BL20A0500 Sähkönjakelutekniikka



Samankaltaiset tiedostot
KARELIA-AMMATTIKORKEAKOULU Sähkötekniikan koulutusohjelma. Petteri Malinen KOMPENSOINTI OUTOKUMMUN ENERGIA OY:N SÄHKÖVERKOSSA

Uusi SFS 6000 maadoitukset ja häiriösuojaukset

BL20A0700 Sähköverkkotekniikan peruskurssi

BL20A0500 Sähkönjakelutekniikka

BL20A0700 Sähköverkkotekniikan peruskurssi

BL20A0600 Sähkönsiirtotekniikka. Siirtojohdon suojaus

SÄHKÖENERGIATEKNIIKKA. Luento 9 Sähköturvallisuus. Matti Lehtonen

8.2. Maasulkuvirran ja nollajännitteen laskeminen

Markus Päivärinta MAASULKUVIRRAN KOMPENSOINNIN LISÄYS

BL20A0500 Sähkönjakelutekniikka

Kimmo Pylväs KAAPELIVERKON MAASULKUVIRRAN KOMPENSOINTI

Lisätään kuvaan muuntajan, mahdollisen kiskosillan ja keskuksen johtavat osat sekä niiden maadoitukset.

Työn ohjaajana ja tarkastajana on toiminut professori Jarmo Partanen. Toisena ohjaajana on toiminut sähköinsinööri Pekka Raukko.

LUENTO 9, SÄHKÖTURVALLISUUS - HARJOITUKSET

MINNA NIITTYMÄKI SÄHKÖLINJAN TYÖMAADOITTAMINEN PUUNPOISTOTILANTEESSA

Maadoittaminen ja suojajohtimet

Heikki Varho MAASULUN KOMPENSOINTI VAKKA-SUOMEN VOIMAN VERKOSSA

Pienjännitejakeluverkko

BL10A3000 Sähköturvallisuus

Laajan maadoituksen nykytilan kartoitus ja dokumentointi Oulun Energia Siirto ja Jakelu Oy:n jakeluverkossa

Sähkönjakelutekniikka osa 1. Pekka Rantala

HEIKKI TULOMÄKI MAASULKUJEN ANALYSOINTI HÄIRIÖTALLENNUKSILLA JE-SIIRTO OY:SSÄ

AUTOMAATTISEN MAASULKUVIRRAN KOMPENSOINTILAITTEISTON HYÖDYN TEHOSTAMINEN

Helsinki Sähkötekniset laskentaohjelmat. Pituus-sarja (versio 1-3-4) ohjelman esittely

Sähköverkon teknistaloudellisen ohjeiston laatiminen maastosuunnittelijoiden ja käyttöhenkilöiden käyttöön

20 KV ILMAJOHTOVERKON MAAKAAPELOINNIN VAIKUTUS

Jännitetyönä tehtäviin 20 kv sähkönjakeluverkon vajaanapaisiin kytkentöihin liittyvät sähköiset ilmiöt

Miika Juhala SAMMUTUSKURISTIMEN SUUNNITTELU JA MITOITTAMINEN 20KV VERKKOMALLIIN

Lääkintätilojen IT-verkon vikakysymykset

KESKIJÄNNITEVERKON MAASULKUSUOJAUKSEN TOTEUTTAMINEN JOHDONSUOJARELEELLÄ

VIKE Universaali ratkaisu keskijänniteverkon maa- ja oikosulkuvikojen paikannukseen

Miikka Pihlaja KESKIJÄNNITEVERKON SUOJAUS VAKKA-SUOMEN VOIMA OY:N VERKOSSA

LEVÄSEN SÄHKÖASEMAN MAASULKUVIRRAN LISÄKOMPENSOINNIN SUUNNITTELU

ELEC-E8419 Sähkönsiirtojärjestelmät 1 Siirtoverkon suojausasioita. Kurssi syksyllä 2015 Periodit I-II, 5 opintopistettä Liisa Haarla

Harmonisten yliaaltojen vaikutus johtojen mitoitukseen

Maasulkuvikavirtojen hallinta keskijänniteverkossa

IMATRAN SEUDUN SÄHKÖ OY:N JAKELUVER- KON MAADOITUSTEN NYKYTILAN SELVITYS JA TOIMENPIDE-EHDOTUKSET

Maasulkuvirran kompensointi saaristoalueiden kj-verkoissa

Laajan kaapeloidun keskijänniteverkon maasulkuilmiöiden vaikutukset - suojaushaasteet, yliaallot, vaarajännitteet

SÄHKÖASEMAN YLIVIRTA- JA MAASULKUSUOJAUSASETTELUJEN MÄÄRITYS

KAIVOSALUEEN JAKELU- VERKON MAADOITUSMIT- TAUKSET

Ukkosjohtimettoman 110 kv:n avojohdon käyttömahdollisuudet Suomessa

Kaustisen keskijänniteverkon tavoiteverkkosuunnitelma

VAATIMUKSIA YKSINKERTAISILLE VIKAILMAISIMILLE HSV:N KJ-VERKOSSA

LAPPEENRANNAN TEKNILLINEN YLIOPISTO SÄHKÖVERKKOYHTIÖN KESKIJÄNNITEVERKON KEHIT- TÄMISSUUNNITELMA

BL20A0500 Sähkönjakelutekniikka. Johdanto Jarmo Partanen

BL20A0700 Sähköverkkotekniikan peruskurssi

KESKIJÄNNITEVERKON SUOJAUS

Diplomityö: Kaapeliverkkoon varastoituneen energian vaikutukset kytkentäylijännitteisiin

MIKA RISTIMÄKI DISTANSSISUOJAUKSEN KOORDINOINTI Projektityö

Henri Latvala. Keskijännitemaakaapeliverkon vianpaikannus

Diplomityö, joka on jätetty tarkastettavaksi diplomi-insinöörin tutkintoa varten Vaasassa

Määräys VIESTINTÄVERKON SÄHKÖISESTÄ SUOJAAMISESTA. Annettu Helsingissä 16 päivänä joulukuuta 2010

Keskijännitekojeis ton esisuunnittelu

Sähköasennusten suojaus osa1

Määräys viestintäverkon sähköisestä suojaamisesta

110 KV DEMOKENTTÄ JA MUUNTAJAVIKOJEN SIMULOINTI

Danial Harbi MONITAAJUUSADMITTANSSIPOHJAI -SEN MAASULKUSUOJAN TOISIO- KOESTUS

SÄHKÖNJAKELUVERKON SUUNNITTELUPERUSTEET. Diplomityön aihe on hyväksytty Sähkötekniikan osastoneuvoston kokouksessa

Muuntamon ovessa tulee olla kaiverrettu muuntamon tunnuskilpi.

Kulkuaaltomomittausjärjestelmä

Keskijänniteverkon simulointi- ja suojaustarkastelut

Kantaverkon ja asiakasliityntöjen relesuojauksen sovellusohje

Sähköverkkojen häiriöiden ja sähkölaitteiden yhteensopivuuden hallinta

ELEC-E8419 syksy 2016 Laskeminen tietokoneohjelmilla 1. Verkon tiedot on annettu erillisessä Excel-tiedostossa: nimeltä CASE_03-50-prosSC.

LAAJAN MAADOITUSJÄRJESTELMÄN TODENTAMINEN JA DOKUMENTOINTI KENET OY:N JAKELUVERKOSSA

Suojaus sähköiskulta Pekka Rantala

FYSP105/2 VAIHTOVIRTAKOMPONENTIT. 1 Johdanto. 2 Teoreettista taustaa

ESD- seminaari. Viranomaisvaatimukset ja standardit räjähdysvaarallisten tilojen maadoituksille JYH

VERKOSTOSUOSITUS SA 5: 94 KESKIJÄNNITEVERKON SÄHKÖINEN MITOITTAMINEN

d) Jos edellä oleva pari vie 10 V:n signaalia 12 bitin siirtojärjestelmässä, niin aiheutuuko edellä olevissa tapauksissa virheitä?

KESKIJÄNNITEVERKON SUOJAUSTARKASTELU

SÄHKÖASEMIEN VARASYÖTTÖKYTKENNÄT

Hegetest Wire Detector Pulssitesteri

4 Suomen sähköjärjestelmä

LAAJAN MAADOITUSJÄRJESTELMÄN SOVEL- TAMINEN HONKALAHDEN SAHAN 6,3KV:N JA- KELUVERKOSSA

Kapasitiivinen ja induktiivinen kytkeytyminen

FYSP105/2 VAIHTOVIRTAKOMPONENTIT. 1 Johdanto

PEKKA ERONEN TEHTAAN KESKIJÄNNITEJAKELUN SELEKTIIVISYYSTARKAS- TELU Diplomityö

Vesivoimakoneen liittymisjohdon oiko- ja maasulkusuojauksen suunnittelu Pirttikosken 20 kv:n kojeistoon

BL20A0500 Sähkönjakelutekniikka

Maadoitusjärjestelmät hankkeen tuloksia

Eero Kangasmaa LASKENTATYÖKALU KESKIJÄNNITEVERKON SUOJAUSASETTELUJEN LASKENNAN TUEKSI

POHJOIS-KARJALAN AMMATTIKORKEAKOULU Sähkötekniikan koulutusohjelma

Sähkönjakelutekniikka, osa 4 keskijännitejohdot. Pekka Rantala

Rakentajan sähkömuistio. - omakotitalon ja vapaa-ajan asunnon sähköistyksen vaiheet

Määräys viestintäverkon sähköisestä suojaamisesta

TEKNIIKKA JA LIIKENNE. Sähkötekniikka. Sähkövoimatekniikka INSINÖÖRITYÖ MAASULKUVIAN PAIKANNUS KOMPENSOIDUSSA KESKIJÄNNITEVERKOSSA

Janne Starck, ABB, Katsaus keskijännitteisen rengasverkon suojausratkaisuihin

BL20A0500 Sähkönjakelutekniikka

Osakäämikoneiden mittausohje

Janne Mäki HÄIRIÖTIEDOTEJÄRJESTELMÄ SATAPIRKAN SÄHKÖ OY. Sähkötekniikan koulutusohjelma 2013

Suunnattu maasulkurele SPAS 120 C. Ostajan opas

Viestintäverkon rakentaminen/vika- ja häiriötilanteet

Yhdistetty ylivirta- ja maasulkurele SPAJ 144 C. Ostajan opas

ELEC-E8419 syksy 2016 Jännitteensäätö

KESKEYTYSTILASTO 2012

JUKKA VÄLJÄ VOIMAJOHTOJEN INDUKTIOVAARAJÄNNITTEET

SANNA ALESTALO MIKKELIN KAUPUNGIN KESKIJÄNNITEVERKON KEHITTÄMISSUUNNITELMA Diplomityö

Suojaus sähköiskulta 1/2 (ihmisiltä ja kotieläimiltä)

Transkriptio:

BL20A0500 Sähkönjakelutekniikka Maasulkusuojaus Jarmo Partanen

Maasulku Keskijänniteverkko on Suomessa joko maasta erotettu tai sammutuskuristimen kautta maadoitettu. pieni virta Oikosulku, suuri virta vaikea havaita suuri virta 3

Maasulku Maasulku - pieniä virtoja, vaarallisia kosketusjännitteitä Maasta erotetussa ja sammutetussa verkossa 1-vaihaisen maasulun vikavirralle ei ole pieni-impedanssista kulkureitti, joka oikosulkisi virtapiirin. Vikavirralla on kulkureitti vain johtojen maakapasitanssien kautta. Vikavirta on erittäin pieni (1-200 A) 4

Maasulku Maasulkuvirta riippuu yhtenäisen verkon (päämuuntajan syöttämästä) johtopituudesta ja johtolajin maakapasitanssista. Likiarvokaavoja: Avojohto: Esim. 110/20 I f U l kv km 300 20 A Maakaapeli: I 60 km 20 kv f U l kv km 5 A 20 avojohtoa 4 A 20 kaapelia 240 A Kyseessä yhteispituus (ei runkojohtojen pituus). 5

Maasulkuvirta Maasulkuvirta I mf U v 3C 0 jossa C o on verkon maakapasitanssi/vaihe Maasulkuvirta riippuu siis päämuuntajan perässä olevan verkon kokonaispituudesta ja johtojen maakapasitansseista. Kun vikapaikassa on vikaresistanssia I mf 3 1 (3 C o C or f ) 2 U v Ts. vikaresistanssi pienentää jo ennestäänkin pientä vikavirtaa. Suuren vikaresistanssin kautta tapahtuvat viat ovatkin erittäin vaikeita havainnoida. 6

Jännitteet maasulun aikana Maasulun aikana muuttuvat verkon kaikkien vaiheiden ja myös tähtipisteen jännite. Vian aikana viallisen vaiheen jännite alenee. Jos R f on nolla, on viallisen vaiheen jännite nolla. Terveiden vaiheiden jännitteet nousevat. Jos R f on nolla, ovat jännitteet pääjännitteen suuruiset Tähtipisteen jännite nousee vian aikana. Jos R f on nolla, on tähtipisteen jännite vaihejännitteen suuruinen U o = U v 7

Jännitteet maasulun aikana Maasulun aikana muuttuvat verkon kaikkien vaiheiden ja tähtipisteen jännitteet Vian aikana viallisen vaiheen jännite pienenee. Jos R f on nolla, on viallisen vaiheen jännite nolla. Terveiden vaiheiden jännitteet nousevat. Jos vikaresistanssi on nolla, ovat jännitteet pääjännitteen suuruiset U 3 U v 8

Tähtipistejännite Mitä suurempi vikavastus niin sitä pienempi nollajännite. kun R f = niin U o = 0 U o 1 1 ( 3 C Rf) o 2 U v 9

Maadoitusjännite, kosketusjännite Mennessään maahan maasulkuvirta kohtaa aina jonkin suuruisen maadoitusresistanssin R e. Tämän seurauksena maasulkupaikan jännite verrattuna äärettömän kaukana olevaan todelliseen maapotentiaaliin nähden nousee arvoon (maadoitusjännite U e ) U e = I e R e Maadoitusjännitteelle on standardissa SFS 6001 määritetty suurimmat sallitut arvot. U k * U emax tp [V] jossa k on asennuksen mukaan määräytyvä kerroin U tp on sallittu kosketusjännite 10

Maadoitusjännite, kosketusjännite Maadoitusjännite ei ole sama kuin maasulkupaikassa mahdollisesti olevan henkilön tai eläimen kokema kosketusjännite. 11

Maadoitusjännite, kosketusjännite Sallitut kosketusjännitteet ovat Sallittujen kosketusjännitteiden arvot laukaisuajan mukaisesti Laukaisuaika [s] 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 U TP [V] 390 280 215 160 132 120 110 110 Perustilanteessa kerroin k saa arvon 2 (jakelumuuntamon maadoitukset standardin ohjeen mukaiset) Jos teknisten tai taloudellisten seikkojen takia ei voida saavuttaa tavoitetasoa, voidaan käyttää arvoa k=4. Tällöin jokainen pj-johtohaara on maadoitettava ja muuntamolla potentiaalintasaus Erityisen vaikeissa oloissa voidaan käyttää arvoa k=5. Tällöin muuntamolle on tehtävä potentiaalintasaus ja jokaisella liittymällä pitää olla maadoitus, joka suositellaan yhdistettäväksi rakennuksen pääpotentiaalintasausjärjestelmään 12

PJ-verkon maadoitukset 20/0,4 kv 500 m > 200 m = PEN-johtimen maadoitus = PEN-johtimen maadoitus, huonot maadoitusolosuhteet 500 m PJ-muuntopiirin maadoittaminen normaaleissa ja huonoissa maadoitusolosuhteissa. 13

Sammutettu verkko Sammutetussa verkossa kytketään päämuuntajan tähtipisteen ja maan väliin sammutuskuristin eli induktanssi, jolla kompensoidaan kapasitiivista maasulkuvirtaa. Jos sammutuskuristimen reaktanssi L on yhtä suuri kuin maakapasitanssien muodostama reaktanssi 1/3C o niin maasulkuvirta I m 0. Käytännössä on aina hieman epäviritystä, tällöinkin maasulkuvirta on hyvin pieni. 14

Sammutettu verkko Pienen maasulkuvirran ansiosta maadoitusjännite-vaatimukset on helpompi saavuttaa ja pienivirtainen maasulkuvalokaari sammuu usein myös itsestään (ilman pikajälleenkytkentää). 15

Maasta erotettu verkko, sammutettu verkko Maasta erotettu verkko Sammutettu verkko L1 L2 I L1 L2 I C1 L3 C 1 L3 110/21 kv 110/21 kv If a C 2 L1 L2 L3 II L I L R I R If a C 2 L1 L2 L3 II R f R f b b I c 16

Sammutettu verkko I mf R f 1 R R 2 2 3C R 2 f R 2 0 1 L 3C 0 2 2 1 L U 3 Pienivirtainen maasulkuvalokaari sammuu itsestään. 1 2 3 4 5 Verkon Maasta erotetun Sammutetun verkon nimellisjännite verkon maasulkuvirta jäännösmaasulkuvirta kv A A <20 5 25 20 50 30-30 - - 45-40 - - 17

Maasulku - esimerkki Esimerkki: Sähköasemalta lähtee viisi kj-lähtöä. Lähtö 1 on avojohtolähtö ja sen kokonaisjohtopituus on 80 km. Lähdöt 2, 3 ja 4 ovat kaapelilähtöjä ja niiden kokonaispituudet ovat 10 km, 15 km ja 0.5 km. Avojohtojen maakapasitanssi/vaihe on 6 nf/km, kaapeleilla vastaava arvo on 320 nf/km. a) Laske maasulkuvirta, kun suora maasulku tapahtuu lähdön 1 alussa b) Laske suurin maasulkuvirta, kun varasyöttötilanteessa lähdön 4 perään on kytketty 100 km avojohtoa ja 5 km maakaapelia c) miten normaalikytkentää vastaavat vikavirta ja nollajännite muuttuvat, kun vikaresistanssi vaihtelee 0... 100 k d) maasulku tapahtuu suojamaadoitukseen, jonka maadoitusresistanssi on 20. Kuinka suuri on maadoituksen yli vaikuttava maadoitus-jännite. Kuinka maadoitusjännite muuttuu, jos maadoitusta parannetaan siten, että sen resistanssi on 5. e) minkä suuruinen induktanssi tähtipisteeseen on kytkettävä, jos verkon kapasitiivinen maasulkuvirta halutaan kompensoida (sammutus) 18

2-vaiheinen maasulku, vikavirtapiiri 2-vaiheinen oikosulku maan kautta vikavirta yleensä suuri (vaikeasti laskettavissa), kulkee maassa siellä, missä johtavuus suurin (vesijohtoputket, kaapelien vaipat, ymv.) suuria jännite-eroja maastossa esim. vesijohtoputkien ja telekaapelien välillä, seurauksena läpilyöntejä ja merkittäviä vaurioita 19

2-vaiheinen maasulku, esiintyminen Maasulkupaikat eri paikassa, mahdollisesti hyvinkin kaukana toisistaan Ensin yleensä 1-vaiheinen maasulku, jonka seurauksena terveiden vaiheiden jännitteet nousevat pääjännitteen suuruisiksi Edellä mainitun seurauksena viallinen venttiilisuoja tai kaapelipääte lyö läpi Kaksivaiheinen maaoikosulku (yksi vikapaikka) ei yleensä aiheuta ongelmia (2-vaiheinen oikosulku) 20

2-vaiheinen maasulku, esimerkki 21

Keskijänniteverkon maasulkusuojaus Mahdollisia maasulun havainnointikriteerejä: perustaajuinen tähtipistejännite avokolmiomittaus perustaajuinen summavirta virtamuuntajien summakytkentä tai kaapelivirtamuuntaja vaihejännitteen muutos; ei käytössä käyttötaajuinen ylijännite suurtaajuiset muutosvirrat; ei käytössä viallisen vaiheen maakapasitanssi purkautuu terveiden vaiheiden maakapasitanssit latautuvat nopea mutta laukaisu ohimenevästäkin viasta virran ja jännitteen yliaallot; ei käytössä 22

Keskijänniteverkon maasulkusuojaus Käytetään suunnattuja maasulun suuntareleitä Toimintaehdot: summavirta > asetusarvo tähtipistejännite > asetusarvo virran ja jännitteen välinen vaihesiirtokulma 90 o 75 o maasta erotetussa verkossa 0 o 75 o sammutetussa verkossa Käytössä on myös jonkin verran vanhoja tehonsuuntareleitä: U o *I o > Q as (U o *I r > P as ) 23

Keskijänniteverkon maasulkusuojaus Selektiivisen maasulkusuojauksen järjestämiseksi tarvitaan sekä nollavirran että nollajännitteen mittausta. Nollavirran I v mittaus: I v 3C 0 3C 3C 0 0 j I mf 24

Keskijänniteverkon maasulkusuojaus 25

Keskijänniteverkon maasulkusuojaus L1 L2 I L1 L2 I C 1 L3 C1 L3 110/21 kv 110/21 kv I f a C 2 L1 L2 L3 II L I L R I R If a C 2 L1 L2 L3 II Rf R f b b I c 26

Maasta erotettu verkko Releen toimintakarakteristika 27

Sammutettu verkko Releen toimintakarakteristika 28

Maasulkusuojauksen suunnittelu Suojauksen toimivuuden kannalta kiinnostavimpia ovat pienimmät esiintyvät: nollavirrat (suuri vikaresistanssi, vähän verkkoa) tähtipistejännitteet (suuri vikaresistanssi, paljon verkkoa) Maadoitusjännitevaatimusten kannalta tärkeitä ovat: suurin maasulkuvirta maasulun kestoaika (aikoja ei summata jälleenkytkennöissä) Maasulun itsestään sammumisen ja vian paikannuksen kannalta maasulun kestoajan tulisi olla mahdollisimman pitkä 29

30 Maasulkusuojauksen suunnittelu Laskentakaavat maasta erotettu verkko: sammutettu verkko: U R C C I v f o o mf 2 ) (3 1 3 U R C U v o f o ) (3 2 1 1 U C C I v o o f o f o o mf L R R R R L R 2 2 2 2 2 2 ) 1 (3 ) ( ) 1 (3 1 mf o o I o R L C U ) 1 (3 2 2 ) (1/ 1

Maasulkusuojauksen suunnittelu Tähtipisteen jännite 31

Maasulkusuojauksen suunnittelu Esimerkki: Suunnittele kuvan mukaiselle verkolle maasulkusuojauksen asetteluarvot. Suojauksen tulee toimia selektiivisesti 500 vikaresistanssin kautta syntyvässä maasulussa aina, kun vähintään kaksi lähtöä on kytkettynä. Avojohdon maakapasitanssi on 6.0 nf/km,vaihe. Maakaapelin (AHXAMK-W 120 mm 2 ) maakapasitanssi on 230 nf/km,vaihe. Avojohtoa 80 km Maakaapelia 14 km 110/20 kv Maakaapelia 21 km Maakaapelia 0,7 km 32

Maasulkusuojauksen suunnittelu Käytetään suunnattuja maasulun suuntareleitä: toimintaehdot: summavirta > asetusarvo tähtipistejännite > asetusarvo virran ja jännitteen välinen vaihesiirtokulma 90 o 75 o maasta erotetussa verkossa 0 o 75 o sammutetussa verkossa Käytössä on myös jonkin verran tehonsuuntareleitä: U o *I o > Q as (U o *I r > P as ) 33

Maasulkusuojauksen haasteet Suuri-impedanssiset maasulut kun vikavastus on suuri (esim. puu johdolla tai johdon kylmäpää maassa), R f > 10 kohm, ovat sekä maasulkuvirta, että tähtipistejännite hyvin pieniä. vikojen havainnointi on vaikeata nykytekniikallakin! indikointimenetelmiä: tähtipistejännitteen muutosten seuranta osittaispurkausmittaukset transienttireleet mittausten vieminen syvälle verkkoon (pieni virran epäsymmetria helpompi havaita) 34

Maasulkusuojauksen haasteet 35

Maasulkusuojauksen haasteet 36

Maasulkusuojauksen haasteet 37

Maasulkusuojauksen haasteet 38

Maasulkusuojauksen haasteet 39

Maasulkusuojauksen haasteet 40

Maasulkusuojauksen haasteet 41