Loistehokompensoinnin optimointi Kotkamills:n Kotkan tehtaan sähköverkossa
Töytäri, Paavo (2017)
Diplomityö
Töytäri, Paavo
2017
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2017113055182
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2017113055182
Tiivistelmä
Kotkamills:n Kotkan tehdas valmistaa paperia, kartonkia, sellua ja sahatavaraa. Tehdas on liitetty 110 kV kantaverkkoon tehtaan pääkytkinlaitokselta, jossa sijaitsee tehtaan 4 päämuuntajaa. Tehtaalla on kaksi tahtigeneraattoria, jotka tuottavat sähköverkkoon pätötehon lisäksi kapasitiivista loistehoa, jota tarvitaan kompensoimaan tehtaan sähköverkon induktiivista loistehoa. Loistehoa kompensoidaan myös kolmella 5 MVAr kompensointikondensaattorilla. Tehtaan loistehon kompensoinnin tarkempi tutkiminen tuli ajankohtaiseksi vuoden 2017 alussa, kun kantaverkkoyhtiö Fingrid alkoi sakottamaan loistehoikkunan ylityksistä ja tehtaan sähkönjakeluun oli tehty vuonna 2016 muutoksia kartonkitehtaan rakentamisen yhteydessä. Loistehon kompensointiin ei ollut selkeää toimintatapaa poikkeavissa tuotantotilanteissa ja toimintaohjeet eivät olleet nykyisen sähköverkon mukaisia. Nykytilanteen kartoitus ja selvitys mahdollisista ongelmista loistehoikkunassa pysymisen kannalta katsottiin tarpeelliseksi. Selvitys on rajattu pääasiassa tehtaan keskijänniteverkkoon ja siinä keskitytään tarkimmin Fingrid:n näkemään, koko tehtaan sähköverkon loistehotasapainoon. Tietoa tehtaan loisteho- ja prosessitilanteesta saadaan automaatiojärjestelmän historiatiedoista, joista yhdessä kirjallisuudesta saatavan tiedon kanssa saadaan selvitettyä loistehokompensoinnin nykyinen toiminta, sekä parantamista vaativat asiat. Selvityksen pohjalta tehtaan sähköverkon loistehokompensoinnissa ei ole suurempia ongelmakohtia, vaan riittävä loistehonkompensointi saadaan suoritettua lähes kaikissa tuotantotilanteissa. Kompensointikapasiteetin takaavat tehtaan tahtigeneraattorit ja kompensointikondensaattorit. Generaattoreiden yhtäaikaisissa seisokeissa loistehon kompensointikapasiteetti voi olla riittämätön loistehoikkunaan pääsemiseksi. Nykytilanteessa tärkeimmiksi kehittämiskohteiksi tulevat toimintaohjeiden päivittäminen erilaisiin tuotantotilanteisiin, sekä loistehosäädön automaation ja mittausten lisääminen. Hiertämön pääjauhimen tahtimoottoria voitaisiin myös käyttää kapasitiivisen loistehon tuotantoon. Varautumalla sähkötehon tuotannon ja kulutuksen kasvuun, voisi myös olla järkevää investoida uuteen noin 5 MVAr nimellistehoiseen estokelaan, joko päämuuntajan PT1 tai PT3 alaiseen sähkönjakeluun. Kotkamills mill in Kotka produces paper, board, pulp and lumber. Mill takes its electricity in 110 kV electric grid and there are 4 transformers in mills main switchgear. Mill has 2 generators which are powered by steam and natural gas. Generators generate active power and capacitive reactive power which is necessary to compensate electric grids inductive reactive power. Reactive power is also compensated by 3 capacitors which rated power is 5 MVAr. Optimization of reactive power compensation in mills electric grid was necessary, because Finlands main electric grid company Fingrid Oyj started to charge its customers excessive reactive power in beginning of year 2017. Mills electric grid was also updated in year 2016 when mills board machine was built. There wasn’t clear mode of operation to reactive compensation and instructions were outdated. Research is limited to mid-voltage electric grid and its centralized to reactive power which is seen outside of mills electric grid. Information about mills electric grid reactive power is available in mills automation system. Applying mills reactive power information and information by literature, is possible to sort out compensations current state and things that need to be developed. Based on research there aren’t any major issues in mills reactive power compensation and it’s working properly almost every situation. Reactive power compensation capacity is guaranteed by mill 2 generator and 3 capacitors. If mills both generators are stopped at the same time, some issues may occur. In current state, most important develop targets are instructions updates to different production situations and updates or additions to automation. The most reasonable options to increase mills reactive power compensation capacity are investing to new about 5 MVAr capacitor or use of CTMP plants refiners electric motor power factor control.