9.-11. maini külastasid Raine Pajo ja Henn Jõe Estlinki analoogi Ameerika Ühendriikides,
New Yorgi osariigis.
USA analoogse alalisvooluühenduse nimetus on Cross Sound Cable (edasi CSC) mille üks konverterjaam asub Long Islandil Shoreham’is ja teine Connecticuti osariigis linnas nimega New Haven. Kaabel ehitati selleks, et tarnida elektrit mandrilt Connecticutist Long Islandi saarele. Alalisvoolu kaabelliin üle Atlandi ookeani lahesopi ja on ca 40 km pikk, sellest umbes 1 km maa peal ja suurim sügavus ca 40 m. Võrdluseks – Estlink merekaabel ca74 km, maakaabel ca 31 km ja suurim sügavus Soome lahes kaabli trassil umbes 100 m. Reisi giidiks oli ABB Rootsi tehase tehnikajuht Leif Ronström ning tema abiga õnnestus meil kohtuda ka kohaliku Long Islandi võrguettevõtja Long Island Power Authority’ga (edaspidi LIPA), kelle võrguga on CSC-l liitumispunkt. Huvitav on fakt, et LIPA opereerib kogu saare elektrisüsteemi 90 inimesega, s.t enamus teenuseid on sisse ostetud ja LIPA omab vaid tuumikoskusteavet, et tagada kvaliteetne teenuste järelvalve. Lisaks oli meil kohtumine firmaga TransenergieUS, mis on sarnane meie firmale Nordic Energy Link ehk üks ettevõtetest, kes tegi investeerimisotsuse antud alalisvooluühendusse.
Long Island on saar pindalaga 3000 km2 Manhattanist ida pool, saarel elab umbes 2,7 mln elanikku ning tipukoormus on juulis ca 5000 MW ja talvetipp ca 3800 MW. Valdavalt on koormuseks elanikkond ja kontorid, koormuse kasv saarel on 2% ringi aastas. LIPA vastutab kogu saare elektrivarustuse eest ning nende missioon on tarnida oma klientidele ohutut, töökindlat, odavat ja keskkonnasõbralikku elektrit. Selleks, et tagada suurt tipukoormust, kasutavad nad mobiilseid elektrijaamu. Samuti on saarel oma genereerimisvõimsused 5000 MW ulatuses, mida kasutati edukalt koos alalisvoolukaabliga 2003. a augustis süsteemi kustumise (blackout) taastamisel.
LIPA varad – elektrijaamad ja -võrk vananevad, nt on enamus nende elektrijaamu vanemad kui 30 aastat ning isegi kuni 60-aastaseid jaamad on veel kasutuses. Peamisteks kütusteks saare elektrijaamades on gaas ja masuut. 1980ndatel ehitati valmis üks 830 MW tuumajaam. Siis aga leiti, et jaam on inimestele ikkagi liiga ohtlik ja lähedal, puudub evakueerimisvõimalus, nii ei lubatudki tuumajaama töösse viia. Ülekandevõime elektri importimiseks mandrilt on umbes 1500 MW. Kogu saare ülekandevõrk on 138 kV või madalam ja sisaldab mitmeid õlitäitega kaableid. LIPA-l on plaanis rajada mitu uut elektrijaama, kus kütustena kasutataks nii päikest, tuult, maasoojust, vesinikku jms. Tõsiselt võetavad tuulepargid hetkel puuduvad.
Uurisime LIPA käest – millised on nende võrgu raskeimad juhtumid, kui süsteem võib sattuda avariiolukorda ja kuidas nad avariiautomaatikat kasutades neid vältida püüavad. Töökindluse kriteeriumid (N-1, N-1-1, N-2) on peamiselt samad mis meie võrgueeskirjas. LIPA statistika näitab, et 33% riketest on põhjustatud seadmetest, 17% teadmata põhjusel, 9% liinid, 7% äikesest ja ülejäänud igasugu muud põhjused.
Süsteemi kasutamisega sai LIPA hakkama
14. augustil 2003 kell 14.18 toimus elektrisüsteemi kustumine, mis haaras endaga kaasa kogu New Yorgi, Long Islandi ja enamuse USA idarannikust. Long Islandi elektrisüsteem eraldus neljaks osaks, mis kõik jäid pimedusse. LIPA ülesandeks jäi pärast kustumist taastada saare elektrivarustus ilma mandri abita ehk siis oma genereerimisvõimsuste abiga. Selleks käivitati kõigepealt ca 10 minuti jooksul esimene gaasijaam ja seejärel teised gaasijaamad. Esimene kondensatsioonjaam käivitati 3 tunni pärast. Seejärel algas sageduse balansseerimine, lisades või eraldades väikseid koormuste gruppe. 8 t pärast kustumist sünkroniseeriti kõik neli kustunud alamsüsteemi ja süsteem oli peaaegu taastatud. Järgmisel varahommikul, 15. augustil kell 5 sünkroniseeriti Long Islandi elektrisüsteem taas mandri elektrisüsteemiga, kustumisest oli möödunud ligi 15 t. Pärast süsteemi ’kokkupanekut’ oli olukord endiselt kriitiline, sest koormus kasvas kontrollimatult kiiresti. 17. augustil 2003 lülitati töösse alalisvooluühendus CSC, mis oli tööst väljas segaduse tõttu keskkonnalubadega. Tänu alalisvooluühenduse headele tehnilistele omadustele ja võimele juhtida elektrisüsteemi nii, nagu seda operaator soovib, tagati lõpuks stabiilne elektrivarustus kogu saarele. Kaabli teises otsas Connecticutis tagas alalisvooluühendus CSC samal ajal kvaliteetse pinge.
Tehnoloogia on arenenud
Alalisvooluühendus CSC on viis aastat vanem kui Estlink ja vahepeal on tehnoloogia edasi arenenud, nii et Estlink Eesti ja Soome vahel tuleb mõnevõrra erinev. Analoogne ühendus on veel Austraalias, aga sealne ühendus on veelgi erinevam kui Estlink – ühendus Austraalias on kõigest 220 MW ja umbes 200 km maakaablit. CSC nimivõimsus on 330 MW ja puudub ülekoormuse funktsioon, mis Estlinki puhul on teatud tingimustel kuni 365 MW väljundvõimsust (s.t siseneb ca 380 MW, kadu vahepeal ca 15 MW). |
USA alalisvooluühendus on ühendatud elektrisüsteemiga läbi ühefaasiliste jõutrafode ning mõlemal pool on üks reservtrafo avariiolukordade jaoks. Alalisvooluühendus sisaldab endas mitmeid kõrgepinge vahelduvvoolufiltreid, et elimineerida ühenduse poolt põhjustatud häireid. Filtrid projekteeritakse erinevatele sagedustele, lähtudes kohaliku võrguettevõtja nõuetest ja loomulikult on siin erinevused CSC ja Estlinki vahel. Näiteks on meie võrgus madalamad PLC sagedused ja USAs jällegi probleemsed 5-s ja 7-s harmooniline, mis võivad segada telefonijaamade tööd. Seepärast on CSC-l projekteeritud aktiivne vahelduvvoolufilter, mis muudab filtreerimist vastavalt võrgu vajadustele. Lisaks paiknevad CSC PLC filtrid õues, Estlinkil aga hakkavad paiknema hoone sees, mis on müra tõttu ka keskkonnasõbralikum – CSC müranormiks on 56 dB, meil jällegi 45 dB päeval ja 55 dB öösel. CSC ühenduses sisaldub ka kahe konverterjaama vaheline kiudoptika, mis võimaldab automatiseeritud blokeeringuid ning müüa telekommunikatsioonialaseid teenuseid. Estlinki puhul on planeeritud rentida kiudoptika telekommunikatsiooni ettevõtete käest, kuna kiudoptikakaableid Eesti ja Soome vahel on juba niigi mitu.
Ka konverterjaamad tulevad erinevad. Kui USAs on kasutusel kometasemeline transistorsild, siis Estlinkile tuleb kahetasemeline, mis on lihtsama ehitusega ja töökindlam. Kokku on konverterjaamas töös ligi 3000 IGBT transistorit. Samuti on Estlinki transistorsildade juhtimine teistsugune ja sellega saavutatakse väiksemad kaod. Konverterjaama omatarve võetakse Estlinki puhul otse jõutrafost lisa 0,4 kV mähisena, USAs aga on omatarve lahendatud eraldi kuivomatarbe trafodega.
Konverterjaama transistorsildasid jahutatakse väga puhta veega. Et vesi oleks puhas, on konverterjaamas oma puhastusjaam, mis jälgib pidevalt jahutussüsteemis toimuvat. Erinev jahutussüsteem on ka üheks põhjusek,s miks Estlinki võimsus on suurem kui USA alalisvooluühendus.
Kogu konverterjaama juhtimine on loomulikult automatiseeritud ja kasutusel on elektrotehnika kõrgtehnoloogia, kõik juhtimissüsteemid on dubleeritud. Selleks, et osata ise midagi juhtimissüsteemis muuta, on vajalikud algteadmised süsteemitehnikast ning kindlasti peaks viibima juures, kui toimub ühenduse testimine tehases või platsil ja töösseviimine.
Oluline komponent on faasireaktor vahelduvvoolu süsteemi ja konverterjaama vahel. CSC on see reaktor vesijahutusega aga Estlinkil tuleb see õhkjahutusega, mis on jällegi töökindlam ja nõuab vähem hooldust. Samuti tuleb Estlinkile mitmeid juhtimismooduleid, mis CSC puuduvad. Black-start funktsiooni on ameeriklased hetkel kaalumas ja võib-olla tellivad nad selle täiendavalt juurde. Estlinkil saab lisaks black-start funktsioonile olema sageduse juhtimine, avariitõrje automaatika, sumbumiste juhtimine ja loomulikult aktiiv- ja reaktiivvõimsuse ning pinge juhtimine.
CSC-d opereerib ööpäevaringselt viis dispetšerit ning välja on koolitatud kaheksa kvalifitseeritud hooldusinseneri. Kui aga tekib vajadus muuta või lisada midagi põhjalikult juhtimissüsteemides, siis tuleb kasutada ABB tehase abi. Rutiinset hooldust teostab TransenergieUS oma personal, avariihoolduse jaoks on olemas varuosad ning avariivalmisoleku lepingud tööde teostajatega. Oluline on, et TransenergieUS-il on olemas oskusteave ühenduse opereerimiseks ja hooldamiseks.
Kahtlemata on selle tehnoloogiaga alalisvooluühendus maailmas ainulaadne ja omab rida eeliseid võrreldes tavapäraste tehnoloogiatega. Ka CIGRE kõrgepinge alalisvoolu töörühm leiab, et see tehnoloogia võib tehniliselt olla kasutusel kõrgepinge süsteemides ning küsimus – kas ja kui kiiresti selline kõrgtehnoloogia laiemalt kasutust leiab – oleneb tehnoloogia hinnast võrreldes tavapäraste kõrgepinge alalisvoolulahendustega.
Raine Pajo
Põhivõrgu arendusosakonna juhataja
|
