Reactive Power Compensation Control of Electrical Components during Switching Situations in Distribution Networks
No Thumbnail Available
URL
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Sähkötekniikan korkeakoulu |
Master's thesis
Authors
Date
2020-03-16
Department
Major/Subject
Electrical Power and Energy Engineering
Mcode
ELEC3024
Degree programme
AEE - Master’s Programme in Automation and Electrical Engineering (TS2013)
Language
en
Pages
106+8
Series
Abstract
The new Electricity Market Act (588/2013) states a maximum outage time for the distribution system customers caused by weather related network faults by 2028. Therefore, the networks owned by the Distribution System Operators (DSO) in Finland are moving towards a more weather resistant network. Especially the old overhead line solutions in the medium voltage network, are being replaced by underground cables in an ever-increasing pace. The characteristics of the conductors differ, with the main difference is that the underground cable generates considerably more capacitive reactive power. As the Transmission System Operator of Finland updated their reactive power tariff, the DSOs need to compensate for the excessive reactive power locally in the distribution network. Currently, shunt reactors are the most widely and most viable solution for reactive power compensation. The purpose of this thesis is to examine the Caruna working principle of the shunt reactor during normal day operations as well as during possible faults. The aim is to give guidelines for the necessary switching events performed on the shunt reactor to maximize the lifespan of the components while minimizing the reactive power tariff costs. The thesis also examines an alternative way to compensate reactive power by parallel connecting two transformers while forcing a voltage difference between them resulting in a circulating current. The results of the thesis determine the necessary procedures to perform before, during and after any planned energization or de-energization of the shunt reactor as well as other necessary monitoring methods to lower the reactive power fee. This thesis also presents the results from both theoretical calculations as well as a practical test for the reactive power compensated by two parallel transformers in the Caruna network.Uusi Sähkömarkkinalaki (588/2013) määrittelee enimmäiskatkoaikoja jakeluverkon asiakkaille sääolosuhteista johtuvien sähköverkkohäiriöiden osalta. Laki olisi pantava täytäntöön vuoteen 2028 mennessä. Tämän takia Suomen jakeluverkonhaltijoiden sähköverkot ovat muuttumassa kohti säävarmempaa verkkoa. Vanhat ilmajohdot, etenkin keskijänniteverkossa, korvataan entistä tiheämpään tahtiin maanalaisilla kaapeleilla. Johtimien ominaisuudet eroavat toisistaan ja huomattavin ero on kaapelin tuottamassa kapasitiivisessa loistehossa. Suomen siirtoverkonhaltija päivitti loistehon siirtotariffeja, joka johti siihen, että jakeluverkkoyhtiöiden tulisi paikallisesti kompensoida liiallinen loisteho jakeluverkossaan. Reaktorit ovat tällä hetkellä yleisimmin käytössä ja myös toteuttamiskelpoisin ratkaisu loistehon kompensoimiseen. Tämän diplomityön tarkoituksena on tutkia Carunan toimintaperiaatetta reaktorin jokapäiväisen käytön sekä mahdollisten vikojen aikana. Tavoitteena on antaa ohjeet reaktorin tarpeellisiin kytkentöihin maksimoidakseen komponenttien elinikää sekä alentamaan loistehotariffin maksuja. Diplomityössä tutkitaan myös vaihtoehtoista tapaa kompensoida loistehoa kytkemällä kaksi muuntajaa rinnakkain ja pakottamalla jännite-ero niiden väliin, joka johtaa kiertovirtaan. Diplomityön tulokset määrittelevät tarvittavat toimenpiteet ennen reaktorin suunniteltua kytkentää ja irrottamista sekä sen aikana ja sen jälkeen huomioimalla samalla muut tarvittavat menetelmät loistehotariffin maksun alentamiseen. Diplomityö esittää myös tulokset rinnakkaismuuntajien loistehon kompensoimisesta, sekä teoreettisista laskelmista että käytännön testauksesta Carunan verkossa.Description
Supervisor
Lehtonen, MattiThesis advisor
Reikko, JyrkiKeywords
shunt reactor, reactive power compensation, parallel connection of power transformers, circulating current