Väitös mittaustekniikan alalta, DI Jussi Havunen

Väitöskirjan nimi: Application of Signal Processing Methods for Precision Impulse Voltage and Partial Discharge Measurements

Tohtoriopiskelija: M.Sc. Jussi Havunen
Vastaväittäjä: Dr. Joni Klüss, RISE Research Institutes of Sweden 
Kustos: Prof. Erkki Ikonen, Aalto-yliopiston sähkötekniikan korkeakoulu, informaatio- ja tietoliikennetekniikan laitos

Moderni maailma toimii sähkön varassa, ja sähkön saannin suurhäiriö luetaankin merkittäväksi riskiksi yhteiskunnalle. Häiriö voi aiheutua sähköverkon komponenttien, kuten muuntajien tai kaapeleiden, teknisestä viasta. Laadukkailla komponenteilla voidaan vähentää vikaantumisen todennäköisyyttä. Koestamalla komponentit valmistuksen jälkeen varmistetaan, että niille asetetut vaatimukset täyttyvät. Osa käytetyistä koestusjännitteistä on pulssimaisia, ja niillä pyritään jäljittelemään salamaniskusta tai sähköverkossa tehdystä kytkennästä aiheutuva ylijännite. Eristeistä löytyviä komponentin elinikää lyhentäviä epäpuhtauksia voidaan havaita mittaamalla sähköisiä purkauksia (osittaispurkauksia), kun koestettava komponentti on jänniterasituksen alla. Tärkeässä roolissa koestuksessa ovat käytetyt mittausjärjestelmät ja niiden suorituskyky. Tarkemmilla mittalaitteilla voidaan havaita yhä paremmin eristeiden elinikää heikentäviä osittaispurkauksia jo koestusvaiheessa. Tarkkoja mittauksia voidaan hyödyntää myös tuotekehityksen tukena kehitettäessä kustannustehokkaampia komponentteja. Koska haluttu koestusjännite pystytään määrittämään tarkemmin, komponentin eristystä ei tarvitse ylimitoittaa. Komponenttien kustannustehokkuus onkin toivottua, sillä sähkön siirtohinnat ovat nousseet koko 2000-luvun alun. 

Tässä väitöstyössä käytettiin signaalinkäsittelyn menetelmiä analysoimaan ja korjaamaan pulssimaisten koestusjännitteiden mittaamiseen käytettyjen mittausjärjestelmien ominaisuuksia. Korjaukset perustuvat mittausjärjestelmistä mitattavissa oleviin ominaisuuksiin, ja niiden oikeellisuus voitiin todentaa jäljitettävästi referenssimittausjärjestelmiä vasten. Korjausten avulla esiteltyjen mittausjärjestelmien suorituskykyä pystyttiin parantamaan merkittävästi. Esitetyt menetelmät mahdollistavat kansallisten mittanormaalilaboratorioiden käytössä olevien mittausjärjestelmien mittausepävarmuuksien pienentämisen, mutta mahdollistavat myös kaupallisten koestuksissa käytettävien mittauslaitteistojen parantamisen. 

Tässä väitöstyössä kehitettiin myös varausvahvistimiin perustuva varauspulssien kalibrointijärjestelmä, jota voidaan hyödyntää entistä pienempiä osittaispurkauksia havainnoivien laitteistojen käytössä ja kehityksessä. Järjestelmän avulla on saavutettu maailman kärkeä oleva mittausepävarmuus pienillä varaustasoilla. Kyseinen menetelmä on otettu käyttöön monissa Euroopan mittanormaalilaboratorioissa, ja menetelmän kuvaus ollaan sisällyttämässä alan standardointiin.

Linkki väitöskirjan sähköiseen esittelykappaleeseen (esillä 10 päivää ennen väitöstä): https://aaltodoc.aalto.fi/doc_public/eonly/riiputus/

Yhteystiedot:

Katso myös:

• Sähkötekniikan korkeakoulun väitöskirjat: https://aaltodoc.aalto.fi/handle/123456789/53
• Zoom pikaopas: https://www.aalto.fi/fi/palvelut/zoom-pikaopas