Sähkönjakelutekniikka, osa 4 keskijännitejohdot. Pekka Rantala

Transkriptio

1 Sähkönjakelutekniikka, osa 4 keskijännitejohdot Pekka Rantala

2 Sähkönjakeluverkon yleiskuva lähde: LUT, opetusmateriaali substation = sähköasema

3 Keskijänniteverkko Se alkaa sähköasemalta, tyypillisesti 110/20 kv Se loppuu jakelumuuntajaan, josta alkaa pienjännitejakeluverkko Taajamassa johdot ovat maakaapeleita, hajaasutusalueella tyypillisesti ilmajohtoja

4 Keskijännitejohdot perinteiset ilmajohdot ovat päällystämättömiä avojohtoja, köysiä

5 Keskijännitejohtoja Avojohdot ovat tyypillisesti teräalumiinijohtimia, Al/Fe Johdin koostuu yksi- tai muutamalankaisesta sinkitystä terässydämestä, jonka päällä on yksi tai useampi kerros alumiinilankoja

6 Teräsalumiinijohtimia Johdin Al/Fe R V [Ω/km] + 20 C + 40 C X V [Ω/km] C m [µf/km] C k [µf/km] I N [A] 1 s:n max. I k [ka] T1-liitt. T2-liitt. 21/4 Swan 1,35 1,46 0,398 0,0061 0, ,1 3 34/6 Sparrow 0,847 0,915 0,383 0,0061 0, ,2 3,3 4 42/25 Savo 0,682 0,737 0,365 0,0061 0, ,2 7 54/9 Raven 0,535 0,578 0,368 0,0061 0, ,1 5,3 6 85/14 Pigeon 0,337 0,364 0,354 0,0061 0, , /39 Duck 0,095 0,103 0,314 0,0061 0, ,7 30,2 22 τ [min] R V = vaiheresistanssi C m = maakapasitanssi I N = kuormitettavuus X V = vaihereaktanssi C k = käyttökapasitanssi τ = jäähtymisaikavakio Taulukon arvot edellyttävät tiettyjä olosuhteita (SA 5:94)

7 PAS-johto PAS-johto on päällystetty avojohto. Johtimien hetkellinen toisiinsa koskeminen tai puun pitkäaikainenkaan johtimeen nojaaminen ei johda läpilyöntiin. Johtimien vaiheväli voi olla pienempi (esim. 400 mm) kuin päällystämättömillä avojohdoilla ( esim mm), jolloin johtokatu voi olla kapeampi. Tämä ominaisuus korostuu varsinkin kaksois- ja kolmoisjohdoilla.

8 PAS-johtimia Johdin R V [Ω/km] + 20 C + 40 C X V [Ω/km] C m [µf/km] C k [µf/km] I N [A] 1 s:n max. I k [ka] T1-liitt. T2-liitt. PAS 35 0,986 1,065 0,324 0,005 0, ,2 7 PAS 50 0,720 0,778 0,312 0,005 0, ,3 8 PAS 70 0,493 0,533 0,302 0,005 0, ,4 10 PAS 95 0,363 0,392 0,292 0,005 0, ,6 13 PAS 120 0,288 0,311 0,284 0,005 0, PAS 150 0,236 0,255 0,277 0,005 0, ,5 18 PAS 185 0,188 0,203 0,270 0,005 0, τ [min] R V = vaiheresistanssi C m = maakapasitanssi I N = kuormitettavuus X V = vaihereaktanssi C k = käyttökapasitanssi τ = jäähtymisaikavakio Taulukon arvot edellyttävät tiettyjä olosuhteita (SA 5:94)

9 PAS-johtoja

10

11 PAS-johto (Lähde: Lakervi, Partanen; Sähkönjakelutekniikka 2009) PAS-johto on investointikustannuksiltaan noin 30 % vastaavaa paljasta johtoa kalliimpi. PAS-johdon käyttövarmuus on paljasta johtoa parempi, linnut ja risut eivät aiheuta vikaa. (sietää tykkylunta) Johdolle nojaavat puut tai oksat eivät aiheuta välitöntä keskeytystä, mutta ne pitää kuitenkin raivata pois. Muuten johtimen eriste vaurioituu, ja syntyy suojalaitteiden vaikeasti havaitsema suuriimpedanssinen maasulku, mikä voi aikaansaada myös turvallisuusriskin (askel- ja kosketusjännite).

12 PAS-johto (Lähde: Lakervi, Partanen; Sähkönjakelutekniikka 2009) PAS-johto vedetään usein tien viereen, jossa se on helppo tarkastaa. PAS-johto pitäisi tarkastaa aina myrskyn jälkeen, jotta linjalle nojaavat puut saadaan raivattua. Nojaavasta puusta tai muusta syystä syntynyt eristevaurio on hankala korjata. PAS-johto on suojattava ylijännitteen aiheuttamilta valokaarilta, sillä muutoin paikalleen jäävä valokaari polttaa johtimen poikki.

13 PAS-johdon kipinäsarvi (Lähde: Lakervi, Partanen; Sähkönjakelutekniikka 2009) Valokaarisuojana toimii kipinäsarvi, joka ohjaa valokaaren palamaan riittävän etäälle johtimesta. Valokaari ohjataan palamaan eri vaiheiden välille, jolloin se synnyttää oikosulun, minkä seurauksena suojalaitteet toimivat. Kipinäsarvet sijaitsevat tolpissa eristeiden kuorman puolella, jotta valokaari saadaan siirtymään oikealla tavalla.

14

15 Johtokatu (lähde: Keskijännitelinjan johtoalue on 6-10 metriä leveä, ja sähköyhtiöllä on velvollisuus pitää johtoalue puuttomana. Tarkoituksemme on parantaa sähköjakeluvarmuutta hoitamalla myös johtolinjojen vierimetsiä. Tarkoituksena on kaataa kaikki ainespuu metriä leveältä reunavyöhykkeeltä johtoaukean molemmin puolin. Lisäksi kaadetaan sähköturvallisuuden kannalta haitalliset ylipitkät puut reunavyöhykkeiden ulkopuolelta.

16 Eristimet Eristinmateriaali on lasia, lasitettua posliinia tai valumuovia Rakenne voi olla tukieristin tai riippueristin Suuremmilla jännitteillä ( 110 kv) käytetään yleensä lautaseristimistä koottuja eristinketjuja. (kappa- eli lautaseristin) Lautasten määrästä voi päätellä johdon jännitteen, taulukossa tyypillisiä arvoja U m [kv] lkm

17 Eristimiä

18 Jännitelujuus Eristinrakenteen jännitelujuudella tarkoitetaan sen kykyä kestää jänniterasituksia ilman haitallisia sähköpurkauksia. Jännitelujuus ei ole täysin vakio, vaan enemmänkin satunnaissuure. Jos jänniterasitusta suurennetaan riittävästi, eristysväli muuttuu joko osittain johtavaksi, jolloin syntyy osittaispurkaus TAI täysin johtavaksi, jolloin syntyy läpilyönti (breakdown), jolloin elektrodien välinen jännite romahtaa ja virta kasvaa voimakkaasti

19 Läpi- ja ylilyönti Läpilyönnissä purkauskanava menee eristeen läpi (sisällä). Ylilyönnissä purkauskanava on kahden eristeaineen rajapinnassa, esim. tukieristimellä posliini-ilma rajapinnassa. Eristerakenne ja -aine voi olla palautuva tai palautumaton, jolloin sen eristyskyky heikkenee. Palautuvia on ilma ja useat muut kaasut. Palautumattomia ovat useat kiinteät eristimet.

20 Pintamatka Eristimen ulkopinta on yleensä aaltomainen, siinä on ulokkeita ja ulokkeissa räystäitä Näillä saadaan eristeen pintamatkaa pidennettyä Kostea/sumuinen ilma ja likainen eristimen pinta lisää ylilyönnin todennäköisyyttä. Eristimen asentaminen vinoon parantaa tilannetta, koska sade pääsee huuhtomaan likaa pois.

21 Eristyskoordinaatio (Lähde: Elovaara, Haarla; Sähköverkot II) Eristyskoordinaatiolla tarkoitetaan laitteiden sähkölujuuden valintaa ja soveltamista niin, että ylilyöntien tai eristysvaurioiden ja käyttöhäiriöiden määrä alenee taloudellisesti hyväksyttävälle tasolle. Optimimitoitus saavutetaan kokonaiskustannusten ollessa minimissään. Eli kun laitteiden jännitelujuuden lisäämisestä ja ylijännitesuojauksen tehostamisesta aiheutuvat kulut ovat yhtä suuret kuin keskeytys- ja vauriokustannusten pienenemisestä saatava säästö.

22 Ylijännitesuojaus Keskijänniteverkoissa ylijännitesuojia käytetään suojaamaan jakelumuuntajia, kaapeleita ja PAS-johtimia. Ylijännitesuoja voi olla kipinäväli tai metallioksidisuoja (MO-suoja). Ylijännitesuojauksen tavoitteena on leikata esim. salamasyöksyjännitteestä korkein piikki pois siten, että jännitetaso jää alle suojattavan laitteen kestotason.

23 Kipinäväli Kipinäväli on perinteinen tapa suojata sähköverkon arvokkaampia osia ylijännitteeltä. Etuna on halpuus ja yksinkertaisuus rakenne. Heikkoutena on mm. ylilyöntijännitteen suuri hajonta. Kipinävälin toiminta aiheuttaa yleensä maasulun, minkä seurauksena verkon kytkinlaitteet toimivat ja tulee käyttökatkos.

24 Lintuesteellä varustettu kipinäväli