Sarjapariston epäbalanssivirran mittaus
Hernesniemi, Matti (2013)
2013
Sähkötekniikan koulutusohjelma
Tieto- ja sähkötekniikan tiedekunta - Faculty of Computing and Electrical Engineering
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Hyväksymispäivämäärä
2013-10-09
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201310241379
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201310241379
Tiivistelmä
Sarjaparisto on sähkön siirtojohdolle asennettava laite, jonka tarkoituksena on lisätä linjan tehosiirtokapasiteettia ja parantaa verkon stabiilisuutta häiriötilanteissa. Sarjaparisto koostuu suuresta määrästä kondensaattoriyksiköitä, sekä niiden kanssa rinnan kytketyistä suojalaitteista. Kondensaattoriyksiköiden kuntoa voidaan tarkkailla käytön aikana mittaamalla impedanssiepätasapainolle herkän H-siltakytkennän virtaa. Yksiköiden sisäiset vauriot johtavat kondensaattorielementin sisäisen sulakkeen palamiseen, mikä taas näkyy muutoksena yksikön kapasitanssissa. Näin syntyvät epäbalanssivirrat H-sillassa ovat tavallisesti hyvin pieniä.
Jotta pienet muutokset pariston kapasitanssissa voidaan havaita, siltakytkennän keskihaaran virtaa mitataan tarkalla virtamuuntajalla. Virtamuuntajan nimellinen ensiövirta ja muuntosuhde on valittava pieneksi riittävän tarkkuuden varmistamiseksi. Tämä johtaa kuitenkin ongelmiin tilanteessa, jossa vikatilanteen seurauksena oikosulkeutuu yksi tai useampi kondensaattoriyksikkö.
Työn alkuosassa on esitelty sarjaparistoon ja virtamuuntajiin liittyvää teoriaa. Diplomityössä on esitelty virtamuuntajan toimintaan vaikuttavat parametrit. Työssä on tutkittu virtamuuntajan suojalaitteena toimivan kipinävälin toiminnan edellytyksiä ja syttymisjännitteeseen vaikuttavia tekijöitä. Kipinävälin oikean asettelun varmistamiseksi työssä tehtiin laskenta, joka huomioi kipinävälin syttymisjännitteen vaihtelun eri ilmanpaineessa ja lämpötiloissa. Virtamuuntajan suojana toimiessaan kipinävälille on tarkasteluissa oletettava suurin mahdollinen syttymisjännite, vaikkakin on hyvin todennäköistä että kipinäväli toimii jo pienemmilläkin jännitteillä. Simulointimallin avulla on mallinnettu suojakipinävälin toimintaa ja virtamuuntajan käyttäytymistä suurivirtaisissa epäbalanssivioissa. Diplomityössä on myös esitetty vaihtoehtoinen keino suojata virtamuuntaja metallioksidiventtiilisuojan avulla. Venttiilisuojan toimivuutta ja kykyä suojata virtamuuntaja on arvioitu simulointimallin avulla. Lisäksi työssä on pohdittu epäbalanssivirran mittauksessa käytetyn virtamuuntajan tarkkuusvaatimuksia.
Työn viimeisessä osiossa on esitelty optiseen virranmittaukseen perustuvien virtamuuntajien perusperiaate ja pohdittu tekniikan soveltumista sarjapariston virranmittaukseen. Lisäksi optisen virranmittauksen kustannuksia on vertailtu nykyiseen mittausjärjestelmään.
Jotta pienet muutokset pariston kapasitanssissa voidaan havaita, siltakytkennän keskihaaran virtaa mitataan tarkalla virtamuuntajalla. Virtamuuntajan nimellinen ensiövirta ja muuntosuhde on valittava pieneksi riittävän tarkkuuden varmistamiseksi. Tämä johtaa kuitenkin ongelmiin tilanteessa, jossa vikatilanteen seurauksena oikosulkeutuu yksi tai useampi kondensaattoriyksikkö.
Työn alkuosassa on esitelty sarjaparistoon ja virtamuuntajiin liittyvää teoriaa. Diplomityössä on esitelty virtamuuntajan toimintaan vaikuttavat parametrit. Työssä on tutkittu virtamuuntajan suojalaitteena toimivan kipinävälin toiminnan edellytyksiä ja syttymisjännitteeseen vaikuttavia tekijöitä. Kipinävälin oikean asettelun varmistamiseksi työssä tehtiin laskenta, joka huomioi kipinävälin syttymisjännitteen vaihtelun eri ilmanpaineessa ja lämpötiloissa. Virtamuuntajan suojana toimiessaan kipinävälille on tarkasteluissa oletettava suurin mahdollinen syttymisjännite, vaikkakin on hyvin todennäköistä että kipinäväli toimii jo pienemmilläkin jännitteillä. Simulointimallin avulla on mallinnettu suojakipinävälin toimintaa ja virtamuuntajan käyttäytymistä suurivirtaisissa epäbalanssivioissa. Diplomityössä on myös esitetty vaihtoehtoinen keino suojata virtamuuntaja metallioksidiventtiilisuojan avulla. Venttiilisuojan toimivuutta ja kykyä suojata virtamuuntaja on arvioitu simulointimallin avulla. Lisäksi työssä on pohdittu epäbalanssivirran mittauksessa käytetyn virtamuuntajan tarkkuusvaatimuksia.
Työn viimeisessä osiossa on esitelty optiseen virranmittaukseen perustuvien virtamuuntajien perusperiaate ja pohdittu tekniikan soveltumista sarjapariston virranmittaukseen. Lisäksi optisen virranmittauksen kustannuksia on vertailtu nykyiseen mittausjärjestelmään.