KAUNO TECHNOLOGIJOS UNIVERSITETAS · KAUNO TECHNOLOGIJOS UNIVERSITETAS Elektros ir elektronikos...

63
KAUNO TECHNOLOGIJOS UNIVERSITETAS ELEKTROS IR ELEKTRONIKOS FAKULTETAS Tadas Miliauskas HVDC keitiklių charakteristikų tyrimas Baigiamasis magistro projektas Vadovas Prof. dr. A. Morkvėnas KAUNAS, 2016

Transcript of KAUNO TECHNOLOGIJOS UNIVERSITETAS · KAUNO TECHNOLOGIJOS UNIVERSITETAS Elektros ir elektronikos...

Page 1: KAUNO TECHNOLOGIJOS UNIVERSITETAS · KAUNO TECHNOLOGIJOS UNIVERSITETAS Elektros ir elektronikos (Fakultetas) Tadas Miliauskas (Studento vardas, pavardė) Elektros energetikos sistemų

KAUNO TECHNOLOGIJOS UNIVERSITETAS

ELEKTROS IR ELEKTRONIKOS FAKULTETAS

Tadas Miliauskas

HVDC keitiklių charakteristikų tyrimas

Baigiamasis magistro projektas

Vadovas

Prof. dr. A. Morkvėnas

KAUNAS, 2016

Page 2: KAUNO TECHNOLOGIJOS UNIVERSITETAS · KAUNO TECHNOLOGIJOS UNIVERSITETAS Elektros ir elektronikos (Fakultetas) Tadas Miliauskas (Studento vardas, pavardė) Elektros energetikos sistemų

KAUNO TECHNOLOGIJOS UNIVERSITETAS

ELEKTROS IR ELEKTRONIKOS FAKULTETAS

ELEKTROS ENERGETIKOS SISTEMŲ KATEDRA

HVDC keitiklių charakteristikų tyrimas

Baigiamasis magistro projektas

Elektros energetikos sistemų programa (621H63005)

Vadovas

............. Prof. dr. Alfonsas Morkvėnas (Parašas)

Data: .......................

Recenzentas

............. Prof. dr. Saulius Gudžius (Parašas)

Data: .......................

Projektą atliko

............. Tadas Miliauskas (Parašas)

Data: .......................

KAUNAS, 2016

Page 3: KAUNO TECHNOLOGIJOS UNIVERSITETAS · KAUNO TECHNOLOGIJOS UNIVERSITETAS Elektros ir elektronikos (Fakultetas) Tadas Miliauskas (Studento vardas, pavardė) Elektros energetikos sistemų

KAUNO TECHNOLOGIJOS UNIVERSITETAS

Elektros ir elektronikos (Fakultetas)

Tadas Miliauskas (Studento vardas, pavardė)

Elektros energetikos sistemų programa, 621H63005 (Studijų programos pavadinimas, kodas)

Baigiamojo projekto „Pavadinimas“

AKADEMINIO SĄŽININGUMO DEKLARACIJA

20 m. d.

Kaunas

Patvirtinu, kad mano, Tado Miliausko baigiamasis projektas tema „HVDC keitiklių

charakteristikų tyrimas“ yra parašytas visiškai savarankiškai, o visi pateikti duomenys ar tyrimų

rezultatai yra teisingi ir gauti sąžiningai. Šiame darbe nei viena dalis nėra plagijuota nuo jokių

spausdintinių ar internetinių šaltinių, visos kitų šaltinių tiesioginės ir netiesioginės citatos nurodytos

literatūros nuorodose. Įstatymų nenumatytų piniginių sumų už šį darbą niekam nesu mokėjęs.

Aš suprantu, kad išaiškėjus nesąžiningumo faktui, man bus taikomos nuobaudos, remiantis

Kauno technologijos universitete galiojančia tvarka.

(vardą ir pavardę įrašyti ranka) (parašas)

Page 4: KAUNO TECHNOLOGIJOS UNIVERSITETAS · KAUNO TECHNOLOGIJOS UNIVERSITETAS Elektros ir elektronikos (Fakultetas) Tadas Miliauskas (Studento vardas, pavardė) Elektros energetikos sistemų

Miliauskas, T. HVDC keitiklių charakteristikų tyrimas. Magistro baigiamasis projektas /

vadovas prof. dr. Alfonsas Morkvėnas; Kauno technologijos universitetas, Elektros ir elektronikos

fakultetas, Elektros energetikos sistemų katedra.

Kaunas, 2016. 54 psl.

SANTRAUKA

Pasaulyje sparčiai vystosi HVDC technologija, nuolat daugėja nuolatinės srovės jungčių,

sujungiančių skirtingus elektros energijos tinklus ar perduodančios elektros energiją dideliais

atstumais. 2016 metais Lietuvoje pradėjo veikti dvi HVDC jungtys: NordBalt – jungtis su Švedija,

ir LitPol Link – jungtis su Lenkija.

Šiame darbe plačiau nagrinėjama LitPol Link jungtis, atliekamas šios jungties charakteristikų

tyrimas. Siekiant geriau susipažinti su sistema pasinaudojant modeliavimo programa „MICRO-

CAP“ sukurtas matematinis modelis, kuris atitinka HVDC Classic jungties darbo režimus. Taip pat

atliekamas eksperimentinis tyrimas, kurio rezultatai palyginami su modeliavimo rezultatais. Taip

patikrinamas modelio realumas. Ištiriama HVDC keitiklių įtaka elektros tinklui.

Reikšminiai žodžiai (iki 8 žodžių):

Nuolatinės srovės jungtis; HVDC; Tiristorinis lygintuvas; Harmonikos.

Page 5: KAUNO TECHNOLOGIJOS UNIVERSITETAS · KAUNO TECHNOLOGIJOS UNIVERSITETAS Elektros ir elektronikos (Fakultetas) Tadas Miliauskas (Studento vardas, pavardė) Elektros energetikos sistemų

Miliauskas, T. Research on Characteristics of HVDC Converters. Final project of Master

degree / supervisor prof. dr. Alfonsas Morkvėnas; Kaunas University of Technology, Faculty of

Electrical and Electronics Engineering, department of Electric Power System

Kaunas, 2016. 54 pages.

SUMMARY

Nowadays HVDC technology are rapidly evolving in the world. Number of HVDC

interconnectios are constantly growing and a lot of asychonous systems are connected using the

HVDC interconnections. There are two HVDC interconnections started working in Lithuania this

year: NordBalt – Connection with Sweden and LitPol Link – connection with Poland.

In this final project are widely considered LitPol Link system, investigating characteristics of

this connection. Using modeling program „MICRO-CAP“ there are made a model of HVDC

Classic system. Also in this project had been made an experiment of HVDC system in laboratory to

make sure of mathematical model reality comparing with real equipment.

Keywords (up to 8 words):

High Voltage Direct Current interconnections; HVDC; Thyristor rectifier; Harmonics.

Page 6: KAUNO TECHNOLOGIJOS UNIVERSITETAS · KAUNO TECHNOLOGIJOS UNIVERSITETAS Elektros ir elektronikos (Fakultetas) Tadas Miliauskas (Studento vardas, pavardė) Elektros energetikos sistemų

TURINYS

SANTRUMPOS ......................................................................................................................... 8

ĮVADAS ..................................................................................................................................... 9

1. APIE HVDC .................................................................................................................... 10

1.1. HVDC istorija ........................................................................................................... 10

1.2. Kodėl HVDC? .......................................................................................................... 11

1.3. HVDC sistemų tipai ................................................................................................. 14

1.4. HVDC CSC sistema ................................................................................................ 16

1.4.1. Galios krypties keitimas ...................................................................................... 18

1.4.2. Išlygintos įtampos vertės priklausomybė nuo tiristorių valdymo kampo α ........ 19

1.4.3. Harmonikų analizė ir filtravimas ......................................................................... 20

1.5. HVDC VSC sistema ................................................................................................. 24

2. LITPOL LINK JUNGTIES ANALIZĖ ......................................................................... 26

2.1. Bendra sistemos apžvalga ......................................................................................... 26

2.2. LitPol Link jungties prijungimo prie tinklo pereinamieji procesai .......................... 27

2.2.1. 330 kV tinklo filtrų prijungimas .......................................................................... 28

2.2.2. 330 kV keitiklių transformatoriaus prijungimas prie tinklo ................................ 29

2.2.3. 400 kV tinklo filtrų prijungimas .......................................................................... 30

2.2.4. 400 kV keitiklių transformatorių prijungimas prie tinklo ................................... 31

2.3. LitPol Link jungties galios perdavimo analizė ......................................................... 33

2.3.1. Ventilių deblokavimas ......................................................................................... 33

2.3.2. Keitiklio minimalios galios perdavimas .............................................................. 35

2.3.3. Keitiklio veikimas maksimalia galia ................................................................... 36

3. TIRIAMOJI DALIS ......................................................................................................... 38

3.1. Modeliavimas ........................................................................................................... 38

3.1.1. 6 pulsacijų lygintuvo matematinis modelis ......................................................... 38

3.1.2. 12 pulsacijų lygintuvo matematinis modelis ....................................................... 42

3.2. Eksperimentinis tyrimas ........................................................................................... 45

3.2.1. 6 pulsacijų lygintuvo eksperimentinis tyrimas .................................................... 45

3.2.2. 12 pulsacijų lygintuvo eksperimentinis tyrimas .................................................. 48

3.3. Tyrimo rezultatų analizė ........................................................................................... 49

3.3.1. 6 Pulsacijų lygintuvo tyrimo rezultatai ............................................................... 49

3.3.2. 12 pulsacijų lygintuvo tyrimo rezultatai .............................................................. 50

3.4. HVDC sistemų įtaka elektros tinklui ........................................................................ 51

3.4.1. Harmonikų lygio analizė ..................................................................................... 51

3.4.2. HVDC filtrų įtakos tinklui tyrimas ...................................................................... 52

IŠVADOS ................................................................................................................................ 53

Page 7: KAUNO TECHNOLOGIJOS UNIVERSITETAS · KAUNO TECHNOLOGIJOS UNIVERSITETAS Elektros ir elektronikos (Fakultetas) Tadas Miliauskas (Studento vardas, pavardė) Elektros energetikos sistemų

LITERATŪRA ......................................................................................................................... 54

PRIEDAI .................................................................................................................................. 55

Page 8: KAUNO TECHNOLOGIJOS UNIVERSITETAS · KAUNO TECHNOLOGIJOS UNIVERSITETAS Elektros ir elektronikos (Fakultetas) Tadas Miliauskas (Studento vardas, pavardė) Elektros energetikos sistemų

8

SANTRUMPOS

HVDC – Aukštos įtampos nuolatinė srovė (angl. High Voltage Direct Current);

AC – kintamojo srovė (angl. Alternating Current);

DC – nuolatinė srovė (angl. Direct Current);

IGBT – Izoliuotos užtūros dvipolis tranzistorius (angl. Isolated Gate Bipolar Transitor);

LCC – Linijos valdomas (tiristorinis) keitiklis (angl. Line Comutated Converter);

CSC – Srovės (tiristorinis) keitiklis (angl. Current Source Converter);

VSC – Įtampos (IGBT tranzistorių) keitiklis (angl. Voltage Source Converter).

Page 9: KAUNO TECHNOLOGIJOS UNIVERSITETAS · KAUNO TECHNOLOGIJOS UNIVERSITETAS Elektros ir elektronikos (Fakultetas) Tadas Miliauskas (Studento vardas, pavardė) Elektros energetikos sistemų

9

ĮVADAS

Elektros energija – viena iš pagrindinių energijos rūšių, be kurios gyvenimas šiais laikais

sunkiai įsivaizduojamas. Visame pasaulyje labai greitai išplito įvairios technologijos bei prietaisai,

palengvinantys žmogaus buitį: nuo įvairių elektrinių buities prietaisų iki kompiuterių ar išmaniųjų

telefonų. Tačiau visi XX-XXI amžiaus išradimai be elektros energijos prarastų savo vertę, o

daugelis žmonių net negalėtų įsivaizduoti savo gyvenimo. Elektros energijai užimant tokią svarbią

vietą būtina užtikrinti patikimą jos tiekimą.

Nuo elektros energijos atradimo (IX a. pabaiga) iki šių dienų akivaizdžiai matomas šios

rinkos tobulėjimas. Įtampos lygis pasiekė šimtus kilovoltų, o elektros energijos suvartojimo kiekis

nuolat didėja. Siekiant išlaikyti stabilų elektros energijos tinklą būtina jį kontroliuoti, t.y. stebėti

įvairius tinklo parametrus. Pagrindinė stabilaus tinklo taisyklė – elektros energijos turi būti

pagaminama tiek, kiek ir suvartojama, o kuo elektros tinklas didesnis, tuo mažiau jis jautrus

elektros energijos vartojimo pokyčiams. Pastebėję šį reiškinį mokslininkai nusprendė, kad reikėtų

sujungti atskirus elektros tinkus, taip sukuriant stabilesnį elektros tinklą.

Šiuo metu beveik visose pasaulio elektrinėse (išskyrus didžiąją dalį atsinaujinančių šaltinių

elektrinių) generuojama trifazė kintamos srovės elektros energija. Tačiau elektros energijos tinklų

negalima tiesiog sujungti į vieną pasaulinį tinklą. Priežastys yra kelių rūšių:

skirtingų parametrų elektros energija;

dideli atstumai tarp skirtingų elektros tinklų;

nuostoliai perduodant kintamos srovės elektros energiją dideliais atstumais;

ir kita.

Norint sujungti skirtingų elektros energijos parametrų (nesinchroniškas) sistemas naudojami

aukštos įtampos nuolatinės srovės (HVDC – High Voltage Direct Current) intarpai.

Darbo tikslas. Ištirti HVDC keitiklių charakteristikas ir įtaką elektros energetikos sistemos

darbui.

Norint pasiekti užsibrėžtą tikslą išsikelti tokie uždaviniai:

1. Apžvelgti HVDC sistemos taikymą elektros energijos tinkluose;

2. Atlikti HVDC Classic (tiristorinės) sistemos analizę;

3. HVDC sistemos matematinio modelio parametrų įvertinimas;

4. Matematinio modelio ir eksperimentinio tyrimo rezultatų palyginimas;

5. HVDC sistemų įtakos tinklui tyrimas.

Page 10: KAUNO TECHNOLOGIJOS UNIVERSITETAS · KAUNO TECHNOLOGIJOS UNIVERSITETAS Elektros ir elektronikos (Fakultetas) Tadas Miliauskas (Studento vardas, pavardė) Elektros energetikos sistemų

10

1. APIE HVDC

1.1.HVDC istorija

Nuolatinės srovės jungtys elektros tinkluose pradėtos naudoti XIX amžiaus viduryje. Pirmoji

komercinė HVDC jungtis buvo įrengta 1954 m. Švedijoje.

1.1 pav. Pirmosios HVDC jungties valdymo įranga

Pagrindiniai pirmosios HVDC jungties vardiniai parametrai:

Įtampa – 100 kV;

Galia – 20 MW;

Kabelio ilgis – 98 km.

1.2 pav. Pirmosios HVDC jungties kabelio klojimo darbai (kairėje) ir nuolatinės srovės įrenginiai

(dešinėje).

Anksčiau pateiktame paveiksle matyti aukštos įtampos nuolatinės srovės kabelis, kuris

sujungė Gotlando salą su rytine Švedijos pakrante. Keitiklio stotys įrengtos Vasterviko mieste ir

Page 11: KAUNO TECHNOLOGIJOS UNIVERSITETAS · KAUNO TECHNOLOGIJOS UNIVERSITETAS Elektros ir elektronikos (Fakultetas) Tadas Miliauskas (Studento vardas, pavardė) Elektros energetikos sistemų

11

Ygne (saloje). Komutavimui panaudoti Mercury arc tipo ventiliai, kuriuos švedų mokslininkų

komanda kūrė 25 metus.

XX amžiaus viduryje prasidėjo puslaidininkinių elementų tobulinimas bei gamyba. Sukūrus

didesnės galios tiristorius jie pradėti naudoti HVDC jungtyse.

1970 metais pirmoji komercinės paskirties HVDC jungtis buvo perprojektuota į 30 MW

galios ir 150 kV įtampos jungtį, kurioje komutaciniai elementai buvo pakeisti į pusiau valdomus

tiristorius.

Nuolat tobulėjanti galios elektronika leido HVDC jungtims pradėti naudoti IGBT

tranzistorius (angl. Isolated Gate Bipolar Transistor). Tai dar labiau išplėtė aukštos įtampos

nuolatinės srovės jungčių panaudojimo galimybes [1].

1.2. Kodėl HVDC?

Didžioji dalis pasaulyje generuojamos elektros energijos yra kintamosios srovės elektros

energija. Ta pati kintamos srovės elektros energija yra ir naudojama perdavimo bei

skirstomuosiuose tinkluose, kuriais ji pasiekia vartotojus. Tačiau kartais ekonominiu požiūriu yra

pigiau perduoti nuolatinės srovės elektros energiją, nes taip eliminuojami kintamos srovės

sukuriami nuostoliai. Kadangi nuolatinės srovės intarpo įrengimas yra daug brangesnis už

kintamosios srovės pastotę, todėl įrengti nuolatinės srovės linijas ekonomiškiau ten, kur elektros

energiją reikia perduoti dideliais atstumais.

1.3 pav. Kintamos ir nuolatinės srovės elektros energijos perdavimo linijų kainos

priklausomybė kintant linijos ilgiui

Page 12: KAUNO TECHNOLOGIJOS UNIVERSITETAS · KAUNO TECHNOLOGIJOS UNIVERSITETAS Elektros ir elektronikos (Fakultetas) Tadas Miliauskas (Studento vardas, pavardė) Elektros energetikos sistemų

12

1.3 paveiksle aiškiai matoma, kad esant didesniam linijos ilgiui nei minimalus atstumas

ekonomiškiau yra statyti nuolatinės srovės elektros energijos perdavimo liniją. Minimalus atstumas

skaičiuojamas konkrečiai kiekvienu atveju ir priklauso nuo linijos įtampos, geografinės padėties bei

valstybės reglamentų. HVAC ir HVDC linijų perduodama galia apskaičiuojama pagal šias

formules:

2121 sin

X

UUPAC ; (1.1)

DCDCDC IUP . (1.2)

Čia U1 sin(α1) – įtampa AC linijos pradžioje, V;

U2 sin(α2) – įtampa AC linijos pabaigoje, V;

X – linijos ilgis, km;

NDC II 0 .

Taip pat nuolatinės srovės linijų privalumas yra tas, kad jos užima mažiau ploto, todėl gamtai

padaroma mažesnė žala.

a b

c

1.4 pav. Elektros perdavimo linijų žala gamtai: a – kintamos srovės elektros energijos perdavimo

oro linijos; b – nuolatinės srovės (HVDC) elektros energijos perdavimo oro linijos; c – nuolatinės

srovės (HVDC) elektros energijos perdavimo požeminis kabelis

Page 13: KAUNO TECHNOLOGIJOS UNIVERSITETAS · KAUNO TECHNOLOGIJOS UNIVERSITETAS Elektros ir elektronikos (Fakultetas) Tadas Miliauskas (Studento vardas, pavardė) Elektros energetikos sistemų

13

Iš prieš tai pateiktų paveikslų aiškiai matyti, kad nuolatinės srovės elektros energijos

perdavimo linijos užima mažesnį plotą, tausojamas miško plotas. Taip pat skiriasi HVAC ir HVDC

perdavimo linijų atramų konstrukcijos, kurių pavyzdžiai pateikiami 1.5 paveiksle.

1.5 pav. Perdavimo linijų atraminių konstrukcijų pavyzdžiai

Naudojant nuolatinės srovės perdavimo linijas panaikinami kintamos srovės sukuriami

elektros energijos nuostoliai. Kintamosios srovės perdavimo linijose susidaro induktyvinės bei

talpinės varžos, kurios sukuria kampo pokytį tarp įtampos ir srovės. Taip atsiranda vadinama

reaktyvioji galia.

a

b

1.6 pav. Kintamos srovės perdavimo linijos ekvivalentinė schema:

a – ideali schema; b – reali schema

Iš 1.6 paveiksle pateiktų schemų matyti, kad kintamos srovės perdavimo linijos

ekvivalentinėje schemoje egzistuoja induktyvumas L ir talpumas C. Induktyvumas pakeičia srovės

kampą – tai vadinama induktyviniais nuostoliais. Talpa sąlygoja įtampos pasikeitimą laiko atžvilgiu

– tai talpiniai nuostoliai. R – aktyvinė varža, kurios nuostolių išvengti neįmanoma. Talpa ir

induktyvumas yra inerciniai parametrai, kurie tinklui įtakos turi tik tuomet, kai keičiasi srovės ir

įtampos kryptys. Pakeitus AC perdavimo liniją į HVDC sistemą eliminuojami induktyvieji ir talpos

nuostoliai. Tokiu atveju reaktyviosios galios nuostoliai lygūs nuliui.

Page 14: KAUNO TECHNOLOGIJOS UNIVERSITETAS · KAUNO TECHNOLOGIJOS UNIVERSITETAS Elektros ir elektronikos (Fakultetas) Tadas Miliauskas (Studento vardas, pavardė) Elektros energetikos sistemų

14

1.3.HVDC sistemų tipai

Aukštos įtampos nuolatinės srovės sistemos skirstomos pagal:

Jungimo būdą;

Komutacinio įrenginio tipą.

1 2

3 4

5

1.7 pav. Pagal jungimo būdą išskiriamų HVDC sistemų pavyzdžiai

Pagal jungimo būdą išskiriamos šios sistemos:

1. Vienpolė dvylikos pulsacijų sistema su įžeminta neutrale be įžeminimo laido (grandinė

užsidaro per žemę);

2. Vienpolė dvylikos pulsacijų sistema su įžeminta neutrale bei neutralės laidininku;

3. Vienpolė sistema su įžemintu vidurio tašku;

4. Dvipolė sistema su įžeminta neutrale;

5. Back to Back sistema (lygintuvas ir inverteris yra šalia vienas kito (vienoje geografinėje

vietoje)) [2].

Page 15: KAUNO TECHNOLOGIJOS UNIVERSITETAS · KAUNO TECHNOLOGIJOS UNIVERSITETAS Elektros ir elektronikos (Fakultetas) Tadas Miliauskas (Studento vardas, pavardė) Elektros energetikos sistemų

15

Pirmosios trys sistemos naudojamos perduoti iki 1500 MW galiai, ketvirtoji – iki 3000 MW,

o penktoji – Back to Back – iki 1000 MW. Ši sistema dažniausiai naudojama sujungti skirtingų

parametrų elektros energijos tinklus [2].

Dvylikos pulsacijų grupė gaunama naudojant galios transformatorių su dviem antrinėmis

apvijomis, kurių viena sujungta trikampiu, kita žvaigžde. Taip gaunamas 30° skirtumas tarp apvijų

fazorių. susidaro didesnis nuolatinės srovės pulsacijų skaičius ir tuo pačiu mažesnė pulsacijų

amplitudė. Be to toks transformatorių apvijų jungimo būdas sumažina harmonikų įtaką elektros

tinklui (panaikinama 5 ir 7 harmonikos (žr. 1.4.1 poskyrį)).

1.8 pav. Transformatoriaus su dviem antrinėmis apvijomis jungimo schema ir išlygintos įtampos

charakteristikos pavyzdys (12 pulsacijų)

a b

1.9 pav.. Išlygintos įtampos vertės: a – 6 pulsacijų; b – 12 pulsacijų

Page 16: KAUNO TECHNOLOGIJOS UNIVERSITETAS · KAUNO TECHNOLOGIJOS UNIVERSITETAS Elektros ir elektronikos (Fakultetas) Tadas Miliauskas (Studento vardas, pavardė) Elektros energetikos sistemų

16

Iš pateiktų paveikslų matyti, kad esant didesniam pulsacijų skaičiui gaunama mažesnė

pulsacijų amplitudė, o tai palengvina inverterio darbą, nes gaunama stabilesnė įtampa. Taip pat dėl

nuosekliai sujungtų dviejų šaltinių (šiuo atveju tai du tiristoriniai lygintuvai) gaunama didesnė

įtampos vertė lyginant su keitikliais, kuriuose naudojama tik viena antrinė apvija.

Pagal komutacinio įrenginio tipą išskiriamos dvi pagrindinės sistemos:

sistema, kurios pagrindinis komutacinis įrenginys – tiristorius;

sistema, kurios pagrindinis komutacinis įrenginys – tranzistorius.

1.4. HVDC CSC sistema

HVDC CSC – tai tokia sistema, kurios pagrindinis komutacinis įrenginys yra tiristorius. Ši

sistema dar vadinama tiristorinio valdymo arba srovės keitikliu (angl. Current Source Converter).

1.10 pav. HVDC Classic sistemos struktūrinė schema [3]

Tiristorius – tai valdomas diodas. Tiristorius turi tris elektrodus:

a - anodas;

k - katodas;

g (gate) – bazė (valdymo elektrodas).

Page 17: KAUNO TECHNOLOGIJOS UNIVERSITETAS · KAUNO TECHNOLOGIJOS UNIVERSITETAS Elektros ir elektronikos (Fakultetas) Tadas Miliauskas (Studento vardas, pavardė) Elektros energetikos sistemų

17

1.11 pav. Tiristoriaus žymėjimas schemose

1.12 pav. Tiristoriaus voltamperinė charakteristika

Pagrindinės tiristoriaus funkcijos:

Atlaiko dideles įtampas abiem kryptimis;

Praleidžia srovę tik į vieną pusę;

Atsidaro tik tuomet, kai į valdymo elektrodą paduodamas srovės impulsas ir tiristorių

veikia teigiama įtampa;

Užsidaro kai tiristoriaus srovė kerta abscisių ašį.

1.13 pav. HVDC sistemose naudojamas tiristorius

Page 18: KAUNO TECHNOLOGIJOS UNIVERSITETAS · KAUNO TECHNOLOGIJOS UNIVERSITETAS Elektros ir elektronikos (Fakultetas) Tadas Miliauskas (Studento vardas, pavardė) Elektros energetikos sistemų

18

Tiristorius laikomas įjungtu tuomet, kai ant anodo esant didesniam įtampos potencialui nei

ant katodo paduodamas srovės impulsas į valdymo elektrodą. Tuomet tiristoriumi pradeda tekėti

srovė. Jis išsijungia kai pasikeičia poliarumas anodo ir katodo atžvilgiu ir nustoja tekėti srovė. Esant

induktyviajai apkrovai srovė dar kurį laiką teka net ir tuomet, kai pasikeičia įtampos poliarumas,

todėl reguliuojant tiristoriaus atidarymo kampą galima pakeisti įtampos poliarumą (įtampos

poliarumas keičiasi kai α > 90°).

1.14 pav. Išėjimo įtampos lygio priklausomybė nuo tiristorių įjungimo kampo [3]

α – lygintuvo tiristorių įjungimo kampas;

γ – inverterio tiristorių įjungimo kampas.

1.4.1. Galios krypties keitimas

Tiristorius yra puslaidininkinis elementas, kuris elektros srovę praleidžia tik viena kryptimi.

Kadangi

IUP , (1.3)

o srovės krypties HVDC sistemose pakeisti neįmanoma, todėl norint pakeisti galios kryptį yra

keičiamas įtampos poliarumas. Esant neigiamai įtampai gaunama neigiama galia, o tai reiškia kad

galios srautas teka į priešingą pusę.

Page 19: KAUNO TECHNOLOGIJOS UNIVERSITETAS · KAUNO TECHNOLOGIJOS UNIVERSITETAS Elektros ir elektronikos (Fakultetas) Tadas Miliauskas (Studento vardas, pavardė) Elektros energetikos sistemų

19

1.15 pav. Galios krypties keitimo pavyzdys

1.15 paveiksle pateiktas pavyzdys, kaip esant tai pačiai srovės krypčiai gaunama skirtinga

galios kryptis. Pateiktame pavyzdyje įvertinamas įtampos kritimas linijoje, o pakeitus įtampos

poliarumą pakeičiama ir galios srauto kryptis.

1.4.2. Išlygintos įtampos vertės priklausomybė nuo tiristorių valdymo kampo α

Kaip minėta anksčiau – įtampos vertė priklauso nuo tiristorių įjungimo kampo α. Kai α = 0°,

tuomet:

Tt

t

ld tdtUU1

1

sin2T

1=

(1.4)

3

2

3

sin23

=

tdtUU ld (1.5)

0cos23

= ld UU

(1.6)

ld UU ,351= (1.7)

Kai α =15°, tuomet:

Tt

t

ld tdtUU1

1

sin2T

1= (1.8)

Page 20: KAUNO TECHNOLOGIJOS UNIVERSITETAS · KAUNO TECHNOLOGIJOS UNIVERSITETAS Elektros ir elektronikos (Fakultetas) Tadas Miliauskas (Studento vardas, pavardė) Elektros energetikos sistemų

20

3

2

3

sin23

= tdtUU ld (1.9)

cos23

= ld UU

15° (1.10)

cos,351= ld UU 15° (1.11)

Pastaba. 1.4 formulės išvedimas atliktas 6 pulsacijų lygintuvui.

1.16 pav. Integralo plotas po kreive, kai α = 0° ir kai α = 15°

Pagrindinis tokios sistemos trūkumas – ji negali veikti jei bent vienoje keitiklio pusėje nėra

įtampos. Dėl šios priežasties ši sistema dar vadinama HVDC LCC (Line Commutated current-

source Converter). Taigi, įvykus dideliai avarijai HVDC LCC sistema išsijungia. Nėra užtikrinamas

energijos tiekimas ir negalimas sistemos atstatymas iš visiško atsijungimo (Power Blackout).

1.4.3. Harmonikų analizė ir filtravimas

HVDC keitikliuose dažniausiai naudojamas dviejų apvijų galios transformatorius, kuris yra

suprojektuotas taip, kad pats eliminuoja 5 ir 7 srovės harmonikas.

Page 21: KAUNO TECHNOLOGIJOS UNIVERSITETAS · KAUNO TECHNOLOGIJOS UNIVERSITETAS Elektros ir elektronikos (Fakultetas) Tadas Miliauskas (Studento vardas, pavardė) Elektros energetikos sistemų

21

1.17 pav. 12 pulsacijų lygintuvo AC dalies srovės charakteristikos

Iš anksčiau pateikto grafiko matyti, kad i1 ir i2 srovės viena kitą papildo ir taip iš tinklo

imamos srovės forma gaunama artimesnė sunusoidei. Keitiklis į tinklą įneša tik aukštesnės eilės

harmonikas. 12 pulsacijų lygintuvas į tinklą įneša šias harmonikas:

1k12= n ; k = 1, 2, 3, ... (1.12)

Čia n – harmonikos eilės numeris.

Taigi, pasinaudojant 1.12 formule randami į tinklą įnešamų harmonikų eilės numeriai:

11; 13;

23; 25;

35; 37;

47; 49;

..... .....

Didėjant harmonikos eilės numeriui mažėja pačios harmonikos įtaka tinkui:

n

IKI nn

1= (1.13)

Čia In – harmonikos srovė, A;

Kn – slopinimo faktorius (< 1);

I1 – pirmosios (pagrindinės) harmonikos srovė, A.

Page 22: KAUNO TECHNOLOGIJOS UNIVERSITETAS · KAUNO TECHNOLOGIJOS UNIVERSITETAS Elektros ir elektronikos (Fakultetas) Tadas Miliauskas (Studento vardas, pavardė) Elektros energetikos sistemų

22

1.18 pav. 12 pulsacijų lygintuvo harmonikų verčių priklausomybė didėjant keitiklio nuolatinei

srovei

Harmonikų eliminavimui naudojami AC filtrai. Filtrai turi dvi funkcijas:

harmonikų filtravimas;

reaktyviosios galios kompensavimas.

Išskiriamos šios filtrų rūšys:

Vienos dažnio filtrai:

Šie filtrai skirti konkrečiai harmonikai filtruoti. Filtro elementai sujungiami nuosekliai.

1.19 pav. vieno dažnio filtro elementų jungimo schema ir charakteristika

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200 I n

, A

Nuolatinė srovė, A

11

13

23

35

Page 23: KAUNO TECHNOLOGIJOS UNIVERSITETAS · KAUNO TECHNOLOGIJOS UNIVERSITETAS Elektros ir elektronikos (Fakultetas) Tadas Miliauskas (Studento vardas, pavardė) Elektros energetikos sistemų

23

Dviejų dažnių filtrai:

Šie filtrai naudojami vienu metu filtruoti dviems harmonikoms. Tai priklauso nuo elementų

jungimo būdo. Filtras dirba rezonanciniame taške, kuriame sukeliamas varžos padidėjimas prie tam

tikro dažnio.

1.20 pav. dviejų dažnių filtro elementų jungimo schema ir charakteristika

Aukšto dažnio filtrai:

Šie filtrai skirti aukšto dažnio harmonikoms filtruoti. Filtrų elementų vertės parenkamos

tokios, kad susidarytu rezonancas prie aukštesnių dažnių.

1.21 pav. Aukšto dažnio filtro elementų jungimo schema ir charakteristika

Page 24: KAUNO TECHNOLOGIJOS UNIVERSITETAS · KAUNO TECHNOLOGIJOS UNIVERSITETAS Elektros ir elektronikos (Fakultetas) Tadas Miliauskas (Studento vardas, pavardė) Elektros energetikos sistemų

24

1.5. HVDC VSC sistema

HVDC VSC sistema – tai tokia aukštos įtampos nuolatinės srovės sistema, kurios pagrindinis

komutacinis įrenginys – tranzistorius. Šioje sistemoje naudojami IGBT tranzistoriai (angl. Isolated

Gate Bipolar Transistor), o sistema vadinama tranzistorinio valdymo arba įtampos keitikliu (VSC –

Voltage Source Converter).

Tokios sistemos valdymas pagrįstas impulso pločio moduliacija (PWM – Pulse Width

Modulation). Naudojant šią moduliaciją formuojami tranzistorių valdymo impulsai, kurie išėjime

suformuoja kreivę, labai artimą sinusoidei.

1.22 pav. Tranzistorių išėjimo įtampų pavyzdžiai [4]

Tranzistorinės sistemos valdymas yra sudėtinga kompleksinių procesų visuma, tačiau ši

sistema yra gerokai pranašesnė už HVDC Classic (tiristorinę) sistemą. Išskiriami šie sistemos

privalumai:

reaktyviosios ir aktyviosios galios valdymas;

tinklo atstatymas po visiško atsijungimo (Power Blackout);

galimas veikimas STATCOM režimu (reaktyviosios galios valdymas);

nereikalingi brangūs ir masyvūs AC filtrai.

Page 25: KAUNO TECHNOLOGIJOS UNIVERSITETAS · KAUNO TECHNOLOGIJOS UNIVERSITETAS Elektros ir elektronikos (Fakultetas) Tadas Miliauskas (Studento vardas, pavardė) Elektros energetikos sistemų

25

1.23 pav. HVDC VSC darbo zonos charakteristika [4]

Iš pateikto paveikslo matyti, kad reaktyviosios galios valdymas galimas esant plačioms

riboms. Tai sistemai suteikia lankstumo ir pagerina abiejų HVDC jungtimi sujungtų tinklų kokybę

bei patikimumą.

1.24 pav. HVDC VSC valdymo sistema [4]

Kaip matyti iš anksčiau pateikto paveikslo, pagrindiniai HVDC VSC sistemos elementai yra

tranzistoriniai ventiliai, reaktoriai bei kondensatoriai nuolatinės srovės dalyje, kurie skirti pulsacijų

filtravimui ir harmonikų mažinimui.

Page 26: KAUNO TECHNOLOGIJOS UNIVERSITETAS · KAUNO TECHNOLOGIJOS UNIVERSITETAS Elektros ir elektronikos (Fakultetas) Tadas Miliauskas (Studento vardas, pavardė) Elektros energetikos sistemų

26

2. LITPOL LINK JUNGTIES ANALIZĖ

2.1. Bendra sistemos apžvalga

Labai svarbi HVDC jungčių savybė yra ta, kad panaudojant šias jungtis galima sujungti

skirtingų parametrų elektros energijos tinklus. Taip išsprendžiama nesinchronizuotų tinklų

sujungimo problema. Esant tokiai situacijai neatsižvelgiama į 1.3 paveiksle pateikto grafiko

duomenis – HVDC jungties atstumas ekonominiu atžvilgiu tampa ne pagrindinis kriterijus.

Naudojant HVDC intarpus sujungiami skirtingų dažnių bei nesinchroniškai veikiantys elektros

energijos tinklai.

2.1 pav. Skirtingų parametrų elektros energijos tinklų sujungimo pavyzdys

Šiame paveiksle pateiktas LitPol Link jungties grafinis vaizdas su pavaizduotais linijos

elementais, kurių pagrindinis – nuolatinės srovės keitiklis Alytuje.

Pagrindiniai šios jungties parametrai pateikiami 2.1 lentelėje.

2.1 lentelė. LitPol Link jungties pagrindiniai parametrai

Parametras Lenkijos pusė Lietuvos pusė

Tinklo įtampa, kV 400 kV 330 kV

Galia, MW 500

Minimali galia, MW 50

Nominali įtampa (už transformatoriaus), kV 69,1

Maksimali įtampa (už transformatoriaus), kV 70,3

Nominali srovė, A 3600

Trumpojo jungimo galia, MVA 1982 3756

Maksimali įtampa, kV 420 362

Page 27: KAUNO TECHNOLOGIJOS UNIVERSITETAS · KAUNO TECHNOLOGIJOS UNIVERSITETAS Elektros ir elektronikos (Fakultetas) Tadas Miliauskas (Studento vardas, pavardė) Elektros energetikos sistemų

27

2.1 lentelė. LitPol Link jungties pagrindiniai parametrai (tęsinys)

Parametras Lenkijos pusė Lietuvos pusė

Didžiausias reaktyviosios galios filtras, Mvar 71,25 95

Įtampos kritimas dėl induktyvumo, dx 8,5 % 8,5 %

Nominalus tiristorių atidarymo kampas α 15° 15°

Nominalus tiristorių gesinimo kampas γ 17° 17°

Prie keitiklio iš abiejų pusių (Lenkijos 400 kV ir Lietuvos 330 kV) yra prijungti galios

transformatoriai. Transformatorių parametrai pateikiami 2.2 lentelėje.

2.2 lentelė. LitPol Link jungties transformatorių pagrindiniai parametrai

Parametras 400 kV trijų apvijų vienfazis

transformatorius

330 kV trijų apvijų vienfazis

transformatorius

Nominali galia, MVA 198,1 198,1

Nominali įtampa, kV 4,58/3

4,58/

3

400 4,58/

3

4,58/

3

330

Apvijų perjungiklis +12/-9 +16/-8

Apvijų perjungimo žingsnis 1,25% 1,25%

Transportavimo matmenys

Plotis, m 3,5 3,5

Aukštis, m 4,9 4,9

Ilgis, m 5,9 5,9

Svoris, tonos 115 115

LitPol Link jungtį sudaro standartiniai HVDC Classic Back to Back elementai:

400 kV elektros energijos skirstykla;

400 kV filtrų įrenginiai;

400 kV transformatoriai (trys vienfaziai);

Keitiklių pastatas;

330 kV transformatoriai (trys vienfaziai);

330 kV filtrų įrenginiai.

2.2. LitPol Link jungties prijungimo prie tinklo pereinamieji procesai

Naujos sistemos prijungimas prie bendro tinklo yra labai svarbus viso tinklo darbui, todėl

būtina išanalizuoti visas charakteristikas. Pagrindinis tikslas yra ištirti sistemos parametrų

priklausomybę nuo nuolatinės srovės keitiklio kiekvieno elemento (filtrų, transformatorių, tiristorių)

Page 28: KAUNO TECHNOLOGIJOS UNIVERSITETAS · KAUNO TECHNOLOGIJOS UNIVERSITETAS Elektros ir elektronikos (Fakultetas) Tadas Miliauskas (Studento vardas, pavardė) Elektros energetikos sistemų

28

prijungimo. Taip pat patikrinamas ir visų skyriklių, jungtuvų bei matavimo transformatorių darbas.

Pirmojo prijungimo metu patikrinama ar visi matavimo įrenginiai tinkamai atvaizduoja visų

matuojamų reikšmių dydžius bei poliaringumus. Taip pat atliekant pirmojo prijungimo prie tinklo

bandymą patikrinama avarinio išjungimo funkcija [5].

LitPol Link sistemos prijungimas buvo atliktas palaipsniui prijungiant po vieną elementą.

2.2.1. 330 kV tinklo filtrų prijungimas

Kintamos srovės filtrai privalo būti įjungti tuomet, kai įtampos reikšmė yra artima nuliui

(sinusoidė kerta abscisių ašį). Žemiau pateiktuose grafikuose matyti, kad jungtuvai įsijungia

ganėtinai tiksliai.

2.2 pav. 330 kV tinklo filtrų srovės ir įtampos charakteristikos

Viršutinis grafikas vaizduoja filtrų sroves, o apatinis – tinklo įtampas filtrų prijungimo metu.

Pastebėta, kad grafikai nėra visiškai sinchronizuoti, todėl vėliau buvo atlikti matavimo sistemos

pakeitimai ir pašalinti neatitikimai. Prijungus kitus filtrus (Lietuvos ir Lenkijos pusėse yra po tris

filtrų blokus) gautos panašios charakteristikos.

0.46 0.47 0.48 0.49 0.5 0.51 0.52-600

-400

-200

0

200

400

600

800

Time [s]

IA

C_

W1

_Z

2_

Z1

_T

2_

L1

[A

]

IA

C_

W1

_Z

2_

Z1

_T

2_

L2

[A

]

IA

C_

W1

_Z

2_

Z1

_T

2_

L3

[A

]

File: TFR LLP-S1AFP2A2 1 20151204 03;23;22_257000.CFG

2.96 2.965 2.97 2.975 2.98 2.985 2.99 2.995 3 3.005 3.01-400

-300

-200

-100

0

100

200

300

Time [s]

UA

C_

2_

L1

[kV

]

UA

C_

2_

L2

[kV

]

UA

C_

2_

L3

[kV

]

File: TFR LLP-S1PCP1A1 1 20151204 03;23;22_259000.CFG

Page 29: KAUNO TECHNOLOGIJOS UNIVERSITETAS · KAUNO TECHNOLOGIJOS UNIVERSITETAS Elektros ir elektronikos (Fakultetas) Tadas Miliauskas (Studento vardas, pavardė) Elektros energetikos sistemų

29

2.2.2. 330 kV keitiklių transformatoriaus prijungimas prie tinklo

Visi trys vienfaziai transformatoriai prie tinklo prijungiami fiksuotu laiku siekiant išvengti

išlyginamųjų srovių tarp fazių. Žemiau pateikiamos transformatoriaus įtampos ir išlyginamosios

srovės charakteristikos. Svarbu, kad transformatoriai būtų prijungti prie tinklo tuomet, kai

sinusoidės vertė artima maksimaliai, kad išvengti viršįtampių [5].

2.3 pav. 330 kV keitiklio transformatoriaus įtampos ir išlyginamosios srovės charakteristikos

A fazė prijungiama esant teigiamam sinusoidės pusperiodžiui, o B ir C fazės prijungiamos kai

sinusoidės yra neigiamuose pusperiodžiuose. Tokie reikalavimai pateikti projektavimo užduotyje

[5].

2.3 paveiksle matyti, kad išlyginamosios srovės vertės yra santykinai mažos, todėl galima teigti, kad

transformatorius prie tinklo prijungtas sėkmingai.

1.4 1.45 1.5 1.55-400

-200

0

200

400

600

UA

C_

2_

L1

[kV

]

UA

C_

2_

L2

[kV

]

UA

C_

2_

L3

[kV

]

File: TFR LLP-S1PCP1A2 1 20151202 13;45;22_872000.CFG

1.4 1.45 1.5 1.55-100

-50

0

50

100

Time [s]

IA

C_

2_

L1

[A

]

IA

C_

2_

L2

[A

]

IA

C_

2_

L3

[A

]

Page 30: KAUNO TECHNOLOGIJOS UNIVERSITETAS · KAUNO TECHNOLOGIJOS UNIVERSITETAS Elektros ir elektronikos (Fakultetas) Tadas Miliauskas (Studento vardas, pavardė) Elektros energetikos sistemų

30

2.4 pav. 330 kV keitiklio transformatoriaus visų apvijų įtampos charakteristikos

2.4 paveiksle pateiktas pirmasis grafikas vaizduoja pirminių apvijų įtampos vertes, antrasis –

antrinių žvaigžde sujungtų apvijų įtampos vertes, o trečiasis – antrinių trikampiu sujungtų apvijų

įtampos vertes. Antrinių apvijų grafikai patvirtina, kad trikampiu sujungtų apvijų įtampa pralenkia

žvaigžde sujungtų apvijų įtampos reikšmes.

2.2.3. 400 kV tinklo filtrų prijungimas

Tie patys reikalavimai galioja ir kitoje keitiklio pusėje – filtrai turi būti įjungti tuomet, kai

įtampos vertė yra lygi nuliui.

2.5 pav. 400 kV tinklo filtrų prijungimo srovių charakteristika

1.5 1.505 1.51 1.515 1.52 1.525 1.53 1.535 1.54 1.545 1.55-400

-200

0

200

400

UA

C_

2_

L1

[kV

]

UA

C_

2_

L2

[kV

]

UA

C_

2_

L3

[kV

]

File: TFR LLP-S1PCP1A2 1 20151202 13;45;22_872000.CFG

1.5 1.505 1.51 1.515 1.52 1.525 1.53 1.535 1.54 1.545 1.55-50

0

50

UV

Y_

2_

L1

[kV

]

UV

Y_

2_

L2

[kV

]

UV

Y_

2_

L3

[kV

]

1.5 1.505 1.51 1.515 1.52 1.525 1.53 1.535 1.54 1.545 1.55-50

0

50

Time [s]

UV

D_

2_

L1

[kV

]

UV

D_

2_

L2

[kV

]

UV

D_

2_

L3

[kV

]

1.47 1.48 1.49 1.5 1.51 1.52 1.53 1.54-300

-200

-100

0

100

200

300

400

Time [s]

IA

C_

W1

_Z

1_

Z1

_T

2_

L1

[A

]

IA

C_

W1

_Z

1_

Z1

_T

2_

L2

[A

]

IA

C_

W1

_Z

1_

Z1

_T

2_

L3

[A

]

File: TFR LLP-S1AFP1A2 1 20151125 11;00;26_159000.CFG

Page 31: KAUNO TECHNOLOGIJOS UNIVERSITETAS · KAUNO TECHNOLOGIJOS UNIVERSITETAS Elektros ir elektronikos (Fakultetas) Tadas Miliauskas (Studento vardas, pavardė) Elektros energetikos sistemų

31

2.6 pav. Įtampos verčių iškraipymas prijungus filtrus

Prijungus kiekvieną filtrų bloką tinklo įtampa padidėja apytiksliai 6 kV (priklausomai nuo tuo

metu esamos reaktyviosios galios vertės), todėl svarbu, kad prieš prijungiant filtrus įtampos lygis

būtų kontroliuojamas. Įtampos padidėjimas gaunamas dėl filtrų talpinio pobūdžio [6].

2.2.4. 400 kV keitiklių transformatorių prijungimas prie tinklo

Pirmą kartą prijungiant transformatorius prie Lenkijos tinklo (400 kV) A fazės jungtuvas

įsijungė nevisiškai tiksliai (sinusoidės vertė nebuvo artima maksimaliai), todėl gauta santykinai

didelė išlyginamoji srovė.

2.7 pav. 400 kV keitiklio transformatoriaus įtampos ir išlyginamosios srovės charakteristikos

1.46 1.47 1.48 1.49 1.5 1.51 1.52 1.53-400

-300

-200

-100

0

100

200

300

400

500

Time [s]

UA

C_

1_

L1

[kV

]

UA

C_

1_

L2

[kV

]

UA

C_

1_

L3

[kV

]

File: TFR LLP-S1PCP1A2 1 20151125 11;00;26_164000.CFG

1.44 1.45 1.46 1.47 1.48 1.49 1.5 1.51 1.52 1.53-500

0

500

UA

C_

1_

L1

[kV

]

UA

C_

1_

L2

[kV

]

UA

C_

1_

L3

[kV

]

File: TFR LLP-S1PCP1A2 1 20151204 10;21;29_004000.CFG

1.44 1.45 1.46 1.47 1.48 1.49 1.5 1.51 1.52 1.53-1000

-500

0

500

1000

1500

Time [s]

IA

C_

1_

L1

[A

]

IA

C_

1_

L2

[A

]

IA

C_

1_

L3

[A

]

Page 32: KAUNO TECHNOLOGIJOS UNIVERSITETAS · KAUNO TECHNOLOGIJOS UNIVERSITETAS Elektros ir elektronikos (Fakultetas) Tadas Miliauskas (Studento vardas, pavardė) Elektros energetikos sistemų

32

2.8 pav. 400 kV keitiklio transformatoriaus įtampos ir išlyginamosios srovės charakteristikos

2.8 paveiksle pateiktos tos pačios transformatoriaus charakteristikos kaip ir 2.7 paveiksle, tik

parinktas didesnis laiko ašies mastelis. Iš išlyginamųjų srovių grafiko nustatoma laiko pastovioji tp

= 0,3 sek. Pereinamasis procesas laikomas nusistovėjusiu po pt7 . Kaip matome, po 2,1 sek.

išlyginamoji srovė nusistovi ir pasiekia leidžiamą lygį. Nepaisant to buvo nuspręsta koreguoti

jungtuvo valdymo plokštės nustatymus ir įrengti papildomus „Early make“ kontaktus. Atlikus

pakeitimus transformatoriaus prijungimas buvo sklandus.

2.9 pav. 400 kV keitiklio transformatoriaus visų apvijų įtampų charakteristikos

1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2 2.1 2.2 2.3-500

0

500

UA

C_

1_

L1

[kV

]

UA

C_

1_

L2

[kV

]

UA

C_

1_

L3

[kV

]

File: TFR LLP-S1PCP1A2 1 20151204 10;21;29_004000.CFG

1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2 2.1 2.2 2.3-1000

-500

0

500

1000

1500

Time [s]

IA

C_

1_

L1

[A

]

IA

C_

1_

L2

[A

]

IA

C_

1_

L3

[A

]

0.9 0.91 0.92 0.93 0.94 0.95-500

0

500

UA

C_

1_

L1

[kV

]

UA

C_

1_

L2

[kV

]

UA

C_

1_

L3

[kV

]

File: TFR LLP-S1PCP1B2 1 20151201 09;17;40_439000.CFG

0.9 0.91 0.92 0.93 0.94 0.95-50

0

50

UV

Y_

1_

L1

[kV

]

UV

Y_

1_

L2

[kV

]

UV

Y_

1_

L3

[kV

]

0.9 0.91 0.92 0.93 0.94 0.95-50

0

50

Time [s]

UV

D_

1_

L1

[kV

]

UV

D_

1_

L2

[kV

]

UV

D_

1_

L3

[kV

]

Page 33: KAUNO TECHNOLOGIJOS UNIVERSITETAS · KAUNO TECHNOLOGIJOS UNIVERSITETAS Elektros ir elektronikos (Fakultetas) Tadas Miliauskas (Studento vardas, pavardė) Elektros energetikos sistemų

33

400 kV keitiklio transformatoriaus visų apvijų įtampos stabilios bei, kaip ir 330 kV keitiklio

transformatoriaus, antrinių trikampiu sujungtų apvijų įtampa pralenkia žvaigžde sujungtų apvijų

įtampos reikšmes. Tai nesudėtinga nustatyti iš fazorių diagramos, pateiktos 2.10 paveiksle.

2.10 pav. Keitiklio transformatoriaus įtampų fazorių diagrama

2.3. LitPol Link jungties galios perdavimo analizė

Galios perdavimo analizės pagrindinis tikslas yra nustatyti stabilaus darbo ribas, ištirti tinklo

reakciją į tam tikrus sistemos pasikeitimus.

2.3.1. Ventilių deblokavimas

Pirmasis ventilių deblokavimas veikė taip kaip ir tikėtasi, įtampos ir srovės vertės stabilios.

Pirmiausiai deblokuojamas lygintuvas, kad įkrauti DC grandį, tada siunčiamas signalas į inverterį,

kuris atidaro tiristorius ir taip pradedamas galios perdavimas. Normali galios kryptis laikoma iš

Lietuvos į Lenkiją.

Page 34: KAUNO TECHNOLOGIJOS UNIVERSITETAS · KAUNO TECHNOLOGIJOS UNIVERSITETAS Elektros ir elektronikos (Fakultetas) Tadas Miliauskas (Studento vardas, pavardė) Elektros energetikos sistemų

34

2.11 pav. 400 kV tinklo keitiklio prijungimo charakteristikos

2.11 paveiksle pateikta pirmoji charakteristika vaizduoja 400 kV tinklo kintamosios įtampos

vertes, kV; antroji ir trečioji – keitiklio transformatoriaus antrinės, sujungtos žvaigžde ir antrinės,

sujungtos trikampiu apvijomis tekančių srovių charakteristikas, A; ketvirtasis grafikas vaizduoja

išlygintos įtampos, kV (mėlyna kreivė) ir keitiklio perduodamos galios, MW (žalia kreivė)

reikšmes; penktasis grafikas vaizduoja srovę, tekančią pro tiristorius, A; Šeštasis grafikas – tai

keitiklio pusės (Lenkija) tiristorių valdymo kampo α reikšmės.

2.12 pav. 330 kV tinklo keitiklio prijungimo charakteristikos

3.25 3.3 3.35 3.4 3.45 3.5 3.55 3.6 3.65 3.7-500

0

500

UA

C_1

_L1

[kV

] U

AC

_1_L

2 [k

V]

UA

C_1

_L3

[kV

]

File: TFR LLP-S1PCP1B1 1 20151201 09;17;40_436000

3.25 3.3 3.35 3.4 3.45 3.5 3.55 3.6 3.65 3.7-500

0

500 IV

Y_1

_L1

[A]

IVY

_1_L

2 [A

] IV

Y_1

_L3

[A]

3.25 3.3 3.35 3.4 3.45 3.5 3.55 3.6 3.65 3.7-500

0

500

IVD

_1_L

1 [A

] IV

D_1

_L2

[A]

IVD

_1_L

3 [A

]

3.25 3.3 3.35 3.4 3.45 3.5 3.55 3.6 3.65 3.7-200

0

200

UD

[kV

] P

_DC

[MW

]

3.25 3.3 3.35 3.4 3.45 3.5 3.55 3.6 3.65 3.7-500

0

500

ID1

[A]

3.25 3.3 3.35 3.4 3.45 3.5 3.55 3.6 3.65 3.70

100

200

Time [s]

ALP

HA

_OR

D_1

[deg

] A

LPH

A_M

EA

S_1

[deg

]

3.2 3.25 3.3 3.35 3.4 3.45 3.5 3.55 3.6 3.65-500

0

500

UA

C_

2_

L1

[kV

] U

AC

_2

_L

2 [

kV]

UA

C_

2_

L3

[kV

]

File: TFR LLP-S1PCP1B1 1 20151201 09;17;40_436000

3.2 3.25 3.3 3.35 3.4 3.45 3.5 3.55 3.6 3.65-500

0

500

IV

Y_

2_

L1

[A

] I

VY

_2

_L

2 [

A]

IV

Y_

2_

L3

[A

]

3.2 3.25 3.3 3.35 3.4 3.45 3.5 3.55 3.6 3.65-500

0

500

IV

D_

2_

L3

[A

] I

VD

_2

_L

2 [

A]

IV

D_

2_

L1

[A

]

3.2 3.25 3.3 3.35 3.4 3.45 3.5 3.55 3.6 3.65-200

0

200

UD

[kV

] P

_D

C [

MW

]

3.2 3.25 3.3 3.35 3.4 3.45 3.5 3.55 3.6 3.65-500

0

500

ID

1 [

A]

3.2 3.25 3.3 3.35 3.4 3.45 3.5 3.55 3.6 3.650

100

200

Time [s]

AL

PH

A_

ME

AS

_2

[d

eg

] A

LP

HA

_O

RD

_2

[d

eg

]

Page 35: KAUNO TECHNOLOGIJOS UNIVERSITETAS · KAUNO TECHNOLOGIJOS UNIVERSITETAS Elektros ir elektronikos (Fakultetas) Tadas Miliauskas (Studento vardas, pavardė) Elektros energetikos sistemų

35

2.12 paveiksle pateiktos tokios pačios charakteristikos kaip ir 2.11 paveiksle, tik jos

vaizduoja vertes lygintuvo (Lietuvos) pusėje. Kaip matome α kampas palaipsniui mažinamas iki

pasiekiama minimali reikiama įtampa ir tuomet keitiklis pilnai deblokuojamas (pradeda tekėti

srovė).

2.3.2. Keitiklio minimalios galios perdavimas

Minimali gala, kurią gali perduoti LitPol Link keitiklis yra 50 MW. Esant mažesnei galiai

sistemos valdymas tampa sudėtingesnis ir gaunamas nestabilus darbo režimas.

2.13 pav. 400 kV tinklo keitiklio charakteristikos

3.6 3.61 3.62 3.63 3.64 3.65 3.66 3.67 3.68 3.69 3.7-500

0

500

UA

C_

1_

L1

[kV

] U

AC

_1

_L

2 [

kV

] U

AC

_1

_L

3 [

kV

]

File: TFR LLP-S1PCP1B1 1 20151201 09;17;40_436000

- 1 2 2 . 0 7 3

3 3 2 . 6 7 6

- 2 0 8 . 6 6 9

1 4 1 . 4 2 5

- 3 3 5 . 5 8 0

1 9 2 . 6 0 7

3.6 3.61 3.62 3.63 3.64 3.65 3.66 3.67 3.68 3.69 3.7-500

0

500

IV

Y_

1_

L1

[A

] I

VY

_1

_L

2 [

A]

IV

Y_

1_

L3

[A

]

- 3 3 2 . 3 4 6

3 2 8 . 3 1 9

- 4 . 6 5 4 9 6

3 3 6 . 9 2 3

- 3 3 0 . 2 5 7

1 5 . 6 8 5 4

3.6 3.61 3.62 3.63 3.64 3.65 3.66 3.67 3.68 3.69 3.7-500

0

500

IV

D_

1_

L1

[A

] I

VD

_1

_L

2 [

A]

IV

D_

1_

L3

[A

]

3 8 4 . 4 9 0

- 3 6 8 . 6 0 2

- 1 5 . 9 4 6 0

- 3 3 8 . 2 4 0

3 3 1 . 9 2 4

6 . 2 5 0 0 1

3.6 3.61 3.62 3.63 3.64 3.65 3.66 3.67 3.68 3.69 3.70

100

200

UD

[kV

] P

_D

C [

MW

]

1 2 0 . 0 8 9

4 4 . 2 9 7 0

1 2 4 . 1 4 4

4 3 . 6 6 5 5

3.6 3.61 3.62 3.63 3.64 3.65 3.66 3.67 3.68 3.69 3.7300

400

500

ID

1 [

A]

3 5 2 . 6 5 5 3 4 1 . 9 2 8

3.6 3.61 3.62 3.63 3.64 3.65 3.66 3.67 3.68 3.69 3.70

100

200

Time [s]

AL

PH

A_

OR

D_

1 [

de

g]

AL

PH

A_

ME

AS

_1

[d

eg

]

1 5 0 . 9 2 7

1 5 0 . 6 7 1

1 5 0 . 9 8 9

1 5 0 . 7 4 9

Page 36: KAUNO TECHNOLOGIJOS UNIVERSITETAS · KAUNO TECHNOLOGIJOS UNIVERSITETAS Elektros ir elektronikos (Fakultetas) Tadas Miliauskas (Studento vardas, pavardė) Elektros energetikos sistemų

36

2.14 pav. 330 kV tinklo keitiklio charakteristikos

2.13 ir 2.14 paveiksluose pateiktuose grafikuose matyti, kad keitiklio darbas yra stabilus.

Perduodama minimali galia, UD = 122 kV, ID = 377,8 A. Lygintuvo pusėje α = 26°, Inverterio –

150,9° (γ = 29,1°).

2.3.3. Keitiklio veikimas maksimalia galia

Siekiant ištirti keitiklio reakciją į didelę apkrovą buvo atliktas maksimalios galios perdavimo

bandymas, kuris truko 10 valandų. Išmatuotos visų sistemos elementų temperatūros prieš keitiklio

įjungimą ir po jo. Užfiksuotas vidutinis aušinimo sistemos skysčio temperatūros prieaugis – 34,2

°C.

3.61 3.62 3.63 3.64 3.65 3.66 3.67 3.68 3.69 3.7-500

0

500

UA

C_

2_

L1

[kV

] U

AC

_2

_L

2 [

kV

] U

AC

_2

_L

3 [

kV

]

File: TFR LLP-S1PCP1B1 1 20151201 09;17;40_436000

- 7 . 8 1 1 8 1

2 5 8 . 9 6 6

- 2 5 2 . 0 8 9

- 1 4 1 . 7 3 4

- 1 4 2 . 8 8 6

2 8 6 . 4 4 2

3.61 3.62 3.63 3.64 3.65 3.66 3.67 3.68 3.69 3.7-500

0

500

IV

Y_

2_

L1

[A

] I

VY

_2

_L

2 [

A]

IV

Y_

2_

L3

[A

]

0 . 6 7 8 6 3

- 3 8 7 . 0 5 2

3 7 7 . 5 3 6

3 7 6 . 4 0 1

6 . 2 7 0 7 7

- 3 5 4 . 0 6 3

3.61 3.62 3.63 3.64 3.65 3.66 3.67 3.68 3.69 3.7-500

0

500

IV

D_

2_

L3

[A

] I

VD

_2

_L

2 [

A]

IV

D_

2_

L1

[A

]

- 4 0 4 . 4 2 9

3 7 5 . 1 1 3

2 9 . 2 5 9 2

3 8 9 . 6 8 8

- 4 0 4 . 8 1 6

1 5 . 0 8 1 2

3.61 3.62 3.63 3.64 3.65 3.66 3.67 3.68 3.69 3.70

100

200

UD

[kV

] P

_D

C [

MW

]

1 2 0 . 5 9 6

4 7 . 4 7 1 9

1 2 3 . 0 0 7

4 9 . 7 9 9 7

3.61 3.62 3.63 3.64 3.65 3.66 3.67 3.68 3.69 3.7300

400

500

ID

1 [

A]

3 7 7 . 8 2 7 3 6 9 . 9 3 2

3.61 3.62 3.63 3.64 3.65 3.66 3.67 3.68 3.69 3.70

100

200

Time [s]

AL

PH

A_

ME

AS

_2

[d

eg

] A

LP

HA

_O

RD

_2

[d

eg

]

2 6 . 1 4 9 7

2 6 . 0 4 1 9

2 5 . 8 1 1 2

2 6 . 0 9 7 1

Page 37: KAUNO TECHNOLOGIJOS UNIVERSITETAS · KAUNO TECHNOLOGIJOS UNIVERSITETAS Elektros ir elektronikos (Fakultetas) Tadas Miliauskas (Studento vardas, pavardė) Elektros energetikos sistemų

37

2.15 pav. LitPol Link jungties aušinimo sistemos parametrai po 10 val keitiklio veikimo

maksimalia galia

2.15 paveiksle pateikiama LitPol Link sistemos aušinimo schema bei pagrindiniai jos

parametrai, t. y. aušinimo skysčio kiekis, slėgis, tekėjimo srautas bei temperatūra.

Page 38: KAUNO TECHNOLOGIJOS UNIVERSITETAS · KAUNO TECHNOLOGIJOS UNIVERSITETAS Elektros ir elektronikos (Fakultetas) Tadas Miliauskas (Studento vardas, pavardė) Elektros energetikos sistemų

38

3. TIRIAMOJI DALIS

3.1. Modeliavimas

Šioje darbo dalyje nagrinėjamas AC-DC lygintuvas su tiristoriniais ventiliais. Tokie

lygintuvai naudojami vadinamose HVDC LCC (Line Commutated Conveter) arba CSC (Current

Source Converter) sistemose. Kadangi tiristorius yra elektronikos komponentas, todėl modeliavimui

buvo pasirinkta galios elektronikos modeliavimo programa „MicroCap“.

Darbo tikslas yra ištirti lygintuvo išlygintos įtampos priklausomybę nuo tiristorių atidarymo

kampo α bei nustatyti stabilaus darbo ribas. Taip pat atliekamas tyrimas, kurio metu nustatoma, kaip

kinta lygintuvo darbas keičiantis apkrovos pobūdžiui (aktyvioji ar aktyvioji-induktyvioji apkrova).

Išskiriamos dvi tiristorinių lygintuvų grupės:

6 pulsacijų lygintuvas;

12 pulsacijų lygintuvas.

3.1.1. 6 pulsacijų lygintuvo matematinis modelis

Panaudojant programinę įrangą „MicroCap“ sumodeliuojamas 6 pulsacijų lygintuvas.

3.1 pav. 6 pulsacijų lygintuvo matematinis modelis

Anksčiau pateiktame modelyje matyti trifazis tinklas, prie kurio prijungtas galios

transformatorius. Transformatoriaus antrinė apvija sujungta žvaigžde, prie kurios prijungtas

tiristorinis lygintuvas. Tarp (1) ir (19) mazgų prijungta apkrova.

Page 39: KAUNO TECHNOLOGIJOS UNIVERSITETAS · KAUNO TECHNOLOGIJOS UNIVERSITETAS Elektros ir elektronikos (Fakultetas) Tadas Miliauskas (Studento vardas, pavardė) Elektros energetikos sistemų

39

Transformacijos faktorius randamas naudojantis šiomis formulėmis:

1

2

U

UKT ; (3.1)

1

2

L

LNKT ; (3.2)

1

2

2 LKL T . (3.3)

Čia:

KT – transformacijos faktorius;

N – galios naudingumo faktorius;

L1, L2 – pirminės ir antrinės apvijų induktyvumai, H;

U1, U2 – pirminės ir antrinės apvijų įtampos, V.

Modelio įtampos parinktos tokios, kad vėliau pagal tą patį modelį būtų galima atlikti

eksperimentinį tyrimą. Tinklo įtampa parinkta pagal esamą Lietuvoje vartojamą įtampą U1 = 400 V.

Transformatoriaus antrinė įtampa parinkta pagal laboratorijoje esamą įrangą, kad modelį būtų

galima patikrinti eksperimentiniu būdu. Galios transformatoriaus antrinės apvijos induktyvumas L2

apskaičiuojama panaudojant 3.1 – 3.3 formules.

4001 U V;

1402 U V;

1,01 L H.

35,0400

140

1

2 U

UKT ; (3.4)

25,121,035,0 2

1

2

2 LKL T mH. (3.5)

Modelio galios transformatoriaus antrinėje apvijoje įvedama apskaičiuota reikšmė. Tiristoriai

atidaromi kas 60 laipsnių.

Page 40: KAUNO TECHNOLOGIJOS UNIVERSITETAS · KAUNO TECHNOLOGIJOS UNIVERSITETAS Elektros ir elektronikos (Fakultetas) Tadas Miliauskas (Studento vardas, pavardė) Elektros energetikos sistemų

40

3.2 pav. 6 pulsų lygintuvo charakteristikos

3.2 paveikslo pirmame grafike pateiktos transformatoriaus antrinės apvijos įtampos (fazinės)

charakteristikas, antrajame – tiristorių atidarymo impulsai (α = 0), trečiajame – apkrovos įtampa.

Apkrovos įtampos reikšmė priklauso nuo tiristorių atidarymo kampo α.

Page 41: KAUNO TECHNOLOGIJOS UNIVERSITETAS · KAUNO TECHNOLOGIJOS UNIVERSITETAS Elektros ir elektronikos (Fakultetas) Tadas Miliauskas (Studento vardas, pavardė) Elektros energetikos sistemų

41

3.3 pav. 6 pulsų lygintuvo DC įtampos priklausomybė nuo tiristorių valdymo kampo α

Iš anksčiau pateikto grafiko matyti, kad išlygintos įtampos lygis atvirkščiai proporcingas

tiristorių valdymo kampui α.

Modeliavimo metu ištiriama įtampos priklausomybė nuo tiristorių valdymo kampo α bei

palyginama su teorinėmis reikšmėmis (apskaičiuotos naudojantis 1.4 – 1.6 formulėmis) ir

eksperimentinio tyrimo metu gautais rezultatais (žr. 3.3 skyrių).

Kai apkrova yra aktyvinio-induktyvinio pobūdžio, tuomet tiristorius neužsidaro net esant

neigiamai įtampai, nes tuo metu per jį dar teka elektros srovė.

Page 42: KAUNO TECHNOLOGIJOS UNIVERSITETAS · KAUNO TECHNOLOGIJOS UNIVERSITETAS Elektros ir elektronikos (Fakultetas) Tadas Miliauskas (Studento vardas, pavardė) Elektros energetikos sistemų

42

3.4 pav. 6 pulsų lygintuvo DC įtampos charakteristika kai L > 0

Anksčiau pateiktame paveiksle matome transformatoriaus antrinės apvijos įtampos

charakteristikas, per apkrovą tekančios srovės charakteristiką bei išlygintos įtampos charakteristiką.

Tokios parametrų reikšmės gaunamos tada, kai tiristorių valdymo kampas α = 70°, apkrovos

Rd = 200 Ω, Ld = 1 H.

3.1.2. 12 pulsacijų lygintuvo matematinis modelis

12 pulsacijų lygintuvas gaunamas panaudojant galios transformatorių su dviem antrinėmis

apvijomis, kurių viena sujungta žvaigžde, kita – trikampiu. Naudojant tokią apvijų jungimo

kombinaciją gaunamas 30° kampas tarp tos pačios fazės skirtingų apvijų įtampos charakteristikų.

Dvylikos pulsacijų lygintuvo išėjimo įtampos charakteristikos pulsacijų amplitudė yra mažesnė. Be

to gaunama didesnė išlygintos įtampos reikšmė bei naudingumo faktorius.

Page 43: KAUNO TECHNOLOGIJOS UNIVERSITETAS · KAUNO TECHNOLOGIJOS UNIVERSITETAS Elektros ir elektronikos (Fakultetas) Tadas Miliauskas (Studento vardas, pavardė) Elektros energetikos sistemų

43

3.5 pav. skirtingų apvijų vienos fazės įtampos kampo skirtumas

3.1 paveiksle pateiktas matematinis modelis papildomas pridedant trečiąją transformatoriaus

apviją, kuri sujungiama trikampiu. Prie šios apvijos prijungiamas dar vienas tiristorinis lygintuvas,

kuris su prieš tai sumodeliuotu tiristoriniu lygintuvu sujungiamas nuosekliai. Trikampiu sujungtos

apvijos transformacijos koeficientas apskaičiuojamas taip, kad apvijų įtampa būtų √3 karto didesnė:

4001 U V;

31402 U V;

1,01 L H.

6062,0400

3140

1

2

U

UKT ; (3.6)

75,361,035,0 2

1

2

2 LKL T mH. (3.7)

Page 44: KAUNO TECHNOLOGIJOS UNIVERSITETAS · KAUNO TECHNOLOGIJOS UNIVERSITETAS Elektros ir elektronikos (Fakultetas) Tadas Miliauskas (Studento vardas, pavardė) Elektros energetikos sistemų

44

3.6 pav. 12 pulsacijų lygintuvo matematinis modelis

3.6 paveiksle pateiktas matematinis modelis sudarytas iš trifazio tinklo, prie kurio prijungtas

galios transformatorius su dviem antrinėmis apvijomis, kurių viena sujungta žvaigžde, o kita –

trikampiu. Prie abiejų apvijų prijungti tiristoriniai lygintuvai, kurie tarpusavy sujungti nuosekliai.

Toks jungimas formuoja 12 pulsacijų išlygintą įtampą apkrovoje. Tiristoriai atidarinėjami kas 30°.

Page 45: KAUNO TECHNOLOGIJOS UNIVERSITETAS · KAUNO TECHNOLOGIJOS UNIVERSITETAS Elektros ir elektronikos (Fakultetas) Tadas Miliauskas (Studento vardas, pavardė) Elektros energetikos sistemų

45

3.7 pav. 12 pulsacijų lygintuvo charakteristikos

3.7 paveikslo pirmame grafike matome transformatoriaus antrinės žvaigžde sujungtos apvijos

linijinės įtampos charakteristikas, antrajame – transformatoriaus antrinės trikampiu jungtos apvijos

įtampos charakteristikas, trečiajame – tiristorių atidarymo impulsai (α = 0), ketvirtajame – apkrovos

įtampa. Aiškiai matyti, kad vieno sinusoidės periodo metu išėjimo įtampoje yra 12 impulsų.

3.2. Eksperimentinis tyrimas

3.2.1. 6 pulsacijų lygintuvo eksperimentinis tyrimas

Eksperimentinis tyrimas atliekamas naudojantis laboratorijoje esama įranga. Sujungiama

schema, atitinkanti anksčiau sumodeliuotą 6 pulsacijų lygintuvą (3.1 pav). Eksperimento tikslas –

naudojantis realiais elementais patikrinti lygintuvo darbą bei ištirti išėjimo įtampos priklausomybę

nuo tiristorių valdymo kampo α.

3.8 paveiksle pateikiama eksperimentinio tyrimo darbo vieta. Eksperimentinio tyrimo darbo

vietą sudaro:

1. Galios transformatorius;

2. Saugiklių-kirtiklių blokas;

3. Tiristorių valdymo blokas;

4. Tiristorinis tiltelis (lygintuvas);

Page 46: KAUNO TECHNOLOGIJOS UNIVERSITETAS · KAUNO TECHNOLOGIJOS UNIVERSITETAS Elektros ir elektronikos (Fakultetas) Tadas Miliauskas (Studento vardas, pavardė) Elektros energetikos sistemų

46

5. Kompiuteris;

6. Srovės šaltinis;

7. Oscilografas;

8. Multimetras.

3.8 pav. Eksperimentinio tyrimo darbo vieta

Galios transformatoriaus pirminė apvija prijungiama prie tinklo, o antrinė apvija sujungiama

žvaigžde. Antrinės apvijos fazinė įtampa U2f = 80 V. Saugiklių-kirtiklių blokas skirtas apsaugoti

laboratorijos įrangą nuo per didelių srovių, kurios gali atsirasti klaidingai sujungus schemą arba dėl

neteisingų skaičiavimų. Kompiuteris naudojamas oscilografo reikšmėms išsaugoti. Srovės šaltinis

skirtas tiristorių valdymui – srovės impulsams sudaryti.

3.9 pav. 6 pulsų lygintuvo eksperimentinio tyrimo išlygintos įtampos charakteristika (α = 0)

Page 47: KAUNO TECHNOLOGIJOS UNIVERSITETAS · KAUNO TECHNOLOGIJOS UNIVERSITETAS Elektros ir elektronikos (Fakultetas) Tadas Miliauskas (Studento vardas, pavardė) Elektros energetikos sistemų

47

Kaip matome, 3.9 paveiksle pateikta charakteristika artima matematinio modeliavimo metu

gautai išėjimo (išlygintos) įtampos charakteristikai.

3.10 pav. 6 pulsų lygintuvo eksperimentinio tyrimo išlygintos įtampos charakteristikos, kai:

a) α = 20°; b) α = 40°; c) α = 70°

b)

Kaip jau aptarta modeliavimo dalyje, esant aktyviajai apkrovai įtampa negali būti neigiama

(tiristorius užsidaro kai per jį nustoja tekėti srovė).

Atliktas eksperimentinis tyrimas kai prijungta aktyvioji-induktyvioji apkrova Rd = 200Ω,

Ld = 0,1 H. Gauta įtampos charakteristika pateikiama 3.11 paveiksle.

3.11 pav. 6 pulsų lygintuvo įtampos charakteristika, kai Ld > 0

Page 48: KAUNO TECHNOLOGIJOS UNIVERSITETAS · KAUNO TECHNOLOGIJOS UNIVERSITETAS Elektros ir elektronikos (Fakultetas) Tadas Miliauskas (Studento vardas, pavardė) Elektros energetikos sistemų

48

3.2.2. 12 pulsacijų lygintuvo eksperimentinis tyrimas

Dvylikos pulsacijų lygintuvo eksperimentinis tyrimas atliekamas naudojant du laboratorinis

stendus. Sujungiama schema, kuri sumodeliuota 3.1.2 poskyryje, tačiau vietoj trijų apvijų galios

transformatoriaus naudojamas papildomas autotransformatorius, kurio antrinė apvija sujungiama

trikampiu, nes laboratorijoje nėra galimybės nustatyti skirtingus transformacijos koeficientus dviem

antrinėms to paties transformatoriaus apvijoms.

3.12 pav. Laboratorijoje naudojamas autotransformatorius

Anksčiau pateiktame paveiksle matome autotransformatorių, kurio antrinė apvija sujungta

trikampiu. Transformacijos faktorius parenkamas toks, kad

U2Δf = √3×U2Yf . (3.8)

Sujungus dvi darbo vietas į vieną bendrą schemą (pagal 3.1.2. poskyryje pateiktą modelio

schemą) tikimasi gauti dvylikos pulsacijų išlygintą įtampą, tačiau Ud išėjimo charakteristika

nesutampa su matematinio modeliavimo metu gauta charakteristika (palyginami 3.7 ir 3.13

paveikslai). Tikėtina, kad pagrindinė nesutapimo priežastis yra ta, jog naudoti du skirtingi galios

transformatoriai, kas apsunkino viso eksperimento eigą bei tiristorių valdymo kampo reguliavimą.

3.13 pav. 12 pulsacijų lygintuvo išėjimo įtampos charakteristika

Page 49: KAUNO TECHNOLOGIJOS UNIVERSITETAS · KAUNO TECHNOLOGIJOS UNIVERSITETAS Elektros ir elektronikos (Fakultetas) Tadas Miliauskas (Studento vardas, pavardė) Elektros energetikos sistemų

49

Kaip matome anksčiau pateiktame paveiksle – įtampos reikšmė gaunama gerokai didesnė nei

naudojant 6 pulsacijų lygintuvo schemą.

Tyrimo rezultatai aptariami 3.3. dalyje.

3.3. Tyrimo rezultatų analizė

3.3.1. 6 Pulsacijų lygintuvo tyrimo rezultatai

3.1 lentelė. 6 pulsacijų lygintuvo tyrimo rezultatai

α 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

Apskaičiuota

Ud, V

189 186,1 177,6 163,7 144,8 121,5 94,5 64,6 32,8 0

Modeliavimas 186,6 184,6 176,4 163,6 146,5 126,3 100,8 87,9 - -

Eksp. tyrimas 189,3 186,5 177,8 163,8 145,2 121,5 94,8 64,8 32,9 0

Teorinės reikšmės apskaičiuotos naudojantis 1.4 formule. Modeliavimo ir eksperimentinio

tyrimo metu apkrova pastovi – Rd = 200 Ω, Ld = 0.

3.14 pav. Apkrovos įtampos Ud priklausomybė nuo tiristorių valdymo kampo α

Anksčiau pateiktame paveiksle matyti, kad rezultatai visais trimis metodais gauti gana

panašūs (apskaičiuotos ir eksperimentinio tyrimo reikšmės dengia viena kitą), todėl galima teigti,

jog tyrimas atliktas teisingai. Tam tikri nesutapimai gaunami dėl apvalinimo skaičiuojant, o

eksperimentinio tyrimo metu – dėl žmogiško faktoriaus nustatant tiristorių valdymo kampą α.

Modeliavimo metu nustatyta, kad maksimalus tiristorių valdymo kampas, kuriam esant

tiristoriai atidaromi yra α = 76°. Esant tokiam tiristorių valdymo kampui išėjimo įtampa Ud = 67,3

V.

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

0 20 40 60 80 100

Ud, V

α

Ud priklausomybė nuo valdymo kampo α

Apskaičiuota

Modeliavimas

Eksp. tyrimas

Page 50: KAUNO TECHNOLOGIJOS UNIVERSITETAS · KAUNO TECHNOLOGIJOS UNIVERSITETAS Elektros ir elektronikos (Fakultetas) Tadas Miliauskas (Studento vardas, pavardė) Elektros energetikos sistemų

50

3.15 pav. 6 pulsacijų lygintuvo charakteristikos, kai α = 80°

3.15 paveiksle matyti, kad esant didesniam tiristorių valdymo kampui α tiristoriai neatsidaro

ir apkrovos įtampa Ud = 0 (kai apkrova aktyvinio pobūdžio).

Eksperimentinio tyrimo metu patikrinamas realaus lygintuvo darbas, tuo pačiu patikrinamas

matematinio modelio sutapimas su realių elementų darbu.

3.3.2. 12 pulsacijų lygintuvo tyrimo rezultatai

Teorinės reikšmės apskaičiuojamos pasinaudojant 1.4 formule:

6

2

6

sin26

=

tdtUU ld (3.9)

0cos26

= ld UU

(3.10)

ld UU 2,7= (3.11)

Page 51: KAUNO TECHNOLOGIJOS UNIVERSITETAS · KAUNO TECHNOLOGIJOS UNIVERSITETAS Elektros ir elektronikos (Fakultetas) Tadas Miliauskas (Studento vardas, pavardė) Elektros energetikos sistemų

51

3.2 lentelė. 12 pulsacijų lygintuvo tyrimo rezultatai

α 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

Apskaičiuota

Ud, V

378 372,2 355,2 327,4 289,6 243 189 129,3 65,6 0

Modeliavimas 369,2 365,4 348,1 320 282,3 237,6 187,1 136 - -

Eksp. tyrimas 360

Kadangi eksperimentinio tyrimo metu nepavyko tinkamai sureguliuoti transformatorių

transformacijos koeficientų (naudoti du skirtingi transformatoriai, kurių vieno antrinė apvija buvo

sujungta žvaigžde, kito – trikampiu) bei tiristorių valdymo kampų, todėl negalima nustatyti 12

pulsacijų lygintuvo įtampos priklausomybės nuo tiristorių atidarymo kampo α.

3.13 paveiksle matyti, kad eksperimentinio tyrimo metu nepavyko gauti 12 pulsacijų įtampos

charakteristikos, tačiau įtampos reikšmė apytiksliai panaši teorinei ir modeliavimo metu gautoms

reikšmėms.

3.4. HVDC sistemų įtaka elektros tinklui

3.4.1. Harmonikų lygio analizė

Eksperimentinio tyrimo metu buvo atlikta į tinklą įnešamų triukšmų (harmonikų) analizė.

Harmonikų lygis nustatomas panaudojant oscilografą. Atliekamas 6 pulsacijų lygintuvo tyrimas,

kurio metu nustatoma harmonikų lygio priklausomybė nuo tiristorių valdymo kampo α. Matuojama

antrinės apvijos srovė. Rezultatai pateikiami 3.3 lentelėje.

3.3 lentelė. Į tinklą įnešamos harmonikos

α, °

Harm nr. 0 20 40 70

1 1,6 1,5 1,2 0,53

3 0 0 0 0

5 0,3 0,3 0,29 0,28

7 0,14 0,15 0,15 0,19

9 0 0 0 0

11 0,08 0,1 0,09 0,07

13 0,06 0,09 0,08 0,06

15 0 0 0 0

Page 52: KAUNO TECHNOLOGIJOS UNIVERSITETAS · KAUNO TECHNOLOGIJOS UNIVERSITETAS Elektros ir elektronikos (Fakultetas) Tadas Miliauskas (Studento vardas, pavardė) Elektros energetikos sistemų

52

Atlikus šį tyrimą pastebėta, kad didėjant tiristorių valdymo kampui α mažeja pagrindinės

(pirmosios) harmonikos srovė, tačiau aukštesniųjų harmonikų lygis išlieka panašus. Daroma išvada,

kad didėjant tiristorių valdymo kampui α gaunamas didesnis harmonikų iškraipymas.

3.4.2. HVDC filtrų įtakos tinklui tyrimas

Anksčiau minėta, kad priklausomai nuo keitiklio galios yra prijungiamas atitinkamas kiekis

filtų (filtrų prijungimo vieta pateikiama LitPol Link vienlinijinėje schemoje – PRIEDAS Nr. 1).

Filtrai dažniausiai yra talpinio pobūdžio ir skirti tinklo reaktyviajai galiai reguliuoti. Kuo didesnė

keitiklio galia (mažesnis tiristorių valdymo kampas α), tuo daugiau reaktyviosios galios reikia

kompensuoti.

3.16 pav. LitPol Link keitiklio filtrų prijungimas Lietuvos tinklo pusėje

Anksčiau pateiktame paveiksle matyti, kad kintant keitiklio galiai prisijungia filtrai, dėl kurių

tinklo įtampa tuo momentu padidėja apytiksliai 2 % nuo nominalios. Toliau didėjant keitiklio galiai

tinklo įtampa nusistovi iki nominalios tinklo įtampos.

Page 53: KAUNO TECHNOLOGIJOS UNIVERSITETAS · KAUNO TECHNOLOGIJOS UNIVERSITETAS Elektros ir elektronikos (Fakultetas) Tadas Miliauskas (Studento vardas, pavardė) Elektros energetikos sistemų

53

IŠVADOS

1. Naudojant HVDC jungtis galima sujungti skirtingų parametrų elektros energijos tinklus,

perduoti elektros energiją dideliais atstumais. Tokiu būdų sumažinami perduodamos

elektros energijos kaštai bei eliminuojami reaktyviosios galios nuostoliai;

2. Išanalizavus HVDC sistemų valdymą pastebėta, kad tiristorinių keitiklių valdymas

atliekamas keičiant tiristorių atidarymo kampą α, o keitiklio darbas negalimas jei bent

vienoje keitiklio pusėje nėra įtampos;

3. Panaudojant modeliavimo programa „MICRO-CAP“ sukurti du matematiniai modeliai –

6 pulsacijų tiristorinis lygintuvas ir 12 pulsacijų tiristorinis lygintuvas. Išanalizavus šiuos

du modelius daroma išvada, kad 12 pulsacijų lygintuvas yra labiau priimtinas ekonominiu

požiūriu (didesnė išlygintos įtampos vertė – didesnė perduodama galia) bei sumažina į

tinklą įnešamų triukšmų (harmonikų) lygį;

4. Eksperimentinio tyrimo metu su laboratorijoje esama įranga nepavyko sujungti 12

pulsacijų lygintuvo, tačiau palyginus eksperimento metu sukurto 6 pulsacijų lygintuvo

charakteristikas su sumodeliuoto 6 pulsacijų lygintuvo charakteristikomis daroma išvada,

kad modeliavimas atliktas teisingai. Palyginama išlygintos įtampos forma ir verčių

priklausomybė nuo tiristorių valdymo kampo α (žr. 3.1 lentelę). Modeliavimo duomenys

nuo eksperimentinio tyrimo duomenų santykinai nesiskiria ir yra artimi teorinių

skaičiavimų duomenims.

5. Dvylikos pulsacijų lygintuvo galios transformatorių jungimo būdas (dvi antrinės apvijos)

eliminuoja 5 ir 7 harmonikas, taip sumažinamas triukšmų, įnešamų į tinklą lygis.

Aukštesnėms harmonikoms filtruoti naudojami specialūs filtrai, kurie tuo pačiu atlieka ir

reaktyviosios galios kompensavimo funkciją.

Page 54: KAUNO TECHNOLOGIJOS UNIVERSITETAS · KAUNO TECHNOLOGIJOS UNIVERSITETAS Elektros ir elektronikos (Fakultetas) Tadas Miliauskas (Studento vardas, pavardė) Elektros energetikos sistemų

54

LITERATŪRA

1. W. Long, S. Nilsson, HVDC transmision: yesterday and today. Power and Energy

Magazine, IEEE, 2007. 22-31 psl.

2. M. Bahrman and B. Johnson, “The ABCs of HVDC Transmission Technologies: Ann

Overview of High Voltage Direct Current Systems and Applications,” IEEE Power

and Energy Magazine, 2007, Kovo/Balandžio leidinys;

3. M. Szechtman, M. Zavahir, and J. Jyrinsalo, “The role of SC B4 – HVDC and Power

Electronics in Developing the Power Grid for the Future,” Electra, June 2008;

4. M. Davies, M. Dommaschk, J. Dorn, HVDC PLUS – Basics and Principle of

Operation. Mokslinis straipsnis;

5. 1JNL249566 High Voltage Energization of station – ITP. ABB techninė dokumentacija.

6. 1JNL316380 HV energization of HVDC Classic station Alytus – ITR. ABB techninė

dokumentacija.

7. Paulo Fischer de Toledo „Modeling and control of a line-commutated HVDC

transmission system interacting with a VSC STATCOM“ 2007, Stokholmas;

8. J. Arrillaga, Y.H. Liu, N.R. Watson. Flexible Power Transmission. The HVDC

Options 2007 Anglija;

9. Tatjana Kalitjuka, Control of Voltage Source Converters for Power System

Applications 2011. Mokslinis straipsnis;

10. HÉCTOR F. LATORRE S. Modeling and Control of VSC-HVDC Transmissions

2011 Svedija;

11. Owen Peake The History of High Voltage Direct Current Transmission 2009

Australijos konferencija;

12. Randy Wachal. Voltage Source Converter (VSC) Tutorial. Presentation 2014

Page 55: KAUNO TECHNOLOGIJOS UNIVERSITETAS · KAUNO TECHNOLOGIJOS UNIVERSITETAS Elektros ir elektronikos (Fakultetas) Tadas Miliauskas (Studento vardas, pavardė) Elektros energetikos sistemų

55

PRIEDAI

1. LitPol Link jungties vienlinijinė schema

Page 56: KAUNO TECHNOLOGIJOS UNIVERSITETAS · KAUNO TECHNOLOGIJOS UNIVERSITETAS Elektros ir elektronikos (Fakultetas) Tadas Miliauskas (Studento vardas, pavardė) Elektros energetikos sistemų

INDEXDescription Sheet

2Summary

7Legends

8Revision Information

3400 kV AC Switchyard

5Filter

6Converter Area

Rev Ind

We

rese

rve

allr

ight

sin

this

docu

men

tand

inth

ein

form

atio

nco

ntai

ned

here

in.R

epro

duct

ion,

use

ordi

sclo

sure

toth

irdpa

rties

with

oute

xpre

ssau

thor

ityis

stric

tlyfo

rbid

den.

©

Approved by ABB

Arunkumar B

Drawn by

Sukant Prasad PatiResp dept

PSDC/DCTSDCreate date

2012-04-20 1JNL222668

LitPol Link Alytus HVDC Back-to-Back Converter Station and 400 kV SwitchyardIndex

Rev Ind

P

Sheet

Cont

Bas

edon

Com

pany

Main Circuit

Alytus

=S1Single Line Diagram

ABB

AB(S

E)

ABB AB, HVDC

4330 kV AC Switchyard

1

2

2

7

8

3

5

6

4

Page 57: KAUNO TECHNOLOGIJOS UNIVERSITETAS · KAUNO TECHNOLOGIJOS UNIVERSITETAS Elektros ir elektronikos (Fakultetas) Tadas Miliauskas (Studento vardas, pavardė) Elektros energetikos sistemų

=T1 =T1

Z Z Z Z Z Z

We

rese

rve

allr

ight

sin

this

docu

men

tand

inth

ein

form

atio

nco

ntai

ned

here

in.

Rep

rodu

ctio

n,us

eor

disc

losu

reto

third

parti

esw

ithou

texp

ress

auth

ority

isst

rictly

forb

idde

n.©

Draw ing number

Approved by ABB

Arunkumar B

Drawn by

Sukant Prasad PatiResp dept

PSDC/DCTSDCreate date

2012-04-20 1JNL222668

LitPol Link Alytus HVDC Back-to-Back Converter Station and 400 kV SwitchyardSummary

Rev Ind

P

Sheet

Cont

Bas

edon

Com

pany

Main Circuit

Alytus

=S1Single Line Diagram

ABB

AB(S

E)

ABB AB, HVDC

Page Title

Plant Section Plant Section Item Designation

Z

400 kV AC Switchyard

Future HVDC Block

BUS B BUS A

330 kV AC Switchyard

400 kV AC Line-2ELK

400 kV AC Line-1ELK

Converter Group

400 kV ACFilter Bank

330 kV ACFilter Bank

Breaker with synchronising

LitPol Link Alytus HVDC Back-to-Back Converter Station and 400 kV SwitchyardSUMMARY

BUS BBUS A

BtB 2 Kruonis 1

Lietuvos

AT 1

Not In ABB Scope of Supply

Line Reactor

Line Reactor

Breaker without synchronising

Filter group

6 - Pulse Converter group

AC Disconnector with earthing switch

Kruonis 2

Gardinas

AT 2

2

3

Page 58: KAUNO TECHNOLOGIJOS UNIVERSITETAS · KAUNO TECHNOLOGIJOS UNIVERSITETAS Elektros ir elektronikos (Fakultetas) Tadas Miliauskas (Studento vardas, pavardė) Elektros energetikos sistemų

We

rese

rve

allr

ight

sin

this

docu

men

tand

inth

ein

form

atio

nco

ntai

ned

here

in.R

epro

duct

ion,

use

ordi

sclo

sure

toth

irdpa

rties

with

oute

xpre

ssau

thor

ityis

stric

tlyfo

rbid

den.

©

Drawing number

Approved by ABB

Arunkumar B

Drawn by

Sukant Prasad PatiResp dept

PSDC/DCTSDCreate date

2012-04-20 1JNL222668

LitPol Link Alytus HVDC Back-to-Back Converter Station and 400 kV Switchyard400 kV AC Switchyard

Rev Ind

P

Sheet

Cont

Bas

edon

Com

pan

y

Main Circuit

Alytus HVDC Back-to-Back Converter Station

=S1Single Line Diagram

ABB

AB(S

E)

ABB AB, HVDC

Page Title

Plant Section Plant Section Item Designation

=W2

=Q1T-402

=WA.W1.L2

=WA1

=W1

=Q1L-402

=WA.W1.L1

=F1

RIB-Elk1

=Q21

ŠRE-Elk1-ž

=T2

IT-Elk1

=T2

IT-Elk2

=Q21

=Q11 L-Elk1-ž

L-Elk1-0

=Q12

=L1

R-Elk1

=T1

ST-Elk1

=C1

C-Elk1

=F1

RIB-Elk2

=Q21

=Q11 L-Elk2-ž

L-Elk2-0

=Q12

=C1

C-Elk2=L1

R-Elk2

=T1

ST-Elk2

=T1

ST-402

=Q21

=Q11

T-401-0

T-401-0ž

=Q15

=T2ST1-T401

=Q3T-401

=Q2T-401/L-402

=Q21

=Q11

Š-402-1

T-402-ž

=Q11

=T1

ST-T402

=Q21

=Q11 T-402-0ž

T-402-0

=Q12

=Q21

=Q22

=Q11 T-402/L401-ž

T-402/L401-0

T-402/L401-0ž

=Q13

=Q2T-402/L-401

=Q21

=Q22

=Q11 L-401/T402-0ž

L-401/T402-0

L-401/T402-ž

=Q14

=Q21

=Q11

L-401-0

L-401-0ž

=Q15

=T2ST-401

=Q3L-401

=Q21

=Q22

=Q11L-401-1ž

Š-401-1

Š-401-ž

=Q16

=T2

IT-401

=T1

IT-402

=F2

RIB1-ŠRE1.Elk1

=Q21

=Q11 ŠRE-Elk1-0ž

ŠRE-Elk1-0

=Q11

=Q1ŠRE-Elk1

=Q21

=Q11 ŠRE-Elk2-0ž

ŠRE-Elk2-0

=Q11

=Q1ŠRE-Elk2

=Q21

ŠRE-Elk2-ž

=F2

RIB1-ŠRE1.Elk2

=F3

RIB-RE1.Elk1

=F3

RIB-RE1.Elk2

=Q21

=Q22

=Q11 Š-402-ž

Š-402-2

L-402-2ž

=Q11

=Q21

=Q11 L-402-0ž

L-402-0

=Q12

=Q21

=Q22

=Q11 L-402/T401-ž

L-402/T401-0

L-402/T401-0ž

=Q13

=Q21

=Q22

=Q11 T-401/L402-0ž

T-401/L402-0

T-401/L402-ž

=Q14

=Q21

=Q11 T-401-ž

Š-401-2

=Q16

=L3RE1-Elk1

=L2ŠRE1-Elk1

=L3RE1-Elk2

=L2ŠRE1-Elk2

=T4ST-RE1.Elk1

=T3ST-ŠRE.Elk1

=T3ST-ŠRE.Elk2

=T4ST-RE1.Elk2

=T3ST-T401/L402

=T3ST-T402/L401

Futu

reH

VDC

Bloc

k

400 kV AC BUS A

=P1.

WT1

ELK 1 ELK 2

400 kV AC BUS B

Not in ABB Scope of Supply(Future Scope for Second Stage)

Š-402

Š-401

3

4

6

Page 59: KAUNO TECHNOLOGIJOS UNIVERSITETAS · KAUNO TECHNOLOGIJOS UNIVERSITETAS Elektros ir elektronikos (Fakultetas) Tadas Miliauskas (Studento vardas, pavardė) Elektros energetikos sistemų

We

rese

rve

allr

ight

sin

this

docu

men

tand

inth

ein

form

atio

nco

ntai

ned

here

in.R

epro

duct

ion,

use

ordi

sclo

sure

toth

irdpa

rties

with

oute

xpre

ssau

thor

ityis

stric

tlyfo

rbid

den.

©

Drawing number

Approved by ABB

Arunkumar B

Drawn by

Sukant Prasad PatiResp dept

PSDC/DCTSDCreate date

2012-04-20 1JNL222668

LitPol Link Alytus HVDC Back-to-Back Converter Station and 400 kV Switchyard330 kV AC Switchyard

Rev Ind

P

Sheet

Cont

Bas

edon

Com

pan

y

Main Circuit

Alytus HVDC Back-to-Back Converter Station

=S1Single Line Diagram

ABB

AB(S

E)

ABB AB, HVDC

Page Title

Plant Section Plant Section Item Designation

=T2

ST2-366

=Q1K-302

=T1

IT-ŠK302

=F1

RIB-K302

=WA2.W1.L1

=T2

ST2-367

=T2

ST2-368

=T1

IT-368

=F1

RIB-368

=WA2.W3.L2

=T1

IT-AT301

=F1

RIB-AT301

=WA2.W3.L1

=T1

IT-330

=F1

RIB-330

=WA2.W4.L1=WA2.W2.L2

=F1

RIB-367

=L1

R-367A

=T1

IT-367

=Q21

=Q22

=Q11 L-367-ž

L-367-0

Š-367-ž

=Q11

=Q21

=Q22

=Q11 L-368-ž

L-368-0

Š-368-ž

=Q11

=Q21

=Q22

=Q11 L-330-ž

L-330-0

Š-330-ž

=Q11

=Q21

=Q11

L2-366-2

L2-366-2ž

=Q16

=Q21

=Q11 L2-366-0ž

L2-366-0

=Q15

=Q21

=Q11

L1-366-0

L1-366-0ž

=Q14

=Q2L1-366/K-302

=T3ST-366/K302

=Q21

=Q11 K-302-02ž

K-302-02

=Q13

=Q21

=Q11

K-302-1

K-302-1ž

=Q11

=T1ST1-K302

=Q21

=Q11 K-302-01ž

K-302-01

=Q12

=F1RIB-ŠK302

=T2ST-K302

=Q21

=Q22

=Q11 ŠK-302-ž

K-302-0

K-302-ž

=Q11

=WA2.W2.L1=T1

IT-ŠK301

=F1

RIB-K301

=T2ST-K301

=Q21

=Q22

=Q11 ŠK-301-ž

K-301-0

K-301-ž

=Q11

=F1RIB-ŠK301

=Q21

=Q11 K-301-01ž

K-301-01

=Q12=Q21

=Q11 K-301-02ž

K-301-02

=Q13

=T3ST-367/K301

=T1ST1-K301

=Q2L1-367/K-301 =Q1

K-301

=Q21

=Q11

L1-367-0

L1-367-0ž

=Q14

=Q21

=Q11

K-301-1

K-301-1ž

=Q11

=Q21

=Q11 L2-367-0ž

L2-367-0

=Q15

=Q21

=Q11

L2-367-2

L2-367-2ž

=Q16

=Q21

=Q11

L2-368-2

L2-368-2ž

=Q16

=Q21

=Q11 L2-368-0ž

L2-368-0

=Q15

=Q21

=Q11

L1-368-0

L1-368-0ž

=Q14

=T3ST-368/AT301

=Q21

=Q11 AT-301-02ž

AT-301-02

=Q13

=Q21

=Q11

AT-301-1

AT-301-1ž

=Q11

=Q1AT-301

=T1ST1-AT301

=Q21

=Q11 AT-301-01ž

AT-301-01

=Q12

=Q21

=Q22

=Q11 ŠAT-301-ž

AT-301-0

AT-301-ž

=Q11

=T2ST-AT301

=T3

AT-1

=T4

ST-AT1N

=T6

ST-AT101

=T5ST-AT11.1

=F1RIB-ŠAT301

=L1

R-368B-C

=Q21

=Q11

AT-302-2

AT-302-2ž

=Q16

=Q3AT-302

=T2ST2-AT302

=Q21

=Q11 AT-302-02ž

AT-302-02

=Q15

=L1

R-330A-B

=Q21

=Q11

L1-330-1

L1-330-1ž

=Q11

=Q3L2-368

=Q1L1-330

=T1

ST1-330

=Q21

=Q11 L1-330-0ž

L1-330-0

=Q12

=Q2L1-368/AT-301

=Q21

=Q11

L2-330-0

L2-330-0ž

=Q13

=Q2L2-330/AT-302

=T3ST-330/AT302

=Q21

=Q11 AT-302-01ž

AT-302-01

=Q14

=F1RIB-ŠAT302

=T1

IT-AT302

=F1

RIB-AT302

=WA2.W4.L2

=T2ST-AT302

=T3

AT-1

=T4

ST-AT2N

=T6

ST-AT102

=T5ST-AT12.1

=Q21

=Q22

=Q11 ŠAT-302-ž

AT-302-0

AT-302-ž

=Q11

=T1

IT-366

=F1

RIB-366

=WA2.W1.L2

=L1

R-366B

=Q21

=Q22

=Q11 L-366-ž

L-366-0

Š-366-ž

=Q11

=T1IT-Š301

=T2IT-Š302

=T2ST-368

=W1 =W2 =W3 =W4=WA2

=C1

C-366

=C1

C-367

=C1

C-368

=C1

C-330

=Q3L2-366

=Q3L2-367

330 kV AC BUS B

330 kV AC BUS A

ŠK-302 ŠK-301 ŠAT-301

Š-368

ŠAT-302

Š-330Š-367

=P1.

WT2

Š-366

Not in ABB Scope of Supply

Š-302

Š-301

LN 367KRUONIS 2 LN 368

GARDINAS

LN 330LIETUVOS E

BtB2KEITIKLIS 2

BtB1KEITIKLIS 1

10 kV

110 kV 110 kV

10 kV

LN 366KRUONIS 1

4

5

6

Page 60: KAUNO TECHNOLOGIJOS UNIVERSITETAS · KAUNO TECHNOLOGIJOS UNIVERSITETAS Elektros ir elektronikos (Fakultetas) Tadas Miliauskas (Studento vardas, pavardė) Elektros energetikos sistemų

We

rese

rve

allr

ight

sin

this

docu

men

tand

inth

ein

form

atio

nco

ntai

ned

here

in.R

epro

duct

ion,

use

ordi

sclo

sure

toth

irdpa

rties

with

oute

xpre

ssau

thor

ityis

stric

tlyfo

rbid

den.

©

Drawing number

Approved by ABB

Arunkumar B

Drawn by

Sukant Prasad PatiResp dept

PSDC/DCTSDCreate date

2012-04-20 1JNL222668

LitPol Link Alytus HVDC Back-to-Back Converter Station and 400 kV SwitchyardFilter

Rev Ind

P

Sheet

Cont

Bas

edon

Com

pan

y

Main Circuit

Alytus HVDC Back-to-Back Converter Station

=S1Single Line Diagram

ABB

AB(S

E)

ABB AB, HVDC

Page Title

Plant Section Plant Section Item Designation

=W1.Z1 =W1.Z2

=Z1

=Q21

F1-401-ž

=Z2

=Q22

F2-401-ž

=Z3

=Q23

F3-401-ž

=Z2 =Z3

F1-401-1ž

=Q21

=Q11F1-401-1

=Q11

F2-401-1ž

=Q21

=Q11F2-401-1

=Q12

F3-401-1ž

=Q21

=Q11F3-401-1

=Q13

=F1RIB-F401

=Q1F1-401

=Q2F2-401

=Q3F3-401

=T1ST1-F401

=T2ST2-F401

=T3ST3-F401

=C2

KB2-1F401

=C3

KB3-1F401

=C1

KB1-1F401

=T1

ST1-1F401

=R1R1-1F401

=L1RE1-1F401

=L2RE2-1F401

=L3RE3-1F401

=R3R3-1F401

=T2ST2-1F401

=T3ST3-1F401

=T4ST4-1F401

=F1RIB1-1F401

=F2RIB2-1F401

=F3RIB3-1F401

=C1

KB1-2F401

=T1

ST1-2F401

=C2

KB2-2F401

=C3

KB3-2F401

=R1R1-2F401

=L1RE1-2F401

=L2RE2-2F401

=L3RE3-2F401

=R3R3-2F401

=T2ST2-2F401

=T3ST3-2F401

=T4ST4-2F401

=F1RIB1-2F401

=F2RIB2-2F401

=F3RIB3-2F401

=C1

KB1-3F401

=T1

ST1-3F401

=T2ST2-3F401

F1-301-1ž

=Q21

=Q11F1-301-1

=Q11

F2-301-1ž

=Q21

=Q11F2-301-1

=Q12

F3-301-1ž

=Q21

=Q11F3-301-1

=Q13

=Q1F1-301

=Q2F2-301

=Q3F3-301

=Q21

F1-301-ž

=Q22

F2-301-ž

=Q23

F3-301-ž

=T1ST1-F301

=T2ST2-F301

=T3ST3-F301

=F1RIB-F301

=C1

KB1-2F301

=T1

ST1-2F301

=R1R1-2F301

=L1RE1-2F301

=F1RIB1-2F301

=C2

KB2-2F301=L2

RE2-2F301

=F2RIB2-2F301

=T3ST3-2F301

=T2ST2-2F301

=R2R2-2F301

=Z1

=T1

ST1-1F301

=C1

KB1-1F301

=R1R1-1F301

=L1RE1-1F301

=F1RIB1-1F301

=C2

KB2-1F301=R2

R2-1F301

=L2RE2-1F301

=F2RIB2-1F301

=T3ST3-1F301

=T2ST2-1F301

=C1

KB1-3F301

=T1

ST1-3F301

=T2ST2-3F301

=W1.Z2=W1.Z1

HP12/24/36 HP12/24/36 HP12/24Shunt Capacitor Shunt CapacitorHP12/24

5

6

66

Page 61: KAUNO TECHNOLOGIJOS UNIVERSITETAS · KAUNO TECHNOLOGIJOS UNIVERSITETAS Elektros ir elektronikos (Fakultetas) Tadas Miliauskas (Studento vardas, pavardė) Elektros energetikos sistemų

We

rese

rve

allr

ight

sin

this

docu

men

tand

inth

ein

form

atio

nco

ntai

ned

here

in.R

epro

duct

ion,

use

ordi

sclo

sure

toth

irdpa

rties

with

oute

xpre

ssau

thor

ityis

stric

tlyfo

rbid

den.

©

Drawing number

Approved by ABB

Arunkumar B

Drawn by

Sukant Prasad PatiResp dept

PSDC/DCTSDCreate date

2012-04-20 1JNL222668

LitPol Link Alytus HVDC Back-to-Back Converter Station and 400 kV SwitchyardConverter Area

Rev Ind

P

Sheet

Cont

Bas

edon

Com

pan

y

Main Circuit

Alytus HVDC Back-to-Back Converter Station

=S1Single Line Diagram

ABB

AB(S

E)

ABB AB, HVDC

Page Title

Plant Section Plant Section Item Designation

=V

=L1

RE-VN11

=L2

RE-VN12

=F1

RIB-VN11

=F2

RIB-VN12

=Q21 T-401-61ž

=Q22 T-401-62ž

=P1

=X6

SIV-16

=X5

SIV-15

=WT1

=WT2

=WN

=U

=X1

SIV-11

=X2

SIV-12

=X3

SIV-13

=X4

SIV-14

=L1

RE-T401

=L1

RE-T301

=T1

T401

=T1

T301=T3

IT-T401

=Q21

=Q11

T-401-1

T-401-1ž

=Q11

=C1

KB1-T401

=C2

KB2-T401

=F1RIB-T401

=T2ST-T401

=V1K1-V1

=V2K1-V2

=V7K1-V7

=V8K1-V8

=V3K1-V3

=V4K1-V4

=V5K1-V5

=V6K1-V6

=F1

RIB-KV11

=F2

RIB-KV12

=F3RIB-KV13

=F4RIB-KV14

=F5RIB-KV15

=F6RIB-KV16

=F7

RIB-KV17

=F8

RIB-KV18

=F1RIB-VN1

=T1

SMI-VN11

=T2

SMI-VN12

=Q21 T-301-61ž

=Q22 T-301-62ž

=F1RIB-T301

=T2ST-T301

=C1

KB1-T301

=C2

KB2-T301

T-301-1

T-301-1ž

=Q21

=Q11=Q11

=T3

IT-T301

=T1

ID-P11

=T2

ID-P12

=Q23 T401-Nž

=Q23 T301-Nž

=P1.WT1 =P1.WT2

=W1.

Z1

=W1.

Z2

Valve Hall

Neutral Bus

Neutral Bus

Neutral Bus

DC Pole

DC Pole

6

7

3 4

5

5

Page 62: KAUNO TECHNOLOGIJOS UNIVERSITETAS · KAUNO TECHNOLOGIJOS UNIVERSITETAS Elektros ir elektronikos (Fakultetas) Tadas Miliauskas (Studento vardas, pavardė) Elektros energetikos sistemų

We

rese

rve

allr

ight

sin

this

docu

men

tand

inth

ein

form

atio

nco

ntai

ned

here

in.R

epro

duct

ion,

use

ordi

sclo

sure

toth

irdpa

rties

with

oute

xpre

ssau

thor

ityis

stric

tlyfo

rbid

den.

©

Drawing number

Approved by ABB

Arunkumar B

Drawn by

Sukant Prasad PatiResp dept

PSDC/DCTSDCreate date

2012-04-20 1JNL222668

LitPol Link Alytus HVDC Back-to-Back Converter Station and 400 kV SwitchyardLegends

Rev Ind

P

Sheet

Cont

Bas

edon

Com

pan

y

Main Circuit

Alytus HVDC Back-to-Back Converter Station

=S1Single Line Diagram

ABB

AB(S

E)

ABB AB, HVDC

Page Title

Plant Section Plant Section Item Designation

=Qx

=Cx

=Fx

=Tx

=Tx

=Tx

=Tx

=Cx

=Vx

=Xx

=Lx

=Rx

=Q2x

=Tx

=Q21 =Q22

=Q11=Q1x

=Q21

=Q11=Q1x

=Tx

=Tx

=Qx

=Lx

=Cx

=Lx

Functional blocks Symbols

Components

Converter Transformer, three windings

Wall Bushing

Capacitor

Arrester

Breaker

Current Measuring Device

Direct Voltage Divider

Current Transformer

=WT Transformer Area

=Z Filter Area

=C

=L

=Q

=R

=T

=X

Capacitor

Reactor

Switch

Resistor

Transformer

Bushings

=W AC Switchyard

=P

Disconnector with two Earthing Switches

Thyristor Valve

Thyristor valve

Pole Area

=V

Miscellaneous

HP High Pass

No connection between lines

Connection between lines

Transition between one-line andthree-line representation

Disconnector with one Earthing Switch

Reactor

Resistor

Earthing Switch

Optical Currrent Transformer

Earth

Capacitive Voltage Transformer

Removable Link

Phase Designation

Voltage Transformer

Disconnecting Circuit Breaker

Line Trap

Coupling Capacitor

Shunt Reactor /Netral Grounding Reactor

A (yellow), B (green), C (red) AC-phases all other areas

7

8

Page 63: KAUNO TECHNOLOGIJOS UNIVERSITETAS · KAUNO TECHNOLOGIJOS UNIVERSITETAS Elektros ir elektronikos (Fakultetas) Tadas Miliauskas (Studento vardas, pavardė) Elektros energetikos sistemų

We

rese

rve

allr

ight

sin

this

docu

men

tand

inth

ein

form

atio

nco

ntai

ned

here

in.R

epro

duct

ion,

use

ordi

sclo

sure

toth

irdpa

rties

with

oute

xpre

ssau

thor

ityis

stric

tlyfo

rbid

den.

©

Drawing number

Approved by ABB

Arunkumar B

Drawn by

Sukant Prasad PatiResp dept

PSDC/DCTSDCreate date

2012-04-20 1JNL222668

LitPol Link Alytus HVDC Back-to-Back Converter Station and 400 kV SwitchyardRevision Information

Rev Ind

P

Sheet

Cont

Bas

edon

Com

pany

Main Circuit

Alytus HVDC Back-to-Back Converter Station

=S1Single Line Diagram

ABB

AB(S

E)

ABB AB, HVDC

Page Title

Plant Section Item DesignationPlant Section

Rev. no. Date Rev Order CommentRev Designer Rev Approver

B 2012-05-24 N.A. In summary: 400 kV converter breaker and 330 kV AC yard breaker changed to sychronising.In page 3: =WA1.W2.Q11 and =WA1.W1.Q16 to AC disconnector with two earthing switches.In page 4: Two shunt capacitor bank added instead of one HP 12/24/36 and HP 3 filter at 400 kV side.

Sukant Prasad Pati Chandra-Mohan S

C 2012-06-05 N.A. In page 3: Future scope covers two circuit breakers and =WA1.W1.Q16 changed to AC disconnector with one earthing switch.Sukant Prasad Pati Chandra-Mohan S

D 2012-06-14 N.A. In page 4: Removed the filter sub-bank earthing switches close to the filter bus.Sukant Prasad Pati Chandra-Mohan S

E 2012-06-19 N.A. In page 4: =W1.Z2.Z3, HP3/5 filter replaced by shunt capacitor.Sukant Prasad Pati Chandra-Mohan S

F 2012-10-04 N.A. Summary page modified; =W1.Z1.(Z4,T4,Q4,Q24), =W1.Z1.Z3.(L1,F1), =WA1.T(1,2) and =P1.Q1 removed.=P1.(WT1,WT2).Q11 place changed. In AC Switchyard page, =WA1.W1.(Q11,Q1,T1,Q12) came under future scope.ELK line 1 connected to 400kV bus B and 400kV bus A & B are directly connected.

Sukant Prasad Pati Chandra-Mohan S

G 2012-12-19 N.A. In summary page, 330 kV switchyard modified; In AC switchyard, lines are interchanged in 400 kV & 330 kV switchyard;In filter, =W1.Z(1,2). T(1,2,3) are changed to optical current transformer.

Sukant Prasad Pati Chandra-Mohan S

H 2013-03-05 N.A. Older revisions can be seen in 1JNL201291.In page 4, Disconnecting Circuit Breaker (=W1.Z(1,2).Q(1,2,3)) changed to Conventional Circuit Breaker (=W1.Z(1,2).Q(1,2,3)) andAC disconnector with one earthing switch (W1.Z(1,2).Q(11,12,13) added.

Sukant Prasad Pati Anders L Henriksson

I 2013-05-22 N.A. In page 3, AC disconnector with one earthing switch (=WA.W1.L(1,2).Q12) added.=WA.W1.L(1,2).L1 symbol changed and =WA.W1.L(1,2).C1 changed to =WA.W1.L(1,2).T4. Summary page modified.

Sukant Prasad Pati Anders L Henriksson

J 2013-05-30 N.A. In page 3, line trap [=WA.W1.L(1,2).L1] and coupling capacitor [=WA.W1.L(1,2).T4] are under ABB scope of supply.=WA.W1.L(1,2).T4 changed to coupling capacitor =WA.W1.L(1,2).C1. The order of =WA.W1.L(1,2).[T1,T2,L1&C1] rearranged.

Sukant Prasad Pati Anders L Henriksson

K 2013-07-05 N.A. In page 2, Added additional explanation for symbols. In page 6, Shunt reactor symbol added.In page 5, interchange the position of AC disconnector with one earthing switch [=P1.WT(1,2).Q11] and CVT [=P1.WT(1,2).T3].

Sukant Prasad Pati Hossein Bayervand

L 2013-09-23 N.A. In page 3, Added NGR with arrester [=WA.W1.L(1,2).L3 & F3], Interchange the name of 400 kV line ELK 1 & ELK 2 and =WA1.W1 & =WA1.W2..In page 5, Added PLC capacitor [=P1.WT(1,2).C2] and deleted capacitor tining unit [=P1.WT(1,2).Z1].

Sukant Prasad Pati Anders L Henriksson

M 2014-01-02 N.A. AC switchyard split into 400 kV & 330 kV AC switchyard respectively. Customer's item designation added. Index and Summary page modified.Sukant Prasad Pati Anders L HenrikssonN 2014-02-17 N.A. Changed the customer item designation of arrester at line reactor [=WA.W1.L(1,2).F(2,3)]; AC line currect transformer [=WA.W1.L(1,2).T3] and

neutral bus current measuring device [=P1.WN.T(1,2)]. Added CT [=WA.W1.L(1,2).T4] at NGR.Sukant Prasad Pati Anders L Henriksson

O 2014-03-04 N.A. Changed the customer item designation of 330kV switchyard of 330kV bus bar voltage transformer ID-Š-301 to IT-Š301 and ID-Š-302 to IT-Š302.and 330kV bus bar ŠK-367 to Š-367 and ŠK-368 to Š-368. In page6, added earthing switch [=P1.WT(1,2).Q23].Direction of current transformer at =WA1.W1.T3 changed. Separate removable link added at shunt reactor [=WA.W1.L(1,2).L2].

Sukant Prasad Pati Anders L Henriksson

P 2014-05-20 N.A. Connection of HP12/24 resistor [=W1.Z2.Z(1,2).R2] changed.Sukant Prasad Pati Arunkumar B

One shunt capacitor bank added instead of HP 3 filter bank at 330 kV side.In page 5: One DCCT (=P1.U.T4) added in neutral bus; =P1.WN DCCT is removed and transition between one-line and three linerepresentation changed.

Conventional Circuit Breaker changed to Disconnecting Circuit Breaker.

In page 4: =W1.Z2.Z3 Shunt Capacitor removed and HP3/5 filter bank added.

In page 5: =P1.WT(1,2). Z1 AC PLC filter tuning unit added.

=WA1.W2.Q16 changed to AC disconnector with two earthing switch.

AC disconnector removed from AC disconnector with one earthing switch.

=WA.W1.L(1,2).(L2,F2,Q11,Q21,Q1,T3) added. =WA1.W2.Q16 changed from disconnector with two earthing switch to disconnector with oneearthing switch.

330 kV switchyard ( =WA2, =WA2.W1.L(1,2), =WA2.W2.L(1,2), =WA2.W3.L(1,2) and WA2.W4.L(1,2) added.

In page 5, Neutral bus current measuring device (=P1.U.T(3,4)) removed and added at =P1.WN.T(1,2).

8

---