Aktiivi- ja passiivisuodattimen yhdistämisen mahdollisuudet ja hyödyt

Abstract

Sähköverkkoon kytkettyjen laitteiden lisääntyessä sekä kehittyessä on alettu kiinnittämään huomiota myös sähkön laatuun. Sähköntuotanto sekä -kulutus aiheuttavat häiriöitä verkkoon, millä on negatiivisia vaikutuksia laitteiden toimintaan. Tällaisia vaikutuksia ovat esimerkiksi laitteiden ylikuumeneminen, vikaantuminen tai häviöiden kasvaminen.

Sähkön laadun ylläpitoon on kehitetty erilaisia ratkaisuja ja standardeja, jotka pyrkivät parantamaan järjestelmän toimintaa. Tässä opinnäytetyössä käsitellään aktiivista ja passiivista sähkönlaaturatkaisua, aktiivisuodatinta ja estokelaparistoa sekä niiden yhdistelmää. Työssä vertaillaan laitteiden kykyä kompensoida pienjänniteverkon loistehoa, yliaaltoja ja epäsymmetriaa sekä tutkitaan niiden vahvuuksia ja heikkouksia. Työ toteutettiin Merus Power Oyj:lle, joka valmistaa kompensointilaitteita ja energiamarkkinaratkaisuja kansainvälisille markkinoille.

Työn suoritustapa oli tutkimuksellinen. Se korostaa aktiivisuodattimen ja passiivisen suodatuksen yhdistämisen hyötyjä sekä lisää tietämystä kyseisestä laitteistosta. Kyseisen laitekokonaisuuden etuja käsitellään tässä työssä kahden esimerkkitapauksen kautta, joissa laitteiston asennus vähensi verkon häiriöitä huomattavasti ja poisti alkuperäisen ongelman.

Tuloksena on kokonaisuus, josta selviää eri kompensaatioratkaisujen käyttötarkoitukset sekä niiden vahvuudet ja heikkoudet. Työ tehtiin tulevaisuuden markkinointi- ja koulutusmateriaaleja varten. Tämä raportti auttaa selvittämään, mikä laitteisto kannattaa valita aktiivisuodattimen, estokelapariston sekä niiden yhdistelmän väliltä.

As the availability of electricity becomes more and more common and the number of devices connected to the network increases, a question about the quality of the available power has arisen. The production and consumption of power leads to disturbances in the network which have negative consequences on the devices connected to the same network. These effects are for example overheating, failures, or increased losses.

Various solutions and standards have been implemented to maintain the quality of power and improve the operation of the network. This thesis focused on exploring both an active and a passive solution designed to address power quality issues within low-voltage networks. The main focus of the research was on the operation of an active harmonic filter combined with a detuned filter capacitor bank by comparing their abilities of reactive power compensation, filtering of harmonics, and balancing of unbalanced loads. The thesis was carried out for Merus Power Plc, who manufacture compensation devices and energy storage solutions globally.

The purpose of the study was to highlight the benefits of combining an active filter with a detuned capacitor bank, as well as bringing knowledge of the device to the public. The advantages of the equipment are supported by two real-life cases, where the installation of the filtering equipment reduced disturbances in the network considerably and eliminated the original problem.

The outcome of the thesis was a comprehensive document, which explains the use of different compensation solutions as well as their strengths and weaknesses. This work can be of use in selecting the correct solution between an active harmonic filter, a detuned capacitor bank, or a hybrid combination of both.