ABB power 2|11 15

Verkon loistehoa ja yliaaltoja kompensoiva sähkökäyttö

P erinteiset sähkökäytöt käyttävät tasasuuntaaji-na diodisiltoja ja tyristorisiltoja. Ne tuottavat har-monisia virtayliaaltoja, jotka säröyttävät verkko-jännitettä. Yliaallot ja loisvirta aiheuttavat häviöitä

muuntajissa, kaapeleissa ja siirtolinjoissa. Osa siirto- ja ja-keluverkon kapasiteetista kuluu loistehon ja yliaaltojen siir-toon, ja näistä syntyvät häviöt on otettava huomioon siirto-verkkoa mitoitettaessa. Sen lisäksi, että teollisuuslaitos ei voi käyttää koko siirtokapasiteettia pätötehon siirtoon, se joutuu maksamaan loistehon huippuarvon mukaan verkko-yhtiölle.

Teoriaa Yleisin tasasuuntaaja on 6-pulssinen diodi- tai tyristorisil-ta. Sen tuottaman virran kokonaissärö THDI on suuruusluok-ka 40 prosenttia. Neljä suurinta harmonista (5., 7., 11., ja 13.) tuottaa tuosta lukemasta noin 30 prosenttiyksikköä. Ohjattu tyristorisilta tuottaa enemmän loistehoa kuin diodisilta. Yliaaltoja voidaan suodattaa passiivisilla suotimilla ja ak-tiivisilla suotimilla. Passiivisten suotimien haittana on kapasi-tiivinen virta, jota syntyy aina riippumatta sen tarpeesta. Pa-himmillaan se voi aiheuttaa verkkojännitteen nousua ylijännite-rajalle ja muuntajien ylikuormittumista. Loistehokompensointi tapahtuu yksinkertaisimmillaan kytkemällä kondensaattorei-ta tietyillä askeleilla verkkoon. Kompensointikondensaattorin verkkokytkennästä aiheutuu aina jännitetransientti.

ABB Drives -ratkaisu ABB Drivesissa on kehitetty teknologiaa, jossa verkko-vaihtosuuntaajalla voidaan normaalin pätötehon syötön lisäk-si kompensoida verkon loistehoa ja suodattaa neljää suurinta harmonista virtaa. Oikealla konvertterin mitoituksella voidaan teollisuuslaitoksen tuottama kokonaisvirtasärö pienentää jopa viidesosaan alkuperäisestä ja lisäksi kompensoida tasasuun-taajien ja muuntajien tuottama loisteho. Suodatus ja kompen-sointi tapahtuvat reaaliajassa konvertterin omien mittausten, analyysin ja takaisinkytketyn säädön kautta. Samanaikaisesti verkkovaihtosuuntaaja syöttää pätötehoa DC-välipiiriin kytke-tyille taajuusmuuttajille.

Referenssit Ensimmäinen yliaaltosuodatin/kompensaattori on ollut toi-minnassa vuoden 2008 kesäkuusta lähtien erittäin vaativissa olosuhteissa avokaivoksen kuormaajassa Saksassa. Toinen vastaava laitteisto otettiin käyttöön elokuussa 2010 metallialan tuotantolaitoksessa Ruotsissa. Keskijänniteverkon rms-virtaa pystyttiin pienentämään 45 prosenttia tällä ratkaisul-la. Alkuperäiset passiiviset suotimet eivät olleet kestäneet DC-käyttöjen aiheuttamaa rasitusta. Kummassakin tapauksessa loistehon/yliaaltojen tuottajana on useita tyristorisiltoja ja muuntajia.

Potentiaaliset sovellusalueet Potentiaalisia käyttökohteita ovat teollisuuslaitokset, joissa on vanhoja hyväkuntoista sähkökäyttöjä, mutta joihin on suun-nitteilla modernisointia ja uusia AC-käyttöjä esimerkiksi metalli- ja puunjalostusteollisuudessa sekä kaivoksissa.Ratkaisu soveltuu myös erillisenä yksikkönä sähkön laadun pa-rantamiseen siirto- ja jakeluverkoissa.

Tuotekehitystä

Teknologia

Teksti Reijo Komsi & Asko Salminen

ABB on kehittänyt teknologiaa, jossa verkkovaihtosuuntaajalla voidaan normaalin pätötehon syötön lisäksi kompensoida verkon loistehoa ja aktiivisesti suodattaa neljää suurinta harmonista virtaa.

MVA verkkovaihtosuuntaaja syöttää pätötehoa kahdelle AC-käytölle, suodattaa neljän DC-käytön virran yliaaltoja ja kompensoi metallilinjan tyristorisiltojen ja muuntajien tuottamaa loistehoa 1 MVAr asti. Kompensointipiste (mittauspiste) on keskijänniteverkossa.

*

*Measuring