The contribution of DFIG based wind farm in short-circuit current level in Kosovo transmission grid

The scope of this thesis is the study and simulation of an actual wind farm with variable-speed doubly fed induction generators (DFIGs) in Kosovo Power System. The main focus is on the contribution of the wind farm in short-circuit current level at the point of common coupling (PCC) and adjacent regions of the Kosovo power transmission system. Part of this thesis was the modeling of the transmission Kosovo power system and the wind farm in DIgSILENT Power Factory. This was done in close collaboration with KEDS (Kosovo Electricity Distribution Services) and KOSTT (Kosovo Electricity Transmission, System and Market Operator). This thesis presents results of short circuit current contribution of the wind farm through many simulations and calculations of almost all the spectrum of short-circuit faults applied at different points of Kosovo power grid in and around the PCC. With an emphasis on the most severe short-circuit fault (three-phase short-circuit fault), which is the most important fault to study when having in mind the dimensioning and designing protection devices. The contribution of the DFIG based wind farm in short-circuit current level is also studied by emphasizing the role of the crowbar protection of the DFIG wind turbine generator, necessity of which is due to the fault ride through (FRT) requirement, imposed by the national grid code for wind farm integrations into the power system. The effect of crowbar protection in altering the contribution of the wind farm of Selac in short-circuit current level is studied considering two scenarios: one with crowbar protection and the other without. The importance of the choice of the transformers’ vector group used in wind farms is highlighted briefly in short circuit fault simulations. The contribution of the wind farm in short-circuit current, and the effect of DFIG’s FRT crowbar protection in its contribution, is presented numerically and graphically as well. These results are extracted by comparing numerical results and waveforms, obtained by the simulations of the scenarios with and without the wind farm integrated into the grid.

Lo scopo di questa tesi è lo studio e la simulazione di un parco eolico reale con generatori a induzione doppiamente alimentati a velocità variabile (DFIG) nel Kosovo Power System. L'obiettivo principale è il contributo del parco eolico al livello di corrente di cortocircuito nel punto di accoppiamento comune (PCC) e nelle regioni adiacenti del sistema di trasmissione di potenza del Kosovo. Parte di questa tesi è stata la modellazione del sistema di trasmissione elettrica del Kosovo e del parco eolico in DIgSILENT Power Factory. Ciò è stato fatto in stretta collaborazione con KEDS (Kosovo Electricity Distribution Services) e KOSTT (Kosovo Electricity Transmission, System and Market Operator). Questa tesi presenta i risultati del contributo della corrente di cortocircuito del parco eolico attraverso molte simulazioni e calcoli di quasi tutto lo spettro di guasti di cortocircuito applicati in diversi punti della rete elettrica del Kosovo all'interno e intorno al PCC. Con particolare attenzione al guasto di cortocircuito più grave (guasto di cortocircuito trifase), che è il guasto più importante da studiare quando si ha in mente il dimensionamento e la progettazione dei dispositivi di protezione.Viene inoltre studiato il contributo del parco eolico basato su DFIG nel livello di corrente di cortocircuito, sottolineando il ruolo della protezione a piede di porco del generatore eolico DFIG, la cui necessità è dovuta al requisito FRT (Fault Ride Through), imposto dalla normativa codice di rete nazionale per l'integrazione dei parchi eolici nel sistema elettrico. L'effetto della protezione a piede di porco nell'alterare il contributo del parco eolico di Selac nel livello di corrente di corto circuito viene studiato considerando due scenari: uno con protezione a piede di porco e l'altro senza. L'importanza della scelta del gruppo di vettori dei trasformatori utilizzati nei parchi eolici è evidenziata brevemente nelle simulazioni di guasto di cortocircuito. Anche il contributo del parco eolico alla corrente di cortocircuito e l'effetto della protezione a piede di porco FRT di DFIG nel suo contributo sono presentati numericamente e graficamente. Questi risultati vengono estratti confrontando risultati numerici e forme d'onda, ottenuti dalle simulazioni degli scenari con e senza il parco eolico integrato nella rete.