Taivalkosken vesivoimalaitoksen konejännitekytkinlaitoksen vaihtoehtojen tarkastelu : konejännitekytkinlaitos

Abstract

Kemijoki Oy tarjosi opinnäytetyön mahdollisuutta Keminmaassa sijaitsevan Taivalkosken vesivoimalaitoksen saneerausprojektiin liittyen. Saneerausprojekti on ajankohtainen, koska voimalaitoksen kytkinkojeiston laitteet ja päämuuntajat ovat suunnitellun käyttöikänsä lopussa. Voimalaitoksen syöttämään kantaverkkoon on tulossa myös iso muutos, joka vaikuttaa voimalaitoksen uusien kojeistojen mitoitusarvoihin. Opinnäytetyön aiheena oli selvittää laskemalla 4 erilaisen saneerausvaihtoehdon oikosulkuvirtojen arvot ja uusien metallikoteloitujen kytkinkojeistojen saatavuus markkinoilta. Laitevalmistajan valinta rajattiin pois tehtävästä. Lähtötilanteen tiedot käytiin selvittämässä voimalaitoksella ja samalla tehtiin selvitystä tulevasta saneerausprojektista.

Oikosulkuvirtoja laskettiin käyttämällä standardissa IEC 60909-0: 2001 määritettyä laskentatapaa generaattorin läheisyydessä tapahtuvassa oikosulussa. Laskennassa hyödynnettiin yhtiöllä käytössä olevaa valmista laskentatietoa, lisäksi laadittiin taulukkolaskentaohjelmaan tiedosto laitteiston mitoituslaskentaa varten. Laskentatulosten perusteella mitoitettiin uusien kytkentäkojeistojen oikosulkuvirta kestoisuusvaatimukset. Kojeistojen saatavuutta markkinoilta selvitettiin hyödyntämällä laitevalmistajien valintatyökaluohjelmistoja.

Laskentatuloksia analysoidessa havaittiin oikosulkuvirtojen pysyvän edelleen korkealla tasolla, johtuen osittain varautumisesta kantaverkon vahvistumiseen. Kytkinlaitteiston mitoitusarvot eivät pienentyneet halutulle tasolle suunnitelluista muutoksista huolimatta. Oikosulkuvirtojen pienentämistä päämuuntajien hyötysuhteen kustannuksella jouduttiin pohtimaan. Metallikoteloituja kytkinkojeistoja on markkinoilta saatavilla kaikkiin saneerausvaihtoehtoihin sopivilla mitoitusarvoilla. Laitteistovaatimusten perusteella voidaan aloittaa kytkinkojeistojen kustannusarvioiden laatiminen saneerausvaihtoehdoille.

The thesis opportunity was offered by Kemijoki LTD in connection with the renovation project of the Taivalkoski hydropower plant located in Keminmaa. The renovation project is timely because the power plant’s switchgear equipment and main transformers are at the end of their lifecycle. There is also a big change coming to the main grid fed by the powerplant, which will affect the dimensioning values of the power plant’s new switchgear. The topic of the thesis was to find out the values of the short-circuit currents of 4 different renovation options and the availability of new metal-clad switchgear from the market. The selection of the equipment manufacturer was excluded from the task. The information about the power plant, and at the same time an investigation was made about the future renovation project.

Short-circuit currents were calculated using method defined in standards IEC 60909-0:2001 in a short-circuit near the generator. In the calculation, ready-made calculation used by the company was used, and in addition, a file was prepared in a spreadsheet program for the equipment dimensioning calculation. Based on the calculation results, the durability requirements of the new switching equipment were dimensioned. The availability of switchgear on the market was determined by utilizing the equipment manufacturers’ selection tool software.

When analyzing calculation results, it was found that the short-circuit currents still remain at a high level, partly due to preparation for the strengthening of the main grid. The dimensioning values of the switch equipment did not decrease to the desired level despite the planned changes. Reducing the short-circuit currents had to be considered at the expense of the efficiency of the main transformers. Metal-clad switchgear are available on the market with dimensioning values suitable for all renovation options. Based on the requirements for the equipment, it is possible to start preparing switchboard cost estimates for renovation options.