Tahtigeneraattorin roottorin maasulkuvirran selvitys ja korjausehdotukset

Abstract

Tämä insinöörityö tehtiin Vantaan Energia Oy:n Martinlaakson voimalaitokselle. Työssä on selvitetty alan kirjallisuuden, mittausten sekä teoreettisen tarkastelun avulla, mistä tahtigeneraattorin roottorin suuret maasulkuvirrat normaalitilanteessa aiheutuvat. Roottorin maasulkuvirrat ovat aiheuttaneet roottorin maasulkusuojauksen komponenttien rikkoontumisia.

Työn alkuvaiheessa selvitettiin lähdekirjallisuuden avulla tahtigeneraattorin, magnetoinnin ja roottorin maasulkusuojauksen toimintaa teoriassa. Seuraavaksi tehtiin käytännön mittauksia, simuloitiin käytännön tilannetta laboratorio-olosuhteissa ja laskettiin tulokset teorian pohjalta. Lopuksi vertailtiin käytännön, teorian ja simuloinnin tuloksia keskenään ja esitettiin johtopäätökset.

Työssä tehtyjen mittausten ja simuloinnin perusteella saatiin tietoa tyristorisillan ja vanhan virransyöttömenetelmän yhteensopivuudesta. Mittausten perusteella selvisi, että roottorin maasulkusuojaukseen kulkevat häiriövirrat johtuvat magnetointilaitteiston tyristorisillasta ja suojauksen impedanssista. Virransyöttöyksikön rikkoontumiset ovat aiheutuneet ylitaajuisista häiriövirroista. Työssä tehtiin korjausehdotukseksi kolme eri vaihtoehtoa, joilla roottorin maasulkuvirtojen vaikutusta suojauspiirin toimintaan voidaan vähentää merkittävästi tai jopa kokonaan.

This work was carried out for the Martinlaakso power plant of Vantaa Energy ltd. The goal was to define through both theoretical analysis and measurements what causes the large currents in the rotor earth fault detection system. Rotor earth currents have caused detection system failures and breakdowns.

This study first looked at the principles of synchronous generators and static excitation as well as the rotor earth fault detection system. Next the study focused on carrying out measurements, conducting a simulation at the laboratory and making calculations. Finally, the results thus obtained were examined and compared. Conclusions were made from the results.

This study generated a great deal of information regarding the compatibility of thyristor bridge and old AC injection. The measurements showed that the three phase thyristor bridge along with circuit impedances were causing harmonic currents to the rotor earth fault detection system and AC injection breakdowns.

To avoid this problem this study proposes three different options to protect the earth fault detection system from harmonic currents.