K.; Dagle, J.E.; Trudnowski, OJ.; Rogers, GJ."Impacts of the distributed utility on transmission system stability"mei 1996; IEEE Transaction on Power Systems, p. 741-746 v. 11(2)

[Ene96] EnergieNed"Elektriciteitsdistributienetten"nov. 1996; EnergieNed; Arnhem; Kluwer Techniek

[Hof97] Hoff, T.E.; Wenger, HJ., Herig, C.; Shaw, Jr., RW."Distributed generation and micro-grids"sep. 1997; 18th USAEE/IAEE; San Francisco

[Hop97] Hopman, M.A."Betrouwbaarheidsanalyses. Vergelijking van betrouwbaarheidsanalyses met de storingsregistratie."mei 1997; Hogeschool Alkmaar, Sector Techniek en Chemie;afstudeerverslag, or. E73-EE-97

[Kui97] Kuiken, EJ."Belastingprognose 1997-2017"sep. 1997; intern rapport ENW E-Trans N.V.; B&N97T003

[Nai83] Nailen, R.L."Spooks on the power line? - Induction generators and the public utility"nov.ldec. 1983; IEEE Transactions on Industrail Applications; Vol. IA-18, No.6gepresenteerd op "Industrial and Commercial Power Systems Technical Conference 1982"

[Onv97]"Onvoorziene niet-beschikbaarheid in netten van 50 kV ... 150 kV in 1996"mei 1997; EnergieNed; Arnhem; vertrouwelijk, verschijnt elkjaar

[Ove94] Overbeek, prof.ir. H.H."Elektriciteitsopwekking, -transport en -distributie I"feb. 1994; collegedictaat TU Eindhoven, or. 5691

[Ram97] Clemens, G.; Czauderna. C.; Fipper, M.; Katzfey, J.; Montebaur, A.; Vossiek, P."RAMSES, Benutzerhandbuch"mrt. 1997; IAEW, TU Aken; gebruikershandboek

Pagina 34

[Rij97] Rijanto, prof.dr.-ing. H.; Kersten, ir. W.F.J"Beveiliging van transport- en distributienetten"nov. 1997; PATO-cursus, TU Eindhoven

[Sch98] Schaik, G.M. van"Gebruikershandleiding voor het programma RAMSES"jan. 1998; Hogeschool Alkmaar, Sector Techniek en Chemie;afstudeerverslag, or. E31-ER-98

Pagina 35

Bijlage A: Conventie definities

In deze bijlage wordt ingegaan op de gebruikte conventies voor generatoren en belastingen (zie ook[Ove94]. De gebruikte waarden zijn effectieve waarden. Deze worden weergegeven met hoofdletters.De onderstreepte symbolen zijn fasoren in het complexe vlak.

Vermogens (effectieve):

complexe vermogen

werkzaam vermogen (kW, MW)

blindvermogen (kvar, Mvar)

schijnbaar vermogen (kVA, MVA)

Conventies:

Leveringsconventie

I-Gen. I==+.s. ~ u

leverenopname

overbekrachtigdegenerator,Ievert blindvermogen

onderbekrachtigdegenerator,neemt blindvermogen op

Pagina 36

S=V·r'- --p = Re(~) = VI cos<p

Q = Im(~) = VI sin <p

S = I~I =VI

werkzaam vermogen

POSITIEFNEGATIEF

positief blindvermogen

~__~ • U

~!

naijlende stroom

negatief blindvermogen

!

"",,~:::.......-_---,--,-<P ......u

voorijlende stroom

Verbruikersconventie

I-u ~ ==+.s.1 verbr.1

opnameIeveren

inductieve belasting,neemt blindvermogen op

capacitieve belasting,Ievert blindvermogen

Bijlage B: Gegevens deelnet Haarlemmermeer

In deze bijlage wordt een gedetailleerd overzicht gegeven van de gebruikte gegevens van kabels,transformatoren en belastingen in het deelnet Haarlemmermeer (HMM). In onderstaande figuur is hetdeelnet getekend. In de figuur zijn de vermogens van de transformatoren en de maximale transportvermogens van de kabels weergegeven. In de tekening Iijkt het alsof aile transformatoren parallelstaan. Dit is in de praktijk aileen het geval bij de 150/50 kV transformatoren. De 10 kV zijden van dedriewikkelingstransformatoren staan niet parallel in verband met het kortsluitvermogen. Indien ertwee driewikkelingstransformatoren in het 150 kV station aanwezig zijn, wordt de 10 kV installatiegevoed via een 10 kV wikkeling, de 10 kV wikkeling van de andere transformator blijft open. Indiener drie driewikkelingstransformatoren aanwezig zijn, worden er twee 10 kV installaties geplaatst dieelk door een 10 kV wikkeling gevoed worden. De 10 kV wikkeling van de derde transformator wordtals reserve voor de beide 10 kV installaties gebruikt. Deze is aangesloten via een vork-schakelinglO

•

_.,...__.....,.__ HMM150

HMM10

95MVA

95 MVA

HMM50............-_........,....-

25MVA

18MVA 40MVA RZB50 RZB1040MVA 36MVA40MVA

18MVA

36MVA

18MVA30MVA

40MVA

HFDIO HFD50

.....L.,....._..,...-I_NVP50

36MVA36MVA

_.l-_.l-_NVP10

Figuur 8: Deelnet Haarlemmermeer

De 50/10 kV transformatoren staan evenmin parallel. Indien er in een 50 kV station drietransformatoren staan, dan worden er twee 10 kV installaties elk door een transformator gevoed. Dederde transformator is reserve en eveneens aangesloten met een vork-schakeling. Indien in een 50 kVstation twee transformatoren staan, wordt een 10 kV installatie via een transformator gevoed en is detweede transformator reserve. Een 10 kV installatie mag niet door twee transformatoren gevoedworden omdat dan het toelaatbare kortsluitvermogen overschreden wordt.

10 Een vork-schakeling is een constructie waarbij de reserve transformator op een van beide 10 kV installatiesaangesloten kan worden. De secundaire zijde van de transformator is aangesloten op een hulprail. Vanuit dezehulprail zijn twee (kabel)verbindingen aangebracht, elk naar een 10 kV installatie. 1n deze verbindingen zijnvermogensschakelaars opgenomen waarmee de transformator op een van beide 10 kV installaties aangeslotenkan worden.

Pagina 37

Van aBe componenten worden hieronder de gegevens in tabellen weergegeven. lndien nettenuitgebreid worden met extra kabels, dan krijgen deze kabels dezelfde eigenschappen als de hieraanparallellopende kabel(s). Voor uitbreidingen met 150 kV transformatoren geldt deze regel ook. Voorde uitbreiding met transformatoren in de 50/10 kV stations gelden de volgende regels:• lndien er drie 18 MVA transformatoren staan (waarvan een reserve) dan worden twee 18 MVA

transformatoren vervangen door twee 36 MVA transformatoren. Een van deze 36 MVAtransformatoren wordt dan als reserve gebruikt. Het veilig stationsvermogen neemt dan toe van 2x18 MVA naar 18 + 36 MVA.

• lndien er twee 36 MVA transformatoren staan, dan wordt een 18 MVA transformator toegevoegd.Ook hier wordt een 36 MVA transformator als reserve gebruikt. Hier neemt het veiligstationsvermogen dan toe van 36 MVA naar 18 + 36 MVA.

lndien er in een station drie transformatoren staan, is er altijd een reserve en deze is dan op de 10 kVinstaBaties aangesloten met een vork-schakeling.Aile transformatoren zijn uitgevoerd met een regelschakelaar. Deze zit altijd in de primaire wikkelingen wordt altijd geregeld aan de hand van de spanning aan de secundaire, 10 kV, zijde van detransformator.

Netvoeding HMM150lk" = 11,547 kA, Sk" = 3000 MVA, Unom = ISO kV.

Totale belastingen op 10,5 kV niveau, prognose 2017Station S (MVA) cos <p

HMM 31,5 0,97HFD 50,9 0,96NVP 42,4 0,94RZB 38,0 0,96De belasting wordt aangesloten op een 10 kV installatie. Zijn er in een station twee 10 kV installaties,dan wordt de belasting over deze twee installaties verdeeld evenredig met de vermogens van denormaal in bedrijf zijnde transformatoren in dat station.

50 kV kabelsVerbinding Lengte (m) R(O) X (0) C (flF) lnom (A)NVP-RZB 11.500 1,507 1,909 3,439 345HFD-NVP 5.945 0,458 0,761 1,243 462HMM-HFD (2x) 5.000 0,385 0,640 1,255 462HMM-RZB 8.000 0,616 1,024 1,672 462De homopolaire grootheden zijn niet opgegeven, aangezien deze in de beschouwing niet gebruiktworden. Aile verbindingen zijn 3x I fase 400 mm2 Aluminium XLPE kabels behalve de verbindingNVP-RZB. Dit is een gecombineerde kabel bestaande uit 10.500 m 3x Ifase 400 mm2 AluminiumXLPE en ongeveer 1000 m 3 fasige 120 mm2Koper (massa)kabel.

Tweewikkelingstransformatorencircuit type Snom Unomwl Unomw2 Uk Pk tap tap tap tapgrootte

MVA kV kV % kW mm max nom kVHFDTRI Smit 18 50,5 10,5 10, I 79,4 0 16 8 0,634HFDTR2 Smit 18 50,5 10,5 10,1 78,8 0 16 8 0,634HFDTR3 Smit 18 50,5 10,5 10,67 70,9 0 16 8 0,634NVPTRI Smit 36 51,4 11,5 19,84 107,4 0 23 13 0,6NVPTR2 Schorch 36 51,4 11,5 19,9 109,8 0 23 13 0,6RZBTRI Smit 36 51,4 11,5 19,66 107,2 0 23 13 0,6RZBTR2 Smit 36 51,4 11,5 19,66 107,6 0 23 13 0,6ABe tweewikkelingstransformatoren hebben de schakeling Dyn7.

Pagina 38

Driewikkelingstransformatorentype Snomwl Snomw2 Snomw3 Unomwl Unomw2 Unomw3 tap tap tap tapgrootte

MVA MVA MVA kV kV kV mm max nom kVSmit 95 95 25 150 52,5 11,1 0 23 12 1,5AEG-ETl 95 95 25 150 52,5 11,1 0 23 12 1,5

type Uk,12 Uk, 13 Uk,23 Pk,12 Pk,13 Pk,23% % % kW kW kW

Smit 11,35 14,46 10,91 244,7 98 97,1AEG-ETI 11,59 16 12,23 190,6 78 76,6AIle driewikkelingstransformatoren hebben schakeling YyOd5.

Kortsluitvastheid installatiesSpanningsniveau Kortsluitvastheid (MVA)

10 kV 25050 kV 2500

150kV 8000

Pagina 39

Bijlage C: Verschakelbaar vermogen

Stations mogen normaal gesproken een maximale belasting hebben die gelijk is aan het veiligtransformator vermogen. Is de belasting hoger dan dit veilig transformator vermogen, dan wordtgebruik gemaakt van verschakelbaar vermogen. Dit is het vermogen dat door strengen die in gevalvan een calamiteit op een ander station geschakeld kunnen worden, gevraagd wordt. Zo kan destationsbelasting in geval van een calamiteit verlaagd worden. Bij het ontwerpen van het net wordthiermee geen rekening gehouden; er wordt niets over vermeld in de netontwerp criteria.

De grootte van het verschakelbaar vermogen wordt bepaald door de mate van overschrijding van hetveilig transformator vermogen maar ook door de ruimte die op de andere stations, waarop debelasting geschakeld wordt, aanwezig is. Stel station A heeft een bepaalde hoeveelheidverschakelbaar vermogen dat op station B overgenomen kan worden. Indien de belasting op station Atoeneemt moet het verschakelbaar vermogen ook toenemen, maar het verschakelbaar vermogen wordtbeperkt door de ruimte in station B. Indien op station B de belasting toeneemt, wordt hetverschakelbaar vermogen in station A kleiner aangezien de ruimte op station B afgenomen is.

Voor lange termijn planningen kan het verschakelbaar vermogen dus niet meegenomen worden,aangezien dit niet aileen afuankelijk is van de overschrijding op het eigen station maar ook van deruimte op andere stations. Deze ruimte neemt af indien de belasting op deze stations toeneemt. Wordtop zo'n station een extra transformator geplaatst dan ontstaat er weer meer ruimte en kan hetverschakelbaar vermogen weer toenemen. Aangezien deze situaties op de lange termijn niet goed tevoorspellen zijn, kan het verschakelbaar vermogen in de lange termijn planning niet meegenomenworden.

In de korte termijn planning en tijdens calamiteiten kan uiteraard wei gebruik gemaakt worden vanhet verschakelbaar vermogen. Indien bijvoorbeeld een extra kabel gelegd moet worden omdat anderstijdens een calamiteit de bestaande verbinding overbelast wordt, kan deze investering wellichtuitgesteld worden door vermogen te verschakelen indien deze calamiteit optreedt.

De beschouwingen in deze studie zijn allemaallange termijn studies en dus wordt, op grond van hetbovenstaande geen verschakelbaar vermogen meegenomen.Opmerking: Hieronder valt ook de verbinding RZB-UHN die eveneens beschouwd kan worden als

een verschakel mogelijkheid. Daarnaast geldt op grond van de netontwerp criteria dat elkdeelnet n-l veilig dient te zijn. Indien dit zo is kan uitval van een component altijd doorhet eigen deelnet opgevangen worden. Indien er een n-2 situatie optreedt, kan uiteraardwei van de genoemde verbinding gebruik gemaakt worden. Dit laatste aspect wordt nietmeegenomen in de studies voor dit onderzoek.

Pagina 40

Bijlage D: Smoorspoelen ter beperking van het kortsluitvermogen

In de variant met aansluiting van de eenheden op de 10 kV rail (lOR) is er het probleem dat dedecentrale opwekeenheden op de 10 kV rail ervoor zorgen dat het kortsluitvermogen op de 10 kV railde kortsluitvastheid (250 MVA) overschrijdt. Ter beperking van dit kortsluitvermogen zijn alsvoorbeeld smoorspoelen aangebracht. Er zijn ook andere manieren die het kortsluitvermogenbeperken. Indien bijvoorbeeld een decentrale opwekeenheid aangesloten worert;net een DC-koppeling(gelijkspannings- of gelijkstroomtussenkring), levert de eenheid geen bijdrage tot het kortsluitvermogen.

De grootte van deze smoorspoelen is als voIgt berekend.

Er wordt uitgegaan van een synchrone generator met een subtransiente synchrone reactantie X~.

Voor deze waarde is in VISION 0,2 p.u. genomen. Indien deze waarde hoger blijkt te zijn, is ditvoordelig voor het kortsluitvermogen; dit neemt afbij grotere reactanties.

Voor de bijdrage aan het kortsluitvermogen op de rail Sk.gen kan de volgende formule afgeleid worden:

Sn U~Sk,gen = 1,1-"- = 1,1-" (D-l)

Xd,pu X d

Het kortsluitvermogen kan gereduceerd worden door tussen generator en rail een smoorspoel te

plaatsen met impedantie Xs' In bovenstaande formule dient X~ dan vervangen te worden door

X~ + X s ' Aan de hand van de kortsluitvastheid (250 MVA) en het kortsluitvermogen op de 10 kVrail zonder decentrale opwekking kan de toelaatbare verhoging van het kortsluitvermogen, Sk,gen maxbepaald worden. Door deze waarde eveneens in bovenstaande formule in te vullen en gebruik te

" "U~maken van de betrekking X d = X d•pu S kan de volgende formule voor de waarde van de

n

smoorspoel impedantie afgeleid worden:

X = U 2( 1,1 _ X~,puJ (D-2)s n Sk,genmax Sn

Uit VISION bleek voor de kortsluitvermogens zonder decentrale opwekking met cos <p = 1 (variantlOR-G):HMM lOa: 180 MVANVPlO: 134MVARZBI0: 135 MVAVoor de berekening wordt gesteld dat maximaal 240 MVA kortsluitvermogen toegelaten wordt op de10 kV rail. Er is 240 MVA gekozen in plaats van 250 MVA in verband met eventueleafrondingsfouten die tijdens de berekeningen gemaakt worden. De toelaatbare verhoging van hetkortsluitvermogen is dan:HMMI0a: 60 MVANVPI0: 106MVARZBI0: 105 MVAMet Sn = 25 MVA voIgt dan voor de impedantie van de smoorspoelen Xs:

HMMI0a: 1,14 nNVPI0: 0,26 nRZBIO: 0,27 n

Pagina 41

Met deze waarden voor de smoorspoelen blijkt met VISION het kortsluitvermogen als voIgt te zijn:HMM lOa: 248 MVANVPI0: 246 MVARZBIO: 246 MVA

Deze kortsluitvermogens liggen onder de kortsluitvastheid van de 10 kV instalIaties. De uiteindelijkewaarden zijn iets hoger dan de in de berekening aangenomen waarde voor het kortsluitvermogen,240 MVA. De oorzaak hiervan zijn afrondingen in de impedanties van de smoorspoelen en in dewaarden voor de door VISION berekende kortsluitvermogens.De kosten van de smoorspoelen zijn geschat. Een 10 kV 3 fasen spoel van 1 Q, 1000 A kost55.000 NLG. De kosten van de hierboven genoemde spoe1en worden geschat op 230.000 NLG vooraile drie de spoe1en.

Hierboven is aileen gekeken naar decentrale opwekking met cos <p = 1. Bij invoedendeopwekeenheden die blindvermogen vragen of leveren kunnen spanningsverhogingen optreden. Ookvoor deze situaties zijn berekeningen uitgevoerd.

De resultaten zijn samengevat in Tabel 6.Voor de smoorspoelen geldt: R = 0,01 Q en X = 1,14 Q (HMM), X = 0,26 Q (NVP) en X = 0,27 Q(RZB). De opwekeenheden voeden in met constant werkzaam vermogen, P = 18 MW en hebben eenschijnbaar vermogen S van 25 MVA. De eenheid in HMM in geval 0 heeft een nominaal vermogenvan 12,5 MVA en is ingesteld op 9 MW, de grootte van de smoorspoel is in dit geval: X = 0,57 Q.

TabeJ 6: Resultaten spanningsverhogingen bij gebruik smoorspoelen

lOR HMM NVP RZBvariant cos <p ~U(V) hoek (0) ~U(V) hoek CO) ~U(V) hoek (0)

L 0,90 +755 10,2 +224 2,4 +254 2,7G 1,00 -171 10,9 +8 2,3 +7 2,40 0,95 -164 2,6 -173 2,9 -180 3,0

In de tabel zijn de spanningsverschillen en de hoekverdraaiingen van de aansluitpunten van dedecentrale opwekeenheid (vanuit het net achter de smoorspoel) ten opzichte van de 10 kV rail in hetstation gegeven.

Duidelijk is te zien dat er bij een cos <p afwijkend van 1 een aanzienlijke spanningsverandering kanoptreden. Opgemerkt dient te worden dat in deze gevallen het totale invoedende vermogen via 1smoorspoel aangesloten is. Indien er per opwekeenheid een smoorspoel geplaatst wordt, wordt dezesmoorspoel kleiner in impedantie en is de spanningsafwijking ook kleiner. Indien de smoorspoeleneen niet te hoge impedantie hebben, blijven de spanningsafwijkingen acceptabel. De afwijkingen inHMM zijn hoger dan in NVP en RZB omdat het kortsluitvermogen zonder decentrale opwekking hierook al hoger is. Hierdoor is de toegestane verhoging van het kortsluitvermogen door de decentraleopwekking kleiner en is dus een grotere smoorspoel nodig. In geval 0 in HMM is het nominaleschijnbare vermogen van de decentrale opwekeenheid lager en is dus een kleinere smoorspoel nodig.Hierdoor is in HMM ook de spanningsafwijking lager dan in geval L.

Pagina 42

13.000.000450

3.335.000650.000350.000500.000230.000

Bijlage E: Berekeningen investeringsbedragen varianten

Voor de in paragraaf 3.3 genoemde varianten zijn de investeringsbedragen berekend. In deze bijlagezijn de gedetailleerde berekeningen weergegeven. Er is uitgegaan van de volgende richtbedragen inNederlands guldens (NLG):

50 kV station50 kV kabel I m150/501l 0 kV transformator50/10 kV transformator, 36 MVA50/1 0 kV transformator, 18 MVA10kV installatie3 smoorspoelen (zie Bijlage D)

Voor de volledigheid wordt in Tabel 7 en Tabel 8 het aantal componenten per variant weergegeven.Hierin is ook het huidige net vermeld waarop de investeringen gebaseerd zijn. Het aantal kabels isopgegeven en de totale lengte hiervan afgerond op hele kilometers. Bij de investeringen voor dekabels worden aIleen de nieuwe kabels meegenomen. In variant 50-S wordt het nieuwe station in eenbestaande kabel aangesloten. Deze kabel wordt als twee kabels in Tabel 7 en Tabel 8 vermeld, maarer worden geen investeringen aan toegekend. Achter de plustekens zijn de transformatoren vermelddie nodig zijn voor de aansluiting van de decentrale opwekeenheden.

Tabel 7: Aantal componenten voor varianten met 72 MW decentrale opwekking

Variant kabel 150 kV 50kV 50kVaantal lengte transf. transf. transf.

(km) 95MVA 36MVA 18MVAHuidig 5 35 2 4 3Stnd 9 59 3 6 3

G 7 46 2 4 3lOR L 6 40 2 4 3

0 7 46 3 4 3G 7 46 3 6+4 3

50R L 7 46 3 6+4 30 7 46 3 6+4 3G 10 56 3 6 3

50S L 9 51 3 6 30 11 62 3 6 3

3.335.0002x 650.0003x 500.0002x 5000x 4508000x 4506000x 450

Varianten met hoeveelheid decentrale opwekking 72 MW:Stnd:Ix 150 kV transf. 95 MVA2x 50 kV transf. 36 MVA3x 10 kV installatie2x 50 kV kabel HMM-HFD (5000m)Ix 50 kV kabel HMM-RZB (8000m)Ix 50 kV kabel HFD-NVP (6000m)totaal

3.335.0001.300.0001.500.0004.500.0003.600.0002.700.000

16.935.000 NLG

Pagina43

10R-G:Ix 50 kV kabel HMM-HFD (5000m) 5000x 450 2.250.000Ix 50 kV kabel HFD-NVP (6000m) 6000x 450 2.700.000smoorspoelen 230.000 230.000totaal 5.180.000 NLG10R-L:Ix 50 kV kabel HMM-HFD (5000m) 5000x 450 2.250.000smoorspoelen 230.000 230.000totaal 2.480.000 NLG10R-0:Ix 150 kV transf. 95 MVA 3.335.000 3.335.000Ix 10kV installatie 500.000 500.000Ix 50 kV kabel HMM-HFD (5000m) 5000x450 2.250.000Ix 50 kV kabel HFD-NVP (6000m) 6000x 450 2.700.000smoorspoelen 230.000 230.000totaal 9.015.000 NLG50R-G, 50R-L, 50R-0:Ix 150 kV transf. 95 MVA 3.335.000 3.335.0006x 50 kV transf. 36 MVA 6x 650.000 3.900.0003x 10 kV installatie 3x 500.000 1.500.000Ix 50 kV kabel HMM-HFD (5000m) 5000x 450 2.250.000Ix 50 kV kabel HFD-NVP (6000m) 6000x 450 2.700.000totaal 13.685.000 NLG50S-G:50 kV station 13.000.000 13.000.000Ix 150 kV transf. 95 MVA 3.335.000 3.335.0002x 50 kV transf. 36 MVA 2x 650.000 1.300.0003x 10 kV installatie 3x 500.000 1.500.000Ix 50 kV kabel HMM-HFD (5000m) 5000x 450 2.250.000Ix 50 kV kabel RZB-INV (7500m) 7500x 450 3.375.0002x 50 kV kabel INV-NVP (4000m) 2x4000x 450 3.600.000totaal 28.360.000 NLG50S-L:50 kV station 13.000.000 13.000.000Ix 150 kV transf. 95 MVA 3.335.000 3.335.0002x 50 kV transf. 36 MVA 2x 650.000 1.300.0003x 10 kV installatie 3x 500.000 1.500.000Ix 50 kV kabel RZB-INV (7500m) 7500x 450 3.375.0002x 50 kV kabel INV-NVP (4000m) 2x 4000x 450 3.600.000totaal 26.110.000 NLG50S-0:50 kV station 13.000.000 13.000.000Ix 150 kV transf. 95 MVA 3.335.000 3.335.0002x 50 kV transf. 36 MVA 2x 650.000 1.300.0003x 10 kV installatie 3x 500.000 1.500.000Ix 50 kV kabel HMM-HFD (5000m) 5000x 450 2.250.000Ix 50 kV kabel RZB-INV (7500m) 7500x 450 3.375.0002x 50 kV kabel INV-NVP (4000m) 2x 4000x 450 3.600.000Ix 50 kV kabel HFD-NVP (6000m) 6000x 450 2.700.000totaal 31.060.000 NLG

Pagina 44

Tabel 8: Aantal componenten voor varianten met 32 MW decentrale opwekking

Variant kabel 150 kV 50kV 50 kVaantal lengte transf. transf. transf.

(km) 95MVA 36MVA 18MVAHuidig 5 35 2 4 3

Stnd 9 59 3 6 3G 8 54 3 6 2

lOR L 8 54 3 6 10 8 54 3 6 2

G 8 54 3 6 3+450R L 8 54 3 6 3+4

0 8 54 3 6 3+4G 9 54 3 6 3

50S L 9 52 3 6 30 9 52 3 6 3

3.335.0002x 650.000500.0005000x 4506000x 4508000x 450

3.335.0002x 650.0002x 500.0005000x4506000x4508000x 450

3.335.0002x 650.0004x350.0003x 500.0005000x 4506000x 4508000x 450

3.335.0002x 650.0003x 500.0002x 5000x 4508000x 4506000x450

3.335.0001.300.0001.400.0001.500.0002.250.0002.700.0003.600.000

16.085.000 NLG

3.335.0001.300.0001.000.0002.250.0002.700.0003.600.000

14.185.000 NLG

3.335.0001.300.0001.500.0004.500.0003.600.0002.700.000

16.935.000 NLG

3.335.0001.300.000

500.0002.250.0002.700.0003.600.000

13.685.000 NLG

Varianten met hoeveelheid decentrale opwekking 32 MW:Stnd:Ix 150 kV transf. 95 MVA2x 50 kV transf. 36 MVA3x 10 kV installatie2x 50 kV kabel HMM-HFD (5000m)Ix 50 kV kabel HMM-RZB (8000m)Ix 50 kV kabel HFD-NVP (6000m)totaal10R-G, 10R-O:Ix 150 kV transf. 95 MVA2x 50 kV transf. 36 MVA2x 10 kV installatieIx 50 kV kabel HMM-HFD (5000m)Ix 50 kV kabel HFD-NVP (6000m)Ix 50 kV kabel HMM-RZB (8000m)totaal10R-L:Ix 150 kV transf. 95 MVA2x 50 kV transf. 36 MVAIx 10 kV installatieIx 50 kV kabel HMM-HFD (5000m)Ix 50 kV kabel HFD-NVP (6000m)Ix 50 kV kabel HMM-RZB (8000m)totaal50R-G, 50R-L, 50R-O:Ix 150 kV transf. 95 MVA2x 50 kV transf. 36 MVA4x 50 kV transf. 18 MVA3x 10 kV installatieIx 50 kV kabel HMM-HFD (5000m)Ix 50 kV kabel HFD-NVP (6000m)Ix 50 kV kabel HMM-RZB (8000m)totaal

Pagina 45

50S-G:50 kV stationIx 150 kV transf. 95 MVA2x 50 kV transf. 36 MVA3x 10kV instal1atieIx 50 kV kabel HMM-HFD (5000m)Ix 50 kV kabel HFD-NVP (6000m)Ix 50 kV kabel HMM-RZB (8000m)totaal50S-L, 50S-0:50 kV stationIx 150 kV transf. 95 MVA2x 50 kV transf. 36 MVA3x 10 kV instal1atieIx 50 kV kabel HMM-HFD (5000m)Ix 50 kV kabel INV-NVP (4000m)Ix 50 kV kabel HMM-RZB (8000m)totaal

Pagina 46

13.000.0003.335.0002x 650.0003x 500.0005000x 4506000x4508000x 450

13.000.0003.335.0002x 650.0003x 500.0005000x 4504000x 4508000x 450

13.000.0003.335.0001.300.0001.500.0002.250.0002.700.0003.600.000

27.685.000 NLG

13.000.0003.335.0001.300.0001.500.0002.250.0001.800.0003.600.000

26.785.000 NLG

Bijlage F: Analyse van de windenergielevering

Er is onderzocht of er voor windenergie een minimaal geleverd vermogen of een bepaaldeleveringsbetrouwbaarheid aangegeven kan worden. Verwacht werd dat de windenergieleveringonvoorspelbaar is.

Er is uitgegaan van metingen uit het EMS (Energie Management Systeem). In dit EMS wordenmeetwaarden van stromen in verbindingen en transformatoren in het net opgeslagen. Vantransformatoren wordt ook het geleverde werkzame en blindvermogen opgeslagen. Er zijn metingengebruikt van twee groepen windmolens. Deze groepen worden in het vervolg aangeduid als windpark.Een windpark ligt in de buurt van Enkhuizen (enk), het andere bij Medemblik (mbk). Deze parkenzijn aangesloten op een eigen 10 kV streng op het 50 kV station enk (streng V157) resp. mbk(streng VI59). In Enkhuizen staan 7 windmolens van elk 250 kW (Houtribdijk). In Medemblik staat1 molen van 1 MW, 4 van 500 kW (windpark Lely) en 5 van 600 kW (windpark Wagendorp). InEnkhuizen kan dus maximaal 1,75 MW teruggeleverd worden en in Medemblik maximaal 6 MW. Decos <p waarden van de generatoren in Enkhuizen zijn niet bekend. De windmolens in Medemblikhebben allemaal asynchrone generatoren.

Van beide windparken zijn de gegevens van de maanden juli en december opgevraagd. Tussen dezemaanden bleek weinig verschil te zitten. In december bleek de geleverde energie hoger te zijn. In dezebijlage worden aileen de gegevens van december gepresenteerd.

Er is getracht een verband te vinden tussen de windleveringen in de stations onderling en tussenwindlevering en belasting per station. Vit onderstaande grafieken, Figuur 9, blijkt dat er tussen debelastingen in de stations wei een verband aanwezig is, maar dat dit in veeI mindere mate geldt voorde windleveringen. Evenmin is er een verband aan te geven tussen de windlevering en de belasting ineen station. Dit laatste wordt ook niet verwacht. Ook blijkt dat er geen verband bestaat tussen hettijdstip van de dag en de hoeveelheid geleverde energie (dit is niet afgebeeld). Dit verband kan bijzonne-energie wei verwacht worden. Ook blijkt dat gedurende bepaalde tijden er geen windenergiegeleverd wordt en dat deze tijden willekeurig gedurende de dag kunnen optreden. Op basis hiervankan gesteld worden dat er bij het netontwerp geen rekening gehouden kan worden met levering vanwindenergie.

400 1000 1200800600400200

2000 ,---------------::-7=---.18001600

~ 1400... 1200i 1000E 800

~ :~~ +20~ 1--+--+---+--+---+-1-----;

o---+-1-------l

300100

100

80

~ 60...c..E 400

~ 20 .'..0

0

stroom mbk (A) stroom mbk (A)

Figuur 9: Correlatie tussen de stroomsterktes van de windleveringen (links) ende belastingen (rechts) in Enkhuizen (vert.) en Medemblik (hor.)

Er zijn ook histogrammen gemaakt van de geleverde stromen; deze staan in Figuur 10. Hiertoe zijn ereen aantal deelintervallen gemaakt. Vit deze histogrammen blijkt dat de verdeling van de geleverdeenergie vrij willekeurig is. Dit blijkt eveneens uit het gemiddelde en de standaarddeviatie van destromen, zie Tabel9.

Pagina 47

500 r-~-----------------,400 ~enkl

B 300 ~

~ 200 i100

o

500 ~400

B 300cIII 200III

100 ~

00 0 0 0 0N (0 0 ..,. co...... ...... ......

-------~------,

o 0 0 0 0N (0 0 ..,. coN N C') C') C')

stroom (A) stroom (A)

Figuur 10: Histogrammen van de geleverde stroom in Enkhuizen (links) en Medemblik (rechts)

Tabel 9: Statistische waarden van de stroomlevering in beide windparken

Gemiddelde (A)Standaarddeviatie (A)

Enkhuizen

37,424,7

Medemblik

125,994,4

Ais er windenergie geleverd wordt, neemt de netto vraag naar werkzaam vermogen vanuit het net af,maar indien er asynchrone generatoren gebruikt worden stijgt de netto vraag m~ar blindvermogen.Vooral in die gevallen waarbij het teruggeleverde werkzame vermogen van de windmolens indezelfde orde grootte ligt als het door de belasting gevraagde werkzame vermogen, kunnen erproblemen optreden. Doordat het netto door het bovenliggende net geleverde werkzaam vermogenafneemt, maar het blindvermogen toeneemt (asynchrone generatoren), treden er zeer slechte cos <pwaarden op aan de secundaire zijde van de transformatoren. Uit de meetgegevens blijkt dat er cos <pwaarden kunnen optreden tot 0,25.

Uit bovenstaande beschouwingen blijkt duidelijk dat er geen voorspelling gemaakt kan worden van degeleverde windenergie. Er kan evenmin gesproken worden van minimale levering of van eenleveringszekerheid. Er met ze1fs rekening gehouden worden met het feit dat er geen windenergiegeleverd wordt en dat deze situatie zich op elk moment van de dag kan voordoen.

Pagina 48

Bijlage G: Modellering in RAMSES

Voor de betrouwbaarheidsberekeningen wordt gebruik gemaakt van het programma RAMSES van deTV Aken. Dit programma berekent aan de hand van de opgegeven netwerktopologie en de betrouwbaarheidsgegevens van de gebruikte componenten de betrouwbaarheid van de levering voor debelastingen. In de analyses worden een aantal aannamen gemaakt. Een totaal overzicht is te vinden inparagraaf 5.3. Op enkele van de aannames en op andere modelleringsproblemen zal in deze bijlageingegaan worden. Voor de duidelijkheid zal hier een overzicht gegeven worden van de doorRAMSES gebruikt invoerfiles:• Topo-file, *.top:

Hierin wordt de nettopologie opgegeven, dus de stations, verbindingen, transformatoren,schakelaars, belastingen, opwekeenheden enz.

• Vierpol-file, *.vie:In deze file worden de elektrische gegevens van de gebruikte componenten opgegeven. Voorkabels bijvoorbeeld de weerstand, inductiviteit, capaciteit, verliesgeleiding enz. per lengte, voortransformatoren vermogen primaire en secundaire spanning, kortsluitspanning, verliezen,tapstanden enz.

• Zuvkenn-file, *.zuv:Hierin staan de betrouwbaarheidsgegevens van de in het net gebruikte componenten. Een overzichtvan de bij de analyse gebruikte gegevens staat in Bijlage H.

• Wiederversorgung-file, *.wvs:In deze file kunnen eventuele herstelstrategieen en automatische omschakelingen aangegevenworden. Ook kunnen bepaalde componenten geblokkeerd worden zodat RAMSES deze zelf nietgebruikt bij herstelacties.

• Leistungszustand-file, *.Izu:In deze file kunnen bepaalde belasting-duurkrommen opgegeven worden. Deze optie is bij deanalyses voor dit onderzoek niet gebruikt.

100% belastbaarheid in normaal bedrijfTijdens normaal (ongestoord) bedrijf mogen componenten maximaal 100% belast worden. Aan dezeeis kon in enkele gevallen aIleen voldaan worden indien de belastingen in RAMSES iets lagergenomen werden dan in VISION. De belastingen zijn dan zover verlaagd totdat er geen overbelastingmeer optrad; hierbij zijn de cos cp waarden van de belastingen gehandhaafd. Bij de kortsluitberekeningen en de loadflowanalyses in VISION is er namelijk vanuit gegaan dat componentencontinu 5% overbelast mogen worden.De belastingen zijn in RAMSES rechtstreeks aangesloten op de 10 kV rail. In deze tak is geenschakelaar aanwezig; weI kan de belasting aan een dubbelrailinstallatie aan beide rails gehangenworden. Het falen van een afgaand schakelveld wordt dus niet meegenomen. Dit kan in RAMSES weIgemodelleerd worden, maar dit is vrij omslachtig. De grootte van de belastingen is, net als bij deloadflowberekeningen in VISION (hoofdstuk 4), gebaseerd op de belastingprognose voor 2017.

KoppelschakelaarsIn aIle stations worden dubbelrailinstallaties gebruikt. In de praktijk zijn de koppelschakelaars in dezeinstallaties van afstand bedienbaar. Indien er een railfout optreedt, wordt de rail door de beveiligingspanningsloos geschakeld. De uitgevallen verbindingen worden pas in bedrijf genomen nadat ergeschouwd is. Dit schouwen houdt in dat er in het station door iemand gekeken wordt, wat er preciesgebeurd is. Dit schouwen duurt enige tijd, de schouwtijd.In RAMSES kunnen ook handbediende schakelaars en scheiders gemodelleerd worden. Schakelaarsin RAMSES zijn altijd beveiligd. Dus indien een railfout optreedt, zou de koppelschakelaar doorRAMSES geopend worden. In de praktijk gebeurt dit niet omdat de koppelschakelaars op 50 kV en10 kV niveau niet beveiligd zijn. De koppelschakelaars in een station worden daarom gemodelleerd

Pagina 49

door handbediende scheiders waarbij de handbediende tijd gelijk genomen wordt aan de schouwtijd,I uur. De verbediende tijd van de schakelaars wordt ingesteld op 5 minuten.

DriewikkelingstransformatorenBij de berekening van de basisloadflow (Grundlastfluss) in RAMSES bleek er een probleem op tetreden bij de driewikkelingstransformatoren. In RAMSES wordt gebruik gemaakt van een stervormigvervangingsschema bestaande uit drie tweewikkelingstransformatoren. Van deze tweewikkelingstransformatoren moeten de kortsluitspanningen opgegeven worden. Aangezien afgeleid kan wordendat in het impedantie vervangingsschema een kleine capaciteit voorkomt in de 50 kV tak, moet in hetvervangende schema een negatieve kortsluitspanning voor de 50 kV tak ingevuld worden. Dit was ineerste instantie niet toegestaan. Na contact opgenomen te hebben met de TU Aken is deze fout naenkele weken hersteld.

Verder bleken er problemen op te treden bij de spanningen van de transformatoren. Bij nader inzienbleek RAMSES als voIgt te rekenen met de transformatoren;Bij de transformatoren worden in het Vierpol-bestand de ontwerpspanningen van de transformator perwikkeling opgegeven. In het Topologie-bestand wordt aangegeven welke spanningsniveau's er in hetnet voorkomen. Voor het bepalen van de overzetverhouding van de tweewikkelingstransformatorenworden de ontwerpspanningen uit het Vierpol-bestand gebruikt. Maar voor het bepalen van deoverzetverhouding van de driewikkelingstransformatoren worden de netspanningen uit het Topologiebestand gebruikt. (De ontwerpspanningen worden bij aile transformatoren gebruikt voor de bepalingvan de belastbaarheid van de wikkelingen).In het ingevoerde net trad het probleem op bij de 10 kV spanning van de 150 kV transformator: dezewordt te laag omdat de netspanning 10,5 kV bedraagt terwijl de ontwerpspanning 11,1 kV is. Eenoplossing hiervoor is het invoeren van een extra spanningsniveau op 11,1 kV en dit te gebruiken voorde 10 kV installatie in het 150 kV station. Dit is ook zo in RAMSES uitgevoerd. Door invoering vaneen extra spanningsniveau van 11, I kV voor de 10kV installatie in HMM, stemmen de resultaten vanRAMSES en VISION met elkaar overeen. Dit probleem is eveneens kenbaar gemaakt aan deTV Aken is na enkele weken opgelost. De bovengenoemde modellering in RAMSES is gehandhaafd.

DubbelrailsysteemOok bleek RAMSES een fout te maken indien er een fout optrad in een dubbelrailinstallatie met tweesecties per rail. Deze fout trad aileen op indien er een belasting aangesloten was op de tweede sectievan de tweede rail. Deze fout wordt verduidelijkt aan de hand van Figuur 11.

Slack

11H;.J12!:.--Q------.

last

Figuur 11: Dubbelrailinstallatie met twee secties in RAMSES

In deze figuur is een dubbelrailinstallatie getekend, die gevoed wordt met twee faalvrije voedingenvanuit de slack-bus. De koppelingen tussen de secties zijn gemodelleerd met handbediende (H)scheiders (rondje). De voedingen zijn aangesloten op de rail met twee railscheiders, een vermogensschakelaar (vierkantje) en een scheider aan de kabelllijnzijde (niet afgebeeld in figuur). Dichterondjes duiden op gesloten scheiders en open rondjes op geopende scheiders; dit geldt analoog voorschakelaars. De railsecties worden door RAMSES als voIgt genummerd. Het eerste cijfer geeft de

Pagina 50

sectie aan en het tweede de rail. Dus rail 21 duidt op de tweede sectie van de eerste rail. Er is eenbelasting aangebracht op rail 22 (de tweede sectie van de tweede rail).

Indien in deze situatie in de praktijk een railfout optreedt op een rail, bijvoorbeeld rail 12, dan wordtde voeding naar deze rail, de rechtse in de figuur, door de beveiliging geopend. Vervolgens wordt ergeschouwd en daama wordt de gestoorde railsectie vrijgeschakeld (openen koppelschakelaar tussenrail 12 en rail 22). Vervolgens wordt de niet gestoorde railsectie, rail 22, weer in bedrijf genomen.Indien op rail 22 een railfout optreedt, wordt deze rail na uitschakelingen door de beveiliging en na deschouwtijd eveneens vrijgeschakeld. Maar in dit geval wordt de belasting overgenomen op de anderrail, rail 21. In beide gevallen wordt de belasting 1 uur niet verzorgd (gedurende de handbediendetijd).RAMSES maakte de fout door in dit geval bij een fout op rail 12, 1 uur uitvaltijd te berekenen, maarbij een fout op rail 22, 5 minuten uitvaltijd te berekenen. Dit laatste klopt niet. Indien de belasting opeen andere railsectie aangesloten werd (rail 11, 12 of 21) berekende RAMSES steeds een uitvaltijdvan 1 uur bij een fout op sectie 1 en ook bij een fout op sectie 2 van dezelfde rail.Over deze fout is contact opgenomen met de TU Aken en deze fout is na enkele weken hersteld. In dehuidige RAMSES-versie treedt deze fout niet meer op.

Gebruik reserve transformator verbiedenAIle stations zijn zodanig uitgevoerd dat er een reserve transforrnator aanwezig is, zie ook Bijlage B.Indien dus een transforrnator uitvalt kan, door de reserve transforrnator in te schakelen, het gevraagdeverrnogen toch geleverd worden. Op een 10 kV installatie mogen nooit twee transforrnatoren parallelgeschakeld zijn op dezelfde rail of op gekoppelde rails. Indien dit weI gebeurt wordt hetkortsluitvermogen op de 10 kV installatie te hoog. De 10 kV installaties moeten dus altijd door eentransforrnator gevoed worden. In de herstelstrategieen in RAMSES wordt hierrnee geen rekeninggehouden. Het kan dus voorkomen dat indien een transforrnator uitvalt, RAMSES de reservetransforrnator inschakelt en de rails in een station gekoppeld worden. Deze koppeling kan rechtstreeksgebeuren door de koppelscheider te sluiten of via de vorkschakeling van de reserve transforrnator.Hetzelfde kan gebeuren bij uitval van een 10 kV railsectie in een station. De berekendebetrouwbaarheid verandert hierdoor niet in de varianten zonder decentrale opwekking. Indien of eentransforrnator of een 10 kV railsectie in een station uitvalt, is het altijd mogelijk de volledigebelasting te voeden. Oat RAMSES een manier vindt die in de praktijk niet toegestaan is verandertniets aan de betrouwbaarheid.Slechts in een geval levert dit weI een probleem op. Indien in een station 2 transforrnatoren van36 MVA en een van 18 MVA staan, staat een van de 36 MVA transforrnatoren reserve. Indien de18 MVA transforrnator uitvalt, worden de beide 36 MVA transforrnatoren parallel geschakeld.Aangezien deze identiek zijn is dit geen probleem. Maar indien de 36 MVA transforrnator uitvaltwordt de reserve 36 MVA transforrnator parallel geschakeld met de nog in bedrijf zijnde 18 MVAtransforrnator. Aangezien deze een verschillende kortsluitspanning hebben, ontstaat er een ongelijkeverrnogensverdeling over de transforrnatoren. Indien de transforrnatoren niet te hoog belast zijn, is ditin RAMSES geen probleem. Maar indien de transforrnatoren hoog belast zijn, wordt de 18 MVAtransforrnator overbelast. Oit komt in enkele gevallen voor in station HFD. Hiervoor zijn maatregelengenomen in de Wiederversorgungsfile.Het parallelschakelen van de transforrnatoren is niet in aIle gevallen verboden, maar aIleen indien eendergelijke overbelasting zich voordeed. Het is namelijk moeilijk een eenduidige schakelactie voor teschrijven die toch voldoet en verder niet merkbaar aanwezig is.

Pagina 51

Het blokkeren van de reserve 10 kV wikkeling van de driewikkelingstransforrnatoren in HMM gafnog een probleem. In de Wiederversorgungsfile kan aangegeven worden welke takken door RAMSESniet gesloten mogen worden. Van deze takken moet een begin- en een eindknooppunt aangegevenworden. Het probleem ontstaat nu bij het definieren van het beginknooppunt van de 10 kV wikkeling.In het vervangingsschema in RAMSES wordt een hulpsterpunt ingevoerd, maar naar dit sterpunt kanniet gerefereerd worden. De oplossing van dit probleem is het invoeren van een hulpknooppunt in detak van de 10 kV wikkeling naar de 10 kV rail. Dit is weergegeven in Figuur 12. De 10 kV wikkelingwordt rechtstreeks aangesloten op deze hulprail en de hulprail wordt met een korte hulpkabel en eenschakelveld aangesloten op de 10 kV installatie. Deze laatste tak tussen hulprail en 10 kV installatiekan dan geblokkeerd worden.

HMMl50---{

HMMIO 11H

12

HMMl50---{

HMMIO

hulprail

Oud Nieuw

Figuur 12: Aangepaste modellering voor blokkering van de10 kV wikkeling van driewikkelingstransforrnator

Bij de 'huidige' bedrijfsvoering worden alle reserve transforrnatoren geblokkeerd in de stations. Zeworden alleen ingeschakeld indien een van de in bedrijf zijnde transforrnatoren uitvalt. Bij de nieuwebedrijfsvoering worden aileen transforrnatoren geblokkeerd indien er problemen ontstaan met eenongelijke belastingsverdeling, zoals boven beschreven. Dit wordt gebaseerd op de enkelvoudigefouten simulatie in RAMSES. Bij enkelvoudige fouten mogen alleen maar uitvalsduren van 5 minutenof 1 uur voorkomen. In de varianten met 32 MW decentrale opwekking op de 10 kV rail was volgensde enkelvoudige analyse geen blokkering nodig. Maar bij de tweevoudige analyse bleek er een grootverschil op te treden tussen de beide 10 kV belastingen in HFD. Door hier de reserve transforrnator teblokkeren, was dit probleem opgelost.

Pagina 52

Bijlage H: Betrouwbaarheidsgegevens van componenten

In deze bijlage wordt een overzicht gegeven van de gebruikte betrouwbaarheidsgegevens die gebruiktzijn in het programma RAMSES. Deze gegevens zijn gebaseerd op [Sch98]1l. Alleen de gegevens dievoor het bestudeerde net relevant zijn worden in Tabel 10 weergegeven.

TabeIIO: Betrouwbaarheidsgegevens van de componenten in RAMSES

Component A (/jr.) 8 (u.) 8,ne! (u.) OT (/jr.) 't (u.) AT (u.)

150 kV rail * 1,35 10-5 72 2 0,14 160 2150 kV schakelaar 1,75 to,2 47,92 - 0,2 21 850 kV rail * 2,92 to,4 72 2 0,2 8 450 kV schakelaar 1,75 to,2 40,92 - 0,2 20 410 kV rail * 9,21 10-5 72 2 0,2 8 410 kV schakelaar 1,75 to,2 40,92 - 0,2 20 4Transformator 1,75 10-2 452 72 0,34 21 450 kV kabel 9,39 to-3 72 24 0,2 8 3* Deze faalgegevens zijn opgegeven per schakelveid. Om het faaltempo per railsectie tebepalen wordt dit getal in RAMSES vermenigvuldigd met het aantal schakeivelden op dezesectie.

In deze tabel is A het faaltempo van de component, 8 de reparatieduur, 8,ne} de versnelde-reparatieduur, OT het onderhoudstempo, 't de onderhoudsduur en AT de afbreektijd van dit onderhoud(= teruggavetijd).

Bij E-Trans is het reparatiebeleid als voigt: indien een component faalt wordt deze gerepareerd,gedurende deze reparatietijd (8) is het systeem n-veilig. Indien nog een component faalt waardoor delevering uitvalt, wordt een van beide componenten versneld gerepareerd met een duur gelijk aan deversnelde-reparatieduur 8,nel' RAMSES kent geen versnelde reparatie. Wei kan in RAMSES kort- enlangdurend onderhoud opgegeven worden. Bij de invoer van bovengenoemde gegevens in RAMSESeen omrekening gebruikt, zie [Hop97, biz. 34]. Deze omrekening wordt aan het einde van deze bijlageuitgelegd.

Uit de gegevens blijkt dat scheiders en koppeischakelaars faalvrij verondersteld zijn. Ook hetonterecht aanspreken of het weigeren van een beveiliging wordt niet meegenomen. WeI is hetcommon mode falen van railsystemen meegenomen, zie Tabel 11.

TabeIll: Common mode falen van railsystemen

Railsysteem A (/jr.) 8 (u.)150 kV 1,75 10-4 250 kV 1,75 10-4 410 kV 1,75 10-4 4

II De gegevens in [Sch98] zijn gedee/te/ijk overgenomen uit [Hop97]. De gegevens zijn gebaseerd op deEnergieNed gegevens uit 1993 (faa/tempo) en gesprekken met E-Trans werknemers (onderhoud en reparatiegegevens).

Pagina 53

WarmtekrachteenhedenAan de hand van gegevens van de WKONI2 is een analyse gemaakt van de op dit moment aanwezigeopwekeenheden in het hele ENW-net. In deze analyse komen aileen de door WKON beheerde opwekeenheden naar voren. Dit is geen probleem aangezien het merendeel van de in het ENW-netaanwezige opwekeenheden bij de WKON beheerd wordt. Uit deze analyse volgen gegevens inTabel 12.

Tabel12: Gegevens opgestelde decentrale opwekeenheden van de WKON

Type Opgesteld vermogen Percentage t.o.v. totaal Opmerkingen(kW) (%)

Tuinbouw 37.683 73,7Zorg 5.949 11,6Woningbouw 2.974 5,8Zwembaden 2.465 4,8Industrie 1.215 2,4 niet op het netUtiliteit 858 1,7 niet op het net

Totaal 51.144 100,0

Duidelijk is dus dat het merendeel van de opwekeenheden bij de tuinbouw staat, zo'n 74%. Beslotenis van een aantal van deze eenheden het uitvalstempo en -duur te bepalen. Met het uitvalstempo wordtin dit geval het niet-Ieveren van energie bedoeld. Dit niet-Ieveren ontstaat voornamelijk ten gevolgevan de bedrijfsvoering. Een klein gedeelte wordt bepaald door storingen in de opwekeenheid. Deverhouding tussen beide is niet vastgesteld. Hiervoor zijn uitgebreidere analyses nodig van deopwekeenheden. Deze zijn gezien de tijd niet uitgevoerd. Daarnaast is een eventuele gemeenschappelijke oorzaak, bijvoorbeeld een spanningsdip, niet beschouwd. Ook hiervoor zijn uitgebreidere analyses nodig.

De eenheden bij de WKON draaien voornamelijk tijdens de plateau-uren, dus van 8.00u tot 20.00u(van maandag tot en met vrijdag). Er is een selectie van een aantal tuinbouw eenheden gemaakt envan deze selectie is in de maand december 1997 het aantal malen niet-Ieveren en de duur per keergeYnventariseerd tijdens de plateau-uren. Hiervoor is gekozen aangezien er uitgegaan wordt van eenmaximale belasting in het net Bij de inventarisatie wordt een splitsing gemaakt in twee typenopwekeenheden; met en zonder warmteopslagtank (WOT). Een eenheid met een warmteopslagtankdraait zoveel mogelijk tijdens plateau-uren omdat dan de terugleververgoeding het hoogst is. De danopgewekte warmte wordt opgeslagen en gedurende de nacht gebruikt. Deze eenheden draaien dusvrijwel continu tijdens de plateau-uren. De eenheden zonder warmteopslagtank vertonen een watgrilliger gedrag. Bij de WKON zijn 90 opwekeenheden bij tuinbouw opgesteld waarvan er 54 eenwarmteopslagtank hebben. De verwachting is dat in de toekomst de eenheden allemaal eenwarmteopslagtank hebben en voornamelijk tijdens plateau-uren zullen draaien.

/2 WKON is een onderdeel van ENW Power en plaatst en beheert warmtekrachtinstallaties in een gedeelte vanhet ENW gebied

Pagina 54

In de analyses in RAMSES worden voor de decentrale opwekeenheden de gegevens van de tuinbouweenheden met en zonder wannteopslagtank gebruikt. Er wordt een onderscheid gemaakt tussen deeenheden met en zonder wannteopslagtank, zodat de invloed hiervan op de betrouwbaarheid bepaaldkan worden. Vit de gegevens van de WKON kan voor elk type eenheid het faaltempo, oftewel hettempo van niet-Ieveren, en de uitvalsduur, oftewel de duur van niet-Ieveren, bepaald worden. Dezestaan in Tabel 13.

Tabel 13: Faalgegevens opwekeenheden met en zonder wannteopslagtank

gem. faaltempo (lu.)gem. faaltempo (/jr.)gem. uitvalsduur (u.)

met WOT0,024206,34,462

geen WOT0,062546,22,685

Vit de tabel blijkt dat de eenheden met wannteopslagtank een kleiner faaltempo hebben maar weI eengrotere uitvalsduur.

Omrekening faalgegevensZoals in de eerste paragraaf aangegeven is er een omrekening gemaakt voor de RAMSES invoergegevens. Dit is gedaan om het versneld repareren van een component mee te nemen in RAMSES.

Er wordt aangenomen dat het net n-l veilig is. Een uitval van een component heeft dan geen invloedop de niet-beschikbaarheid. Zogenaamde tweede-orde uitvallen zullen weI een bijdrage hebben in deniet-beschikbaarheid. Dit is bijvoorbeeld een uitval van een component als een ander component algefaald is of een uitval tijdens onderhoud van een component. De niet-beschikbaarheid ten gevolgevan falen kan dan beschreven worden door:

NB = A2(A ISI)S snel 2De 2ecomponent wordt versneld gerepareerd.Bovenstaande vergelijking kan omgeschreven worden tot

NB=A 2{A 1(Ssnel,1 +Sl -Ssnel,I»)esnel,2

=A 2{AlSsnel,1 +A1(SI -Ssnel,I»)esnel,2

Door nu in RAMSES bij component 1 als reparatieduur Ssnet,1 in te vullen en naast het onderhoud uitTabellO een tweede onderhoudsactie in te voeren met tempo AI en duur SI-Ssnel,l, worden de nietbeschikbaarheden correct. De verhouding tussen niet-beschikbaarheid ten gevolge van onderhoud enten gevolge van falen klopt niet meer, maar de totale niet-beschikbaarheid weI. Ook de duur tengevolge van enkelvoudig falen klopt niet meer, maar dit is geen probleem aangezien uitgegaan wordtvan een n-l veilig net.

Pagina 55

Bijlage I: Betrouwbaarheid van een groep opwekeenheden

In deze bijlage wordt ingegaan op de betrouwbaarheid van meerdere kleine eenheden. Dit isgebaseerd op [Hof97].

Stel er wordt een maximale totale belasting Pg in het net gevraagd. Voor de voeding zijn N decentraleopwekeenheden beschikbaar. Elke eenheid heeft een uitvalkans 'A. Verder worden de eenhedenidentiek verondersteld. Stel dat het totale opgestelde vermogen van de eenheden gelijk is aan T(T > Pg). De grootte van een eenheid, L, bedraagt dan L = T / N.

De kans dat er x eenheden in bedrijf zijn (en dus N-x eenheden uit bedrijt), gedraagt zich volgens eenbinominale kansdichtheidsfunctie f(x):

P(x eenheden in bedrijf) =f(x) =(:)(1- 'Ay 'AN-

x (1-1)

De belasting kan gevoed worden indien minstens Xmin eenheden in bedrijf zijn. De kans dat minimaaldit aantal eenheden in bedrijf is, kan dan geschreven worden als

N

Fx = If(n)

Dit kan ook geschreven worden alsxm",-I

Fx =1- I fen)n=O

(1-2)

(1-3)

F( 100) 0.8

De rechterterm van het rechterlid is gelijk aan de binominale kansverdelingsfunctie voor X,nin-I

successen in N trekkingen bij een kans op succes van l-'A.

1.2

1 T---------==:::::::t"""....,.rOLl

F(20) 0.6

F(5)0.4

0.2

o 20 40 60 80 100 120P

Figuur 13: Kans F dat een gevraagd vermogen P geleverd kan worden

Indien er in een net N eenheden met een totaal vermogen van 100 MW opgesteld zijn ziet de kans opleveren, F, van een bepaald gevraagd vermogen, P, eruit zoals weergegeven in Figuur 13. In degrafiek is de kans uitgezet voor drie waarden van N namelijk 5, 20 en 100.

Pagina 56

Stel dat de gewenste kans op het niet kunnen leveren van het gevraagde verrnogen, kleiner moet zijndan q. De kans dat de belasting gevoed kan worden, Fx, moet dan voldoen aan

Fx

> I - q (1-4)

Combinatie van (3) en (4) geeft:x m11l -1

2)(n)<qn=O

Er geldt dus ook

If(n) ~qn=O

Het gewenste minimale aantal eenheden, "min' kan dan aan de hand van (6) bepaald worden.

(1-5)

(1-6)

Vervolgens kan het maximaal (met de gewenste betrouwbaarheid) te leveren verrnogen, Pmax' bepaaldworden aan de hand van:P = x .. L (1-7)max mm

Indien de belasting Pg bedraagt, kan de gewenste (minimale) eenheidgrootte, Lg, berekend wordenmet:

PgL g =- (1-8)x min

Bijvoorbeeld:

Stel de belasting Pg is 100 kW.De kans dat niet geleverd wordt moet kleiner zijn dan 1 dag in 10 jaar, oftewel q=1/3650.De uitvalskans Avan een eenheid is 0,05.

Indien N=100 is de minimale eenheidgrootte 1,16 kW,bij 25 eenheden 5,26 kW enbij 5 eenheden 50 kW.Het totale opgestelde verrnogen in deze gevallen is dan 116 kW, 131,5 kW resp. 250 kW.Er is dus een overcapaciteit aanwezig van 16%, 31,5% resp. 150%.

Vit dit voorbeeld blijkt duidelijk dat het uit het oogpunt van uitvalskans gunstiger is om een in hetopgesteld verrnogen te verdelen over veel kleine eenheden in plaats van over enkele grote.

Pagina 57

Bijlage J: Resultaten betrouwbaarheidsanalyses variant Stnd mettoevoeging van decentrale opwekking

In deze bijlage worden de resultaten gegeven van de analyses van variant Stnd waaraan decentraleopwekking is toegevoegd. De manier van aansluiten van decentrale opwekking wordt weergegevenmet de afkortingen zoals gedefinieerd in paragraaf 3.3. Bij de analyses in deze bijlage hebben dezeafkortingen aileen betrekking op de manier van aansluiten van de decentrale opwekeenheden. Denumerieke waarden zijn weergegeven in Tabel 14. De resultaten van de 10 kV installaties wordenweergegeven in de vier figuren in deze bijlage.

Tabel14: Betrouwbaarheidsgegevens variant Stnd met toevoeging van decentrale opwekking

HMM HFD NVP RZBVariant E (jr.) T (min.) E (jr.) T (min.) E (jr.) T (min.) E (jr.) T (min.)

Huidig 0,040 10,43 0,062 19,76 0,061 20,09 0,060 18,65Stnd 0,043 18,57 0,067 24,75 0,071 27,16 0,065 23,00

G 0,042 7,74 0,066 18,31 0,065 17,45 0,064 17,11lOR L 0,042 7,74 0,066 18,31 0,065 17,45 0,064 16,62

0 0,043 7,86 0,066 18,31 0,065 17,45 0,064 19,98

G 0,043 11,94 0,067 19,97 0,065 17,89 0,065 17,5350R L 0,043 11,94 0,067 19,97 0,065 17,89 0,065 17,04

0 0,043 18,39 0,067 23,63 0,065 21,65 0,065 21,33

\'.

\\.

Huidig--?

-----~I----\ I II "I ..\ "

"--r, ---~\------- ----T.-,-,-,-----+------------ ----

I. __ .1 '\ St~'~' '. -----+---.,'-''---"-k-----\-----+---1.. v '.

\ ~..... ......-'\ \ ' ...

'. 50R-O ,

----Ir---~'",--+-----+--".'"7-,,---+------+-----+---_______.::-+---1.... ......... "'" -. 2 minljr

,50R-L

~:-" 50R-G...

25,00

30,00

20,00

C§. 15,00

I-

10,00

10R-G10R-L\.-----> •10R-O! --- - - 1 min~r

5,00 +------+----+------+----J-------=-"-'-+~--_+----+_____j

-- -'- ~---- - - 0,5 min~r

0,00 0,02 0,04 0,06 0,08

E (/jr)

0,10 0,12 0,14

Figuur 14: Betrouwbaarheid 10 kV rail in HMM in Stnd variantmet toevoeging van decentrale opwekking

Pagina 58

0,5 min~r

1 min~r

2 min~r

- I '~\'l-~~--l---

J', I~- .~-- ~

50R~O ~_, • "'"

50R~L ".... Iuidig .' 50R-G "', '-

'\" '~;~ ,-,

'- ..."- ...

'. 10R-L

'p~," \ 10R-Q'. , ,'- ... '- '-... -

" ... ,'- ... ... ", ... ... -, ... --... ... . ...

' .--'- ... '- -- "...'-,

~-~~t" - ... . '. --=r - -.~-. -

----- I

\H

'-~""t'.'

'-'.

"---+-------"-

,\,,

\\

\,

~- ------~t---

L-------L--

1-----[\ I -

~ "-~~~-.~.~~-~,--- ------1.---

5,00

25,00

20,00

30,00

cg 15,00~

10,00 -------

0,00 0,02 0,04 0,06 0,08

E (Ijr)

0,10 0,12 0,14

Figuur 15: Betrouwbaarheid 10 kV rail in HFD in Stnd variantmet toevoeging van decentrale opwekking

20,00

30,00 I--~-\r \...- sln~"o", -------lI, 'I, ",j ' ".

25,00 --~-----f----,,~----t----~-----t.--,,------"

\.... "-'. ., Huidig ",,-

--~\\ 1 '::~,'t~·(;; '~'--"-"'--,.-,-...-...-+-'-- 1j\ 10R-~) " ...

- _\1,-'"''1 ["""" =--l~------ -------'j::::. 'm.,'..... .... ......

'. ...10,00 -- -----+--------I----~~~ ---I----""-... ~_c.-,-_.-.-.,---f------+----1

...... ~ - ... -

~§. 15,00~

0,140,120,100,08

E (IJr)

0,040,020,00

....... - -'-..

'.0 [----1------+-----1----,.-_''_'._..-t-------_.• -__----1-_-_- ~ ~-. - - ~~~1~~::,0,06

Figuur 16: Betrouwbaarheid 10 kV rail in NVP in Stnd variantmet toevoeging van decentrale opwekking

Pagina 59

-r---r130,00

25,00

20,00

CI 15,00

I-

10,00

1- --T--\T- -I \,-r-

r~~ ,'"\. i '''''~G,,:: ":"""' 1 • " - - - I.•~__I'\1 ""1-- I - 2 min~r

\ ", ,, ,~

+------+-----+---''''-c-,-+-----+-----~--~_:_.,-_---+------c----........... -._--

--- 1 minfJr

0,14

--- ... _--

0,120,100,08

E (ljrl

0,040,02

--, , .............. - --._-

.....- -f---------r-------+------+---~~r==--__+_---___+----___-I_I ~ __--+---I_. L----T·--~~-L--Io'm""

0,060,00

5,00

Figuur 17: Betrouwbaarheid 10 kV rail in RZB in Stnd variantmet toevoeging van decentrale opwekking

Pagina 60

Bijlage K: Resultaten betrouwbaarheidsanalyses varianten met decentraleopwekking

In deze bijlage worden de resultaten van de betrouwbaarheidsanalyses gegeven van de varianten metdecentrale opwekking. Van aile stations worden de resultaten in tabellen gegeven en van de stationsHMM, HFD en RZB ook de grafieken. De grafieken van station NVP staan in paragraaf 5.4.2. In detabellen staan de gegevens voor beide bedrijfsvoeringen (bedr. voer.). Indien er geen waardeningevuld zijn in de kolom "nieuwe bedr. voer." waren er geen verschillen tussen de beide bedrijfsvoeringen (bijvoorbeeld bij aile 50R varianten). Aile gegevens zijn numerieke gemiddelden van debetrouwbaarheidsgetallen van de in het station aanwezige 10 kV belastingen

Tabel15: Betrouwbaarheidsgetallen 10 kV rail in NVP

'huidige' bedr. voer. nieuwe bedr. voer.

Variant E Ur.) T (min.) E Ur.) T (min.)

Huidig 0,061 20,09 - -Stnd 0,067 24,75 - -

G 183 267,5 184 6,78lOR met WOT L 200 249,3 3,21 39,98

0 183 267,6 0,522 161,6

G 443 161,0 446 6,1672MW lOR zonder WOT L 540 142,0 163 15,91

0 442 161,1 1,13 118,6

G 0,065 19,71 - -50R L 0,065 17,51 - -

0 0,069 25,82 - -G 0,221 97,16 0,064 23,71

lOR met WOT L 183 267,5 0,516 162,80 0,221 97,31 0,065 24,05

G 0,445 86,17 0,064 23,6932MW lOR zonder WOT L 443 161,0 1,13 119,0

0 0,445 86,25 0,065 24,44G 0,065 22,45 - -

50R L 0,065 23,89 - -0 0,065 24,34 - -

Pagina 61

Tabel16: Betrouwbaarheidsgetallen 10 kV rail in HMM

'huidige' bedr. yoer. nieuwe bedr. yoer.

Variant E Gr.) T (min.) E Gr.) T (min.)

Huidig 0,040 10,43 - -Stnd 0,043 18,57 - -

G 354 96,12 183 5,67lOR met WOT L 183 267,7 0,656 193,1

0 0,041 10,33 0,041 11,83

G 1110 72,65 444 5,4472MW lOR zonder WOT L 442 161,1 1,54 132,0

0 0,041 10,33 0,041 11,83

G 0,042 12,13 - -50R L 0,042 12,13 - -

0 0,042 18,77 - -G 0,042 16,69 - -

lOR L 0,042 16,70 - -32MW 0 0,042 16,70 - -

G 0,043 17,12 - -50R L 0,043 16,39 - -

0 0,043 18,57 - -

'. 4 min!)r

r......................

"-

'.

50R·O 72 '.1\ ~"nn ~ ~.20 +---------+---

30 .-. - --- ---- ,-----------,-.- ---------,--~--,------------~--------.-~-,----_____,

\ \ II. \,

\ '.'. '.

'." I\

25 +----_____j------''\-------+------'4c-----+-----+----f-------i\

\\

'~1 \ Sind '

10R.G, 32\ 4lt - / 50~'G, :>10R.O,32 \ • L "

10R-L, 32/ ~.;c- 50R·L, ;j~,'2 .... ....§. 15 +---------t------+-----+-~--+_--~f__--__t--'-..:.,',"'.. -~ "-

• "" 2 min!)r

• "', ( 50R·G, 725OR·L,72Huidilt-_~

10 +-----f__-------'f-----+----1---------~---+_---+--_____j

.... - ...--... 1 min!)r

5 .---.------.---+----f__-----+------+-----1----+-----I

0,140,120,100,08

E(/jr)

0,060,040,02

o ~----_____j-----+---_+_-----l-----_+_---+-----I___----.J

0,00

Figuur 18: Betrouwbaarheid 10 kV rail in HMM met decentrale opwekking

Pagina 62

10000,001000,00100.0010,001,000,10

---1' --------~--~-----~-------

I-~_~,':""~\ "m•• ~m'""l-;~_~ ........ .-J)

2~ , , I .... -I I , ..........I Ii".....~ I i I ........ ,. 10R-L, 72

I

iI \............1 I ............1'" l-\--LI---\~l-"" -----r\-\----+-----+-------+-----

150 L------\.- ---l ~---~- ----------4----------+-----------1

c I .. _\\1 \I \ "I- t l "

\ "\\

100 -----\----+-------t---~--_+-----____i

r\minfjr \. .. \\~ \\ l\ " \ \ I\ \ t 40R-G,72

50----'''\',Stn'd- \-"---1\'-" \" -I---,.L'----+----'.,J .... .~ ... I

~..... ....... , ''', '...... I• ..2'.:0-1. R-O, 72 ""'_ ',,__ ',,__,,;,

o HUidig _.c,. --•••-_.- ,:"- -'-__ =..:....,...::.:::..=-"'~_~.....::.., ·_._0 f-------

omE(/jr)

Figuur 19: Betrouwbaarheid 10 kV rail in HMM met decentrale opwekkingmet warmteopslagtank

10000,00

oI

1000,00

__ 0

---

100.00

"

I

I.

I

\\

ii\I

\ ---0-<'- - -',- - - --'OR-L, 72

\\\

\\\

\,\

\,\

\\

\

\

\\,

- --~nfjr-- ---- \ 60 minfjr I 600 minfjrt \ !

_____1.. I ---f--------i..-------+--- + -+ _, I, iI\I

\1 minfjr"

,, i

- ---- .. ------1,------ -- -----.,,----+------,.-----+-------+-------1-------i\,

\

\ t'",\ \50 -t----\c---\ \" ----t-;\.,-------t-'<c-,-------+------,4------____i

", Sind "', ' " 10R.G,71......1/. ..... " .... , I

0..... 1 ", ....., "" 'O

I Huidig --, • ';:"1<1 -~?3 --", -- -- _0..~....+ ~ -._- .'n~~':" ..··--.....,~___+~...;,:;;;""'-'=~_-+------___1

0,01 0,10 1,00 10,00

E(/]r)

200

250

100

Figuur 20: Betrouwbaarheid 10 kV rail in HMM met decentrale opwekkingzonder warmteopslagtank

Pagina 63

Tabel17: Betrouwbaarheidsgetallen 10 kV rail in HFD

'huidige' bedr. voer. nieuwe bedr. voer.

Variant E (ir.) T (min.) E (ir.) T (min.)

Huidig 0,062 19,76 - -Stnd 0,067 24,75 - -

G 183 267,3 183 5,88lOR met WOT L 183 267,6 183 5,01

0 183 267,6 0,065 20,31

G 443 161,0 445 5,5872MW lOR zonder WOT L 442 161,1 443 5,00

0 443 161,1 0,065 20,25

G 0,065 19,07 - -50R L 0,065 18,93 - -

0 0,065 22,83 - -G 0,257 101,2 0,065 24,32

lOR met WOT L 0,240 99,44 0,065 24,350 0,257 101,2 0,065 24,32

G 0,531 87,90 0,065 24,3232MW lOR zonder WOT L 0,488 87,18 0,065 24,35

0 0,531 87,90 0,065 24,32

G 0,066 23,12 - -50R L 0,066 25,00 - -

0 0,066 24,97 - -

- - - J.2 min~r

... ...".J 4 min~r

'-

'..........

".

20

30 r-----T~~ ';il~-L'3

25 f- --+ ~.I .~ ___1\5.0R---..o='Q:.~:---l-----+----+-------j* V-,,-- SInd'"'\ , "'c-50R-G, 2 -',

\ 50R-O.72 1_7- .... ',.\, I -',

______J-~ -1--_R=r,'~=~1' i ' I', Ic§. 15I-

"

.... , ......10 I ~ ..... I I I

I i ~.. i i

-.... -._--~,-~ 1 min~r

5 I 'i 'I 'I 'I

0,140,120,100,06

E (ljrl

0,060,040,02o ,~;;----.~;;_---~:--------:~------J------l----J-----l-I !

0,00 "..J

Figuur 21: Betrouwbaarheid 10 kV rail in HFD met decentrale opwekking

Pagina 64

..'.

....

..,

i\\

\

1

\\,

,1 minfJr,100

200

250[

I ... --r~~~I. 60 minfJr -1\600 minfJr //:.- -.---,--- ~·---'-----+--~-·---+--------/~---TI·---------1

\ 1 /// :

I \ I \ \ 10R-O,]2'// i'.--_ .. --------.-----+----T----.---+--/+/-----+---"-I-------j

\ \. \ // '1 10R-G,72\ \\ \ / 10R-L,72\ \ ,//

\ , \ /

150 - .-----...\ _-+ .__--.-l_. !- .+~. _/ '.

/ .,/ "

// \

/ '/ \

/ \,

E(/jr)

Figuur 22: Betrouwbaarheid 10 kV rail in HFD met decentrale opwekkingmet warmteopslagtank

\ 600 minljr!

250

-.-.--"-.----- - ..-.. -._-'---.--~---4-----,_---~----.~-------~~ minfJr \. 60 minfJr

---------\-------+----+c------!----'------+-----------j---------jI.,

1000,00100,00

,..10R-O, 72,..,..,..,..,..

....................

\\\\\\'.

\

0,10

"I

\.,

\\

\

\\

\ v..... I<p I ,..,.. \ 10R-G,72

110R-G, 33/ \ ,..,..,..,.. \ 10R-L,721

\~OR.L, 32/ / \~ ,.. ,.. ,.. 1

10 -~32// ,..,.. :..------+--+,'c-/---",.L---hc--------r':--------f------+---I

...... Stnd ,,/ ',...................... '...."'.... I" \,,/............. ~" I

...... If:...... ..... "... ... ~... "....... I.......... IL" -. "........ .. IHuidig~ ........._.......... ....

_______-+_--_-_.._.._=.===~~~~ ... -'" -. - ",_","':::':::';:._"...;.-'=-:-::C:::'-_=~~---!_~.....::c:::...::c-=-O'-"t~. ~---I1,00 10,00

E(ljr)

··•. 1 minfJr\

o0,01

50

100

150

\

i '\ 1 I

""1-·_··--_--:\'\-----+------\--+----+',,-,----+--------!---------I

, \ \

\ \c§.I-

Figuur 23: Betrouwbaarheid 10 kV rail in HFD met decentrale opwekkingzonder warmteopslagtank

Pagina 65

Tabel 18: Betrouwbaarheidsgetallen 10 kV rail in RZB

'huidige' bedr. yoer. nieuwe bedr. Yoer.

Variant E Ur.) T(min.) E Ur.) T (min.)

Huidig 0,060 18,65 - -Stnd 0,071 27,16 - -

G 183 267,8 1,84 192,5lOR met WOT L 0,851 187,4 0,236 141, I

0 183 267,6 0,387 156,0

G 443 161,1 4,34 130,672MW lOR zonder WOT L 1,97 129,2 0,479 110,0

0 442 161,1 0,821 116,6

G 0,110 68,37 - -50RmetWOT L 0,110 67,64 - -

0 0,116 71,50 - -G 0,176 59,88 - -

50R zonder WOT L 0,175 59,27 - -0 0,181 63,06 - -G 1,13 185,3 0,063 22,48

10RmetWOT L 0,202 94,88 0,063 20,550 1,13 185,3 0,063 22,48

G 2,64 127,7 0,063 22,4832MW lOR zonder WOT L 0,400 85,22 0,063 20,55

0 2,64 127,7 0,063 22,48

G 0,064 21,91 - -50R L 0,064 22,88 - -

0 0,064 22,86 - -

2 minljr

4 minljr

1 min/jr

8 min/jr

0,200,180,160,140,120,10

E (lJr10,080,06

I \1 I~

I ""-'1Q!r::-::-1 ..\~ >iQ!1-' ~~~p',.,,~n.. 50R-G, 2 -;" '

\,-----\\"J - -r- r" j50R-O, 72150R-G,72

#-. /7-, 50R-L, 72 --J,"

I\~+-~,

", ,

I'- ,",

"~ "-

" , -" ' -----, ", "I '" ................

, , Sb "-1---- ' "~ ~ , '--... " 50R.L, 3~ " _ --.. .........

5~-O, 31 "". <E- 50R- ,32 '- '. , '- , --'- -- ---.

HUi~i~'1-" -- , -, - '-.------ - - -~'---. ---- --'---. "-_.- ._--

- -.., .. _- - ... _- .... _- ----- .. - - .... _---.

'.

....,-----'r

\,

20 +----_+_

':-t0,00 0,02 0,04

30

c!. 40...

Figuur 24: Betrouwbaarheid 10 kV rail in RZB met decentrale opwekking

Pagina 66

1000,00100,00

600 min/jr;;0 l

; I;

;; ,

i ;;

I\ ;

;I

\ ; ; ; loR-G, 72 lOFi-O, 72I

; II ;

I ;; I

;

I,

\ I\ .J

\-T~=----

\8 min~r - I \60 min~r_11 _ ~\:-1\ I -';- "I \

\ \I ,

\ \\~--~l~ I \

200 -----------t-------- I --O-l::------t"

\ 10R-L.72 \ _---0 0i r"i i\ , ~\ I l~ __ .1-----

I 0, f1---------,,----+ ----w-\-~ --~

, 0 \ I\ \ I

'. \ / \\ \ f I

100 [1min~r \ '. ~o l, \\" , I \ "", r--- \ I \ '\

\ '\. f" J" 10R-L, 3~ \ /

50 - - -".;-- I --\-------I;---+"'-.o,--------1-'-c---------1--------I '" \ Sfd "_ f10R-G,32 " ""

,1_ ~:,;_tt__-~~~.J:~~~~t_::~ >::1->:::.:--=,,~~10,01 0,10 1,00 10,00

150

250

E (ljr)

Figuur 25: Betrouwbaarheid 10 kV rail in RZB met decentrale opwekkingmet warmteopslagtank

250

200

~=----'\--m-in-~-r-~-l _\_\6_0 ~i:~_r_-+__ \~OO min_lj_r_-+- -+- _

~ \ 1

\ I \

\ " \I I,\\

1000,00100,00

\\\

"

10,00

//

1.00

\

"\

X/ ..

//

, /fOR-G,3";, -"'OR-O, 32- -..,

... ..."

'-

0,10

\

\

i\ \I I

'" ----~---------'.,--- -,----~----_+-----'---_+-_......---c....=_----~.j--~=-----c'--__1\ \ \ 1°~~,22------ /\ 10R\L,~ 0 0 O\k- //

\ 1: 0 ---~---\--- ---------- -_/". 0\ /' 10R-O, 7~

\ / \'\1 min~r

\ " __ 0

" r - -'.- TOR:[, 32\ I \'.... I \

--\-- , '\

"-.. : SInd-..__ ~ d/

·......f<Huidig /~ '-

--~~- ..o +-------------I----=--=-==-~+__~----'''-==0,01

50

100

150

E (fjr)

Figuur 26: Betrouwbaarheid 10 kV rail in RZB met decentrale opwekkingmet warmteopslagtank

Pagina 67

Bijlage L: Gedrag van generatoren

In deze bijlage zal een beschrijving gegeven worden van het gedrag van twee typen generatoren, deasynchrone en de synchrone generator. De asynchrone generator wordt vooral gebruikt inwindmolens. De synchrone generator komt vooral voor in warmtekrachteenheden. De twee typengeneratoren hebben een zeer verschillend gedrag tijdens normaal bedrijf maar ook tijdenskortsluitingen.

Normaal bedrijfDe asynchrone generator neemt tijdens normaal bedrijf blindvermogen op uit het net. Vaak wordt deblindvermogensopname vanuit het net beperkt door bij de generator condensatoren te plaatsen. Dezevoorzien dan, gedeeltelijk, in de blindvermogensvraag van de generator. Vooral bij de modemewindmolens wordt hiervan gebruik gemaakt. Deze eenheden worden aanzienlijk gecompenseerdtotdat er bijna geen blindvermogen meer uit het net opgenomen wordt (cos <p bijna gelijk aan 1, vanuitde generator gezien). Omdat de blindvermogensvraag relatief gezien toeneemt als de generator indeellast draait, dus met een slechtere arbeidsfaktor, wordt gebruik gemaakt van in- of uitschakelenvan condensatoren.

Een synchrone generator heeft dergelijke problemen niet. Theoretisch kan een synchrone generatorblindvermogen opnemen en leveren. Dit gedrag is afhankelijk van de mate van bekrachtiging van demachine. Voor het opnemen van blindvermogen is een grotere bekrachtigingsstroom nodig. Tot nutoe worden de eenheden meestal zo ingesteld dat ze geen blindvermogen leveren. Naar aanleiding vaneen gesprek met een generator importeur13 is gebleken dat de warmtekrachteenheden die bij deWKON in bedrijf zijn (zie ook Bijlage H) meestal blindvermogen opnemen. Aangezien degeneratoren bij deze eenheden ongeveer 30% overgedimensioneerd zijn ten opzichte van deaandrijvende gasmotor, kan de generator ook blindvermogen leveren aan het net. Dit kan over hetalgemeen tot een arbeidsfaktor van 0,9 vanuit de machine gezien en afhankelijk van de eenheid en degenerator nog verder.

EilandbedrijfEen synchrone generator kan in eilandbedrijf draaien omdat deze blindvermogen kan leveren. Eenasynchrone generator heeft blindvermogen uit het net nodig en kan over het algemeen niet ineilandbedrijf draaien. Indien het net voldoende capaciteit bevat, bijvoorbeeld doordat er veel kabelsaanwezig zijn, is het toch mogelijk dat een asynchrone generator in eilandbedrijf komt. Eilandbedrijfin een van het voedende net gescheiden deelnet heeft als voordeel, dat dit deelnet nog gevoed blijft.Een nadeel is de veiligheid; er mag niet vanuit gegaan worden dat het deelnet na gescheiden te zijnvan het voedende net spanningsloos is. Een ander nadeel is dat er een faseverschil kan ontstaan tussenhet deelnet in eilandbedrijf en het voedende net. Om beide netten te koppelen is dan eensynchronisatie nodig. Meestal is een net in eilandbedrijf statisch niet stabiel, de frequentie verandert.Door een frequentie(veranderings)beveiliging kan dit gedetecteerd worden waama de eenheiduitgeschakeld wordt.In netten met een groot aandeel decentrale opwekking kan het noodzakelijk zijn een deelnet, bij eenstoring in het voedende net, in eilandbedrijf te houden. Indien aile eenheden uitgeschakeld zoudenworden, ontstaat er een onderbreking bij een groot aantal klanten die niet eenvoudig te herstellen zalzijn. Dit effect wordt groter naarmate er bij het netontwerp meer rekening gehouden wordt met deaanwezige decentrale opwekking. Na herstel van de storing zal het deelnet weer gekoppeld moetenworden met het voedende net. Voor deze koppeling is dan synchronisatie apparatuur vereist enmoeten de decentrale opwekeenheden regelbaar zijn. Daamaast is het belangrijk dat de frequentie inhet deelnet tijdens het eilandbedrijf niet te veel verandert.

/3 R. van der Graafvan CALDIC techniek B. v., importeur van Stanford generatoren. Deze generatoren wordengeplaatst in de warmtekrachteenheden van de WKON.

Pagina 68

KortsluitingenDecentrale opwekeenheden dragen bij in de kortsluitstroom die in een net kan optreden. Door debeperkte kortsluitvastheid van de installaties moeten hier vaak maatregelen voor genomen worden.Dit is besproken in paragraaf 4.2. Ook kunnen decentrale opwekeenheden tijdens kortsluitingen in hetnet de beveiligingen bernvloeden, zie paragraaf 6.1. Daamaast is er vooral bij windmolens nog hetprobleem van lage kortsluitstromen. Doordat de windmolen ook bij lage windsnelheden kan draaien,kan de situatie ontstaan dat de kortsluitstroom die de generator levert kleiner is dan de nominalegeneratorstroom. Om deze dan toch te detecteren zijn geavanceerdere beveiligingen nodig.

Het gedrag van synchrone machines bij een kortsluiting is vrij goed bekend. Van asynchronemachines is weinig bekend. Bij een driefasefout zal de invloed waarschijnlijk klein zijn aangezien debekrachtiging van de machine wegvalt door de lage spanning [Doh21]. Bij een- en tweefasefoutenkan de bekrachtiging in stand gehouden worden door de niet-gestoorde fasen. Van het gedrag van eenasynchrone generator in deze situatie is weinig bekend. Hiervoor zijn gedetailleerde berekeningennodig met uitgebreide modellen van het dynamische gedrag van de asynchrone machine. Aangeziener plannen zijn voor grootschalige windparken, is een dergelijk onderzoek aan te bevelen. Volgens[Nai83] zullen een- en tweefasenkortsluitingen te detecteren zijn door de asymmetrische stromen diedan optreden. Hoe groot deze asymmetrieen zijn, wordt niet aangegeven. Hiervoor is eveneens extraonderzoek aan te bevelen.

Pagina 69

Eindhoven University of Technology MASTER …Samenvatting De laatste jaren is er in de...

Documents

Transcript of Eindhoven University of Technology MASTER …Samenvatting De laatste jaren is er in de...