Alisynkroniset värähtelyt verkkoon kytketyissä tuulivoimaloissa
Leinonen, Joona (2017)
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
2017-11-08
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201710232042
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201710232042
Tiivistelmä
Lisääntynyt tuulivoiman kapasiteetin kasvu vaatii siirtoverkoilta enemmän. Siirtoverkon kapasiteettia nostetaan tyypillisesti sarjaan kytkettyjen kondensaattoreiden avulla. Sarjakondensaattoreiden on kuitenkin havaittu aiheuttavan alisynkronisia värähtelyjä tuulivoimalan generaattorin induktiivisten osien kanssa.
Alisynkroniset värähtelyt voidaan jakaa kolmeen kategoriaan: alisynkroniseen resonanssiin, alisynkroniseen säädön vuorovaikutukseen ja alisynkroniseen vääntävään vuorovaikutukseen. Alisynkroninen resonanssi voidaan jakaa vielä kolmeen kategoriaan: epätahtigeneraattorivaikutukseen, vääntävään vuorovaikutukseen ja vääntävään vahvistukseen. Alisynkroninen resonanssi on sähköverkon ja turbiini-generaattoriakselin välistä vuorovaikutusta, alisynkroninen säädön vuorovaikutus on sähköverkon ja tehoelektroniikkalaitteiden välistä vuorovaikutusta, ja alisynkroninen vääntävä vuorovaikutus on tehoelektroniikkalaitteiden ja turbiini-generaattoriakselin välistä vuorovaikutusta.
Ensimmäinen alisynkroniseen resonanssiin liittyvä onnettomuus tuulivoimaloissa sattui 22. elokuuta 2009 Texasissa. Tätä ennen uskottiin, että tuulivoimalat ovat immuuneja alisynkronisille värähtelyille. Alisynkronista resonanssia voidaan havaita muun muassa taajuusskannauksella, jota tässä työssä myös käsitellään. Alisynkronisia värähtelyjä vastaan on kehitelty monia suodatusmenetelmiä. Suodatukseen voidaan käyttää muun muassa FACTS-laitteita, erilaisia tuulivoimalan konvertterien säätömenetelmiä ja esimerkiksi alisynkronisen taajuuden releitä.
Tässä työssä esitellään FACTS-laitteisiin kuuluvaa tyristoriohjattua sarjakondensaattoriparistoa alisynkronisen resonanssin suodatukseen. Tyristoriohjatun sarjakondensaattoripariston on todettu pystyvän suodattamaan epätahtigeneraattorivaikutusta ja vääntävää vuorovaikutusta.
Alisynkroniset värähtelyt voidaan jakaa kolmeen kategoriaan: alisynkroniseen resonanssiin, alisynkroniseen säädön vuorovaikutukseen ja alisynkroniseen vääntävään vuorovaikutukseen. Alisynkroninen resonanssi voidaan jakaa vielä kolmeen kategoriaan: epätahtigeneraattorivaikutukseen, vääntävään vuorovaikutukseen ja vääntävään vahvistukseen. Alisynkroninen resonanssi on sähköverkon ja turbiini-generaattoriakselin välistä vuorovaikutusta, alisynkroninen säädön vuorovaikutus on sähköverkon ja tehoelektroniikkalaitteiden välistä vuorovaikutusta, ja alisynkroninen vääntävä vuorovaikutus on tehoelektroniikkalaitteiden ja turbiini-generaattoriakselin välistä vuorovaikutusta.
Ensimmäinen alisynkroniseen resonanssiin liittyvä onnettomuus tuulivoimaloissa sattui 22. elokuuta 2009 Texasissa. Tätä ennen uskottiin, että tuulivoimalat ovat immuuneja alisynkronisille värähtelyille. Alisynkronista resonanssia voidaan havaita muun muassa taajuusskannauksella, jota tässä työssä myös käsitellään. Alisynkronisia värähtelyjä vastaan on kehitelty monia suodatusmenetelmiä. Suodatukseen voidaan käyttää muun muassa FACTS-laitteita, erilaisia tuulivoimalan konvertterien säätömenetelmiä ja esimerkiksi alisynkronisen taajuuden releitä.
Tässä työssä esitellään FACTS-laitteisiin kuuluvaa tyristoriohjattua sarjakondensaattoriparistoa alisynkronisen resonanssin suodatukseen. Tyristoriohjatun sarjakondensaattoripariston on todettu pystyvän suodattamaan epätahtigeneraattorivaikutusta ja vääntävää vuorovaikutusta.
Kokoelmat
- Kandidaatintutkielmat [8452]