Suprajohtava vikavirranrajoitin
Lammintaus, Patrik (2020)
2020
Tieto- ja sähkötekniikan kandidaattiohjelma - Bachelor's Programme in Computing and Electrical Engineering
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
2020-09-22
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tuni-202101261728
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tuni-202101261728
Tiivistelmä
Tämän työn tarkoituksena oli selvittää suprajohtavien vikavirranrajoittimien kehityksen nykytilanne. Työssä tarkastellaan suprajohtavan vikavirranrajoittimen toimintaperiaatetta ja soveltuvuutta sähköverkon suojauslaitteena. Työssä perehdytään myös laitteen käytön etuihin ja haasteisiin. Työssä keskitytään suprajohtavaan vikavirranrajoittimeen etenkin ratkaisuna hajautetun tuotannon kasvun aiheuttamiin ongelmiin.
Työssä käytetty aineisto on kerätty pääosin Tampereen yliopiston kirjaston sähköisistä ja painetuista materiaaleista. Esiteltyjen vikavirranrajoitinhankkeiden aineisto on kerätty kussakin tapauksessa kyseessä olevien yritysten verkkosivuilta.
Työssä tutustutaan aluksi sähköverkossa ilmeneviin vikavirtoihin ja käsitellään suprajohtavuutta ilmiönä, jonka jälkeen perehdytään suprajohtavan vikavirranrajoittimen toimintaperiaatteeseen sekä sen etuihin. Suprajohtava vikavirranrajoitin normaalitilassa ei aiheuta jännitteen alenemaa verkossa eikä heikennä verkon kykyä reagoida nopeasti vaihtuvaan tehon kysyntään toisin kuin perinteisissä vianhallintaratkaisuissa. Vikavirranrajoitintyypeistä eniten huomiota ovat saaneet resistiivinen suprajohtava vikavirranrajoitin sekä induktiivinen suprajohtava vikavirranrajoitin, joten työssä tutustutaan näihin tyyppeihin. Suprajohtava vikavirranrajoitin on käytännön testeissä todettu toimivaksi sähköverkon suojalaitteeksi ja joissakin maissa sitä jo käytetäänkin. Työssä tutustutaan kahteen tällaiseen hankkeeseen, joissa suprajohtava vikavirranrajoitin on otettu käyttöön tavallisesti toimivassa sähköverkossa. Hankkeisiin tutustuminen osoitti, että suprajohtavien vikavirranrajoittimien yleistymisen haasteena on edelleen muun muassa suprajohdemateriaalien korkea hinta, kryogeniikan suuret kustannukset ja kryogeniikan epäluotettavuus.
Työn loppupuolella tehdään suprajohteiden käyttöön vaadittuja kryogeenisiä tarkasteluja vikavirranrajoittimien näkökulmasta sekä pohditaan, miten toimittaisiin vikavirranrajoittimen jäähdytyksen vikaantuessa. Työn lopuksi tehty lyhyt taloudellinen tarkastelu suprajohtavan vikavirranrajoittimen kuluista osoitti, että laitteen elinkaaren aikana sen hankintakulut ovat moninkertaisesti suurempi menoerä kuin laitteen käytöstä johtuvat kulut.
Työssä käytetty aineisto on kerätty pääosin Tampereen yliopiston kirjaston sähköisistä ja painetuista materiaaleista. Esiteltyjen vikavirranrajoitinhankkeiden aineisto on kerätty kussakin tapauksessa kyseessä olevien yritysten verkkosivuilta.
Työssä tutustutaan aluksi sähköverkossa ilmeneviin vikavirtoihin ja käsitellään suprajohtavuutta ilmiönä, jonka jälkeen perehdytään suprajohtavan vikavirranrajoittimen toimintaperiaatteeseen sekä sen etuihin. Suprajohtava vikavirranrajoitin normaalitilassa ei aiheuta jännitteen alenemaa verkossa eikä heikennä verkon kykyä reagoida nopeasti vaihtuvaan tehon kysyntään toisin kuin perinteisissä vianhallintaratkaisuissa. Vikavirranrajoitintyypeistä eniten huomiota ovat saaneet resistiivinen suprajohtava vikavirranrajoitin sekä induktiivinen suprajohtava vikavirranrajoitin, joten työssä tutustutaan näihin tyyppeihin. Suprajohtava vikavirranrajoitin on käytännön testeissä todettu toimivaksi sähköverkon suojalaitteeksi ja joissakin maissa sitä jo käytetäänkin. Työssä tutustutaan kahteen tällaiseen hankkeeseen, joissa suprajohtava vikavirranrajoitin on otettu käyttöön tavallisesti toimivassa sähköverkossa. Hankkeisiin tutustuminen osoitti, että suprajohtavien vikavirranrajoittimien yleistymisen haasteena on edelleen muun muassa suprajohdemateriaalien korkea hinta, kryogeniikan suuret kustannukset ja kryogeniikan epäluotettavuus.
Työn loppupuolella tehdään suprajohteiden käyttöön vaadittuja kryogeenisiä tarkasteluja vikavirranrajoittimien näkökulmasta sekä pohditaan, miten toimittaisiin vikavirranrajoittimen jäähdytyksen vikaantuessa. Työn lopuksi tehty lyhyt taloudellinen tarkastelu suprajohtavan vikavirranrajoittimen kuluista osoitti, että laitteen elinkaaren aikana sen hankintakulut ovat moninkertaisesti suurempi menoerä kuin laitteen käytöstä johtuvat kulut.
Kokoelmat
- Kandidaatintutkielmat [8935]