Varavoimalaitosten pimeäkäynnistysmahdollisuudet

Nyky yhteiskunta tulee päivä päivältä riippuvaisemmaksi sähköstä ja sen luotettavasta siirrosta ja jakelusta. Suurhäiriö kantaverkossa on erittäin epätodennäköinen, mutta sen mahdollisuutta ei koskaan voida kokonaan rajata pois. Suurhäiriön seuraukset ovat erittäin vakavat ja yhteiskäytön palautus häiriön jälkeen voi pitkittyä. Diplomityössä käsitellään kantaverkkoyhtiö Fingrid Oyj:n kaasuturpiinivaravoimalaitoksia ja niiden ominaisuuksia kantaverkon suurhäiriössä. Varavoimalaitosten pimeäkäynnistysvalmiudet tarkastettiin ja niissä suoritettiin koeajoja, jotka sisälsivät jatkuvan ja dynaamisen tilan koeajo osuudet. Yhdessä laitosyksikössä tehtiin myös pimeäkäynnistys ja saarekekoeajo. Koeajojen perusteella saatiin arvokasta perustietoa kaasuturpiinilaitosten ominaisuuksista ja mahdollisuuksista toimia pimeäkäynnistystilanteissa. Varavoimalaitosten matemaattista mallintamista yksinkertaisella teollisuuskaasuturpiinilaitoksen mallilla kokeiltiin siinä kuitenkaan onnistumatta. Kokemusten perusteella esitetään keskeisimmät havainnot ja ehdotukset kevyen, moniakselisen kaasuturpiinilaitoksen mallintamiseksi.

Modern society has become extremely dependent on electricity and its reliable supply, transfer and distribution, and that dependence is growing all the time. A major breakdown of the main electricity grid is improbable but such an event can never be ruled out, and if one did occur, the consequences would likely be not only severe but also possibly lengthy. Fingrid Oyj is Finland's transmission system operator and thus responsible for ensuring reliable transmission and distribution of national electricity power supplies. This Master's thesis examines the black start capabilities of Fingrid's reserve gas turbine power plant and the characteristics of those capabilities to cope with a major breakdown of the main electricity grid. Tests were carried out to determine the present black starting capabilities of these reserve power plants. These tests included steady state measurements and dynamic response tests. In addition, a black start and isolated operation tests were conducted in one reserve turbine unit. Computer simulations of aero derivative reserve power plants were used to model a heavy duty gas turbine model, but without success, however. The factors that have to be considered in the modeling of non single shaft units are also presented. Despite some problems with the simulation model, valuable lessons about how to manage the potential reserve power plants in black start situations were learned as a result of the tests.