Sähköverkon kuormitukset ja kompensointi

Abstract

Opinnäytetyössä tutkittiin pääkeskusten sähköverkon nykyistä tilaa ja laatua Helsingin seudun ympäristöpalveluiden Viikinmäen jätevedenpuhdistamon esikäsittelyssä. Tarkoituksena oli löytää tapoja, joilla voidaan parantaa sähköverkon tilaa kustannustehokkaasti parantaen samalla myös sähköverkossa kulkevan sähkön laatua.

Työssä oli tarkasteltavana kolme pääkeskusta, joista yksi valittiin tarkemman tarkastelun kohteeksi. Valintaperusteena käytettiin keskusten sisäisiä tehoanalysaattorimittauksia. Valintaperusteisiin vaikuttivat sähköverkon laadun lisäksi pääkeskuksia kuormittavien erinäisten kuormalaitteiden laatu sekä luokka. Viimeisimpänä valintakriteerinä oli jo olemassa olevien laitteiden hyödyntäminen uudelleen sähköverkon laadun parantamiseksi ja kustannussäästöjen saavuttamiseksi. Valittua pääkeskusta tutkittiin Fluke 438 II -verkkoanalysaattorilla. Mittaustulosten perusteella analysoitiin sähköverkon nykytila. Tuloksissa tarkasteltiin verkon jännitteiden, virtojen ja tehojen laatua sekä harmonisten yliaaltojen esiintyvyyttä.

Mittaustulosanalyysin perusteella ehdotettiin, että sähköverkon laatua parannetaan perinteisestä tavasta poiketen hyödyntäen keskustilassa käyttämättömänä olevaa ABB:n ACS 800 -taajuusmuuntajaa. Työssä kuvataan myös toimenpiteitä, joilla laitteistoa voidaan hyödyntää sähköverkon laadun parantamisessa ja kompensoinnissa. Osana sähköverkon laadun kehittämistä ehdotettiin myös pääkeskuksen sisäisen kompensoinnin saneerausta. Työssä tarkasteltiin myös kustannussäästöjä ja laitoksen omavaraisuuden nousua, jotka pohjautuvat edellä mainittuihin kehitysehdotuksiin. Tulosten perusteella näiden muutosten avulla voitaisiin potentiaalisesti saavuttaa tulevaisuudessa merkittävät säästöt.

Opinnäytetyön tuloksia voidaan hyödyntää jätevedenpuhdistamolla menetelmäohjeena sähköverkon laadun tutkimisessa ja tulosten tarkastelussa. Tulosten pohjalta voidaan myös tehdä päätöksiä, jotka parantavat sähkön laatua

The quality of the electrical power grid of the preprocessing in the wastewater treatment plant of Helsinki Region Environmental Services was studied in this thesis. The purpose was to find cost-effective ways to improve the power grid and the quality of the electricity.

Three main distribution boards were examined and one of these was selected for a further analysis. This main distribution board was examined with a Fluke 438 II analyzer. Based on these results, an analysis was performed to determine the state of the grid. The quality of the voltages, currents and powers and the occurrence of harmonic waves were analyzed.

Based on this analysis, it was suggested to use the ABB ACS 800 drive in the improvement of the grid. It was also suggested that the compensation of the main distribution board could be renovated. According to the results, these improvements could lead to potentially significant savings in the future.

The results of this thesis can be used as a part of guiding methods to inspect the quality of the grid in the wastewater treatment plant. Therefore, decisions to improve the quality of different main distribution boards can be considered based on the results of this thesis.