Sähkötekniikan laboratorion generaattorilaitteisto

Abstract

Suomessa voimansiirtoverkkoon kytketyt generaattorit käyvät samalla sähköisellä kulmanopeudella siten, että verkkotaajuuden suuruus on vakio, 50 Hz. Tahtigeneraattori tulee aina tahdistaa muun verkon kanssa samaan tahtiin, jotta vältetään haitalliset vikavirrat, jotka voivat olla pahimmillaan kaksinkertaisia verrattuna 3-vaiheiseen oikosulkuun.

Opinnäytetyössä tavoitteena oli tehdä Tampereen ammattikorkeakoulun sähkötekniikan laboratorion tahtigeneraattorilaitteistolle käyttöönotto ja saada laitteistoista niin stabiili, että sitä olisi mahdollista käyttää opetuskäytössä. Laitteistolla on tarkoitus harjoitella generaattorien tahdistamista verkkoon manuaalisesti ja automaattisesti sekä opetella generaattorikäyttöjen tehon säätöä.

Kyseisen laitteiston tahtigeneraattorit on voitu aikaisemmin tahdistaa onnistuneesti verkkoon, mutta ongelmana on ollut tehonsäätö. Tässä opinnäytetyössä ongelmaa pyrittiin ratkaisemaan ulkopuolisten tehosäätimien avulla, jotka asennettiin osaksi generaattorilaitteistoa kontrolloimaan automaattisia jännitesäätäjiä ja parantamaan järjestelmän stabiiliutta.

Tehosäätimet tilattiin Norjasta Stamford-generaattorien varaosien jälleenmyyjältä. Asennus suoritettiin valmistajan ohjeiden mukaisesti. Työn laajuuden vuoksi varsinainen käyttöönotto rajattiin lopulta opinnäytetyön ulkopuolelle. Käyttöönotosta on kuitenkin laadittu ohjeistus, jonka avulla laitteiston toiminta voidaan tarkistaa.

Generators connected to the transmission grid operate at the same angular speed in Finland. Line frequency is constant in the order of 50 Hz. A synchronous generator must be synchronized with the same rate as the grid in order to avoid harmful fault currents. These currents could be double compared to that of three-phase short circuits.

The purpose of the thesis was to make commissioning to the generator system of the electrical engineering laboratory of Tampere University of Applied Sciences and make it stable for educational use. The purposes of the system use are to practice synchronizing generators both manually and automatically to the grid and learn power adjustment between alternators.

Paralleling of synchronous machines has been made successfully previously, but power adjustment is the main problem of the system. In this thesis the problem was tried to solve with external power factor controllers, which were installed as part of generator system to control automatic voltage regulators and to improve system stability.

Power factor controllers were ordered from a Stamford’s Norwegian aftermarket part dealer. Installation was made as per the instructions of the manufacturer. Because of the extent of the thesis actual commissioning was excluded from the scope of the thesis. However, instructions for commissioning were created, which can be used to check operation of the system.