Sarjakondensaattorien suojaaminen alisynkroniselta vuorovaikutukselta

Abstract

Tässä työssä käytiin läpi sarjakondensaattoreiden alisynkronisen vuorovaikutuksen eli SSOsuojauksen asettelustrategian luomista.

Työn tavoitteena oli luoda kantaverkkoyhtiö Fingridille sarjakondensaattoreiden SSOsuojauksen asettelustrategia. Luodun asettelustrategian avulla sarjakondensaattorit pyrittiin saamaan selektiivisesti suojattua alisynkroniselta vuorovaikutukselta, sillä alisynkroninen vuorovaikutus luo riskin laiterikoille, siirtokapasiteetin menetykselle sekä sähkötehon laadun heikkenemiselle. Lisäksi diplomityössä tarkasteltiin, saadaanko SSO-suojaukset toimimaan yhdessä DFIG-tyyppisten tuulivoimaloiden SSO-suojauksien kanssa.

Tutkimusongelmia selvitettiin EMT-simulointeja hyödyntämällä. Simulointien avulla mallinnettiin sähköverkkoa, sarjakondensaattoreita ja DFIG-tyypin tuulivoimaloita. Simuloinnit toteutettiin case-esimerkein, joissa tuulivoimalan tehoa, sarjakondensaattoreiden SSO-suojauksen asetteluja sekä verkon tilaa muuteltiin. Eri simulointitilanteet sekä niistä saadut tulokset ja johtopäätökset esitettiin diplomityössä.

Diplomityössä työn tilaajalle määriteltiin asettelustrategia, jota voidaan käyttää työn tilaajan sarjakondensaattorijärjestelmien SSO-suojausten asetteluiden määrittelyssä. Asettelustrategian laskentaperiaatteita käytiin läpi diplomityössä.

Diplomityön tuloksena verkko voidaan nykytilanteessa suojata selektiivisesti SSO-tilanteilta käyttämällä asettelustrategiaa. Lisäksi sarjakondensaattorijärjestelmät voidaan saada toimimaan yhdessä verkkoon liitettävien tuulivoimaloiden SSO-suojauksen kanssa, mutta yhteensovittaminen vaatii tuulivoimaloiden suojausmallien tarkempaa mallintamista.

In this work, we go through the creation of a protection setting strategy for SSO-protection of series capacitors. The goal of the work is to create a protection setting strategy for the SSO-protections of the series capacitors, which allows the series capacitors to be selectively protected from subsynchronous interaction, as subsynchronous interaction creates a risk of equipment failure, loss of transmission capacity and deterioration of electric power quality. In addition, it was investigated whether the SSO-protections can be made to work together with the SSOprotections of DFIG-type wind turbines.

Research problems were solved using EMT-simulations. Simulations were used to model the electrical network, series capacitors and DFIG-type wind turbines. The simulations were conducted with case examples, where the power of the wind turbine, SSO-protection settings and the state of the network were changed. Different simulation situations and the results and conclusions obtained from them and were presented in the diploma thesis. In this thesis, a protection setting strategy, which can be used to create SSO-protection settings for series capacitors was created for the client. The calculation principles of the settings strategy have been reviewed in the thesis. The essential results of the thesis were that the network can be selectively protected from SSO-situations in the existing grid situation. In addition, series capacitor systems can be made to work together with SSO-protection of DFIG-type wind turbines, but it requires more accurate modeling of wind turbine protection models.