Jukka Ylikulju VARAMUUNTAJASELVITYS

Transkriptio

1 Jukka Ylikulju VARAMUUNTAJASELVITYS Opinnäytetyö KESKI-POHJANMAAN AMMATTIKORKEAKOULU Sähkötekniikan koulutusohjelma Toukokuu 2009

2 TIIVISTELMÄ OPINNÄYTETYÖSTÄ Yksikkö Tekniikan yksikkö, Ylivieska Koulutusohjelma Sähkötekniikan koulutusohjelma Työn nimi Varamuuntajaselvitys Työn ohjaaja Yliopettaja Jari Halme Aika Tekijä Jukka Ylikulju Sivumäärä liitettä Työelämäohjaaja Kehitysinsinööri Silvo Fält Rautaruukin Raahen terästehtaalle oli tarve tehdä varamuuntajaselvitys. Työ oli aiheellista tehdä, koska jakelumuuntajista osa on niin vanhoja, ettei niiden elinkaarta ole kovin paljon jäljellä. Työn tavoitteena oli, että kaikille muuntajille löytyy varamuuntaja tai muu keino millä muuntaja korvataan, mahdollisen vikaantumisen seurauksena. Työssä kartoitettiin terästehtaan jakelumuuntajat ja olemassa olevat varamuuntajat. Kartoituksen jälkeen selvisi jakelumuuntajat, joille ei ole olemassa olevaa varamuuntajaa. Vierailimme terästehtaan kuudella eri osastolla, selvittääksemme mitkä näistä muuntajista ovat kriittisiä. Tuotannon kannalta kriittisiä öljymuuntajia, joilla ei ole varamuuntajaa tehtaalla löytyi 4 kappaletta ja kuivamuuntajia 14 kappaletta. Näiden muuntajien rikkoutumisen varalle olisi tarve hankkia varamuuntajia. Lisäksi käsittelin työssä kuiva- ja öljymuuntajien vertailua sekä niiden kunnossapitoa. Käsittelin työssä myös jakelumuuntajien kunnonvalvonnan mahdollisuuksia. Selvitin jakelumuuntajan etävalvonnan kehittämiskeinoja, erityisesti kuivamuuntajien osalta. Kuivamuuntajan lämpötilojen saaminen tehtaan omiin tietojärjestelmiin oli puute mikä piti ratkaista. Tähän ratkaisu löytyi Vamp Oy:n markkinoille tuomasta VIO- moduulista, jonka avulla lämpötilat saadaan liitettyä suojareleeseen ja sitä kautta pystytään tekemään lämpötilojen seurantaa. Toinen kunnonvalvonnan kehittämiskeino mitä työssäni käsittelin, on PQNet- ohjelmisto. Ohjelmisto mahdollistaa suojareleestä saatujen tietojen laajaan raportoinnin ja analysoinnin. Lisäksi käsittelin työssäni lämpökameratekniikan käyttöä jakelumuuntajan kunnonvalvonnan apuvälineenä. Asiasanat Jakelumuuntaja, Jakelumuuntajan kunnossapito, Varamuuntajaselvitys

3 ABSTRACT CENTRAL OSTROBOTHNIA UNIVERSITY OF APPLIED SCIENCES Ylivieska Degree programme Electrical engineering Name of thesis Backup transformer investigation Instructor Jari Halme Supervisor Silvo Fält Date 8-May-2009 Author Jukka Ylikulju Pages Appendixies There was a need to do backup transformer investigation for Rautaruukki Raahe steel plant. The investigation was needed because some of the backup transformers were so old that they haven t much life time left. The goal of the thesis was that all the transformers will have backup transformer or some other way to replace transformer in case failure. A survey was done for distribution transformers and existing backup transformers of the steel plant. As a result of the survey, the transformers which doesn t have backup transformer were identified. We visited six department of the steel plant to be able to identify which of those transformers are critical from production point of view. Four critical oil-immersed transformers and fourteen critical dry-type transformers without backup transformers were found. For those transformers there is a need to have backup transformers. In addition, I did comparison between dry-type and oil-immersed transformers and studied maintenance of transformers. I also went through condition monitoring possibilities of distribution transformers. I investigated development possibilities of distribution transformer remote monitoring, especially for dry-type transformers. Getting temperature information of dry-type transformers into steel plant data system was a problem that needed to be solved. Solution for that was found from the VIO-module provided by Vamp Oy. With the VIO-module, temperature data can be provided to protection relay and temperature monitoring can be done via protection relays. Other investigated development possibility was PQNet software. PQNet gives versatile possibilities to do reporting and analyzing for data got from protection relay. In addition, I investigated the use of thermographic camera technology as an instrument to do condition monitoring. Key words Distribution transformer, Maintenance of distribution transformer, Backup transformer investigation

4 ALKUSANAT Tämä insinöörityö on tehty Rautaruukin Raahen terästehtaalle keväällä Kiitän yritystä mielenkiintoisesta ja haastavasta aiheesta. Haluan lausua kiitokset työni ohjaajalle Yliopettaja Jari Halmeelle, työelämäohjaajalle kehitysinsinööri Silvo Fältille sekä suunnitteluinsinööri Jouni Ylikuljulle saamistani neuvoista työni eri vaiheissa. Lisäksi kiitän kaikkea niitä henkilöitä, jotka ovat edesauttaneet työni onnistumista. Raahessa Jukka Ylikulju

5 TIIVISTELMÄ ABSTRACT ALKUSANAT SISÄLLYS 1 JOHDANTO RAUTARUUKIN RAAHEN TERÄSTEHTAAN SÄHKÖNJAKELUJÄRJESTELMÄ Yleistä kv verkosto kv verkosto kv verkosto V verkosto V verkosto JAKELUMUUNTAJAT Yleistä Jakelumuuntajan rakenne Jakelumuuntajatyypit Öljyeristeinen, paisuntasäiliöllä varustettu muuntaja Öljyeristeinen, hermeettisesti suljettu muuntaja Kuivamuuntaja Muuntajan arvokilvessä annettujen vastusarvojen laskeminen MUUNTAJIEN KYTKENTÄRYHMÄT JA RINNANKÄYTTÖ Muuntajien kytkentäryhmät Kytkentöjen vertailu Kolmiokytkentä Tähtikytkentä Hakatähtikytkentä Muuntajien rinnankäyttö JAKELUMUUNTAJIEN VALINTAKRITEERIT Ominaisuudet asennusympäristössä Ympäristövaikutukset Ympäristöriskit Säteily ja melu Kuivamuuntajan arvot ja luokat Sähköiset ominaisuudet Standardit Ylikuormitus Muuntajan eliniän ja kuormituksen suhde Häviöt Huolto Öljy ja kuivamuuntajien vertailu MUUNTAJIEN KUNNOSSAPITO Muuntajien kunnonvalvonta Muuntajaöljyanalyysi Paperianalyysi Muuntajavaurioiden paikallistaminen Muuntajien huollot Määräaikaishuolto Perushuolto...44

6 6.2.3 Jakelumuuntajien huollon kannattavuus MUUNTAJAN KUNNONVALVONNAN MAHDOLLISUUDET Jakelumuuntajien etävalvonta Lämpökameratekniikan käyttö muuntajan kunnonvalvonnassa Siirrettävä valvova lämpökamera Kiinteä valvova lämpökamera RAUTARUUKIN RAAHEN TERÄSTEHTAAN VARAMUUNTAJASELVITYS Työn lähtökohta Varamuuntajatilanne Muuntajat, joilla ei ole varamuuntajaa Nauhavalssaamo Levyvalssaamo Terässulatto Masuuni Koksaamo Voimalaitos Yhteenveto MUUNTAJIEN LAITEKORTTI...72 LÄHTEET LIITTEET

7 1 1 JOHDANTO Rautaruukin Raahen terästehdas on valmistunut luvun alkupuolella. Tehtaalla on vielä runsaasti jakelumuuntajia, jotka ovat olleet käytössä tehtaan käynnistämisestä saakka. Lisäksi suurin osa jakelumuuntajista on valmistettu luvulla. Vain pieni osa muuntajista on käynyt huollossa, joten vanhempien muuntajien toimintavarmuus ei ole kovin hyvä. Näiden tietojen pohjalta Rautaruukin Raahen terästehtaalle oli syytä tehdä varamuuntajaselvitys. Selvityksen tarkoituksena on selvittää tehtaan kaikki jakelumuuntajat, sekä olemassa olevat varamuuntajat. Selvitysten jälkeen kartoitetaan, mitkä varamuuntajista soveltuvat käytössä olevien muuntajien tilalle, jos muuntaja vikaantuu. Jäljelle jäävät muuntajat, joilla ei ole minkäänlaista varamuuntajaa tai muuta varasyöttökeinoa otetaan tarkastelun alle ja selvitetään muuntajien kriittisyys tuotannon kannalta. Tuotannon kannalta kriittiset muuntajat, joilla ei ole varamuuntaja ovat niitä ongelma paikkoja mihin täytyy puuttua, mikäli halutaan varmistaa tuotannossa olevien tärkeiden kojeiden sähkön saanti. Varamuuntajaselvityksen lisäksi opinnäytetyössäni käsittelen jakelumuuntajien rakennetta, sekä kolmea jakelumuuntajatyyppiä: paisuntasäiliöllä varustettua öljyeristeistä muuntajaa, hermeettisesti suljettua öljyeristeistä muuntajaa ja hartsieristeistä kuivamuuntajaa. Selvitän jakelumuuntajien valintakriteereitä, eli mitä hyviä ja huonoja puolia on öljymuuntajassa ja kuivamuuntajassa, jos mietitään muuntajan hankintaa. Muuntajien kunnossapidolla on suuri vaikutus muuntajien eliniän pitenemiseen ja niiden luotettavuuteen. Työssäni käsittelen muuntajien kunnonvalvontamenetelmiä sekä niiden huoltoa. Myös jakelumuuntajan kunnonvalvonnan eri mahdollisuuksia on nykyään paljon. Lämpökameratekniikka on kehittynyt hurjin harppauksin viime vuosina. Lämpökameratekniikan käyttö on mahdollisuus mitä kannattaa hyödyntää muuntajienkin kunnonvalvonnassa. Ennakoivalla kunnossapidolla saadaan aikaan merkittäviä kustannussäästöjä. Työssäni otan esille myös keinoja millä ennakoivaa kunnossapitoa voitaisiin parantaa.

8 2 2 RAUTARUUKIN RAAHEN TERÄSTEHTAAN SÄHKÖNJAKELUJÄRJESTELMÄ 2.1 Yleistä Raahen terästehtaan sähköenergian tarve täytetään omalla kehityksellä ja ulkoa ostetulla sähköllä. Voimalaitoksella on kaksi generaattoria omaan sähkön kehitykseen. Sähkön ostoa varten on kaksi 110 kv yhteyttä Fingridin verkkoon: Pikkarila - Rautaruukki ja Pyhäkoski- Rautaruukki. Varayhteys on Raahen Kummatin 110 kv kytkinaseman ja alueverkon kautta Fingridin Ouko-johtoon Kopsassa. Lisäksi on 10 kv yhteys Raahen energialaitoksen kytkinasemalle. Liitteessä 1 on esitetty Rautaruukin Raahen terästehtaan sähkönpääjakelukaavio kv verkosto Jännite valtakunnan verkkoon on 110 kv. Tällä jännitteellä syötetään myös tehtaan sisällä Voimalaitoksen ja Valssaamon 110 kv päämuuntajia. Tehtaan 110 kv jakeluverkko muodostuu: - kahdesta tulevasta Fingridin 110 kv linjasta - SF 6 - kaasueristeinen sisäkojeisto (GIS) - valssaamon päämuuntajien syöttökaapeleista - seitsemästä 110/10 kv päämuuntajasta. (Raahen terästehtaan sähkönpääjakelu, Ruukki, sisäinen julkaisu.) kv verkosto Tehtaan varsinaisen sähkönjakeluverkon muodostaa 10 kv jakelujärjestelmä, jossa käyttöjännite on 10,5 kv.

9 3 10 kv verkosto on jaettu useampaan oikosulkuportaaseen. Generaattorit ja suuritehoiset käytöt on sijoitettu oikosulkuteholtaan jäykempään verkkoon, muun jakelun osalta oikosulkutehoa on rajoitettu kuristimilla. 10 kv jakeluverkko on ns. erotettu verkko, jossa verkoston tähtipiste on erotettu maasta. Tämän vuoksi yksivaiheinen maasulku ei synnytä suurta virtaa (oikosulkuvirtaa), vaan ainoastaan vähäisen kapasitiivisen maasulkuvirran. Yksivaiheisen maasulun selville saamiseksi ja selektiivisen maasulkusuojauksen parantamiseksi on osaan verkostoa kytketty maadoitusmuuntajia. Maadoitusmuuntajien tähtipiste on kytketty maadoitusvastuksen kautta maahan. Näin saadaan verkostossa kulkemaan resistiivinen maasulkuvirta. ( Raahen terästehtaan sähkönpääjakelu, Ruukki, sisäinen julkaisu.) kv verkosto Prosessissa on suuritehoisimmilla koneilla käytössä 6 kv nimellisjännitteisiä moottoreita, jotka syötetään joko 6 kv kojeistoista tai käytetään 10/6 kv blokkimuuntajia. 6 kv järjestelmät ovat maasta eristettyjä. ( Raahen terästehtaan sähkönpääjakelu, Ruukki, sisäinen julkaisu.) V verkosto Tehtaalla on käytössä myös 690 V jännitetaso tiettyjä moottorikäyttöjä varten. 690 V jakelujännitteen käyttö on tehtaalle lisääntymässä. ( Raahen terästehtaan sähkönpääjakelu, Ruukki, sisäinen julkaisu.) V verkosto Tehtaan pienjännitejakeluverkosto on normaali 400/230 V, 50 Hz:n käyttömaadoitettu jakeluverkko. Poikkeuksena on IT- keskukset, jotka eivät ole käyttömaadoitettu

10 4 Tehtaan moottori- ja valaistuskuormat on suoraan kytketty 400 V jakelujärjestelmään. 400 V verkostossa on jonkin verran kytkettynä loistehon kompensointikondensaattoreita (5-6 MVar). Terästehtaan ohjausjännitteenä käytetään pääasiallisesti 230 V maadoitettua järjestelmää. Kuitenkin tehtaalla on käytössä edellisen lisäksi erilaisia ohjausjännitejärjestelmiä. ( Raahen terästehtaan sähkönpääjakelu, Ruukki, sisäinen julkaisu.)

11 5 3 JAKELUMUUNTAJAT 3.1 Yleistä Jakelumuuntaja on muuntaja, jota käytetään muuttamaan keskijänniteverkon jännite pienemmäksi jännitteeksi muuntajan muuntosuhteen mukaisesti. Yleisin muuntosuhde jakeluverkossa on 20 kv / 0,4 kv, mutta teollisuudessa käytetään runsaasti myös muita muuntosuhteita. Rautaruukin Raahen terästehtaalla on käytössä 10,5 kv jakeluverkko, joten yleisin muuntosuhde on 10,5 kv / 0,4 kv. Tehtaalla on lisäksi käytössä runsaasti erilaisia muuntosuhteita. 3.2 Jakelumuuntajan rakenne Käytännön tekniikassa sähköenergia siirretään kuluttajalle symmetristä kolmivaihejärjestelmää käyttäen. Kytkemällä kolme yksivaihemuuntajaa kuvion 1 esittämällä tavalla saadaan kolmivaihemuuntaja. Muuntajien sekä ensiö- että toisiokäämit on kytketty sähköisesti yhteen mutta magneettisesti ei, sillä jokaisen muuntajan magneettivuo kulkee omassa erillisessä rautasydämessä. Kukin yksivaihemuuntaja muodostaa yhden kolmivaihemuuntajan vaiheen. (Aura & Tonteri 1986, 47.) KUVIO 1. Kolmen yksivaihemuuntajan muodostama kolmivaihemuuntaja. Kytkentä Yy (Aura & Tonteri 1986, 47.)

12 6 Kuviossa 2 on esitetty kolme yksivaiheista muuntajaa kytkettynä toisiinsa siten, että kaikilla on yhteinen pylväs. KUVIO 2. Symmetrinen kolmivaihemuuntaja (kuvassa vain ensiökäämit) (Huurinainen 2006, 10.) Kuten kolmivaihejärjestelmän vaihejännitteet, ovat magneettivuotkin 120 asteen vaihesiirrossa toisiinsa nähden. Kun kuvion 2 yhteisen pylvään magneettivuot lasketaan yhteen, kulkevat kaikki vuot tämän kautta kumoten toisensa, jolloin niiden osoitinlaskennan summa on nolla. Kun yhdessä pylväässä ei kulje magneettivuota ollenkaan, voidaan se jättää pois. Kun s-vaiheen ikeet vielä lyhennetään, saadaan kuviossa 3 oleva tavallisen kolmivaiheisen muuntajan rakenne, jossa kaikki pylväät ovat samassa tasossa. KUVIO 3. Tavallinen kolmivaihemuuntaja (kuvassa vain ensiökäämit) (Huurinainen 2006, 11.)

13 7 Jokaiselle vaiheelle on oma pylväänsä, jonka ympärille on kiedottu kunkin vaiheen käämitys. Kuviossa 4 on esitetty kolmivaihemuuntajan käytännön aktiiviset osat eli magneettipiiri ja muuntajakäämitys. KUVIO 4. Kolmivaihemuuntajan aktiiviset osat 1. Ensiökäämi 2. Toisiokäämi 3. Rautasydän 4, 5 ja 6. Vaiheiden magneettipiirit Kuviossa 4a nähdään, kuinka muuntajan käämitykset sijaitsevat muuntajan sydämessä. Vaiheilla A, B ja C on kaikilla oma pylväs, jonka ympärille on kiedottu ensiö- ja toisiokäämitykset. Tavallisesti lähinnä rautasydäntä on alajännitekäämi, koska se on helpoin eristää. Muuntajan muuntosuhdetta voidaan säätää yläjännitekäämiin asetetuilla väliotto kytkimillä. Olisi hankala saada jännitteen säätökäämeistä tarvittavia ulosottoja, jos yläjännitekäämi olisi lähinnä rautasydäntä. Kuvassa 4b näkyy kolmivaihemuuntajan rautasydämen rakenne, jossa 45 asteen limiliitokset ovat pylväiden ja ylhäällä ja alhaalla olevien ikeiden välillä. Käämimateriaalina käytetään joko kuparia tai alumiinia Alajännitekäämi on pienissä muuntajissa kaksikerroksista muotolankakäämiä, suurissa muuntajissa foliokäämiä. Yläjännitekäämi on yleensä kaksiosainen kerroskäämi joko lakkaeristeisestä pyörölangasta tai paperieristeisestä muotolangasta. Käämit ovat paperilla eristettyjä, alajännitekäämin ja rau-

14 8 tasydämen välissä on prespaanilieriö. Ylä- ja alajännitekäämin välissä on eristelieriö ja jäähdytyskanavia. Muuntajan magneettipiirin muodostaa rautasydän, joka on koottu muuntajalevyistä. Muuntajalevyt ovat n. 0,3 mm:n vahvuisia kidesuunnattuja rautalevyjä. Levyt ladotaan päällekkäin ja niiden välissä on ohut eristekerros pyörrevirtojen kulun estämiseksi. Sydämen osat ovat pylväät ja ikeet. Pylväiden ja ikeiden välinen sauma on 45 astetta. Sauman kulman ansiosta magneettivuo saadaan kulkemaan mahdollisimman paljon valssaussuunnassa. Tällöin tehohäviöt ja magnetomotorinen voima tulevat mahdollisimman pieneksi. Sydämen levyt ladotaan päällekkäin ja ne muodostavat ympyrän mallisen poikkileikkauksen. KUVIO 5. Jakelumuuntajan rautasydän puristuspalkkeineen ilman käämityksiä (Aura & Tonteri 1986, 86.) 1. Alaikeen puristuspalkit 2. Puristuspalkkien puristusruuvit (alaies) 3. Yläikeen puristuspalkit 4. Käämien kiristyspultit 5. Puristuspalkkien puristusruuvit (yläies) 6. Pohjapalkit

15 9 Öljytäytteisen muuntajan säiliö on valmistettu aaltolevystä, jonka jäähdytysvaippa on valmistettu neljästä osasta. Säiliön pohjassa on tulppa tai venttiili öljynäytettä tai tyhjennystä varten. (Huurinainen 2006, 11-13; Aura & Tonteri 1986, 86.) 3.3 Jakelumuuntajatyypit Jakelumuuntajia valmistetaan öljyeristeisenä ja kuivaeristeisenä. Öljyeristeisiä muuntajia ovat erillisellä paisuntasäiliöllä olevat muuntajat sekä hermeettisesti suljetut muuntajat. Kuivamuuntajat jaotellaan hartsieristeisiin ja ilmaeristeisiin muuntajiin. Raahen Rautaruukin terästehtaan muuntajista suurin osa on öljyeristeisiä paisuntasäiliöllä varustettuja muuntajia. Kuivamuuntajien osuus on kuitenkin kasvamassa, tällä hetkellä lähes kaikki uusiin kohteisiin hankittavat muuntajat ovat kuivamuuntajia. Taulukossa 1 on esitetty Raahen terästehtaalla käytössä olevien muuntajien jako muuntajatyyppien mukaan. Taulukossa on huomioitu myös 1-masuunin remontin yhteydessä hankittavat kuivamuuntajat (10kpl) TAULUKKO 1. Raahen terästehtaan muuntajat Muuntajatyyppi Öljyeristeinen, paisuntasäiliöllä varustettu muuntaja Öljyeristeinen, hermeettisesti suljettu muuntaja Hartsieristeinen kuivamuuntaja Yhteensä Määrä 179 kpl 6 kpl 42 kpl 227 kpl

16 Öljyeristeinen, paisuntasäiliöllä varustettu muuntaja Erillisellä paisuntasäiliöllä varustetussa muuntajassa eristeöljyn tilavuuden muuttuessa ylimääräinen öljy varastoituu paisuntasäiliöön. Paisuntasäiliön pinnankorkeus siis vaihtelee nesteen lämpötilan ja laajenemiskertoimen mukaisesti. Normaalissa 20 C:n käyttölämpötilassa muuntaja täytetään öljyllä niin, että paisuntasäiliö täyttyy noin puoliksi. Tämä rakenne sallii muuntajaöljyn tilavuuden muuttumisen vapaasti, ilman muuntajasäiliöön kohdistuvia rasituksia. Näin ollen paine pysyy vakiona muuntajan sisällä. Muuntajaöljyn tilavuuden vaihdellessa paisuntasäiliössä, vaihtelee siellä myös ilman määrä. Koska tässä rakenteessa ilma pääsee suoraan kosketukseen muuntajaöljyn kanssa, sitoutuu muuntajan eristeaineeseen happea, kosteutta ja erilaisia epäpuhtauksia. Tämä nopeuttaa eristeaineiden vanhenemisreaktioita ja vähentää niiden elinikää. (ABB, jakelumuuntajat.) KUVIO 6. Paisuntasäiliöllä varustettu öljyeristeinen muuntaja.

17 11 KUVIO 7. Paisuntasäiliöllä varustetun öljyeristeisen jakelumuuntajan osat (Aura & Tonteri 1986, 82). 1. Öljysäiliö: Muuntajan aktiiviosat ovat eristetty muuntajaöljyllä 2. Arvokilpi: Muuntajan kaikki tiedot löytyvät arvokilvestä 3. Paisuntasäiliö: Öljyn tilavuuden muutokset muuttavat öljyn pinnan korkeutta paisuntasäiliössä 4. Lämpömittari: Valvotaan muuntajan käynti ja huippulämpötilaa 5. Lämpömittaritasku 6. Öljynkorkeuden osoitin: Kertoo kuinka paljon muuntajan sisällä on öljyä 7. Kaasurele: Toimii muuntajan suojana. Jos muuntajassa esiintyy paikallista ylikuumenemista, purkaus- tai valokaari-ilmiötä, ne saavat aikaan eristeöljyn hajoamisen kaasuksi. Tämän seurauksena kaasurele antaa hälytyksen tai laukaisun 8. Alajänniteläpivienti 9. Yläjänniteläpivienti 10. Tähtipisteläpivienti 11. Nostosilmukat (kannessa 2 kpl tai 4 kpl) 12. Väliottokytkimen asennon valitsin: Yläjännitepuolella on 5-asentoinen väliottokytkin, jonka asennonvalitsin on kannella. Väliottokytkimellä voidaan muuttaa muuntajan muuntosuhdetta muuntajan ollessa jännitteetön. Säätöalue on tavallisesti +- 5% tai +- 2x2,5%

18 Lisäksi muuntajissa on ilmankuivain(ei ole kuviossa): Öljyn pinnankorkeuden muutokset aiheuttavat muuntajan hengittämisen paisuntasäiliön kautta. Ilmankuivaimen tehtävä on estää kosteuden pääsemisen muuntajaöljyyn Öljyeristeinen, hermeettisesti suljettu muuntaja Hermeettiset muuntajat ovat täytetty kokonaan öljyllä, mutta niissä ei ole paisuntasäiliötä. Lämpötilan aiheuttamat öljyn tilavuuden muutokset ovat mahdollisia säiliön joustavien jäähdytysaaltojen ansiosta. Rakenne on hermeettisesti suljettu, joten se estää hapen ja kosteuden vaikutuksen öljyn ja eristeiden ominaisuuksiin, joten hermeettisten muuntajien vanheneminen on hitaampaa kuin paisuntasäiliöllisten muuntajien. Etuna hermeettisissä muuntajissa on myös pieni koko. Paisuntasäiliöllisissä öljymuuntajissa pitää tehdä ajoittain öljyanalyyseja, hermeettisessä rakenteessa niitä ei tarvitse tehdä. Huonoina puolina voisi mainita rakenteeseen kohdistuvat rasitukset ja öljyn vaihdon hankaluus. (ABB, jakelumuuntajat.) KUVIO 8. Hermeettisesti suljettu öljyeristeinen muuntaja

19 13 KUVIO 9. Happilaitoksen hermeettisesti suljettu käynnistysmuuntaja KUVIO 10. Hermeettisesti suljetun öljyeristeisen muuntajan osat (Aura & Tonteri 1986, 83.) 1. Öljysäiliö 2. Elastiset jäähdytysaallot 3. Arvokilpi 4. Muuntajan kansi 5. Nostosilmukat 6. Täyttöputki 7. Yläjänniteläpivienti 8. Alajänniteläpivienti

20 Kuivamuuntaja Kuivamuuntajat ovat tarkoitetut käytettäviksi paikoissa, missä palovaaran tai saastumisvaaran takia öljytäytteisen muuntajan käyttö on kielletty tai edellyttää kalliita erikoistoimenpiteitä. Kuivamuuntajia käytetään teollisuuslaitoksissa, joissa muuntaja voidaan asentaa tehdastilaan lähelle kuormaa ja säästetään siten alajännitepuolen kaapeleita. Kuivamuuntajat ovat pääasiassa valuhartsieristeisiä. Myös ilmaeristeisenä niitä voidaan valmistaa, mutta silloin muuntajan ylijännitekestoisuus on pienempi. Kuivamuuntajan jäähdytystapa on usein AN, mikä tarkoittaa luonnollista ilmajäähdytystä. Toinen yleinen jäähdytystapa on ANAN, mikä tarkoittaa koteloitua luonnollista jäähdytystä. Jossain kohteissa käytetään myös tehostettua jäähdytystä, joka toteutetaan tuulettimien ja puhaltimien avulla. Tällöin muuntajien kuormitusta voidaan nostaa jopa 50 % jatkuvassa käytössä. Kuivamuuntajat ovat huoltovapaita, mutta ne ovat öljyeristeisiä muuntajia kalliimpia. Kuivamuuntajien suosio on kasvanut runsaasti. (ABB, jakelumuuntajat; Setälä. 2005, 14.) KUVIO 11. Siemensin kuivamuuntaja

21 15 KUVIO 12. ABB:n kuivamuuntaja KUVIO 13. Kuivamuuntajan osat. Muuntaja kuvattuna kummaltakin sivulta (Aura & Tonteri 1986, 85.) 1. Sydän 2. Alajännitekäämin ulosotto, alumiinia 3. Nollakisko, alumiinia. Liitäntämahdollisuus kummassakin päässä. 4. Yläjännitekäämin ulosotto, tinattua kuparia 5. Yläjännitekäämityksen kytkentäsilta %-säädön kytkentäliuskat 7. Päätyeristys, silikonikumia 8. Puristuspalkki

22 16 9. Nostosilmukka 10. Pyörien kiinnityspalkit 11. Vetosilmukka 12. Hälytys- ja laukaisuelementit 3.4 Muuntajan arvokilvessä annettujen vastusarvojen laskeminen Muuntajan arvokilpeen on merkitty kaikki tarvittavat tiedot muuntajasta. Arvokilpi pitää aina olla kiinnitettynä muuntajan kylkeen niin, että se on helposti havaittavissa. KUVIO 14. Muuntajan arvokilpi Seuraavassa käsitellään muuntajan arvokilvessä ilmoitettujen vastusarvoja Muuntajien vastusarvot annetaan luetteloissa ja arvokilvissä yleensä prosentteina muuntajan nimellisimpedanssista Z N, joka on Z N U N = 3 I N (1) jossa Z N = muuntajan nimellisimpedanssi (Ω/vaihe) U N = muuntajan nimellisjännite (V) I N = muuntajan nimellisvirta (A)

23 17 Yleensä muuntajan arvokilvessä on annettu vain oikosulkuimpedanssi Z k prosentteina ja mahdollisesti nollaimpedanssi Z 0. Oikosulkuimpedanssi saadaan kaavasta 2 Z K = Rk + Xk 2 (2) jossa Zk = muuntajan oikosulkuimpedanssi Rk = oikosulkuresistanssi Xk = oikosulkureaktanssi Oikosulkuresistanssi R k prosentteina saadaan kaavasta R k Pk = 100 S N (3) jossa R k = muuntajan oikosulkuresistanssi (%) P k = kuormitushäviöt nimellisvirralla (W) S N = muuntajan nimellisteho (VA) Oikosulkureaktanssi X k prosentteina on laskettavissa seuraavasti X k = Zk 2 Rk 2 (4) jossa X k = muuntajan oikosulkureaktanssi Z k = oikosulkuimpedanssi R k = oikosulkuresistanssi (ABB TTT-käsikirja 2000, )

24 18 4 MUUNTAJIEN KYTKENTÄRYHMÄT JA RINNANKÄYTTÖ 4.1 Muuntajien kytkentäryhmät Kolmivaihemuuntajan vaihekäämit kytketään joko tähteen, kolmioon tai hakatähteen. Tähti- ja kolmiokytkentää käytetään sekä ylä- että alajännitekäämityksissä. Hakatähtikytkentää käytetään puolestaan vain alajännitekäämityksissä. Taulukko 2 esittää näistä kytkennöistä muodostetut kolmivaihemuuntajien standardoidut kytkennät. Nämä standardoidut kytkennät jakautuvat neljään kytkentäryhmään, joiden tunnusluvut ovat 0, 5, 6 ja 11. Jokaisessa kytkentäryhmässä on valittavissa kaksitoista erilaista kytkentää. Suomessa yleisimmin käytössä on 11 kytkentäryhmä sekä 0 kytkentä ryhmästä Yy0 kytkentä. Raahen tehtaalla on pääsääntöisesti käytetty Dyn11 kytkentäryhmää muuntajilla. TAULUKKO 2. Kolmivaihemuuntajien standardoidut kytkennät (Pöyhönen 1980, 297.)

25 19 Muuntajien kytkentää ilmaisevien kirjainsymbolien merkitykset ovat seuraavat: Y ; y = tähtikytkentä D ; d = kolmiokytkentä Z ; z = hakatähtikytkentä III ; iii = avoin (kytkemätön) kolmivaihekäämitys Iso kirjain, joka merkitään ensimmäiseksi, tarkoittaa suurimman jännitteen käämitystä, pienet kirjaimet pienemmän jännitteen käämityksiä. Jos tähti- tai hakatähtikäämityksen tähtipiste on tuotu liittimelle, merkitään tämä kirjaimella N tai n välittömästi ko. käämityksen kirjainsymbolin jälkeen. Jos käämityksessä on säästökytkentä, merkitään tämä kirjaimella a käämityksen kirjainsymbolin jälkeen. Jos käämitys on kytkettävissä kahdelle tai useammalle jännitteelle, kirjoitetaan suurimman jännitteen kirjainsymboli ensin ja sen jälkeen muut kirjainsymbolit sulkeisiin. Kytkennästä aiheutuvaa vaihesiirtoa kuvamaan käytetään tunnuslukuina kellotaulun tuntilukemia. Tunnusluku on se kellolukema, jolle alajännitteiden (kuvitellut) vaihejännitevektorit asettuvat, kun samannimisen yläjännitevaiheen (kuviteltu) vaihejännitevektori asetetaan näyttämään 12 kellotaululla. Tunnusluku 11 esim. tarkoittaa, että alajännite on 30 astetta edellä yläjännitteestä. Jos jännitevektorit ovat samansuuntaiset, on tunnusluku 0. Tunnusluku kirjoitetaan ko. alajännitekäämityksen kirjainsymbolin jälkeen. Pariton tunnusluku syntyy, jos toisen käämityksen kytkentä on tähti ja toisen joko kolmio tai hakatähti, muut yhdistelmät antavat parillisia tunnuslukuja. (ABB- TTT-käsikirja 2000, ) KUVIO 15. Esimerkit muuntajien käämityksistä Yy0 ja Dy11 (Haarla 2008, 8.)

26 Kytkentöjen vertailu Valittaessa muuntajien kytkentäryhmiä kannattaa kiinnittää huomiota muuntajan käyttöominaisuuksiin, tarkoituksen mukaiseen rakenteeseen ja taloudellisuuteen. Seuraavassa vertaillaan kolmio, tähti-, hakatähtikytkentöjen käyttöä muuntajissa Kolmiokytkentä Kolmiokytkennässä saadaan vain yksi jännite. Käämijännite on sama kuin johdon pääjännite, joten eristäminen on vaikeampaa kuin tähtikytkennässä. Sisäiset kytkentäjohtimet ovat vaikeammin järjestettävissä ja eristettävissä kuin tähdessä. Etuna on, että johdon päävirran ja muuntajan käämivirran suhde on 3:1 ja että kytkentä vaimentaa kolmatta yliaaltoa. (Aura & Tonteri 1986, 72.) Tähtikytkentä Tähtikytkennän tärkein etu kolmiokytkentään nähden on, että tähti- eli nollapiste on käytettävissä, joten käytettävissä on myös kaksi jännitettä, joiden suhde on 3:1. Erikoisesti suurille jännitteille ja kohtuullisille virroille sopii tähtikytkentä hyvin, sillä käämijännite on 3:s osa pääjännitteestä, joten käämin eristäminen on helpompaa kuin kolmiokytkennässä. Haittana on, että käämivirta on sama kuin päävirta. Suurilla jännitteillä tähtikytkentäisen muuntajan hankintakustannukset ovat pienemmät kuin kolmiokytkentäisen. Myös sisäisten kytkentäjohtimien järjestäminen ja eristäminen on helpompaa kuin kolmiokytkennässä. (Aura & Tonteri 1986, 72.) Hakatähtikytkentä Hakatähtikytkennän sähköiset ominaisuudet ovat samat kuin tähtikytkennän. Johdon kannalta se vastaa täysin tähtikytkentää. Sen etuna tähtikytkentään nähden on, että muuntajan toision ollessa hakatähdessä, saa ensiö olla tähdessä eikä jännite-epäsymmetriaa pääse syntymään. Haittana on, että hakatähtikytkentä vaatii johdinmateriaalia 15,5 % enemmän kuin

27 21 tähtikytkentä ja sisäiset kytkennät ovat mutkikkaammat. Hakatähtikytkentää käytetään pienillä jännitteillä ja pienillä tehoilla. (Aura & Tonteri 1986, 72.) 4.3 Muuntajien rinnankäyttö Muuntajien rinnankäyttöön on joskus tarvetta muuntajan vikaantuessa, huoltoa varten tai tehon vajauksen täyttämiseksi. Muuntajien yleiset rinnankäytön ehdot ovat: 1. Muuntajien nimellisjännitteiden U 1n ja U 2n on oltava suunnilleen yhtä suuret. Toleranssi muuntosuhteissa saa olla korkeintaan 0,5 %. 2. Muuntajien toisiojännitteiden on oltava rinnankytkettäessä keskenään samansuuntaiset. Näin on, jos muuntajat kuuluvat samaan kytkentäryhmään eli niiden kirjainsymboli on sama. Lisäksi soveltuvat rinnakkain ne muuntajat, joiden tunnusluvut ovat 5 ja 11, jos sekä ylä- että alajännitepuolen johtimet risteillään kuten taulukossa 3 esitetään. 3. Muuntajien nimellistehojen S n1, S n2 jne. on oltava samansuuruisia, tehojen suhde korkeintaan 3 : Muuntajien oikosulkuimpedanssien Z k1, Z k2 jne on oltava suunnilleen yhtä suuret, erotus korkeintaan 10 %. Tämä ehto ei ole välttämätön, mutta kuormitus jakautuu epätasaisesti muuntajien kesken, jos erot ovat suuret. (Aura & Tonteri 1986, 73.) TAULUKKO 3. Muuntajien, joiden tunnusluvut ovat 5 ja 11 soveltuvuus rinnakkain, jos alajännitepuolen johtimet risteillään taulukon mukaisesti (Aura & Tonteri 1986, 73.) Yläjännite Alajännite Kiskot L1 L2 L3 L1 L2 L3 Muuntajan tunnusluku 5 A B C a b c Muuntajan tunnusluku 11 A B C c b a (kolme vaihtoehtoa) C B A b a c B A C a c b

28 KUVIO 16. Kolmivaihemuuntajien rinnankytkentä (Aura & Tonteri 1986, 73.) 22

29 23 5 JAKELUMUUNTAJIEN VALINTAKRITEERIT Seuraavaksi tarkastellaan öljy- ja kuivamuuntajien tekniset, taloudelliset ja ympäristölliset erot. 5.1 Ominaisuudet asennusympäristössä Jakelumuuntajien valinnassa ensimmäinen asia, joka pitää huomioida, on se tuleeko muuntaja sisä- vai ulkotiloihin. Lähes poikkeuksetta ulosasennettavat muuntajat ovat öljyeristeisiä, koska niiden pakkaskestävyys on huomattavasti parempi kuin kuivamuuntajien. Jatkuvasti kuitenkin kehitetään kestävämpiä ja eristyskyvyltään parempia hartsieristeitä kuivamuuntajiin. Tällä hetkellä on kuivamuuntajiin kehitetty ainutlaatuinen epoksilasikuitueristys, joka kestää normaalirakenteisena -40 C pakkasta ja äärimmäistä kuormitusvaihtelua ilma halkeamia. Ulos asennettavan kuivamuuntajan kotelointi pitää olla riittävä, ettei kosteutta pääse muuntajaan. Öljymuuntajat eivät tarvitse kotelointia, koska kaikki muuntajan aktiiviosat upotetaan kokonaan ulkokuoren sisään ja täytetään muuntajaöljyllä. Jos muuntaja on tilanpuutteen vuoksi asennettava sisätiloihin tai halutaan muuntaja kuorman lähelle, on kuivamuuntaja hyvä ratkaisu. Kuivamuuntajat sopivat hyvin sisätiloihin alhaisen palokuorman vuoksi. Tällöin muuntajapalon vaaraa ei ole. Sisälle asennettaessa muuntajatilan paloturvallisuutta ei tarvitse huomioida kuivamuuntajan osalta samalla tavalla, kuin öljymuuntajan tapauksessa. Tämän takia muuntajatilan rakennusvaiheessa tulee merkittäviä kustannussäästöjä. Myös kaapeleissa säästetään kustannuksissa, jos muuntaja tuodaan lähelle kuormaa. ( France transfo 1998; France transfo 2002; ABB- TTT-käsikirja 2000.) 5.2 Ympäristövaikutukset Ympäristöriskit Öljymuuntaja on riskitekijä ympäristölle sen runsaan öljymäärän vuoksi. Esimerkiksi 2000 kva:n jakelumuuntajassa on yli 1000 kg öljyä. Öljymuuntaja vaurioituessaan valuttaa

30 24 muuntajaöljyä maahan, josta öljy voi edelleen kulkeutua pilaamaan pohjaveden. Öljyä voi päästä maastoon äkillisen vian tai pitkäaikaisen vuodon seurauksena. Riskin vähentämiseksi voidaan muuntajassa käyttää korvaavia öljytuotteita, kuten kasvispohjaisia muuntajaöljyjä ja synteettiseen esteriin pohjautuvaa Midel- öljyä. Myös sähköistä suojausta parantamalla ja estämällä öljyn kulkeutuminen pohjaveteen maaperän tiivistyksellä saadaan ympäristöriskiä pienemmäksi. Rakennuksen sisälle sijoitettavan muuntajan alle on rakennettava öljytila. Pohjavesiriski voidaan poistaa kokonaan käyttämällä kuivaeristeistä muuntajaa. (Molarius 1998; Otava 1999.) Säteily ja melu Muuntajan melu on merkittävä tekijä varsinkin sisätiloihin rakennettavassa muuntoasemassa. Se on otettava huomioon jo asennusta suunniteltaessa. Melu ja tärinä aiheutuu muuntajan sydämen magneettivuosta. Melu saadaan kuriin eristämällä muuntaja kumilla rakennusten lattiasta, sekä varmistamalla, ettei mitään muutakaan kiinteää rakennelmaa ole muuntajassa kiinni. Kuivamuuntajan melu on keskimäärin 10dB korkeampi kaikissa kokoluokissa verrattuna öljymuuntajiin. Kuivamuuntajan erikoisuus on, että melu pienenee lähestyttäessä nimelliskuormaa, mille sen toiminta on suunniteltu. Voimakkaat magneettikentät aiheuttavat häiriöitä elektronisissa laitteissa, varsinkin näytöissä ja mittalaitteissa. Nykyään myös magneettisen säteilyn terveysvaikutuksia on alettu ottaa huomioon, joskin niistä ei olla saatu varmaa tutkimustietoa. Raja-arvoksi on annettu 1µT. Kuitenkaan itse muuntajan säteily ei ole lähellekään niin suuri ongelma kuin pienjännitekiskon säteily. Pienjännitekiskon koteloinnilla säteily vähenee 50 prosentista, jopa 70 prosenttiin asti. ( Roine, Anjala, Mettälä, Vanhala & Honkanen Luentomateriaali.) 5.3 Kuivamuuntajan arvot ja luokat Kuivamuuntajien valmistajien jaottelevat kuivamuuntajat eri laatuluokkiin. Laatuluokalla tarkoitetaan sitä, miten muuntajat soveltuvat eri olosuhteisiin. Taulukossa 4 on esitetty muuntajien laatuluokitus.

31 25 TAULUKKO 4. Kuivamuuntajien laatuluokitus (Siemens: Valuhartsimuuntajien laatuluokat). Ympäristöluokka E0 Ei kondensointia, ei ilman epäpuhtauksia Sisäasennukseen, puhdas ja kuiva tila E1 E2 Satunnaista kondensointia rajoitettu ilman epäpuhtaus Toistuva kondensointi korkea ilman epäpuhtaustaso Ilmastoluokka C1 Ympäristön lämpötila min. -5 C C2 Ympäristön lämpötila min. -25 C Paloluokka F0 Helposti syttyvä F1 F2 Itsestään sammuva rajallisessa ajassa Erikoissopimus valmistajan ja ostajan välillä Eristeluokka E Käämin suurin lämpötila 120 C Lämpenemä 75 K B Käämin suurin lämpötila 130 C Lämpenemä 80 K F Käämin suurin lämpötila 155 C Lämpenemä 100 K 5.4 Sähköiset ominaisuudet Standardit Kuivamuuntajat ovat mitoitettu kestämään samat koestusjännitteet kuin öljymuuntajat. Keskijännitekäämi kuivamuuntajissa kääritään suoraan pienjännitekäämin hartsieristyksen päälle, jolloin saadaan hyvä ylijännitekestoisuus. Tämä pakka kestää hyvin myös oikosulkuvoimia. (France Transfo 1998.)

32 26 TAULUKKO 5. IEC ja HD standardit öljyeristeisille jakelumuuntajille (Hyytiäinen 2003,11). Öljyeristeiset muuntajat (IEC) International Electrical Comission (HD) European electrical standards comission Jakelumuuntajien yleiset standardit IEC HD Lämpötilan nousu IEC HD Eristystaso ja sen tarkistus IEC HD Liitännät IEC HD Oikosulku kestoisuus IEC HD Muuntaja öljy IEC Öljyeristeisten muuntajien kuormitus IEC Osittaispurkaukset IEC Melutaso IEC HD 399-S2 TAULUKKO 6. IEC ja HD standardit kuivamuuntajille (Hyytiäinen 2003,11). Kuivamuuntajat (IEC) International Electrical Comission (HD) European electrical standards comission Kuivamuuntajien yleiset standardit IEC HD 464-S1 Jakelumuuntajien yleiset standardit IEC HD 464-S1 JA Eristystaso ja sen tarkistus IEC JA HD Osittaispurkaukset IEC HD 464 S1 JA Lämpötilan nousu IEC JA HD Oikosulku kestoisuus IEC HD Melutaso IEC HD 399-S2 Liitännät ja kosketussuojaus IEC HD 637 S1 Paloturvallisuus IEC (osittain) HD 464-S1 JA S1 Ilmaston ja kosteuden kesto HD 464-S1 JA S1 Kuivamuuntajien kuormitus IEC Ylikuormitus Ylikuormitus ja ylilämpeneminen ovat toistensa kanssa sidoksissa. Ylikuorma havaitaan muuntajan kuumenemisesta lämpötila-anturin avulla ja sitä pystytään ylilämmön kanssa samaan tapaan sietämään hetkellisesti. Ylilämpö on Suomessa harvemmin ongelma. Kuumimmat kesäpäivät ja suuret rakennusten ilmastointijärjestelmien kuormat kuitenkin saattavat aiheuttaa muuntamoissa ongelmia. Lämpöongelmiin ratkaisu on asentaa kuivamuuntajan alle integroitava tuuletin, jonka avulla muuntajaa pystytään ylikuormittamaan %. Öljymuuntajia pystytään ylikuormit-

33 27 tamaan hetkellisesti ilman lisätuuletusta, mutta niillekin pystytään asentamaan tarvittaessa ilmantuuletus. Kumpikaan muuntajavaihtoehto ei ole immuuni ylilämmölle. (France transfo 1998; ABB- manual 2001.) Muuntajan eliniän ja kuormituksen suhde Muuntajan elinikään vaikuttavia tekijöitä on monia, mutta ylikuormitus ja suuret lämpötilavaihtelut vaikuttavat oleellisesti muuntajan elinikään. Öljyeristeisen muuntajan käyttöikä ei ylikuormituksen takia tiettävästi kuitenkaan lyhene niin nopeasti kuin kuivamuuntajien, sillä alle 80 C lämpötiloissa öljymuuntajan vanheneminen ei johdu lämpötilasta. Muuntajien elinkaarien vertailu on hankalaa, johtuen kuivamuuntajien vähäisestä käyttökokemuksesta. Yleisesti kuitenkin kuivamuuntajille annetaan käyttöiäksi standardien rajoituksia noudattaen vuotta ja öljymuuntajille vuotta. Yksi merkittävä tekijä muuntajan vanhenemiseen riippuu korkeimmasta lämpötilasta muuntajan käämityksissä, ns. hot-spot lämpötilasta. Jakelumuuntajien hot-spot lämpötiloja ei tarkasti tiedetä, jolloin ne voivat saada liian korkeita arvoja. Standardien yhtälöille pätee karkea arvio siitä, että öljymuuntajalla jokainen 6 C ja kuivamuuntajalla 10 C lisäys muuntajan kuumimman pisteen lämpötilassa kaksinkertaistaa muuntajan vanhenemisnopeuden. Jokainen 6 C ja kuivamuuntajalla 10 C pudotus kuumimman pisteen lämpötilassa pienentää vanhenemisnopeuden puoleen. Ilmiö on eksponentiaalinen ja se tunnetaan paremmin Montsingerin yhtälön nimellä.

34 28 KUVIO 17. Muuntajan suhteellisen vanhenemisnopeuden riippuvuus kuumimman pisteen lämpötilasta (Lipsanen 1998, 59.) Lämpötilan noustessa öljyeristeisen muuntajan jäähdytys perustuu öljyn kiertoon. Käynnistäessä suurella kuormalla kuten teollisuudessa on tapana, käämin kuumin piste, niin sanottu hotspot, lämpenee todella nopeasti. Öljyeristeisen muuntajan jäähdytys eli lämpötilaerojen aiheuttama sisäinen öljynkierto ei ole vielä ehtinyt alkaa. Tämä kuluttaa käämejä. Kuivamuuntajan ilmajäähdytys jäähdyttää suunnitellulla teholla jatkuvasti. Puhaltimella tehostettu ilmajäähdytys säästää käämejä kovassa käynnistyskuormassa. Öljymuuntajan elinikään vaikuttaa hotspot- lämpötilan lisäksi muuntajan kuormitus, muuntajan kosteus, lämpötila, ilman laatu ja yliaallot. Kuivamuuntajan hartsieristettä vanhentavat eniten sisäiset osittaispurkaukset. Tämä aiheuttaa muuntajien ominaisuuksien heikentymisen eli esimerkiksi häviöiden kasvamiseen. Toki on huomattava, että uusien kuivamuuntajien eristystaso on parantunut uusien materiaalien ansiosta. Tämän takia häviöt eivät kasva muuntajan ikääntyessä niin paljoa kuin ensimmäisillä kuivamuuntajilla. On hyvin vaikeaa tietää nykyisten uusien kuivamuuntajien vanhenemista, koska niistä ei ole vielä kovin paljon kokemusperäistä tietoa. (Hyytiäinen 2003, )

35 Häviöt Muuntajien elinkaarikustannukset koostuvat hankintahinnasta, häviöistä ja muista käyttökuluista. Muuntajahäviöt ovat erityisesti suurilla muuntajilla merkittävä osa muuntajan käyttökuluista sen elinkaaren aikana ja se täytyy ottaa huomioon muuntajaa hankittaessa. Muuntajahäviöt jakaantuvat tyhjäkäyntihäviöihin ja kuormitushäviöihin. Tyhjäkäyntihäviöitä syntyy muuntajan rautasydämessä aina kun muuntaja on kytkettynä verkkoon ja ne ovat riippumattomia kuormituksesta. Kuormitushäviöitä syntyy lähinnä sen käämityksissä muuntajaa kuormitettaessa. Kuormitushäviöt ovat verrannollisia kuormitusvirran neliöön. Kuivamuuntajien tyhjäkäyntihäviöt ovat % korkeammat kuin öljymuuntajien. Kuormitushäviöt ovat pienihäviöisillä kuivamuuntajilla samaa suuruusluokkaa öljymuuntajiin verrattuna. Kuivamuuntajien valmistajat jaottelevat muuntajat eri häviöluokkiin. Edullisemmat muuntajat ovat normaali häviöisiä ja kalliimmat alennetuilla häviöillä. Muuntajaa hankittaessa täytyy laskea, mikä olisi halvin vaihtoehto, jos lasketaan muuntajan koko elinkaaren aikaiset kustannukset. (Koskinen & Tuomisto, ABB seminaari 2006.) Kaavassa 5 on esitetty häviöiden aiheuttamien elinkaarikustannusten siirtäminen nykyhetkeen: M = K 0 K1 K p p K n p n (5) jossa K 0 = hankintahinta K 1 = häviökustannus vuodessa (kaudessa) p = korkoprosentti n = pitoaika

36 30 Häviöarvostus - Tyhjäkäyntihäviö: P 0 = K n t= 1 1 p t (6) jossa P 0 = Tyhjäkäyntihäviöarvostus / (EUR/kW) K = 365 x 24h x XX EUR / MWh n = pitoaika vuotta p = korko % Häviöarvostus - Kuormitushäviöt P K I = K I 0 N 2 n t= 1 1 p t (7) jossa P K = Kuormitushäviöarvostus / (EUR/kW) K = 365 * 24h * XX EUR / MWh I 0 = kuormitusvirta I N = nimellisvirta n = pitoaika vuotta p = korko % Oikea häviöarvostus ja siihen perustuva optimointi on energian käytön tehostamista parhaimmillaan. (Koskinen & Tuomisto. ABB seminaari 2006.) Jotta jo alun alkaen muuntaja tarjoaja osaisi valita oikeat suhteet tyhjäkäyntija kuormitushäviöille, olisi hyvin tärkeää, että häviöiden hinnat ilmoitettaisiin tarjouspyynnössä.(koponen 1996.) Taulukoissa 7 ja 8 on esitetty esimerkit kuivamuuntajan (1600kVA) sekä vastaavan öljymuuntajan häviöiden vaikutus muuntajan koko elinkaaren aikaisiin kustannuksiin. Kustannuksissa ei ole huomioitu muita muuntajan menoja elinkaaren aikana kuten huollot, raken-

37 31 nuskustannukset ym. Taulukkoihin on esitetty uuden öljymuuntajan ja pienihäviöisen kuivamuuntajan kuormitus ja tyhjäkäyntihäviöt. Rautaruukin Raahe terästehtaalla on määritelty korkoprosentiksi 10%, sekä muuntajien pitoajaksi on ajateltu 30 vuotta. Energian hinnassa on pyritty huomioimaan tuleva hintakehitys välillä Muuntajan hinnassa ei ole huomioitu mitään lisävarusteita. TAULUKKO 7. Häviöiden vaikutus kuivamuuntajan elinkaarenaikaisiin kustannuksiin Tyhjäkäyntihäviöt (kw) 2,2 Kuormitushäviöt nimellisvirralla (kw) 12,7 Tuulettimen teho (kw) 0 Korko 0,1 Pitoaika (vuosi) 30 Energian hinta (MWh) Kuormitusvirta (A) Nimellisvirta (A) 70, Hankintahinta ,00 Tyhjäkäyntihäviön arvostus ,28 Kuormitushäviön arvostus ,10 Tuulettimen tehonkulutus 0,00 Häviöiden elinkaarikustannus ,38 Elinkaarikustannus (Hankintahinta+Häviöt) ,38

38 32 TAULUKKO 8. Häviöiden vaikutus öljymuuntajan elinkaarenaikaisiin kustannuksiin Tyhjäkäyntihäviöt (kw) 1,88 Kuormitushäviöt nimellisvirralla (kw) 11,2 Tuulettimen teho (kw) 0 Korko 0,1 Pitoaika (vuosi) 30 Energian hinta (MWh) Kuormitusvirta (A) Nimellisvirta (A) 70, Hankintahinta ,00 Tyhjäkäyntihäviön arvostus ,50 Kuormitushäviön arvostus ,87 Tuulettimen tehonkulutus 0,00 Häviöiden elinkaarikustannus ,37 Elinkaarikustannus (Hankintahinta+Häviöt) ,37 Kuten edellä olevista taulukoista huomaamme, öljymuuntajan elinkaaren aikaiset kustannukset, häviöt huomioon otettuna, on n edullisempi. Tämä on hyvä vertailupohja muuntajaa hankittaessa. On kylläkin huomioitava kaikki muut menot, mitkä aiheutuvat

39 33 esim. öljymuuntajaa hankittaessa. Esim. rakennuskustannukset, huoltokustannukset, öljyanalyysit ym. 5.6 Huolto Muuntajaa valittaessa pitää huomioon ottaa muuntajan huollon tarve. Öljymuuntajan huoltoon pitää varata resursseja paljon enemmän kuin kuivamuuntajan. Öljymuuntajan tarkastus olisi hyvä tehdä kerran vuodessa, jolloin tarkistetaan öljyvuodot, öljynmäärä, ilmakuivaimen suolojen kunto ja tehdään muuntajan lämpökuvaus. Muuntajaöljyn vaihtaminenen on kallis toimenpide, jos sellaiseen on tarvetta. Kuivamuuntaja on melkein huoltovapaa. Kuivamuuntajan puhdistaminen pölystä on huoltotoimenpide, joka antaa lisää elinikää muuntajalle. (France Transfo 2002.) 5.7 Öljy ja kuivamuuntajien vertailu Öljy ja kuivamuuntajien ominaisuuksien hyvät ja huonot puolet on koottu taulukkoon 9 TAULUKKO 9. Muuntajien hyvät ja huonot ominaisuudet Öljyeristeinen muuntaja Hartsieristeinen muuntaja + Lämmönvaihtelun kesto + Itsestään sammuvuus + Ylikuorman sietokyky + Lähes huoltovapaa + Eliniästä kokemusta + Öljyvahinko ei mahdollista + Häviökustannukset + Korroosion kesto + Muuntajan hinta + Muuntajan sijoitus vapaampaa, + Globaalit ympäristövaikutukset koska palovaaraa ei ole Palokuorma Sähkömagneettinen säteily Öljyn kierrätys ei onnistu Melu suurempi Öljyvahingon mahdollisuus Eliniästä ei vielä kokemusta Huolto Globaalit ympäristövaikutukset Öljyn keräysallas tarvitaan sisällä Muuntajan hinta Kiinteistömuuntamon Ylikuormitettavuus ilman tuuletinta rakennuskustannukset nousevat Ulkoasennuskoteloinnin hinta öljyn vuoksi

40 34 6 MUUNTAJIEN KUNNOSSAPITO Muuntajat on voimansiirto- ja jakeluverkon kallein yksittäinen komponentti. Muuntajien häiriötön toiminta on ensiarvoisen tärkeää, kun tavoitteena on keskeytyksetön ja hyvälaatuinen sähkönjakelu. Muuntajien käytön aikainen vikaantuminen aiheuttaa erityisesti teollisuudessa yritykselle taloudellisia menetyksiä, jos kyseessä on prosessin kannalta elintärkeä muuntaja. Muuntajien tarkoituksenmukaisesti toteutetulla käytönaikaisella kunnonvalvonnalla voidaan varmistaa muuntajien luotettava toiminta ja ennakoida mahdolliset huolto- ja korjaustoimenpiteet. Kunnonvalvonta voidaan jakaa eri osa- alueisiin seuraavasti: - muuntajien määrävälein tehtävät tarkastukset/huollot - muuntajaöljyn tutkiminen - kiinteiden eristeiden tutkiminen - muut mittaukset Oikein ajoitetulla perushuollolla voidaan parantaa muuntajan käyttövarmuutta ja elinikää. 6.1 Muuntajien kunnonvalvonta Muuntajien kunnonvalvontaan liittyy oleellisesti huollot ja erilaiset mittaukset ja analyysit. Mittaava ja analysoiva kunnonvalvonta voi olla jatkuvatoimista tai määrävälein tehtävää kunnon seurantaa. Muuntajien kunnonvalvonnan perustana ovat uuden muuntajan tehdaskokeet, joilla saadaan alkuarvot tulevalle kunnonvalvonnalle. Takuuaikana muuntajaa seurataan tehostetusti mahdollisten takuuseen sisältyvien toimintatarpeiden havaitsemiseksi. Myöhemmän käytön aikana kunnonvalvontatoimenpiteiden laatu ja laajuus riippuu muuntajan käyttötarkoituksesta ja käyttöolosuhteista, sen kunnossa havaituista muutoksista sekä muuntajan iästä ja yleensä samantyyppisen laitteen käytöstä saaduista kokemuksista. (Heinonen, muuntajaseminaari 2007.)

41 Muuntajaöljyanalyysi Muuntajien käytönaikaisista kunnonvalvontamenetelmistä tärkein ja tehokkain on yleisesti käytössä oleva öljyyn liuenneiden kaasujen analysointi. Muuntajaöljyn ominaisuuksien muuttuminen on herkkä ja nopea eri vikatyyppien ilmaisija öljyeristeisissä laitteissa. Useimmat viat kehittyvät hitaasti vuosien kuluessa ja öljyanalyysillä viat voidaan havaita ajoissa, paljon ennen suojalaitteiden havahtumista. Näin voidaan välttyä vakavalta vauriolta ja ajoittaa mahdolliset korjaustoimenpiteet sopivaan ajankohtaan. Öljynäytteelle tehdään kaasuanalyysi, öljyn läpilyöntilujuuden määritys ja uusimpana analysoitavana yhdisteenä furfuraalipitoisuuden määritys. Kaikki lämpenemisestä aiheutuvat viat ja osittaispurkaukset hajottavat öljyä muodostaen vikakaasuja, jotka jäävät liuenneina öljyyn. Kaasujen koostumuksesta voidaan päätellä vian laatu. Aikaisemmin tehdyillä kaasuanalyyseilla on ensiarvoisen tärkeä merkitys arvioitaessa muuntajan kuntoa. TAULUKKO 10. Tyypillisimmät öljyyn liuenneet kaasut eri vikatapauksissa (Heinonen 2008, 63). Öljynäytteen läpilyöntilujuuden mittaus antaa tietoa öljyn kyvystä toimia sähköisenä eristeenä. Muuntajaöljyssä pisaroina oleva vapaa vesi romahduttaa sähkölujuuden. Muuntajaöljyn analysointi tehdään laboratoriossa sinne toimitetusta öljynäytteestä, mutta tarkoitukseen on saatavissa myös jatkuvatoimisia muuntajaan kiinteästi asennettavia analysaattoreita tai kannettavia kenttäkäyttöisiä analysaattoreita. Öljyn läpilyöntilujuusmittalaitteesta on olemassa myös kannettava kenttälaite.

42 36 KUVIO 18. Muuntajaöljyn läpilyöntilujuuden riippuvuus öljyn vesipitoisuudesta (Lipsanen 1998, 8). Uusimpana analysoitavana yhdisteenä on öljyn furfuraalipitoisuuden määritys. Furfuraali kertoo öljynäytteen kautta paperieristeen kunnosta ja haurastumisasteesta aiempaa tarkemmin. Furfuraalia syntyy vain paperin hajotessa, kun taas CO:ta ja CO2:ta syntyy paperin hajoamistuotteena, mutta myös öljyn ominaisuuksien heikentyessä. Muita eristeöljylle tehtäviä analyyseja on häviökulman, rajapintajännityksen, neutraloimisluvun, roskapitoisuuden sekä inhibiittipitoisuuden mittaus. Kenttäkäyttöisestä muuntajaöljyanalysaattorista on viime vuosina saatu hyviä kokemuksia. Muuntaja analyysissa havaittujen vikojen pohjalta voidaan öljynäytteestä tehdä laajempi analyysi laboratoriossa. Jakelumuuntajille suositellaan viiden vuoden välein tehtävää kuntoanalyysia sekä aina kun lämpökuvauksessa on havaittu jotain poikkeavaa. (Heinonen, muuntajaseminaari 2007.) Paperianalyysi Muuntajan tuhoutumisen lopullinen syy on öljypaperieristeen kunto. Paperieristeen kunnosta kertovat öljyn ja paperin kosteus, paperin mekaaninen lujuus ja muuntajaöljyn furfuraalipitoisuus. Muuntajasta voidaan ottaa käyttökeskeytyksen aikana paperinäyte, jonka avulla pystytään analysoimaan paperin kunto. Muuntajassa oleva kosteus on suurimmaksi osaksi paperissa ja vain pieni osuus öljyssä. Yli 3 % kosteus paperissa aiheuttaa jo käyttörajoituksia muuntajalle. Paperieristyksen lujuuden mittana käytetään DP-lukua eli polyme-

43 37 roitumisastetta. Uudessa muuntajassa DP-luku on ja käyttöiän lopussa Tarkkailua paperinäyttein voi tehdä muuntajille 5 10 vuoden välein (Aro, Elovaara, Karttunen, Nousiainen & Palva 2003, ,199.) KUVIO 19. Eristyspaperin DP-luvun muuttuminen muuntajan termisen eliniän aikana (Aro ym. 1996, 176). KUVIO 20. Elinikäkäyrä (Arrhenius-käyrä) muuntajan öljypaperieristykselle (Iivonen 2007, 14) Muuntajavaurioiden paikallistaminen Muuntajavaurioita ei voida välttää kehittyneistä kunnonvalvontamenetelmistä huolimatta. Vauriotapauksissa on oleellista saada mahdollisimman tarkat tiedot vian laadusta ja vikapaikan sijainnista. Öljyanalyysilla saadaan tieto vian laadusta, muttei välttämättä sen sijainnista.

44 38 Vikapaikkamittaukset, jotka vastaavat pitkälti uuden muuntajan käyttöönottomittauksia paikallistavat vikapaikan mahdollisesti vaiheen ja jänniteportaan tarkkuudella. Purkaustyyppisissä vioissa tarkka vikapaikka on mahdollista paikallistaa akustiseen emissioon perustuvalla menetelmällä. Akustiseen emissioon perustuvassa osittaispurkauslähteen paikannuksessa asennetaan käytössä ja kuormitettuna olevan vialliseksi epäillyn muuntajan kuoren ulkopinnalle neljä anturia, jotka mittaavat muuntajan sisällä olevan vikapaikan aiheuttamia akustisia signaaleja. Vikapaikkaa lähinnä oleva anturi havaitsee purkaussignaalit ensimmäisenä ja antureiden paikkaa muuttamalla saadaan vikapaikka haarukoitua useassa tapauksessa jalkapallon kokoiselle tai jopa pienemmälle alueelle. (Aro ym. 1996, 180.) KUVIO 21. Periaatekuva akustiseen emissioon perustuvasta laitteistosta (Aro ym. 1996, 181.) 6.2 Muuntajien huollot Määräaikaishuolto Jakelumuuntajien määräaikaishuolto prosessiteollisuudessa olisi hyvä tehdä 1-2 kertaa vuodessa öljymuuntajille. Tarkastukset on hyvä tehdä kesä- ja talviaikana erikseen, jotta nähdään vuodenajan vaikutukset muuntamotilaan ja kuormitukseen. Tulokset kirjataan suoraan kunnossapidon tietojärjestelmään. Määräaikaistarkastukset sisältävät ainakin seuraavat tarkastukset (Kunnossapitolehden erikoisliite 48, 12): - muuntajan öljymäärät ja mahdolliset öljyvuodot - eristimen kunto, mahdolliset vauriot ja puhdistustarve

45 39 - ilmakuivaimen kunto - kaapelipäätteet, erottimet, alajännitekiskosto - muuntajahuoneen ovet ja lukot - suojapuomit ja varoituskilvet - muuntajahuoneen kunto ja siisteys - jäähdytyspuhaltimet, tuuletusaukot - muuntajan alajännitteen arvo Mahdollisesti myös (Kunnossapitolehden erikoisliite 48, 12): - väliottokytkimen ohjain - öljyn lämpötilasuojan asettelu - öljyn pinnankorkeuden ylä- ja alarajat - kaasureleen hälytys ja laukaisu - säiliön maalaus - kilvet - suojamaadoitus - jakelumuuntajan öljyn läpilyöntilujuus - sähkölaitteiden puhdistus Määräaikaishuollossa, joka tehdään 3-5 vuoden välein, tarkistetaan muuntajan suojalaitteet. Suojalaitteiden yhteydet katkaisijan ohjaukseen ja hälytykseen koestetaan. (Kunnossapitolehden erikoisliite 48, 12) Kuivamuuntajista mainittiin aiemmin, että ne ovat melkein huoltovapaita. Kuivamuuntajat olisi hyvä kuitenkin puhdistaa ajoittain sekä käämit kiristää. Yleisimmät kuivamuuntajaviat ovat muuntajaan päässyt vesi sekä muuntajan huono jäähdytys. Myös sydämen irtoamisia on havaittu. (Honkaniemi haastattelu ) Kerätessämme aineistoa Rautaruukin Raahen tehtaan muuntajista, kävimme läpi kaikki tehtaan muuntajat ja teimme samalla määräaikaistarkastuksen muuntajiin. Keräsin vikalistan muuntajista, joissa havaitsimme kierroksen aikana vikoja/puutteita. Viat on esitetty taulukossa 11.

46 40 TAULUKKO 11. Muuntajakierroksella havaitut viat Muuntaja Ha M06 Kj M01 Rp M01 Hv M03 Ko M01 Si M03 Si M06 Si M07 Ma M08 Va T42 Va T41 Va T12 Va T14 Va T68 Va T60 Va T91 Va T96 Te M51 Te M56 Vika Öljynpintaa ei havaittu Alajännitepuolen eristimet vuotavat öljyä Muuntajatilan ovet uusittava Ei tunnusta muuntajatilan ovessa Ei arvokilpeä muuntajassa Muuntajan kansi kuuma Yläjännitepuolen navat kuumat Alajännitepuolen navat vuotavat öljyä Alajännitepuolen keskimmäinen napa kuuma Muuntajan lämpötila 80 astetta talvella. Puhaltimen tarve? Ilmakuivaimen suolat vanhentuneet Valuttaa öljyä Valuttaa öljyä Valuttaa öljyä Öljyn pinta alhaalla Ilmakuivaimen suolat vanhentuneet Ilmakuivaimen suolat vanhentuneet Ilmakuivaimen suolat vanhentuneet Öljyn pinta alhaalla Ilmakuivaimen suolat vanhentuneet TAULUKKO 12. Yhteenveto muuntajavioista Vika Muuntajien määrä Ilmakuivaimen suolat vanhentuneet Muuntajan lämpötila kohonnut Valuttaa öljyä Öljyn pinta alhaalla Muita huomioita 5 kpl 4 kpl 4 kpl 3 kpl 3 kpl Muuntajakierroksella havaittuja vikoja on esitetty seuraavissa kuvissa

47 41 KUVIO 22. Lämpökamerakuvausta KUVIO 23. Muuntaja KoM01 kansi kuuma KUVIO 24. SiM03 yläjännitepuolen läpivientieristimen navat kuumat

48 42 KUVIO 25. Tuoreet ilmakuivaimen suolat KUVIO 26. Vanhentuneet ilmakuivaimen suolat KUVIO 27. Öljyä valuttava muuntaja valssaamolla

49 43 Alapuolella on muutamia Rautaruukin arkistosta löydettyjä kuvia, joissa näkyy muuntajien lämpökuvauskierroksella havaittuja vikoja: KUVIO 28. Alajännitepuolen liitin kuuma KUVIO 29. Muuntajan kansi kuuma KUVIO 30. Läpivientieristimen napa kuuma

50 Perushuolto Öljymuuntajan perushuolto tehdään kerran elinaikana. Öljymuuntajan perushuollon ajankohta on vaikeaa ennustaa, sillä se on monen tekijän summa. Muuntajan elinikään vaikuttaa muuntajan kosteus, lämpötila, ilman laatu, yliaallot ja erityisesti se, miten muuntajaa kuormitetaan. Nämä kaikki tekijät huonontavat muuntajaöljyn laatua ja rappeuttavat öljypaperieristettä. Öljypaperieristeen rappeutuminen on lopullinen muuntajan tuhoutumisen syy. Öljypaperieristeen kosteus on uudessa muuntajassa 0,5 %, paperieriste kostuu keskimäärin 0,1% vuodessa ja muuntajan käytettävyysrajoituksia pitää antaa silloin kun paperin kosteus on 3%. Tästä laskettuna muuntajien perushuollon ajankohdaksi voidaan määritellä n. 25 vuoden ikä, jos paperi ei ole muuten haurastunut liikaa. Suomen olosuhteissa paperieristeiden pitäisi kuitenkin kestää lähes 50 vuotta, ellei muuntajaa ylikuormiteta. (Honkaniemi haastattelu ) KUVIO 31. Paperieristeen kosteus ajan funktiona, kun muuntajan öljy ja paperieristys kuivataan 20 vuoden käytön jälkeen. Käyrät A ja B kuvaavat kuivausprosessin loppukosteuden vaikutusta paperieristeen kosteuden käyttäytymiseen huollon jälkeen (Halme, 2005, 58.)

51 45 KUVIO 32. Paperin DP- luku ajan funktiona. Katkoviiva kuvaa kuivauksen vaikutusta (Halme, 2005,58.) Jakelumuuntajahuollon sisältämät työt (Fortum, jakelumuuntajien perushuolto esite): - visuaalinen tarkastelu, päätetään huolletaanko muuntaja vai romutetaanko - erilaisia mittauksia, niillä arvioidaan huollon kannattavuus - aktiiviosat puhdistetaan ja kiristetään - tukirakenteet tarkastetaan ja korjataan - sisäiset liitokset tarkastetaan ja korjataan - eristeet tutkitaan ja arvioidaan - muuntajasydän tarkistetaan - väliottokytkin tarkastetaan ja koskettimet puhdistetaan - tiivisteet tarkastetaan ja tarvittaessa uusitaan - muuntajasäiliö ja paisuntasäiliö tarkastetaan, puhdistetaan ja korjataan - tarvittaessa öljy suodatetaan ja tyhjiökäsitellään - muuntajaöljy paisuntasäiliössä uusitaan - tarvittaessa muuntaja kuivataan kiertoilmakuivauksella - läpiviennit kunto tarkastetaan - suojalaitteet huolletaan ja niiden toiminta tarkastetaan - muuntajasäiliöiden pultit uusitaan - huollon jälkeen tehdään koestukset

52 46 Yleisimmät viat perushuoltoon tulleissa jakelumuuntajissa ovat olleet väliottokytkinvika, seuraavaksi kosteus, oikosulku ja ylijännite. Yleisesti huoltoon tulleista jakelumuuntajista n. 80 % pystytään korjaamaan. Jos muuntajien sisällä on syttynyt valokaari ja muuntaja vikaantuu, sen kuntoon saamiselle on huono todennäköisyys. Kuivamuuntajien osalta melkein 100 % menee suoraan romutukseen ja öljymuuntajista 85 %. Kuivamuuntajille ei tehdä perushuoltoa. (Honkaniemi haastattelu ) Jakelumuuntajien huollon kannattavuus Jakelumuuntajan säännöllisillä määräaikaishuolloilla varmistetaan muuntajan kunto ja pitkä elinikä. Teollisuudessa tärkeimpien muuntajien määräaikaishuoltoihin kannattaa panostaa. Huoltoihin panostamalla voidaan ennakoida hyvin mahdolliset viat ja vikojen korjaus pystytään ajoittamaan käyttökeskeytyspäiville. Perushuoltojen kannattavuutta on tutkittu lähivuosina. Jakelumuuntajien perushuolto kannattaa, jos sillä saadaan muuntajan elinikää pidennettyä 7 9 vuotta. Mitä pienempi jakelumuuntaja, sitä suurempi eliniän lisäys on kannattavuuden rajana. Perushuollon kustannuksiin täytyy huomioida muuntajan vaihto ja kuljetuskustannukset. Vanhojen muuntajien huoltaminen ei ole kannattavaa niiden suurten häviöiden vuoksi. (Halme 2005, 94.) Perushuollon kannattavuuteen vaikuttavia tekijöitä ovat mm. - muuntajan ikä - kuormitushistoria - vikahistoria - kuormitustarve - käyttöolosuhteet - muuntajaeristyksen kosteus - eristyksen arvioitu rappeutumisen aste - silmämääräinen tarkastus muuntajankunnosta - liitosten kunto, lämpökuvaus - huoltotyön kustannus - muut kustannukset - vaihtoehdot

53 47 - muuntajan käyttövarmuuden tärkeys (Hyvönen, Pykälä, Hokkanen, Halme, Aro 2005, 77.) Jakelumuuntajaa ei kannata huoltaa, jos jokin alla olevista kriteereistä täyttyy: - muuntaja on pahasti vaurioitunut esim. ylijännitteiden seurauksena - muuntajaa on ylikuormitettu pitkällisesti - muuntaja on ulkoisesti niin pahasti kolhittu tai ruostunut ettei korjauksia voida tehdä luotettavasti - muuntaja on valmistettu ennen vuotta muuntaja on isokokoinen tehoonsa nähden - muuntajan valmistaja ei ole yleisesti tiedossa ja varaosien saanti on hankalaa Huolto kannattaa suorittaa edellisestä poiketen, jos jokin alla olevista kriteereistä täyttyy: - muuntajassa on erikoiset jännitteet ja on tiedossa tulevaisuudessa käyttöä muuntajalle - muuntajassa on jännitteen muutosmahdollisuus - muuntaja on valmistettu ennen vuotta 1970, mutta on erittäin hyväkuntoinen. (Fortum sisäinen jakelu)

54 48 7 MUUNTAJAN KUNNONVALVONNAN MAHDOLLISUUDET 7.1 Jakelumuuntajien etävalvonta Sähkön laadun mittaustietoja on alettu tuottaa suojareleissä, kun ne pystyvät numeerisen laskentansa ansiosta tekemään paljon näitä oheistoimintoja. Numeerinen teknologia mahdollistaa sähkönlaatumittauksia ilman ylimääräisiä komponenttikustannuksia. Jotta suojareleiden mittausarvoja pystyttäisiin hyödyntämään, olisivat mittaustiedot kerättävä talteen. Mittaustietojen keräämisellä ja niiden analysoinnilla voitaisiin erinomaisesti parantaa ennakoivaa kunnossapitoa. Tähän ongelmaan oivallinen ratkaisu on PowerQ Oy:n tarjoama PQNet- sovellus. PQNet on WWW-pohjainen raportointi ja analysointisovellus sähköverkon mittaustietojen esittämiseen. Web-järjestelmässä on erittäin hyvä mittaustietokanta ja tiedon analysointityökalut. Laskelmat ja raportit hyödyntävät häiriöselvitystä, jakeluverkon mitoitusta, energiaraportointia, sähkön laadun seurantaa ja kunnonvalvontaa. Sovellukseen voidaan liittää käytännössä melkein mitä tahansa mittauksia. PowerQ Oy tarjoaa sovellusta sekä perinteisenä asennettavana järjestelmänä, että sovellusvuokrausperiaatteella. Viimeksi mainitussa asiakas pääsee järjestelmään internet- selaimen avulla. PowerQ on kehittänyt TransformerCPM laskentamallin, jonka avulla voidaan laskea jakelumuuntajan eliniän kulutusta, Vampin releestä saatujen kuormitusvirta ja THD:n avulla. Laskentamalli on kehitelty erikseen kuivamuuntajille ja öljymuuntajille. Laskentamalli hyödyntää seuraavia standardeja muuntajien eliniän laskennassa: - IEC IEC HD PQNet- sovelluksen erilaisuus muihin mittaussovelluksiin perustuu kykyyn liittyä useaan erityyppiseen mittariin. Uusia mittareita voidaan liittää PQDB mittaustietokannan rajapinnan kautta, joka mahdollistaa järjestelmän helpon laajennettavuuden

55 49 KUVIO 33. Olemassa olevia PQDB rajapintoja KUVIO 34. PQNet pääikkuna

56 50 Rautaruukin Raahen terästehtaalla kuivamuuntajien määrä kasvaa koko ajan. Kuivamuuntajien lämpötilojen seuranta on erittäin tärkeä osa muuntajan kunnonvalvontaa. Tällä hetkellä kuivamuuntajien lämpötilojen mittauksiin käytetään lämpösuojaa, johon viedään muuntajan käämeissä olevista lämpötila-antureista lämpötilatiedot. Yksi anturi liitetään muuntimelle, josta viedään automaatioon muuntajan raudan lämpötila. Lämpösuoja seuraa muuntajan lämpötiloja ja antaa laukaisun ja hälytyksen, jos lämpötilat nousevat liikaa. Ongelma tässä on se, ettei lämpötiloja pystytä tallentamaan eikä seuraamaan. Kuviossa 35 on esitetty nykyinen menetelmä, millä kuivamuuntajien kunnonvalvonta toteutetaan. KUVIO 35. Jakelumuuntajan kunnonvalvonnan tämän hetkinen menetelmä

57 51 Selvitimme, mitä muita mahdollisuuksia löytyisi kuivamuuntajan kunnonvalvonnan kehittämiseksi. Seppo Pettissalo esitti toimittajakäynnin yhteydessä VIO moduulia, joka on Vamp Oy:n juuri markkinoille tuoma tuote. VIO moduuli on oivallinen ratkaisu kuivamuuntajien lämpötilojen mittaamiseen ja tiedon siirtämiseen suojareleeseen. VIO moduuliin saadaan liitettyä 12 anturi tuloa ja 4 ma lähtöä. Vampilla on suunnitteilla myös malli, jossa on laukaisulähdöt, mutta tällä hetkellä ohjaava toimenpide on parasta tehdä releen koskettimilla. VAMP relay * Glass fiber Assembled onto the wall or DIN-RAIL KUVIO 36. VIO moduulin yhdistäminen suojareleeseen Kuviossa 37 on esitetty mahdollinen menetelmä, jolla saataisiin ennakoivan kunnonvalvonnan kannalta tärkeät mittaustiedot tallennettavaksi ja analysoitavaksi. Samassa kuvassa on myös esitetty kuivamuuntajan suojauksen kehityskeinot.

58 52 KUVIO 37. Jakelumuuntajan suojaus ja etävalvonnan periaatekuva 7.2 Lämpökameratekniikan käyttö muuntajan kunnonvalvonnassa Lämpökameran käyttö on viime aikoina tullut teollisuuden kunnossapidon apuvälineeksi. Merkittävä tekijä lämpökameran suosion kasvuun on halventuneet hankintakustannukset. Lämpökameran toiminta perustuu pintalämpötilaltaan erilaisten kappaleiden lähettämän infrapuna- eli lämpösäteilyn" kuvaamiseen". Sen käyttökohteita ovat olleet lämpövoimalaitokset ja lämmönjakelu, joissa lämpökameralla pystytään helposti havaitsemaan vuodot. Lämpökameraa on sovellettu myös voimalinjojen ja sähkökojeiden kunnonvalvonnassa. Näissä vikaantuminen aiheuttaa lämmönnousua, joka on helposti havaittavissa lämpökameralla. Pyöriviä koneita mitattaessa lämpökameran käyttö perustuu kitkan aiheuttaman lämpenemisen mittaamiseen esim. vikaantuneet laakerit.

59 53 Muuntajien kunnonvalvonnassa lämpökameratekniikka on otettu myös käyttöön. Muuntajien määräaikaishuoltojen yhteydessä on hyvä kuvata muuntaja lämpökameralla. Muuntajien löysät liitokset tai epäsymmetrinen kuormitus huomataan selvästi kamerakuvassa ks. kuvio 38. Myös sisäisten liitoksien löystyminen, sisäinen vika ilmenee muuntajan kannen kuumenemisena. KUVIO 38. Lämpökamerakuva muuntajan alajännitepuolen liittimestä Siirrettävä valvova lämpökamera Lämpökameratekniikka on kehittynyt huimin harppauksin viimeisten vuosien aikana. Markkinoille on tullut valvovia lämpökameroita, joissa on videokameran ominaisuudet. Tällainen lämpökamera olisi oivallinen apuväline myös muuntajan kunnonvalvontaa ajatellen. Rautaruukin Raahen terästehtaalla on käytössä lämpökamera muuntajien kunnonvalvonnan apuvälineenä. Kaikki muuntajat lämpökuvataan kerran vuodessa. Jos muuntajassa epäillään vikaa tai vika on tiedossa, mutta muuntajaa ei voi ottaa pois verkosta, valvova lämpökamera olisi tähän mainio apuväline. Myös alajännitepuolen keskusten rinnankytkennästä aiheutuvaa muuntajan ylikuormitusta voisi lämpötilojen avulla seurata reaaliajassa tällaisella lämpökameralla. Lämpökamera siirrettäisiin valvomaan muuntajan lämpötiloja ja liitettäisiin tehtaan lähiverkkoon tallentimen kautta. Lähiverkon kautta lämpökameran videokuvaa voisi seurata reaaliajassa omalta tietokoneelta tai jälkikäteen tallentimelta katsottuna. Kamera voidaan ohjelmoida antamaan käyttäjälle lämpötilojen ylä- tai alarajahälytyksiä.

60 54 Lämpökuvan siirtoon muuntajatilasta käyttäjälle on monta vaihtoehtoa. Kuviossa 39 on esitetty eri vaihtoehdot, millä lämpökameran tallennettua tai elävää videokuvaa voitaisiin siirtää henkilölle, joka kuvaa tarkastelee. Jos kamera on lähellä tallenninta, se voidaan liittää suoraan tallentimeen ja siitä lähiverkon kautta käyttäjälle. Jos kamera on kaukana tallentimesta, vaihtoehtona on käyttää tehtaan sisällä olevaa wlan- verkkoa, valokuitukaapeleita tai puhelinverkkoa. Kamera pystytään liittämään myös suoraan lähiverkkoon, jos lähiverkkorasia on ulottuvilla. Tallentimen avulla kuvaa pystytään tallentamaan pitkiäkin aikoja. Tehtaan wlan- verkon avulla kuvaa pystytään siirtämään langattomasti. Tehtaalla on kymmeniä tukiasemia, joiden avulla kuva siirrettäisiin tallentimelle ja sen kautta lämpökamerakuvan valvojalle. Kuvaa pystytään katsomaan sen henkilön koneelta, mihin on asennettu kamerakuvan analysointiohjelma. KUVIO 39. Lämpökamerakuvan tiedonsiirto Infradex on merkittävä lämpökameroiden maahantuoja Suomessa. Heillä on tarjota runsaasti eri sovelluksiin käyviä lämpökameroita. Muuntajan valvontaan hyvin soveltuvia lämpökameroita oli A-320 ja E-45 mallit.

61 55 A- sarjan malli A320 voidaan asentaa hyvin muuntajan luokse esim. kolmijalalle ja siirtää kuva sitten verkon kautta valvojan luokse. Kamerassa on relelähtöjä, joita voidaan ohjelmoida antamaan hälytys, jos muuntaja lämpenee liikaa. Kameraan voidaan asentaa eri optiikoita, vakiona on 25 asteen optiikka ja sen päälle voidaan asentaa 90, 45, 15 tai 6 asteen optiikat. Liitäntöinä kamerassa ovat 10/100 megabitin ethernet ja analoginen videoulostulo. Kameraan on saatavissa myös FLIR Researcher ohjelmisto, jolla pystytään tallentamaan, seuraamaan ja analysoimaan laajasti lämpökuvaa. Maksuttomalla QuickReport ohjelmistolla voidaan nopeasti analysoida vika, mutta ei kovin hyvin itse lämpökuvaa. Kameran hinta riippuu ohjelmistosta ja optiikasta n ALV. KUVIO 40. Infradexin FLIRThermovision A320 lämpökamera KUVIO 41. FLIR Researcher 2.9 PRO- ohjelmisto Toinen vaihtoehto muuntajan valvontaan on halvempi versio, mutta ominaisuuksiltaan riittävä muuntajan valvontaan. Flir ThermaCAM E45 malli on pieni lämpökamera, joka on helppo asentaa ahtaaseen muuntajatilaan. Kamerassa on analoginen videoulostulo ja mah-

62 56 dollisuus yhteen hälytyslähtöön. Muuntajavalvonnassa tarvittava hälytystoiminto eli muuntajan lämpötilan ylärajahälytys voidaan ohjelmoida kameralla erinomaisesti. Kuvan jälkianalysointia ei voida tehdä niin laadukkaasti kuin A320 mallissa. A320 mallin kameran kuvaa voidaan analysoida FLIR Researcher ohjelmistolla, mutta E45 kameran jälkianalysointi ei tällä ohjelmalla onnistu. E45 kameran jälkianalysointi tapahtuu FLIR Reporterohjelmalla. Ohjelmalla pystytään tekemään lämpökuvan perusanalyysejä, raportteja ja arkistointeja. KUVIO 42. FLIR ThermaCAM E45 lämpökamera KUVIO 43. FLIR Reporter 8.3- ohjelmisto Kiinteä valvova lämpökamera Toinen apuväline muuntajan kunnonvalvontaan olisi kiinteä valvova lämpökamera, joka voitaisiin asentaa lämpökuvaamaan esim. tehtaan päämuuntajia (110/10 kv). Tehtaan seitsemästä päämuuntajasta neljä on sijoitettu voimalaitoksen sivuseinälle avoimiin muuntajatiloihin. Oikein sijoitetulla kiinteällä kääntyvällä lämpökameralla voitaisiin seurata kaikki-

63 57 en neljän päämuuntajan kuntoa lämpökameran avulla. Myös muiden tärkeiden muuntajien kunnonvalvontaan kiinteä lämpökamera olisi hyvä ratkaisu. Tällaiseen kohteeseen erinomainen vaihtoehto olisi Pelcon vasta maahan tuoma esprit TI - lämpökamera. Kameralla pystytään hyvin zoomin avulla seuraamaan muuntajien lämpötiloja. Kamerassa on motoroitu kääntöpää ja kääntyvyyttä 360 astetta. Zoomia ja kameran kääntyvyyttä pystytään ohjaamaan kauko-ohjauksella valvomosta. Objektiivivaihtoehtoja on useita eri etäisyyksille tapahtuvaan valvontaan. Kamera on koteloitu IP66 -luokan sääsuojakoteloon. Kamera tuottaa sekä mustavalkoista, että värillistä lämpökuvaa kohteesta ja se voidaan liittää BNC-liitännällä tavalliseen digitaalitallentimeen. KUVIO 44. Pelcon ES30TI- lämpökamera

64 58 8 RAUTARUUKIN RAAHEN TERÄSTEHTAAN VARAMUUNTAJASELVITYS 8.1 Työn lähtökohta Rautaruukin Raahen terästehtaalla on 227 jakelumuuntajaa ja 32 varamuuntajaa. Jakelumuuntajista suurin osa on valmistettu 70- luvulla ja 60- luvun muuntajiakin on käytössä vielä runsaasti. Suurin osa tehtaan muuntajista on vuotta vanhoja. Tämän ikäisten muuntajien luotettavuudesta ei ole enää varmuutta. TAULUKKO 13. Tehtaan muuntajien ikärakenne Muuntajien ikäluokka Määrä luku 41 kpl luku 82 kpl luku 35 kpl luku 37 kpl luku 32 kpl luku 70- luku 80- luku 90- luku luku 60-luku 70-luku 80-luku 90-luku 2000-luku KUVIO 45. Muuntajien ikärakenne kaaviona Rautaruukin Raahen tehtaalle oli tarve tehdä varamuuntajaselvitys. Työn tarkoituksena on minimoida riskit sähkönkatkeamisen aiheuttamista taloudellisista vahingoista. Rautaruukin Raahen terästehtaalla on useita poikkeavilla jännitteillä olevia muuntajia, joiden toimitusajat ovat pitkät. Tällaisen muuntajan vikaantuminen aiheuttaa pitkän käyttökeskeytyksen

65 59 prosessissa, jos ei ole varauduttu varamuuntajaan tai sähkön varasyöttömahdollisuuteen. Muuntajien toimitusajat ovat jakelumuuntajilla, jotka ovat standardikokoja tehon ja jännitteen osalta n. 2,5 kuukautta. Erikoisemmilla jännitteillä tai vähän isompitehoisilla muuntajilla toimitusajat ovat yli 5 kuukautta. Toimitusaikoihin ei voida kovin paljon vaikuttaa, vaikka rahalla saataisiin muuntaja jonojen ohi valmistuslinjalle, sillä tarvittavien materiaalien hankinta muuntajien valmistuksessa vie oman aikansa. Työssä kartoitetaan tehtaan muuntajat ja selvitetään muuntajat, joille ei ole olemassa varamuuntajaa. Näiden muuntajien tärkeys selvitetään, eli kuinka kriittinen muuntaja on tehtaan prosessin kannalta, jos se yllättäen vikaantuu. Voidaanko muuntajan käyttö korvata jollakin toisella tavalla, esimerkiksi alajännitepuolen keskuksia yhdistämällä tai kiskostomuutoksilla. Jos muuntaja on kriittinen eikä sitä voida mitenkään korvata, täytyy miettiä samantyyppisen varamuuntajan hankintaa. Työssäni ensimmäinen tehtävä oli kiertää kaikki jakelumuuntajat läpi ja päivittää tehtaan muuntajaluettelo. Muuntajaluetteloon lisäsin ja korjasin paljon muuntajien tietoja ja myös vasta asennetut muuntajat lisäsin luetteloon. Muuntajien sijaintien merkkauksissa oli paljon puutteita, joten laitoin muuntajien tarkat sijainnit luetteloon. Työssä on huomioitu myös masuuni no.1 remontin yhteydessä tulevat ja vapautuvat muuntajat. Masuuni no.1 remontti toteutuu vuonna Masuunille tulee 10 uutta kuivamuuntajaa. Varamuuntajaksi masuunilta vapautuu 2 kuivamuuntajaa ja 5 öljymuuntajaa. 8.2 Varamuuntajatilanne Raahen tehtaan varamuuntajia säilytetään voimalaitoksella ja valssaamolla. Varamuuntajia löytyi tehtaalta kaikkiaan 32 kappaletta, joista kaksi oli kuivamuuntajaa. Kuivamuuntajat vapautuvat masuunin remontin yhteydessä vuonna Lisäksi kyselin Rautaruukin Hämeenlinnan tehtaalta, olisiko siellä Raahen tehtaalle sopivia varamuuntajia. Hämeenlinnan tehtaalta löytyi 9 varamuuntajaa. Hämeenlinnassa olisi käyttämättömänä kaksi kappaletta 500 kva, 10,5/0,4 kv öljymuuntajaa ja ainakin toiselle näistä muuntajista olisi Raahessa käyttöä varamuuntajana. Lisäksi Hämeenlinnassa oli yksi 1600 kva, 10,5/0,4 kv öljy-

66 60 muuntaja heidän omana varamuuntajana, joka on hyvä pitää mielessä mahdollista tarvetta varten. Varamuuntajaluettelo liitteessä 2. Taulukossa 14 olen laittanut samaa tyyppiä olevat öljyeristeiset varamuuntajat luetteloon ja vastaavien tehtaalla käytössä olevien muuntajien määrän. Tästä voimme arvioida, mitkä varamuuntajat voidaan romuttaa ja mitkä jää varamuuntajiksi. Lisäksi voimme nähdä, minkä tyyppisiä muuntajia olisi syytä hankkia uusiksi varamuuntajiksi eri kokoluokkiin. Muiden muuntajien osalta kytkentäryhmät eivät kaikkien muuntajien osalta täsmää, joten muuntajia ei voida välttämättä rinnankytkeä. Liitteessä 3 on esitetty täydentäviä tietoja taulukkoon 14 liittyen. TAULUKKO 14. Varamuuntajatilanne öljyeristeiset muuntajat Varamuuntajat: Varamuunt. Vastaavien Nimi valm.v. Jännitetaso Teho (kva) muuntajien määrä Vara ,5/0,4 kv kpl VaT Vara Vara Vara VaT ,5/0,4 kv kpl Hämeenlinna 1970 Vara ,5/0,4 kv kpl Vara Vara Vara Vara Hämeenlinna ,5/0,4 kv Vara ,5/0,4 kv kpl Vara (3x1000kVA ja 2x800 kva) Vara ,5/0,4 kv kpl Vara Hämeenlinna 1987 (jatkuu)

67 61 TAULUKKO 14. Varamuuntajatilanne öljyeristeiset muuntajat (jatkuu) Vara ,5/0,4 kv kpl Vara Vara Vara ,5/6 kv kpl (1x3000kVA ja 2x2000 kva) Vara ,5/6 kv kpl Vara (1600 kva) Vara ,5/6 kv kpl Vara ,5/6 kv kpl Vara kpl Vara ,5/6 kv kpl Vara ,5/0,85(0,69) kv /0,89 kv: 2kpl (1x2000kVA, 1x2500 kv) 10/0,69 kv: 10,5/0,85(0,69) kv kpl Vara ,5/0,69 kva kpl Vara ,5/0,55 kv kpl VaT Vara ,5/0,55 kv ,06,114,115+VaT75.79 VaT VaT Vara30 10,5/0,5 kv kpl Kuivamuuntajia ei ole tällä hetkellä yhtään varamuuntajana, mutta masuunin remontin yhteydessä vapautuu kaksi kuivamuuntajaa.

68 62 TAULUKKO 15. Varamuuntajatilanne kuivamuuntajat Varamuuntajat: Jännitetaso Varamuunt. Vastaavien Nimi valm.v. Teho (kva) muuntajien määrä Vara ,5/0,69 kv Vara Raahen tehtaan varamuuntajista 17 kappaletta on valmistettu 60-luvulla.. Tässä kohtaa on hyvä miettiä, onko 60-luvun varamuuntajia järkeä huoltaa. Onko 60-luvun muuntajat syytä romuttaa ja hankkia uusia varamuuntajia tilalle. Erikoisemmilla jännitteillä olevia vanhoja muuntajia ei kannata hävittää, jos niille on käyttöä. Ehdotukseni on, että samaa tyyppiä olevia varamuuntajia jätetään varalle 1-2, ne huolletaan ja vanhat huonokuntoiset varamuuntajat romutetaan. Kuivamuuntajien osalta tilanne ei ole yhtä hyvä. Tehtaalla ei ole tällä hetkellä yhtään kuivamuuntajaa varalla. Masuunilta vapautuu kaksi kuivamuuntajaa, mutta ne ovat sen tyyppisiä muuntajia, etteivät ne käy kuin yhteen käyttöön masuunilla. Taulukossa 16 on esitetty mahdolliset toimenpiteet nykyisten varamuuntajien osalta, Mitkä muuntajista on järkevä jättää tehtaalle varamuuntajiksi. TAULUKKO 16. Tehtaan varamuuntajien arviointi. Liittyy taulukkoon 14. Jännitetaso Varamuunt. Teho (kva) Varamuuntajien arviointi 10,5/0,4 kv 2000 Varamuuntajatilanne hyvä 10,5/0,4 kv 1600,1500 1kpl 1600 kva varamuuntaja on hyvä. Muut tämän tyypin varamuuntajat ovat niin vanhoja, että olisi hyvä hankkia yksi varamuuntaja lisää ja vanhat romutettava. 10,5/0,4 kv 1000 Varamuuntajatilanne hyvä 10,5/0,4 kv vanhaa varamuuntajaa, jotka olisivat syytä romutta. Hämeenlinnassa on yksi varamuuntaja vapaana, joka olisi hyvä hakea tehtaalle varamuuntajaksi (jatkuu)

69 63 TAULUKKO 17. Tehtaan varamuuntajien arviointi (jatkuu) 10,5/0,4 kv vanhaa varamuuntajaa, joista paraskuntoisin jätetään tehtaalle varamuuntajaksi ja muut romutetaan. 10,5/6 kv vanha varamuuntaja. Jätetään varamuuntajaksi tehtaalle 10,5/6 kv vanhaa varamuuntajaa, joista huonompikuntoinen romutetaan. 10,5/6 kv vanha varamuuntaja. Jätetään varamuuntajaksi tehtaalle 10,5/6 kv varamuuntajaa tehtaalla. Vanhempi muuntaja romutukseen 10,5/6 kv vanha varamuuntaja. Jätetään varamuuntajaksi tehtaalle 10,5/0,85(0,69) kv hyväkuntoinen varamuuntaja 10,5/0,69 kva uudehko varamuuntaja 10,5/0,55 kv vanha varamuuntaja. Jätetään varamuuntajaksi tehtaalle 10,5/0,55 kv varamuuntajaa. Molemmat varamuuntajat jätetään varamuuntajiksi 8.3 Muuntajat, joilla ei ole varamuuntajaa Muuntajaseulonnan jälkeen jäi 28 kappaletta öljymuuntajia ja 34 kappaletta kuivamuuntajia, joilla ei ole varamuuntajaa. Muuntajat on jaoteltu aluekohtaisesti. Kävimme keskustelemassa joka osaston kanssa erikseen muuntajatilanteesta ja teimme selvityksen muuntajien kriittisyydestä ja mahdollisista korvaavista toimenpiteistä. Happilaitoksen muuntaja eivät ole Rautaruukin omistuksessa ja Sintraamon toiminta loppuu vuonna Näiden laitosten muuntajia ei huomioitu tässä osiossa. Seuraavissa taulukoissa näemme joka alueelta muuntajakohtaisesti muuntajan käytön ja sen kriittisyyden sekä ratkaisun ongelmaan ja muita huomioita käyttöön liittyen Nauhavalssaamo Nauhavalssaamolta löytyi 8 öljymuuntajaa ja 10 kuivamuuntajaa, joille ei löydy varamuuntajaa. Nauhavalssaamolla käytyjen keskustelujen jälkeen selvisi, että öljymuuntajien osalta vain yksi muuntaja on kriittinen tuotannon kannalta. Päätyleikkurin muuntaja VaT 74

70 64 (1100 kva) on mahdollista kuitenkin korvata varamuuntaja 22:lla (2500 kva) tai VaT91:lla (2000 kva). Muuntajille tehdään sähköinen ja fyysinen tarkastelu soveltuvuudesta kyseiseen käyttöön. Valssituolien magnetointimuuntajille VaT86 ja VaT89:lle löytyi varamuuntaja. TAULUKKO 18. Nauhavalssaamon selvitettävät öljymuuntajat Muuntaja Käyttö Kriittisyys Va T11 Tyristorijakelu Ei Kriittinen. Yksi neljästä tyristorijakelun muuntajista voi olla poissa käytöstä Va T12 Tyristorijakelu Va T13 Va T14 Va T68 Tyristorijakelu Tyristorijakelu Synkr.komp magnetointi Ongelman ratkaisu / huomioita Voidaan käyttää kolmellakin muuntajalla mutta muuntajien VaT11,12,13,14 uusintaa mietittävä korkean iän vuoksi. Ei kriittinen. Ei tarvetta varamuuntajalle Synkrokompensaattori ei ole käytössä (varalaite) Ei tarvetta varamuuntajalle Va T72 Hilseenpoistopumppu 1 Ei kriittinen. Kolmesta hilseenpoistopumpusta 1 voi olla poissa käytöstä Va T73 Hilseenpoistopumppu 2 Huolto tehtävä muuntajille Va T72,73 Va T74 Päätyleikkuri Kriittinen. Ilman tätä muuntajaa ei pystytä syöttämään kuin ehkä paksuimpia materiaaleja läpi leikkurista. Vara 22, VaT91 tehdään sähköinen ja fyysinen tarkastelu Kuivamuuntajien osalta kriittisiä muuntajia on 7 kappaletta. Kuivamuuntajien käytöt ovat kriittisiä, sillä tuotanto pysähtyy tai rajoittuu, jos jokin kriittisistä kuivamuuntajista vikaantuu. TAULUKKO 19. Nauhavalssaamon selvitettävät kuivamuuntajat Muuntaja Käyttö Kriittisyys Va T39 Nale oikaisuval.ja oikaisuk Kriittinen. 3 Rajoittaa tuotantoa, jos muuntaja vikaantuu Va T29 Coilbox ja hilsepesuri Kriittinen. Tuotanto loppuu, jos nämä laitteet ovat poissa käytöstä. Ongelman ratkaisu / huomioita Tarve vastaavalle varamuuntajalle. Tarve vastaavalle varamuuntajalle. (jatkuu)

71 65 TAULUKKO 20. Nauhavalssaamon selvitettävät kuivamuuntajat (jatkuu) Muuntaja Käyttö Kriittisyys Ongelman ratkaisu / huomioita Va T124 Kelain 4 Kriittinen. Rajoittaa tuotantoa ja vaikuttaa laatuun, jos muuntaja vikaantuu. Va T84 Va T85 Va T87 Va T88 Valssituoli F2 päämoottori Ei erityisen kriittinen. F2 päämoottoria syöttää kaksi muuntajaa. Osittain pystytään käyttämään yhdelläkin muuntajalla lisätuuletuksen avulla. Vara 7 muuntaja käy mahdollisesti varamuuntajaksi. Tarkastetaan. Pystytäänkö yhdelläkin muuntajalla ajamaan tarpeeksi ilman suurta vaikutusta tuotantoon Valssituoli F2 päämoottori Valssituoli F3 päämoottori Valssituoli F3 päämoottori F3 päämoottoreille samat ehdot käy kuin F2 päämoottorille ks. Va T84 Va T49 Arkki 3 Kohtuullisen kriittinen. Jos toinen arkki 3 muuntajista vikaantuu, linja pysähtyy. Tällöin tuotanto hidastuu, mutta leikkauskapasiteettia löytyy viereiseltä linjalta ja omista palvelukeskuksilta Va T50 Arkki 3 Mahdollista varamuuntajaa harkittava Mahdollista varamuuntajaa harkittava Levyvalssaamo Levyvalssaamolta löytyi 5 öljymuuntajaa ja 4 kuivamuuntajaa, joille ei löydy varamuuntajaa. Levyvalssaamolla öljymuuntajien osalta tilanne ei ole huolestuttava. Mikään öljymuuntajasta ei ole kriittinen. TAULUKKO 21. Levyvalssaamon selvitettävät öljymuuntajat Muuntaja Käyttö Kriittisyys Ongelman ratkaisu Va T113 leva synkrokomp. s1 magn. Ei kriittinen. Ei tuota ongelmia prosessiin. On ollut ennenkin poissa käytöstä Ei tarvetta varamuuntajalle Va T103 Hilsepesupumppu 4 Ei kriittinen. Hilsepumppujen 1,2,3,4 muuntajat VaT103, 116, 117, 118 eivät ole kriittisiä, sillä jopa kahdella hilsepesupumpulla pärjätään, jos jokin muuntajista vikaantuu. Jos jokin pumppu on huollossa, sen muuntaja voidaan irrottaa vikaantuneen muuntajan tilalle. Ei tarvetta varamuuntajalle (jatkuu)

72 66 TAULUKKO 22. Levyvalssaamon selvitettävät öljymuuntajat (jatkuu) Va T116 Va T117 Va T118 Hilsepesupumppu 1 Hilsepesupumppu 2 Hilsepesupumppu 3 Kuivamuuntajien osalta tilanne ei ole hyvä. Kaikki kuivamuuntajat ovat merkittävässä osassa tuotantoa. Jos jokin muuntajista vikaantuu, levyvalssaamon tuotanto pysähtyy joko kokonaan tai vain jotakin tuotteita voidaan tehdä. TAULUKKO 23. Levyvalssaamon selvitettävät kuivamuuntajat Muuntaja Käyttö Kriittisyys Ongelman ratkaisu / huomioita Va T120 DQ-pumpp Erittäin kriittinen. Karkaistua levyä ei voida tehdä ollenkaan, jos muuntaja vikaantuu. Karkaistu levy on levyvalssaamon päätuote Va T125 MH2 sähklötila 2 Erittäin kriittinen. Koko tuotanto loppuu, jos muuntaja vikaantuu. Muuntaja syöttää esioikaisukoneen, karkaisuyksikön puristus- ja siirtorullia. Va T126 Kylmäoikaisu Erittäin kriittinen. Levyn eteneminen prosessissa pysähtyy paloittelijaan, jos muuntaja vikaantuu. Va T127 Kylmäoikaisun hydr. ym. Kriittinen. Paksuja karkaistuja levyjä ei voida oikaista, jos muuntaja vikaantuu. Tämä rajoittaa tiettyjen laatujen tuottamista. Tarve vastaavalle varamuuntajalle Tarve vastaavalle varamuuntajalle Tarve vastaavalle varamuuntajalle Tarve vastaavalle varamuuntajalle Terässulatto Terässulatolta löytyi 5 öljymuuntajaa ja 8 kuivamuuntajaa, joille ei löydy varamuuntajaa. Terässulatolla käytyjen keskustelujen jälkeen selvisi, että öljymuuntajien osalta vain yksi muuntaja on kriittinen tuotannon kannalta. Kaasuhöylän savukaasuimurin muuntaja TeM 31 (1250 kva) on mahdollista kuitenkin korvata varamuuntaja 22:lla (2500 kva). Muuntajalle tehdään sähköinen ja fyysinen tarkastelu soveltuvuudesta kyseiseen käyttöön.

73 67 TAULUKKO 24. Terässulaton selvitettävät öljymuuntajat Muuntaja Käyttö Kriittisyys Ongelman ratkaisu Te M01 Savukaasuimuri 1 Te M02 Te M03 Te M31 Savukaasuimuri 2 Savukaasuimuri 3 Kaasuhöylän savukaasuimuri Ei erityisen kriittinen. Tuotanto ei katkea, mutta hidastuu. Savukaasuimureita on kolme ja kahdellakin savukaasuimurilla pärjätään, jos yksi muuntajista vikaantuu Ei välttämätöntä tarvetta varamuuntajalle Sintraamon muuntajat SiM 03 ja Sim 01 ovat vastaavia muuntaja kuin tämä. Sintraamon lakkautuksen yhteydessä vuonna 2011 nämä muuntajat jäävät varamuuntajaksi tälle käytölle. Lisäksi varamuuntaja 14 sopii tähän käyttöön jos Yd->Dyn11 Kriittinen. Varamuuntaja 22 tehdään fyysinen ja sähköinen tarkastus Ilman tätä savukaasuimuria ei höyläystä voida tehdä. Höyläys käykö tähän varamuuntajaksi. on laadun takia välttämätön toimenpide prosessin kannalta Te M40 Senkkauuni Ei kriittinen. Ei katkaise tuotantoa, mutta vaikeuttaa sitä, jos tämä muuntaja vikaantuu. Ei tarvetta varamuuntajalle Kuivamuuntajista TeM 61 on kriittinen ja TeM 81 kohtuullisen kriittinen. Muuntajien vikaantuessa tuotanto hidastuu, mutta ei pysähdy kokonaan. TAULUKKO 25. Terässulaton selvitettävät kuivamuuntajat Muuntaja Käyttö Kriittisyys Ongelman ratkaisu / huomioita Te M57 Tyristorikäyttö Ei kriittinen. Tuotantoa rajoittamalla voidaan kiskostomuutoksilla yhdistää TeM 57 ja 58 ja ajamaan yhdellä muuntajalla tyristorikäyttöjä. Te M58 tarkistetaan kiskosillat ja muuntajien kuormitusmahdollisuudet vikaantumisen seurauksena Jatkuvavalulaitos (Tyristorikäyttö) Te M42 IV/valaistus Ei kriittinen tuotannon kannalta Varasyöttömahdollisuus Te M61 Te M62 JVK v jakelu Kriittinen. Pysäyttää tiettyjen laatujen etenemisen prosessissa, jos muuntaja vikaantuu Osittain pystytään tuottamaan yhdelläkin muuntajalla, jos toinen JVK 6 muuntajista TeM 61,62 vikaantuu. JVK v jakelu (jatkuu)

74 68 TAULUKKO 26. Terässulaton selvitettävät kuivamuuntajat (jatkuu) Te M81 Romuterminaali Kohtuullisen kriittinen. Romujen kierrätys hidastuu, jos muuntaja vikaantuu. Te M43 Te M44 Sekundääripölynpoisto Sekundääripölynpoisto Ei erityisen kriittinen. Ei rajoita tuotantoa, mutta ilman laatu heikkenee ympäristössä muuntajan vikaantuessa. Mietittävä vastaavan muuntajan hankintaa varamuuntajaksi Pystytään muuttamaan syöttöjä rinnakkain, jolloin saadaan riittävä pölynpoisto aikaan. Huom! Muuntajista TeM43,44 voidaan tarvittaessa toinen irroittaa muuhun käyttöön hätätilanteessa Masuuni Masuunilta löytyi 2 öljymuuntajaa ja 4 kuivamuuntajaa, joille ei löydy varamuuntajaa. Masuunin molemmat öljymuuntajat ovat kriittisiä. Tuotanto ei suoranaisesti katkea näiden muuntajien vikaantuessa, mutta työskentely alueella ilman pölynpoistoa on mahdotonta. TAULUKKO 27. Masuunin selvitettävät öljymuuntajat Muuntaja Käyttö Kriittisyys Ongelman ratkaisu Ma M12 Valuhallin pölynpoisto Erittäin kriittinen. Työskentely mahdotonta ilman pölynpoistoa. Tarve varamuuntajalle Ma M13 Siilolaitoksen pölynpoisto Kohtuullisen kriittinen. Siilolaitoksella ei ole jatkuvaa miehitystä, mutta ilman pölynpoistoa siellä ei pystytä työskentelee. Tarve varamuuntajalle Masuunin kuivamuuntajien kriittisyystarkasteluihin löytyivät ratkaisut. Jäähdytysvesipumppaamo ei tarvitse välttämättä kahta muuntajaa. Kippovintturin muuntajat ovat kriittisiä, mutta masuunin remontin yhteydessä vapautuu toisen kippovintturin muuntajat, jotka ovat samaa tyyppiä näiden Ma M14 ja 16 kanssa.

75 69 TAULUKKO 28. Masuunin selvitettävät kuivamuuntajat Muuntaja Käyttö Kriittisyys Ongelman ratkaisu / huomioita Ma M21 Ma M22 Ma M14 Ma M16 jäähd.vesi pumppaamo jäähd.vesi pumppaamo kippovintturi pääsyöttö kippovintturi varasyöttö Ei kriittinen. Jäähdytysvesipumppaamolla on kaksi muuntajaa MaM 21 ja 22. Yhdelläkin muuntajalla pärjää, jos toinen vikaantuu. Tuotantoakaan ei tarvitse rajoittaa sillä pumppaamo on mitoitettu niin, että yhden muuntajan tehot riittää täyden kuormituksen ylläpitoon Kriittinen. Muuntajan vikaantuessa tuotantoa joudutaan rajoittamaan Ei tarvetta varamuuntajalle Masuunin remontin yhteydessä uusitaan toisen kippovintturin muuntajat, jolloin vanhat muuntajat jää varamuuntajiksi MaM14 ja 16:lle Koksaamo Koksaamolla oli 4 öljymuuntajaa, joille ei ollut varamuuntajaa. Mikään muuntajista ei ollut kriittinen, joten tilanne on vakaa. TAULUKKO 29. Koksaamon selvitettävät öljymuuntajat Muuntaja Käyttö Kriittisyys Ongelman ratkaisu Ks M11 Pääsähkötila Ei kriittinen. Jos jokin koksaamon blokkimuuntajista KsM 11,12,13 ja 14 vikaantuu, se ei aiheuta pitkää käyttökatkosta. Prosessimuutoksilla saadaan laitos nopeasti toimintakuntoon. Laitoksen käytöt on kahdennettu, jolloin yhden käytön pysähdys Kaikkien neljän muuntajan Ks M11,12,13,14 tilalle sopii sintraamon muuntajat SiM01 ja SiM03, jotka vapautuvat sintraamon lakkautuksen jälkeen varamuuntajiksi vuonna Lisäksi kiskosillalla pystytään tekemään kiskostomuutoksia, jos yksi muuntaja hajoaa. Näin voidaan varmistaa sähkön saanti prosessiin. ei aiheuta käyt- tökatkosta Ks M12 Pääsähkötila Ks M13 Ks M14 Sivutuotelaitos Sivutuotelaitos

76 Voimalaitos Voimalaitoksella on 3 öljymuuntajaa, joilla ei ollut varamuuntajaa. Öljymuuntajien osalta tilanne ei ollut kriittinen. TAULUKKO 30. Voimalaitoksen selvitettävät öljymuuntajat Muuntaja Käyttö Kriittisyys Ongelman ratkaisu Vo M15 Välimuuntaja Ei kriittinen. Jos toinen Ei tarvetta varamuuntajalle välimuuntajista vikaantuu, pystytään kojeistoa syöttämään yhdelläkin muuntajalla Vo M16 Välimuuntaja Vo M22 Magnetointimuuntaja Ei erityisen kriittinen. Rajoittaa hieman sähköntuotantoa, jos muuntaja vikaantuu Ei tarvetta varamuuntajalle Lisäksi Voimalaitoksella on yksi kuivamuuntaja Vo M17, jolle ei ole varamuuntajaa. Tämä TG02:sen magnetointimuuntaja on kriittinen, mutta magnetointilaitteisto uusitaan ja samalla muuntajakin uusitaan. 8.4 Yhteenveto Seuraavassa yhteenvedossa listaamme muuntajat, joille olisi syytä hankkia varamuuntaja niiden kriittisyyden vuoksi. Taulukosta 27 ja 28 näemme muuntajien jännitteet ja tehot sekä vastaavan kokoisten kriittisten muuntajien määrän. TAULUKKO 31. Tuotannon kannalta kriittiset öljymuuntajat, joille ei ole varamuuntajaa Teho Kriittisten muuntajien Jännitetaso (kva) määrä 10,5/0,69 kv kpl 10,5/0,85 kv kpl 10,5/6,3 kv kpl kpl

77 71 TAULUKKO 32. Tuotannon kannalta kriittiset kuivamuuntajat, joille ei ole varamuuntajaa Jännitetaso Teho (kva) Kriittisten muuntajien määrä Tulevat masuunin muuntajat 10,5/0,4 kv kpl 4 kpl kpl 2 kpl 10,5/0,69 kv kpl 1 kpl kpl kpl 2 kpl 10,5/0, kpl 10,5/6,3 kv kpl Liitteessä 4 löytyy tarkemmat tiedot kriittisistä muuntajista. Öljymuuntajien osalta tilanne on hyvä. Vain neljä öljymuuntajaa on sellaisia, jotka vikaantuessaan aiheuttavat tehtaan prosessissa ongelmia. Jotta nämä kaikki ongelmapaikat saataisiin ratkaistua, olisi hankittava kolme öljymuuntajaa lisää varamuuntajiksi. Kuivamuuntajien osalta tilanne on huolestuttavampi. Tehtaan prosessin kannalta kriittisiä muuntajia on 14 kappaletta. Taulukossa 29 on kartoitettu varamuuntajat, jotka olisi mahdollista irrottaa omasta käytöstä, jos jossakin tarvitaan kiireisesti varamuuntajaa. Irrotettavissa olevat muuntajat eivät kuitenkaan ole sopivia taulukoissa 27 ja 28 oleviin kriittisiin muuntajiin. TAULUKKO 33. Omasta käytöstä irrotettavissa olevat muuntajat Nimi Nimellisjännite Teho Muuntaja Valmistus Muuntajan [kva] laji vuosi sijainti Va T /0.2 kv 1000 Öljy 1966 Aihiohalli L8 ovi Te M42 10/0.4 kv 1000 Kuiva 1998 ST-9 sisällä Ma M /0.4 kv 2000 Kuiva 1994 Jäähdytysvesipumppaamo Va T68 10/0.5 kv 630 Öljy 1971 Moottorihuone länsipää Va T113 10/0.74 kv 630 Öljy Levypuolen aihiohalli, L2-ovi Va T103 10/6 kv 1600 Hermeett ' Te M01 10/6 kv 2000 Öljy 1966 Sulaton käyttökonttori länsisivu Va T72 10/6 kv 2600 Öljy 1971 Moottorihuone länsipää

78 72 9 MUUNTAJIEN LAITEKORTTI Rautaruukin Raahen terästehtaalla on otettu vasta käyttöön Solteq Oyj:n valmistama Arttukunnossapidon- ja materiaalihallinnan toiminnanohjausjärjestelmä. Arttu palvelee käyttäjiään kunnossapitotöiden ja huoltojen suunnittelussa, suorituksessa ja valvonnassa. Ohjelmiston avulla hallitaan myös tarveaineiden, tarvittavien materiaalien, varaosien ostotoimintaa ja varastokirjanpitoa. Arttua käyttää Suomessa jo yli 50 suurta kunnossapidon- ja materiaalihallinnan organisaatiota ja uusia käyttöönottoprojekteja on menossa koko ajan. ( Tehtävänäni oli muuttaa Arttu- järjestelmän muuntajien laitekortit sellaiseen muotoon, jotta ne olisivat käyttökelpoisia Raahen tehtaalle. Arttu- järjestelmän muuntajien laitekortissa on viisi välilehteä: yleistiedot, yleistiedot2, kenttäosio, osaluettelo ja työt. Laitekortti on muuten käyttökelpoinen sellaisenaan, mutta muuntajien yleistiedoissa on puutteita. Laitekortin ensimmäisessä välilehdessä yleistiedot, on hyödyllisiä tietoja muuntajista. Toisessa välilehdessä yleistiedot 2:ssa on sellaisia muuntajien yleistietoja, joilla ei ole käyttöä teollisuuden muuntajia ajatellen. Ehdotukseni on, että yleistiedot 2 välilehden tilalle tehdään kokonaan uusi välilehti, johon laitetaan kaikki tarvittavat tiedot muuntajista. Näin saadaan tehtyä täydellinen muuntajien laitekortti Rautaruukin Raahen tehtaan käyttöön. Käytännön syistä voi olla ettei muuntajien laitekortteja voida tehdä uusiksi. Siinä tapauksessa tarvittavat lisätiedot muuntajista on vietävä laitekortin kenttä osioon.

79 73 KUVIO 46. Muuntajien laitekortin välilehti Yleistiedot KUVIO 47. Muuntajien laitekortin välilehti Yleistiedot 2

80 74 Yleistiedot2 Muuntajalaji: Teho (kva): Nimellisjännite (kv): Nimellisvirta (A): Kytkentäryhmä: Väliottokytkimen asettelualue: Käämikytkimen asettelualue: Käämikytkimen tyyppi: Tyhjäkäyntihäviöt Po(kW): Kuormitushäviöt Pk(kW): Oikosulkuimpedanssi Zk(%): Nollaimpedanssi Zo(%): Oikosulkureisistanssi rk(%): Muuntajan käyttö: Muuntajan sijainti: Muuntajan paino (kg): Muuntajaöljyn paino (kg): Jäähdytystapa: Paloluokka: Ympäristöluokka: Ilmastoluokka: Kotelointiluokka: Sallittu ympäristönlämpötila: Lisätiedot: KUVIO 48. Uusi välilehti muuntajien laitekortin yleistietoihin Muuntajakortin valmistumisen jälkeen tiedot muuntajista viedään järjestelmään. Lisäksi kaikki muuntajien huoltoraportit kirjataan Arttu- järjestelmään.

81 75 LÄHTEET Kirjallisuus ABB OY Teknisiä tietoja ja taulukoita. 9. painos. Vaasa ABB OY. O & M manual. Resiblock Resin-encapsulated transformers Aro, M. & Elovaara J. & Karttunen M. & Nousiainen K. & Palva V Suurjännitetekniikka. Helsinki: Otatieto Oy. Aro, M. & Elovaara J. & Karttunen M. & Nousiainen K. & Palva V Suurjännitetekniikka. 2.painos. Helsinki: Otatieto Oy. Aura, L. & Tonteri, A Sähkökoneet ja tehoelektroniikan perusteet. Porvoo: WSOY. Aura, L. & Tonteri, A Sähkömiehen käsikirja 2: Sähkökoneet. Porvoo: WSOY. Elovaara, J. & Laiho, Y Sähkölaitostekniikan perusteet. 4.painos. Helsinki: Otatieto. Halme, J Lisensiaattityö. Jakelumuuntajan huollon kannattavuus. Teknillinen korkeakoulu. Sähkö ja tietoliikennetekniikan osasto. Espoo. Huurinainen, V Tutkintotyö. Jakelumuuntajan elinkaaritutkimus. Tampereen ammattikorkeakoulu. Sähkövoimatekniikan koulutusohjelma. Hyvönen P. & Pykälä M. & Hokkanen A. & Halme J. & Aro M Jakelumuuntajien kunnon selvitys (JaKun). Loppuraportti. Teknillinen korkeakoulu. Sähköverkot ja suurjännitetekniikka. Espoo. Iivonen, E Tuotantolaitoksen pääsähköjärjestelmän dokumentointi ja riskianalyysi. Tutkintotyö. Tampereen ammattikorkeakoulu. Sähkövoimatekniikan koulutusohjelma. Lipsanen, E Tehomuuntajien kunnonvalvontamenetelmät. Seminaarityö. Teknillinen korkeakoulu. Sähkötekniikan osasto. Lappeenranta. Molarius, R Riskiarviointi pohjaveden vaarantumistilanteissa. Taustaselvitys. Alueelliset ympäristöjulkaisut 71. Pirkanmaan ympäristökeskus. Otava, S Jakelumuuntajavauriot pohjavesialueiden riskitekijänä. Diplomityö. Teknillinen korkeakoulu. Energiatekniikan osasto. Lappeenranta. Pöyhönen, O Sähkötekniikan käsikirja 1. 6.painos. Helsinki: Tammi. Ruppa, E. & Lilja, T Sähkötekniikkaa sivuaineopiskelijoille. 3.painos. Tampere: Tammertekniikka.

82 76 Setälä, J Paperitehtaan 20 kv verkko-osuuden syötön muuttaminen. Tutkintotyö. Tampereen ammattikorkeakoulu. Sähkövoimatekniikan koulutusohjelma. Luennot Heinonen, K Muuntajaseminaari. Tehomuuntajien kunnonvalvonta ja huollot Fortum. Hikiä. Koskinen,K. & Tuomisto, T. Muuntajien häviöarvostukset. ABB luentoseminaari Roine R. & Anjala R. & Mettälä P. & Vanhala P. & Honkanen S. Jakelumuuntamopäivät. luentomateriaali Adato Oy.Vantaa. Lehdet Heinonen, K Öljynäyte kertoo muuntajan kunnon. Promaint 6, 63. Koponen, M.V.A. Sähkö & Tele 69/1996. Sähköistyksen ennakoiva kunnossapito: jakelumuuntajat ja muuntamot Prosessisähköistyksen kunnossapito. osa 2. Kunnossapitokoulu, Kunnossapitolehden erikoisliite. 48, 12. Esitteet Jakelumuuntajat KTM 4 fi ABB Oy. Jakelumuuntajien perushuolto , huollon sisältö. Fortum: Hikiä. Valuhartsimuuntajien laatuluokat. Siemens SA. HV/LV distribution transformers. Minera immersed transformers 100 to 2500 kva. GEa.18d. France transfo SA. HV/LV distribution transformers. Trihal castresin dry type transformer 160 to 3150 kva. AMTED399003EN. France transfo. Sähköinen julkaisu Haarla, L Muuntajat ja generaattorit. Luentomateriaali. Saatavissa: Luettu Arttu- kunnossapidon- ja materiaalihallinnan toiminnanohjausjärjestelmä. WWW- dokumentti. Saatavissa: Luettu

83 77 Suulliset lähteet Honkaniemi, T Sähköpostikeskustelu Fortum. Hikiä. Hämäläinen, P Markkinointipäällikön haastattelu Vamp Oy. Vaasa. Illikainen, J Puhelinhaastattelu ABB Oy Pettissalo, S Teknologia johtajan haastattelu Vamp. Vaasa. Päri, J Suunnittelijan haastattelu Rautaruukki. Raahe. Rönkkönen, J Myyjän haastattelu Infradex Oy. Vantaa. Trygg, P Toimitusjohtajan haastattelu PowerQ. Tampere Palaveri Nauhavalssaamo Rautaruukki. Raahe. Palaveri Terässulatto Rautaruukki. Raahe. Palaveri Levyvalssaamo Rautaruukki. Raahe. Palaveri Koksaamo Rautaruukki. Raahe. Palaveri Masuuni Rautaruukki. Raahe. Palaveri Voimalaitos Rautaruukki. Raahe.

84 LIITE 1

85 VARAMUUNTAJALUETTELO z k r k Nimellisjännite Nimellis- Teho Häviöt Kytkentä- Asettel Valmistus- Valmistajan Muuntajan Öljyn Muuntaja Valm. Muuntajan Nimi virta [kva] P 0 (kw)p k (kw) (%) (%) ryhmä alue Valmistaja numero tarkka tyyppi paino (Kg) paino (Kg) laji vuosi sijainti Huomioita VARA1 10/0,4 kv 86,7 / 2165 A ,5 14,3 6,0 Dyn11 +-5% Strömberg KTMU 5229x Öljy FC Voimalaitos VARA2 10/6 kv 86,7 / 144 A ,2 10,9 5,7 0,73 Yd11 +-5% Strömberg KTMU 5229x Öljy 1966 Happilaitos Ha M02 VARA3 10/6 kv 86,7 / 144 A ,2 10,9 5,7 0,73 Yd11 +-5% Strömberg KTMU 5229x Öljy 1966 Happilaitos Ha M03 VARA4 20/0,4 kv 5,8 / 289 A 200 0,4 Dyn11 Siemens SFL 5195 KOU 452 w/ Öljy 1963 Voimalaitos Entinen AsM02 VARA5 10/0,4 kv 86,7 / 2165 A 500 2,5 5,9 Dyn +-5% Strömberg KTMU 5229x Öljy 1965 Voimalaitos VARA6 10/0,55 kv 115 / 1050 A ,3 19,2 6,3 0,96 ZNyd Strömberg KTMU 12x Öljy 1971 Voimalaitos Entinen VaT07 VARA7 10,5/0,69 kv 173 / 2636 A ,6 21,7 7,2 0,69 Dyn11 +-2x2,5 ABB KTMU 12 NA Öljy 1997 Voimalaitos Entinen VaT47 VARA8 10/0,4 kv 86,7 / 2165 A ,1 13,5 6,0 0,90 Dyn11 +-5% Strömberg KTMU 5229x Öljy 1966 Voimalaitos Entinen VaT51 VARA9 10,5/0,4 kv 110 / 2887 A ,2 15 5,7 0,75 Dyn11 +-2x2,5 ABB DTSP-L3M Öljy 2008 Voimalaitos VARA10 10,5/0,4 kv ,5 14,2 5,0 0,95 Dyn11 +-5% Strömberg KTMU 5229x Öljy FC Voimalaitos Entinen KuM02 VARA11 10,5/6 kv 55,5 / 96 A ,8 4,3 2,1 0,43 YNa0 +-2x2,5 Strömberg KTMU 12x Öljy 1971 Valssaamo VARA12 10,5/0,4 kv 57,7 / 1444 A ,2 10,4 6,0 1,04 Dyn11 +-2x2,5 Strömberg KTMU 12x Öljy 1970 Valssaamo Huollettu 1.02 VARA13 10,5/0,4 kv 57,7 / 1444 A ,2 10,6 5,9 1,06 Dyn11 +-2x2,5 Strömberg KTMU 12x Öljy 1970 Valssaamo VARA14 10,5/6 kv 173 / 289 A ,42 18,8 5,8 0,63 Yd11 +-5% Strömberg KTMU 7130x Öljy FC Valssaamo VARA15 10,5/6 kv 62,8 / 108 A ,2 Yna0 ASEA TOTE Öljy 1966 Valssaamo VARA16 10,5/6 kv 57,8 / 96,2 A ,7 9,9 5,0 0,99 Yd11 +-5% Strömberg Öljy FC Valssaamo VARA17 10,5/6 kv 800? 1,4 7,1 5,3 ### Yd11 Strömberg Öljy FC Valssaamo VARA18 10,5/0,4 kv 28,9 / 722 A 500 0,97 5,7 5,6 1,14 Dyn11 +-2x2,5 Strömberg KTMU 4277x Öljy 1966 Valssaamo VARA19 10,5/0,4 kv 11,5 / 289 A 200 0,46 3,8 6,0 1,90 Dyn SELF Öljy 1964 Valssaamo VARA20 10,5/0,4 kv 11,5 / 289 A 200 0,44 3,1 6,0 1,55 Dyn11 Siemens KOUM 457/ Öljy 1964 Valssaamo VARA21 10,5/0,55 kv 352 / 3259 A ,8 6,7 Znyd ABB KTRY 12NC Öljy 1995 LEVA moottorih.2 Valssituolien varam. VARA22 10,5/0,85(0,69)137/1698(2083) ,43 21,56 7,8 0,86 Dyn11(all) Strömberg KTMU 12 NA Öljy 1989 Moottorih. länsip. Va T /0.4 kv 110 / 2890 A ,3 Dy11 ASEA TOT Öljy 1966 " Kopissa mutta ei käytössä. varamuuntaja Va T70 10/0,4 kv 92,4 / 2310 A ,0 15,0 6,1 0,94 Dyn11 +-2*2.5% Strömberg KTMU 12X Öljy 1971 Moottorih. länsip. Huollettu 08/07, ei käytössä nyt Va T80 10/0.55 kv 371 / 3359 A ,2 6,2 ZNyd +-5% Strömberg KTRW 12X Öljy 1976 " Huollossa. jää varamuunt. valssituoleille VARA23 10/0.4 kv 86,7 / 2165 A ,53 14,43 6,0 0,96 Dyn11 +-5% Strömberg KTMU 5229X Öljy FC ent. Ma M01 vapautuu 2010 VARA24 10/0.4 kv 86,7 / 2165 A ,79 14,41 5,9 0,96 Dyn11 +-5% Strömberg KTMU 5229X Öljy FD ent. Ma M02 vapautuu 2010 VARA /0.4 kv 110 / 2890 A ,0 17,2 6,1 0,86 Dyn11 +-2*2.5% Strömberg KTMU 12XA Öljy 1977 ent. Ma M03 vapautuu 2010 VARA /0.4 kv 110 / 2890 A ,12 15,3 5,9 0,77 Dyn11 +-2*2.5% Strömberg KTMU 12XA Öljy 1975 ent. Ma M05 vapautuu 2010 VARA /0.4 kv 115,5 / 2890 A ,46 17,4 6,4 0,87 Dyn11 +-2*2.5% Strömberg KTMU 12X Öljy 1975 ent. Ma M06 vapautuu 2010 VARA30 NAVA Synkro.k takana Valssietuolien magnetointimuunt. varalla Kuivamuuntajat VARA28 10/0.69 kv 73 / 1041 A ,128 8,42 6,2 0,67 Dyn11 Strömberg KJTH 12X Kuiva 1985 ent. Ma M15 vapautuu 2010 VARA29 10/0.69 kv 75 / 1041 A ,121 8,41 6,2 0,67 Dyn11 Strömberg KTJH 12X Kuiva 1985 ent. Ma M17 vapautuu 2010 HÄMEENLINNASSA ent.t38 10/0.4 kv , ,2 Dyn11 Strömberg KTMU 12x5229 Öljy 1970 Hämeenlinna Hämeenlinnan tehtaan yleisvaramuuntaja ent.t /3.4 kv , ,6 Dy5 Trafo-Union KM JD6544-9KG Öljy 1997 Hämeenlinna Valssituolin muuntaja ent.temper vara 10/0.505 kv , ,9 Yyn0 Strömberg KTMU 18 NA 2500 Öljy 1987 Hämeenlinna On hämeenlinnassa varamuuntajana ent.temper vara 10/0.505 kv ,74 18,5 7,1 Dyn11 Strömberg KTMU 18 NA 2500 Öljy 1987 Hämeenlinna On hämeenlinnassa varamuuntajana 10/0.435 kv ,65 11,24 6,2 Yyn0 Strömberg KTMU 12 NA 250 Öljy 1987 Hämeenlinna On hämeenlinnassa varamuuntajana 10/ ,13 0,63 3,3 Strömberg KTMU 12 NA 250 Öljy 1987 Hämeenlinna Ei käyttöä hämeenlinnassa Pikkumuuntaja kuten yllä. Tiedot tarkistamatta Öljy Hämeenlinna Ei käyttöä hämeenlinnassa 10/0.38 kv 500 0,88 5,61 4,8 Yyn0 Strömberg KTMU 12 HA 500 Öljy 1987 Hämeenlinna Ei käyttöä hämeenlinnassa 10/0.38 kv 500 0,87 5,61 4,8 Yyn0 Strömberg KTMU 12 HA 500 Öljy 1987 Hämeenlinna Ei käyttöä hämeenlinnassa LIITE 2

86 VARAMUUNTAJATILANNE Varamuunt. Vastaavien Varamuuntan nimi: Jännitetaso Teho (kva) valm.vuosi Kytkentäryhmä Lisätietoja/huomioita muuntajien määrä Vara9 10,5/0,4 kv Dyn11 62 kpl VaT Dy11 Vara Dyn11 Masuunin remontin yhteydessä vapautuu Vara Dyn11 Masuunin remontin yhteydessä vapautuu Vara Dyn11 Masuunin remontin yhteydessä vapautuu VaT70 10,5/0,4 kv Dyn11 Huollettu 24 kpl Huom! 1970 Dyn11 Hämeenlinnassa yleisvaramuuntajana käytössä Vara1 10,5/0,4 kv Dyn11 26 kpl Vara Dyn11 Vara Dyn11 Vara Dyn11 Masuunin remontin yhteydessä vapautuu Vara Dyn11 Masuunin remontin yhteydessä vapautuu Huom! 10,5/0,4 kv Yyn0 Hämeenlinnassa käytössä tällainen varamuuntaja 0 Vara12 10,5/0,4 kv Dyn11 Huollettu 5 kpl (3x1000 ja 2x800 kva) Vara Dyn11 Vara5 10,5/0,4 kv Dyn 7 kpl Vara Dyn11 Huom! 1987 Yyn0 Hämeenlinnassa käyttämättömänä 2kpl tällaisia muunt. Vara19 10,5/0,4 kv Dyn11 1 kpl Vara Dyn11 Vara Dyn11 20/0,4 kv Vara14 10,5/6 kv Yd11 3 kpl (1x3000 ja 2x2000 kva) Vara2 10,5/6 kv Yd11 Sijainti happilaitoksella 2kpl (1600 kva) Vara Yd11 Sijainti happilaitoksella Vara15 10,5/6 kv YNa0 2 kpl Vara11 10,5/6 kv YNa0 2 kpl Vara Yd11 1 kpl Vara17 10,5/6 kv Yd11 1 kpl LIITE 3/1

87 10/0,89 kv: Vara22 10,5/0,85(0,69) kv Dyn11 2kpl (1x2000,1x2500 kv) 10/0,69 kv: Vara22 10,5/0,85(0,69) kv Dyn11 1kpl Vara7 10,5/0,69 kva Dyn 11 tämä käy varamuuntajaksi myös VaT43? 11 kpl Vara6 10,5/0,55 kv Znyd Vanha VaT07 sille varamuuntaja 1 kpl Vara21 10,5/0,55 kv Znyd VaT 05,06,114,115+VaT75.79 VaT Znyd Huollossa VaT Vara30 10,5/0,5 kv 630 Valssituolien magnetointimuuntajien varalla VaT86,89 Lisäksi varalla on kaksi kuivamuuntaja jotka vapautuu masuunin remontin yhteydesä v.2010 Vara28 10,5/0,69 kv Dyn11 Kuivamuuntaja 0 Vara Dyn11 Kuivamuuntaja LIITE 3/2

88 KRIITTISET MUUNTAJAT, JOILLA EI OLE VARAMUUNTAJAA Öljymuuntajat: Nimi Te M31 10/0.69 kv 72 / 1046 A 1250 Dyn11 +-2*2.5% Strömberg Öljy 1995 Aihiohalli E7-ovi Kaasuhöylän savukaasuimuri Va T74 10/0.85 kv 63,5 / 748 A 1100 Dyn11 Strömberg Öljy 1971 moottorih. länsip. Päätyleikkuri Ma M12 10/6.3 kv 57,7 / 91,6 A 1000 Dyn11 +-2*2.5% Strömberg Öljy 1985 Valuhallin pölynpoisto Ma M13 10/6.3 kv 46,2 / 73,3 A 800 Dyn11 +-2*2.5% Strömberg Öljy 1985 Sintraamon pölynpoisto varamuuntaja 22, tehdään sähköinen ja fyysinen tarkastelu varamuuntaja 22 tai VaT91, tehdään sähköinen ja fyysinen tarkastelu Kuivamuuntajat: Nimellis- Teho Kytkentäryhmä Asettelu- Valmistus- Muuntaja Valm. Muuntajan Muuntaja Mahdollinen virta [kva] alue Valmistaja numero laji vuosi sijainti käyttö Varamuuntaja Nimellisjännite Nimellisjännite Nimellis- Teho Kytkentä- Asettelu- Valmistus- Muuntaja Valm. Muuntajan Muuntajan Nimi virta [kva] ryhmä alue Valmistaja numero laji vuosi sijainti käyttö Va T /0.4 kv 110 / 2887 A 2000 Dyn11 ABB 1LES80307 Kuiva 2003 P3 Aihiohalli L8-ovi Nale oikaisuval. ja oikaisuk 3 Te M /0.4 kv 88 / 2309 A 1600 Dyn11 Pauwels Kuiva 1997 E5 ovi JVK v jakelu Te M /0.4 kv 88 / 2309 A 1600 Dyn11 Pauwels Kuiva 1997 E5 ovi JVK v jakelu Te M /0.4 kv 81 / Dyn11 Siemens K Kuiva 2001 Romuterm,inaali Romuterminaali Va T50 10/0.4 kv 1600 Dyn11 +-2*2.5% Tesar Kuiva Sähkökeskus 9 Nauhalevyleikkaus 3 uusi muuntaja Kuiva Va T /0.69 kv 2000 Dyn11 +-2*2.5% Tesar Kuiva 2009 Sähkökeskus 9 Nauhalevyleikkaus 3 uusi muuntaja Va T /0.693 kv 173 / 2624 A 3150 Dyn11 Siemens K Kuiva 1998 MH 1, kellari Coilbox ja hilsepesuri Va T /0.69 kv 173,2 / 2635 A 3150 Dyn11 Schneider Kuiva 2007 Leva karkaisulaitos DQ-pumpp Va T /0.69 kv 173,2 / 2635,7 A 3150 Dyn11 Schneider Kuiva 2007 Leva sähkötila 2 MH2 sähklötila 2 Va T /0.69 kv 173,2 / 2635,7 A 3150 Dyn11 +-2*2.5% Tesar Kuiva 2008 Leva ovi l6 Kylmäoikaisu Va T /0.69 kv 173,2 / 2635,7 A 3150 Dyn11 +-2*2.5% Tesar Kuiva 2008 Leva itäpuoli Kylmäoikaisun hydr. ym. Va T /0.725 kv 173 / 2509 A 3150 Dyn5 ABB Kuiva 2006 Nava L5 oven yläp. Kelain 4 LIITE 4