Nr 3(112) - 2014 Rynek Energii Str. 109 JEDNOSTKI TRANSFORMATOROWE 400/110 kV 450 MVA JAKO WAŻNY ELEMENT MODERNIZACJI I POPRAWY NIEZAWODNOŚCI KRAJOWEJ SIECI PRZESYŁOWEJ Piotr Kacejko, Piotr Miller, Marek Wancerz, Paweł Ziółek Słowa kluczowe: bezpieczeństwo systemu elektroenergetycznego, modelowanie elementów systemu, transformatory ener- getyczne, obliczenia zwarciowe Streszczenie: W artykule przeanalizowano uwarunkowania powodujące potrzebę modernizacji jednostek transformatoro- wych wynikającą z planów rozwojowych KSE. Zaproponowano również sposób modelowania nowych jednostek transfor- matorowych 400/110 kV 450 MVA dla potrzeb obliczeń rozpływowych i zwarciowych, z uwagi na specyfikę w stosunku do jednostek spotykanych dotychczas. Poprawność modelowania zweryfikowano korzystając z dostępnych programó w anali- tycznych. 1. WSTĘP Analizy możliwości przesyłowych krajowego syste- mu elektroenergetycznego wykonywane dla stanów pracy przewidywanych w przyszłych horyzontach czasowych wskazują, że istotny element powodujący ich ograniczenie stanowić będą obecnie eksploatowa- ne transformatory sprzęgające sieci przesyłowe oraz sieć przesyłową i sieć 110 kV [2,4]. Krajowy standard jednostek 400/110 kV, który tworzyły przez lata jed- nostki o mocach 250 MVA oraz 330 MVA w wielu przypadkach, szczególnie w konfiguracjach awaryj- nych, okazuje się niewystarczający, gdyż jednostki o tej mocy zostają narażone na długotrwałe przecią- żenia. Przyczyn zwiększenia obciążenia transformato- rów sieciowych należy upatrywać w rosnącym zapo- trzebowaniu na moc i energię oraz w rosnącym udzia- le sieci przesyłowej w wyprowadzaniu mocy ze źró- deł i przesyłaniu jej od centrów wytwarzania do miejsc, z których zaczyna się dystrybucja energii elektrycznej. Rola sieci 110 kV zostaje wiec ograni- czona, przestaje ona stopniowo brać udział w przesy- le. Wielkość mocy przepływającej przez transforma- tory sieciowe wzrasta w wyniku konieczności prze- transformowania mocy przesłanej siecią 400 i 220 kV. Rosnąca wielkość tej mocy wynika w szczególności ze:  wzrostu zapotrzebowania na moc,  budowy nowych jednostek wytwórczych kon- wencjonalnych o dużej mocy (o mocy bliskiej 1000 MW) przyłączanych wyłącznie do napięcia 400 kV, zastępujących w KSE dotychczasowe źródła (o mocy do 240 MW) przyłączone również do napięcia 110 kV,  zwiększania wymiany międzysystemowej (m.in. połączenie Polska – Litwa),  rozwoju energetyki odnawialnej i konieczności przesyłu nadwyżek energii przez nią wytworzo- nych (transformatory sieciowe służą również wy- prowadzeniu tej mocy do sieci przesyłowej). Kluczowe znaczenie transformacji z poziomu sieci przesyłowej jest również obserwowane w przypadku wyłączenia awaryjnego linii przesyłowej, kiedy moc zostaje w znacznym stopniu kierowana do sieci 110 kV, która pełni wtedy funkcję rezerwowego toru przesyłowego. W przedstawionej sytuacji jako słuszną można uznać politykę inwestycyjną operatora sieci przesyłowej, polegającą na sukcesywnym zastępowaniu starych jednostek transformatorowych nowymi jednostkami o mocy 450 MVA. Większa moc jednostek oznacza przede wszystkim większe możliwości ich obciążania, a co za tym idzie zwiększenie przepustowości KSE. Biorąc pod uwagę czas życia transformatorów tego typu, potrzeby KSE mogą być zaspokojone w hory- zoncie kilkudziesięciu lat. Jednolity standard może być rzecz jasna uznany jako korzystny z punktu wi- dzenia racjonalnej gospodarki majątkiem operatora. Z drugiej jednak strony zastosowanie jednostek o tak dużej mocy może się wiązać z pewnymi problemami. Zmniejszona impedancja powoduje wzrost mocy zwarciowej po stronie 110 kV. Poprawia to co prawda „sztywność” sieci i jej odporność na zakłócenia, ale równocześnie może spowodować konieczność dosto- sowania wytrzymałości zwarciowej tej sieci do no- wych warunków. Dlatego OSP nie rezygnuje z insta- lacji jednostek 400/110 kV o mocy 330 MVA, jeżeli znajduje to uzasadnienie w przewidywanym obciąże- niu maszyny i warunkach zwarciowych. Nowe jednostki trzeba odwzorować w modelach obli- czeniowych. Obliczenia rozpływowe, zwarciowe czy też analiza stabilności statycznej i dynamicznej wy- magają zastosowania modeli o różnym stopniu do- kładności. Często sposób modelowania decyduje o poprawności uzyskiwanych wyników, a co za tym idzie poprawności wniosków wynikających z prowa-