Analýza provozu uzlu sítě po připojení jaderného bloku velkého výkonu
Loading...
Date
Authors
ORCID
Advisor
Referee
Mark
A
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií
Abstract
Práce se zabývá analýzou provozu uzlu sítě po připojení jaderného bloku. Cílem diplomové práce je popsat vliv síťových poruch na blok jaderné elektrárny. Práce řeší tři základní problémy: Vliv zkratu a výkonové nerovnováhy v síti na synchronní generátor jaderné elektrárny a její provoz v ostrovní síti. Práce je zaměřena zejména na blok jaderné elektrárny. V případě poruchy v síti je nutné sledovat další bloky v modelu a jejich ochrany, protože výpadek bloku by mohl způsobit rozpad soustavy. Pro účely simulace je vytvořen testovací model elektrizační soustavy. Model byl optimalizován v programu LUG, který slouží pro výpočet elektrických síti. Simulace dynamických dějů je provedena v programu MODES. Jednotlivé poruchy jsou nastaveny pomocí scénářů. Výsledky jsou generovány do výstupních souborů, ze kterých byla vytvořena analýza vlivu síťových poruch na synchronní generátor jaderné elektrárny. Schopnost synchronního generátoru obnovit původní rovnovážný stav nebo zaujmout nový rovnovážný stav při změnách provozních parametrů sítě je jednou z nejdůležitější vlastností bezpečného a spolehlivého provozu sítě. Při zkratu vzniká tlumený přechodný děj. Prodloužením doby trvání zkratu vzrůstá amplituda přechodného děje. Nebezpečí ztráty stability synchronního generátoru se zvyšuje. Proto se určuje mezní doba trvání zkratu, při které nedojde ke ztrátě stability. Mezní doba trvání zkratu pro zkoumaný generátor je dostatečná pro vypnutí zkratu ochranami (v nejhorším případě 0,8 s). Například v porovnání s vodními elektrárnami je výrazně delší. Na výkonovou nerovnováhu v síti reaguje jaderný blok stabilním přechodem do nového provozního stavu. Modely ostatních elektráren byly navrženy s vysokou spolehlivostí a tak v případě těchto poruch nedojde k jejich výpadku a nedojde k rozpadu soustavy. Vznik ostrovní sítě je doprovázen silnými proudovými rázy. Bloky musí být odolné proti těmto rázům. V ostrovním provozu často dochází k rychlým změnám elektrických parametrů. Proto bloky musí reagovat na tyto změny co nejrychleji a co možná v nejširších mezích. Pro tento účel se používá regulátor ostrovního provozu. V případě přebytkového ostrova lze u parních elektráren využít přepouštěcí stanici do kondenzátoru. Tento režim je velkou výhodou parních elektráren, které jsou tak schopné rychle reagovat na změny zatížení. Hlavním výsledkem práce je chování synchronního bloku jaderné elektrárny při různých poruchách v síti. Na základě zjištěných údajů lze konstatovat, že zkoumaný blok jaderné elektrárny je vysoce stabilní vůči poruchám v síti. Výsledky této práce umožňují pokračování v tomto tématu využitím reálného modelu sítě a reálného modelu bloku.
The thesis deals with the analysis of the grid node operation after the connection the nuclear unit. The aim of the master´s thesis is to describe the influence of network´s faults to a nuclear unit. Thesis is dealing with three fundamental problems. An influence of short circuits and power imbalance on the synchronous generator of nuclear power plant and its operation of the island network. The thesis is focused especially on the nuclear unit. However, in the case of any failure in the network, it´s necessary to check other units and their protections in the test system because unit failure could cause the disintegration of the power network. For the purposes of the simulation a test system of the power network has been developed. The test system was optimized in the LUG software, which is used to calculate the power network. Transient simulations are performed in the MODES software. Single faults are configured with scenarios. Results are generated into output files. Analysis of influence network´s faults on the synchronous generator of nuclear power plants. The ability of the synchronous generator to restore the primary steady state or hold the new steady state during changes in operating parameters of the network is one of the important parts of the safe and reliable operation of the power network. During the short circuit the damped transient actions occur. With the extension of the short circuit duration, the amplitude of the transient action increases. The risk of the stability loss of a synchronous generator increases. Therefore, the critical clearing time of a short circuit is being defined, which is the time when there is not any loss of stability. Critical clearing time of research generator is sufficient to turn off the short circuit with the help of its protection (the worst case is 0,8 s). For example, by comparison with the hydroelectric power plant, the critical clearing time is much longer. Models of other power plants have been designed with high reliability so in the case of these faults, it doesn’t cause the disintegration of the power network. Creation of island grid is characterized by strong current surges. Units must be resistant to these surges. In the island grid fast changes of the electrical parameters often occurs. Therefore, units must respond to these changes as quickly as possible and in the broadest limits. For this purpose an island operation regulator is being used. In the case of surplus island grid in steam power plants a dump condenser can be used. This is an important ability of steam power plants because the units are able to react quickly to changes of electrical parameters in island grid. The main result of this thesis is the behavior of the nuclear power plant during various faults in the power network. Researched generator of the nuclear power plant is highly stable against faults in the power network based on the findings. The results allow to continue in this topic with real network and real unit of nuclear power plant.
The thesis deals with the analysis of the grid node operation after the connection the nuclear unit. The aim of the master´s thesis is to describe the influence of network´s faults to a nuclear unit. Thesis is dealing with three fundamental problems. An influence of short circuits and power imbalance on the synchronous generator of nuclear power plant and its operation of the island network. The thesis is focused especially on the nuclear unit. However, in the case of any failure in the network, it´s necessary to check other units and their protections in the test system because unit failure could cause the disintegration of the power network. For the purposes of the simulation a test system of the power network has been developed. The test system was optimized in the LUG software, which is used to calculate the power network. Transient simulations are performed in the MODES software. Single faults are configured with scenarios. Results are generated into output files. Analysis of influence network´s faults on the synchronous generator of nuclear power plants. The ability of the synchronous generator to restore the primary steady state or hold the new steady state during changes in operating parameters of the network is one of the important parts of the safe and reliable operation of the power network. During the short circuit the damped transient actions occur. With the extension of the short circuit duration, the amplitude of the transient action increases. The risk of the stability loss of a synchronous generator increases. Therefore, the critical clearing time of a short circuit is being defined, which is the time when there is not any loss of stability. Critical clearing time of research generator is sufficient to turn off the short circuit with the help of its protection (the worst case is 0,8 s). For example, by comparison with the hydroelectric power plant, the critical clearing time is much longer. Models of other power plants have been designed with high reliability so in the case of these faults, it doesn’t cause the disintegration of the power network. Creation of island grid is characterized by strong current surges. Units must be resistant to these surges. In the island grid fast changes of the electrical parameters often occurs. Therefore, units must respond to these changes as quickly as possible and in the broadest limits. For this purpose an island operation regulator is being used. In the case of surplus island grid in steam power plants a dump condenser can be used. This is an important ability of steam power plants because the units are able to react quickly to changes of electrical parameters in island grid. The main result of this thesis is the behavior of the nuclear power plant during various faults in the power network. Researched generator of the nuclear power plant is highly stable against faults in the power network based on the findings. The results allow to continue in this topic with real network and real unit of nuclear power plant.
Description
Citation
PROKOP, O. Analýza provozu uzlu sítě po připojení jaderného bloku velkého výkonu [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií. 2016.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
cs
Study field
Elektroenergetika
Comittee
prof. Ing. Petr Toman, Ph.D. (předseda)
doc. Ing. Petr Baxant, Ph.D. (místopředseda)
doc. Ing. Petr Mastný, Ph.D. (člen)
Ing. Branislav Bátora, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Karel Katovský, Ph.D. (člen)
Ing. Michal Krbal, Ph.D. (člen)
Ing. Michal Ptáček, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Žaneta Eleschová, Ph.D. (člen)
Ing. David Mezera, Ph.D. (člen)
Date of acceptance
2016-06-07
Defence
Student seznámil komisi se svojí závěrečnou prací na téma Analýza provozu uzlu sítě po připojení jaderného bloku velkého výkonu. Student odpověděl na otázky oponenta. Doplňující otázku týkající se kritického času vypnutí vzniklého zkratu položila doc. Eleschová. Další doplňující otázku položil doc. Toman. Student otázky zodpověděl správně.
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení