Diplomityö: Kaapeliverkkoon varastoituneen energian vaikutukset kytkentäylijännitteisiin

Samankaltaiset tiedostot
ALEKS TUKIAINEN KAAPELIVERKKOON VARASTOITUNEEN ENERGIAN VAIKU- TUKSET KYTKENTÄYLIJÄNNITTEISIIN. Diplomityö

RATKAISUT: 22. Vaihtovirtapiiri ja resonanssi

SMG-1100: PIIRIANALYYSI I

SMG-2100: SÄHKÖTEKNIIKKA

DEE-11110: SÄHKÖTEKNIIKAN PERUSTEET

BL20A0500 Sähkönjakelutekniikka

Jännitteensäädön ja loistehon hallinnan kokonaiskuva. Sami Repo Sähköenergiatekniikka TTY

Sähkönjakelutekniikka osa 1. Pekka Rantala

SMG-1100: PIIRIANALYYSI I

BL20A0700 Sähköverkkotekniikan peruskurssi

Jännitetyönä tehtäviin 20 kv sähkönjakeluverkon vajaanapaisiin kytkentöihin liittyvät sähköiset ilmiöt

20 kv Keskijänniteavojohdon kapasiteetti määräytyy pitkien etäisyyksien takia tavallisimmin jännitteenaleneman mukaan:

d) Jos edellä oleva pari vie 10 V:n signaalia 12 bitin siirtojärjestelmässä, niin aiheutuuko edellä olevissa tapauksissa virheitä?

Johdatus vaihtosähköön, sinimuotoiset suureet. DEE Piirianalyysi Risto Mikkonen

Elektroniikan kaavoja 1 Elektroniikan Perusteet I1 I2 VAIHTOVIRROILLA. Z = R + j * X Z = R*R + X*X

PERUSRAKENTEET Forward converter, Myötävaihemuunnin ( BUCK regulaattori )

4 Suomen sähköjärjestelmä

SATE1040 Piirianalyysi IB kevät /6 Laskuharjoitus 5: Symmetrinen 3-vaihejärjestelmä

Sähkön laatu sairaalaympäristössä Aki Tiira Merus Power Dynamics Oy

Asiakasverkkojen loistehon kompensointi Verkkotoimikunta Jussi Antikainen

Kondensaattori ja vastus piirissä (RC-piiri)

Sinimuotoinen vaihtosähkö ja siihen liittyviä käsitteitä ja suureita. Sinimuotoisten suureiden esittäminen osoittimilla

SÄHKÖENERGIATEKNIIIKKA. Harjoitus - luento 7. Tehtävä 1

Paikka: L220. Aalto ELEC 1 (6)

Kondensaattori ja vastus piirissä (RC-piiri)

Fingrid Oyj loissähköpäivä, loistehon kompensointi Elenia Oy:ssä. Esa Pohjosenperä

Coulombin laki. Sähkökentän E voimakkuus E = F q

SMG-2100: SÄHKÖTEKNIIKKA

VAIHTOVIRTAPIIRI. 1 Työn tavoitteet

PIIRILEVYJOHTIMEN AALTOIMPEDANSSIN MÄÄRITTÄMINEN

Mittalaitetekniikka. NYMTES13 Vaihtosähköpiirit Jussi Hurri syksy 2014

Sähköverkkojen häiriöiden ja sähkölaitteiden yhteensopivuuden hallinta

Kaksi yleismittaria, tehomittari, mittausalusta 5, muistiinpanot ja oppikirjat. P = U x I

Kapasitiivinen ja induktiivinen kytkeytyminen

SMG-5250 Sähkömagneettinen yhteensopivuus (EMC) Jari Kangas Tampereen teknillinen yliopisto Elektroniikan laitos

SATE1050 PIIRIANALYYSI II / MAARIT VESAPUISTO: APLAC, MATLAB JA SIMULINK -HARJOITUSTYÖ / SYKSY 2015

S. Kauppinen / H. Tulomäki

Sinin muotoinen signaali

KÄYTTÖOHJE - INVERTTERI 12V tai 24V -> 230V 55Hz

Aktiiviset piirikomponentit. DEE Piirianalyysi Risto Mikkonen

KESKEYTYSTILASTO 2012

ELEC-E8419 syksy 2016 Laskeminen tietokoneohjelmilla 1. Verkon tiedot on annettu erillisessä Excel-tiedostossa: nimeltä CASE_03-50-prosSC.

CRT NÄYTÖN VAAKAPOIKKEUTUS- ASTEEN PERIAATE

a P en.pdf KOKEET;

DEE Sähkötekniikan perusteet

Muuta sähköverkkotoimintaa koskevien tunnuslukujen ohjeet

Magneettinen energia

Harjoitustehtäviä kokeeseen: Sähköoppi ja magnetismi

Sähkötekniikan perusteita. Pekka Rantala Syksy 2016

Janne Starck, ABB, Katsaus keskijännitteisen rengasverkon suojausratkaisuihin

FYSP105/2 VAIHTOVIRTAKOMPONENTIT. 1 Johdanto. 2 Teoreettista taustaa

SATE1120 Staattinen kenttäteoria kevät / 6 Laskuharjoitus 13: Rajapintaehdot ja siirrosvirta

EMC MITTAUKSET. Ari Honkala SGS Fimko Oy

Sähkömagnetismi. s. 24. t syyskuuta :01. FY7 Sivu 1

Passiiviset piirikomponentit. 1 DEE Piirianalyysi Risto Mikkonen

2. Pystyasennossa olevaa jousta kuormitettiin erimassaisilla kappaleilla (kuva), jolloin saatiin taulukon mukaiset tulokset.

Uusi SFS 6000 maadoitukset ja häiriösuojaukset

JUKKA PRUSTI TYHJIÖKATKAISIJAN AIHEUTTAMAT KYTKENTÄYLIJÄNNIT- TEET JA KUIVAMUUNTAJAN YLIJÄNNITESUOJAUS. Diplomityö

Elektrodynamiikka 2010 Luennot Elina Keihänen Magneettinen energia


Kuva 1: Vaihtovirtapiiri, jossa on sarjaan kytkettynä resistanssi, kapasitanssi ja induktanssi

Pynnönen Opiskelija: Tarkastaja: Arvio:

4 SÄHKÖVERKKOJEN LASKENTAA

KARELIA-AMMATTIKORKEAKOULU Sähkötekniikan koulutusohjelma. Petteri Malinen KOMPENSOINTI OUTOKUMMUN ENERGIA OY:N SÄHKÖVERKOSSA

Aiheena tänään. Virtasilmukka magneettikentässä Sähkömagneettinen induktio. Vaihtovirtageneraattorin toimintaperiaate Itseinduktio

ELEC-E8419 syksy 2016 Jännitteensäätö

TASA- JA VAIHTOVIRTAPIIRIEN LABORAATIOTYÖ 5 SUODATINPIIRIT

SMG-1100: PIIRIANALYYSI I

3D-kuva A B C D E Kuvanto edestä Kuvanto sivulta Kuvanto päältä. Nimi Sotun loppuosa - Monimuotokoulutuksen soveltavat tehtävät 20 p. Tehtävä 1 3p.

Loisteho, yliaallot ja kompensointi

Auringosta sähkövoimaa KERAVAN ENERGIA & AURINKOSÄHKÖ. Keravan omakotiyhdistys Osmo Auvinen

LUENTO 9, SÄHKÖTURVALLISUUS - HARJOITUKSET

Käyttötoimikunta Antti-Juhani Nikkilä Loistehon merkitys kantaverkon jännitteiden hallinnassa

Sähkötekniikka. NBIELS12 Vaihtosähköpiirit Jussi Hurri syksy 2014

Markus Päivärinta MAASULKUVIRRAN KOMPENSOINNIN LISÄYS

Lisätään kuvaan muuntajan, mahdollisen kiskosillan ja keskuksen johtavat osat sekä niiden maadoitukset.

DEE-11110: SÄHKÖTEKNIIKAN PERUSTEET

DEE Sähkötekniikan perusteet

Sähkölaitostekniikka. Pekka Rantala

Ilmaeristeiset ylijännitesuojat

KESKEYTYSTILASTO 2015

Tasasähkövoimansiirto

Itseoppivan radiojärjestelmän simulointijärjestelmän kehitys, CWC:n osahanke. DI Juho Markkula

Kulkuaaltomomittausjärjestelmä

Loissähkön hallinnan muutosten vaikutus jakeluverkkoyhtiölle

Erään piirikomponentin napajännite on nolla, eikä sen läpi kulje virtaa ajanhetkellä 0 jännitteen ja virran arvot ovat. 500t.

Luento 2. SMG-2100 Sähkötekniikka Risto Mikkonen

Raportti Yksivaiheinen triac. xxxxxxx nimi nimi Hans Baumgartner xxxxxxx nimi nimi

Luento 2. 1 DEE Piirianalyysi Risto Mikkonen

Liittymismaksuhinnasto. Caruna Espoo Oy

Harmonisten yliaaltojen vaikutus johtojen mitoitukseen

3 SÄHKÖN SIIRTO- JA JAKELUVERKOT

Muuntajat ja sähköturvallisuus

LOISTEHON KOMPENSOINTI KUOPION 110 kv RENGASVER- KOSSA

SÄHKÖ KÄSITTEENÄ. Yleisnimitys suurelle joukolle ilmiöitä ja käsitteitä:

FYSP105/2 VAIHTOVIRTAKOMPONENTIT. 1 Johdanto

FYSA220/1 (FYS222/1) HALLIN ILMIÖ

SÄHKÖSTATIIKKA JA MAGNETISMI. NTIETS12 Tasasähköpiirit Jussi Hurri syksy 2013

ELEC-E8419 syksyllä 2016 Sähkönsiirtojärjestelmät 1

Transkriptio:

Diplomityö: Kaapeliverkkoon varastoituneen energian vaikutukset kytkentäylijännitteisiin Aleks Tukiainen, Tampere, 23.11.2018

Työn taustatiedot ja tavoite Työ tehtiin sähköverkkoyhtiö Elenia Oy:lle Verkko-omaisuus ja investoinnit tiimissä. Työn ohjaajana toimi Elenia Oy:ltä DI Jarkko Peltola ja tarkastajina toimivat Tampereen teknillisestä yliopistosta professori Pertti Järventausta ja TkT Ari Nikander. Työ aloitettiin kesäkuussa 2018 ja se valmistui marraskuussa. Työn tavoitteena oli selvittää miten kaapeliverkkoon varastoitunut energia purkautuu verkon eri kytkentätilanteissa ja miten se vaikuttaa verkon kytkentäylijännitteisiin

Kaapeliverkkoon varastoitunut energia Kaapelin kapasitanssi on 10-30 kertaa suurempi kuin samassa käyttötarkoituksessa olevan avojohdon. Kaapeleiden induktanssi on puolestaan pienempi kuin avojohtojen. Vaihtosähköverkoissa kaapelin vaihejohtimen sähkökenttään varastoitunut energia voidaan laskea kaavalla WW ee = 1 CC( 2VVVVVVVV ωωωω αα )2 2, jossa C on kaapelin kapasitanssi, V vaihejännitteen tehollisarvo, ω verkon kulmataajuus ja α vaiheiden välinen kulmaero radiaaneina.

Varastoituneen energian purkautuminen Irtikytkennän jälkeen sähkökenttään varastoitunut energia aikaansaa jännitteen kaapeliin eli jäännösvarauksen, joka purkautuu kaapelin eristeiden läpi maahan tai kuormiin. Tyhjäkäyvä kaapeli Kaapeliin on kytkettynä induktiivinen kuorma

Simulointimallit Työssä tehty tutkimus suoritettiin PSCAD-simulointiohjelmistolla, jolla rakennettiin kaksi sähköverkkoa kuvaavaa verkkomallia. Vilppulan sähköaseman verkkomalli Yksinkertaistettu verkkomalli

Simulointitulokset Simuloinneissa tutkittiin kaapeliverkkoon varastoituneen energian purkautumista irtikytkennän jälkeen ja palaavan jännitteen huippuarvolla tapahtuvia jälleenkytkentöjä. Simuloinneissa syntyviä kytkentäylijännitteitä verrattiin komponenttien jännitekestoisuuksiin. Jännitekestoisuuksina käytettiin kyseisen jännitetason kestokoejännitteitä, jotka olivat KJ-verkoissa 125 kv salamasyöksyjännitteiden osalta ja 50 kv verkkotaajuisen yhden minuutin jännitteen tehollisarvon osalta. Simuloinneissa tutkittavia kytkentätoimenpiteitä olivat 110 kv syöttökatkaisijan kytkennät 20 kv johtolähtöjen kytkennät Tyhjäkäyvän kaapelin kytkennät Tyhjäkäyvän kaapelin ja avojohdon yhdistelmän kytkennät Reaktorilla kompensoitujen kaapeleiden kytkennät 1-vaiheisen maasulun aikaiset kytkennät. Simuloinneissa suurimpia kytkentäylijännitteitä aiheuttavia kytkentätoimenpiteitä olivat tyhjäkäyvän kaapelin ja avojohdon yhdistelmän jälleenkytkentä ja reaktorilla kompensoidun kaapelin irtikytkentä.

Tyhjäkäyvän kaapelin ja avojohdon yhdistelmän jälleenkytkentä Suurimmat kytkentäylijännitteet, kun kaapelin pituus oli lyhyempi kuin avojohdon. Ylijännitteiden syntyä voidaan selittää kulkuaaltojen teorian avulla. Suurin simuloinneissa syntyvä kytkentäylijännite oli 114,96 kv. Kaapelin ja avojohdon kiinnityskohtaan asennetut ylijännitesuojat eivät vaikuta lainkaan kytkentäylijännitteiden suuruuteen.

Reaktorilla kompensoidun kaapelin irtikytkentä Suurimmat ylijännitteet irtikytkennässä, kun kaapeli oli lyhyt ja virran katkaisussa tapahtui current chopping. Voidaan päätellä, että ylijännitteet enemmän riippuvaisia reaktorin magneettikenttään varastoituneesta energiasta. Suurin simuloinneissa syntyvä ylijännite oli 107,5 kv. Ylijännitteitä vastaan voidaan kuitenkin suojautua tehokkaasti reaktorin napoihin asennettujen ylijännitesuojien avulla.

Yhteenveto Yleisesti kaapeliverkkoon varastoitunut energia purkautuu verkkoon aiheuttamatta merkittäviä ylijännitteitä ja kaikissa simuloinneissa ylijännitteet jäivät alle komponenttien jännitekestoisuuksien. Suuriakin ylijännitteitä voi kuitenkin esiintyä, jos kaapeliin on kytkettynä induktiivinen kuorma tai varastoitunut energia ei ole kerennyt purkautua täysin ja verkkoon tulee jälleenkytkentä Tyhjäkäyvän kaapelin ja avojohdon yhdistelmän jälleenkytkennöissä syntyvät ylijännitteet voivat kuitenkin olla kriittisiä, koska kaapelin ja avojohdon kiinnityskohtaan asennetuilla ylijännitesuojilla ei ole lainkaan vaikutusta syntyviin kytkentäylijännitteisiin. Simuloinneista tulee muistaa, että tuloksia ei ole verifioitu kenttämittauksien perusteella, jonka vuoksi niitä ei voi soveltaa suoranaisesti todellisuuden sähköverkkoihin.

Kiitos! Kysymyksiä tai kommentteja?