Puistomuuntamoiden tyyppitestien mallinnus ja analysointi eräällä simulointiohjelmistolla

Abstract

Puistomuuntamon pääasiallinen tehtävä on koteloida jakelumuuntaja, joka muuntaa 20 kilovoltin jakeluverkon jännitteen 400 voltin jakeluverkolle sopivaksi. Puistomuuntamoon on lisäksi sijoitettuna keskijännite- ja pienjännitejakeluverkon käyttöön ja suojaukseen tarvittavia komponentteja. Puistomuuntamo koostuu pääpiirteittäin keskijännitekojeistosta, muuntajatilasta ja pienjännitekeskuksesta, joita koskevat omat laitestandardinsa kansallisten standardien lisäksi. Laitestandardit määrittelevät laitteille tehtävät tyyppitestit, joilla todistetaan tietyn laitemallin turvallisuus ja suorituskyky. Osa tyyppitesteistä ovat hankalia toteuttaa, aikaa sekä resursseja vieviä, jonka vuoksi laitteen suorituskykyä tulisi voida arvioida jo ennen tyyppitestejä esimerkiksi simulointiohjelmiston avulla.

Tämän diplomityön tavoitteena oli selvittää mitä tyyppitestauksia puistomuuntamolle tehdään, mitä simulointiohjelmistoja on markkinoilla ja voiko COMSOL Multiphysics ohjelmistoa käyttää osana kohdeyrityksen tuotekehitystä ja tyyppitestauksiin valmistautumista. Työn teoriaosuudessa esiteltiin pintapuolisesti COMSOL Multiphysics simulointiohjelmiston lisäksi muita simulointiohjelmistoja, syvennyttiin puistomuuntamon lämpenemätestiin ja puistomuuntamon oikosulkuvirtakestoisuustestiin sekä niihin liittyviin teoria-alueisiin. Simulointiosuudessa tarkasteltiin puistomuuntamon muuntajatilan ilmanvaihdon skenaarioita sekä puistomuuntamon pienjännitekeskuksen oikosulkuvirtakestoisuutta.

Simulointien tuloksien perusteella voitiin todeta COMSOL Multiphysics simulointiohjelmiston sopivan kohdeyrityksen käyttöön, mutta kehotettiin kuitenkin tulevaisuudessa tutustumaan myös muihin simulointiohjelmistoihin, sillä kohdeyrityksellä on etsinnässä ensimmäinen simulointiohjelmisto tuotekehityksen käyttöön.