Innovative solution for power supply of auxiliary services of high voltage substations : tip

Auxiliary services of electrical substations play a vital role in the working operations of the substations. If they are not supplied, none of the operations required by a substation can be performed in safe conditions. State of the art solutions for auxiliary services power supply combine external sources (MV lines connected to distribution network) and internal sources (MV/LV transformers, tertiary winding of power transformers, electric diesel generators). TIP (Trasformatore Induttivo di Potenza, Inductive Power Transformer) (Figure 0-1) is a single phase gas insulated power transformer developed and produced by ABB Adda that can be connected to high voltage busbars to supply loads with rated voltage from 0.23 to 20 kV and rated power from 25 to 500 kVA. It represents a competitive solution for power supply of auxiliary services, particularly in those substations where no nearby MV source is available. This thesis has the goal to compare the TIP solution to standard ones from technical, reliability and cost-effectiveness point of view. For each solution, life cycle cost will be evaluated taking into account the following contributions: - Initial investment for the purchase of the equipment and necessary civil works, erection and commissioning - Maintenance cost, power losses and equipment replacement - Interruption cost, i.e. the monetary value that can be associated to the probability of having a fault on the equipment suppling auxiliary services Even if the TIP initial investment is comparable to other state of the art alternatives, the TIP becomes a very competitive solution thanks to the following strengths: - High reliability - Maintenance free - Fast erection and commissioning - Low space required for installation

I servizi ausiliari delle sottostazioni elettriche svolgono un ruolo essenziale per l’operatività delle stesse. In caso di mancanza di alimentazione degli stessi, nessuna delle operazioni normalmente effettuate nella sottostazione può essere effettuata in condizioni di sicurezza. Le soluzioni allo stato dell’arte per l’alimentazione dei servizi ausiliari prevedono sia fonti di alimentazione esterne (line di media tensione provenienti dalla rete di distribuzione) sia fonti interne (trasformatore MT/BT, terzo avvolgimento del trasformatore di potenza, generatore diesel elettrico). Il TIP (Trasformatore Induttivo di Potenza) (Figura 0-1) è un trasformatore monofase, isolato in gas, sviluppato e prodotto da ABB Adda, che può essere connesso direttamente alle sbarre di alta tensione e alimentare carichi con una tensione tra i 0.23 e i 20 kV e potenza tra i 25 e i 500 kVA. È una soluzione competitiva per l’alimentazione dei servizi ausiliari delle stazioni elettriche, in particolare in quelle sottostazioni dove non è possibile trovare una fonte in media tensione nelle immediate vicinanze. Questa tesi si pone l’obiettivo di confrontare l’alimentazione dei servizi ausiliari tramite TIP rispetto alle fonti tradizionali, da un punto di vista tecnico, economico e di affidabilità. Per ciascuna soluzione verrà valutato il costo del ciclo di vita (life cycle cost) tenendo in considerazione i seguenti contributi: - Investimento iniziale per l’acquisto, opere civili e messa in servizio delle apparecchiature necessarie - Costi di manutenzione, potenza persa e sostituzione delle apparecchiature - Costo di interruzione, ovvero il valore monetario che può essere associato alla probabilità di avere un guasto sulle macchine che alimentano i servizi ausiliari Anche se l’investimento iniziale dovuto al TIP è comparabile alle soluzioni allo stato dell’arte, il TIP diventa molto competitivo grazie ai seguenti punti di forza: - Alta affidabilità - Assenza di manutenzione - Rapida messa in servizio