Olet täällä

Sähköiset ilmiöt ja mallintaminen

Tutkimushankkeita
Sisältöteksti: 

Kaapeliverkkoon varastoituneen energian aiheuttamat muutokset verkon kytkentätilanteissa

Kaapeloinnin ja loistehon kompensoinnin lisääntyessä 20kV verkkoon varastoitunut energia kasvaa Elenian verkossa keskimäärin 30MVAr vuodessa. Verkon muutostilanteissa tämä varastoitunut energia purkautuu verkon eri osissa. Diplomityön tarkoituksena on selvittää minkälaisia jänniterasituksia varastoituneen energian purkautuminen aiheuttaa verkon komponenteille eri tilanteissa sekä peilata jänniterasituksia nyt käytössä olevien komponenttien kestoisuuteen sekä pohtia onko tarpeen tehdä muutoksia verkon rakenteeseen. Projekti on käynnissä vuonna 2018.


Loistehon kompensointireaktoreiden kytkentäylijännitteiden tutkiminen

Keskijänniteverkon kaapeloinnin lisääntyessä on tullut tarvetta lisätä verkkoon kompensointireaktoreita loistehon kompensointia varten. Keskijänniteverkon loistehon kompensointireaktoreiden poiskytkennässä reaktoriin varastoitunut energia purkautuu ja päällekytkennässä se varautuu. Nämä kytkentäilmiöt ja jänniterasitukset kytkennän aikana eivät ole tarkkaan tiedossa eikä tiedetä mitä ne voivat aiheuttaa reaktoreille. Ylijännitesuojaus tehdään keskijänniteverkon normaaleilla ylijännitesuojilla reaktorin navoissa tai liityntäkentissä. Tässä projektissa simuloidaan erikokoisten reaktoreiden poiskytkennän aiheuttamia jänniterasituksia liityntäkentän kytkinlaitteille. Projekti toteutettiin vuonna 2018.

Tulokset


Jännitteen säädön ja loistehon hallinnan kokonaiskuva

Hankkeessa Tampereen teknillinen yliopisto tekee tarkasteluja koko voimajärjestelmän jännitteen säädön ja loistehon hallinnan teknisestä näkökulmasta sekä tehdään taloudellisia laskelmia kokonaiskustannuksista. Hanke toteutettiin vuosina 2016-2017.

Tulokset


Jakeluverkon loistehon hallinnan suunnitelmaa

Laajeneva kaapeliverkko lisää sähköverkon loistehon tuotantoa tulevina vuosina. Vuositasolla Eleniassa  rakennetaan keskijännitekaapelia yhteensä noin 2500 km ja jokainen kilometri tuottaa loistehoa verkkoon etenkin matalilla kuormitustasoilla. Lisäksi Fingrid on muuttanut loistehon laskutusperiaatteita, jotka tulee huomioida loistehon kompensointia suunnitellessa. Diplomityössä määritettiin käytettävät loistehon kompensointilaitteistot ja tehtiin kustannus-hyöty-analyysi eri vaihtoehdoista. Sähköverkolle laadittiin loistehon kompensointisuunnitelma sekä strategia laajenevan maakaapeliverkon tarpeisiin. Diplomityö toteutettiin vuonna 2016.

 

Hajautetun kompensoinnin kenttämittaukset

Projektissa selvitettiin uusien admittanssiperustaisten suojausperiaatteiden käyttökelpoisuutta sekaverkoissa sekä tutkittiin alkavien vikojen indikoinnin mahdollisuuksia yhdessä vianpaikannuksen kanssa. Kenttätesteissä mitattiin vikatilanteissa todellista resistiivistä maasulkuvirtaa sekä tutkittiin kompensoinnin (shunt-reaktori & hajautettu kompensointi) vaikutusta maasulkuvirtaan. Resistiivisestä maasulkuvirrasta ei ollut aiempia mittaustuloksia . Kenttätesteistä saadun tiedon pohjalta maasulun suojausfunktioita kehitettiin maakaapeliverkon suojausta varten. Kenttätestit ja niiden avulla tehty selvitystyö johti täysin uuden toiminnallisuuden toteuttamiseen sähköverkon suojalaitteissa. Projektin tuloksia on esitelty 2015 CIRED:n konferenssissa (Post-fault oscillation phenomenon in compensated MV-networks challenges earth-fault protection). Projekti toteutettiin vuosina 2013-2014.

 

Sarjaresistanssin pilotointi hajautusti kompensoiduilla sähköasemilla

Pelkkää hajautettua kompensointia sisältävillä sähköasemilla on ollut ongelmia releiden toiminnassa maasulkutilanteissa. Vikaantuneen lähdön lisäksi on laukaistu pois terveitä lähtöjä jälleenkytkennän jälkeen. Tilanne on ollut ongelmallinen asemilla, joissa ei ole keskitettyä kompensointia, mutta suuret maasulkuvirrat. Hankkeessa selvitettiin PSCAD-simulointien avulla tilannetta, joka tulosten perusteella voidaan korjata tähtipisteeseen asennettavalla sarjavastuksella. Mallinnuksen lisäksi toteutettiin käytännön pilotointi asentamalla vastuskomponentti hajautetun kompensointimuuntajan tähtipisteeseen sähköasemakohteessa. Lisäksi toiminta todennettiin releiden häiriötallenteista. Sarjaresistanssin asentaminen osoittautui käytännössä toimivaksi ratkaisuksi. Projekti toteutettiin vuosina 2013-2014.

 

Jännitetyönä tehtäviin 20 kV sähkönjakeluverkon vajaanapaisiin kytkentöihin liittyvät sähköiset ilmiöt

Projektin tavoitteena oli kerätä tietoa yksinapaisten jännitetyökytkentöjen aikaisista ilmiöistä sähkönjakeluverkossa, huomioida yksinapaisten jännitetyökytkennät verkon suojauksessa ja saada selkeät reunaehdot kytkentöjen tekemiselle. Projektissa toteutettiin perusjännitetöiden mallintamista ja simulointia sekä kenttämittauksia. Mittaus- ja simulointitulosten vertailu ja analysointi kuuluivat projektiin. Projektin tuloksena saatiin selkeä kuva jännitetöiden aikaisista sähköisistä ilmiöistä sekä rajat, joiden puitteissa jännitetyökytkentöjä voidaan tehdä. Työn avulla vähennettiin ei-toivottuja suojaustoimintoja. Kyseessä oli ST-poolin hanke, jossa Elenia oli mukana omalla ja urakoitsijoiden työpanoksella osassa kenttämittauksissa. Tampereen teknillinen yliopisto vastasi simuloinneista ja tulosten tulkinnasta. Projekti toteutettiin vuosina 2013-2014.

 

Subcomp

Hankkeessa testattiin samaan koppiin jakelumuuntajan kanssa asennettavaa maadoitusmuuntajan ja hajautetun sammutuskelan yhdistelmää (Subcomp). Pienemmässä muuntajaluokassa (200 kVA ja alle) hajautettuja sammutuskeloja on ollut myynnissä, mutta tarvetta oli myös hajautettua kompensointia suurempaan muuntajaan. Subcomp osoittautui mahdolliseksi asentaa samaan muuntajatilaan jakelumuuntajan kanssa, mutta asennus jouduttiin tekemään muuntamon tehtaalla, koska se ei ollut järkevästi toteutettavissa maastossa. Laite osoittautui toimivaksi tavallisten hajautettujen kompensointimuuntajien tavoin ja on ollut verkossa käytössä asennuksesta lähtien. Laitetta on mahdollista hyödyntää erityisesti yli 200 kVA muuntajakoneiden yhteydessä kompensointilaitteena.  Hanke toteutettiin vuonna 2013.

 

 

Korosta: 
Valittu-teksti: 
Sähköiset ilmiöt ja mallintaminen