Upload
leliem
View
219
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
BACHELOROPPGÅVENyeHardelandSmåkraftverkUtarbeideTekniskSpesifikasjonForElektromekaniskUtrustning.
NewHardelandSmallHydroPowerPlantPrepareTechnicalSpecificationForElectromechanicalFeatures.
Bacheloroppgåve
HO2-300
Avdelingforingeniør-ognaturfagInstituttforingeniør-ogteknologifag
Ingeniørfag–elektro,energi,elkraftogmiljø
19.05.2017
Talord:28793
EspenAar
TomErikBergThomasRøssland
Egstadfestaratarbeidetersjølvstendigutarbeida,ogatreferansar/kjeldetilvisingartilallekjeldersomer
bruktiarbeideteroppgitt,jf.ForskriftomstudiumogeksamenvedHøgskulenpåVestlandet,§10.
I
AvtaleomelektroniskpubliseringiHøgskulen på Vestlandet sitt institusjonelle arkiv (Brage) EggirmeddetteHøgskulenpåVestlandetløyvetilåpublisereoppgåvaNyeHardelandSmåkraftverkiBragedersomkarakterenAellerBeroppnådd.
Eggarantererategharopphavtiloppgåva,samanmedeventuellemedforfattarar.Opphavsrettslegbeskyttamaterialeernyttamedskriftlegløyve.Eggarantereratoppgåvaikkjeinneheldmaterialesomkanstridemotgjeldandenorskrett.Vedgruppeinnleveringmåalleigruppasamtykkeiavtalen.Fyllinnkandidatnummerognamnogsetkryss:[29]EspenAarJAXNEI___
[31]TomErikBergJAXNEI___[23]ThomasRøsslandJAXNEI___
II
STUDENTRAPPORT
CampusFørde,Svanehaugsvegen1,6812FØRDEwww.hvl.no
TITTEL RAPPORTNR. DATONyeHardelandSmåkraftverk 19.05.2017
PROSJEKTTITTEL
TILGJENGE TALSIDERHO2-300Bacheloroppgåve Open 123
FORFATTARAR
ANSVARLEGERETTLEIARAREspenAar
ThomasRøsslandTomErikBerg
JoarSandeRETTLEIARAR
NilsWesterheimSTYRINGSGRUPPEEirikP.Ulvenes
IngerJohanneB.HagenOPPDRAGSGJEVAR
SunnhordlandKraftlag(SKL)
SAMANDRAG
IoppdragfråSunnhordlandKraftlagskalvisjåpåeinmoglegløysingtilnyeHardelandKraftverk.DetskalmestsannsynlegvisbyggasteitnyttsmåkraftverkvedsidaavdagensHardelandkraftverk.Viskalutarbeidetekniskspesifikasjonforelektromekaniskutrustning.Avforslagaskaldetvurderastkvasomgirbestløysingoginntening,samtskaldetutarbeidastmateriallisteogkostnadsoverslag.
SUMMARY
InassignmentfromSunnhordlandKraftlagwewillbelookingatapossiblesolutiontothenewHardelandpowerplant.ItwillmostlikelybebuiltanewsmallhydropowerplantnexttotheexistingHardelandpowerplant.Weshallprepareatechnicalspecificationforelectromechanicaloutfitting.Outoftheproposalsitshallbeconsideredwhichgivesthebestsolutionsandprofit,aswellastoworkoutamaterial-listandcostestimate.
EMNEORD
Hovudrapport,NyeHardelandsmåkraftverk,Bacheloroppgåve,Småkraftverk
III
FøreordDennerapportenereindelavvårbacheloroppgåvevedHøgskulenpåVestlandet,campusFørde.Oppgåvautgjer20avtotalt180studiepoengsomeinskalhaforåfågodkjentbachelorgrad.Prosjektgruppabeståravtreavgangsstudentarsomgårpåstudielinja”Ingeniørfag–Elektro,energi,elkraftogmiljø”.Toavpersonanepågruppahargåtty-vegenmedantredjepersongårordinær.
OppdragsgjevarenvårerSunnhordlandKraftlag,heretterkallaSKL,medhovudkontoriStordkommuneifylketHordaland.ViharfåttsomoppgåveåutarbeideeintekniskspesifikasjonforelektromekaniskutrustningtildetnyesmåkraftverketoppdragsgjevarvurderaåbyggevedsidanavdeteksisterandekraftverketiHardeland.
VivilretteeistortakktiloppdragsgjevarogrettleiararvedSKL,EirikP.UlvenesogIngerJohanneB.Hagenforoppgåveoggodrettleiing.VirettarogsåeistortakktilvårelærararogrettleiararNilsWesterheimogJoarSande.
Andrepersonarsomogsåfortenareitakkervårekontaktpersonarifølgjandebedrifter:RainpowerAS,IndarAS,EnergiteknikkAS,HymatekAS,ABBAS,NexansNorwayASogBrødreneDahlAS.
Gjennomdenneoppgåvaharvifåttmoglegheitatilåfåeitinnblikkikorleisplanleggingsfasentilbyggingogmoderniseringavkraftverkfungera.Viharfåttgodtreningikontaktmedaktueltnæringslivogtileignaosseitgodtnettverk.Viharfåtteindjupareforståingforkorleistingerikraftbransjenoglærtossånyttegodeogkunnskapsrikedatabaser.
Detskalogsåseiastatrapportenerskrivenmedomsynpåatlesarhareinvissforståingforgrunnleggjandeelektronikk.
Førde,19.05.2017
_________________ ___________________ _____________________
EspenAar TomErikBerg ThomasRøssland
IV
SamandragSKLskaloppgraderedagensHardelandKraftverk.Dettekraftverket,bygdi1958,haridagdårligutnyttingavressursar,høgedriftskostnadarogharutløyptdentekniskelevetida.MedbakgrunnidetteserSKLpåmoglegealternativforoppgradering.Viharfåttioppgåveåutarbeidetekniskspesifikasjonforeitsmåkraftverkpå9,99MVAsomskalerstattedagensHardelandKraftverk.Vedåhaldesegunder10MVAsleppmanunnagrunnrente-ognaturressursskattensomereinavhovudgrunnanetilatdeteraktueltåbyggesmåkraftverk.
Sidanbådedamogvassvegskalnyttastvidareermykjeavarbeidetogkostnadanerundtoppgraderingallereieblittgjort.Kraftverketleveraridageispenningpå11kVogdetertiltenktatdetnyesmåkraftverketskallevereeispenningtileitoppgradertnettpå22kV.
DetergjortmålingaravtilsigfråKritlefeltet,overeiperiodepå89år,nokosomgjeveitsværtgodtgrunnlagforåfinnemiddelvassføringa.Vibaserarressursgrunnlagetvårtpådei30sisteåraavmålinganepågrunnavhistoriskaukingivassføring.
Meddeinaturgjevneparameteraneharvikunnesystematiskvaltkomponentarogbereknadeirastørrelseforåsikreossatdeipassartildetnyesmåkraftverket.Viharbruktteoriogformlarfrådetvireknarsomsikrekjelder.Deterogsågjortsimuleringarforåunderbyggevåreval.
LøysingaviharkomeframtilbeståravtekniskspesifikasjonforeinvertikalPelton-turbin,synkrongeneratorm/børstelausmagnetisering,kontrollanlegg,oljefylttransformator,effektbrytarm/SF6-gasssomisolasjons-ogbrytarmedium,måletransformatorarogkabelsomoppfyllerdetteknisk-økonomisketverrsnitt.
Ettervalavkomponentarerdettatteinøkonomiskanalysedervitekutgangspunktinytte-ogkostnadsverknadar.Vihargjorteivurderingomoppgraderingaerlønsam,derviogsåhartattaktuelleskattarmediberekningane.Resultatavlønnsamheitsberekningaviseratkraftverketersværtlønsamt,sjølvettereiundervurderingavkraftverket.
V
InnhaldslisteFøreord.............................................................................................................................III
Samandrag........................................................................................................................IV
Figurliste.........................................................................................................................VIII
Tabelliste..........................................................................................................................IX
Innleiing.............................................................................................................................11.1 Problemstilling.....................................................................................................21.2 Mål.......................................................................................................................21.2.1 Hovudmål............................................................................................................21.2.2 Delmål.................................................................................................................2
1.3 Nytteverdi............................................................................................................31.4 Metodarogverkty................................................................................................31.4.1 PSSSincal.............................................................................................................31.4.2 LabVIEW..............................................................................................................31.4.3 REN(RasjonellElektriskNettvirksomhet)............................................................3
1.5 Tidlegarearbeid...................................................................................................3
2 Bakgrunn.....................................................................................................................42.1 DagensHardelandKraftverk.................................................................................42.1.1 Damoginntak.....................................................................................................42.1.2 Vassvegen............................................................................................................42.1.3 Kraftverk..............................................................................................................52.1.4 Områderundt......................................................................................................5
2.2 Hydrologi..............................................................................................................52.3 Kravtileffektfaktorfornettilknyting....................................................................62.4 NyeHardelandSmåkraftverk................................................................................62.5 Elektromekaniskleveranse...................................................................................6
3 Teori............................................................................................................................73.1 Innløpsrøyr...........................................................................................................73.1.1 Røyr.....................................................................................................................7
3.2 Ventil....................................................................................................................73.3 Turbin...................................................................................................................83.3.1 Klassifiseringavturbintype.................................................................................93.3.2 Pelton-turbinen.................................................................................................10
3.4 Generator...........................................................................................................193.5 Viklingsoppbyggingogtyparvikling....................................................................203.5.1 Viklingstypar......................................................................................................203.5.2 Transponering...................................................................................................213.5.3 Svingmasse........................................................................................................22
VI
3.6 Tapiviklingar.....................................................................................................223.7 Fysiskutforming.................................................................................................223.7.1 Langsamt-roterandegenerator.........................................................................223.7.2 Hurtigroterandegenerator................................................................................23
3.8 Feilvedunormaldrift.........................................................................................233.9 Stator.................................................................................................................253.9.2 VPI(VacuumPressureImpregnation)...............................................................26
3.10 Rotor...............................................................................................................263.11 Magnetisering.................................................................................................273.12 Fundament......................................................................................................273.12.1 Styrelager..........................................................................................................273.12.2 Aksiallager.........................................................................................................27
3.13 Kontrollanlegg.................................................................................................283.13.1 Prinsippforbyggingavkontrollanlegg..............................................................283.13.2 HjelpeanleggACogDC......................................................................................293.13.3 Generellomregulering......................................................................................31
3.14 Apparatanlegg.................................................................................................343.14.1 Transformator...................................................................................................343.14.2 Måletransformatorar........................................................................................373.14.3 Brytaranlegg......................................................................................................39
3.15 Økonomi.........................................................................................................423.15.1 Samfunnsøkonomiskanalyse............................................................................423.15.2 Skattar...............................................................................................................49
4 Metodeforvalavkomponentar................................................................................514.1 Valavrøyr..........................................................................................................514.2 Valavkuleventil.................................................................................................524.3 Metodeforturbin...............................................................................................544.3.1 Eigneutrekningar..............................................................................................54
4.4 Metodeforvalavgenerator...............................................................................624.5 Metodeforvalavkontrollanlegg........................................................................634.6 Metodeforvalavapparatanlegg........................................................................644.6.1 Transformator...................................................................................................644.6.2 Måletransformator............................................................................................724.6.3 Kabel..................................................................................................................734.6.4 Effektbrytar.......................................................................................................82
4.7 Økonomi............................................................................................................834.7.1 Ressursgrunnlag................................................................................................834.7.2 Parameterarforøkonomiskeberekningar........................................................854.7.3 Samfunnsøkonomiskanalyse............................................................................864.7.4 Lønnsamheits-berekningar................................................................................94
VII
5 Miljømessigeogetisketiltak...................................................................................1015.1 Estetikk............................................................................................................1015.2 Lekkasje............................................................................................................1015.3 Minstevassføring..............................................................................................1025.4 Arbeidet...........................................................................................................1025.5 Avfall................................................................................................................102
6 Resultatogdrøfting.................................................................................................103
7 Konklusjon..............................................................................................................109
8 Prosjektadministrasjon............................................................................................1108.1 Organisering.....................................................................................................1108.1.1 Oppdragsgjevar...............................................................................................1108.1.2 Styringsgruppe.................................................................................................1108.1.3 Prosjektgruppa................................................................................................1118.1.4 Prosjektperiode...............................................................................................111
8.2 Prosjektgjennomføring(iforholdtilplan).........................................................1128.2.1 Tidsbruk...........................................................................................................1128.2.2 Nettside...........................................................................................................1128.2.3 Møter...............................................................................................................1138.2.4 Loggføring........................................................................................................1138.2.5 Framdriftsplan.................................................................................................1138.2.6 Dokumentstyring.............................................................................................114
8.3 Økonomi..........................................................................................................1148.4 Prosjektdiskusjon/Prosjektevaluering.............................................................1158.4.1 Kommunikasjon...............................................................................................1158.4.2 Måloppnåing...................................................................................................1158.4.3 Risiko...............................................................................................................1168.4.4 Avvik................................................................................................................1168.4.5 Viktigeerfaringar(faglegogprosjektadministrativt)......................................1178.4.6 Utfordringar.....................................................................................................1178.4.7 Læringsutbytte................................................................................................117
9 Referanseliste.........................................................................................................119
10 Vedlegg................................................................................................................123
VIII
FigurlisteFIGUR1:UTKLIPPFRÅKOSTNADSGRUNNLAGOMKVASOMINNGÅRIEINELEKTROMEKANISKLEVERANSE.[4,P.80,5,6].................6FIGUR2:VALSKJEMAFORTURBINTYPE[9]........................................................................................................................9FIGUR3:VISERFARTSTAL-OMRÅDERFORVALAVTURBINTYPE[8,P.23]...............................................................................10FIGUR4:VISERVASSTRÅLEINNPÅLØPEHJUL,SAMTKORLEISVATNETOPPFØRERSEGNÅRDENTREFFERSKOVLEN.[10]..................10FIGUR5:VISER(VERTIKALOPPSETT)RINGLEIDNING,DYSEROGLØPEHJUL.[11]......................................................................11FIGUR6:PRINSIPPSKISSEAVEITYPISKDYSEMEDNÅLEREGULERING.[8,P.64].......................................................................12FIGUR7:LØPEHJULFORPELTON,LEGGMERKETILUTFORMINGAVSKOVLER.[8,P.29]...........................................................13FIGUR8:UTKLIPPAVFIGURDEREINSERVASSTRÅLENSOMTREFFSKOVL,OGKORLEISSTRÅLENGÅRINNPÅNYSKOVL.[8,P.25].....13FIGUR9:EIGENILLUSTRASJONFORÅVISEHØGDEMELLOMVASSPEILOGLØPEHJULET..............................................................15FIGUR10:VISEREINRELATIVVERKNADSGRADSKURVEFOREINPELTON-TURBINMEDTILNÆRMASAMEANLEGGSVILKÅR.[12].........16FIGUR11:VISERSKADERFRÅSMÅPARTIKLAR,F.EKS.SAND,IVATNETSOMSLITERNEDMETALLET.[14].......................................18FIGUR12:REVOLVERINGMEDROEBEL-METODE.HENTAFRÅEBLSHANDBØKER....................................................................21FIGUR13:PRINSIPPSKISSEAVKRAFTVERKMEDTURBINREGULATOR.[20]..............................................................................31FIGUR14:FORENKLAPRINSIPPSKISSEAVDENEINEFASENMEDBELASTNING[6,P.40]............................................................34FIGUR15:EKVIVALENTSKJEMAFOREINFASEIEITTREFASESYSTEM.[6,P.50]........................................................................35FIGUR16:PRINSIPPTEIKNINGAVEINEINPOLASPENNINGSTRANSFORMATORUTANJORDFEILVIKLING...........................................37FIGUR17:EINPOLASPENNINGSTRANSFORMATORMEDMÅLE-OGJORDFEILVIKLING................................................................38FIGUR18:TSLI,BILETETERHENTAFRÅKABELBOK,NEXANS[27]........................................................................................40FIGUR19:TSLF,BILETETERHENTAFRÅKABELBOK,NEXANS..............................................................................................41FIGUR20:FORENKLARADIALBESKRIVINGAVKRAFTSYSTEMETFORBEREKNINGAVSPESIFIKKETAPSKOSTNADAR.............................45FIGUR21:PLANLANGTNYTRASÉFORINNLØPSRØYRET......................................................................................................51FIGUR22:BILETEAVTURBINOGKULEVENTIL(BLÅ).[37]..................................................................................................52FIGUR23:RØYRBROTSVENTILDN800PN40.................................................................................................................53FIGUR24:VISERKORDEIFORSKJELLIGEDIMENSJONANETILSKOVLENHØYRERTIL...................................................................59FIGUR25:KOPLINGAVGENERATOROGTRANSFORMATOREN.[6,P.62]..............................................................................66FIGUR26:VISERFORENKLAEINLINJESKJEMAAVTRANSFORMATORMEDOVERSPENNINGSAVLEIARAR..........................................66FIGUR27:TRANSFORMATORKOPLINGYND11,ESPENAAR................................................................................................66FIGUR27:OPPBYGGINGOGSKISSEAVEINTØRRTRANSFORMATOR.......................................................................................67FIGUR29:ILLUSTRASJONSBILDE,LIQUIDFILLEDSMALLPOWERTRANSFORMER........................................................................69FIGUR30:ILLUSTRASJONSBILETEAVMOGLEGLØYSINGTILPLASSERINGAVKRAFTVERK.............................................................73FIGUR31:FORLEGNINGUTANKORREKSJON,NEXANSKABELBOKA.......................................................................................75FIGUR32:SNITTAVETABLERTMODELLISINCAL...............................................................................................................80FIGUR33:DENBLÅFARGENVISERBELASTNINGAPÅKABELSOMERMELLOM50-100%.FÅRMANRAUDFARGEVILKABELVÆRE
OVERBELASTA.GRØNFARGEBETYRATDETERUNDER50%......................................................................................80FIGUR34:SPENNINGSTAPINNANFORGRENSEVERDIARPÅ97-103%..................................................................................81FIGUR35:IK’’/IK’’MAXVISERBELASTNING(I%)PÅKABLANEVEDMAKISMALKORTSLUTNINGSSTRAUM......................................81FIGUR36:ANSLÅTTNYPRODUKSJONFORHARDELANDSMÅKRAFTVERK.BRUKSTID:8489TIMAR...........................................84FIGUR37:STJERNEVIKLINGMEDMOTSTANDMELLOM.......................................................................................................87FIGUR38:LINEÆRFUNKSJONAVKJENDEPUNKTBASERTPÅMÅLING....................................................................................88FIGUR39:VERKNADSGRADSKURVEGJEVENAVTABELL......................................................................................................89FIGUR40:MODELLAVKRAFTVERKET...........................................................................................................................107FIGUR41:STYRINGSGRUPPE......................................................................................................................................111
IX
TabellisteTABELL1:TEMPERATURKLASSE.[6,P.103]....................................................................................................................36TABELL2:FØRESETNADFORFRIKSJONSTAPIVASSVEGEN....................................................................................................52TABELL3:VISERNOKREAVDEISYNKRONETURTALAEINKANHA..........................................................................................57TABELL4:VISERSVARFRÅEIGNEUTREKNINGARSAMANLIKNAMEDLEVERANDØRSINEMÅL......................................................61TABELL5:DATAFORDRYTYPECAST-COILTRANSFORMERHIT-PLUSS..............................................................................68TABELL6:DATAFORGSUTRANSFORMATOR...................................................................................................................69TABELL7:RESULTATVEDKORTSLUTNINGSBEREKNINGFORSAMLESKINNA”HARDELANDSMÅKRAFTVERK”...................................82TABELL8:VERKNADSGRADI%GJEVENAV%-BELASTNINGMEDEFFEKTFAKTORPÅ0,9.NERHERBELASTNINGAI%......................89TABELL9:KAPITALISERTKOSTNADAVTOMGANGSTAPFORAKTUELLETRANSFORMATORAR........................................................90TABELL10:SAMANLIKNINGAVINVESTERINGSKOSTNADAR.................................................................................................90TABELL11:VISERDENTOTALEBESPARINGAVEDVALAVTRANSFORMATOR............................................................................91TABELL12:UTREKNINGFORTAPIKABEL........................................................................................................................92TABELL13:KAPITALISERTTAPSKOSTNADARFORTAPIKABEL...............................................................................................93TABELL14:INVESTERINGSKOSTNADFORULIKETVERRSNITT,RENPROSJEKTSYSTEM................................................................93TABELL15:NETTONOVERDIAVØKONOMISKTVERRSNITT..................................................................................................93TABELL16:INVESTERINGSKOSTNADAROPPGJEVEFRÅLEVERANDØRAR..................................................................................95TABELL17:INVESTERINGSKOSTNADARBASERTPÅNVESITTKOSTNADSGRUNNLAGFORSMÅVANNKRAFTANLEGGOG
KOSTNADSGRUNNLAGFORVANNKRAFTVERK..........................................................................................................96TABELL18:ANDREKOSTNADAR....................................................................................................................................96TABELL19:SAMANLIKNING.........................................................................................................................................97TABELL20:DRIFTS-OGVEDLIKEHALDSKOSTNADIÅR0......................................................................................................98TABELL21:FORVENTAKRAFTPRISOGELSERTIFIKATPRIS.....................................................................................................99TABELL22:INNTENINGFØRALLEAVSKRIVINGAROGSKATTAR...........................................................................................100TABELL23:RESULTATAVSTENGEVENTIL.......................................................................................................................103TABELL24:RESULTATAVTURBIN................................................................................................................................103TABELL25:RESULTATAVGENERATOR..........................................................................................................................103TABELL26:RESULTATAVTRANSFORMATOR..................................................................................................................104TABELL27:RESULTATAVBRYTARANLEGG.....................................................................................................................104TABELL28:RESULTATAVKABEL..................................................................................................................................104TABELL29:RESULTATAVKONTROLLANLEGG;HYMAREGFORGENERATORARMEDBØRSTELAUSMAGNETISERING........................105TABELL30:OVERSIKTSBILDEAVVERKNADSGRADARTILKOMPONENTARIKRAFTVERKET..........................................................106TABELL31:OPPSUMMERINGAVLØNNSAMHEITSBEREKNINGOVER40ÅR............................................................................108TABELL32:VISERBUDSJETTFRÅSTARTAVPROSJEKTPERIODE...........................................................................................114TABELL33:VISERREKNESKAPFORPROSJEKTPERIODE......................................................................................................114TABELL34:RISIKOVURDERING....................................................................................................................................116
1
Innleiing
HardelandKraftverkogLitledalenkraftverkerklarforeioppgradering.Hardelandkraftverkvartsettidrifti1958ogsidandennetidhardetikkjeblittgjortnokonstoreoppgraderingar.Medomsynpåatlevetidatileitvasskraftverker60år,nærmardetsegtidforfornyingavheileanlegget.
Drifts-ogvedlikehaldskostnadartileitkraftverkmedsålangdriftstidvilføretilatdetermindrelønsamtådrifte,samtdrift-sikkerheitaerredusert.SKLserpåfleiremoglegealternativtilkvadeiskalgjeremeddessekraftverka.
Viharfåttioppgåve,avSKL,åutarbeidetekniskspesifikasjonforelektromekaniskutrustning(foraggregat3)someitalternativtilSKLsineløysingar.Viskalveljedeikomponentanesomvilværemestoptimaleisamsvarmeddeinaturgjevneparameteranevihartilgjengelig.
Etterkontaktmedleverandørarharvifåttforslagtilstørrelsepåkomponentar.Foråkvalitetssikredeiraval,harvitatteigneutrekningarogrådførtossmedvårerettleiarar.Deterogsåviktigatløysingavikjemmedvilværeøkonomisklønsamiforholdtilinvesteringasomblirgjort.
2
1.1 ProblemstillingAggregat3vedeksisterandeHardelandKraftverkharidageiavgrensingpååikkjekunnekjørepåunder4MW.Pågrunnavtilpassingavminstevassføringogvinterproblemvedinntak,såkjørastkraftverketpåmindreennhalvlasti50%avdriftstimane.SKLønskeråbetrelønsamheitavedånedskaleretileitsmåkraftverk.
1.2 Mål
1.2.1 Hovudmål• Utarbeidetekniskspesifikasjonforelektromekaniskutrustning.
1.2.2 DelmålOpphavlegedelmål:
• Simulerevassveg(LabVIEW).• Berekningavstørrelsepåkomponentar.
o Komponentarinkluderablantanna:§ Kablar§ Transformator§ Aggregat§ Brytaranlegg
• Valavkomponentar.• Økonomiskanalyse/kostnadsanalyse.• Vurderingavmiljømessige-ogestetisketiltak.• Opprettingogundervegsoppdateringavnettsideforprosjekt.• Simulering/teikningiPSSSincal/AutoCAD.
Revidertedelmål:
Frådelmålaipunktlistaoverharfølgjandedelmålblittavgrensa:
o Simulerevassveg(LabVIEW)o TeikningiAutoCAD
Meiromkvifordeiharblittavgrensakjemunderkapitteletomprosjektstyring.
3
1.3 NytteverdiVikandelenytteverdiinnitodelar;oppdragsgjevarogkommandestudentar.
OppdragsgjevarvilkunnenyttevåreresultatfråoppgåvasomeitavfleiremoglegealternativforutbyggingavkraftverkiområdetrundtHardeland.IløysingavårvilSKLkunnesamanliknelønnsamheitmotandremoglegealternativ.
Kommandestudentarvilkunnenyttedennerapportensomeitlæreverk.Deivilherfåeitgodtinnblikkiteoriogutrekningavkomponentartileitkraftverk.
1.4 MetodarogverktyIdenneprosjektperiodenharvibruktfleireprogramforåoppnåvåremål.Herforklararvikortkvaprogrammaerogkvadeiharblittbrukttil.ViserikkjepoengiåforklarestandardprogramfråOffice-pakkendåvitekeitutgangspunktiatdesseikkjetrengforklaring.
1.4.1 PSSSincalPSSSincalereitsimuleringsprogramforanalyseavkraftsystemutgittavSiemens.Herkanmanleggeinnønskadataogparameterarforelementsomutgjereitnettsystem,samtkjøreforskjelligetestar.ViharbruktSincaltilsjekkeomdetnyesmåkraftverkettilfredsstillernettetskravtileffektfaktor,spenningsvariasjonarogforåfinneteknisk-økonomisketverrsnittavkabel.
1.4.2 LabVIEWLabVIEWereitvisueltprogrammeringsverktyfråNationalInstruments.Programmetviharbrukt,LVTrans,nyttarLabVIEWsittgrafiskeobjektbasertegrensesnitt.PlanenvaråbrukeLVTranstilåsimulerevassvegen.LVTransharskulenfåtttilsendtfråNTNUtilbrukforeigalæring.
1.4.3 REN(RasjonellElektriskNettvirksomhet)RENereitselskapsomstandardiseramateriellogmetodar.RENbleietablerti1998avkraftselskapogEnFO(EnergiforsyningensFellesorganisasjon)isamanhengmedatselskaptrengtefellesogstandardiserteretningslinjer.PåRENsinesiderfinneinREN-bladsominneheldretningslinjertilaltifråplanleggingtilutføring.IRENsineplanbøkerfinneintekniskedata,forskrifter,beskrivingogkravtilulikeanalyserikraftnettet,kostnaderogkostnadskalkyle.[1]
1.5 TidlegarearbeidHausten2016vargruppasamlapåeitprosjektifagetOR2-302IngeniørfaglegSystememne.HervarogsåSKLoppdragsgjevarogoppgåvagjekkutpååsjekkemoglegheitogkravforåkjørenyeHardelandKraftverkiøydrift.Denneoppgåvaharfungertsomeigodinnleiingtilbacheloroppgåvaogvivildranytteavnokovilærtedåidetteprosjektet.
4
2 BakgrunnHervilvibeskrivebakgrunnogdagensstandpunktfordeteksisterandeHardelandKraftverk.Viønskerherånemnenokrepunktforåskapeeitmeirheilskaplegbilete,sjølvomdeiikkjeinngårispesifikkegjevnemål.Vipresiseraherdeninformasjonvihartilgjengeligforåspisseinnoppgåva.
2.1 DagensHardelandKraftverk
2.1.1 DamoginntakDamogvassvegvartbygdi1958,ogframståridagigenereltgodstand.Dameravtypeterskel/platedamoghareinhøgsteregulertevasstand(H.R.V)på524,4m.Tidlegareerdetgjortvedlikehaldogutbetringpådami1992derdeiblantannahevaogforsterkadammen.Vedinntaketstårdeteivaregrindavtypengrovvare-grind.Inntakharlukehusutstyrtmedglidelukeogbjelkestengsel.I2009bleidetogsåtattrustbehandlingpåglideluka.Bådedamoginntakskalbrukastvidareveddetnyekraftverket.
2.1.2 VassvegenVassvegenbestårav1111,3mtrykktunnelog746mrøyrgateforlagtpåfjell.Mellomovergangenavrøyrogtunnelerdeteisvingesjakt.Sjaktafungerersomeittrykk-utjamningsorganvedhurtigeendringaravvasstrøymingar.Svingsjaktabidregmedhurtigogstabilregulering,mindreproduksjonstap,samtmindreskadepåaggregatogvassvei.Langsvassvegenvedsvingesjaktastårdeteifinvaregrind.
Vedovergangmellomtunnelogrøyrerdeteinspjeldventilsombrukastvedrevisjon.Lengernedstraumserdetrøyrbrotsventilavtypespjeld.Denneløysastutautomatiskved20%meirvassføringenndagensnormalvassføringellerkanløysastutfråkraftstasjonen.Småtilpassingaravflyndreellerstagmåtilforåbrukedenvidaremedeiminskavassføring.Stengeventileneridagavtypesluseventil.
I2009vardetgjortinnvendigrustbehandlingavrøyrgate.Omvassvegfortsattskalbrukastiframtidamådetforetasvedlikehaldavtyperustbehandlingpåoverflateavrøyrogvedlikehaldpåforankringskloss,samtforsterkningmedfleiremellomforankringsklossar.Viestimeraratinnløpsrøyrettildetnyesmåkraftverketkoplastpåeksisteranderøyrgateca.70mopp(fråeksisterandekraftverk)foråunngåforstorvinkelirøyrgate.Detterøyretvilværeaveinlittstørredimensjon(800mmmot700mm)ogderforkrevjeeinkonusfortilpassingmoteksisteranderøyr.
5
Ividareutrekningavdentotaleverknadsgradenikraftverketvilvitautgangspunktivassvegenslikdeneridag.Dettefordiatdeterkjendetalogvivilsleppeåestimerekvadennyeverknadsgradenforvassvegenblir.Detopplysastatiutrekningaavverknadsgradenforvassvegenharviberretattomsyntilfriksjonstapa.Grunnentildeteratdennefaktorenvilistørstgradpåverkedentotaleverknadsgraden.Deiandrefaktoranevilpåverkatapainokograd,mengrunnavtidharvivaltåsjåbortfrådei.
2.1.3 KraftverkHardelandkraftverkeridagutstyrtmedeitPeltonaggregatpå14MVAmedeinmaksimalslukeevnepå4,5m3/s.Kraftverkethareingeneratorfråoppstartsåret,1958,levertavNEBB(NorskElektriskogBrownBovery).Aggregatethareiavgrensingpååikkjekunnekjørepåunder4MW.
2.1.4 Områderundt2.1.4.1 VegVegforbindelsetildam,vassvegogkraftverkerallereieetablertiforbindelsemedbyggingaavdagenskraftverk.Vegstandardenframståridagsomgod.
2.1.4.2 FallrettEttersomdetallereieereitkraftverkheridagsomnyttarfallet,tekviikkjeomsyntilfallretten.
2.2 HydrologiForåavgjeredenøkonomiskelønnsamheitaiprosjektetogomdetiheiletattergjennomførbart,erdetviktigåfastsetteressursgrunnlagetforvasskraftverket.Eigentligskullevigjøredettepågrunnlagavdriftssimuleringar,menpågrunnavdatatrøbbelogtidablevinøyddtilågjeredettevedhandberekningmedestimeringogvarigheitskurvesombakgrunn.
Hervarmykjeavarbeidetvårtgjortfråføriforbindelsemedatdetallereieereitkraftverksomstårheridag.SKLhargjorttilsigsmålingaravtidligareår.BasertpåmålinganeviharfåtttilsendtfråSKL,harvireknautgjennomsnittetavtilsigetdei30sisteåra.MedbakgrunnavatterholdforSKL,kanviikkjeoppgjeannaenngjennomsnittsverdien.Dettegjennomsnittettilsvara2,133m3/sogerverdienvivilnyttevidareforvassføringidenneoppgåva.Tilsigsmålingafortelossogsåatnedbørenharøktdeisiste89åraogviserikkjegrunntilattrendenskalforandrast.
6
2.3 KravtileffektfaktorfornettilknytingKraftverketskalkoplastpåeiteksisterandenett,samtatviharmoglegheitforåkjørepåisolertnett.Hermåmandåmøtekravfrånetteigar,somigjenmåmøtekravfråFIKS.DeterEtneE-Lagsomeigerlinjaviskalkopleosspåogdermedmåvimøtedeirakravtileffektfaktorpånett.
EtneE-Lagstillerkravtileineffektfaktorpå0,86,somogsåerdetkravetFIKSstiller[2,p.37].
2.4 NyeHardelandSmåkraftverkEitsmåkraftverkereinfellesnemningpåvasskraftverksomharmindreenn10MWyting[3].DetnyesmåkraftverketiHardelandvilliggeunderdennegrensa,samtavgrensastpå9,99MVA.PlasseringavnyeHardelandSmåkraftverkertiltenktrettvedsidaavdagenskraftverkforåkunnenyttesegaveksisterandevassveg.
2.5 Elektromekaniskleveranse
Figur1:Utklippfråkostnadsgrunnlagomkvasominngårieinelektromekaniskleveranse.[4,p.80,5,6]
Sidanoppgåvavårihovudsaktekforsegdenelektromekaniskeutrustninga,felltransport,prosjektering,montasjeogikraftsetjingvekk.Vihardermedfokuspåkraftverketskomponentarinkluderttransformatorframtillinjeavgang.
7
3 TeoriIdettekapitteletskalvitaforossgrunnleggjandeteoribakkomponentar.Foråavgrenseteoridelservipåføresetnadanesomallereieergjevne.VedåsjåpådesseføresetnadanekanviavgrenseteorideltilåpassedeiaktuellekomponentanesomskalinninyeHardelandsmåkraftverk.
Vigårinnominnløp,ventil,fortsettermedturbinoggenerator,samtkontrollanlegg.DeretterbrukervisimulertedatafråPSSSincaltilåhjelpeogdimensjonerekabelogbrytaranlegg.
3.1 InnløpsrøyrIforbindelsemednyttinntaktilsmåkraftverket,erdetnaudsyntåleggenyttinnløpsrøyrogstengeventil.Bådeinnløpsrøyrogventilerofteeindelavturbinleveransen.
3.1.1 RøyrInnløpsrøyrerdendelendervatnetleiastnedtilturbinen.Delenfråsvingesjaktognedtilturbineneravtypetrykkrøyr.Ieinkomplettelektromekaniskleveranseinngårnormaltinnløpsrøyr,mengrunnaatdetteikkjeerrelevantforvårutdanninggårviikkjelengerinnpådetenndetsomstårher.Detvikanseieeratmestsannsynlegvilnyrøyrtrasémåtteborastinnifjellmedetableringavforankringsfundamentivinkel.
3.2 VentilNVEsinrettleiaranbefalakuleventilforvasskraftverkmedfallhøgdeover200meter[7,p.79].Einkunneogsåhabrukteindreiespjeldventil,mendennevilletrengestørredimensjonsomgjevredusertvasshastigheitogaukafalltap.Vivelderforåfokuserepåkuleventil.
Kuleventilenharsomføremålåstengekraftverketforvatnvedståandetrykkvedstorefallhøgder.Ventilensikraratdetikkjekjemeventuellelekkasjevatnsomfortsattkanhaldeturbinenigang.Vednaudstengingskalventilenklareåstengemomentantvedfulldriftforåbeskytteturbinogrøyrnedstrøms.Ventilenkanlukkesvedinspeksjonavturbinogfungeresomeinekstrasikkerheitsbarriere.
Einkuleventilereinkulemedsylindriskhullimidten.Vedstengingdreiastkulaslikatholetstårtverspåstrøymretninga.Inormaldriftstårventilenslikatdenfellsamanmedrøyret.Ventilenutstyrastmedloddsomgjeratventilkanlukkeautomatiskuavhengigavytrestraumtilførsel.Lukketidaforventilenmåværeslikatdenklarerålukkerasktforåunngåskadepåturbin,mensamtidigslikatdenikkjeskaparforstortrykkstigningoppstrømsventilenogforårsakabrotpårøyrgata.Innsidapåventilenerformaslikatdetsingulærefalltapetblirredusert.Ioppgåvaerdetikkjereknapåfalltapgjennomventilen,ogvalblirikkjevurdertifølgeberekningar.
8
3.3 TurbinTurbinenereinavdeiviktigastekomponentaneivasskraftverketogutgjeroftedenstørsteutgiftaielektromekaniskutrustninga.Samanmedgeneratorenutgjerturbinenaggregatet.Idettekapitteletskalvisjåpåturbinenogdetutstyretsomtrengsforådriftedenne.Førstfastslårvitypeturbinsomskalbrukastforåavgrenseoppgåva,deretterkorleisdenneeroppbygd.UnderkapitteletMetodevilvisjånærarepåhydrauliskdesignavaktuellturbin.
TeorienidettekapitteletbaserarsegpåNVEsVeilederikvalitetsikringavsmåvannturbiner[8,pp.16-75].
Foråfastslåkvatypeturbinvitrengerservipådeinaturgjevnestørrelsanesomerfallhøgdeogvassføring.Sidandetallereieeksisteraeitkraftverkmedvassveg,harvieitgodtutgangspunkt.Bruttofallhøgdepådeneksisterandevassvegener322,85meterogdennehareinmiddelvassføring,måltgjennom30år,på2,133m3/s.Meddessetalaogeivurderingpåverdiforturtalkanvibyrjepåeihydrauliskdimensjoneringavtilpassaturbinfordetnyesmåkraftverket.
9
3.3.1 KlassifiseringavturbintypeFørstmåvifastslåkvaturbintypeviskalvelje.Deterihovudsaktometodarforåfinnedette.Denførstemetodenereinsimpelmetodederviserpåfallhøgdelangsy-aksenogvassføringalangsx-aksenieingraf,sliksomeinserpåfigurenunder.Minusetmeddenneeratdenikkjeersærlignøyaktigogdetfinnesmangeversjonaravdennemeduliktgrenseområde.SidanviidennefigurenhamnarmellomgrenseovergangenmellomFrancisogPelton,gjevdetossikkjenokoendelegsvarpåkvavalviskalta.Viserderforpåmetodetounderfiguren.
Figur2:Valskjemaforturbintype[9]
Metodeto,somviharvaltåbruke,ereinganskenøyaktigmåteåfastslåturbintypenpå.Vedåbrukeeitkvalifikasjonskriteriumgittsomfartstal, Ω∗ ,kaneinfastslåmeirnøyaktigkva
turbinvitreng.Fartstal-metodentekomsyntilblantannavassføringibestedriftspunktogturtal.Formelenunderfinnereinfullstendigutrekningtilunderkapittelommetodeforvalavturbin.Foråavgrenseoppgåvaersvaretpådennetattmedher.
Ω∗ = ω∗ ∗ Q∗ = 0,145
Ω∗ Fartstal
ω∗ Redusertvinkelhastigheit [m-1]
Q∗ Turbinenskapasitet [m2]
10
Detsomerverdtåmerkeseghererateinmågjereeivurderingpåturtalet.Lågareturtalkrevfleirepolparogfleirepolpargjeratgeneratorenblirdyrare.Deterderforvanlegateinprøverågåsåhøgtsommoglegpåturtalsompassartildeigjevneanleggsføresetnadane.Derimotførerhøgtturtalmedsegfareteikn.Farenfordråpeslagstæringarertilstadevedhøgtturtal.Meirinformasjonomdetteseinareirapporten.
Utrekninggavosseitfartstalpå0,145.Servipåfigurenunderliggvimellom0,1og0,2somgirossPeltonsomvalavturbin.
Figur3:Viserfartstal-områderforvalavturbintype[8,p.23]
3.3.2 Pelton-turbinenTypiskforPelton-turbinarerbrukvedhøgfallhøgdeoglågvassføring.EinPelton-turbineravtypenpartial-/fristråleturbin,ogsåkallaimpulsturbin.Meddettemeinastdetatvatnetkjemfrittutieitluftromførdentreffskovlen.Vasstrålanefyllerskovlanedelvisoppogdriverturbinhjulet,ogsåkallaløpehjulet,rundt.Påfigurenundersereinkorleiseinskovlserut,samtkorleisvasstrålendrivdeirundt.
Figur4:Viservasstråleinnpåløpehjul,samtkorleisvatnetoppførersegnårdentrefferskovlen.[10]
11
3.3.2.1 KonstruksjonogoppbyggingEinhartokonstruksjonsmåtarpåPelton-turbinensaksling,vertikaloghorisontal.Vedhorisontalakslinghareinsomregeleintiltodyserogersomoftastbruktpåmikro,miniognokresmåkraftverk.Sjølvomeinmedhorisontaltarrangementharfærredyserennvedvertikal,krevhorisontalmeirfundamentihøgdasomgjerdettileinlittvanskelegaremontering.Einhorisontalmontertturbinvilogsåhastørrestresspåkjenningarsidandenmåbæresieigavektlangsakslingen.Sidanviskalliggeoppundergrensatilsmåkraftverkførerdettilatdeterlittstørrelsepåturbinen.DermedfellnaturlegvaletpåeinPeltonmedvertikalaksling.
Einvertikalmontertturbinharmangefordeler.Einkanutnyttefiretilseksdyser.Einreknarmedatseksdyserermakspågrunnavoptimalutnyttingavvatnetsomkjeminnogmedtankepåkonstruksjonogpris.Fleiredysergirogsåbetremoglegheitfordriftunderdellast.Deteringenfastmåteåanslåkormangedysereinønskerdådetteereivurderingssak,samtleverandøravhengig.Medfleirestrålerkanmanoppnåhøgaredriftsområde,mendetvilogsåaukekostnaden.Leverandørarharstorogbreierfaringpåsineeigneprodukt.Nokreharkanskjebesterfaringmedfemdyser,medanandreharbetreerfaringmedseksdyser.
Figur5:Viser(vertikaloppsett)ringleidning,dyserogløpehjul.[11]
3.3.2.2 RingleidningRingleidningensinfunksjoneråledevatnetsomkjemfråinntaketivassvegeninntildysene.Foråmisteminstmoglegavvatnetskraft,prøvereinågjesvingane/bendairingleidningeneinmestmogleghydrauliskutformingvedåhaslakkebend.Ringleidningenskalværesolidinnstøyptibetongforåkunnetaopptrykketfråvassvegen.Dyseneblirplassertsymmetriskrundtløpehjuletforoptimaledriftsforhold.
12
3.3.2.3 DyserDyseneeroftasteineigendelsomblirboltafastigreinrørafråringleidningen.Typiskmaterialbrukpådesseersomregelstøypejern,støypestålellerkonstruksjonsstålaltetterfallhøgde,derstøypejernerbruktpåsmåfallhøgderogstøypestålpåstørrefallhøgder.
Figur6:Prinsippskisseaveitypiskdysemednåleregulering.[8,p.64]
Ifigurenoverservieiprinsippskisseaveidyse.Sjølvedysabeståraveitrør,somkjemutfråringleidningen,ogeinålmedtilhøyrandeservomotor.Vatnetkjeminnogsidankonstruksjonenpånålaerlagamedeinslikkonusvinkelmotspissenvilvatnetleggesegsomeinstråleutfrånålespissen.Servomotorensinjobberåkunneregulerevassføringautfrådysa.Vedåtrekkenålaframogtilbakevildenkunneaukeellerminkestørrelsenpåstrålasomkjemut.
Meddenstoremengdavatnsomkjemgjennomdysavildetpåsiktblislitasje,spesieltomvatnetpådenaktuelleplasseringaerhardt.Medhardtvatnmeinastdetmengdakalsiumogmagnesiumsomførermedsegmeirslitasje.Derforblirdysemunnstykketognålespissenlagautskiftbartogieitseigtmateriale,slikatdessekanbytastutvedbehov.
Forskjellenitaldysergårpåkorstortområdeeinønskeråutnyttebestmogleg.Dessfleiredysereinbruker,dessstørredriftsområdekaneitutnyttemedhøgverknadsgrad.Hareineitkraftverkmedvarierandemengdevatngjennomåretvildetdåværeønskamedfleiredyserforåoppretthaldeproduksjon.Deterogsåeitkostnadsspørsmåldåeinaukartaldyser.
Utanpådysaharmanofteeinstråleavbøyer.Denneskalvedrasklastavslagkuttevasstrålenforåoppnåraskastmoglegreguleringoglikevektmotnettet.Reguleringavdenneharsamanhengmedlukketidavventil.Stråleavbøyersamanmednålereguleringkallastdobbelregulering.Dettegårviinnpåseinareirapporten.
Påsværtsmåkraftverkhareingjerneingenreguleringavnålellerstråleavbøyer.Ideitilfellaskjerdåreguleringavedstengeventilen.
13
3.3.2.4 Løpehjuletmedskovl
Figur7:LøpehjulforPelton,leggmerketilutformingavskovler.[8,p.29]
Løpehjulettilturbinenerdelensomomdannarvassføringseffektentilmekaniskeffektsomoverførasttilakslingen.Utformingapådenneerlikpåbådevertikaloghorisontalarrangementavaksling.Fråsenteravløpehjuletgårdeteinakslingtilgenerator.
Påendenavløpehjuletsitskovlene.Einskovlpåløpehjuleterspesieltdesignaforåoptimalisereeffekten.Vasstrålenfrådysatrefferspissenmidtpåeggaavskovlenogdelarsegitoutoversidene.Idetskovlenhartattoppheilevasstrålen,startarnesteskovlåkuttestrålenogslikvileinutnyttemestmoglegavdettilgjengeligetrykket.Dettekaneinsjåpåfigurenunder.Forøvrigerskovlaneentenheilstøyptsamanmedløpehjuletellerboltafast.TypiskliggertalskovlerpåeinPeltonpårundt15-40altetterleverandørogdiameterpåløpehjul.Kraftafråvasstråla(ne)pressarsåhjuletrundt.
Figur8:Utklippavfigurdereinservasstrålensomtreffskovl,ogkorleisstrålengårinnpånyskovl.[8,p.25]
14
3.3.2.5 OljetrykkanleggOljetrykkanleggerbasertpåPascalslovomfysikk.Pascalslovgårutpåatkraftfråeitområdekansendasttileitannaområdemedendrakraft.Denforandra(hydrauliske)kraftakandåbrukastisituasjonardereintrengeingjentakandebrukavlineærkraft.Førvardetnormaltåbrukelågtrykksanlegg,menmednyareteknologibrukarmanidaghøgtrykksanleggpåsomregel100bartrykkellermeir.
Ivasskraftverkskaloljetrykkanleggetregulerepådragogstyreventilar.Regulatorensendereitsignalommeirellermindrepådragtilservomotorensomskalstyrenålavedhjelpavoljetrykkanlegget.Servomotoreneroftastavtypenlineæraktuator,sombetyratdenskyvernoko,idettetilfelleteinål,ilineærretning.
Deterviktigatmandimensjoneraoljetrykkanleggettilåkunneregulereforvarierandebelastning,fråsålågsommoglegopptilhøgstetillatevassføringforanlegget.
3.3.2.6 LagerLagerereinavtingasomertilnærmakomplettleverandøravhengig.Detfinsikkjenokonfastsettereglarforkorleislageraskalværearrangert.Deteinpasserpåeratdeiblirlagaisamanstillingtilgenerator.Hovudlagerettileinvertikalakslaturbinvilværeaksiallageret.Dettelageretskaltaoppkreftenelangslengdapåakslingen.Einharogsåradiallagersomharfunksjonåhjelpemedstyringogopptastrålekreftenepåakslingen.Nåreinvellagersereinpåtype,kvalitet,levetid,omdetpassartilgittevilkårogmontasjeogdemontasjeforreperasjonogvedlikehald.
15
3.3.2.7 TurbinhusogundervatnEttervasstrålenhartrefteinskovlmåvatnetkommeutigjeneinplass.Nårvasstrålen”forlèt”skovlenerdetnokretingeinmåpassepå.Vassprutoguheldigundertrykkereitparviktigeting.Erturbinhusetlitevilvassprutenkunnekommetilbakepåskovleneogmedføreslitasje.Foråunngådettekandetværenødvendigåinstallereskvettlapparsomledarvatnetfråturbinmotundervatn.Undertrykkerogsåuønsktdådettekanmedførevakuumsomkanheveundervasspeilet.Detteunngåreinvedåhatilstrekkeligventilasjonogopningarforlufttilgang.Sjaktanedtilundervatnetmåsomregelforsterkastmedstålplaterforåmotståvasstrykket.
Sidanløpehjuletpåeinpartialturbinskalkunnerotereifriluftmådetværeeivisshøgdemellomløpehjulogundervatn.Denneavstandenskaldimensjonerastmedomsynpåeventuellflaum,mengdavatnsomkjemfråturbinogandrefaktorar.Foråsikresegdenneavstandentekeinutgangspunktiatstørrelsenskalværetilnærmalikløpehjuldiameterenellervedfølgjandeformel:
𝐴𝑣𝑠𝑡𝑎𝑛𝑑 = 3,5 ∗ 𝐵derBtilsvaraskovlbredda.
Figur9:Eigenillustrasjonforåvisehøgdemellomvasspeilogløpehjulet.
16
3.3.2.8 LevetidGenereltharmaskintekniskeogelektriskekomponentarreknastmedåhaeifysisklevetidpå30-60årmedrevisjonsintervallapå15-20år[KJELDE:haandbok2003,publikasjonànveàhandbok].Dettebetyrikkjeatdenaktuellekomponentenhardennelevetida.Dermederreferansefråleverandøreitviktigpunktåmerkesegvedvalavturbin.
Delersomvilblipåførtstorkraftblirlagautskiftbare.Delersomf.eks.dysemunnstykkeognålespissenblirlagaslikatdeikanbyttasut.Dessedelanevilhastorpåkjenningiformavtrykkpåvatn,samthardhetpåvatnet.
3.3.2.9 VerknadsgradGenereltharPelton-turbinarnokolågareverknadsgradennFrancispåfulllast.Sjølvomdenhareilittlågareverknadsgradvedfullast,gjerdenoppfordetmedeibetreverknadsgradlangsspekteretveddellast.SidanPeltongjerdetbraunderfleiregraderavvassføringogmedNorgeshøgefallhøgdererdeneitypparlegval.Eingodutforma,modernePelton-turbinligggjernerundt90-92%.UndersereineieksempelvisrelativverknadsgradkurveforeinPelton-turbinmedliknandestørrelselevertfråRainpowerAS.
Figur10:VisereinrelativverknadsgradskurveforeinPelton-turbinmedtilnærmasameanleggsvilkår.[12]
Verdtåleggemerketilatdennegrafenerrelativogeinvilipraksisikkjeoppnå100%,mendenvisergodtkvaeffektiviteteinkanoppnåvedPelton-turbin.
0.25 0.5 0.75 1 1.25 1.5 1.75 2 2.25 2.5 2.75 3 3.25 3.5 3.75Q [m³/s]
92
93
94
95
96
97
98
99
100
Effic
ienc
y
17
3.3.2.10 TapVedPelton-turbinensereinvanlegvispåtotypartap,varmetapogstrømmingstap.Varmetap,ellerfriksjonstap,oppstårvedoverføringaveffektfråløpehjulettilakslingen.Dennefriksjonenskapervarmesomerviktigåhaldekontrollpådådengjevredusertverknadsgrad.
Strøymingstapagjennomturbinenførermedsegtapavtypenfriksjonogfartsreduksjonvedbend.Friksjonensomoppstårmellomvatnogrørønskereinåhaldesålågsommogleg.Foråfådettetilgjereininnsidaavrørsåglattsommogleg.Fartsreduksjonenkjemavatvatnetstrøymergjennombendenirøretogmisterlittavenergiensin.
3.3.2.11 SlitasjeSlitasjepådelervilføretileinreduksjoniverknadsgradogdermedtaptproduksjon.Deterderforviktigatmaterialetsomblirbrukteravhøgkvalitetslikateinibestefallunngårmaterialfeilogbrotisveiser.Somnemnttidlegarevilogsådelersompåføraststorslitasjesomregelværeutskiftbare.Mangeogfrekventelastavslagogpåslagvilkunnemedføreutmattingavkomponentar.
Heiltgenereltkanviseieathøgareturtalførermedseghøgarefareforslitasje.SpesieltpåPelton,vedhøgtturtal,vildetværefarefordråpeslagstæringar.Dråpeslagstæringervassdråparsommedganskestorhastigheitslårlaussværtsmåpartiklarpåløpehjulet.Detteviloverlengretidføretiltæring/groptæringimaterialetpåløpehjulet.
Andreslitasjefaktorarmanharererosjonogkorrosjon.Erosjonernåroverflataaveitområde,f.eks.skovl,slitastnedpågrunnavvassflytenoverdetteområdet(ikkjedetsamesomdråpeslagstæringar).Vissvatnetinneheldsmåpartiklar,f.eks.småsandkorn,vildetteforsterkeerosjonenogkanogsåmedførekorrosjon.Korrosjonertæringavmetallforårsakaavomgjevnadaneogoppstårvedeinfysiskellerkjemiskreaksjon[13].
18
Påfigurenundersereinfarenvederosjonmedsmåpartiklarivatn.Dettefilernedeggapåskovlenoverlangtid,ogdrastiskreduseraeffektiviteten.Vasstrålenblirikkjelengerkuttariktigogvilkunnepåføreujamngangisystemet.
Figur11:Viserskaderfråsmåpartiklar,f.eks.sand,ivatnetsomsliternedmetallet.[14]
19
3.4 GeneratorViharidennedelenvaltåavgrenseosstildetsomerrelevantforvåroppgåve,altsåeinsynkrongeneratorsomerdetvanlegevaletforkraftverkpådennestørrelsenoghamoglegheitforøydrift.
Eingeneratorereinmaskinsomgjerommekaniskenergitilelektriskenergivedhjelpavelektromagnetiskinduksjon.Elektromagnetiskinduksjoneratduframberingareinelektromotoriskspenningelleremsieinleiarsomblirutsattforeitvarierandemagnetiskfelt.Vissdenneleiarenertilkoplaeinlukkakretssåvildetbliproduserteinstraumikretsensomdrivesavdenelektromotoriskespenninga.
Virkemåtentileingeneratorieitvasskraftverkeråbrukevatnettilårotereeinturbinsådermedroterergeneratoren,somvedhjelpaveinakslingoverførerenergienfråturbinentilgeneratoren.Generatorenskaperelektriskenergimedatrotorenlagereitroterandemagnetfeltsominduserereinspenningistatoren.
Magnetfeltetirotorenblirlagaaveinmindrelikestraumsgeneratorsomertilkoplapåsameakslingsomhovudgeneratoren.Dennetilførerstraumtilpolanepåhovudgeneratorenvedhjelpavsleperingarellerbørstelausutforming,somgjeratsynkrongeneratorenkanmagnetiseresegsjølv.Ioppgåvabrukervibørsteløsutforming,ogvilforklareenkeltkvadetteer.[15][16]
Vedbørsteløsmagnetiseringhardueinmindresynkrongeneratormontertpåakslingtilgeneratoren.Dennesynkrongeneratorenharankerviklinganeirotorensomertilkoplahovudgeneratorensrotorviaeidiodelikerettarbru.Spenningsreguleringaskjerviafeltviklinganetilsynkrongenratoren.Viharvaltåbrukeeinsynkrongeneratorfordidettegjevossmoglegheitforøydrift.
Someindelavvaletavgeneratorsåprøverkraftverkaåfinnedenbesteøkonomiskeløysinga,mendeterogsålikeviktigåfinnedensompassarbestfordetaktuellekraftverket,bådevednybyggellermodernisering.Eitavalternativaeinmåsjåpåeromdeiskalbrukeasynkronellersynkrongenerator.Vanlegvissåblirdetvaltsynkrongeneratorsjølvomdenneerdyrareover1MW.Synkrongeneratorerogsådeteinastevaletmedtankepåøydrift.
Foråfåbestmuligverknadsgradfordettekraftverketharerdetvalteingeneratormedhøgtturtalpågrunnavhøgtrykksanlegget.Magasinkraftverkblirgjernekallahøgtrykksanlegg[17].
Sidandeterstorkonkurranseigeneratormarknadensåprøvesdetåsparemestmoglegnårdetkjemtilgenerator.Einavmetodanedeibrukerforågjeregeneratorenbilligasterågjereluftgapetminstmogleg.Dettemedførermindrelekkfluksogdermedtrengeinmindremagnetiseringsenergi.Medmindremagnetiseringsenergisåkaneinbrukemindrekoparirotoren,ogdermedsparepengarpåkoparen.
TeorifrågeneratorerhentafråIndarogEBL,sjåvedlegg1og2.
20
Detteførerderimottilnokreulempersomatroterandemasseblirmindreoggeneratorenblirvanskelegareåsynkroniseremotnettet.Grunnentilatgeneratorenblirvanskelegareåsynkroniseremotnetteteratdenblirvanskelegareåregulereforraskeendringarieffekt.Mindreluftgapførerogsåtilaukaanker-reaksjon,somigjenaukarsynkron-reaktansen.Detteførertilataggregatetblirmindreelektriskstabiltogkanføretilspenningsvariasjon.
3.5 ViklingsoppbyggingogtyparviklingStatorviklinganeerbygdoppaveitbestemttalstavarsomerlagtinnisporistatorblikket.Stavanekanbeståaveinellerfleireleiarar.Medeinleiarpr.stavsåheiterdeteinvindingsspole.Dersomdetermeirenneinleiarpr.stavsåheiterdetfleirvindingsspole.
3.5.1 ViklingstyparStavanekoplastsamanetterforskjelligeprinsipptilspolerogspolegruppersomigjenblirkoplasamantilkompletteviklingar.Ieldremaskinererdetspesieltoftebruktplanviklingar.Vedplanviklingarsåerdeteinstavikvartspor,ogsamankoplingavstavanemåskjeifleireplan.Atsamankoplingaskjerifleireplanbetyratdeiforskjelligesamankoplinganeikkjeerpåsamenivå.Deterdettesomhargittnamntildennetypenviklingar.Ulempamedeislikviklingeratviklinganeblirforskjelligeetterkvaforeitspordenliggiogdetteerikkjeåføretrekkefråeitproduksjons-messigståsted.
Bølgjeviklingarereinannentypevikling.Dennehartostavarpr.spor,eintoppstavogeinbotnstav.Grunnentilatdennetypenviklingarharfåttnamnetsitteratviklinganegårieinslagsbølgjelangsomfangettilstator.Samankoplingmellomstavaneskjerfråbotnstavtiltoppstavogkanskjeieitplanimotsetningtilplanviklingar.
Eintredjetypeviklingersløyfeviklingsomerlikbølgjeviklingarbortsettfråatsamankoplingamellomstavaneerslikatdetdannastsløyfeforkvarpol.
21
3.5.2 TransponeringForåreduseresirkulasjonstapablirdelleiaranetransponert(tvinna)etterforskjelligesystem.Prinsippetmedalltransponeringeratvisørgerforatspenningsdifferansenmellomdeipunktaderdelleiaraneerparallellkoplablirdelvisellerheiltfjerna.Dersomparallellkoplingaskjerikvarendeavkvarstav,ellerikvarspole-ende,måtransponeringaskjeisporet.
DenvanlegastemåtenfortransponeringerRoebel-metoden.Meddennemetodenvilkvardelleiartaalleposisjonaroversporhøgdaeinellerfleiregongar.Dermedsåharvioppnåddatkvardelleiarharblittutsattforgjennomsnittleglikmengdelekkfluksoverstavlengda.Vedatkvardelleiarblirutsattforsamelekkflukssåblirdenindusertespenningalikforalledelleiaraneogdermedblirsirkulasjonsstraumaneeliminert.
Figur12:RevolveringmedRoebel-metode.HentafråEBLshandbøker
Einannamåteåløyseproblemetmedsirkulasjonsstraumarpåeråisolerekvardelleiarfråkvarandreiheileviklinga,fråfaseuttaktilnullpunkt.Dåkantransponeringaskjeikoplingamellomdeiforskjelligestavaneellerspolegruppenepåeinslikmåteatspenningsdifferansenforeitvisstalstavarblirmestmoglegeliminertavrestenavstavane.
22
3.5.3 SvingmasseSvingmasseerdenmassengeneratorenharirotoren,turbinen,aksling,svinghjuldersombrukt,ogvedatdenroterarogdermedlagrarkinetiskenergi.Svingmassenvilutjamnevariasjonariturtalvedmindrevariasjonarilast,slikatregulatorenhartidtilåendrepådragettilturbinen.Svingmassenmotverkerogsåujamnheitibelastningatilnettetogstabiliserafrekvensen.Svingmassenerviktigforgeneratorenvedhurtiglastavslagforåunngåforhøgrusing.
Eiteksempelpåkviforsvingmasseerviktigervisseinkraftstasjonfellutavnettetpågrunnavfeilelleruhell,vildettedåskapestoreproblemfordeiresterandekraftstasjonane.Imangetilfellevilunderdimensjonertesmåkraftverkblikoplafrånettetdådesseikkjetålerdette,dermedvildetbliendadårlegarebalanseinettet.Medhøgsvingmasseellerriktigdimensjonertsvingmassevildetikkjeblinødvendigåkoplekraftverketfrånettetvedfeil,ogdettevilværeeinfordelfornettet.
3.6 TapiviklingarLekkfluksenmellomsporavarieraoversporhøgda.Lekkfluksenibotnavsporeterliknullogdenerstørstitoppenavsporet.Dettebetyratdetereinstørregjennomflytavlekkfluksgjennomdenøvstedelleiarenennveddennedstedelleiaren.
Denindusertespenningensomkvarenkeltdelleiarfårpågrunnavlekkfluksblirdermedstørstpådeiøvredelleiarane.Dersomvitenkerossatviparallellkopladelleiaraneibeggeendaneavstavane,vilspenningsdifferansensomviharmellomdeiforskjellegedelleiaranedriveeinsirkulasjonsstraummellomleiarane.Dettevilføretiltilsvarandesirkulasjonstapsomkanbliavvesentligstørrelse.
3.7 Fysiskutforming
3.7.1 Langsamt-roterandegeneratorLangsamtroterandegeneratorharforholdsvisstorstatordiametermedeintungrotorogstorhydraulisktilleggslastfråturbinen.Hydraulisktilleggslasterdentilleggslastasomturbinenerpågeneratorenogdetekstratråleiksmomentetturbinenhar.Turbinsjaktasdiameterersomregelmindreennstatorboringasdiameter.Medlageretplassertunderrotorenvileinoppnåeitenklareoglettarearmkryss,ogoverføringaavkrefterfrålageretviaarmkryssettilfundamentetblirogsåenklare.
Armkrysserdeistålelementapåtoppenavgeneratorensomforbindlageramedfundamentet.Medeiløysingderlagereterunderrotorsåtrengeinikkjeeitstyrelageroverrotor,ogdåunngåreintapistyrelager.Eitkravtilkritiskturtaleratdetskalligge15-20%overrusingsturtaletforaggregatet.
23
Forlangsamtroterandegeneratorermekaniskdeformasjonavrotordenavgrensandefaktorenpågrunnavdeistoredimensjonane,medandeimekaniskespenninganesomregelerrelativtlåge.Rotorringenbestårofteavblikksegmenterogblirsomregelbygdpåanlegget.Detteerpågrunnavtransportavgrensingar.Einslikrotorringbliroftekallakjederotorfordisegmentablirlenkasamanmedboltartileitringkjede.
Kjederotorarerbygdopppåeinmåtesomblirkallaventilertring,ogdetvilseiatdenharradialeventilasjonskanalarsomgjeveinsværtjamnventilasjonogdermedkjølingavbådefeltviklingogstator.Dettehardenfordelenatdetikkjetrengpåbyggavifter.
3.7.2 HurtigroterandegeneratorHurtigroterandegeneratorarutførastvanlegvismedeitkombinertbære-/styrelagerplassertoverrotoren.Dennetypenmaskinerharofterelativtstorjernlengdeiforholdtildiameteren,ogblirderforutførtmedeitstyrelagersomerunderliggandepågrunnavkravettilkritiskturtal.Forhurtigroterandemaskinererdetdeimekaniskespenninganesomerdenavgrensandefaktorenpågrunnavdethøgerusingsturtalet.
Deimekaniskedeformasjonaneersomregelaldrieitproblem.Itilleggvildetkritisketurtaletofteavgrensekonstruksjonsmoglegheitenepågrunnavdenslankeutføringamedeinforholdsvislangakselstreng,ikombinasjonmedhøgtrusingsturtal.
Rotorringenihurtigtroterandegeneratorarblirofteutførtismiddstålsomerkrympapåeitnav.Nokregangarsåerdetikkjeplasstilnavetiringendåringenkanblifortjukk.Deterdeikreftanerotorringenskalmotståsombestemmertjukkelsen.Vissdetikkjeerplasstilnavetsåblirrotorringenkrympadirektepåaksling.
Iekstremetilfellevilikkjedetteværegodtnok,ogeinmådåsmiakslingenogrotorringenieitstykke.Dettehengogsåsamanmedkravettilkritiskturtal.Ventilasjonenihurtigroterandemaskinerblirsomregelutførtavaksialeviftermedjusterbarebladvinklar,medeiviftepåkvarendeavrotor.
3.8 Feilvedunormaldrift3.8.1.1 KortslutningistatorKortslutningpåfaseuttakaellerlengreutpånettetvilforårsakestorekortslutningskrefterpåstatorviklingane,spesieltspolehovudetogstøttesystematildesse.Vivilogsåfåeitkortslutningsmomentsomvilutsettefestningamotfundamentetogblikkpakkensfestningmotstatorhusetforpåkjenningar.Detsamevilogsåskjemellomrotorringognav,samtmellomnavogaksling.
Detvilogsåoppståstorekortslutningskrefteridempeviklingaskortslutningslaskermellompolane.Einlaskereinkoplingsskinnemankanbruketilåkortsluttekoplingsklemmer.Størrelsenpåkortslutningskreftaneogmomenteteravhengigavdensamlareaktansenikortslutningskretsenogdennekanbli5til15gangarstørreenndetsomviharinormaldrift.
24
3.8.1.2 FeilsynkroniseringFeilsynkroniseringerateinfasarinngeneratorenpånettetmedforstorfasevinkelmellomgeneratorenognettetsspenningsvektor.Iverstefallfasareininngeneratorenpånettetimotfaseogeinvilfådetsamesomeinkortslutningogoppførersegsomnemntover.Vedfeilsynkroniseringsåerkraftasomgeneratorenblirutsattforbestemtavkortslutningsytingatilnettetogvinkelforskjellenmellomspenningsvektorentilnettetoggenerator.Ideimestekstremetilfellavilikkjegeneratorenkunnetåledessepåkjenningane.
3.8.1.3 OverharmoniskespenningskomponentarDetteernokosomoppstårnåreinharstorelikerettarlaster,somf.eks.aluminiumsverkellerlastfråsmelteverk.Størrelsenpådeioverharmoniskespenningskomponentaneeravhengigavlastasistørrelseognettetskortslutningsytingsettfrågeneratoren.
Verknadenpågeneratorenpågrunnavoverharmoniskespenningareratdetblirindusertoverharmoniskestraumar,primærtidempeviklinga,ipoloverflataogistatorblikkpakken.Dettegjevutslagpågeneratoreniaukatemperaturideisamedelane.Åmotverkedeioverharmoniskespenningskomponentanefrånettetereiannaoppgåvesomdempeviklingahar.
25
3.9 StatorInformasjonenifølgjandekapittelbaserarsegpådokumenttilsendtfråIndar,sjåvedlegg2.
3.9.1.1 MagnetiskkjerneDenmagnetiskekjerneistatorenerlagaavtynneblikkplatersomlaminerastsamanlagvis.Blikkplateneerlagaavstålmedlavtkarboninnhaldogbrukereilegeringavstålsominneheldsilisium.Grunnentildeiikkjebrukareinmassivkjerneeratdeiprøveråunngåtap,sliksomvirvelstraumstap.Deterogsåforåunngåvarmeutviklingikjernen.
Blikkplateneblirlaminertsamanlagvisioverlappandelag.Nårplateneblirtryktsamanerdetikkjeallepåeingang,mendeiblirlaminertsamaneitmindretalpr.gang.Medmåtendeilaminerersamanblikkplatenegjerdettetilatdeihareinhøgmekaniskstyrke.Deitynneblikkplateneharogsålavmagnetisktapsfaktor.
Foråfåeffektivkjølingavkjernenogviklinganesåerdenbygdoppmedradialekjølekanalar.Deilaminerteplateneformersamandenmagnetiskekjernenigeneratoren.Nårmagnetiskekjernenerferdiglaminertsåblirdetutførttestarpådenvednominellinduksjonforåfinneutomdeternokonkortslutningmellomlagailamineringa.
3.9.1.2 StatorviklingarStatorviklinganeeravtypentre-fase,ogviklinganeerbygdoppitolagforstjernekopling.Beggeendanepåviklinganeertilkoplaeittilkoplingspunktsomerirammatilgeneratoren.ViklinganeerisolertisamsvartilVPI(VacuumPressureImpregnation)systemet.
Detteisolasjonssystemetharveldiggodedielektriske,termiskeogmekaniskeeigenskaparoghardemonstrertsinpålitelegheitimangehundremaskinerdeisisteåra.Detteundernormaleforholdogfeilsituasjonar.
3.9.1.3 ViklingasoppbyggingKvarviklingersattsamanavtynnekopartrådarsomerisolertkvarforseg.Nårviklinganeerforma,såerviklingateipasamanmedeinteipsominneheldglas.Detblirbrukteinrobottilåteipeviklinganeslikatteipenfåreitkonstanttrekkraftpåtapenoverheilelengda.Etteratviklinganeerisolertsåblirdetmontertbeskyttelsemotkoronaeffekten.Koronaeffektereinutladningsomskjerpågrunnavvæskeellergassarsomomgjevelektriskeleiararblirionisert.Denneisolasjonenerisamsvartilkvaspenningsomernominellspenninga.
3.9.1.4 ViklingsmontasjeFerdigeviklingarmonterastisporistatorenogerfestamedkiler.Tilkoplingspunktaerlodda.TemperaturovervakingskjervedhjelpavPT-100elementsomerplassertuniformt.Hererdeimontertimellomdenøvreognedsteviklingogmidtisporetsomviklinganeermonterti.
26
3.9.1.5 ImpregneringogherdingDetnestesomskjermedstatorenogdeimonterteviklinganeeratdeiblirsendtgjennomeinprosesssomheiteVPI(VacuumPressureImpregnation).Detteinneberatstatorenblirsenkanediharpiksogdetteblirherdamedhøgtemperatur.
Someitresultatavdenneprosessensåerdenmagnetiskekjernen,viklingane,kilaneogstripsaeinsamanhengandeeining,somkanståimotalledeielektriskeogmekaniskekreftenemaskinenkanbliutsattforveddrift.Detteinkluderatransienteforholdsomforeksempelutladingarogfråkopling.
3.9.2 VPI(VacuumPressureImpregnation)VacuumPressureImpregnation,oversatttilnorsk:vakuum-trykk-impregnering.VPIereitsystemderdeibrukertrykkogvakuumforåfåtilinntrengingavvæskeiforskjelligekomponentar,ivårttilfelleerdetharpikssomskalbrukasttilåimpregnereviklinane.DetervanlegåbrukeVPIpåelektriskekomponentarfordidenneprosessengireinisolasjonutansmåholrom,somvilkunnegjefleirevarmestedervissdeiikkjeblirfjerna.
NokreavfordelanemedåbrukeVPIerforlengalevetidpåmaskina,redusertbehovforvedlikehald,girgodbeskyttelsemotytrepåverknadarsomoljeoggirforbetraytingogpålitelegheit.[18]
3.10 RotorInformasjonenifølgjandekapittelbaserarsegpådokumenttilsendtfråIndar,sjåvedlegg2.
3.10.1.1 GenereltomrotorRotorenbestårihovudtrekkavakslingogmagnetiskblikkellersvartblikkmedspor,derviklinganevilblimontert.
3.10.1.2 AkslingDenerlagaavbestekvalitetlaminertellersmidtstål,testaforperfektmateriellhomogenitet.StålavtypenS355J2G3blirvanlegastbrukttildette.Akslingenblirmaskinertoverheilelengda,overflatenesomlageraskalglipåerpolert.Dendrivneendenavakslingenblirbygdisamsvartilturbinfabrikantenskrav.
3.10.1.3 RotorkjerneRotoravdennetypenerlagaavmagnetiskstålellerformametallplater,sommagnetiseringsviklinganeermontertinni.Kjernentilrotorenharkanalarsomgårfråsenteroguttilkantenforkjøling,detteblirkalladenradialekjølingaavrotoren.Denaksialekjølingakjemfråmellomrommetsomkjemfråsporaiakslingen.
27
3.10.1.4 PolarPolaneidennetypenrotorereindelavrotorkjernen.Polaneerisolertfråsporameddobbellaminertisolasjonskappe,dereineermekaniskisolasjonogdenandreerelektriskisolasjon.Nårviklingaerferdigsåblirdenfestatilrotorenmedglas-fiberstripssomblirpolymertmedtemperaturvedhjelpaveinomn.EtterdenneprosessenblirdeiutsattforeinVPIprosess.
3.11 Magnetisering3.11.1.1 StatorMagnetiseringsrammahareitdeksellagetavståldermetallplatenesombyggaropppolaneermontert.Polaneeravlastavedtilkoplingspunkta.Viklinganeersomregellagaavfleirerundeleidningar.Rammaharskruersomblirbrukttilåjustereinnstatoreniforholdtilrotor.
3.11.1.2 RotorRotorenereinringsomermontertpåhovudakslingentilgeneratorenvedhjelpavvarme-ekspandering.Kjernenerbygdoppavelementmedlitetapmontertpåringenvedhovudakslingenvedhjelpavtrykkplater,dereinhareipåkvarside.Påutgangenavpolaneerdetmontertdiodarsomlikerettarvekselstraumenogførerlikestraumentilpolane.
3.12 Fundament
3.12.1 StyrelagerStyrelageretersomregelmontertpånedstedelenavmaskina.Funksjonentildettelagereteråabsorberedeiradialevibrasjonanefråmaskinaogturbinen.Styrelagereterikkjeelektriskisolert.Lagereterbygdoppavfleireradialjusterbareputer.Varmensomoppstårilageretblirfjernamedhjelpavolje.Oljenblirderetterkjøltnedvedhjelpavnaturlegkonveksjon,pumparundtellervedeinolje/vatnvarmevekslarmontertvedoljereservoaret.DetermontertPT-100elementforåovervaketemperaturpåolja.
3.12.2 AksiallagerAksiallageretersomregelmontertiøvredelavmaskina.Funksjonentildettelagereteråabsorberedeiaksialeogdeiradialevibrasjonanefråmaskinaogturbinen.Aksiallagereterelektriskisolert.Lagereteroppbygdavfleireradialjusterbareputerforradialvibrasjonane,ogfleiresegmenterteputerfordeiaksialevibrasjonanetilmaskinaogturbinen.Deisegmenterteputeneharjusterbaredreiepunktfordeiaksialekreftene.Kjølingblirliktsomvedstyrelageret.
28
3.13 KontrollanleggInformasjonenifølgjandekapittelerhentafråNVEsVeilederiplanlegging,byggingogdriftavsmåkraftverk[19].Kontrollanleggeterhjernenikraftverketogdeterherdeiflestelogiskefunksjonarogautomatikkerinnebygd.Småkraftverkharkravtileinforenklaturbinregulator,menomeinhartenktåkjøreøydriftanbefalerFIKSateinbrukareinfullturbinregulator.Eitkontrollanleggkanmangjernedeleoppifemhovuddelar:
• Indikatormedinstrumentogstillingsvisning• Kontrollfunksjonarformanuellstyringogregulering• Vern-funksjonarforautomatiskkontroll• Feilmeldingforvarsling• Hjelpeanleggforåskaffeanleggskraftiformavvekselstraumoglikestraum
(batterispenning)
Kontrollanleggidagbeståravdatabasertemaskinarellerprogrammerbarelogiskesystem(PLS),ogdesseblirplassertibeskyttaskaplagaavmetall.Kontrollanleggetharfølararplassertuteisystemetogdessesenderinformasjontilkontrollanleggetslikatdetkanfungere.Eiavoppgåvenetileitkontrollanleggeråovervakeanleggetvedfeil.Visseinfeiloppstårsåerdetviktigatsystemettardeiretteførehandsreglaneogopererariktig,slikateventuelleskadarkanminimerastellerunngåast.Feilasomsystemetprøveråunngåerhovudsakligmekaniskefeilellerelektriskefeil.
3.13.1 PrinsippforbyggingavkontrollanleggDetermangeforskjelligeprinsippforåbyggeeitkontrollanlegg,ognokreavvalasommåtakasteromkontrollanleggetskalbaserasegpåkvilestraum-ellerarbeidsstraum-prinsippet.Kvilestraum-prinsippetbetyratsystemetreagerernårstraumenblirbrote,menikkjenårdenblirtilkopla.Arbeidsstraum-prinsippetbetyrateinhareinlukkakretssomdetvilgåeinstraumgjennom.Visseinmistarstraumensåvilsystemetoppdagedette.Einmåogsåveljeomkontrollanleggetskalhaautomatiskellermanuellstart.Deterogsåeitvalomeinvilhafjernstyringavanleggetogeinmåbestemmekorleiseinvilstyrekontrollanlegget,entenmeddatamaskineroggrafiskskjermarellermedkonvensjonelletavler.Vernefunksjonanetilkontrollanleggetmåentenbyggastinnistyresystemetellerværesomseparateoguavhengigeeiningar.Einmåfinneutkorleisinnmatingtilnettetogkraftverketsinstraumforsyningskalordnast.Detmåutarbeidasteiteinlinjeskjemasomforklarerhovudfunksjonanetilkraftverket,samtkorleisvernefunksjonaneskalfungere.Ansvarsforholdaiforbindelsemedautomatiskstartmåavklarastmednettselskapet.
29
3.13.2 HjelpeanleggACogDCInformasjonenifølgjandekapittelerhentafråEBLsihandbokomfunksjonsbeskrivelseavkontrollanlegg.
3.13.2.1 Stasjonsforsyning,ACspenningVekselstraumforsyningatilkraftverketskjergjennomeinstasjonstransformatorsomertilkoplageneratorenog22kVnettet.Somregelharkraftverkeinekstraspenningstilførseltilfellespenningsutfall.Dettekanvereeiteksterntdieselaggregat.Dieselaggregatetskalberreforsynedeiviktigastekursane(prioritertfordeling).Detteerpågrunnavmoglegheitaforøydrift.Størrelsenpåstasjonstrafoenblirbestemtutifråkvalastsomerikraftstasjonen.Kraftverketharsomregelautomatikkforåveljedenspenningstilførselensomeraktiv.
3.13.2.2 Hjelpeanlegg,DCspenningIeitkraftverkerdetviktigateinhareisikkerlikespenningsforsyningforatkontrollutrustingaskalfungere.Deterviktigatanleggetforlikespenningerutførtslikatkonsekvensanevedfeilerminstmogleg.
Eitkraftverkharsomregeltohovudgruppeforlikespenningssystemet.Einetypenavlikespenningssystemharspenningsnivåpå220Veller110V,somblirbrukttilstyrestraum-forsyningforrelévern,overvaking,styringogforsyningtillikestraumsmotorarogstartmagnetiseringavgenerator.Denandretypenavlikespenningssystemharspenningsnivåpå24Vog/eller48V.Dettesystemeterforspenningstilførselentilsambandsutstyrogutstyrforfjernkontroll.Eithjelpesystemforlikespenningbeståravbatterioglikerettarsomforsynalikespenningsfordelingar.
Vedvanlegdriftsåharkraftverkettilførselavvekselstraumogdermederdetlikerettarensomstårforspenningsforsyningaogvedlikehaldsladarbatteria.Visskraftverketmistervekselspenningasåtarbatteriaoverspenningsforsyninga.Vanlegvissådimensjonerastbatteriaslikatmankanstarteaggregatetsjølvomvekselspenningaharværtbortei10timar.Vedspenningsnivåpå24Vog48VerdetvanlegåbrukeDC/DComformararogikkjeeignebatteri.
30
3.13.2.3 BatteriBatteribankentilkraftverketblirplassertieiteigerommedgodventilasjon.Nåreitbatteriladastsåutviklastdeteingasssomletttarfyr,knallgass.Foråhindregassutsleppsåbrukastdeteksplosjonshindrandeproppar.Proppaneerlagapåeinslikmåteatdukanfyllepåvatnogsjekkeladetilstanddirekte.Denbatteritypensomblirmestbruktereitstasjonærtrøyrplatebatterimedblylegeringarsomerbyggaforstorkapasitetvedlangeutladningstider.Dennetypenbatteritålerogsåkonstantlading.Batteriablirsikramedeignebatterisikringarogdesseblirplassertibatterisikringsskap.Sikringaneerderforåsikrebatteriogkabelmotkortslutning.Skapetharogsåmoglegheitforågjeredetsikkertåjobbepåbatteriaogforåenkeltkunneforetakapasitetstestaravbatteri.
3.13.2.4 LikerettarLadelikerettarenmådimensjonerastslikatdenkanleverenoklaststraumtillikespenningssystemetognokladestraumtilbatteria.Forlevetidatilbatteriaerdetviktigatlikerettarenhareinkonstantladespenning,detteoverheilebelastningsområdetillikerettaren.Bly-batteriskalhaeinladespenningpå2,23Vpr.celleforutnyttebatteriabestmogleg.
3.13.2.5 BatterivaktBatterivaktasoppgåveeråovervakespenningsnivåogisolasjonstilstand.Dersomdetikkjeerisamsvarmedinnstilteverdiar,såskaldenvarsleomdette.Denenklasteformforovervakingavsystemeterminimumspenningsovervakingogjordfeilovervaking.Detburdeogsåveremoglegheitforåforetaspenningsmålingogisolasjonsmåling.
31
3.13.3 GenerellomreguleringMåletmedreguleringeratbelastningpånettetogenergiproduksjonenskalværeilikevekt.
Vedlastendringskalregulatorenmotverkeendringaraskastmoglegvedåtilpassepådragettilturbinen,altsååtilpassevassmengdainnpåløpehjul.Foråoppretthaldenettfrekvensenpå50Hzerdetderforviktigmedraskreguleringforåunngåuønsktefeilifrekvens.Ønskereinåkjørepåisolertnett,ogsåkallaøydrift,erdetviktigmedeinvelfungeranderegulatorforåoppretthaldeeitstabiltnett.
Reguleringsprosessentarforsegnettfrekvensensomutgangspunkt.Kjemdeteiendringilastveddenne,sendesdeteitsignaltilturbinregulatorsomfortelomeinmåaukeellerminkepådragetforåoppretthaldefrekvensen.
Påfigurenundersereinkvarollenettfrekvensenharireguleringsprosessen.
Figur13:Prinsippskisseavkraftverkmedturbinregulator.[20]
32
3.13.3.1 LastendringSomnemnttidlegareermåletåoppnålikevektmellomenergiproduksjonogbelastningapånett.DetelektriskenettetiNorgeharikkjeeifastbelastning,menhellereinbelastningspreiddutoverforskjelligetiderpådøgnet(lasttoppar).Nårfolkståroppognårdeikjemheimfråskuleellerjobbergjernedåforbruket,ellerbelastninga,pånetteterstørst.Akkuratetterdettetidsrommetblirbelastningalågareogeinfårlastavslag.
Vedplutseligeavslagibelastningavilaggregatetsomdreiingshastigheitaukeogeinfårrusing.Rusingoppstårnårgeneratorengårforfulltomdreiingshastigheitmedledeapparatfulltopent,ogmisterplutseliglasta,altsådenblirkoplafrånettetpåfeilmåte.Vednormalrusingskalikkjegeneratorentaskade.Vedåtilpassepådragetkaneinmotverkerusing.
Somnemnttidlegare,kandetteløysastmedeistorsvingmasse,entenigeneratorenellervedeitsvinghjul.Derimoterstoresvingmasserdyreogeinprøvergjerneåkuttenedpådennedelenforåoppnåbillegaregenerator.
Sidanstoresvingmassererdyre,prøvereinågjerelukkehastigheitatilpådragetsåhøgtsommogleg.Derimotførerdettemedsegeitnyttproblem.Vedraskendringilukkehastigheitavileinfåtrykkstøytirørleidningen.Dennetrykkstøytenvilkunneoppnåsåpassstorekrefteratdetiverstefallkanøydeleggerørogventiler.Omeinfårstørreproblemmedlukkinga,ogomdreiingshastigheitaoppnårkritisknivå,fåreinkritiskrusing.Iavsnittetundertarviforossdennekritiskerusinga.
Kritiskrusingskalliggepåeitdefinertnivågodtoverrusingsturtalet.NVEtilråderatkritiskrusingliggpå30%overrusingsturtalet.Kritiskrusingerdetturtaletruseverneterstiltinnpåogdersomgeneratorenoppnårdetteturtaletsåvilrusevernetstoppegeneratorenforåunngåskade.Skadersomkanoppståvissgeneratorenfåroppnåkritiskturtal,utanatdenblirstoppa,eratdukanfåtotalhavari.
Normalreguleringerdetdysenesomstårfor.Servomotorenfår”beskjed”fråregulatorenatdenønskeråaukeellersenkepådraget.Såstyrerservomotoren,vedhjelpaveitoljetrykkanlegg,nålaidysatilågåframellertilbake.Pågrunnavutformingatilnålavildenalltidlageeinvasstrålesomkjemutifriluftmotskovlfrånålespissen.Sidannålamålukkesegmedeinvisshastigheit,foråunngåtrykkstøyt,vildenikkjekunnetilfredsstillekravettilfrekvensinnangitttidsrom.Veddennetyperegulering,altsååhaldefrekvensmedstatikk(grensesomregelmellom1-12%),spelarFIKSinnpåkrav.
33
Sidannålaikkjealltidoppnårdettekravet,tareinvedPelton-turbinar,ibrukstråleavbøyerveddysa.Denneharsomfunksjonåkuttevasstrålenfrådysavedplutseliglastavslag.Medstråleavbøyerogstyringavnålidysehareinoppnåddeitprinsippeinkallardobbelregulering.Vedåbrukedetteprinsippetoppnåreinendåraskareregulering.Detmotsetteskjervedlastpåslag.
Reguleringshastigheitatilsystemetblirsattutifråblantannasikkerheit,materialstyrkeogreglarfordrift.KravtilreguleringogtidskonstantarfinnereiniFIKS(Funksjonskravikraftsystemet).NåreintekomsyntilFIKS,materialval/kvalitetognaturgitteparameterarsomhøgdeogvassføring,kaneinfastslåkravtilreguleringafordetaktuellekraftverket.
Einbørogsåmerkesegatfysiskeeigenskapartilmekaniskesystemogeventuelletilhøyrandetunnelarverkarihøggradinnpåhurtigreguleringogstoppvedfeil.
Deterogsåviktigatregulatorikkjeverkarforraskt,dårasklukkingavpådragsorganvilkunnemedførekritiskturtal,somigjenkanmedførefarligeforholdsliksomhavaripåmekaniskeoghydrauliskekomponentar.
Foråsummereoppdeisisteavsnitta:eintekførstogfremstomsyntilmekaniskeogfysiskeforhold,ogstillerregulatorinnetterdesse.DeretterprøvareinsålangtsommoglegåretteseginnmotFIKSsinekrav.
Påmindre,typeminiogmikro,kraftverkerdetlågarekravtilregulering.Isliketilfelleerdetnokåbrukeventil,somregelavtypenspjeldventil,tilåstyrepådraget.
34
3.14 ApparatanleggApparatanleggharsomoppgåveåtransporteredenproduserteelektriskeenergienfrågeneratorenogframmotkraftnettet.Apparatanleggetbestårhovudsaklegavkoplingsutstyrpågeneratorspenningsnivå,transformator,kabeloghøgspenningsutstyr.Innføringavtransformatorengirosstospenningsnivå.Deterviktigatapparatanleggdimensjoneraststortnokforåkunnetåledenmaksimalestraumbelastningasomkanoppstå.[7,pp.96-97]
3.14.1 TransformatorNestenalldenelektriskeenergiensomblirprodusertavstoreogsmåvasskraftverkeriutkanten,måfraktastmotstadanederdenelektriskeenergienforbrukast.Innføringaavtransformatorenharmogleggjortoverføringavelektriskenergioverlengreavstandarmedmindretap.Forditapaikraftleidningaerproporsjonaltmeddenelektriskemotstandenogkvadratetavstraumen,vileinvedåsenkestraumenoppnålågaretap,samtlågaretverrsnittpåkabel.[6,p.8]
𝑃 = 3 ∗ 𝑅×𝐼9 [5,p.86]
Formel:Effekttapa,Persummenavresistansenmultiplisertmedkvadratetavstraumen.
Somnemntovanfor,transformerereintransformatorelektriskvekselstraummedeinvissspenningtileitannanivåvedbrukavinduksjonsprinsippet.Induksjonsprinsippetfungererslikatnårdetblirkoplaeinlastinnpåsekundærsidavildetgåeinstrømikretsensomvilskapeeinfeltfluksidenmagnetiskekretsen(jernkjernen).Dennefeltfluksenviligjenskapaeinindusertspenningpåsekundærsidasomeromtrentliksompåprimærsida.
Ønskeligstraumogspenningavhengeravvindingsforholdetmellomprimær-ogsekundærsida,menuansettblirproduktetavstraumogspenningminustapdetsame.Detvilseieatuansettkormykjestraumdutarut,vilsummenavstraumogspenningblitilnærmalikpåbeggesideravtransformatoren.[21,p.60]
Figur14:Forenklaprinsippskisseavdeneinefasenmedbelastning[6,p.40]
35
3.14.1.1 TapogverknadsgradVedberekningaveintrefasatransformator,forenklarvidettilteorienomeinfasetransformatoren.Vedåutvikleeitforenklaekvivalentskjemafortransformatoren,gjevdeteitmeiroversiktlegogeienklareutrekning.
Figur15:Ekvivalentskjemaforeinfaseieittrefasesystem.[6,p.50]
Einideelltransformator(markert)ereieiningsomikkjeharnokotapoghareinperfektmagnetiskkopling,meniverkelegheitaskjeringenomformingavenergiutantap.Iprinsippetvildåeintransformatorgjemindreenndenopptar.Differansenmellomgjevenogopptatteffekterdåtapaitransformatoren.Tapabeståravtomgangstapogbelastningstapavhengigavkvaslagsdriftsmodus.Nårprimærviklingaertilkoplanettmeddriftspenningogikkjeharnokoformavlast,kanviseieattransformatorengårpåtomgang.Dåviltransformatorentrekkeeinlitentomgangsstrømforågenererefeltfluksenpåprimærsida.[22,pp.11-12]
Nåreivekselspenningkjeldeerkoplatilvilogsåfeltfluksenijernkjernenblivekslande,nokosomførertilhysteresetapogvirvelstraumtapdådessetapaeravhengigeavfrekvensenpåvekselstraumenogfluksenpåmagnetjernet.Tomgangstapaertilnærmakonstantuavhengigavbelastningsålengespenningaerdensame.Detteskyldastleidningenselektriskemotstand,resistans.Resistansengjerdetatdetutviklesvarmeileidningen.
Nåreinbelastartransformatorenvilnokoavenergienforsvinneiformavvarmeiviklingane.Dettetapetblirkallaforbelastningstapellerkopartapogskjerialleleidningarsomførarelektriskstraum.Kopartapaaukarkvadratiskavbelastningsstraumensomflytikretsen.Aukareinstraumentildetdobbelte,viltapetauketildetfiredobbelte.[6,pp.38-42,23]
36
Formel:Verknadsgradfortransformator[23]
𝜂 = 𝑛 ∗ 𝑆< ∗ 100
(𝑛 ∗ 𝑆<) +𝑃@ ∗ (𝑛9 ∗ 𝑃A)
P0 Tomgangstap W
Pk Kortslutningstap W
n Belastningsfaktor
𝜂 Besteverknadsgradenfortransformatoren
SN Merkeytingfortransformator VA
3.14.1.2 TeknisklevetidTeknisklevetiderdentidadettarforattransformatorenikkjeklarersintiltenktefunksjon.Detteskjergjernepågrunnavaldringavisolasjonellersvekkingarikomponenten.
Levetidaersterktavhengigavtemperatur,menandrefaktorarsomfuktigheitogoksygenerogsånokosomførertilaldringognedbrytingavisolasjonspelarogsåinn.Driftstemperatureneravhengigavkorhardtdenblirbelastaogsievnetilåkjøle.Deterestimertatlevetidatilisolasjonenfordenepoxyharpiksisolertetransformatorenhalverastforkvar7°Ctil10°Caukingidriftstemperaturen.Foroljefyltetransformatorererdenneaukinga8°C.Ikombinasjonmedfuktigheitogluft,kannedbrytingaavpapirisolasjonogandretyparisolasjonakselerast.[24]
Temperaturklasse
Angirøvretemperaturgrenseforisolasjonsmaterialetundernormaldrift.Desseharsamanhengmedtemperaturogbelastningstappåvikling.
Tabell1:Temperaturklasse.[6,p.103]
Temperaturklasse A E B F H
Max.Omgjevnadstemperatur(°C) 40 40 40 40 40
Tillateligtemperaturstigning(°C) 60 75 80 105 125
Termiskmargin(°C) 5 5 10 10 15
Sum(°C) 105 120 130 155 180
37
3.14.2 MåletransformatorarMåletransformatorenesoppgåveertransformerestraumogspenningnedtileitpassandenivåslikatinstrumentkanmålestraumogspenning.[6,pp.120-154]
3.14.2.1 SpenningstransformatorSpenningstransformatorenbrukasttilmålingavhøgespenningar.Denerkoplaslikatprimærkretsenliggparalleltmedbelastningaviskalmåle.Påsekundærsidaerdettilkoplaeitvoltmetermedhøgimpedanssommålarspenninga.Målingaskjervedatdenmålerspenningapåsekundærsidaogkanrekneutspenningapåprimærsidautfråomsettingsforholdet(forholdmellomvindingstalpåprimær-ogsekundærsida)tiltransformatoren.Spenningstransformatorenerkonstruertfortomgangsdriftfordidenhøgeimpedansentilvoltmeteretgjeratdetgårminimaltmedstraumikretsen.
Avspenningstransformatorarfinsdettotypar.Ein-polasomblirbruktforhøgspentogto-polasomblirbruktforlågspent.Vidareioppgåveblirderfordento-polaikkjeaktuelldådenikkjeskalbrukast.Ein-polaspenningstransformatorarerbereknafortilkoplingmellomfaseogjord.Foråfålinjespenningkrevjastdetmellombelseintransformatorpåkvarfase.
Figur16:Prinsippteikningaveineinpolaspenningstransformatorutanjordfeilvikling.
38
Figur17:Einpolaspenningstransformatormedmåle-ogjordfeilvikling.
3.14.2.2 StraumtransformatorStraumtransformatorenereintransformatorderprimærkretsenliggiseriemeddenstraumentillastasomskalmålast.Transformatorenhareiprimærvikling(faseleiar),einmagnetiskkjerneogeisekundærviklingsomliggrundtdenmagnetiskekjernen.Straumentilprimærviklingadannareitmagnetiskfeltikjernen.Grunnavekselspenningogdermedvekslandefeltvildetbliinduserteinstraumisekundærviklinga.Sekundærstraumenerdåeitproduktavstraumensomflytgjennomprimærsida.Dåstraumensomflytgjennomsekundærviklingaeravhengigavlastasomerkoplapå,bestemmastomsettingsforholdatiltransformatorenavkorstorstraumsomflytisekundærviklinga.
Eitamperemetermedveldiglågimpedansertilkoplatransformatoren.Samanliknamedeinspenningstransformatorsomtilnærmagåritomgang,erstraumtransformatorentilnærmakortsluttaundernormaldrift.Dettefortelossatdetgåreinstorstraumgjennomviklingane.
39
3.14.3 BrytaranleggBrytarereinkomponentmedhensiktåskapeeitskiljemellomtoleiararslikatdetikkjeermoglegatenergikanflytegjennomkretsen.Hovudsaklegharvitreforskjelligebrytararmedforskjelligebruksområdar.Skiljebrytar,lastskiljebrytarogeffektbrytar,menioppgåvaskalvihaldeosstildeitosiste.Skiljebrytarservivekkifrådådenikkjekanbryteanleggsdelsomerunderlast.[21,p.49](kjeldegjelderogsålastskiljebryter)
3.14.3.1 LastskiljebrytarDessebrukasttilinn-ogutkoplingaravnormalelaststraumar.Desseergodetilåbrytesmåoverstraumarogkankombinerastmedsikringardåsikringaneereffektivepååbrytekortslutningstraumar.Brytarenkanbrukastderdeterplanlagdarbeidogskalkunnebryte,sjølvunderlast.Detteereinklarfordelvedplanlagtogikkjeplanlagdearbeiddåmansleppogleggeavgangenspenningslausførmankanopererebrytaren.
3.14.3.2 EffektbrytarEffektbrytarereinkomponentsomermontertieitleddforåbeskytteeinbestemdanleggsdelvedfeil.
Detereitkravatbrytarenskalkunnebrytehøgstebelastningsstraumogdenmaksimalekortslutningseffektensomkanoppståisystemetvedfeilsituasjonar.EffektbrytarenskalkunneoppfyllekravagittinormaIEC865-1.[5,p.142]
3.14.3.3 KabelinnandørsIFEF06§2-10stårdetatanleggogutstyrsomerutstattforbrannforårsakaavgnister,lysbogar,eksplosjonarellerhøgetemperaturar,skalbeskyttastslikatdesseikkjelengerutgjernokonfareanleggogpersonell[KJELDEREFERERE].Dettegjelderogsåtransformator.
Nårviveltilknytingskabelenforgenerator,effektbrytarogtransformatorerdetviktigatviveleinkabelsomoppfyllerbrannkravaogitilleggikkjeinneheldnokonfarligegassar.NEK440kap.8.7.3hartattforsegnormerforkabelensommåoppfyllast.Kabelskalforleggastpåeinmåteslikatdenoppfyllerbrannsikkerheitasomkrevjastibyggforskrifta.
[25][26,p.72]
40
3.14.3.4 TSLI
Figur18:TSLI,bileteterhentafråkabelbok,Nexans[27]
TSLIharfølgjandebruksområder:
• Utandørs• Industrianlegg• Transformatorstasjoner• Tunellar• Innandørs
Maksimaltillattemperaturpåleiarenvednormaldrifter90°og250°gradarvedkortslutning.TSLIkabelenkannyttastpådriftsområdermellom12-36kV.
Ytrekappe:Skalbeskyttekabelenmotmekaniskogkjemiskskadeslikateinunngårfuktinntrenging.Denytrekappaeravpolyetylenogbeståravtosjiktsomervulkasaman.IndresjikterUV-bestandigogifargenkvitforatviskalkunnevisueltavdekkefeil.Kappaerbrannhemmandeoghalogenfrisomgjeratdenergodkjentforinnandørsbruk.
Diffusjonssperre:Eitlagmedaluminiumslaminatmedoverlapplimtfasttilytrekappe.Skalbeskyttekabelenmotmekaniskpåkjenningogaksialvassinntrengingvedskadepåkabel.
Svelleband:Eitlagsvellandebandforåhindrelangsgåandevassinntrenging.Svellebandeterpåførtmedeinfugeforåsikreelektriskkontaktmellomskjermenogdiffusjonssperra.Dettegjeratskjermogdiffusjonssperresleppåjordastkvarforsegiskøytarogendeavslutningar.
Skjerm:Eitlagmedrunde,gløddekopartrådar.Skjermenskalfungeresompersonbeskyttelseomskadepåkabelenoppstår.Forhøgarespenningsnivåhardenogsåeioppgåvesomåledeladestraumenforkabelen.
41
Ytrehalvleiar:Ekstrudert,halvleiandesjikt.Eitlagmellomisolasjonogskjermensomsørgerforeiglattogjamnfeltfordelingoghindreglim-utladning.
Isolasjon:Materialesomikkjeerleiandeellermaterialemedeinmotstandmedstorleikslikatstraumogspenningikkjetrenggjennom.Isolasjonenerekstrudert,tørrvulkanisert(prosesssomgjeromeintyperågummitildetferdigegummiproduktet)polyetylen(PEX).
Indrehalvleiar:Samesomytrehalvleiar,ekstrudert,halvleianessjikt.Indrehalvleiandesjiktetskaljamneovergangenmellomleiarenogisolasjonen,dermedfåjamnarefeltfordeling.
Leiar:Einfleirtråaleiaravkomprimertaluminiumfyltmedsvellpulver.MetalletskalværeaveinvisskvalitetogdimensjonpåleiarenskalfastsettastetterIEC-normer.
3.14.3.5 TSLFKabelenkanbrukastutandørsdirekteijord,irørellerikanalijordoginnandørs.TSLFkabelenkannyttastpådriftsområderpåmellom1-145kV.Maksimaltillattemperaturpåleiarenvednormaldrifter90°,og250°gradarvedkortslutning.[28,p.17]
Detleggjast3einleiararitrekantforlegningsamanmedbeskyttelse-jording.
Figur19:TSLF,bileteterhentafråkabelbok,Nexans
Beskriving:
TSLFerbygdopppåakkuratsamemåtesomTSLIerbygdopp,menforskjellenhereratTSLFhareiytrekappesomikkjeerbrannhemmandeoghalogenfri,menhareiytrehalvledandesjiktsommogleggjerkappetestingpåkabel.Kappetestingereinformforåavdekkefeilpåkabel.
42
3.15 Økonomi
3.15.1 Samfunnsøkonomiskanalyse3.15.1.1 Nytte-ogkostnadsanalyseTotaltsåfinstdettreforskjelligetyparsamfunnsøkonomiskeanalysar.Viharvaltnytte-kostnadsanalysedådennemetodenkanbeskriveeivurderingavtiltakaikroner.
Dennemetodenverdsettallenytte-ogkostnadsverknadaneavmoglegetiltakikronerutifråkvabefolkningasamanervilligtilåbetalefordenbestemoglegeeffektensomskaloppnåast.Vissdeiervilligetilåtakostnadanefordensummerandenytteverknadaneerstørreenndentotalekostnadssummen,kanviseiattiltaketsomsamfunnsøkonomisklønsamt.
Miljøtiltakereinavdelaneeintekmedidensamlavurderingaavtiltaketssamfunnsøkonomiskelønsemd.Miljøtiltaketereinvanskeligsaksetjetalpå,ogviharderforikkjetattomsyntilkostnadaravmiljøtiltakivåreberekningar.
[29,pp.23-24]
3.15.1.2 NoverdimetodenNåreininvestera,kjemnytte-ogkostnadsverdianesjeldansamtidigiløpetavanleggsdelenslevetid.Ulikeinvesteringar,innteningarogbetalingtiluliketidergjerdetnaudsyntåbrukeeinmetodesomsummererogsamanliknarkostnadanemotkvarandre.
Nettonoverdimetodentekutgangspunktiåsamlealleforventanytte-ogkostnadsverknadarsomførasttileitogsametidspunkt,somgjerneertidaderinvesteringavertgjort.Vedåtilbakeførekvarenkelverknadvedhjelpavkalkulasjonsrenta,kanviførealleverknadanetileitbestemttidspunktogslikgjereinvesteringasamanliknbarovertid.Dettegjeratvikantaeitvalutifråkvasomermestsamfunnsøkonomisklønsamt.
𝑁𝑁𝑉 =−𝐵@ +𝑈F
(1 + 𝑟)F
H
FIJ
B0 Investeringskostnadiår0r KalkulasjonsrenteN Analyseperiode,årUt NettonyttesominvesteringagenereriløpetavNårt Referanseår
NNV<0 -> InvesteringaerIkkjelønnsamtNNV>0 -> Investeringaerlønnsamt
[30,p.4]
43
Kalkulasjonsrente
Kalkulasjonsrentaviserdensamfunnsøkonomiskealternativavkastningapåinvestertkapital.
Rentesatsenerbasertpårenteilånemarknaden,forventaavkastningpåandrealternativogkorhøgrisikodeterforbundetmedprosjektet.Rentabeståravtosatsar,risikofrirealrenteogeitrisikoavhengigtillegg.[30,p.10]
Referansetidspunkt
Året/tidspunktetderanalysenstartar.
Teknisklevetid
Teknisklevetiderdentidadettekforatkomponentenikkjeklararsintiltenktefunksjon.Detteskjergjernepågrunnavaldringavisolasjonellersvekkingarikomponenten.Detteerogsåtidligarenemntundertransformator.[31,p.38]
Økonomisklevetid
Økonomisklevetiderdentidadettekforatdetskallønnesegåinvestereieinnykomponentmedsamefunksjon.Tekniskenyvinningarsomgjerprosessenbillegarekanogsåpåverkedenøkonomiskelevetida.Denøkonomiskelevetidaerentendensamesomdentekniskeellerkortare.[6,p.104]
Analyseperiode
Periodenderprosjektetskalanalyserastinnanfor.Settastoftelikdenøkonomiskelevetida.[31,p.35]
44
3.15.1.3 SamfunnsøkonomiskanalyseavnettiltakInvesteringarikraftbransjenergjerneforbundetmedstoreinvesteringskostnadar.Åvurdereeittiltakframforeitannakanforeksempelgjestørreinvesteringskostnadar,mensamtidiggjeossredusertetapskostnadaroghøgareinnteningpåsikt.
Einsamfunnsøkonomiskanalyseereinmåteforåfinneogvurderekonsekvensaraveittiltakforrørtegrupperisamfunnet.[29,p.12]
Grunnleggande
NVEharlagaeilisteoverkvanytte-ogkostnadsverknadarsommåinngåieitsamfunnsøkonomiskanalyseavtiltakinettet:[30,p.16]
• Investeringskostnaderkorrigertforrestverdi• Drifts-ogvedlikehaldskostnadar• Tapskostnadar(teknisk-økonomiskanalyse)• Avbrotskostnadar• Flaskehalskostnadar
Vitekforossidennedelendeitreøvstepunkta,grunnadeitoandreliggutanforvårtområdeavkunnskapogermeirknyttmotnetteigarogikkjeinnmatingskunde.
Detkanogsåværeverknadarsomdetikkjeermoglegåsetteprislapppå,eksempelsvis:[31,pp.5-57]
• Feilsituasjonarog/ellerhavarikanføretileksplosjonar.• Lekkasjarkanpåføreskadepålivogmiljørundtellernedstrømskraftverket.• Byggingogdriftavkraftverketsomskaparsysselsetting.
Deterogsåviktigatanalysenermestmoglegnøyaktigslikatdetikkjeblirtattinvesteringarpåfeilgrunnlagellersomeigentlegikkjeerlønsame.
Investeringskostnadar
Investeringskostnadaneviserinnkjøpavmateriell,arbeidskraft,transport,grunnerstatningarogbyggrelatertekostnadarsomkrevjast.Kostnadanetekutgangspunktierfaringfråtidlegareprosjektogkvamarknadsprisenliggerpåvedinvesteringa.
45
Drifts-ogvedlikehaldskostnader
Drifts-ogvedlikehaldskostnadareralledeikostnadanesomerknytttildenframtidigedriftaavinvesteringa.Dessekostnadanekanværemateriell,transportogarbeidskraft.
Tapskostnadar
Utrekningavelektrisketapogsummenavdesseereinviktigdelaveinsamfunnsøkonomiskanalyseforåfinneriktigedimensjonarpåulikeanleggsdelarieitkraftnett.Tapsenergiogtapseffektmåproduserastikraftstasjonaneogmedføreratanleggetmåproduseremeirenergiforåfådekketapa.Tapsenergienmåoverførastogbeslagleggkapasitetenpåoverføringsnettet.Tapapåførerekstrakostnadardersystemetmådimensjonerastoppforåminimaliseretap.Samtidigmådetværelønnsamtåinvesteredåinvesteringakanblidyrareenndensummerandeinnteningaitapskostnadareinvilfå.
Vedutrekningavtapskostnadartekviutgangspunktiberekningavspesifikketapskostnadarsomereindel”Planleggingsbokforkraftnett”utgjeveni2014AvSINTEFEnergi.Slikkanvirekneutdenspesifikketapskostnadenvedulikeproduksjonsintervall.
IplanleggingsbokatilSINTEFhardeisattoppeinmodellsomdelarkraftnettetitreulikenivå.
Figur20:Forenklaradialbeskrivingavkraftsystemetforberekningavspesifikketapskostnadar.
46
Ifigurenoverkaneinsjåatdistribusjonsnetteterdeltinnitreulikekategoriar.Vårtkraftverkhareitspenningsnivå22kV/6,6kVogertilknyttnettetgjennomkabeliutkantstrøk.Detmestnaturligeeratvårtanleggkjemunderkabelmedmiddelsflatebelastning.
Nårtapskostnadarforkabelskalreknastuterdetviktigåtenkepåelektrisketapikraftsystemet.Einharbådeenergisommåproduserastogeffektsombeslagleggkapasitetenikraftsystemet.Einriktigutrekningavtapainneheldderforbeggedeitoenergiledda.
Forkablaroglinjerkandettesettastoppifølgjandeformel:
𝐾LMN = 𝑘N×∆𝑃QMR + 𝑘S(𝑡)×∆𝑃 𝑡 𝑑𝑡
KTap Kostnadaravtap[kr/år]
KW(t) Energikostnadvedtidspunktt[kr/kWh]
kP Kostnadavmaksimaleeffekttap(tunglast)[kr/kWår]
DPMax Maksimaleeffekttap(tunglast)[kW]
DP(t) Effekttapitidspunktt[kW]
Førsteleddettarforsegeffektdimensjonogdenandreleddettarforsegenergidimensjonen.Formelenkanformulerastogforenklastsliksomformel.
𝐾LMN = 𝑘NTUV×∆𝑃WMR
𝑘NTUV = 𝑘H +𝑘STUV×𝑇F
kwekv Ekvivalentårskostnadavenergitap [kr/kWh]
kpekv Ekvivalenttapskostnadrefererttapetsårsmaksimum [kr/kWhår]
Tt Brukstidfortap [timer/år]
Formlaneoversattsamanslik:
𝐾LMN = (𝑘H +𝑘STUV×𝑇F)×∆𝑃WMR
47
Fortransformatorensindelerdettoforskjelligetypartap.Itidligarekapittelvartdessetapabeskrive.Imellombelserbrukstidafordesse8489timar/årfortomgangstap,somerdentidakraftverketeridrift.Belastningstapabrukerivårttilfelleeinbrukstidsomegendefinertutfråvarigheitskurve.
𝐾FYF = 𝐾(Z[) +𝐾(\T)
𝐾FYF = ∆𝑃][×𝐾NTUV,][ +𝑃@×𝐾NTUV,\T
KTap Samlandetapskostnader [kr/kW]
DPcu Transformatorensbelastningstap [kW]
Kpekv,cu Ekvivalentkostnadavbelastningstap [kr/kW]
P0 Transformatorenstomgangstap [kW]
Kpekv,Fe Ekvivalentkostnadavbelastningstap [kr/kW]
Forbelastningstapsindelerdengenerelleutrekningaslik:
∆𝑃][ = 𝐾9×𝑆<×𝑒_
100
DPcu Belastningstap [kVA]
K Belastningsgrad
SN Transformatoryting [kVA]
er Kortslutningsspenningen [%]
[32,pp.5-27]
48
DenberekningaSINTEFtekforseg,baserarsegpåtypiskeverdiar.Variabelenersomrepresentererbelastningstapettiltransformatoren.Sidandenneerveldigavhengigavtemperatureniviklingane,vildenneforandresegvedulikbelastning.Utrekninganeforåfinnebelastningstapakanhellergjerastpåeinannanmåte.Vedåbruketestprotokollartilliknandetransformatorer,kandettegjeossca.verdiar.Dessetestanegjerastundergjevneføresetnadarsomtemperatur,kjølingogandreforhold.Basertpådesseføresetnadarkanerutreknastvedulikbelastning.Determellombelsfleirevariablarsompåverkarbelastningstapaitemperaturenpåviklingane.
• Temperaturiluftaogkorgodsirkuleringavluftaerderdenstår.• Treigheititemperaturtilisolasjonen(GSU,epoxyharpiks)• Eksternkjøling(vatn,vifte)
Utrekningavbelastningstapameddessevariablaneereinsærskompleksogsamansettmetodesomkrevjarmeiromfattandemålingarsomviikkjeharmoglegheittilågjennomføre.Iutrekninganevåratekviderforberreomsyntilmotstandsmålingarogoppgjevneverknadsgradersomrepresenteratemperatureniviklinganevedulikbelastning.
Medutgangspunktivarigheitskurvakanvifinnebrukstidogbelastningstapieitgjevedriftspunkt.Vedåsamanliknebelastningstapatiltransformatorideiulikedriftspunktakanvirekneossframtilsuminnteningavdifferansenvedåbrukefølgjandeformelsomeitutgangspunkt:
𝐾LMN = (𝑘H +𝑘STUV×𝑇F)×∆𝑃WMR
49
3.15.2 SkattarVasskraftnæringaeromfattaavskattelovgivingamedstrengeskattarogavgifter.Deipliktaråskatteavordinærinntekt,formue,særskattarsomnaturressursskatt,grunnrenteskattogeigedomsskattforågjeskatteinntekttilbaketilfellesskapet.Itilleggforkraftverkovereinvissstorleikmåeinogsåbetalekonsesjonsavgiftogkonsesjonskraft.
3.15.2.1 AlminneleginntektsskattAlminneleginntektsskattereinskattsombereknasforpersonarogselskap.Skattenskalbereknasfråinntektersomervunnevedarbeid,kapitalogverksemdetterfråtrekkaertrektifrå.Skattengjeldogsåfornybarproduksjonavkraftslikdengjerforandreselskap.
Satsenforalminneleginntektvarti2017redusertfrå25%til24%.[33]
3.15.2.2 NaturressursskattAllekraftverksomhargeneratorarmedpåstemplamerkeytingover10MVAerpliktigtilåbetalenaturressursskatt.Skattenkjeminnsomeitleddforutnyttingavfellesnaturressursar.Eigararskalbetaledennetiltilhørandekommuneogfylkemedhøvesvis1,1øre/kWhtilkommuneog0,2øre/kWhtilfylket.
Skattesatsenbereknassomeinsjuandedelavdentotaleproduksjonenavdetenkeltekraftverketprodusereriinntektsåretogdeiseksføregåandeåra.Naturressursgjevikkjefrådragialminneleginntekt,hellerikkjeigrunnrenteinntekt.Naturressurskattenkaneintrekkjefråidenfastslåtteskattentilstatenavalminneleginntekt.Slikblirskattenikkjeeinekstrabelastningforskatteytar,mensikraratkommuneogfylkefårsitt.[34][35]
3.15.2.3 EigedomsskattEigedomsskatternormaltsetteinskattsomeinskalbetaleutfråtakstmessigverdianslagpåeigedomen,menvedvasskraftblirfastsettfråfaktiskproduksjonogmarknadsprisenpåkrafta.Eigedomsskattenereinkommunalskattogblirfastsettavdenenkeltekommunekraftverkethøyrartil.
Vedåmultipliseregjennomsnittetavspotmarknadsprisenpr.timedeifemsisteåraforregionen,multiplisertmedkraftverketstotaleprodusertemengde,finneinverdiensomeinskalrekneeigedomsskattenutfrå.Omdetereitnystartakraftverksomikkjeharvoreidriftogprodusertimindreennfemår,blirgjennomsnittetavdesseåratilgrunn.
Forsmåkraftverkreknastskattenutfråeinsatspå0,2-0,7%avanleggetsverdiminusavskrivingar.[36]
50
3.15.2.4 GrunnrenteskattGrunnrenteskattenereinskattsomoppstårvedutnyttingavfellesnaturressursar.Skattenomfattarallekraftverkmedytingpå10MVAellerstørre.Grunnrenteskattenereindelvisoverskotsuavhengigskattknytttilproduksjonavelektriskkraft.Summenavskattenerproduksjonenavdetenkeltekraftverketsproduksjontimefortime,multiplisertmedspotprisen.
Sjølvegrunnrenteskattentrekkastfråbereknanettogrunnrenteinntektsomigjenereitresultatavdenbereknainntektaminusdriftskostnadarisambandmedkraftproduksjonen,avskrivingarogeinbereknafri-inntekt.Satsenpågrunnrenteskattenvarti2017aukafrå33%til34,3%.[34][35]
3.15.2.5 UtfordringarVasskraftnæringaerpregaavlågekraftprisarogerunderhardtskattepress.Norgehartatteittydelegstandpunktomatnæringailandetvårtskalbligrønareogatviskalsatsemeirpåfornybarproduksjonavelektriskkraft.Kraftnæringasynesatdeterfeilatstatensamtidigoppmodartilåsatsefornybartsamstundessomdeiskattarnæringahardt.Detteresulteraiatmangeselskapventermedrehabilitering,ogplanlagdeprosjektblirentenskrinlagtellersettpåvent.
51
4 MetodeforvalavkomponentarIdettekapittelettekviforossmetodanesomviharbrukttilvalavkomponentar.Viserpåkriterier,utrekningarogvanlegeretningslinjerNVEbrukar.
4.1 ValavrøyrNyttinnløpsrøyrvilhaeinnyinnvendigdiameterpå800mm,motdengamlepå700mm.Desseforandringanevilgjeeinpåverknadpådentotaleverknadsgradenivassvegen.Medvassvegenmeinastdetheilevassvegeninklusiverøyrgateogtrykktunnel.Ividareutrekningavdentotaleverknadsgradenikraftverketvilvitautgangspunktivassvegenslikdeneridag.Dettefordiatdetteerkjendetalogvivilsleppeåestimerekvadennyeverknadsgradenforvassvegenblir.Detopplysastatiutrekningaavverknadsgradenforvassvegenharviberretattomsyntilfriksjonstapa.Grunnentildeteratdennefaktorenstørstgradpåverkardentotaleverknadsgraden.Deiandrefaktoranevilpåverkatapanokograd,menpågrunnavtidharvivaltåsjåbortfrådei.
Figur21:Planlangtnytraséforinnløpsrøyret.
52
Tabell2:Føresetnadforfriksjonstapivassvegen.
Diameter/tverrsnittmm Hydrauliskradius Lengde Manning/ruheit
Rør5 1300 0,325 132 79,4/0,9
Rør4 1200 0,3 140 79,7/0,9
Rør3 1100 0,275 322 80,1/0,9
Rør2 1000 0,25 128 80,6/0,9
Rør1 700 0,175 24 /0,9
T-Tunnel 0,622 1111 30,6/240
Ivåreutrekningaravverknadsgradentilvassvegenharvitattomsyntilfriksjonstapavedforskjelligevassføringar.UtrekninganehartattutgangspunktiDarcy-Weisbachs-ogManning´sformel.
4.2 ValavkuleventilIHardelandSmåkraftverkerdeteibruttofallhøgdepå322,85meterogveddennefallhøgdaanbefalaNVEeinkuleventil.
ItotalpakkensomRainpowersendteossisitttilbod,fikkvitilsendteitforslagtilkuleventilavtypeDN800PN40somerprodusertoglevertfråBrødreneDahl.DN800PN40fortelossatdeterenventilmedsylindriskinnvendigdiameterpå800mmogtolereittrykkpå40bar.
Figur22:Bileteavturbinogkuleventil(blå).[37]
53
VitokkontaktmedBrødreneDahlomkvasomlågtilbakgrunnfordeiravalavtypeventilogstorleik.Deimeinteatkuleventilenskulleværeeitgodtvalforeitkraftverkmedvåreføresetnadar.Deipresiserteatvalavkuleventilframforeindreiespjeldventilikkjehareineksaktformel.Deiraerfaringeratutbyggjaretenkarulikt,menatdetofteereitskiljepårundt400metervassøyle.Sylinderogloddbereknardeiforopning/lukkingmedsikkerheitsmarginpå1,5normtrykk.Anbefaltmaksimalvasshastigheitgjennomkuleventileneropptil7-8m/s.Iformelunderharvireknautnyvasshastigheitgjennomventiloginnløypsrøyr.
𝑉 =𝑄𝐴 =
𝑄𝑟9 ∗ 𝜋 =
3,60,49 ∗ 𝜋 = 7,16𝑚/𝑠
Figur23:RøyrbrotsventilDN800PN40
Kuleventilenerutstyrtmedeiblendesomereintypeflaskehalssomavgrensaroljestraumengjennomsystemetnårventilenstenger.Dettegjertilatventilenikkjestengermomentantogikkjeskaparfarligtrykkstigningsomkanforårsakebrotirøyrsystemet.Denneerkoplaoppmothydraulikkanlegget.[7,p.79]
54
4.3 MetodeforturbinNåreinskalbestemmehydrauliskutformingogdimensjoneringavturbin,brukareinredusertestørrelsar.Redusertestørrelsarerdeinaturgjevneparameterane;fallhøgdeogvassføring.Meddesse,samteitvalavturtalkanvibyrjepåeisystematiskframgangforutviklingavvassturbinen.UtrekningarifølgjandekapittelbaserarsegpåNVEsineformlarfråKvalitetssikringavsmåvannturbiner[8].
Gjennomoppgåvaharviogsåhattkontaktmedleverandør.LeverandørenforturbinsomviharværtikontaktmederRainpowerAS.Hervilvigjereeigneutrekningarogsjekkedesseoppmotanbefalingarfråleverandør.
4.3.1 Eigneutrekningar4.3.1.1 NatureffektNatureffekterdeneffekteneinmaksimaltkannytte.Foråfåeinoptimalomsetningavnatureffektenønskereinatheilevassføringablirnyttaogatdetgjevneturtallarløpehjulnyttemestmoglegavtilgjengelegeffekt.
𝑃 = 𝜌 ∗ 𝑔 ∗ 𝑄• ∗ 𝐻𝑛∗
𝜌 Massetettheitatilvatnet [kg/m3]
g Tyngdekraft [m/s2]
𝑄• Maksimalvassføring [m3/s]
Hn Nettofallhøgde [m]
Maksimalvassføringleggereinsomregelpå1,5–2gangarhøgareennmiddelvassføringa.
Vihareimiddelvassføringpå2,133m3/sogtekutgangspunktieimaksimalvassføringpå3,55m3/s(1,6–1,7gangarstørreennmiddelvassføringa)forutrekningaavturbinen.Fallhøgdavibrukar,311m,eroppgjevenfråoppdragsgjevar.
𝑃 = 1000 ∗ 9,82 ∗ 3,55 ∗ 311 = 10,8𝑀𝑊
Aktuellturbinvilipraksisikkjekunneoppnådenneeffekten.Einmåreknemeddiversetapogverknadsgrader.
55
Fartstalsomvisågpåikapittelomteoribaserarsegpåeiberekningavturbinenskapasitet,samtredusertvinkelhastigheit.Genereltnyttasdeteistjerne(*)påsymbolforåmarkereatdetersnakkombestedriftspunkt.Einstrekundersymbolettydaratdetersnakkomredusertestørrelsar.Vitekogsåutgangspunktiatstørstepådragsgradergjevenvedk=1,4.
Forordensskuldvilviogsåpåpeikeforskjellenmellom 𝑄• (Q-prikk)og 𝑄∗ (Q-stjerne)forvassføring,derQ-prikkermaksimalvassføringogQ-stjerneervassføringibestedriftspunkt.
4.3.1.2 Fartstal
Ω∗ = 𝜔∗ ∗ 𝑄∗
𝑄∗ = o∗
9∗p∗ qr∗ Berekningavturbinenskapasitet: [m2]
𝜔∗ = s∗∗t9∗p∗ qr∗
Redusertvinkelhastigheit: [m-1]
n Turtal [rpm]
Ω∗ = ω∗ ∗ Q∗ =𝜋 ∗ n∗
30 ∗ 2 ∗ 𝑔 ∗ 𝐻t∗
∗ Q∗
2 ∗ 𝑔 ∗ 𝐻t∗
=𝜋 ∗ 600
30 ∗ 2 ∗ 9,82 ∗ 3112,54
2 ∗ 9,82 ∗ 311= 0,804 ∗ 0,180 = 0,145
56
4.3.1.3 RevideringavturtalSomvistiteorigjeveitfartstalpå0,145Peltonsomvalavturbin.Detvarhertatteitutgangspunktiturtalpå600.Noønskerviåsjekkeomdetteereitgunstigturtalvedbrukavseksstråler.Foratvaletskalværegunstigburdeturtaletiformelenunderliggeover600rpm.Kjemeinheroverdetnestesynkroneturtal,f.eks.750rpm,vildetsvaresegågåoppiturtal.
𝑛 ≤ 𝜔 ∗ 30 ∗ 2 ∗ 𝑔 ∗ 𝐻t
∗
𝜋
Mellomrekning:
Teoretisksettanslåreinatstørstefartstalpr.stråleeinkanoppnåer0,07.
For6strålervildetteoretiskoppnåeligefartstaletdermedsjåslikut:
Ω∗ = 0,07 ∗ 6 = 0,17
Dettetalettarvimedossvidaretilutrekningavnyredusertvinkelhastigheit:
𝜔 = 0,17 ∗ 6
𝑄∗= 0,17 ∗ 60,180
= 0,98
Mednyverdikanvigåtilbaketilformelforvurderingavturtal.
𝑛 ≤ 𝜔 ∗ 30 ∗ 2 ∗ 𝑔 ∗ 𝐻t
∗
𝜋 = 731𝑟𝑝𝑚
Sidanviskalfølgenettfrekvenspå50Hzmåturtaletværesynkront.Tabell3pånestesidevisersynkroneturtalopptil1000.Tabellenerlagamedomsynpåformelen:
𝑛 = 60 ∗ 𝐻𝑧
𝑝
derperpolpar.
57
Tabell3:Visernokreavdeisynkroneturtalaeinkanha.
Polpar[p] Turtal[n]3 10004 7505 6006 500
Someinserpåvurderingavturtalervinærme750.Dettekunnehaværteitaktueltturtal,menhamnerpåfeilsideavulikskapsteiknet,somkangjeaukafareforskadepåkjenningar.Dermedervaletavturtalsomvigårvidaremed,600rpm.
4.3.1.4 VerknadsgradMedbekreftelsepåateitturtalpå600erriktig,kanvigåvidaremedutrekningane.Noskalvisjåpåeffektensomturbinenfaktiskkanlevere,altsådensåkallaturbineffekten.Iformelenforturbineffekttrengerviturbinensverknadsgrad.Hertekviutgangspunktidenteoretiskeverknadsgradaidesignpunktet.
Turbinverknadsgradidesignpunkt: hF∗
hF∗ = hy
∗ ∗ hW∗
hy∗ Hydrauliskverknadsgrad (0,92)
hW∗ Mekaniskverknadsgrad (0,98)
hF∗ = 0,92 ∗ 0,98 = 0,90
4.3.1.5 Turbineffekt:
𝑃F∗ = hF∗ ∗ 𝑃 = hF
∗ ∗ 𝜌 ∗ 𝑔 ∗ 𝑄∗ ∗ 𝐻𝑛 =∗ 0,90 ∗ 1000 ∗ 9,82 ∗ 2,54 ∗ 311 = 6,98𝑀𝑊
𝑄∗ Vassføringibestedriftspunkt= o•
U•= z,{{
J,|= 2,54 [m3/s]
58
4.3.1.6 DimensjonarVidareforåbereknefysiskedimensjonaravløpehjulogdyse,trengervinokreredusertestørrelsar.
Redusertvassføringvedfulltpådrag:
𝑄• =𝑄•
2 ∗ 𝑔 ∗ 𝐻t∗
= 3,55
2 ∗ 9,82 ∗ 311= 0,0454𝑚9
Redusertvassføringpr.stråleblirderfor:
𝑄•
6 = 0,00756𝑚9
Redusertutløpshastigheitfrådysene:
𝑐J∗ =𝑐J∗
2 ∗ 𝑔 ∗ 𝐻t∗
= 𝜑 ∗ 2 ∗ 𝑔 ∗ 𝐻t
∗
2 ∗ 𝑔 ∗ 𝐻t∗
= 𝜑
janslåasttil0,98.
Reknarnoutvasstrålensdiameter, 𝑑�• ,gjevenvedfullvassføring.Dennestørrelsenbrukast
tilårekneutdimensjonarpåløpehjul.
𝑑�• =
𝑄• ∗ 46 ∗ 𝜋 ∗ 𝑐J∗
= 0,0992𝑚 = 99,2𝑚𝑚
Dysediameter:𝑑�
𝑑� = 1,3 ∗ 𝑑�• = 128𝑚𝑚
Løpehjuletsdiameter:𝐷y�[�
ω∗ ∗ 𝐷y�[� = 2 ∗ 𝑢J∗
59
Snurformelenogtekutgangspunktiat 𝑢J∗ =
]�∗
9= @,��
9= 0,49
𝐷y�[� =2 ∗ 𝑢J
∗
ω∗= 1,219𝑚 = 1219𝑚𝑚
Skovlstørrelse:
Deterulikekonstantarmanskalbruke,altettertaldyser,vedutrekningavbreiddapåeinskovl.Ved6dyseropplyserNVEateinskalbrukeeinkonstantpå3,4.
Breiddapåskovlblirdå:
𝐵�UYV� = 3,4 ∗ 𝑑�• = 337𝑚𝑚
Lengdapåskovl:
𝐿 = 2,5 ∗ 𝑑�• = 248𝑚𝑚
Størrelsarirommet(x,y,z):
𝑥 = 1,1 ∗ 𝑑�• = 109𝑚𝑚
𝑦 = 1,6 ∗ 𝑑�• = 158𝑚𝑚
𝑧 = 1,2 ∗ 𝑑�• = 119𝑚𝑚
Ofteleggermaninneitslingringsmonnpånokrefåmmpåbreidda,lengdaogx-retningtilskovlen.Skovlbreiddaskalderforliggemellom:337-339mm,lengdamellom:248-250mmogx-retningmellom:109-111mm.
Figur24:Viserkordeiforskjelligedimensjonanetilskovlenhøyrertil.
60
Turbinhus:
NVEhareinempiriskformelfordiameterenpåturbinhusforvertikaleturbinarsomerslik:
𝐷q = 𝐷y�[� + 𝐾𝐵�UYV� = 4252𝑚𝑚
Keravhengigavtalstrålereinhar.NVEopplyseratdenneskalvære:8<K<9IformeloverharvibruktK=9foråsikreossmotatviikkjeunderestimerastørrelsen.
Turbinenshøgdeoverundervatn
Somvistiteoriompåside16,skalløpehjuletliggeeivisshøgdeoverundervatnetsvasspeil,someitminimum.
Vifårdermedfølgjande:
ℎ ≥ 3,5 ∗ 𝐵�UYV� = 1180𝑚𝑚
Eiannatilnærmingpådetteeratløpehjuletskalliggeovervasspeilmedeihøgdetilnærmalikløpehjulsdiameteren𝐷y�[�.Sidandenneavstandenerlittstørre(1219mmkontra1180mm)brukarvidennesomreferanseforhøgdatilløpehjulovervasspeil.Manmåværeoppmerksampåatdenneavstandeneranbefaltminimumsavstand.
Talskovler
Somnemnttidlegareliggertalskovlermellom15og40.Deternormaltatdetteerleverandøravhengig,dådeihargjorteigneerfaringaroverfleireår.Deterutledanokreformlarforeitilnærmingpådette,mendetstillaststorusikkerheittilnøyaktigheitatildesseformlane.Detsomgårigjeniformlaneerdiameterpåløpehjul.Pågrunnavdenneusikkerheitavelviåikkjegåinnpåeitspesifikttal,menanslårtalskovlermellom18–23medomsynpådiametertilløpehjulet.
61
4.3.1.7 SamanlikningmedleverandørItabellenundersamanliknarvivåreresultatmedleverandørensspesifikasjonforturbin.Mindreforskjellarherskuldastsannsynlegvispåmindreforskjellariparameterar.
Tabell4:Visersvarfråeigneutrekningarsamanliknamedleverandørsinemål.
Eigneutrekningar* Leverandør**Typeturbin,funneavnaturgjevneparametrar Pelton PeltonTurtal 600 600Taldyser 6 6 Løpehjuletsdiameter 1219mm 1225mmTalskovler 18-23stk 21stkSkovlasbreidde 337mm 334mmSkovlaslengde 248mm -Dysediameter 128mm 119mmVasstrålensdiameter 99,2mm -Turbinhusetsdiameter 4252mm 3950mmHøgdefråvasspeiltilløpehjul 1219mm 1650mm
*Viharbruktfølgjandeparametrarpåeigneutrekningar: Nettofallhøgde=311m Vassføring=3,55m3/s
**Leverandørharbruktfølgjandeparametrar:Vedleggfrålevernadørerivedlegg3. Nettofallhøgde=314m Vassføring=3,55m3/s
Someinseritabelloverkomviganskeliktutsomleverandør.Dettyderpåatvåreutrekningarsamsvarermedeitreelttilbodeinleverandørgjernekunnehalevert.
62
4.4 MetodeforvalavgeneratorInformasjonenidettekapitteleterhentafrådokumentmottekefråindarsomeinfinnivedlegg1.ViharvalteingeneratorlevertavIndar,somereindelavIngeteam.Generatorensomtidligarenemntereinsynkrongeneratorsomleverereinaktiveffektpå9,7MWogeintilsynelatandeeffektpå10,82MVA.Denhareiklemmespenningpå6600V.Generatorensfrekvenser50HzsidandetteernettfrekvenseniNoreg.
Turtalettilgeneratorener600rpm.Vibleianbefalteingeneratormedturtalpåikkjemeir1000rpmistadenforeinpå1500-3000rpm.Dettepågrunnavatgeneratorenharsåstormasseatdenvedhøgtturtalvilmåttemotståsværtstorekrefter.Foråunngåatgeneratorenvårblirutsattforaltforstorekreftersåharvisenkaturtalettil600rpm.Deterogsåturbinavhengigkvaturtaletblir.Medeitturtalpå600rpmvilgeneratorenhafempolpar.
Generatorenerluftkjølt,ogkjølingaeravtypenIC-01.IC-01vilseiatdenhareiviftemontertpåakslingensomblåserluftgjennomgeneratorensomkjølergeneratoren.Generatoreneravopentype,medeinIP-gradpåIP23.Detførstetaletbetyratgeneratorenerbygdslikatfastegjenstandarstørreenn12,5mmikkjekantrengeinn,ogdetandretaletbetyratdenkanmotståinntrengingavregn-ogdusj-vatnsomkjemmotkapslingaieinvinkelmindreenn60°vertikaltavkapslinga.GeneratorenviharvaltereinvertikalgeneratormedtypenemningIM-4011.
Generatorenhareivektpå37tonnoggeneratorakslingpå1624kg.Denhareittråleiksmomentpå10788kp/m².Densylinderformageneratorakslingenhareilengdepå950mmogeindiameterpå300mm.Denharmoglegheitforkontinuerlegdrift,medtypenemningS1.GeneratorensomviharfåttanbefalthareinisolasjonavklasseF,nokosombetyratdenkandriftastoppmoteintemperaturpå155°C.Medeibelastningpå100%ogeincosϕ=1såhargeneratorenverknadsgradpå97,83%,somerdenbesteverknadsgradadukanfåmeddennegeneratoren.Ruseturtalettilgeneratorener1800rpmimindreenn30min.
SensoranesomblirbrukttilåovervaketemperaturentilgeneratoreneravtypenPT-100element.Denharoljekjølarar,medvarmevekslaravtypenolje/vann,foråkjøleoljasomerilageraogbrukerPT-100elementtilåovervaketemperaturentilolja.
63
4.5 MetodeforvalavkontrollanleggInformasjonenidettekapitteleterhentaifråHymatekASogFIKS.TurbinregulatorenervaltpågrunnavatviliggermotøvregrensetilsmåkraftverkogFIKSanbefalaeinfullturbinregulatoridessetilfelle.Einfårogsåraskarereguleringmedeinturbinregulatorogaggregatetblirdåmeirstabilt.
ViharrådførtossmedHymatekogEnergiteknikk,ogvifekkanbefalteinturbinregulatoravtypenHymareg10,dådenneoppfyllerallekravaviharidenneoppgåvamedtankepåmoglegheitforåkunnekjørekraftverketiøydrift.Denharogsåmoglegheitforekstratilleggsfunksjonervissdetteerønskelegiframtida.
Regulatorenharogsåfunksjonerforautomatiskoppdagingavnettsituasjon.Visskraftverketmisternett-tilknytingasåkandenautomatiskgåoveriannadriftsmodus,somforeksempelspenningstilførselfråeksterntdieselaggregat.
64
4.6 Metodeforvalavapparatanlegg
4.6.1 Transformator4.6.1.1 ValogdimensjoneringskriteriaDeterviktigattransformatorenoppfyllerkravasomnettetkrev.Transformatorenmåværetilpassagenerator-ogleveringsspenning,6,6/22kV.Forlågutgangsspenningvilsørgeforstørretapogstørrebelastningsstraumsomreduseralevetidapåkabelen.Forhøgutgangsspenningkanføretilgjennomslagogkortslutningavkablaneelleroverslagmellomfasanepåbrytarane.Dettekanentenføretilakutteskaderpåkabelogutstyrellerkanværestartenpånedbrytingavisolasjon.
Nårdetgjeldtapharvivaltåoverdimensjoneremellom15-20%.Dettepågrunnavkjøreprofilenmedhøglastismelteperiodanevår,sommaroghaustmedmykjenedbøroghøgomgjevnadstemperatur.Dettevilivårttilfelleblieinoverkapasitetpå16,75%ogfåreituttakpå83,25%avtransformatorenskapasitetvedfullast.Vissvigårutifråeffektformel(𝑃 = 3 ∗ 𝑅 ∗𝐼9)ertapakvadratiske.Belastningstapaerdå0,8325x0,8325=0,693%somgjevosseinbetrakteligreduksjonibelastningstap.Temperatureniviklinganeblirlågareogresulteraatdentekniskelevetidaforlengast.
4.6.1.2 PlasseringTransformatorenerplanlagdåståinnandørsismåkraftverket.Kravtilplasseringogluftkvaliteternokoeinmåhugsepådåeinvilhaeinbestmoglegverknadsgrad,levetidoghaeintryggrømmingsveg.Viharvaltåplasseretransformatorenieitavhjørnaibyggetslikatvihartoveggarmedmoglegheitforlufttilførsel.
65
4.6.1.3 KoplingavtransformatorenTransformatorarknytttilgenereringavkrafteroftekoplastjerne-trekant(Y-Δ)medgruppesiffer11.EislikkoplingmedY-viklingfrigjernøytralpunktetpåprimærsidatiltransformatoren.Primærsidapåtransformatorenvildåledestraumtiljordgjennomsittnøytralpunktogeinspole(spolejordanett),sjåfigurpånesteside.Sekundærviklinga(Δ)harikkjemoglegheittilåledestraumtiljorddådenikkjehartilgangtilnøytralpunktet.Vifårdåeinisolasjon(galvaniskskilje)derdetnestenikkjeerelektriskkontaktmellomdeitoviklingane(energienbliroverførtmedmagnetisme).
Mellombelserdetkapasitansarmellomprimær-ogsekundærviklingpåtransformatorensomlikevelgjeratspenninganepåverkarkvarandreimindregrad.KondensatorerskalmonterastpåΔ-viklingaforåkompensereforverknadenaveinjordfeilpåY-sida.
DeterogsåandreviktigegrunnaratdetkanværebestmedY-Δkoplatransformator.Foråundertrykketredje-harmoniskefrekvensar,skaptavkraftelektronikkentilgeneratoren,samthindreovermettingavtransformatoriåoverførasttildistribusjonsnettetogskapaforstyrringarbrukareineitgalvaniskskilje.
Eitgalvaniskskiljesørgaforatgeneratorenblirisolertfråskeivbelastning,jordfeilstraumarognull-sekvensstraumar,somkanøydeleggegeneratoren.Detgalvaniskeskiljethindrarnemntepunktaromdetskulleværeimotsetttilfelle.Dettegalvaniskeskiljetmogleggjereinskikkeligkoordineringavverneinnretningarsomereinsværtviktigdelavdesignvurderingnårviskaltavalomtransformator.
[38]
Transformatorenskalutstyrastmedoverspenningsavleiararmellomkvarfaseogjordpåhøgspenningssidaforekstrabeskyttelse.EttersamtalemedEtneE-Lagfekkviopplystomatviikkjetrengdespoletilnett,dådetallereievareinfråfør.Dettebetyratvikanerstattespolentiltransformatorenvårmedeinoverspenningsavleiar.Avleiarmådimensjonerasteingoddellågareenntransformatorensisolasjonsnivå.
66
Figur25:Koplingavgeneratorogtransformatoren.[6,p.62]
Figur26:Viserforenklaeinlinjeskjemaavtransformatormedoverspenningsavleiarar.
Avleiararkoplapåprimærsidasnøytralpunktogmellomallefasarogjordpåsekundærsida.
Koplingsgruppesifferangirfaseforskyvingapåsekundærsidaiforholdtilprimærsida.Vifinnerdennevedåbrukeprimærsidasomreferanse.FaseAfrådenindusertespenningafråhøgspenningsidablirlagtmottime0eller12.
Figur27:TransformatorkoplingYNd11,EspenAar
67
4.6.1.4 MoglegeløysningarVedvalavtransformatorharvibruktABB.Deiereinavdeiledandeaktøranepåmarknadenoginneharlangfartstidmedproduksjonavtransformatorerogannautsyrtilkraftnettet.
Ettereindialogmeddei,komviframtiltotypartransformatorarsomkunneværeaktueltforvårtproduksjonsmønster.Liquid-FilledgeneratorStepupTransformer12MVAogeinDryTypeCAST-COILTransformerhiT-PLUSS12MVA.Vidareskalvitaforossdeiulikeløysninganeoggånærmareidetaljkvabruksområdedeihar.
TransformatoraneskaloppfyllekravisamsvarmedIEC-60076-1.
Allinformasjonsomomhandlartransformator,brytaranleggogtilhøyrandekomponentarerhentafråABBsineheimesider:[39][40][41][42][43][44][45][46][47]
AlternativA:DryTypeCAST-COILTransformerhiT-PLUSS,12MVA
AvtørrtransformatorarharvisettpåtypenDryTypeCAST-COILTransformerhiT-PLUSS.Detteereintypeepoxyharpiks-isolertkompakttransformatorderviklinganeerstøypteiepoxyharpiks(eintypeplastmasse)somisolasjonsmedium.Medviklingarsomerstøyptinniisolasjonengjerdetattransformatorenermindreutsattforfuktogstøv,ogresultererattransformatorenernestenvedlikehaldsfri.Dennetypetransformatoregnarsegderforgodttilområdermedforureiningogplassarmedstørrekravtiltryggleiksomfabrikker,tunnelarogkraftverkinneifjellet.
Transformatorenerrelativtnyiforholdtildentradisjonelleoljefyltetransformatorensjølvomdenharværtpåmarknadeneindelår.
Figur28:Oppbyggingogskisseaveintørrtransformator
68
DryTypeCAST-COILTransformerhi-TPlussereinoppgraderingavforgjengarenmedoppgradertisolasjonsnivå(klasseH).Dettegjevdenaukamoglegheittilåkjørepåhøgaretemperaturogoverlastkapasitetutanpåverknadpålevetidaavisolasjonen.
Dettegjeveitproduktsomsikrarredusertforureining,brannfareogsomtilfredstillarstrengeelektriskesystemkravogfunksjonivær-utsetteområder.
ABBopplysapåheimesidadeiraatABBhi-TPluserdetbestevaletfornettmedharmoniskforvrenging,lasttoppar,plutseligeoverlastarograskeforandringaravomgivandetemperaturar.Denneeridagsettpåsomdenmestpålitelegeeiningaieitnettsystem.
Tabell5:DataforDryTypeCAST-COILTransformerhiT-PLUSS
NominelleffektIsolasjonTemperaturklasseKjølingTilbehørVektorgruppeSpenningsnivåImpedans,ZkTomgangstapBelastingstapved75°CPristransformatorPriskjølevifter
12MVAEpoxyH/HANAFYnd1122000V/6600V8,517400W45000WNOK1450000,-NOK30000,-
Kjøling
Transformatorenkanleverastmednaturlegkjøling(AN)ellermedforsertkjølingmedhjelpavvifter(ANAF).Forsertkjølingmedhjelpavviftergjeveinmoglegheitforåbelastetransformatoren25%ekstra.Iperiodarmedstørretilsigavvatnsomgjevperiodeviselasttopparvilviftenekunnekjøleoggjetransformatorenbetreverknadsgrad.
69
AlternativB:Liquid-FilledgeneratorStepupTransformer(GSU);3PH
Ereinmineralfyltoljetransformatorsomerbygdforkraftgenereringikontinuerligdriftmedekstremetermiskeoverlaster.Viklinganeogkjernenersenkanedieintransformatorkassemedoljesomharhovudoppgåvetilåkjøleogisolere.Itilleggerviklinganebeskyttamedeitpapirlagsomogsåisolerer.Deterviktigatoljaeraveinvisskvalitetmeddielektriskstyrke,termiskkonduktivitetogkjemiskstabil.
Figur29:Illustrasjonsbilde,liquidfilledsmallpowertransformer
Tabell6:DataforGSUtransformator.
NominelleffektIsolasjonsvæskeTemperaturklasseKjølingTankkonstruksjonVektorgruppeSpenningsnivåImpedans,ZkTomgangstapBelastingstapved75°CPristransformatorKjøleribberogkonservatorettermonteringOljegruve
12MVAMineraloljeAONANRadiator,KonservatorYnd1122000/6600V9,58500W73800WNOK1200000,-NOK105000,-NOK100000,-
70
4.6.1.5 ValavtransformatorNåreinveltransformatortilproduksjonavelektriskkrafterdetviktigåomsyntilaltsomkanpåverkeverknadsgradoglevealder.Samtidigspelarhelse,miljøogsikkerheitogsåinn.Deterviktigattransformatorenerdriftssikkerogiminstmogleggradpåverkardeinemndepunktaovanforomdetskulleoppståfeilellerkortslutning.
Oljefyltellerepoxyharpiks-isolert?
Hovudspørsmåleterkvaviskalvektleggemestnårviskaltavalavtransformatortildetnyesmåkraftverket.Erdetomgjevnadenrundtkraftverketognedstrømsellererdetdrifstryggleikogøkonomi?Viskaliløpetavdettekapitteletsjånærmareinnpådeitoalternativaomkvaslagstypetransformatorsomibestmogleggradoppfyllerkravasomerstilt.Viskalogsåidettekapitteletbaserevaletutifrådentotalekostnadendettevilpåføreoss.
FordelerDrytypeCAST-COILhiT-Pluss
Detteereintransformatormedhøgpålitelegheitogmedredusertfareforforureiningavomgjevnaden.Installasjonskostnadanefordennetypetransformatorerlågareennveddenvæskefylte.
Sidandenikkjeinneheldvæske,harikkjetransformatorenvedlikehaldskostnadarsomregenereringavoljeogtørkingavisolasjon.Lågbrennbarheitogsjølvslukkandeevnegjerattransformatorenikkjekrevoljegruve.Sålengevegganeikkjeeravbrennbaremateriale,stillesdetingenkravforavstandtilveggomeinharoppfyltbrannkravF1.
Åtskiltefasargjeratdeterenklarevisueltåsjåfeil,samtenklareåkommetilgjeratvedlikehaldsarbeidetblirlettare.Dentjukkeisolasjonenogluftavstandenmellomfasanegjevdeneinstortermisktreigheitoggodkortslutningsmotstand.Luftavstandenmellomkvaravfasane,samtmoglegheitmedkjøleviftergjeveinstørreogbillegarekjøleevneiforholdtilandretyparomformarar.
71
FordelerLiquid-FilledgeneratorStepupTransformer(GSU);3PH
Væskefyltetransformatoreravtypemineraloljehardenfordelenatdeierblittbruktiover100år.Dennefordelengjeratdenermeirstandardisertiforholdtildenepoxyharpiks-isolerte.Dettemedførerattransformatorenerbillegareogatprodusentarinneheldmeirkunnskapsomkansikrebetredriftstryggleikfoross.
Støynivåeterveddennetransformatorenlågareennveddenepoxyharpiks-isolerte.Dettevilikkjeblivektlagtdåtransformatorskalplasserastinnandørs.Samanliknamedstøynivåetfråturbinen,erstøyfråtransformatorminimal.
Oljesomisolasjonharitilleggtileingodisolasjonsevneogeingodkjøleevne.Detteergunstigdådettegjevlågaredriftstemperatur,lågarebelastningstapoglengrelevetid.Tomgangstapaerogsålågareveddennetypetransformator.Ettersamtalarmedrettleiarerdennetransformatoreneitgodtvalomviskalvektleggedriftssikkerheita,ogerdenøkonomiskebesteløysninga.
72
4.6.2 Måletransformator4.6.2.1 Spenningstransformator4.6.2.1.1 Kravogdimensjonering-kriteriaIStatnettsinFunksjonskraviKraftsystemetstårdetattransformatorenerbereknafornettmedisolertellerdirektejordanøytralpunkt.Dettekanlikevelmonterastpåanleggetvårt(spolejordanett)omspenningstransformatoraneutstyrastmeddempemotstandijordfeilviklinga,dvs.opendeltavikling.Dettebetyripraksisattransformatorenmåutsyrastmedtosekundærviklingar.Eiviklingsamanmedvoltmetersomutgjermålekretsenogjordfeilviklingsomjordfeilvernetkoplastpå.
Pålitelegheit,levetidogdempesystemmotferroresonanserviktigeparametrar.Deterviktigattransformatorenernøyaktigunderallemoglegedriftsforhold,uavhengigavvariasjonaritemperatur,frekvens,spenningellerbelastning.
Allefasarskalhamonterteignespenningstransformatorar.Denerfellesformålar,vernogeventueltRTU.SpenningstransformatorenskalværeavinduktivtypeogoppfyllekravaetterIEC60044-2standarden.Sekundærspenningapåmålesløyfeogjordfeilviklingskalværehøvesvis110/Ö3Vog110/3V,ogmedeinspenningsklasse0,2ellerbetre.Spenningstransformatorenskalforspolejordanetttåle8timarsdriftvedjordfeilmedjordfeilfaktor2,2.
[48]
4.6.2.2 Straumtransformator4.6.2.2.1 Kravogdimensjonering-kriteriaDetskalinstallerastpassandestraumtransformatorarsomskaltakledenmaksimalestraumensommålast.DeiskaloppfyllekravaetterIEC60044-1.VårtanleggeravtypeDistributedGeneration(DG)einingderdeterkravtilRemoteTerminalUnit(RTU).Dettebetyratdetmånyttasttrekjernar.Einformålingmedmåleklasse0,2s,einforvernmedmåleklasse5P10ogeinforRTUmedmåleklasse1ellerbetre.Fellesforalleeratdeimådimensjonerasttilbyrdentildeitilkoplakomponentane.Straumpåsekundærsløyfatiltransformatorenskalværepå5A.
73
4.6.3 KabelForåkunneleveredenelektriskeenergiensomblirproduserttilmarknaden,måvitilknyttekraftverketvårtmotdetoverliggande22kVnettet.DeterviktigatkabelenerrettdimensjonertslikatSKLharmoglegheittilåleveremaksprodusertenergitileikvartidogdermedikkjeskaparnokonflaskehalsar.Anleggetvårthartohovudtyparavkabeltilforsyning.TLSF,somskalnyttastfråbrytarB1,”HardelandSmåkraftverk”,tiltilknytingspunkt,derkabelerforlagtijord.Dennesereinpåfigurenunder.DenandrekabelenTSLI,somknytgeneratortilgeneratortransformatorogvidaretilbrytarB2”HardelandSmåkraftverk”.
Figur30:Illustrasjonsbileteavmoglegløysingtilplasseringavkraftverk
Utrekningavtermiskgrensestraum:
𝐼9< = 𝑆
𝑈9< ∗ √3=
9,99𝑀𝑉𝐴6,6𝑘𝑉 ∗√3
= 873,9𝐴
Formel:Utrekningavtrefasavekselstraum
74
Generatorenvårhareinytingpå9,99MVAogleverareinspenningpå6,6kV.Straumenpålågspenningssidavilblislik:
Spenningavilblitransformertopptil22kVoggjeosseinstraumpå:
𝐼J< = 𝑆
𝑈J< ∗ √3=
9,99𝑀𝑉𝐴22𝑘𝑉 ∗√3
= 262,17𝐴
Vitekikkjeomsyntiltapitransformatoridesseberekningane.
4.6.3.1 TSLIViskalnyttekabeleninnandørsfråsamleskinnepågeneratortilsamleskinnepålågspenningssidapåtransformatorenogfråhøgspenningssidapåtransformatorenframtileffektbrytarenpåbrytaranlegget.Omsettingsforholdapåtransformatorengjevosstoforskjelligestraumarogspenningar,ogvimådimensjoneretverrsnittetslikatkabelentålerspenningogtermiskgrensestraum.
Forlegning
Kabelenskalliggefestapåkabelbruifriluftinneikraftverketitrekantforlegning(snodd)ogskalgåfrågeneratortiltransformator.
Føringgjennomvegg
Nårkablarkryssarulikebrannsonerellerrom,skalluftgapetiveggentettastmedtettemiddelsomerbrannhemmande.ForåunngåatdetoppståreinreduksjonsfaktorvedkabelgjennomføringanerådarNexansatdeterviktigattjukkelsenpåveggenvedgjennomføringaikkjeermeirenn15cmogattettemiddelethareingodtermiskleidningsevne.Dettegrunnaatdetikkjeskalblieinreduksjonsfaktorpåkabelen.Detskalogsåværeinnbyrdesavstandmellomkablanevedgjennomføringa.
Romtemperatur
Referansetemperaturenforkabeliopenforlegningersatt25°C.Ettersamtalemedrettleiarenvår,sattvidentil30°C(maksimaltemperaturikraftverket).Leiartemperatursettvitil60°C.Reduksjonsfaktorenersatttil0,92forheilekabelbiteninneikraftverket.
75
Parallellføring
Vimeinaratbesteløysningaforoverføringmellomgeneratorogtransformatorvilværeparallellføringaveitmindretverrsnittistadenforeinleiarmedstørretverrsnitt.Dettegjerdetenklareåinstallere.Hererdetviktigmedtankepålevetidatlengdapåkablaneerlikelangeogharsamevern.Straumenvilgåminstemotstandsvegogforskjelliglengderesulteraoverbelastningpådeneineogmindrelastpådenandre.Vedbrukavforskjelligvern,risikeraeinherogsåoverbelastningvedtidlegutfallavdeneinekabelen.
Vedfellesføringavkablarisametrasévileinherogsåfåeinstørreoppvarmingavkablar,samtpåverknadavmagnetfeltettilkvarandre.Einreduksjonsfaktormåinnforsenkebelastningaogvarmeproduksjonpåkablane.Vivelåunngådennereduksjonsfaktoren(satttil1)vedåaukeavstandenfråveggogtilnestekabelsett.
Figur31:Forlegningutankorreksjon,Nexanskabelboka
76
4.6.3.2 TSLFKabelenskalbrukastfråB1”HardelandSmåkraftverk”tilknytepunkti”NSHardelandSmåkraftverk”.
Forlegningsdjupnaforkabelijord
Forfåeinkorreksjonsfaktorpå1skalkabelenliggemellom0,50-0,70mdjupn.
Jordtemperatur
Averfaringerreferansetemperaturenforkabelijordersatt15°C.Dettefordideterkablarknytttilproduksjonavkraft.Vigårutifråatlastabestårbådeavhusstandogindustri.Einreduksjonsfaktorpå1ersatther.
Kjelde:REN9118HSNett
Jordastermiskeresistivitet
Deterkorgodtmassenleiarvarmenvekk,slikatområdetrundtkabelenikkjeblirforvarmt.
BrukereinmassenRENanbefala(finttilslag0/4GF85GTF20f7isamsvarmedNS-EN13242)skaleinoppnåeivarmeleiingsevnepå100Kcm/W,nokosomgireinreduksjonsfaktorpå1[KJELDE:REN9200].
Parallellføring
Hererdetberreeitkabelsettitraseenoggjeveinreduksjonsfaktorpå1.
Føringgjennomvegg
Føringavkabelgjennomgolvetiapparatanleggvilikkjeføretilnokoreduksjonistraumføringsevnasålengedetblirbruktprefabrikkertemodernegjennomføringarmedeintjukkleikpåunder15cm.
http://media.draka.no/2016/07/Teknisk-Handbok-2010_final-til-web.pdf
77
4.6.3.3 DimensjoneringavkabelNåreintekvalomdimensjoneringavkabel,erdetviktigeinatveljarriktigtverrsnitt.Vedåtaeinteknisk-økonomiskanalysekanvifinnedettverrsnittetsomimøtekjemdeitekniskekravaogdettversnittetsomgirstørstinnsparing.Førvikanbyrjepådenøkonomiskedelenmåviførstsjåpådettekniske.
Foråvurdereomkabeloppfyllerdettekniskeminstekravetmåeinkjøreeianalysederdetblirgjortberekningavgrensestraum,lastflyt-ogkortslutningsberekningarforsystemetvårt.Detsomliggtilgrunnavdimensjonerandekriteriumfortekniskanalysepåbakgrunnavberekninganeerverstedriftstilfelle,termiskbelastning,stasjonærespenningsvariasjonar,dimensjonerandekortslutningstraumar,lastogproduksjonsutvikling.Lastogproduksjonsutviklingblirdetikkjetattomsyntilidenneanalysen.
Lengde
Lengdapåkablaneergjortettereignevurderingar.Viharpåkartmåltavstandfrådenantakelegeplasseringaavdennyesmåkraftverkettiltilknytingspunktet.Einsatspå10%medavrundingavtalerlagttilforåtahøgdeforterrengogføringavkabelinnibygg.
Generator–generatortransformator 2x20meter
Generatortransformator–brytaranleggB2 20meter
BrytaranleggB1–NSHardelandkraftverk 40meter
78
4.6.3.4 TekniskanalyseSummerandereduksjonsfaktor
TSLI
Dennesummerandereduksjonsfaktorenblirgjeldandeforallekablarinneikraftverket:
• Gjennomføring 1• Romtemperatur 1• Parallellføring 0,92• Trekantforlegning 1
Densummerandereduksjonsfaktorenforkabelen:1*1*0,92*1=0,92
TSLF
DennesummerandereduksjonsfaktorenblirgjeldandeforkabelenutfråHardelandsmåkraftverktilknytepunktiNSHardelandSmåkraftverk.
• Gjennomføring 1• Jordtemperatur 1• Jordasresistivitet 1• Forlegningsdjupn 1• Parallellføring 1• Trekantforlegning 1
Densummerandereduksjonsfaktorenforkabelen:1*1*1*1=1
Skjerm
Viharvaltåkortslutteogjordeskjermenibeggeenderpåkabelenslikatvifårlukkaskjerm.ItabellanetilNexansharkabelenmedopenskjermmedtrekantforlegningijordhøgareevnetilåledestraumennkabelmedlukkaskjerm.Dettegrunnaateinfårstraumsomgjevopphavtiltap.Lukkaskjermerlikevelbetremedtankepåberøringssikkerheitpåanlegget.
[49]
79
Forlegningsmåte
Normaltønskastdettrekantforlegningdådetteerenklareåinstallere.Deterogsåbetreelektrisksettåleggekablaneitrekantforlegningsamanliknamedflatforlegning.Straumfordelingaideitoparallellekablanepr.faseblirlik.Iflatforlegningblirdetforskjelligereaktansarpådeikablanesomliggerytstogdeiimidten.Detgjeratdetblirulikstraumideitokablaneisamefase.Vivildåleggealleikablariprosjektetvårtitrekantforlegning.
Minsteteknisketverrsnitt
Kablanemådimensjonerastslikatdentåladenmaksimaletermiskegrensestraumeninkludertreduksjonsfaktorarsomkanoppstå.Valertattpåbakgrunnavberekningavtermiskgrensestraum,forlegningsmåteogkoplingavskjerm.
Generator–generatortransformator
Minstetverrsnittsomoppfyllerkravatilbelastningsevne:TSLI12kV3x2x400mm2.Belastningsevne 2*600A
Belastningsevnemedreduksjonsfaktor:2*600A*0,92=1104A
Generatortransformator–brytaranleggB2
Minstetverrsnittsomoppfyllerkravatilbelastningsevne:TSLI24kV3x1x150mm2.
Belastningsevne 355A
Belastningsevnemedreduksjonsfaktor:355A*0,92=326,6A
BrytaranleggB1–NSHardelandkraftverk
Minstetverrsnittsomoppfyllerkravatilbelastningsevne:TSLF24kV3x1x95mm2.
Belastningsevne 275A
Belastningsevnemedreduksjonsfaktor:275A*1=275A
80
4.6.3.5 Lastflyt-ogkortslutningsberekningarEtteråhaetablerteinmodellavkraftverketvårtoglagtinndatafortilhøyrandeminstegodkjentetverrsnittiPSSSincal,kanviforetaeilastflyt-ogkortslutningsberekningar.Vedåleggetilgrunnverstedriftstilfelle(TungLastHøgProduksjon)medkontinuerligdriftellerplutseligutfallavgeneratorkanvibrukeinformasjonentilåtavalavnaudsynttverrsnitt.Detkanmellombelsværefleiretverrsnittsomoppfylldeitermiskekrava,mensomikkjeoppfyllerdeistasjonærespenningsvariasjonane,dvs.førmanfårtrinnatransformatorentilriktigspenningsnivå.
Figur32:SnittavetablertmodelliSincal
Påbakrunnavutrekningaavdendimensjonerandestraumen,tekvieinlastflytanalyseforåbekrefteutrekningane.VedåleggepåfilterpåI/Ib(termiskbelastning),finnervidenprosentvisebelastninga.
Figur33:Denblåfargenviserbelastningapåkabelsomermellom50-100%.Fårmanraudfargevilkabelværeoverbelasta.Grønfargebetyratdeterunder50%.
IForskriftomLeveringskvaliteterdetgjevenstasjonærespenningssprangikkjeskaloverstige±3%itilknytingspunktetmednominellspenningpå24kV,fordenhyppigheitpå24gangaridøgnet.FilterpåV/Vn(spenningovernominellspenning)viserdenprosentvisespenningstapovereitgjevepunkt.
81
Figur34:Spenningstapinnanforgrenseverdiarpå97-103%.
Figurenoverviseratalleverdiarerakseptablemedomsynpåstasjonærespenningsvariasjonar.Vedåtadeteitskrittvidareogtaeinkortslutningsmålingkanviverifiserevalet.
IoperasjonsdrifterdetdensummerandeverdienavPogQsomvilværedimensjonerandeforytinga.Ieinkortslutningstilfelleerdetmaskinasindesignogytingsomerdimensjonerandeforkortslutningsyting.Avhengigavdenelektriskeavstandenfråeikortslutningskjeldeogkortslutningsbidrag,vilkortslutningsytingavariere.
Tillatekorttidsstraumforgjeldandekabel:
Generator–generatortransformator,TSLI12kV3x2x400mm2
Ik1s=21,6kA
Generatortransformator–brytaranleggB2,TSLI24kV3x1x150mm2
Ik1s=13,5kA
BrytaranleggB1–NSHardelandkraftverk,TSLF24kV3x1x95mm2
Ik1s=8,6kA
Ikortslutningsanalysenviutførtetidlegare,forbrytaranlegget,sattviiverkein3-fasemetalliskkortslutning(0W)isystemet.Detteerdenmaksimalekortslutningsytingaanleggethar.
Figur35:Ik’’/Ik’’maxviserbelastning(i%)påkablanevedmakismalkortslutningsstraum.
Simulasjonenverifisererheratkablaneviharvaltergodenok.
82
4.6.4 Effektbrytar4.6.4.1 ValogdimensjoneringskriteriaForåvitekvastorleikpåbrytarmanskalhaerdetviktigåvetekorstorestraumarsommaksimaltkanoppståvedmaksimallastogfeilsituasjonar.Deterviktigatdetgjerastnøyeutrekningarogateinbrukarriktigeverdiarisimuleringa.Kraftverketvårtersatttileitmaksimaltuttakpå9,99MVA.Dettegjevosseitstraumuttakpå262,17Asomsamleskinneogbrytararmåtåleundernormaldrift.
𝐼 = 𝑆<3 ∗ 𝑈J
= 9,99𝑀𝑉𝐴3 ∗ 22𝑘𝑉
= 262,17𝐴
Dentrepoltesubtransientekortslutningsstraumen’’Ikleggasttilgrunnnåreinskaldimensjonerenaudsyntleiartverrsnitt.Leiaraneblirunderkortslutningsperiodenutsattforstoretermiskepåkjenningarførbrytarenfårlagtut.Leiaranemådimensjonerastslikatdeiikkjetektermiskskade.
Støytstraumeneller”peak-current”Iperdenmaksimalekortslutningsstraumensomkanoppstå.Dennestraumenerforbundemedstorefysiskekreftaroganleggetmådimensjonerastetterdenne.
Foråsjåkvakravtilbrytaranleggetvårter,såsattviiverkein3-fasemetalliskkortslutningsberekning(0W)påsamleskinne”HardelandSmåkraftverk”iPSSSincal.Herfekkviuteitresultatsomgavossdesseverdiane.Vedvaleffektbrytartilanleggetvårterdetderforviktigatviheldosstildesseverdiane.Eindelsommåtakastmedvidareerselektivitetforeffektbrytaren.Kortslutningsberekningarkanogsåidettetilfelletfinneriktiginnstillingforvernslikatmankanoppnåselektivitetpåanlegget.
Tabell7:Resultatvedkortslutningsberekningforsamleskinna”HardelandSmåkraftverk”.
Ik’’IpIaIdc
4,563kA12,907kA4,421kA0,363kA
83
4.7 ØkonomiFørvikangåvidaremedøkonomiskeanalysar,trengervieitgrunnlagieivarigheitskurve.Dennevilgjeossnødvendiginformasjonforåfinneverdiarforforventanettoinntening.Underharvigjorteiestimeringforressursgrunnlagetsomdannargrunnlagetforvarigheitskurva.
4.7.1 RessursgrunnlagGjennomsnittlegårligtilsig:
𝑄�_[FFY,å_ = 2,133𝑚z𝑠 ∗ 60 ∗ 60 ∗ 24 ∗ 365 = 67,266288𝑀𝑚
zå𝑟
ForHardelandkraftverkerdetikkjenokokravtilminstevassføringielvasomforbinderHjørnåsvatnogHardelandsvatnet.Oppgjeveflaumtapfråoppdragsgjevarer1,2Mm3/år.
Nettonyttbarårligtilsig:
𝑄tTFFY,å_ = 67,266288 − 1,2 = 66,066288𝑀𝑚zå𝑟
Energiekvivalent
Foråvitekormykjeenergivikanforventeåfåutpr.m3vatngjennomturbinenogframtilgeneratoren.
𝑒Mpp_TpMF = 𝜌 ∗ 𝑔 ∗ 𝜂 ∗𝐻t3600
Verknadsgradaviltautgangspunktidengjennomsnittligelastasomerved1,65m3/s.Dennegjennomsnittsverdienkjemfråeigenvurderingavdervitrurlastavilligge.
𝑒Mpp_TpMF = 1000 ∗ 9,82 ∗ 0,91263 ∗ 0,965 ∗ 322,85 − 2,39799
3600 = 0,7698𝑘𝑊ℎ/𝑚z
Estimeringavproduksjonognyvarigheitskurve
Foråkunnerekneuttapaiolje-trasformatorenogrekneutgrunnlagetforlønnsamheitaismåvasskraftverket,måvikunnevitedenforventaproduksjonen.Varigheitskurvablirbruktsomgrunnlagidenøkonomiskesamanlikninganeavalternativafortransformatoren.
84
Varigheitskurveereikurvesomvisersamanhengenmellomstorleikenaveffektsomblirprodusertogtidasomblirbruktvedgjeveneffekt.
Foråkunnesetteoppeitforslagtilvarigheitskurve,måvitautgangspunktidengamlevarigheitskurveogtilpassedennetildennyeproduksjonen.AvomsyntiletterhaldforSKL,harviforandrakurveendålitttil.UtgangspunktetvårtvarbrukstidafordagensHardelandKraftverkiår2016.Dettevareitårderdetvaruvanlegtørrvåroghaustmedekstremtvåtsommar.Etterutrekningarkanvisjåatdetteereitårsomtotaltsettharlittmeirproduksjonenndetsomgjennomsnittlegharblittproduserttidligareår.
Berekningavdenestimerteårligeproduksjonavaggregatetifølgjandeformel:
𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖𝑝𝑜𝑡𝑒𝑛𝑠𝑖𝑎𝑙 𝑘𝑊ℎ = 𝑒Mpp_TpMF ∗ 𝑄å_
𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖𝑝𝑜𝑡𝑒𝑛𝑠𝑖𝑎𝑙 𝑘𝑊ℎ = 50,86𝐺𝑊ℎ/å𝑟
Detteerverdiensomvilværerammaforvarigheitskurvavår.Foråsetteoppdenneharvimultiplisertanslåttbrukstidmeddenfaktiskeaggregatytingaettertapvedgjevedriftspunkt.Slikharvifåttsattoppeitforslagtilvarigheitskurvesomtilsvaradenforventaproduksjonen.
Figur36:AnslåttnyproduksjonforHardelandSmåkraftverk.BRUKSTID:8489timar
85
4.7.2 ParameterarforøkonomiskeberekningarFysisklevetid
FortransformatoraneanbefalaNVEeifysisklevetidpå30-60år.Rettleiarharpresisertatdetteikkjevarnøyaktignok.Isamsvarmedrettleiarharvijustertlevetidtil:
Oljefyltetransformatorar 50år
Tørrtransformatorar 30år
Forvasskraftverketsomeineining,harvisattlevetidatil: 60år
Analyseperiode
Satttil30årbådeforkabelogtransformator,referansetidspunkt,1januar2018
Forberekningaravlønnsamhetentilvasskraftverket,eranalyseperiodensatttil40år,referansetidspunkt(starttidspunkt):1januar2018
Brukstidfortap
Kabel 2400timer/år,
Transformator Belastningstap:UtgangspunktivarigheitskurvefordagensHardelandKraftverkiår2016ogtilpassamotforventaproduksjonmeddetnyesmåkraftverket.
Tomgangstap:Tidakraftverketeridrift:8489timar
86
Kalkulasjonsrente
Etterundersøkingfantvifleireforskjelligesatsarforkalkulasjonsrenta.ForinnmatingslinjerogkraftproduksjonanbefalerNVEsihandbokforsamfunnsøkonomiskeanalyseavenergiprosjektereinkalkulasjonsrentepå8%.Rettleiarforsamfunnsøkonomiskeanalysar(direktoratetforøkonomistyring)anbefalereinsatspå4%vednormalestatligetiltakmedeinanalyseperiodepå40år.
ViharhattkontaktmedFredrikArnesen,seksjonssjefforressursogkraftproduksjoniNVE.Hanopplysteat8%varlittioverkant.Vidaresnakkahanomat4%vareitalternativ,meniogmedatprosjektetvårtikkjeeravstatligtiltakerdeteinvissrisikoforbundetmedåbyggevasskraftverkikonkurransemedandrevass-ogvindkraftverk.Deterogsåusikkerheitknytttilframtidaskraftprisar.VimeinameddetteatåbrukesatsenfråFredrikArnesen,på6%,vilværeeitgodtutgangspunkt.
4.7.3 SamfunnsøkonomiskanalyseØkonomiskdelavgrensarseghovudsaklegtilatviskaltaeinsamfunnsøkonomiskanalyseavnett-tiltak.Viskalvurderekostnadeneforvårdelavnettetsomerfråderenergienblirprodusert,altsåfråaggregat,ogframtilderenergienblirleverttiltilknytingspunktsomer”NSHardelandSmåkraftverk”.
Vidareavgrensarvidettetilsjølveinvesteringasomblirgjort,drifts-ogvedlikehaldskostnadarogtapskostnadar.Investeringskostnadaneeravrundapågrunnavfortrulegheittilleverandør.Drifts-ogvedlikehaldskostnadarertilnærmamedhjelpfråNVEsihandbokforSamfunnsøkonomiskanalyseavenergiprosjekter.
Tapskostnadarerutreknautifråliknandetransformatorarogkanderforværeeitavvikfrådenfaktiskeverdien.Vimeinauansettatdettegjevosseingodpeikepinnpåkvavikanforventeossavkostnaditap.Grunnafortrulegheittilleverandørerogsånokoavdentekniskeinformasjonenskrivenom.
Sjåvedlegg4formeirinfo.
87
4.7.3.1 Samfunnsøkonomiskanalyseavnett-tiltakDeterstorekostnadarknytttilinvesteringikraftverkmedtankepåetableringavkraftverketogmedomsynpåatkraftverketskalståderilangtidframover.Eisamfunnsøkonomiskanalyseereinmåteforåfinneogvurderekonsekvensaraveittiltakforrørtegrupperisamfunnet.
Viharsettpåfleiremoglegeløysningarogynskjeråtaeinforenklasamfunnsøkonomiskanalyseforåleggegrunnforeitfornuftigoglønnsamtval.
Kjelde:Veilerisamfunnsøkonomiskeanalysar
4.7.3.1.1 TapsberekningarTransformatorDryTypeCAST-COILTransformerhiT-PLUSS,12MVA
Utrekninganeavbelastningstaptokvipåbakrunnavmotstandsmålinganeaveinliknandetransformatorpå11MVA.Detviskalviseher,eratvissvikanrekneutbelastningsstraumogRK,kanvirekneossframtilbelastningstapavedulikespenningar.Ieingrafsomviserforholdamellombelastningsstraumogbelastningstapkandesseverdianegjeosskjendepunktieintilnærmalineærfunksjon.Vikandårekneutstraumenvedulikbelastningogbrukedenneverdientilåhentebelastningstapautfrågrafen.
AvmotstandsmålingakanvifinneR1ogrekneossframRK.
Figur37:Stjerneviklingmedmotstandmellom
SidantransformatorenerYNd11kopla,vildetværetomotstandarmellomkvarfase.Tekviomsyntiltransformatorensekvivalentskjemavistpåfigur:blirvinøyddtilågangemed2pågrunnavatviklinganeerkoplaistjerne.
FormeloppgjevefrålærarvedHVL:
𝑅J = 𝑅9� = 𝑅A
(2 ∗ 2)
𝑅A = 𝑅J ∗ (2 ∗ 2)RK Resistansikompensasjonsvikling
88
Belastningstapakaneinfinnevedåbrukeformel:
𝑃A = 3 ∗𝐼9 ∗ 𝑅A
Avdeikjendepunktabasertpåmålingane,kanvisetteoppeinlineærfunksjonsomgjevossbelastningstapvedgjevenbelastningsstraum.Puttareindåstraumeninnix-aksenoglesaravgjevenverdipåy-aksen.
Figur38:Lineærfunksjonavkjendepunktbasertpåmåling
Belastningsstraumenrepresenteraprodusertstraumvedgjevenbelastning.
Belastningsstraumkaneinfinnevedåbrukefølgjandeformel:
𝐼 = 𝑛 ∗ 𝑆<3 ∗ 𝑈J
U1 Primærmerkespenning
n Belastningsgrad
Foråfinneukjentepunktkaneinbrukedenneformelen.
89
Liquid-FilledgeneratorStepupTransformer(GSU);3PH,12MVA
Vitokutgangspunktfråtestprotokollentileinliknandetransformatorpå10MVA.Hervardetoppgitteintabellavverknadsgradaneved%belastning.
Tabell8:Verknadsgradi%gjevenav%-belastningmedeffektfaktorpå0,9.nerherbelastningai%.
Forågjeretabellenforverknadsgradanemeirlettlestharvigjortdenomtileikurvesomviserforholdamellomverknadsgradogprosentvisbelastning.Slikkanvibruke10MVAtransformatorentilåfinneverknadsgradenfordeiandreproduksjonsintervalla.Forårekneuttapaisystemetvårtharvibruktdesseverknadsgradaneforåfinnetapatil12MVAtransformatoren.Dettevilgjeeinlitenfeilmarginsomvimeinaerneglisjerbar.
Figur39:Verknadsgradskurvegjevenavtabell
Verknadsgradengjevdettotaletapet,dvs.atbådebelastning-ogtomgangstapaermedrekna.Foratviskalkunnebrukedesseverdianetilutrekningarmåtomgangstapatrekkastfrådeitotaletapa.
90
Transformator
Iutrekninganeavtapskostnadaravtomgangstapbrukarvideifaktisketapapåtransformatoraranevåre.Tidlegareerdetbeskriveattomgangstapaertilnærmakonstanteuansettbelastning.Derforvilviiberekninganevårebrukedeifaktisketomgangstapatiltransformatorane.
Tabell9:Kapitalisertkostnadavtomgangstapforaktuelletransformatorar
Tomgangstap[kW] Kapitaliserttapskostnad[kr/kW]*
Kostnad[kr]
GSU 17,4 41550 722970,00DryTypeCAST-COIL 8,5 41550 353175,00Sumsparing 369795,00*30år,6%,kostnadsnivå2014,referanseår2018,brukstidfortap8760t/år
Vedåsamanliknedessetotransformatoraneharvikommeframtileikapitalisertbesparingpå9889320,08krspartibelastningstapovereinanalyseperiodepå30år.Denneutrekningafinnereinivedlegg4ogharsittutgangspunktfråformeliteoridel:
𝐾LMN = (𝑘H +𝑘STUV×𝑇F)×∆𝑃WMR
Investeringskostnadar
Tabell10:Samanlikningavinvesteringskostnadar
A.DryTypeCAST-COIL B.GSUTransformator 1480000 1305000Oljegruve 100000*Total 1480000 1405000**
*Anslåttkostnadavoljegruve**Differansekr75000,-
91
Totalinnsparing
Servipådentotalebesparingafårvifølgjande:Tabell11:Viserdentotalebesparingavedvalavtransformator
Differanse NOK[kr]Investering 75000,00Tomgangstap 369795,00Belastningstap 9889320,08SUM 10334115,08
Drøfting/avgjerdaomtransformator
Sidantransformatorenskalståinneibyggmedgodtventilerterom,erdetikkjekravtilåbrukeéinbestemttypetransformator.Etteråhasettpåkonsekvensanevedhavariogsettpåmoglegetiltakmeinavideterubetydelegomkvaslagstransformatorsombrukast.
Etteråsamanliknadeiøkonomiskeogmiljømessigenytteverdianemellomdeitoulikealternativa,komviframtilatalternativBerdetbestealternativet.Dettealternativetgjevosseitotalinnsparingpå10334115,08kr.VidareioppgåvavilvitautgangspunktialternativB.
92
4.7.3.1.2 KabelTapskostnadarogøkonomiskdimensjoneringavkabel
Idettepunktetskalvitaforosskvatverrsnittsomerdetbestealternativetiforholdtiltapoginvestering.Deiøkonomiskeresultatavilikkjeinngåiberekninganeavlønnsamheitadåkostnadanerundtdetteersmå.
Iutgangspunktetsågviforossåbrukedeikablanesomoppfyltedeitekniskeminstekrava.Iverkelegheitanåreinskaldimensjonerekabelvileinundersøkeomdettverrsnitteteinharvalterøkonomiskoptimal.Foreksempel:einkanhavaltlågaretverrsnittpågrunnlagavlågareinnkjøpspris,mendetkanlikevelværelønnsamtåinvestereieitstørreogdyraretverrsnitt.Eitstørretverrsnittvilhamindretapvedsamebelastning.Lågarebelastningkanogsåresulteraiaukalevetidogtidamellomkvarnyinvesteringaukarogdermedgjeeinpositivinnverknad.
Isimuleringatokviutgangspunktidetdriftstilfelletderdeterstørstbelastningpåkablane.Detteerdåkraftverketharstørstproduksjon.Herbleidetbrukteineffektfaktorpå0,958foråleveremaksimalytingpå9,99MVA.Viladeikablanesomoppfyltedeitekniskekravaogeitsomerhakketstørreinnisimuleringaavkraftverketvårt.Avresultatakunnevihenteuttapasomdetrespektivetverrsnittethar.
Tabell12:Utrekningfortapikabel
SSKGen–SSKTrafo
SSKTrafo–B2Hard.Kraft
B1Hard.Kr.–NSHar
Typekabel TSLI TSLI TSLFSpenningsområde 12kV 24kV 24kVmm2 TapkW 400 1,7036 150 0,8068 150 1,6207mm2 TapkW 630 0,5137 240 0,4896 240 0,9838
Diff.tap,DP[kW] 0,3403 0,3187 0,6369
Brukstidaforberekningaereigendefinerttil2323timar.DetteerdentidaHardelandkraftverkproduseramaksimalytingiløpetaveitår.Tapskostnadenerutreknamedrespektivekostnadarknytttildetrespektiveåretogkapitalisertiovereingjevenanalyseperiode.
93
Tabell13:Kapitaliserttapskostnadarfortapikabel
Område DP[kW]
Kapitaliserttapskostnad[kr/kW]*
Suminntening[kr]
SSKGen–SSKTrafo 0,3403 18737,21 6376,27
SSKTrafo–B2Hard.Kraft
0,3187 18737,21 5971,55
B1Hard.Kr.–NSHar 0,6369 18737,21 11933,73Suminntent 24281,55*30år,8%,Referanseår2018
Tabell14:Investeringskostnadforuliketverrsnitt,RENProsjektsystem
Type Spenning[V]
Tverrsnitt[mm2]
Lengde[m]
Kostnad[kr/km] Samlainvestering[kr]
TSLI 12kV 630 2*20 479550 19182TSLI 24kV 240 20 248745 4974,9TSLF 24kV 240 40 248745 9949,8
Tabell15:Nettonoverdiavøkonomisktverrsnitt
Type Spenning
[V]
Tverrsnitt
[mm2]Samlainvestering
[kr]
Suminntening
[kr]
NNV
TSLI 12kV 630 19182 6376,27 -12805,73TSLI 24kV 240 4974,9 5971,55 996,65TSLF 24kV 240 9949,8 11933,73 1983,93
Vedåtadensamlainvesteringaminussuminnteningavtapskostnadar,stårviigjenmednettonoverdi.AvresultatakanvisjåatdeterberreTSLI12kVogTSLF24kVsomerøkonomiskeoptimale.ForTSLI12kVmåvinyttedettekniskeminstekravet.
94
4.7.4 Lønnsamheits-berekningarFøresetnadeneforinvesteringaidetnyeHardelandSmåkraftverkersværtoptimale.Mykjeavutgiftenetrengviikkjeåtaomsyntildådetallereieeksisterainntak,dam,veg,fallrettarogstoredeleravvassvegen.Deterforventainnsparingpåmellom18-70%.Deterforventaatdetvilkommeframtidigekostnadarforbundemedpreventivevedlikehaldogutbetringavvassvegomdenfortsattskalbrukastiframtida.Dettetakastikkjemedvidareiutrekning.
Vihartatteigrovanalysedervisamlarallenytteverknadar,kostnadarogskattarsomkraftverketfellunder.Storeusikkerheitererforbundemedallerekneøvingardådeternokousikrevariablarogrammevilkår.Ettersamtalemedrettleiar,meintehanatdettevareingodmetodeforågjereutrekningarpå,ogatdetikkjevarnaudsyntåreknedetnøyaktigpåkrona.
4.7.4.1 InvesteringskostnadarSomnemntharNyeHardelandSmåkraftverkhareingodføresetnadmedtankepåinvesteringskostnadarsomallereieergjortoggjeveibetydeleginnsparingiforholdtileitkraftverksommåbyggastoppfråbotn.
Vedåsamanliknemottekneprisarfråleverandørarogoppgjevneinvesteringskostnadarkanvisjåomprisenerfornuftigogomkraftverketerlønnsamtvedhøgstegjevnepris.Gjevneprisarfråleverandørarkanværeaveigneinteressertilåpåverkeprisenelleravåikkjepåverkemarknadsprisen.Foråskjekkeomprisaneharrotiverkelegheita,harviskjekkaleverandørensprisarmotNVEharanbefalt.
95
4.7.4.1.1 LeverandørKostnadsnivåetgjevenavleverandøraneinkluderaikkjetransport,montasjeogidriftsetting.ABBleveranse
Tabell16:Investeringskostnadaroppgjevefråleverandørar
Anleggsdel Investering[kNOK]Turbin 10500*Generator 3660Transformator 1405Brytaranlegg 300Kontrollanlegg 740Stasjonstrafo 155Likestrømsanlegg 166
Sum[kNOK] 16926
*RainpowerønsketatviskullebrukeNVE´ssinekostnadsoverslagdådettesamsvararbrameddagensleverandørmarknad.Viharvaltårundetaleopp.
4.7.4.1.2 NVEPrisaneNVEharoppgjevneeravgjennomsnittlegeverdiarbasertpåerfaringstallogtallfråbransjeorganisasjonar.KostnadsnivåettilNVEharutgangspunktfråjanuar2015.DeiangjevneprisaneNVEoppgjer,tarforsegprispåkompletteanleggsdelar.Dettevilseiealletilhøyrandedelarsominngårianleggsdelen,samttilbehøyr.DetopplysastiNVEsittkostnadsgrunnlagatbudsjettprisarfråleverandørarkanværemangelfulleogkanframstå”billig”medomsyntilkostnadarknytttilprosjektering,montasjeogidriftsetting,samtandremarginar.Kostnadsoverslagetvibereknarhareinlitenunøyaktigheitdåkvartenkeltkraftverker”unikt”ogkostnadanevilvarierefråkraftverktilkraftverk.
96
Tabell17:InvesteringskostnadarbasertpåNVEsittKostnadsgrunnlagforsmåvannkraftanleggogKostnadsgrunnlagforvannkraftverk.
Anleggsdel Investering[kNOK]Turbinekskl.monteringogtransport 10484,67*Generatorekskl.monteringogtransport 7590**Transformatorinkl.monteringekskl.transport 1657Apparat-ogkontrollanleggekskl.monteringogtransport 3950
Sum[kNOK] 23681,67
*NVEsikurveforutrekningavpriskostnadtekforsegnokreulikefallhøgde.Sidanvårfallhøgdeliggermellomtoavkurvene,harvivaltdennæraste,somogsåliggerlittoveripris.
**Generatorenvårharvertikaloppstillingogviharlagtpåeitkostnadstilleggpå10%.
4.7.4.1.3 TilleggskostnadarVihartatteitgrovtestimatavdeiforventatilleggskostnadaneisambandmedoppgraderingaogpreventivvedlikehaldpårøyrgate.ViharnyttaNVEsittkostnadsgrunnlagforsmåkraftverkforutrekningavtilleggskostnadar.Deterrettanokousikkerheitmedsjølvekostnadsgrunnlaget.Sikkerheitsmarginaneavhengeravomforholdaergunstigeellerugunstige.Pågrunnlagavmanglandeerfaringoginformasjonkanviikkjevitekvadennemarginenvilbli.Utfrådettevilvitautgangspunktikostnadanesomeroppgittutanmargin.
Andrekostnadersomundersøkingar,målingar,planlegging,prosjekteringogbyggherrekostnaderereksempelpåkostnadarviikkjeharbakgrunntilåtaomsyntil.
Tabell18:Andrekostnadar
Anleggsdel Investering[kNOK]
Rørduktilstøyp 262,53
Røyrgrøft 307,43
Rørgatefundamenterfornyinnløpsrøyr 315,2408
Rørgatefundamenterfornyinnløpsrøyr 506,6082
KraftstasjonidagenH:300m 6450,3248
Sum 7842,13
97
4.7.4.1.4 SamanlikningAlleleverandørarleverareituliktferdigprodukt.Nokrehardetmesteav”tilleggsutstyr”inkludertiprisen,medanandretekeinekstrakostnadfordette.DeterderforvanskeligåanslåeinnøyaktiglikskapmellomNVEogdetproduktetleverandørleverar.Dererderforvanlegågje/oppmodeleverandørtilåkommemedfridomtilleveranseavkomplettkomponentpakke.DeterviktigåmerkesegatNVEsineprisartekutgangspunktiinnsamla,gjennomsnittlegeprisarfråmangeforskjelligeleverandørar.
NVEopplyseratpågrunnavusikkerheitsmarginarjamførmedprisvariasjon,settfråeitforenklasynspunkt,ateinkanleggetil30%vedugunstigeellertrekkjefrå20%vedgunstigeforhold.DetervanskeligåanslåfråvårtstandpunktomforholdaergunstigeellerugunstigeogpågrunnlagavdettevilvibrukedeifaktiskeverdianeNVEforeslår.
Tabell19:Samanlikning
Alternativ NVE Leverandørar
Elektromekaniskutrustning[kNOK] 23681,67 16926
Andrekostnadar[kNOK] 7638,33 7638,33
Sumførskatt[kNOK] 31523800,00 24768130,00
Avresultatakanvisjåatdetereinstordifferansemellomkostnadsoverslaga.DettemeinerviatharsamanhengmedatNVEtekforsegdengjennomsnittlegeprisenpåkomponentar.
Ividareberekningavlønnsamheitavilvipåbakrunnavatviikkjeveitkvaekstrakostnadarsomviloppstå,brukekostnadsoverslagettilNVE.
98
4.7.4.1.5 Drifts-ogvedlikehaldskostnadarForvasskraftprosjekterdet1%avinvesteringskostnadenpr.år.DetteereitalternativverdianbefaltavNVEforutbyggararsomikkjeharkjennskaptilkostnadarknytttildrifts-ogvedlikehald.
Tabell20:Drifts-ogvedlikehaldskostnadiår0
[kNOK]Investeringskostnad 31523,8Drifts-ogvedlikehaldskostnad 315,238
4.7.4.1.6 AndrekostnadarGrensekostnadar(marginalkostnad)kjemhellerikkjeunderdåviikkjeinneharnokinformasjonomnettetettertransformatorT6Litledalen.EtneE-Lagharforkorttidsidanovertekenettetogharikkjefåttsystematisertalleopplysningar.Dettemedførerdessverrevanskarmedågjeossalleopplysningarsomvitrengforeifullstendiganalyseogberekning.
4.7.4.1.7 KraftprisKraftprisenvihartattforosserbasertpåhistoriskegjennomsnittlegkraftpris.PåNordpoolsinesiderharvireknautdenhistoriskegjennomsnittsprisenforvårregion.Denfortelliteomkvaprisenbliriframtida.NVEopplyseatdeiforventaratkraftprisenskalstigetilover0,40kr/kWh(Veileder,NVE)ogleggesegstabiltrundtder.NO5,regionsområdetforvestlandet,hareinhistoriskkraftprispå0,269kr/kWhfrå2001til2016.Foråikkjeovervurderekraftverketvårtharvivaltåtautganspunktidenhistoriskegjennomsnittetpå0,269kr/kW.OmprognosentilNVEskullestemmevildettehellergjeeitpositivtutslagforlønnsamheitsberekninganevåre.
99
Elsertifikatordninga
ElsertifikatordningaereittiltaksomhartilhensiktåstimuleretilaukaproduksjonavfornybarkraftiNorgeogSverige.Måletvaraukeproduksjonavfornybartkraftmed28,4TWhinnan2020.Samarbeidetstartai2009dålandableieinigeomprinsippaieitfellessvensk-norsksertifikatmarknad.Sjølveprosjektettråddeikraftfrå1.Januar2012.
Uavhengigavgeografiskplasseringogkvatypefornybarkraftsomnyttastskalordningagjeeitelsertifikatforkvarmegawatttimestraumsomblirprodusert.Sertifikatakandeiveljeåselje,nokosomkangjedeiekstrainntektogsliktgjerdetlønnsamtåsatsepå.Detteuavhengigomdetereitnyttkraftverkellereioppgraderingaveiteldreeit.Nåreitkraftverkblirgodkjendsommottakarvildeifåelsertifikatpåeinperiodepå15år.Etterdesse15åraerdetforventaatdeiskalklaresegsjølveogkontraktanevilbliannullert.
Elsertifikataereiavgiftsomblirlagttilnåreinmeglarkjøpestraumogsomigjenblirseltvidarenårsluttbrukarkjøpestraum.Prisenpåelsertifikataavhengeravkormykjestraumsomblirbrukt.Aukarproduksjonen,gårdetfleiresertifikatiomløpogverdienpåsertifikatablirlågare.Dersomdeterfåelsertifikatiomløpvilverdienauke.
NyeHardelandSmåkraftverkerplanlagtåsetjastidriftførfristenforelsertifikatordningagårut.Prisenforelsertifikatavariveke17,år2017,78SEK/MWhsomtilsvara76,28kr/MWheller0,07628kr/kWh.(Kronekurs08.05.2017,100SEK=97,80NOK)
Totalkraftpris
Totalekraftpriserdeninnteningavikanforventepr.levertekWh.Dennekraftprisenlegggrunnlagetforlønnsamheitsberekningane.Tabell21:Forventakraftprisogelsertifikatpris
MiddelsKraftpris 0,2695kr/kWhElsertifikatpris 0,0763kr/kWhTotalkraftpris 0,3458kr/kWh
100
4.7.4.1.8 ForventainnteningavkraftsalVedåmultipliseredenforventaproduksjonenmeddenforventakraftprisogelsertifikatprisvilvikunnerekneutinnteningaføravdragogskattvedår0.Kapitaliseraviinnteningaoveranalyseperiodenvilvifinnedentotaleinnteningaover40år.
Tabell22:Innteningføralleavskrivingarogskattar
[kNOK]Innteningiåret 16969,10
101
5 Miljømessigeogetisketiltak
5.1 EstetikkEinoppgraderingavHardelandkraftverkmedføreinngrepiområdet.Etableringavnyttkraftverkvilføretilvidareinngrepiformavutgravingavtomtderkraftverketskalstå,gravingogsprengingavrøyr-ogkabeltrase.Overskotsmasseneinstårigjenmed,måsøkastomløyvefordeponering.Kraftverketkanbyggastsomeitbyggsompassarinniområdet,ogsomserestetiskpentut.
Deterallereiefråføretablerttilstrekkelegvegnetttilplanlagtplasseringavsmåkraftverket,røyrgateogdagensplasseringavdam.Detatdetteallereieergjort,unngåreininngrepiomgjevnadane.
5.2 LekkasjeStørsterisikoenmedåhaeitkraftverkvedvatnervedeinlekkasjeavoljefråtransformatoren.Einsliklekkasjevilføretilstorepåverknadarpåmiljøetoglivetrundt,samtheilevegennedstraums.Etne-vassdragetbeståravfleireelversomslyngerseggjennomlandsskapetsomspelareiviktigrolleforbileteavområdet.Eineelvasomhøyrertilvassdragetdervårekraftverker,spelareiviktigrolleforanadromeartarogereinyndaplassforsportsfiske.Påbakgrunnavdetteereitavtiltakaforåunngålekkasjeåhaeioljegruvemedoppsamlingstankmedinnretningforslokkingavbrann.
BrytaraneikoplingsanleggetinneheldSF6brytarmediumsomereintypefluorholdiggass.SF6hareisærslanglevetidoghareinsterkdrivhuseffekt.Leverandørarinngikki2002einfrivilligavtaleombyggemeireffektivebrytararmedmindrelekkasjarogvidareutviklealternativeteknologiar.PågrunnavdengodeisolasjonseigenskapanetilSF6ogatdetfålekkasjarharvilikevellvaltågåfordenneisolasjonsmediumet.
102
5.3 MinstevassføringEioppgraderingavkraftverketmedeitmindreaggregatsomharbetreutnyttingvilgjerekraftverketbetreeignatilåoppfylleminstevassføringskravetiSørelvaiperiodarmedlitetilsig.Slikkanviproduserekraftvedlågareeffektogsamtidighaldeoppeminstevassføringa.Dettevilgjeeinpositivinnverknadmedtankepåaukaoverlevingssjanseforanadromeartarpågrunnavrekrutteringavyngelogredusertavrenningfrålandbruksomforårsakareutrofieringogoksygenmangel.FordelensomforbinderHjørnåsvatnogHardelandsvatnerdetikkjenokokravomminstevassføring.
Vassmagasinerogdamgjerossogsåbetrerustamotflaumogeinkanlettareunngåskadepåmaterialeogeigedom.
5.4 ArbeidetUnderutbyggingsfasenerdetmykjebrukavkjøretøytiltransportoggravingsomslitpåvegen.Vedlikehaldpåvegetterutbyggingavprosjektetblirderfornaudsynt.Viskaltaatterhaldforlagringavdrivstoffforarbeidsmaskiner.Tiltakikombinasjonavpreventivvedlikehaldogomuhelletskullehaskjedd,somoppsamlingstankoglenser.EinharogsåforureiningiformavlokaleutsleppavCO2fråarbeidsmaskinane.
5.5 AvfallAltavfallogannaspesialavfallskalhaeignekonteinararforkjeldesortering.Dettefordiforskjelligavfallharforskjellignedbrytingstidogvilpåverkemiljøetundernedbrytingsprosessen.Forenklareattvinningogtransportskaldetværeeignekonteinararforforskjelligetyparavfall.Nokretyparavfallharsærsstorattvinningsgradmedpositivinnverknadpåsluttkostnadeniformavprispåskrapmetallogpantpåkabeltrommel.
103
6 Resultatogdrøfting
Valavstengeventilergjortpåbakrunnavfallhøgda.NVEopplyseratvedfallhøgderpåover200mbørkuleventilnyttast.DiameterogtrykklasseerforslagfråRainpowerogBrødreneDahlmedbakgrunnierfaring.
Tabell23:Resultatavstengeventil
Typestengjeventil Diameter,DN[mm] Trykklasse,PN[bar]Kuleventil 800 40
Turbinervaltutifråføresetnadaneviharvedvårtanlegg.Turtalervaltettereivurderingavnaturligeføresetnaderogerderetterrevurdertomvaltturtaleroptimale.Maksimalvassføringervaltutifåromsyntilmiddelvassføringogmaksimalytingpåkraftverket(9,99MVA).Vihartattutrekningarforåsamanlikneoppmotleverandørensval.FysiskedimensjonarerutreknastegvispåbakgrunnavNVEsineformlarforhydrauliskdimensjoneringavvassturbin.
Tabell24:Resultatavturbin
Typeturbin Taldyser Løpehjulsdiameter[mm]
Yting[MW]
RPM[r/min] Slukeevne[m3/s]
VertikalPelton 6 1217 10 600 3,6
Somturbin,vardetogsåhergjevneføresetnadarforvalavgenerator.Generatorskalkunnekøyrastiøydrift.Dettebetyratgeneratorenmåkunnemagnetiseresegsjølvogleverereaktiveffekttilnettet.Turtaltilgeneratorergjevenavturtaltilturbinen.Enkelutrekningviseratdettegjevoss5polparpågenerator.
Tabell25:Resultatavgenerator
TypeGenerator RPM
[r/min]
Polpar Yting
[MVA]
Spenning
[kV]
Magnetisering
Synkronmaskin 600 5 10,815 6,6 Børstelaus
Vedtestprotokollsettasmerkeytingtil9,99MVApåmerkeskilt.Detteerpågrunnavstandardiseringavgenerator.
104
Merkespenningaergjevenavgeneratorogavnettet.Merkheratprimærsida22kVerutmotdistribusjonsnettet.Ytingaerdimensjonertslikattapminimaliserastoglevetidforlengast.Transformatorerkoplaistjerne-trekantforåbeskyttegeneratorogunngåforstyrringarpånettet.Oljetransformatorervaltovertørrtransformatormedomsynpåinvesteringaogdeiårlegeinnteningane,samtmindrebelastningstap.
Tabell26:Resultatavtransformator
TypeTransformator
U1N/U2N
[kV]
Yting
[MVA]
Vektorgruppe Kjøling Tomgangs-tap
[kW]
Belastnings-tap
[kW]
Oljefylt 22/6,6 12 YNd11 ONAN 8,5 73,8
BrytaranleggervaltmedutgangspunktiutførtesimuleringariSincal,dervisjekkaomdeigjevneparameteranesamsvartemedproduktetsevnetilåledeogbrytestraum.
Tabell27:Resultatavbrytaranlegg
TypeBrytaranlegg
Termiskgrensestraum
[A]
Merkes-penning
[kV]
MerkeKortslutning-straum
[kA]
MerkekortslutningsVarigheit[s]
Støytstraum
[kA]
UniSec 630 24 16 1 40
Kabelervaltutifråteknisk-økonomiskanalyseslikatdesseoppfyllerdettekniskeminstekravet,mensamtidigstørstinnsparingiforholdtiltap.
Tabell28:Resultatavkabel.
Typekabel Forlegning Termiskgrensestraum[A]
Lengde[m]
TSLI12kV3x2x400mm2 Luft 2*600A 40TSLI24kV3x1x240mm2 Luft 455A 20TSLF24kV3x1x240mm2 Grøft 455A 2*20(TSLI12kV3x2x400mm2ertekniskminstekrav)
105
Påbakgrunnavvårtkompetanseområdeharvipåvalavkontrollanleggvaltåsetjevårlittilvårerettleiararogtilleverandør.Hymateksittkontrollanleggkomgodtanbefaltfrårettleiar.Itabellunderpresenteravinokreavfunksjonanetildettekontrollanlegget.
Tabell29:Resultatavkontrollanlegg;Hymaregforgeneratorarmedbørstelausmagnetisering
Typekontrollanlegg Hymareg10BMagnetisering/spenningsregulering
AutomatiskspenningsreguleringStrømreguleringFrekvensstatikkReaktivstatikkogkompenseringAktivkompenseringFeltrøms-ogstatorstraumavgrensingU/f-avgrensarSekvensstyring
Turbinregulering Opnings-og/ellereffektreguleringPosisjonsreguleringservomotor/aktuatorarVasstandsreguleringMekaniskog/ellerelektriskfrekvensmåling3-dimensjonaltkamforpeltonturbinarOpnings-ogeffektavgrensarSekvensstyring
Generatorsynkronisering FølgingavnettfrekvensogspenningFasingtattomsyntilgangtidtilbrytarSpenningssettingavspenningslaussamleskjene
Turtalsvakt Mekaniskog/ellerelektriskmåling(fellesmedturbinregulering)
106
Kraftverketsverknadsgradar
Verknadsgradaneforkomponentanetilhøyrandekraftverketbleireknautvedgjevnevassføringar.Desseverknadsgradanebrukastvedøkonomiskanalyse.
Tabell30:Oversiktsbildeavverknadsgradartilkomponentarikraftverket
107
Ettervårtvalavkomponentarvartattkunneviteiknedetteoppieiteinlinjeskjemaforåfåeitheilskaplegbileteavkraftverket.Detteeinlinjeskjemaetgjeveingodforklaringpåkordeiforskjelligekomponentaneerplassert.
Figur40:Modellavkraftverket
108
Økonomisklønnsamheiterutreknamedbakgrunnavnytte-ogkostnadsverknadar,samtskattar.Detteerbereknavedåbrukenoverdimetodenpånytte-ogkostnadsverdiar,derettertrektifråskattpådenne.
Tabell31:Oppsummeringavlønnsamheitsberekningover40år
Nytte-ogkostnadselementet [kNOK]Årliginntekt 678763,90Investeringskostnad 31523,80Driftskostnadar 12609,52Eigedomsskatt 4302,10Alminneliginntektsskatt 158844,32Sumoverskot 503007,05Nettonoverdi 157235,55
109
7 KonklusjonPåbakgrunnavdeinaturgjevneparametraneforvårtanleggharviutarbeidteintekniskspesifikasjonforelektromekaniskutrustning.Denneløysingainneharallekomponentareitkraftverkbeståravforåkunneprodusereoglevereelektriskenergi.
Våranbefalingerein6-dysersPelton-turbinmedturtalpå600RPMogeinleverteffektpå10MW.Inntakettildennebeståraveinkuleventil,typeDN800PN40,somegnarsegforkraftverkmedstorfallhøgdeogmedomsynpådetlågetapetdennetypeventilgjev.
Vidareergeneratordirektepåkoplaturbinensaksling.Generatorenhareinytingpå10,815MVA,menvedutføringavtestprotokollskaldennemerkeytingasettastpå9,99MVA.Vedåsetteytinganedtil9,99MVA,unngåreingrunnrente-ognaturressursskatt.Vårgeneratorervaltmedomsynpåmoglegheitforåkunnekjøreiøydriftogeravtypesynkronmaskinmedbørstelausmagnetisering.Dennegeneratorenleverareinmerkespenningpå6,6kV.
Påbakgrunnavsamfunnsøkonomiskanalyseogfysisklevetidvaltevieinoljefylttransformator.Denneutstyrastmedoljegruvesomeittiltakforåforhindreskadarpåmiljøvedlekkasje.Medomsynpåkjøreprofil,erdenneoverdimensjonertslikatbelastningstapreduserast.TransformatorenblirutførtivektorgruppeYNd11foråbetrebeskyttelseavgeneratorogforåminskeforstyrringarpådistribusjonsnettet.DetergjorteitvalavbrytaranleggogkabeletteråsimulertkraftverketiSincal.
Etteråfunneallekomponentanesomutgjerkraftverket,harviutførteiøkonomiskanalysemednoverdimetodensomviseratoppgraderingaersværtlønsam.Fleirefaktorarerundervurderteiutrekninganesomgjerateinkanforventeaukalønsamheitomforholdaliggertilrette.Itilleggkjemrestverdiensomvilgjeeitpositivtutslagianalysen.Denneerestimerttil10%avinvesteringasomblirgjort.
Påbakgrunnavparametraneviharogdetøkonomiskeresultatetviharkomeframtil,meinaviatdenneløysingatilfredsstillerSKLsineforventningartileitalternativforoppgraderingavdagensHardelandKraftverk.
110
8 ProsjektadministrasjonIdettekapitteletskalvitaforosskorleisviharstyrtprosjektet.Viserpåarbeid,tid,erfaringarogandregenerellesaker.
8.1 Organisering
8.1.1 OppdragsgjevarVåroppdragsgjevarerSunnhordlandKraftlagogeridageitreindyrkaproduksjonsselskap.Tidlegarehaddedeibådekraftproduksjonognettdelførdeii2016seldenettdelentilHaugalandKraftogkjøpteoppdeiraproduksjonsdel.SKLharhovudkontoriStordkommuneiHordalandfylkeoghar11kraftstasjonarfordeltikommunaneKvinnherad,Etne,FusaogStord.
SKLsikjerneverksemderproduksjon,overføringogengrosomsetningavelektriskkraftoghaddei2016einproduksjonpå1,8TWhieigneanlegg,medeitoverskotpåkr161millionar[KJELDE?ÅRSMELDING2016SKL,heimesidadeirahttp://skl.as/uploads/docs/SunnhordlandKraftlag_aarsmelding_2016.pdf].SKLsineverdiareråhaeibærekraftigogansvarlegutvikling.
8.1.2 StyringsgruppeStyringsgruppabeståravtreledd;student,lærarogoppdragsgjevar,ogharsommålåsørgeforatgruppafullførarhovudoppgåvapåeinbestmoglegmåtegjennominvolveringogavgjersler.Dennegruppaskalbeståaveitutvalpersonarsomharmyndigheittilåfattevedtakogstørreendringar.
Følgjandepersonarinngåristyringsgruppa:
- JoarSande,HVL,ansvarlegrettleiar.- NilsWesterheim,HVLogStatkraft,rettleiar.- EirikP.Ulvenes,SKL,oppdragsgjevarogrettleiar.- IngerJohanneB.Hagen,SKL,rettleiar.- EspenAar,student,gruppeleiar.
Figur40pånestesideviseroppsettavstyringsgruppa,samtprosjektgruppa.
111
8.1.3 ProsjektgruppaProsjektgruppaharbeståttavtreavgangsstudentarvedHøgskulenpåVestlandet,våren2017.Deisamepersonanevarogsåigruppepåeitmindreprosjektpåhausten2016.
EspenAarharværtgruppeleiarogharhattsomansvaråblantannakontrollereframgang,taoppviktigesakerogfølgeoppgruppemedlem.Hanharogsåhattansvarfortrafoogbrytaranlegg.
TomErikBerg,gruppemedlem,harhatthovudansvarforturbin,rapportognettside.
ThomasRøssland,gruppemedlem,harhatthovudansvarforgeneratorogkontrollanlegg.
Figur41:Styringsgruppe
8.1.4 ProsjektperiodeFørhovudprosjektetsattiganghaddevieitforprosjekt.Forprosjektetstarta10.januarogvarferdig16.januar.Grunnentileisåkortforprosjektsperiodevaratvihaddefåttoppgåvaførdennetida,jobbamålrettadeidaganeogvivisstekvamålvivilleoppnåmedoppgåva.
Hovudprosjektetbleistartarettetterinnlevertforprosjektrapport,altsåden10.januar,medutgangspunktiatforprosjektetvillebligodkjent.Forprosjektetbleigodkjentoggruppasattigangmedjobbingpårestenavoppgåva.Dennerapporten,altsåhovudrapporten,blirlevert19.maietterfølgtaveinpresentasjonavprosjektet23.mai,deretteroppryddingavnettsideinnan02.juni.Medandreordvilheileprosjektperiodenhaværtfrå10.januart.o.m.02.juni.
112
8.2 Prosjektgjennomføring(iforholdtilplan)
8.2.1 TidsbrukDetteprosjektetvarprosjektertmed500timerpr.person.Iprosjektperiodenbleidetbrukt1616,5timertotalt,deravtimanevarfordeltpåpersonaneigruppa:
Espen:566,5timer
Thomas:514timer
TomErik:536timer
Eiviktiglæringgjennomprosjektfasenvaråkunneanslåtimebrukpåprosjektet.Detteerforåforberedeosstilarbeidslivetdereinmoglegmåkunneanslåtaltimarpåeitprosjektmedomsynpålønskostnadar.Tekeintimetaletvårtiberekningoglønsamheitaavdetteprosjektet,samttidavtimetalsomergåttmedtillæringogundersøkingvilikkjevårttimetalkunneeksaktoverførasttilarbeidslivet.Derimotservipådettesomeinlæringsprosess,derviikkjevilleavgrenseprosjektetmeirpågrunnaveigalæringoginteresse.
MedomsynpåatBachelor-oppgåvaertiltenkt2/3aveiarbeidsveke,hartoavstudentanepågruppaogsåhattekstratidtilgjengeligdådessetoikkjeharnokovalfagdettesemesteret(tredjepersonharhattMatematikk3itilleggtilBachelor).
8.2.2 NettsideTypiskforbachelor-oppgåvevedHVL,campusFørde,erålageogdriveeienkelnettsideforprosjektet.Determangemåtardennekunneblittløystpå.Mankunnehalagadenifråbotn,medeigepubliseringssystem.Dettevillehatattmangetimarmeirennvihartilgjengeligogkunnemedførteinkostnad.MåtenvivaltevaråbrukeWordpress.
8.2.2.1 WordpressWordpress,populærtforkortasomWP,ereinnettenestesomlareindesigneogdriveeigennettside,nettbutikkog/ellerblogg.Herkanmandesigneeigasideellertilpasseferdiglagatemasider,samttaibrukprogramtilleggslikatmankanleggetilnestenaltmankantenkeseg.DetertosideravWP,gratisversjonenogbetalingsversjon,derviharvaltgratisversjonen.Forskjellenpådessegårviikkjeinnpåher,menforånemneeitparfordelarmedbetalingsversjonen:
• Ingenreklame-linktilWP• Eigedomenenamn• Tilgangtilfleiretemaogfunksjonar.
113
8.2.2.2 BrukavWPWPereinavverdasstørsteleverandøraravnettsideogpubliseringssystem(CMS).KjentesidersomFlickr,TheHeraldSun,SonyMusicogMercedes-Benzharbruktellerbrukerdennetenesta[Kjelde:https://wordpress.org/showcase/archives/].VivalteWPpågrunnavtidlegareoggoderfaringmedbrukavdenne.Publiseringssystemeterenkeltogstrukturert,nokosomgjerdetenkeltforogsåuerfarneåtaibruk.
8.2.2.3 VårnettsideViharsomtidlegarenemnttattibrukgratisversjonenavWP.OppsettetpåsidavårerbygdoppavtemaetSelasomvihartilpassatilvåreeigneønsker.Pånettsidaharvivaltåleggeutalletypiskeinnleveringsfiler.Viharogsåkortinfoomgruppemedlem,samteilitaoppdateringpåframgangenundervegs.
Linkentilnettsidaersomfølgjande:https://tet2017.wordpress.com
8.2.3 MøterDetbleitidlegiprosjektfasensattoppeinmøteplanforstyringsmøtemedmøterkvar14.dag.Dennemøteplanenvalteviågåvekkifrådågruppaharhattgodoversiktogkommunikasjongjennomprosjektfasenmedbåderettleiararogoppdragsgjevar.Vikalladerforinntilstyringsmøternårvimeintedetvarnaudsynt.
Prosjektgruppaharogsåhaldtuformellegruppemøtertilnærmakvarmåndagforåværeoppdatertpåframdrifta.Dessemøtaharfungertsomstatusmøteforframgangigruppa.
8.2.4 LoggføringPåallemøteristyringsgruppahardetblittskrevereferatsomalleharfåtttilsendt.
Alleigruppaharogsåloggførttimanesineiførehandslagatimelister.
8.2.5 FramdriftsplanForåhaldekontrollpåframdriftavalteviåbrukeeitGantt-diagramsomframdriftsplan.Dettebleioppdatertmedjamnemellomrom.Nokobleifullførtførtidaognokoetterplanlagttid.Detteavviketkanskuldastfleireting.Mangeavdelmålaharblittjobbamedundervegsogdermedbruktlengertidpåframdriftsplan,medandeiiverkelegheitakanskjevarbruktmindretimarpådei.Vimeinaatframdriftaharværtgodogkonsisjamførvåremål.
114
8.2.6 DokumentstyringViharidetteprosjektetbruktDropboxsomsamarbeidsverkty.Dropboxereinskylagringstenestesomlardeglagrefilerpånettogdeledessemedvaltepersonar.Eitsliktverktylarossenkeltdelefilerossimellom.ViharbruktDropboxtilådelenyttigekompendium,dokumentogliknande.Underhovudmappavårharvideltinnundermappeneetterkategori,samtkvareigasimappeforeigearbeidiprosjekt.
8.3 ØkonomiNormaltdekkjerHVLopptilkr1000,-pr.prosjektgruppe.
Gruppabudsjettertemedfølgjandeutgifteritabellunderibyrjingaavprosjektperioden.Tabell32:Viserbudsjettfråstartavprosjektperiode.
Utgifter AntattKostnad
Evt.Reise 800,-
Telefon 50,-
Utskrift 50,-
Anna 100,-
Sum 1000,-
FaktiskrekneskapTabell33:Viserrekneskapforprosjektperiode
Utgift KostnadSkypeforBusiness 200NOKLabVIEW(Studentversjon) 40€Utskrift 0
115
8.4 Prosjektdiskusjon/Prosjektevaluering
8.4.1 KommunikasjonIdettekapittelettarviforosskorleiskommunikasjonenharføregåttigruppa,medleverandørarogoppdragsgjevar.Viharvaltådeledetteoppitredeler,einforkorleisdenvarigruppa,korleisdenvarmedleverandørarogkorleisdenvarmedoppdragsgjevar.
Kommunikasjonenmedleverandørariprosjektperiodenharskjeddvedbrukave-postogtelefonar.Viharhattnokreutfordringarmednoenleverandørarpågrunnavatdeiharandrearbeidsoppgåversomskalgjerast.Dermedharviikkjehattførsteprioritetogdermedmåtteventalengreennønsktpåsvar.Medlitttålmodigheitfekkvipåsiktdenhjelpavitrengdefråbedriftervivarikontaktmed.
Kommunikasjonenmedoppdragsgjevarharvorevedbrukavmøteroge-post.Møteinnkallingharblittsendtpåførehandavmøta.MøtemedoppdragsgjevarsinerepresentantartilstyringsgruppaharskjeddvedbrukavSkypesamtaler.Dettepågrunnavstoravstandtiloppdragsgjevar,25milfråFørdetilStord,somgjordedetutfordrandeåhapersonlegemøter.
Kommunikasjoneniprosjektgruppaharfordetmestevertmunnleg.Viharstortsettvertsamlapåskulenogtattproblemnårdeioppstod.Kommunikasjonenigruppaharværtgodgjennomheileprosjektperioden.
8.4.2 MåloppnåingIprosjektperiodenharviprøvdåoppnåalledelmålavåre,menpågrunnavfeilmedprogramvareogtidsåharviværtnøydttilåavgrenseoppgåvanoko.Følgjandetodelmålbleiavgrensa:
• Simulerevassveg(LabVIEW)• TeikningiAutoCAD
Pågrunnavtidsbruk,samtproblemmedLabVIEWprogrammet,vartdessedelmålakansellerte.
Deiandredelmåla,samthovudmålet,harblittfullførtemedgodeføresetnadar.Hovudfokusettilgruppaharværtpåberekningogvalavkomponentar,samtøkonomiskeanalyser.Detteergjortpåbakgrunnavåkunnegjedenbesteløysingatiloppdragsgjevar.
116
8.4.3 RisikoUtfallsområdeer1–5,der5erhøgstsannsynleg.Tabell34:Risikovurdering
Risiko Sann-synlegheit
Faktiskutfall
Kommentar
Sjukdom 2 1 Eitgruppemedlemsjukeitpardager,medførteingenforsinkingpåframgang
Feilberekningavtid 5 5 Rapporttokmykjelengertidennførstplanlagt.Medførtemangeekstra
arbeidstimarimaimånadDårlegoppfølgingogressurstilgang
3 1 Godoppfølginggjennomår,harhattrasktilgangpåinformasjonfrå
oppdragsgjevarProblemmedPC/program 2-3 4 LabVIEW(LVTrans)varmangelfull
Forsinkasvarfråsamarbeidspartnarar
2 3 Nokreleverandørarsværttreigemedtilbakemelding.Skuldastgrunnaprioriteringavfaktiskekundar
Uforutsettehendingar 1 2 Ingentingsommedførteforseinkingavbetydeleggradiframgang
Feiltolkingavoppgåve 2 1 Følerviharoppnåddmålpåriktigmåte
8.4.4 AvvikGjennomprosjektperiodenharvihattnokreavvik.ViharblantannabrukteiannamengdetidpådeiforskjelligedelmålaennanslåttpåGannt-diagrammetibyrjingaavprosjektet.Detteerikkjeeitstortavvikdånokretingharfåttmeirtidogressursarpågrunnavatandrepunktbleifullførtførplanlagttid.
Eitannaavvikviharhattvartidsbrukenpåheileprosjektet.Tidsbrukensombleiprosjektertistartenvar500timerpr.person.Viharsomnemnttidlegarebruktmeirtidennanslått,oggrunntildetteerforklartundertidsbruk.
Avvikimøterharogsåværteitpunktviviltaopp.Detvaristartenlagaeinmøteplanmedmøterkvar14.dag,sjølvomvivarklaroveratdennesannsynlegvisikkjevilleblifølgt.Grunnentilatdenneikkjevarfølgtslaviskvarmedomsynpåavstandtiloppdragsgjevar,samtatvisågingennødvendigheittilåhastyringsmøteberreforåhamøte.Detvartdermedberrekallainntilmøtervimeintevarnødvendige.
Viharogsåhattavvikiformavkanselleringavdelmål.Grunnaproblemmedprogramvareogtidhardesseisamsvarmedstyringsgruppeblittavgrensa.
117
8.4.5 Viktigeerfaringar(faglegogprosjektadministrativt)Viharidetteprosjektetopparbeidtossnokreerfaringarnårdetkjemtilprosjektering,gruppearbeid,rapportskrivingogmeir.Someindelavdetteprosjektetharvikontaktabedrifterforåhjelpeossmedåfinneinformasjonomkomponentarogrådførtossforåfinnedeirettekomponentaneforvårtprosjekt.Pådennemåtenharvigjortossnokreerfaringarmedåkontaktebedrifterogkorleisbrukeinformasjoenvifårifrådeipårettmåte,samtbygdosseitnettverkmedgoderessurspersonar.
Viharogsågjortossnokreerfaringarnårdetgjeldprosjekteringavkraftverkogkvaarbeiddetteinneber.Prosjektarbeiderogsånokoviharfåtterfartogkorleisdettegjennomførastieilitagruppe.
SkrivingavrapportenharlærtossomkorleiseinskalskriveeinrapportetterIEEE-standarden.Gruppaharogsålærtåbrukeforskjelligeverktysomkanværanyttigiarbeidslivet.Viharogsålærtiprosjektperiodenatvimåhaeinsystematiskframgangsmåteforåunngåekstraarbeidogbortkastatidsbruk.
8.4.6 UtfordringarVihariprosjektperiodenmøttpåfleireutfordringar.Idettekapitteletskalvigågjennomdesse.EinavutfordringaneiprosjektetvarmedprogramvarenLabVIEW,medunderprogrammetLVTrans.Gruppahaddeeitdelmålderviskullesimulerevassvegen.Utfordringenvaratviikkjefikkdettetilpågrunnmangelfullprogramvare.
Rapportskrivingharværteistorutfordringsidanviertreulikegruppemedlemmedkvarvåreigenmåteåskrivepå.Dettegjordedetvanskelegareåflettesamandelanetileingodsamanhenganderapport.Andreutfordringarpårapportskrivingaharværttidsbrukpådetaljar,samtmorsmåldåalletrekjemfråforskjelligestadardereinavossharbokmålsomhovudmål.
Delenomtransformatorgavosseinutfordringiformavuvissheit.Åsamanliknetransformatoranekraveitutgangspunktivarigheitskurveforåsamanliknebelastningstapideigjevnedriftspunkta.Detåfinneformeltoklangtidogkraveindelhjelpfrårettleiarvedskulen.Veduvissheitrundtvarigheitskurvaogprøveprotokollfråeinliknandetransformatorgjordedetteossusikrepåriktigframgangsmåte.
8.4.7 LæringsutbytteEtterprosjektetsittviigjenmedstørrekunnskapomkorleiseitsmåkraftverkfungera.
Viharlærtossidetaljomkorleiseinkomponentfungeraogkorleisviskaltavalavkomponentanepåbakrunnavutrekningsmetodarogsimulering.Gjennomprosessenharvilærtosskvaarbeidsomskaltilforåprosjektereeitsmåkraftverk.Prosjekteringaergjortettergjeldanderetningslinjer,normer,loverogforskrifter.
118
Prosjektetlærtossåtaeivurderingavlønsamheitatileitsmåkraftverkpåbakgrunnavnytte-ogkostnadsverknadarinklusiveskatter.Viharfåttmeirforståingomkviformangeutbyggararvelåbyggemindrekraftverkforågjerekraftverketmeirlønsamtvedåunngågrunnrente-ognaturressursskatt.
GjennombrukavrapportstilenIEEE,harvitileignaosskunnskapomoppsettogkjeldetilvising.Viharlærtossåsystematiskdelerapporteninniteori,metodeogkanvisetileitresultat.
119
9 Referanseliste
[1]
RasjonellElektriskNettvirksomhet,«REN,»01012017.[Internett].Available:http://www.ren.no/om_ren/historie.[Funnen08042017].
[2]
Statnett,«Statnett.no,»01012012.[Internett].Available:http://www.statnett.no/Global/Dokumenter/Kraftsystemet/Systemansvar/FIKS%202012.pdf.[Funnen01022017].
[3]
NorgesVassdrags-ogenergidirektorat,«NVE,»18082016.[Internett].Available:https://www.nve.no/energiforsyning-og-konsesjon/vannkraft/sma-kraftverk/.[Funnen07042017].
[4]
NorgesVassdrags-ogenergidirektorat,«Kostnadsgrunnlagforsmåvannturbiner,»21042016.[Internett].Available:http://publikasjoner.nve.no/rapport/2016/rapport2016_40.pdf.[Funnen12022017].
[5]
S.SteinarogJ.H.Sebergsen,Energiproduksjonogenergidistribusjon,0:Gyldendalundervisning,2015.
[6]
S.Svarte,Transformatorer,0:Elforlaget,2009.
[7]
NorgesVassdrags-ogenergidirektorat,«Rettleiariplanlegging,byggingogdriftavsmåkraftverk,»30092011.[Internett].Available:http://publikasjoner.nve.no/veileder/2011/veileder2011_04.pdf.[Funnen07012017].
[8]
NorgesVassdrags-ogenergidirektorat,«Veilederikvalitetssikringavsmåvannturbiner,»12102011.[Internett].Available:http://publikasjoner.nve.no/veileder/2007/veileder2007_01.pdf.[Funnen07012017].
[9]
S.S.Pereira,«Researchgate,»01112015.[Internett].Available:https://www.researchgate.net/figure/302969536_fig1_FIGURE-I-HYDRAULIC-TURBINE-SELECTION-CHART.[Funnen02052017].
[10]
A.E.Tutorials,«AlternativeEnergyTutorials,»01012010.[Internett].Available:http://www.alternative-energy-tutorials.com/images/stories/hydro/alt123.gif.[Funnen02052017].
[11]
B.Hydro,«BFLHydro,»01012010.[Internett].Available:http://www.bflhydro.com/img/img-modal-pelton.jpg.[Funnen02052017].
[12]
M.Hansen,Artist,RelativverknadsgradkurveforPelton.[Art].RainpowerAS,2017.
[13]
HøgskuleniØstfold,«HIOF,»01012010.[Internett].Available:http://www.ia.hiof.no/mkit/KortOmKorrosjon.pdf.[Funnen02052017].
120
[14]
SCCER,«SCCER,»01012010.[Internett].Available:http://www.sccer-soe.ch/export/sites/default/news/.galleries/img-blog/Peltonturbine_Schaufeln_web.jpg_2048922547.jpg.[Funnen04042017].
[15]
StoreNorskeLeksikon,«snl.no,»[Internett].Available:https://snl.no/elektromagnetisk_induksjon.[Funnen03022017].
[16]
Wikipedia,«wikipedia.org,»[Internett].Available:https://no.wikipedia.org/wiki/Elektromagnetisk_induksjon.[Funnen03022017].
[17]
NTNU,«ntnu.no,»[Internett].Available:http://web.phys.ntnu.no/~stovneng/FY1303NY/prosjekt/vannkraft.pdf.[Funnen03022017].
[18]
KarstenMoholtAS,«karstenmoholt.no,»[Internett].Available:http://karstenmoholt.no/page/6187/Vakuum_trykk_impregnering.[Funnen03022017].
[19]
NVE,«nve.no,»[Internett].Available:http://publikasjoner.nve.no/veileder/2003/veileder2003_02.pdf.[Funnen01052017].
[20]
J.H.Skaare,«Reguleringavturbinerivannkraftverk-Enlitteraturstudie,»BrageBibsys,2014.
[21]
J.W.HenriksenogV.Torjussen,Stasjonsanleggogfjernstyringsutstyr,0:Elforlaget,2009.
[22]
M.DalvaogO.V.Thorsen,Elektriskemaskinerogomformere,0:GyldendalUndervisning,2001.
[23]
ABB,FormelfråABB,0:ABB,2017.
[24]
Wikipedia,«Wikipedia,»01012010.[Internett].Available:https://no.wikipedia.org/wiki/Transformator.[Funnen08032017].
[25]
DSB,«dsb.no,»01012010.[Internett].Available:http://oppslagsverket.dsb.no/content/el-tilsyn/forskrifter/elektriske-forsyningsanlegg/veiledning-til-forskrift-om-elektriske-forsyningsanlegg/.pdf?expand-content=on.[Funnen10032017].
[26]
NorskElektriskKomite,«Stasjonsanleggover1kV-NEK440,»NEK,0,2015.
[27]
Nexans,«nexans.no,»nexans,01012010.[Internett].Available:https://www.nexans.no/eservice/Norway-no_NO/navigate_333028/TSLI_3X1_.html#description.[Funnen20032017].
121
[28]
Nexans,01012010.[Internett].Available:https://www.nexans.no/eservice/Norway-no_NO/fileLibrary/Download_540200470/Norway/files/Nexans_Kabelboka_e-verk_2014.pdf.[Funnen20032017].
[29]
Direktoratetforøkonomistyring,«dfo.no,»01012014.[Internett].Available:https://dfo.no/Documents/FOA/publikasjoner/veiledere/Veileder_i_samfunnsøkonomiske_analyser_1409.pdf.[Funnen25042017].
[30]
SINTEF,«Grunnleggendeøkonomiskteori,»SINTEF,0,2010.
[31]
NVE,«Samfunnsøkonomiskanalyseavenergiprosjekter,»01012003.[Internett].Available:http://publikasjoner.nve.no/haandbok/2003/haandbok2003_01.pdf.[Funnen25042017].
[32]
SINTEF,«Tapskostnadar,»SINTEF,0,2014.
[33]
KPMG,«verdtavite.no,»16022017.[Internett].Available:http://verdtavite.kpmg.no/kraftverksbeskatning.aspx.[Funnen02042017].
[34]
EnergiNorge,«energinorge.no,»01012015.[Internett].Available:https://www.energinorge.no/fagomrader/skatt-og-okonomi/.[Funnen02022017].
[35]
StoreNorskeLeksikon,«snl.no,»08032017.[Internett].Available:https://snl.no/særskatter_for_kraftverk.[Funnen02042017].
[36]
Hegnar,«hegnar.no,»01012010.[Internett].Available:http://www.hegnar.no/Nyheter/Energi/2010/10/Smaakraftverk-en-foss-av-juridiske-feller.[Funnen02022017].
[37]
M.Hansen,Artist,Peltonoppsett.[Art].Rainpower,2017.
[38]
J.JohnJ.Winders,«ssdservice.pl,»01012002.[Internett].Available:http://www.ssdservice.pl/~ssdservice/SSDdrives/ELEKTROTECHNIKA/transformatory/power_transformers_principles_and_application.pdf.[Funnen09032017].
[39]
ABB,«abb.com,»2016.[Internett].Available:https://library.e.abb.com/public/6b596ca8109e46389126ac63ea95c7b8/CT,%20VT_1VLM000610%20Rev.12,%20en%202016.08.17.pdf.[Funnen13032017].
[40]
ABB,«abb.com,»2016.[Internett].Available:https://library.e.abb.com/public/95c44f1ad90f46d590789792cbad6269/TJC%206_01VLC000521%20Rev.3,%20en%202016.10.06.pdf.[Funnen13032017].
122
[41]
ABB,«abb.com,»2016.[Internett].Available:https://library.e.abb.com/public/cf4bb4d885f84aa287a9ab29d6f7e780/TPU%206x.xx_1VLC000502%20Rev.7,%20en%202016.08.05.pdf.[Funnen13032017].
[42]
ABB,«abb.com,»2016.[Internett].Available:https://library.e.abb.com/public/60c4ed7ff3104c66b15f0e731795ce8a/BR%20TEC_UNISEC(EN)L_1VFM200002-02%202016.pdf.[Funnen13032017].
[43]
ABB,«abb.com,»2016.[Internett].Available:https://library.e.abb.com/public/e911d10cd16c4920adfa16798e26bfef/CA_GSec(EN)C_1VCP000470-DigiPrint.pdf.[Funnen13032017].
[44]
ABB,«abb.com,»2015.[Internett].Available:https://library.e.abb.com/public/9b5bbc08c68f430f98c3d58793b4ea3b/BR_HD4-RE(EN)-_1VCP000575-1506.pdf.[Funnen13032017].
[45]
ABB,«abb.com,»2011.[Internett].Available:https://library.e.abb.com/public/1b0f4fe5db44ec05c12578340059262c/Cast%20coil%20dry-type%20transformers_1LAB000297_en_1st%20edition.pdf.[Funnen13032017].
[46]
ABB,«abb.com,»2014.[Internett].Available:http://new.abb.com/docs/librariesprovider95/transformers-se/abb-eurotrafo-l2v2.pdf.[Funnen13032017].
[47]
ABB,«abb.com,»2012.[Internett].Available:https://library.e.abb.com/public/24d7d4c6d264c394c1257b360037a343/3AJE000124-143_-_no_Brosjyre_trafoservice_-_high.pdf.[Funnen13032017].
[48]
Statnett,«statnett.no,»2012.[Internett].Available:http://www.statnett.no/Global/Dokumenter/Kraftsystemet/Systemansvar/FIKS%202012.pdf.[Funnen10012017].
[49]
Draka,«draka.no,»[Internett].Available:http://media.draka.no/2016/07/Teknisk-Handbok-2010_final-til-web.pdf.[Funnen03032017].