Pienjänniteverkon jännitteensäätäjät – Jakelumuuntajan käämikytkin
Aaltonen, Lauri (2020)
2020
Tieto- ja sähkötekniikan kandidaattiohjelma - Degree Programme in Computing and Electrical Engineering, BSc (Tech)
Informaatioteknologian ja viestinnän tiedekunta - Faculty of Information Technology and Communication Sciences
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Hyväksymispäivämäärä
2020-05-18
Julkaisun pysyvä osoite on
http://urn.fi/URN:NBN:fi:tuni-202005195471
http://urn.fi/URN:NBN:fi:tuni-202005195471
Tiivistelmä
Pienjänniteverkkoon liitetty hajautettu tuotanto, joka koostuu pääasiassa katolle asennettavista aurinkovoimaloista, tulee yleistymään seuraavien vuosikymmenten aikana. Aurinkopaneeleiden hankintakynnystä on ja tulee madaltamaan paneeleiden hyötysuhteiden kasvu sekä hinnan lasku kuin myös poliittinen päätöksenteko sekä kuluttajien yhä ympäristöystävällisempään suuntaan hakeutuva käyttäytyminen.
Työn tarkoituksena on käsitellä jakelumuuntajan ja käämikytkimen toimintaa sekä miten käämikytkimellä voidaan vaikuttaa jännitteenlaatuun pienjänniteverkossa. Käämikytkin vaikuttaa muuntajan toisiopuolen jännitetasoon vaihtamalla, jännitteellisessä tilassa, muuntajan käämityssuhdetta. Käämikytkintä ohjataan erilaisilla mittauksilla, joiden perusteella päätellään käämikytkimen toiminta kyseisessä tilanteessa.
Työn alussa perehdytään muuntajan toimintaperiaatteeseen, kytkentöihin, jännitehäviöihin sekä muuntajan rakenteeseen. Seuraavaksi keskitytään käämikytkimen rakenteeseen, kytkentäperiaatteeseen, väliottojärjestelyihin, nimellisarvoihin, ohjaukseen sekä valintakriteereihin. Viimeisimmässä osassa käsitellään jännitteensäätöä yleisellä tasolla, miten jännitteensäätö voidaan toteuttaa käämikytkintä eri tavoin ohjaten, käämikytkimellisten muuntajien yhteistoimintaa sekä sarjassa että rinnan. Luvun lopussa sivutaan myös moderneja käämikytkimen säätömenetelmiä. Lopussa esitetään yhteenveto työstä.
Käämikytkimellä varustettu jakelumuuntaja voisi tulevaisuudessa vastata hajautetun tuotannon aiheuttamiin jänniteongelmiin perinteisten menetelmien kuten verkon vahvistamisen sijaan. Tämä vaatii kuitenkin suuremman määrän hajautettua tuotantoa jakeluverkkoon ollakseen järkevä hankinta. Sähköautojen yleistyessä, jos latauksenhallintaa ei ole älykkäästi toteutettu, tulee kasvamaan myös kuormitus- sekä tuotantotilanteiden välinen ero entisestään. Tulevaisuudessa saatetaan myös alkaa käyttämään erilaisia tilaestimointi- ja neuroverkkoratkaisuja pienjänniteverkon asiakkaiden jännitteiden estimoinneissa, joiden perusteella ohjataan käämikytkintä.
Työn tarkoituksena on käsitellä jakelumuuntajan ja käämikytkimen toimintaa sekä miten käämikytkimellä voidaan vaikuttaa jännitteenlaatuun pienjänniteverkossa. Käämikytkin vaikuttaa muuntajan toisiopuolen jännitetasoon vaihtamalla, jännitteellisessä tilassa, muuntajan käämityssuhdetta. Käämikytkintä ohjataan erilaisilla mittauksilla, joiden perusteella päätellään käämikytkimen toiminta kyseisessä tilanteessa.
Työn alussa perehdytään muuntajan toimintaperiaatteeseen, kytkentöihin, jännitehäviöihin sekä muuntajan rakenteeseen. Seuraavaksi keskitytään käämikytkimen rakenteeseen, kytkentäperiaatteeseen, väliottojärjestelyihin, nimellisarvoihin, ohjaukseen sekä valintakriteereihin. Viimeisimmässä osassa käsitellään jännitteensäätöä yleisellä tasolla, miten jännitteensäätö voidaan toteuttaa käämikytkintä eri tavoin ohjaten, käämikytkimellisten muuntajien yhteistoimintaa sekä sarjassa että rinnan. Luvun lopussa sivutaan myös moderneja käämikytkimen säätömenetelmiä. Lopussa esitetään yhteenveto työstä.
Käämikytkimellä varustettu jakelumuuntaja voisi tulevaisuudessa vastata hajautetun tuotannon aiheuttamiin jänniteongelmiin perinteisten menetelmien kuten verkon vahvistamisen sijaan. Tämä vaatii kuitenkin suuremman määrän hajautettua tuotantoa jakeluverkkoon ollakseen järkevä hankinta. Sähköautojen yleistyessä, jos latauksenhallintaa ei ole älykkäästi toteutettu, tulee kasvamaan myös kuormitus- sekä tuotantotilanteiden välinen ero entisestään. Tulevaisuudessa saatetaan myös alkaa käyttämään erilaisia tilaestimointi- ja neuroverkkoratkaisuja pienjänniteverkon asiakkaiden jännitteiden estimoinneissa, joiden perusteella ohjataan käämikytkintä.
Kokoelmat
- Kandidaatintutkielmat [2409]