Päämuuntajan resonanssiherkkyyden muuttuminen
Virtanen, Jarkko (2015)
Virtanen, Jarkko
2015
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
2015-04-08
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201503201130
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201503201130
Tiivistelmä
Ferroresonanssilla tarkoitetaan ilmiötä, jossa energia värähtelee sähköverkon kapasitanssin ja epälineaarisen induktanssin välillä. Ferroresonanssi-ilmiö voi esiintyä vain sellaisessa sähköverkossa, joka sisältää rautasydämellä varustetun käämin ja riittävän kapasitanssin, joka on kytkeytyneenä joko sarjaan tai rinnan tämän induktanssin kanssa.
Boliden Harjavalta Oy:n sähköverkossa on törmätty päämuuntajan ferroresonanssiin kuormittamattoman muuntajan 110-kilovoltin kantaverkkoon kytkemisen yhteydessä. Tämän diplomityön tavoitteena oli selvittää ferroresonanssin syntymiseen vaikuttavia parametreja Harjavallan suurteollisuuspuiston sähköverkossa sekä tutkia sähköverkon ferroresonanssiherkkyyden muuttumista tulevan muuntajainvestoinnin jälkeen. Ferroresonanssi-ilmiötä tutkittiin työssä Matlabin Simulink-ohjelmistolla tehdyllä tietokonesimulaatiomallilla, jonka rakentamisessa käytettiin avuksi Harjavallan suurteollisuuspuiston sähköverkosta tallennettuja mittaustuloksia. Mittauksissa tallennettiin päämuuntajan vaihevirtoja sekä –jännitteitä päämuuntajan sähköverkkoon kytkemisistä.
Tietokonesimulaatiotuloksien yhteenvetona havaittiin päämuuntajan sähköverkkoon kytkemisen yhteydessä syntyvään ferroresonanssiin vaikuttavan merkittävimmin muuntajan jäännösmagneettivuon suuruus (remanenssivuo) sekä muuntajan sähköverkkoon kytkemisen ajanhetki. Harjavallan suurteollisuuspuiston nykyisillä 110-kilovoltin kytkinkentän katkaisijoilla päämuuntajan sähköverkkoon kytkeminen sekä sähköverkosta poiskytkeminen tehdään täysin satunnaisella jännitekäyrän hetkellä. Näin ollen remanenssivuon suuruuteen sekä muuntajan sähköverkkoon kytkemisen ajanhetkeen ei pystytä vaikuttamaan. Tästä johtuen päämuuntajan rautasydän saattaa ajautua muuntajan sähköverkkoon kytkemisen aikana pitkälle saturaatioalueella ja mahdollistaa näin ferroresonanssi-ilmiön syntymisen teollisuusalueen sähköverkossa.
Diplomityön lopputuloksena esitetään investoitavaksi kolmivaiheisia ohjattuja katkaisijoita päämuuntajien ensiöpuolille, joiden avulla pystytään hallitsemaan muuntajien rautasydämien kyllästyminen sekä ferroresonanssi-ilmiön syntyminen. ABB Oy:n tarjoaman Switchsync T183 katkaisijakokonaisuuden avulla päämuuntajan jäännösmagneettisuus pystytään mittamaan ja laskemaan jäännösmagneettisuudesta optimaalinen ajanhetki muuntajan sähköverkkoon kytkemiselle.
Boliden Harjavalta Oy:n sähköverkossa on törmätty päämuuntajan ferroresonanssiin kuormittamattoman muuntajan 110-kilovoltin kantaverkkoon kytkemisen yhteydessä. Tämän diplomityön tavoitteena oli selvittää ferroresonanssin syntymiseen vaikuttavia parametreja Harjavallan suurteollisuuspuiston sähköverkossa sekä tutkia sähköverkon ferroresonanssiherkkyyden muuttumista tulevan muuntajainvestoinnin jälkeen. Ferroresonanssi-ilmiötä tutkittiin työssä Matlabin Simulink-ohjelmistolla tehdyllä tietokonesimulaatiomallilla, jonka rakentamisessa käytettiin avuksi Harjavallan suurteollisuuspuiston sähköverkosta tallennettuja mittaustuloksia. Mittauksissa tallennettiin päämuuntajan vaihevirtoja sekä –jännitteitä päämuuntajan sähköverkkoon kytkemisistä.
Tietokonesimulaatiotuloksien yhteenvetona havaittiin päämuuntajan sähköverkkoon kytkemisen yhteydessä syntyvään ferroresonanssiin vaikuttavan merkittävimmin muuntajan jäännösmagneettivuon suuruus (remanenssivuo) sekä muuntajan sähköverkkoon kytkemisen ajanhetki. Harjavallan suurteollisuuspuiston nykyisillä 110-kilovoltin kytkinkentän katkaisijoilla päämuuntajan sähköverkkoon kytkeminen sekä sähköverkosta poiskytkeminen tehdään täysin satunnaisella jännitekäyrän hetkellä. Näin ollen remanenssivuon suuruuteen sekä muuntajan sähköverkkoon kytkemisen ajanhetkeen ei pystytä vaikuttamaan. Tästä johtuen päämuuntajan rautasydän saattaa ajautua muuntajan sähköverkkoon kytkemisen aikana pitkälle saturaatioalueella ja mahdollistaa näin ferroresonanssi-ilmiön syntymisen teollisuusalueen sähköverkossa.
Diplomityön lopputuloksena esitetään investoitavaksi kolmivaiheisia ohjattuja katkaisijoita päämuuntajien ensiöpuolille, joiden avulla pystytään hallitsemaan muuntajien rautasydämien kyllästyminen sekä ferroresonanssi-ilmiön syntyminen. ABB Oy:n tarjoaman Switchsync T183 katkaisijakokonaisuuden avulla päämuuntajan jäännösmagneettisuus pystytään mittamaan ja laskemaan jäännösmagneettisuudesta optimaalinen ajanhetki muuntajan sähköverkkoon kytkemiselle.