Wind Power in Power Systems 16. Practical Experience with Power Quality and Wind Power (Käytännön kokemuksia sähkön laadusta ja tuulivoimasta) 11/04/2019

Johdanto Täydellinen sähkön laatu tarkoittaisi, että jännite on jatkuvaa ja sinimäistä amplitudin ja taajuuden ollessa vakioita. Sähkön laatuun tai tarkemmin sanottuna jännitteen laatuun liittyviä määritelmiä ja rajoituksia löytyy standardista EN 50160 Suomessa SFS-EN 50160 Sähkön laatu: 11/04/2019

Jännitteen vaihtelut Jännitteen vaihtelut määritellään jännitteen RMS-arvojen muutoksina jonkin pienen ajanjakson (yleensä muutamia minuutteja) aikana. Jännitteen vaihtelut verkossa johtuvat yleensä kulutuksen ja tuotannon vaihteluista. 11/04/2019

Välkyntä Välkyntä on perinteinen tapa ilmaista jännitteen muutoksia. Jännitteen vaihteluita painotetaan kahdella erilaisella suodattimella, joista toinen perustuu 60 W hehkulampun käyttäytymiseen ja toinen ihmisen silmän ja aivojen reagointiin. Jatkuva toiminta: Välkyntä jatkuvan toiminnan aikana johtuu tehon vaihteluista, mitkä edelleen ovat seurausta tuulen nopeuden vaihteluista, tornin varjoefektistä ja tuuliturbiinien mekaanisista ominaisuuksista. Lisäksi lapakulmasäädön rajallinen säätömahdollisuus aiheuttaa välkyntää 11/04/2019

Välkyntä 11/04/2019

Välkyntä Kytkennät: Tyypillisiä kytkentöjä ovat tuuliturbiinin käynnistys ja sammutus, mutta myös kytkennät generaattoreiden ja käämitysten kesken voivat aiheuttaa välkyntää. 11/04/2019

Välkyntä Sammutus: Tuulen tullessa liian pieneksi tai liian suureksi tuuliturbiini sammuu automaattisesti. Sammutuksella on suuri vaikutus silloin, kun tuulen nopeus nousee liian suureksi ja tuuliturbiini joudutaan kytkemään pois sen toimiessa nimellistehollaan. 11/04/2019

Harmoniset Harmonisia on käytännössä aina sähköverkoissa johtuen epälineaarisista kuormista. Harmoniset aiheuttavat komponenttien ylikuumenemista ja vaurioitumista, suojauksen vikatoimintoja ja herkkien kuormien kytkeytymisiä irti verkosta. Vakionopeuksiset tuuliturbiinit eivät aiheuta verkkoon yliaaltoja, eikä niille ole annettu mitään vaatimuksia standardissa IEC 61400-21. 11/04/2019

Transientit Transientteja näyttäisi esiintyvän pääasiassa vakionopeuksisten tuuliturbiinien käynnistyksessä ja sammutuksessa. Kondensaattorien kytkentä suurin ongelma, vaikka käytössä olisikin pehmeäkäynnistin Heti kondensaattorien kytkeydyttyä verkkoon esiintyy suuri virtapiikki (kuva 16.14). virtapiikki voi olla kaksi kertaa tuuliturbiinin nimellisvirran suuruinen ja saattaa aiheuttaa jännitekuopan. 11/04/2019

Taajuus Pieni määrä tuulivoimaa voidaan kytkeä ilman ongelmia verkkoon Tuotannon vaihtelut kompensoidaan muilla tuotantoyksiköillä Itsenäisissä verkoissa tuulivoima on tärkeässä roolissa Paljon tuulivoimaa ja reservinä paljon pieniä dieselgeneraattoreita  Taajuuden vaihtelut Esimerkissä tuulivoimaa on 10 % ja dieseleitä 90 % 11/04/2019

Yhteenveto Lukuun ottamatta mahdollisia värähtelyitä verkon impedanssin ja tehokertoimen säätöön käytetyn kompensoinnin välillä, vakionopeuksiset tuuliturbiinit eivät aiheuta harmonisia yliaaltoja. Muuttuvanopeuksiset tuuliturbiinit aiheuttavat yliaaltoja johtuen tehoelektroniikasta. Transientteja esiintyy lähinnä käynnistyksissä ja sammutuksissa, mutta myös kondensaattoriparistojen kytkennöissä. Itsenäisissä verkoissa, joissa pyörivien reservien määrä on rajallinen, taajuudessa voi olla paljon vaihteluita. Tällaisissa verkoissa taajuuden vaihtelut aina suurempia Kehittyneillä tuuliturbiineilla tilanne voi jopa parantua 11/04/2019