Rola regulatorów napięcia w stabilizacji sieci energetycznych

Energia elektryczna w sieci przesyłowej i dystrybucyjnej musi spełniać określone parametry i wymagania, zapewniające nieprzerwaną pracę oraz stabilne dostawy prądu. W tym kontekście istotna jest w szczególności regulacja napięcia w sieci, którego poziom ze względu na różnorodne czynniki może ulegać wahaniom. Na czym zatem polega stabilizacja systemu elektroenergetycznego i jaką rolę w tym procesie odgrywa regulator napięcia?

Wartość napięcia to jeden z czynników określających poziom jakości dostarczanej energii elektrycznej. Zbyt gwałtowne jego skoki lub spadki mogą prowadzić do destabilizacji pracy sieci, awarii, wyłączeń czy zakłóceń pracy urządzeń elektrycznych. Dlatego operatorzy systemów elektroenergetycznych muszą podejmować działania zmierzające do zapewniania odpowiednich parametrów energii elektrycznej, stosując np. systemy regulacji napięcia sieci. Wymagania w tym zakresie zostały określone w dokumentach:

• normie PN-EN 50160
• rozporządzeniu Ministra Gospodarki z dnia 4 maja 2007 r. w sprawie szczegółowych warunków funkcjonowania systemu elektroenergetycznego

Stabilizacja sieci elektroenergetycznej

Jednym z istotnych wyzwań, które w ostatnich latach zyskuje na znaczeniu, związanych z zapewnieniem odpowiednich parametrów pracy sieci jest rozwój OZE, a w szczególności rosnąca popularność fotowoltaiki. Instalacje fotowoltaiczne nie pracują w sposób ciągły, do tego z perspektywy sieci wytworzona przez nie energia powinna być wykorzystywana na bieżąco. Niestety, nie zawsze jest taka możliwość. Funkcjonująca obecnie w Polsce sieć przesyłowa i dystrybucyjna nie jest przystosowana do tego, by w odpowiedni sposób obsługiwać dużą ilość energii wytwarzanej w sposób rozproszony. Instalacje fotowoltaiczne przeżywają okres dynamicznego rozwoju w Polsce, ale wiąże się to z rosnącymi wymaganiami wobec sieci. Coraz częściej pojawia się bowiem ryzyko sytuacji, w której nadwyżki mocy mogą prowadzić do wzrostu napięcia i przekroczenia parametrów określonych przez odpowiednie przepisy. Jakie wartości powinno mieć napięcie zasilające w sieciach dystrybucyjnych w Polsce? Linia energetyczna nn w Polsce dostarcza prąd przemienny pod napięciem 230 V. Dopuszczalne jest odchylenie w przedziale +/- 10% napięcia znamionowego. To oznacza przedział od 207 do 253 V. Jednym z elementów, który może służyć utrzymaniu oczekiwanych wartości w sieci, jest regulator kontroli napięcia.

Regulator napięcia w sieci nn

W przypadku sieci niskiego napięcia stabilizacja systemu elektroenergetycznego może być osiągnięta m.in. dzięki wykorzystaniu regulatora LVRSys (low-voltage regulation system), czyli regulatora napięcia, który przeznaczony jest do pracy w sieciach niskiego napięcia. Pozwala on utrzymać wymagany poziom napięcia, a tym samym poprawić parametry jakości energii.

Urządzenie działa wykorzystując dodatkowe transformatory jednofazowe i układ regulacji. Poprzez kierowanie napięcia po stronie obwodu regulowanego zgodnie lub przeciwnie do napięcia zasilającego, dochodzi do podniesienia lub obniżenia poziomu napięcia. Stosuje się w tym celu po dwa transformatory jednofazowe w każdej fazie.

Regulator napięcia LVRSys może być zainstalowany w różnych punktach sieci dystrybucyjnej, a konkretna lokalizacja jest wybierana w zależności od potrzeb i analiz. Najczęściej stosuje się je na samym początku odcinka linii, ale także na dalszych odcinkach linii: przed rozdzielnią kablową, słupem czy zasilaniem pojedynczego odbiorcy. Regulatory te mają budowę modułową, co ułatwia ich aplikację zarówno w wykonaniu zewnętrznym, jak i wnętrzowym.

Magazyn energii jako regulator napięcia sieci

Jak już wspomniano, jednym z czynników, który może destabilizować pracę sieci, jest fakt rozwoju instalacji fotowoltaicznych. Stabilizator napięcia do fotowoltaiki pozwala rozwiązać problem ograniczenia możliwości oddawania przez prosumentów energii do sieci. Co może pełnić funkcję takiego stabilizatora? Magazyn energii elektrycznej – to rozwiązanie pozwalające w znacznym stopniu ograniczyć ryzyka wynikające z fluktuacyjnego charakteru produkcji energii z instalacji fotowoltaicznych. Dzięki możliwości gromadzenia energii wytworzonej w szczytowym okresie produkcji w magazynie energii możliwe jest efektywniejsze wykorzystanie źródeł energii odnawialnej. Magazyn może stanowić źródło energii w okresie deficytu jej produkcji, do tego niweluje problem ograniczenia możliwości przyjmowania do sieci energii pochodzącej z instalacji fotowoltaicznych.

Co więcej, magazyn energii elektrycznej zwiększa bezpieczeństwo użytkowników (możliwość korzystania z niego jako źródła awaryjnego w przypadkach wyłączenia sieci) oraz pozwala niejako odsunąć w czasie konieczność inwestowania w inne rozwiązania mające na celu zapewnić stabilną pracę sieci. Oczywiście nie jest on panaceum na wszystkie bolączki związane z integracją OZE z siecią, ale, zwłaszcza w połączeniu z innymi dostępnymi rozwiązaniami, może stanowić ważne ogniwo w procesie stabilizacji sieci elektroenergetycznej.