Taajuusmuuttajaan perustuva voimantuotannon liittäminen heikkoon sähköverkkoon

Abstract

Tämä insinöörityö tehtiin Edec Development Oy:lle. Työssä tutkittiin, miten taajuusmuuttaja soveltuu tahtigeneraattorin ja heikon sähköverkon väliin. Tavoitteiden saavuttamiseksi tutkimusmenetelmänä käytettiin työn alkuvaiheessa teoreettista tarkastelua ja työn loppuvaiheessa tehtiin kokeellisia mittauksia.

Työn alkuvaiheessa tutkittiin teoreettisesti alan kirjallisuuden pohjalta työn kannalta tärkeimpiä komponentteja, joita ovat tahtigeneraattorit ja niiden magnetointijärjestelmät sekä taajuusmuuttaja. Seuraavaksi selvitettiin voimantuotantolaitteiden verkkoonliittyminen ja sähköverkon suojaus taajuusmuuttajan kannalta. Työn loppuvaiheessa suoritettiin testauksia Vaconin toimittaman taajuusmuuttajan verkkoonliittymistilanteista sekä kuormitusten jakautumisesta taajuusmuuttajan ja dieselgeneraattorin välillä. Testaukset suoritettiin Metropolia Ammattikorkeakoulun sähkö- ja energiatekniikan laboratorioissa.

Työssä tehtyjen testien perusteella saatiin tietoa taajuusmuuttajan toimivuudesta sähköverkon välikappaleena. Testauksien perusteella voitiin todeta, että taajuusmuuttajan verkkoonliittyminen toimii hyvin ja taajuusmuuttaja kykenee siirtämään generaattorin tuottaman sähkötehon. Työn tulosten perusteella saadaan hyvä pohja tehdä suunnitelmia taajuusmuuttajan liittämiseksi tahtigeneraattorin ja heikon sähköverkon väliin sekä raportin perusteella voidaan tehdä kattavia jatkotutkimuksia.

This final year project was carried out for Edec Development Ltd. The purpose of the project was to determine the suitability of a frequency converter between a synchronous generator and weak electrical network. This study is based on theoretical observation and some experiments.

The first part of this study describes the most important theory on the components examined. The most important components are synchronous generators and their excitation systems and frequency converter. The second part looks at the electrical power generation devices and connecting them to the mains as well as the protection of the frequency converter. The frequency converter mains hold and load sharing between the frequency converter and diesel generator were tested at the end of the work. The tests were carried out in the Metropolia University of Applied Sciences electrical and energy technology laboratories.

Based on the findings, this study provides information on the frequency converter working between a synchronous machine and weak electrical network. The test results show that the mains hold of the frequency converter works smoothly and frequency converter is able to transfer the energy of the synchronous machine to the net without any larger problems. This final year project provides a good basis for making plans to connect a frequency converter between synchronous machines and a weak electrical network and it also serves as a basis for comprehensive further research.