SOLUZIONI IMPIANTISTICHE GE PER COMPENSATORI SINCRONI - Crowne Plaza Hotel, San Donato Mil.se - 05/10/2017 Roberto Galli - Generator Product Sales ...
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SOLUZIONI IMPIANTISTICHE GE PER COMPENSATORI SINCRONI Crowne Plaza Hotel, San Donato Mil.se - 05/10/2017 Roberto Galli – Generator Product Sales – GE Power Confidential. Not to be copied, distributed, or reproduced without prior approval.
Compensatori Sincroni - Market Drivers
• La trasformazione del mercato dell’energia è una decisione politica
I principali fattori sono l'aumento della quota delle energie rinnovabili nella produzione totale di energia
elettrica e l'eliminazione graduale di impianti nucleari e di carbone. Secondo la direttiva UE, il consumo
totale di energia dovrà essere del 20% da fonti rinnovabili entro il 2020 e del 27% entro il 2030. Tutti i paesi
hanno adattato piani nazionali per raggiungere i loro obiettivi. Il rapporto corrente nell'UE è circa il 15,3%
Nuovi impianti a fonti rinnovabili e la chiusura dei grandi impianti nucleari, a carbone e a olio combustibile
creano il bisogno di nuovi impianti a Compensatori Sincroni in luoghi ben definiti. I gestori di rete eseguono
analisi e simulazioni di rete per definire tali posizioni e la quantità di potenza reattiva richiesta.
«La potenza reattiva non viaggia lontano, soprattutto in condizioni di sovraccarico, e quindi deve essere
generata vicino al suo punto di consumo" (rapporto finale sul blackout negli Stati Uniti - Canada nel 2003).
«I gestori di rete devono monitorare continuamente e valutare le condizioni del sistema, esaminare le
riserve di potenza reattiva e le tensioni di rete e adattare il sistema in modo da avere un funzionamento
sicuro" (rapporto finale sul blackout negli Stati Uniti - Canada nel 2003).
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Compensatori Sincroni - Market Drivers
• Nuove linee di trasmissione HVDC
• Incremento delle energie rinnovabili
• Richiesta di flessibilità/sicurezza della rete
• Dismissione di centrali elettriche fossili e nucleari
• Riduzione del rapporto cortocircuito e inerzia della rete
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Compensatore Sincrono - Definizione
Generatore Compensatore Sincrono
Leading power factor Lagging power factor Leading power factor Lagging power factor
Macchina (under-excited) >0 (over-excited) (under-excited) >0 (over-excited)
Sincrona
funzionante come Operation point
GENERATORE
Reactive power, Q Reactive power, Q
0 0
Machine on load Machine on load
Supplies active and reactive power (>0) Supplies active power (>0) and absorbs reactive power (0 >0
Leading power factor Lagging power factor Leading power factor Lagging power factor
(under-excited) >0 (over-excited) (under-excited) >0 (over-excited)
Macchina
Sincrona
funzionante come
COMPENSATORE Operation point Operation point
Rotor Stator
Reactive power, Q Reactive power, Q
0 0
Machine at no load Machine at no load
Supplies reactive power (>0). No active power Absorbs reactive power (
Compensatori Sincroni – Possibili tecnologie
Static Reactive Short Circuit Variable
• Static VAr Compensators: Power Capacity / Reactive Power
Inertia
• Variable VAr Control:
Synchronous Condenser
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Compensatori Sincroni – Benefici per la rete
Variable Steady- Short-Circuit Dynamic Voltage Inertia
State vars Contribution Recovery La dismissione degli
Come per gli SVC (Static (pochi cicli) Solo le (pochi secondi) impianti di produzione
Var Compensator) o gli macchine sincrone tradizionale e la
I Compensatori Sincroni
STATCOM (Static contribuiscono in crescita degli impianti a
forniscono multipli
Synchronous maniera significativa ad fonti rinnovabili hanno
della propria potenza di
Compensator), I incrementare il ridotto l’inerzia di
targa in condizioni di
Compensatori Sincroni rapporto di sistema. Solo le
forti cali di tensione; la
variano continuamente cortocircuito della rete. machine sincrone
capacità di sovraccarico
la Potenza Reattiva in Un buon rapporto di contribuiscono
è molto superiore a SVC
uscita per regolare la cortocircuito è all’inerzia di rete che è
o STATCOM di uguale
tensione di rete. necessario per richiesta per la
targa
collegare impianti stabilizzazione della
eolici, fotovoltaici, frequenza.
HVDC.
Synchronous Condenser differentiators
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Soluzioni GE per Compensatori Sincroni – Progetti tipici
Greenfield Conversione
• Nuovo impianto su terreno edificabile, posizionato nel nodo
• Riutilizzo di un generatore, dei suoi ausiliari e delle
di rete dove realmente necessita infrastrutture esistenti di un impianto di produzione in
disuso o in conservazione
• Soluzione dimensionata ad hoc per i fabbisogni richiesti
• Soluzione personalizzata, ma all'interno dei confini imposti
• Perdite ottimizzate con l'esatto dimensionamento dei dal layout esistente (dimensioni generatore, punti di
componenti, utilizzando le tecnologie di ultima generazione interconnessione, etc).
• Perdite non ottimizzate essendo relative ad una macchina
• Realizzazione tipica in 20-24 mesi dall’ordine non nuova
• Vita media di oltre 40 anni • Costo all’incirca: 25 – 35% rispetto al greenfield
• Realizzazione tipica in 10-14 mesi dall’ordine
• Parte della vita utile dei componenti è già stata consumata
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Soluzioni GE per Compensatori Sincroni - Osservazioni
La conversione di generatori esistenti per operare come compensatori sincroni è più attrattiva perché è
la soluzione più economica.
Tuttavia la conversione non è molto richiesta , essendo gli impianti esistenti di proprietà dei produttori
di energia, che non hanno la responsabilità diretta della gestione della rete elettrica (ultimamente però
stanno pervenendo richieste anche dai produttori di energia per la conversione poiché i gestori di rete
stanno proponendo loro di remunerare il servizio di regolazione dell’energia reattiva).
Più diffusa invece è la richiesta per impianti nuovi, dai gestori di rete che ne hanno la responsabilità e
che spesso hanno anche più accesso a finanziamenti sui CAPEX.
Un altro svantaggio della conversione è che gli impianti esistenti sono talvolta presenti in luoghi lontani
da dove dovrebbero realmente necessitare.
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Conversione in Compensatore Sincrono di un
impianto esistente
Scopo tipico di fornitura:
Disaccoppiamento della turbina dal generatore
Valutazione delle condizioni del generatore esistente ed eventuale upgrade
Installazione di un nuovo sistema di avviamento (motore di lancio o avviatore
statico)
Valutazione dell’eccitatrice statica esistente a fornire la necessaria corrente e
tensione di eccitazione
Progettazione e installazione di un nuovo sistema di protezione e controllo
Modifiche meccaniche del generatore (reggispinta ed eventuale viratore)
Upgrade / aggiornamento del sistema elettrico
Modifiche / sostituzione del circuito di raffreddamento acqua
Modifiche / sostituzione del sistema di lubrificazione olio
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Conversione in Compensatore Sincrono
Convertire un generatore
+33%
esistente per produrre solo
Potenza Reattiva (VARs)
•VARs in sovraeccitazione:
Tipicamente più del 30% oltre la potenza
MEGAVARS LAGGING
del generatore a pieno carico (cosfi 0,9 in
anticipo). Possibili ulteriori incrementi
considerando di riavvolgere il rotore
•VARs in sottoeccitazione:
LEADING
Circa la stessa potenza a cosfi 0.95 in
ritardo
N.B.: MVAR capability del solo Generatore, da verificare
quella del GSUT
Sync Condenser
Operating
Capability @ 0 MW MEGAWATTS
Confidential. Not to be copied, distributed, or reproduced without prior approval.Componenti modificati nella Conversione
Excitation PPT
Thrust/steady bearing
modifications and
turning gear
Exciter
De-couple
turbine
Rotor and field
winding
Collectors and
excitation system Mark* VIe
Stator winding connections Control
Gen Step Up Xfmr VFD Output Xfmr 4160V
89SS Aux Bus
4160V Variable
Frequency Drive
Ogni impianto ha un proprio sistema elettrico che richiede uno studio dedicato
Confidential. Not to be copied, distributed, or reproduced without prior approval.Modifiche Meccaniche del collettore
Richieste per l’avviamento statico (tipico)
Existing Collector
Coupling
Stub Shaft
Turning Gear
Steady/Thrust Bearing
Clutch to Disengage Turning Gear > 6 rpm Lube oil modifications for bearing and turning gear
Verificare la dinamica del rotore
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(H=Hydraulic disengagement, S=synchronizing clutch coupling)
Gas
Turbine
Side
(Siemens
V94.2)
Generator
Side
Installed Thrust
January 2014 Bearing
(Not part of Coupling)
Confidential. Not to be copied, distributed, or reproduced without prior approval.Nuovo impianto Compensatore Sincrono - Greenfield
Scopo tipico di fornitura:
• Generatore completo di sistema di monitoraggio
• Interruttore di macchina (GCB)
• Trasformatore Step-Up (GSUT), Trafo MT/MT
• Sistema di alimentazioni AC & DC
• Sistema di protezioni e controllo
• UPS, Generatore Diesel di emergenza
• Quadri di Media e Bassa Tensione
• Eccitatrice statica + Avviatore statico
• Sistema di raffreddamento ad acqua o aria
• Sistema di circolazione dell’olio di lubrificazione
• Infrastutture e Opere civili (Edifici o/e Containers)
• Illuminazione e impianto antincendio
• Sistema di messa a terra, impianto parafulmini
• DCS/ I&C
• Ricambi
• Ingegneria e Project Management
• Direzione lavori, Montaggi elettromeccanici & Commissioning
• Manutenzione pluriennale (tipicamente 10 anni)
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Confidential. Not to be copied, distributed, or reproduced without prior approval.Impianto Compensatore Sincrono – Componenti Principali
Step-up Transformer
Generator Circuit Breaker
Air Cooled Generator
Confidential. Not to be copied, distributed, or reproduced without prior approval.Compensatori Sincroni – Generatori GE serie TOPACK
da 20 a 100 Mvar
• Air cooled - TEWAC or Open circuit
• Simple, robust, efficient
• “Packaged design” for outdoor operation
• Simplification of transport, site erection and maintenance
• Integration of acoustic enclosure and line and neutral electrical equipment
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da 120 a 250 Mvar
• More than 1000 references since the 1970’s
• 98.8% Efficiency with multi-chamber cooling system
• High availability
• Optimized for ease of maintenance
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Sistema olio di lubrificazione
- Redundant lube oil pumps
- Emergency lube oil pump
driven with DC motor
- Jacking oil pumps
Sistema di raffrddamento ad acqua
- Closed Cooling Water System
(CCW)
- Redundant cooling water
pumps
- Redundant coolers and fans
- maintenance free
- speed controlled fans
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Avviatore Statico
- Generator itself is used as a
starting motor
- Starting time 7 min
- Starter (SFC) also be used for
dynamic braking
Eccitatrice statica
- Generator is controlled
from a redundant digital
Static Excitation System
- Faster response time
- Simpler Maintenance
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MV- Switchgear
MV/LV Transformer
LV- Switchgear
UPS- System
DC battery power and
DC distribution system
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Confidential. Not to be copied, distributed, or reproduced without prior approval.Compensatore Sincrono – installazione in Container
Container
• The static starting device and the static excitation system is installed in a container module.
Confidential. Not to be copied, distributed, or reproduced without prior approval.GE Referenze
• Europa
• Bergrheinfeld / TenneT in Germany
• Partinico / Terna in Italy
• Favara / Terna in Italy
• America
• Velco / Granite Substation in USA
• Kepco / Jeju Island in South Korea
• Blue Sky East / Oakfield Wind Farm in Maine
• PacifiCorp / Standpipe Substation in Wyoming
• Southern California Edison / Santiago Substation in California
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• Bergrheinfeld
• Greenfield EPC Project
Max reactive power: +400MVAr (30s)
Südlink 800 km
HVDC
Rated reactive power: +250/-175MVAr (1h/d)
Rated reactive power: +200/-150MVAr (23h/d)
Rated Voltage: 21kV
Transformer: 285MVA
Customer:
SC Substation
Location: Bergrheinfeld, Germany
Commissioning: 18.12.2015
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Confidential. Not to be copied, distributed, or reproduced without prior approval.Compensatori Sincroni in Sicilia
• Project: Synchronous condensers for Partinico & Favara (Option: Kotor)
• Rated Output Sn : +170MVA
• Rated leading mode: -60MVA
• Rated Voltage: 15kV
• Transformer Nominal Power 230MVA
• Operation : Grid stabilisation
• Customer : Terna S.p.A. - Rete Elettrica Nazionale Roma
• Location : Partinico & Favara, Sicily, Italy
Kotor, Montenegro
Commissioning: December 2015
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Synchronous
Compensatori
Condenser
SincroniBergrheinfeld
di Favara & PartinicoPuoi anche leggere
