Usean kytkinlaitoskentän suojaaminen yhdellä suojalaitteella tuulivoiman liityntäsähköasemalla
Lehtimäki, Sami (2017)
Lehtimäki, Sami
2017
Sähkötekniikka
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
2017-03-08
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201703131155
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201703131155
Tiivistelmä
Sähköverkon suojauksen päätehtävä on havaita viat ja erottaa vikaantunut verkon osa muusta järjestelmästä. Perinteisesti usean kytkinlaitoskentän suojaaminen on toteutettu usealla suojalaitteella, jolloin sähköaseman jokaisella kentällä tai kennolla on yksi tai useampi suojalaite. Diplomityön tavoitteena on selvittää, olisiko usean kytkinlaitoskentän suojaaminen toteutettavissa yhdellä suojalaitteella. Ajatus yhden suojalaitteen toteutuksesta ja nykyaikaisten suojalaitteiden ominaisuuksien monipuolisemmasta hyödyntämisestä syntyi Empower PN Oy:ssä piensähköasemien suunnittelutyön optimoinnin ja kehittämisen tuloksena. Ajatuksena oli vähentää vikaantuvien laitteiden lukumäärää tuulivoimalaitoksen liityntäsähköasemalla ja yksinkertaistaa suojausjärjestelmän rakennetta.
Tavoitteen saavuttamiseksi yhden suojalaitteen keskitetty suojaus suunniteltiin ja toteutettiin yhdelle Empower PN Oy:n toimittamalle 110 kV:n voimajohtoliityntäiselle tuulivoimalaitoksen sähköasemalle. Teoriaosuudessa esitellään sähköasemia ja relesuojausta tuulivoimalaitoksen näkökulmasta. Soveltavassa osuudessa esitellään liityntäsähköasemalle suunniteltu suojaustoteutus. Työssä määritellään aluksi suojattava kohde, käydään läpi laitehankintaprosessi, määritellään suojalaitteen ominaisuudet ja toiminnot sekä kuvataan suojauksen toteutus ja suojalaitteen konfigurointi. Suojalaite on valittu kaupallisesti saatavilla olevista suojalaitevaihtoehdoista.
Diplomityön merkittävimpänä saavutuksena voidaan pitää onnistunutta ja käyttöön otettua suojaustoteutusta. Yhteenvetona voidaan todeta, että usean kytkinlaitoskentän suojaaminen yhdellä suojalaitteella on mahdollista. Huomionarvoista on, että työssä esiteltävän suojaustoteutuksen soveltuvuutta muihin käyttötarkoituksiin ja käyttökohteisiin tulee tarkastella tapauskohtaisesti. Tällöin tulee tarkastella erityisesti suojattavan kohteen asettamat vaatimukset sekä varmistua suojalaitteen fyysisten liityntöjen, toimintojen ja suorituskyvyn riittävyydestä. Työn perusteella voidaan myös todeta, että suojaustoteutus on hankintakustannuksiltaan kalliimpi vaihtoehto kuin perinteinen usean suojalaitteen asematoteutus. Mikäli suojaustoteutuksen paremmuuden perusteena käytettäisiin kustannuksia, tulisi suojaustoteutukseksi valita kokonaiskustannuksiltaan edullisin vaihtoehto. Tämä edellyttäisi sähköaseman elinkaarikustannusten tarkkaa määrittelyä. Keskitetyn suojauksen taloudelliset hyödyt voidaan määrittää vasta usean toteutuskerran jälkeen tätä työtä täsmällisemmin.
Tavoitteen saavuttamiseksi yhden suojalaitteen keskitetty suojaus suunniteltiin ja toteutettiin yhdelle Empower PN Oy:n toimittamalle 110 kV:n voimajohtoliityntäiselle tuulivoimalaitoksen sähköasemalle. Teoriaosuudessa esitellään sähköasemia ja relesuojausta tuulivoimalaitoksen näkökulmasta. Soveltavassa osuudessa esitellään liityntäsähköasemalle suunniteltu suojaustoteutus. Työssä määritellään aluksi suojattava kohde, käydään läpi laitehankintaprosessi, määritellään suojalaitteen ominaisuudet ja toiminnot sekä kuvataan suojauksen toteutus ja suojalaitteen konfigurointi. Suojalaite on valittu kaupallisesti saatavilla olevista suojalaitevaihtoehdoista.
Diplomityön merkittävimpänä saavutuksena voidaan pitää onnistunutta ja käyttöön otettua suojaustoteutusta. Yhteenvetona voidaan todeta, että usean kytkinlaitoskentän suojaaminen yhdellä suojalaitteella on mahdollista. Huomionarvoista on, että työssä esiteltävän suojaustoteutuksen soveltuvuutta muihin käyttötarkoituksiin ja käyttökohteisiin tulee tarkastella tapauskohtaisesti. Tällöin tulee tarkastella erityisesti suojattavan kohteen asettamat vaatimukset sekä varmistua suojalaitteen fyysisten liityntöjen, toimintojen ja suorituskyvyn riittävyydestä. Työn perusteella voidaan myös todeta, että suojaustoteutus on hankintakustannuksiltaan kalliimpi vaihtoehto kuin perinteinen usean suojalaitteen asematoteutus. Mikäli suojaustoteutuksen paremmuuden perusteena käytettäisiin kustannuksia, tulisi suojaustoteutukseksi valita kokonaiskustannuksiltaan edullisin vaihtoehto. Tämä edellyttäisi sähköaseman elinkaarikustannusten tarkkaa määrittelyä. Keskitetyn suojauksen taloudelliset hyödyt voidaan määrittää vasta usean toteutuskerran jälkeen tätä työtä täsmällisemmin.