Rekolan vesivoimalaitoksen teknillisen kehityksen suunnittelu

Abstract

Opinnäytetyössä tutkitaan verkkovaihtosuuntaajan tuomia hyötyjä ja haittoja epätahtigeneraattoreilla toteutetussa UPM Kymmenen Jämsänkosken Paperitehtaan yhteydessä sijaitsevassa vesivoimalaitoksessa. Vesivoimalaitoksessa kahta verkkomagnetoitua epätahtigeneraattoria pyörittää kaksi makaavaa kaksoisfrancis-turpiinia. Verkkovaihtosuuntaaja mahdollistaisi turpiinin juoksupyörän pyörimisnopeuden säätämisen putouskorkeuden muuttuessa. Verkkovaihtosuuntaja tuottaisi epätahtigeneraattorin tarvitseman loistehon, jolloin resistiiviset häviöt siirtotiellä ja muuntajassa pienenisivät. Epätahtigeneraattorit ovat vanhoja, joten ne eivät välttämättä kestäisi verkkovaihtosuuntaajan tuottamaa pulssimoduloitua jännitettä.

Työssä käydään läpi kuinka nopeussäädetystä järjestelmästä saavutettu hyöty voidaan laskea. Työssä tähän on käytetty historiatietoja vesivoimalaitoksen tehontuotannosta ja järvien pinnankorkeuksista. Turpiinin simpukkakäyrästöstä voidaan selvittää turpiinin hyötysuhde eri tilanteissa. Työssä käytettiin historiatietoja vuoden ajalta ja laskettiin, kuinka paljon nopeussäädöstä olisi saanut hyötyä.

Muut verkkovaihtosuuntaajan tuomat hyödyt ja haitat huomioiden hankkeelle laskettiin kannattavuuslaskelma ja takaisinmaksusuunnitelma.

The purpose of this thesis was to examine benefits and disadvantages that using regenerative inverter in hydroelectric plant causes. The examined hydroelectric plant is in connection with UPM Kymmene's Jämsänkoski papermill. In the hydroelectric plant there are two double Francis-turbines which provide power to two asynchronous generators. Regenerative inverters would enable the control of the rotation speed of turbines’ runners. Regenerative inverters would provide reactive power for asynchronous generators. This would decrease losses in the transformer and cables. Asynchronous generators are old and they may not endure inverters PWM voltage.

The thesis explains how the benefit from the speed controlled system is calculated by using the history data of hydroelectric plants power production and levels of lake surfaces. Information from the turbine manufacturer is used to calculate turbines’ efficiency in different situations. The history data was used to calculate the possible benefit of the speed controlled system.

A repayment schedule and a profitability calculation were calculated so that they would consider advantages and disadvantages of the regenerative inverter.