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Methods to Assess the Rate of Change of Frequency Withstand Capability of Large Power Plants

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EUR 46.90

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EUR 32.80

Methods to Assess the Rate of Change of Frequency Withstand Capability of Large Power Plants

Alf Assenkamp (Author)

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Extract, PDF (1.5 MB)
Table of Contents, PDF (510 KB)

ISBN-13 (Hard Copy) 9783736970878
ISBN-13 (eBook) 9783736960879
Language English
Page Number 172
Lamination of Cover matt
Edition 1.
Publication Place Göttingen
Place of Dissertation Hamburg, Universität der Bundeswehr
Publication Date 2019-10-07
General Categorization Dissertation
Departments Electrical engineering
Keywords Frequenzänderungsrate, ENTSO-E, VDE-AR-N 4110, VDE-AR-N 4120, VDE-AR-N 4130, FGW TR8, FGW TR4, Synchrongeneratoren, Synchronmaschinen, Turbogeneratoren, Schenkelpolmaschinen, Gaskraftwerke, Wasserkraftwerke, Netzanschluss, Netzstabilisierung, ISO 22266, IEEE 421.5, IEC 60034-3, IEEE 1110-2002, Netzsynchronisierung, Durchschlüpfen, Netzmodellierung, Generatormodellierung, Netzfehler, Auslegungsstörfall, Maschinenauslegung, elektromechanische Kopplung, Netzstudie, Wellenstranganalyse, Wellenstrang, Turbinenschaufeln, Rotor Endkappen, Ermüdung, Bruchfortschritt, Dämpferströme, Generatorschutz, Generatorregelung, Pendeldämpfungsgerät, Untererregungsbegrenzer, Untererregungsschutz, Untererregung, Turbinenregler, Luftspaltmoment, mechanisches Moment, finite elemente modellierung, FEM, Energieerzeugungseinheit, Energieerzeugungsanlage, Anlagenzertifikat, Einheitenzertifikat, Rate of Change of Frequency, ROCOF, ENTSO-E, Network code, Grid code, VDE-AR-N 4110, VDE-AR-N 4120, VDE-AR-N 4130, FGW TG8, FGW TG4, Synchronous Generators, Synchronous Machines, Turbogenerators, Salient Pole Machines, Gas Power Plants, Hydro Power Plants, Grid Connection, Grid Stabilization, ISO 22266, IEEE 421.5, IEC 60034-3, IEEE 1110-2002, grid synchronisation, slip-through, grid modelling, generator modelling, grid fault, design fault, machine design, electromechanical coupling, grid study, shaft train analysis, shaft train, turbine blades, Rotor end caps, fatigue, fracture progress, damper currents, generator protection, generator control, power system stabilizer, PSS, underexcitation limiter, UEL, underexcitation protection, loss of excitation protection, underexcitation, turbine governor, air gap torque, mechanical torque, finite element modelling, FEM, Power Generating System, Power Generating Module, Power Generating Unit, Unit Certificate, System Certificate
URL to External Homepage https://www.hsu-hh.de/ema/en/
Description

Schwere Fehler in elektrischen Netzen mit einem hohen Anteil an umrichtergestützter Einspeisung, z.B. aus Windparks und Photovoltaikanlagen, führen ohne zusätzliche Netzstützungsmaßnahmen zu erhöhten Frequenzänderungsraten (ROCOF). Folglich erhöhen Übertragungsnetzbetreiber ROCOF-Werte, denen die Generatoren standhalten müssen. Dies ist aus Sicht der Systemstabilität wichtig, stellt aber eine große Herausforderung für Synchronmaschinen dar. Bislang wurden hauptsächlich Fehler wie Fehlsynchronisierungen oder klemmennahe Kurzschlüsse bei konstanter Netzfrequenz für die Auslegung großer Synchronmaschinen betrachtet. Das Problem ist, dass es entsprechend noch keine Methoden zur zuverlässigen und reproduzierbaren Beurteilung der Widerstandsfähigkeit von Synchronmaschinen gegenüber hohen Frequenzänderungsraten gibt. Im Rahmen dieser Arbeit werden daher Methodiken entwickelt für den Aufbau der Netzmodelle für ROCOF-Studien, für die Untersuchung der Fähigkeit von Synchrongeneratoren, bei Ereignissen mit hohen ROCOF-Raten mit dem Netz synchronisiert zu bleiben, und für die Untersuchung der mechanischen ROCOF-Widerstandsfähigkeit von Synchronmaschinen. Die Methodiken werden anhand von Beispielstudien validiert und anschaulich dargestellt.

Severe faults in electrical networks with a high proportion of inverter-supported feed-in, e.g. from wind farms and photovoltaic systems, lead to increased rates of change of frequency (ROCOF), if no additional frequency support measures are installed. As a result, transmission system operators increase ROCOF values that the generators must withstand. This is important from the point of view of system stability, but represents a major challenge for synchronous machines. So far, faults such as fault synchronisation or short circuits close to the terminals at a constant mains frequency have mainly been considered for the design of large synchronous machines. The problem is that, accordingly, there are still no methods for reliable and reproducible assessment of the resistance of synchronous machines to high ROCOF. In the context of this work, methodologies are therefore developed for setting up power system models for ROCOF studies, for the investigation of the ability of synchronous generators to remain synchronized with the network during events with high ROCOF rates, and for the investigation of the mechanical ROCOF withstand capability of synchronous machines. The methodologies are validated and illustrated by means of sample studies.