Suuntaajakytketyn tuotannon liittäminen keskijänniteverkkoon: Liitettävyyteen vaikuttavat rajoitukset ja reunaehdot
Envall, Henrik (2024)
2024
Sähkötekniikan DI-ohjelma - Master's Programme in 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
2024-05-15
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tuni-202404305055
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tuni-202404305055
Tiivistelmä
Hajautettua tuotantoa liittyy enenevissä määrin myös keskijänniteverkkoon. Kiinnostus erityisesti aurinkovoimaloiden liittämistä kohtaan on ollut merkittävää. Uusiutuva hajautettu tuotanto on erityisesti ilmaston kannalta hyvä asia, mutta se aiheuttaa myös haasteita sähkön laadun näkökulmasta. Tämän vuoksi voimalaitosten onkin täytettävä tietyt vaatimukset, jotta verkkoon liittyminen voidaan sallia.
Työn tarkoituksena on tutkia suuntaajakytketyn tuotannon liittämistä keskijänniteverkkoon ja liitettävyyteen vaikuttavia teknisiä rajoitteita ja reunaehtoja. Lisäksi työn tavoitteena on muodostaa ohjeistus liitettävyyden tarkastamiselle. Työn alussa käsitellään yleisesti hajautettua tuotantoa ja siihen liittyviä vaatimuksia. Lisäksi käsitellään hajautetun tuotannon aiheuttamia verkostovaikutuksia. Tässä keskitytään erityisesti tuotannon aiheuttamaan jännitteennousuun. Tämän jälkeen esitetään erilaisia keinoja jännitteennousun ehkäisemiseksi. Työn simuloinneissa tarkastellaan erityyppisiä liitettävyystapauksia kahdella eri johtolähdöllä.
Työn simuloinneissa jännitteennousu osoittautui rajoittavimmaksi tekijäksi liitettävyyden näkökulmasta. Jännitteennousun vaikutus korostuu, mitä kauemmaksi sähköasemalta tuotantoa liitetään. Tämän vuoksi tuotantoa olisikin järkevintä liittää mahdollisimman lähelle sähköasemaa. Myös verkon vahvuus vaikuttaa oleellisesti liitettävissä olevaan tuotantoon. Simuloinneissa mallinnettiin myös loistehon säädön ja pätötehon säädön vaikutuksia liitettävyyteen. Loistehon säätö on yksinkertainen keino vaikuttaa liittymispisteen jännitteeseen. Loistehon säätöä kannattaakin hyödyntää liitettävyyden parantamiseksi. Pätötehon säätöä voidaan hyödyntää ääritilanteissa, kun jännite nousee liian korkeaksi. Pätötehon rajoitusta ei kuitenkaan kannata käyttää ensisijaisena säätömenetelmänä. Nämä niin sanotut aktiiviset toimenpiteet tuovat joustavuutta verkon näkökulmasta. Simulointituloksista todettiin myös, että sähköaseman kiskojännitteellä on merkittävä vaikutus tuotannon liitettävyyteen. Kiskojännitteen ylärajaa laskemalla voidaan liitettävyyttä parantaa, koska tällöin jännitteellä on varaa nousta enemmän johtolähdöllä.
Työn tarkoituksena on tutkia suuntaajakytketyn tuotannon liittämistä keskijänniteverkkoon ja liitettävyyteen vaikuttavia teknisiä rajoitteita ja reunaehtoja. Lisäksi työn tavoitteena on muodostaa ohjeistus liitettävyyden tarkastamiselle. Työn alussa käsitellään yleisesti hajautettua tuotantoa ja siihen liittyviä vaatimuksia. Lisäksi käsitellään hajautetun tuotannon aiheuttamia verkostovaikutuksia. Tässä keskitytään erityisesti tuotannon aiheuttamaan jännitteennousuun. Tämän jälkeen esitetään erilaisia keinoja jännitteennousun ehkäisemiseksi. Työn simuloinneissa tarkastellaan erityyppisiä liitettävyystapauksia kahdella eri johtolähdöllä.
Työn simuloinneissa jännitteennousu osoittautui rajoittavimmaksi tekijäksi liitettävyyden näkökulmasta. Jännitteennousun vaikutus korostuu, mitä kauemmaksi sähköasemalta tuotantoa liitetään. Tämän vuoksi tuotantoa olisikin järkevintä liittää mahdollisimman lähelle sähköasemaa. Myös verkon vahvuus vaikuttaa oleellisesti liitettävissä olevaan tuotantoon. Simuloinneissa mallinnettiin myös loistehon säädön ja pätötehon säädön vaikutuksia liitettävyyteen. Loistehon säätö on yksinkertainen keino vaikuttaa liittymispisteen jännitteeseen. Loistehon säätöä kannattaakin hyödyntää liitettävyyden parantamiseksi. Pätötehon säätöä voidaan hyödyntää ääritilanteissa, kun jännite nousee liian korkeaksi. Pätötehon rajoitusta ei kuitenkaan kannata käyttää ensisijaisena säätömenetelmänä. Nämä niin sanotut aktiiviset toimenpiteet tuovat joustavuutta verkon näkökulmasta. Simulointituloksista todettiin myös, että sähköaseman kiskojännitteellä on merkittävä vaikutus tuotannon liitettävyyteen. Kiskojännitteen ylärajaa laskemalla voidaan liitettävyyttä parantaa, koska tällöin jännitteellä on varaa nousta enemmän johtolähdöllä.