Loistehonkompensoinnin ja yliaaltosuodatuksen uudelleenmitoitus sähköradan syöttöasemilla
Komi, Janne (2019)
Diplomityö
2019
School of Energy Systems, Sähkötekniikka
Kaikki oikeudet pidätetään.
Julkaisun pysyvä osoite on
http://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2019121648390
http://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2019121648390
Tiivistelmä
Sähköratojen syöttöasemilla olevien suodatinten tuottama loisteho on jäänyt miltei täysin tarpeettomaksi uudistuneen juna- ja veturikaluston vuoksi. Kantaverkkoyhtiön loistehorajat ylittävä loisteho aiheuttaa radan ylläpitäjälle huomattavia kustannuksia, joten suodattimet on mitoitettava uudelleen.
Työssä tarkastellaan suomalaisen sähköradan rakennetta ja komponentteja. Tarkastellaan myös erilaisia suodatus- ja kompensointiratkaisuja. Lisäksi esitellään sähköradoilla liikkuvaa sähkökäyttöistä kalustoa ja mittaustuloksia kaluston sähköisistä ominaisuuksista.
Mitattujen loistehojen ja harmonisten yliaaltojen perusteella määritettiin suodattimien uusi mitoitus. Uuden kaluston kanssa voidaan käyttää loistehoikkunaan sopivaa laajakaistaista suodatusta, jonka kaista on viritetty alkamaan 19. yliaallosta alkaen. Substations of electrified Finnish railways have large scale capacitive reactive power output. The reactive power is provided by harmonic filters that were also designed to compensate for the reactive power demand of the earlier electric locomotives in traffic. As locomotive fleet in use has been strengthened with new locomotives that have more sophisticated power electronic drive systems the demand for reactive power has almost completely vanished. Harmonic filters provide active power that exceeds the limitation window that has been set by Finnish high-voltage transmission company Fingrid. As the limitation window is exceeded Fingrid will collect fees.
In this thesis the structure and components of the Finnish electrified railway is observed together with the locomotive fleet in use. Different types of harmonic filters and compensation equipment are introduced. Also measurements of the locomotives power demand and harmonic propagation is observed.
Existing reactive power demand and harmonic presence were used to determine suitable filter design. For the modern locomotives the most suitable filter seems to be a wide-band filter that has a corner frequency at the 19th harmonic.
Työssä tarkastellaan suomalaisen sähköradan rakennetta ja komponentteja. Tarkastellaan myös erilaisia suodatus- ja kompensointiratkaisuja. Lisäksi esitellään sähköradoilla liikkuvaa sähkökäyttöistä kalustoa ja mittaustuloksia kaluston sähköisistä ominaisuuksista.
Mitattujen loistehojen ja harmonisten yliaaltojen perusteella määritettiin suodattimien uusi mitoitus. Uuden kaluston kanssa voidaan käyttää loistehoikkunaan sopivaa laajakaistaista suodatusta, jonka kaista on viritetty alkamaan 19. yliaallosta alkaen.
In this thesis the structure and components of the Finnish electrified railway is observed together with the locomotive fleet in use. Different types of harmonic filters and compensation equipment are introduced. Also measurements of the locomotives power demand and harmonic propagation is observed.
Existing reactive power demand and harmonic presence were used to determine suitable filter design. For the modern locomotives the most suitable filter seems to be a wide-band filter that has a corner frequency at the 19th harmonic.