Підтримання напруги та демпфування низькочастотних коливань на великих об’єктах інверторної генерації в мережах 110 кВ

Анотація

У статті виконано порівняльний аналіз трьох архітектур підтримання напруги та регулювання реактивної потужності для великих об’єктів інверторної генерації потужністю понад 100 МВт, що приєднуються до мереж 110 кВ. Актуальність роботи зумовлена зростанням частки сонячних і вітрових електростанцій та систем накопичення енергії в енергосистемах, де зменшується роль синхронних машин як природного джерела інерції, регулювання збудження та демпфування електромеханічних коливань. Розглянуто три варіанти побудови системи підтримання напруги: класичний статичний синхронний компенсатор у поєднанні з інвертором, орієнтованим на мережу; інвертор з формуванням напруги без окремого компенсатора; гібридну архітектуру, що поєднує інвертор з формуванням напруги та статичний синхронний компенсатор зменшеної потужності. Показано, що застосування режиму фіксованого коефіцієнта потужності для інверторів, орієнтованих на мережу, створює небажаний зв’язок між активною та реактивною потужністю. За швидкого зменшення активної генерації такий зв’язок може послаблювати або навіть погіршувати підтримання напруги, особливо у слабких вузлах мережі та ремонтних схемах. Для прийнятого розрахункового сценарію зі швидким зменшенням активної потужності в електрично близькій зоні встановлено, що архітектури з формуванням напруги забезпечують більш незалежний від активної потужності та швидший відгук реактивної потужності. Окремо проаналізовано вплив коефіцієнта короткого замикання в точці загального приєднання на вибір архітектури. Запропоновано матрицю попереднього вибору технічного рішення для нормальних і ремонтних схем мережі. Обґрунтовано доцільність використання гібридної архітектури у вузлах з низьким коефіцієнтом короткого замикання та за наявності вимог до демпфування низькочастотних міжзональних коливань. Сформульовано пропозиції щодо уточнення нормативних вимог України до великих об’єктів інверторної генерації, зокрема щодо врахування коефіцієнта короткого замикання, пріоритетності регулювання реактивної потужності за напругою над режимом фіксованого коефіцієнта потужності та запровадження вимог до інверторів з формуванням напруги.