Development of Synchronization Tester and IEC Safety Standard Compliance

Abstract

Detta examensarbete skrevs för ABB Energy Industries-avdelningen i Vasa, Finland. Examenarbetet underlättar viktig testning av kontrollsystem som utförs inom området för Factory Acceptance Testing (FAT).

Synkronisering av generatorer med elnätet utgör en grundläggande del av att korrekt upprätthålla nätverksfunktionerna. För att säkerställa en säker synkronisering krävs noggrann testning av kontrollsystemen. Detta kan utföras med hjälp av en synkroniseringstestbänk.

Detta examensarbetesprojekt involverade utveckling av en icke-fungerande synkroniseringstestbänk. Uppfyllandet av säkerhetsstandarder gällande testbänken, synkronisering med elnätet och el-säkerhet i allmänhet har också beaktats.

Syftet med examensarbetet var att ta i bruk en ny synkroniseringstestbänk och säkerställa dess överensstämmelse med IEC-säkerhetsstandarder. En fullt funktionell och säker testbänk är avgörande för att förse kunderna med produkter av hög kvalitet.

Modifiering av ritningarna för synkroniseringstestbänken och förståelsen av synkronisering av generatorer till elnätet var de första stegen i detta examensarbete. Ritningarna är gjorda i Zukens E³ elektriska CAD-program, som ABB Energy Industries använder som sitt huvudsakliga design- och planeringsprogram. Den praktiska delen bestod av att definiera nya mätparametrar för olika mätare, nya filter och omkoppling enligt de korrigerade ritningarna, samt installation av nya komponenter. Jordningskablage utfördes enligt IEC 60364-standarden. Allt detta var nödvändigt för korrekt och säker synkroniseringstestning.

Resultatet av detta examensarbete var en fullt fungerande och säkerhetsmässigt överensstämmande synkroniseringstestbänk. Synkroniseringstester kan nu utföras säkert och snabbt utan svårigheter.

This bachelor’s thesis was written for the ABB Energy Industries department in Vaasa, Finland. The thesis work helps with crucial control system testing performed in the FAT area.

Synchronization of generators with the power grid is a fundamental part of properly maintaining the electrical network’s functions. To ensure safe synchronization, meticulous testing of control systems is needed. This can be carried out with the help of a synchronization test bench.

This thesis project involved developing a nonfunctional synchronization test bench. Safety standard compliance regarding said test bench, power grid synchronization, and electrical safety in general is also considered.

This thesis aimed at initiating a novel synchronization test bench and ensuring its compliance with IEC safety standards. A fully functional and safe-to-use test bench is imperative to providing customers with high-quality products.

The first steps of this thesis were redesigning the synchronization test bench drawings and understanding the synchronization of generators with the power grids. The drawings are done on Zuken´s E³ electrical CAD software, which ABB Energy Industries uses as its main design and planning program. The practical part consisted of defining new measuring parameters for the various meters and filters, rewiring according to the corrected drawings, and adding various new components. Earthing wiring was done according to the IEC 60364 standard. All this was needed for proper and safe synchronization testing.

This thesis work resulted in a fully operational and safety-compliant synchronization test bench. Synchronization tests can now be performed safely and quickly with ease.

Tämä opinnäytetyö on kirjoitettu ABB Energy Industries -osastolle Vaasassa, Suomessa. Opinnäytetyö auttaa ratkaisevassa ohjausjärjestelmien testauksessa, joka suoritetaan FAT-alueella.

Generaattoreiden synkronointi voimaverkkoon on olennainen osa sähköverkon toimintojen asianmukaista ylläpitoa. Turvallisen synkronoinnin varmistamiseksi tarvitaan huolellista ohjausjärjestelmien testausta, joka voidaan suorittaa synkronointitestipenkin avulla.

Tämä opinnäytetyöprojekti liittyi toimimattoman synkronointitestipenkin kehittämiseen. Turvastandardien noudattaminen koskien mainittua testipenkkiä, voimaverkon synkronointia ja yleisesti sähköturvallisuutta on myös otettu huomioon.

Tämän opinnäytetyön tavoitteena oli aloittaa uuden synkronointitestipenkin käyttöönotto ja varmistaa sen noudattavan IEC:n turvallisuusstandardeja. Täysin toimiva ja turvallinen testipenkki on välttämätön asiakkaille laadukkaiden tuotteiden tarjoamiseksi.

Synkronointitestipenkin piirustusten uudelleensuunnittelu ja ymmärtäminen generaattorien synkronoinnista voimaverkkoon olivat tämän opinnäytetyön ensimmäiset askeleet. Piirustukset on tehty Zukenin E³-sähköisessä CAD-ohjelmistossa, jota ABB Energy Industries käyttää pääasiallisena suunnitteluohjelmana. Käytännön osuus koostui uusien mittausparametrien, uusien suodattimien ja uudelleenjohdotuksen määrittelemisestä oikaistujen piirustusten mukaisesti, ja uusien komponenttien lisäämisestä. Maadoitusjohdotus tehtiin IEC 60364 -standardin mukaisesti. Kaikki tämä oli tarpeen asianmukaiseen ja turvalliseen synkronointitestaukseen.

Tämän opinnäytetyön tuloksena oli täysin toimiva ja turvallisuusvaatimukset täyttävä synkronointitestipenkki. Synkronointitestit voidaan nyt suorittaa turvallisesti, nopeasti ja vaivattomasti.