Nastavení ochran pro bateriové úložiště

Nastavení ochran pro bateriové úložiště

24. 07. 2018

Integrace a růst počtu bateriových úložišť (BESS) v elektrické síti je v současné energetice žhavým tématem. V roce 2015 se společnost EDP Distribuição (EDPD) rozhodla v rámci své distribuční sítě instalovat unikátní bateriové úložiště. Nová technologie vyžaduje odpovídající ochranu.

Bateriové úložiště společnosti EDPD je provozováno paralelně se sítí. Nabízí kontrolu činného a jalového výkonu nebo v ostrovním provozu zajistí 30minutovou dodávku energie pro klienta. Umožňuje také automatickou regulaci napětí a frekvence. Kromě ostrovního provozu je bateriové úložiště schopné energii buď spotřebovávat, nebo dodávat do sítě.

 

V souvislosti s novou technologií je aktuální otázka chránění celého systému a nastavení ochran. EDPD, Siemens a INESC ID se proto zaměřily na analýzu reakce BESS na poruchové stavy v síti. Pro zajištění bezpečného provozu v obou režimech byla nově posuzována selektivita ochran. Řešení, které splňovalo požadavky na provoz, bylo implementováno. Pro ověření všech výpočtů a simulací, uskutečněných během návrhové fáze, EDPD na místě instalace provedlo několik testů, které zahrnovaly skutečné zkratové experimenty. Jak se ukázalo, některé výsledky těchto experimentů byly odlišné od simulací a teoretických výpočtů. Na základě studií a reálných testů oddělení pro automatizaci a nastavení ochran firmy EDPD navrhlo dvě sady nastavení ochran, jednu pro spolupráci se sítí a jednu pro ostrovní provoz. Přepínání mezi nastavením je automatické.

 

BEES parametry

 

Problematika, kterou bylo třeba dobře zanalyzovat, vychází ze skutečnosti, že ochrany BESS jsou na vn straně a musí být citlivé jak na poruchy ve vn, tak na nn straně klienta. Zkratový výkon BESS je daleko menší než zkratový výkon sítě, a to může vést k obtížnější detekci poruchových stavů.

 

Simulace provedeny výrobcem  BESS (Siemens)

Jednalo se o simulaci poruch na nn straně u klienta, a to:

• kovové spojení fáze-zem,

• kovové spojení fáze-fáze,

• třífázové kovové spojení,

• 10 Ω fáze-zem.

Schéma elektrického modelu pro simulaci

 

Ze simulací vyplynulo, že BESS dodá zkratový proud na nn přípojnici u klienta od 500 do 900 A, kdy 900 A je při kovovém spojení fáze-zem a při nominálním proudu BESS 681 A odpovídá 1,32 násobku In.

Reakce BESS na skutečné poruchové stavy v místě instalace

Experiment zahrnul následující poruchy na nn straně klienta:

• 25 Ω spojení fáze-zem,

• 25 Ω spojení fáze-fáze,

• kovové spojení fáze-fáze,

• kovové spojení fáze-zem.

Zjednodušené schéma zapojení

 

Postup simulace jednotlivých poruch:

1. ověření, že všechny vypínače jsou vypnuté;

2. spuštění BESS v režimu „black start“ a najetí 15 kV na vn přípojnici BESS;

3. zapnutí vn vypínače u klienta a zajištění provozu vn transformátoru naprázdno;

4. zapnutí pomocného vypínače na nn straně u klienta pro vytvoření poruchového stavu.

Z naměřených hodnot vyplynulo, že při skutečných zkouškách byly poruchové proudy vyšší než při simulacích, a to především při zkouškách při nedokonalých zkratech.  Rozdíl je přisuzován faktu, že správně namodelovat chování střídačů na počítači je velmi obtížné.

Kovové spojení fáze-zem

 

Hodnoty kovového spojení fáze-zem

 

Výsledkem simulací a experimentů jsou dvě sady nastavení ochran, jedna pro paralelní spolupráci se sítí a druhá pro ostrovní provoz. Přepínání mezi nastavením je automatické v závislosti na poloze vn vypínače sítě.

BESS během skutečného zkratu v 15 kV síti

Po nastavení a uvedení BESS do provozu dle simulací a testů došlo ke zkratu v 15 kV síti a BESS úspěšně najelo do ostrovního provozu pro zajištění dodávky energie pro klienta. Obrázek 4 zobrazuje sled událostí.

Přejetí BESS do ostrovního provozu

 

Jak je patrné, na začátku zkratu se BESS podílí na dodávce zkratového proudu, ale po odpojení vn vypínače sítě tuto změnu detekuje, a reguluje se na 15 kV a 50 Hz a pokračuje v dodávce energie v ostrovním provozu.

 

Závěr

Aktivity provedené EDPD, Siemens a INESC

ID byly podstatné pro prohloubení znalostí chování BESS při poruchových stavech v síti. Testy skutečných zkratových poruch systému BESS byly nezbytné. Ukázaly, že aby bylo dosaženo odpovídajícího chránění pro BESS a síť, je nutné provést skutečné testy nad rámec simulací. Tato aktivita umožnila vytvořit postupy návrhu chránění pro BESS. BESS společnosti EDPD používá dvě sady nastavení, jednu pro paralelní spolupráci se sítí a druhou pro ostrovní provoz. Přepínání mezi nastavením je automatické v závislosti na poloze vn vypínače sítě.

 

Akumulací energie prostřednictvím řešení SIESTORAGE se zabývají webové stránky www.siemens.cz/akumulaceenergie.

Sdílet článek

Chcete vediet viac? Napíšte nám

Odoslaním formulára súhlasím so spracovaním osobných údajov. Vyplnené osobné údaje budeme spracovávať za účelom spracovania vášho dopytu alebo dotazu. Vďaka tomu vám budeme môcť čo najskôr odpovedať a vyriešiť vašu požiadavku. Pre viac informácií kliknite tu.