15 kV tyristoriohjattu sarjakondensaattoriparisto

Abstract

Tämä työ käsittelee 15 kV tyristoriohjattua sarjakondensaattoriparistoa. Työ on tarkoitettu esitutkimustiedoksi kohdeyritykselle varsinaisen tuotekehitystyön pohjaksi. Työssä on tutkittu ja koottu tieteellisten julkaisujen, opinnäytetöiden sekä nykyisin käytössä olevien laitteiden käyttökokemusten pohjalta tietoa tyristoriohjatusta sarjakondensaattoriparistosta. Tämän pohjalta on lähdetty mitoittamaan esimerkkisarjakondensaattoriparistoa, jonka käyttäytymistä eri ohjaustilanteissa on tutkittu matemaattisin perustein. Tyristoriohjattu sarjakondensaattoriparisto on voimansiirtolinjan kanssa sarjaan kytketty impedanssikompensaattori, jonka toiminta perustuu näennäisreaktanssin vaihteluun. Reaktanssin vaihtelu toteutetaan tyristoriohjatulla kelalla, joka kytketään kondensaattoreiden kanssa rinnan. Kela kierrättää virtapulsseja, jotka summautuvat kondensaattorivirtaan ja aiheuttavat sellaisen kondensaattorijännitteen, jota pelkän linjavirran avulla ei ole mahdollista saavuttaa. Siirtojärjestelmän näkökulmasta katsottuna sarjakondensaattoriparistossa näyttäisi silloin olevan reaktanssi, jota siinä fyysisesti ei ole. Työn tuloksista havaitaan, että tyristoriohjatun sarjakondensaattoripariston fyysinen mitoittaminen ei sinänsä ole kovinkaan vaativa tehtävä. Tyristoriohjatun sarjakondensaattoripariston kondensaattorin ja kelan muodostama piiri joutuu tietyillä liipaisukulman arvoilla resonanssiin, mikä tulee ottaa huomioon ohjausja suojausjärjestelmää toteutettaessa. Tämän resonanssin aiheuttavan liipaisukulman ympärillä ohjausjärjestelmän tulee olla hyvin tarkka, koska pienikin liipaisukulman virhe voi aiheuttaa sarjakondensaattoriparistoon ja verkkoon, johon se on kytketty, vakavan häiriötilanteen. /Kir10

This thesis concerns 15 kV thyristor controlled series capacitor bank. It is meant to be preliminary research for product development project at Nokian Capacitors Ltd. In this thesis information from several scientific articles, thesis works and knowledge and experience of equipment presently in use is examined and most significant observations of thyristor controlled series capacitor banks are gathered. According to this present knowledge and information discovered during the work an example capacitor bank has been rated. The behavior of the bank has been examined purely on mathematical bases.Thyristor controlled series capacitor bank is connected in series with the power transmission line. It is an impedance compensator and its function is based on the variation of apparent reactance. The variation is achieved with thyristor controlled reactor which is connected in parallel with the capacitors. The reactor will produce current pulses which are summed in capacitor current causing such capacitor voltage that would not be possible to achieve with line current alone. As for the transmission system this seems like a reactance that physically does not exist in the bank.Based on the results of this thesis it is possible to see that the physical rating of the thyristor controlled series capacitor bank is not a vety demanding task. The circuit formed by capacitors and the reactor ends up in resonance at certain values of firing angle. This must be acknowledged when the actual control and protection system is built. Around this firing angle the control system must be extremely precise because a vety small error in a wrong direction in firing angle might cause a serious fault situation in the capacitor bank and the transmission system it is connected to.