Kemijoki Oy:n generaattori- ja muuntajakatkaisijoiden uusinta

Abstract

Kemijoki Oy:llä on käytössä vesivoimalaitoksillaan 10–14 kV:n paineilmakatkaisijoita, jotka ovat peräisin 1950–1970-luvuilta. Katkaisijat liittävät tahtigeneraattorit ja muuntajat konejännitteiseen kytkinlaitokseen. Katkaisijoiden uusintaa suunnitellaan niiden korkean iän ja varaosien saatavuuden takia. Työn tavoitteena on selvittää, mitä tekijöitä katkaisijoiden uusinnassa tulee huomioida, mitä vaihtoehtoja vanhojen katkaisijoiden uusintaan on ja millaisia vaikutuksia uusilla katkaisijoilla tulee olemaan käyttöön ja kunnossapitoon. Käytännön esimerkkinä käytetään Taivalkosken vesivoimalaitosta.

Työssä perehdyttiin kirjallisuuskatsauksena oikosulkuvirta- ja ylijänniteilmiöihin joita katkaisijat kokevat, kun kytkinlaitoksen liittyy tahtigeneraattoreita. Tässä yhteydessä tarkasteltiin erityisesti virran nollakohtien myöhästymistä ja palaavaa transienttijännitettä. Käytännön osassa tutkittiin Taivalkosken esimerkin avulla uusinnan mahdollisia katkaisijatyyppejä ja toteutusvaihtoehtoja sekä millaisia vaikutuksia uusilla katkaisijoilla on esimerkiksi huoltoon, käytettävyyteen ja työturvallisuuteen. Lisäksi uusinnoille laadittiin kaikki kohteet kattava järjestys ja aikataulu. Materiaalina käytettiin kirjallisuutta, standardeja, tieteellisiä julkaisuja sekä laitevalmistajien ja Kemijoki Oy:n dokumentteja.

Paineilmakatkaisijoiden korvaajiksi oli tarjolla SF6- ja tyhjiökatkaisijoita. Teknisesti paras vaihtoehto oli SF6-katkaisija lisäkapasitanssilla ja ylijännitesuojalla, mutta molemmat katkaisijatekniikat kykenevät täyttämään generaattorikatkaisijoille standardeissa asetetut vaatimukset. Uusien katkaisijoiden katkaisukyvyn riittävyydestä tulee varmistua dynaamisen mallin simuloinneilla. Toteutuksen paras vaihtoehto olisi käyttää retrofit-mallisia katkaisijoita. Joissakin kohteissa on kuitenkin käytettävä muita kiinteitä katkaisijoita tilan puutteen vuoksi. Uudet katkaisijat tulevat vaikuttamaan positiivisesti tuotantoyksiköiden käytettävyyteen, koska ne vaativat vähemmän huoltoa ja ovat luotettavampia kuin paineilmakatkaisijat.