Tervetuloa Seminaari keskijänniteverkon suunnittelijoille sivu 1
Siemens Osakeyhtiön liiketoiminta-alueet Energy Sector Industry Sector Healthcare Sector Infrastructure & Cities Sector Näkemykselliset energiateollisuu den tuotteet, ratkaisut ja palvelut varmistavat luotettavan ja huipputehokkaa n energian tuotannon, siirron ja Regioona jakelun. Liikevaihto M Henkilöstö Globaali 74 27 285 105 88 000* Teollisuuden innovatiiviset ja ympäristöystäväll isettuotteet ja ratkaisut lisäävät tuottavuutta, energiatehokkuut ta ja joustavuutta. Regioona 000* Globaali 154 31 635 394 204 Terveydenhuollo n vahva osaaminen auttaa tautien varhaisessa tunnistamisessa, lisää diagnoosien tarkkuutta sekä varmistaa parhaan Regioona hoidon. Globaali 15 12 281 Kestävän kehityksen teknologiat ja moni-alainen osaaminen parantavat ympäristöystäväl li-syyttä, kilpailukykyä ja elämänlaatua kaupungeissa. 42 48 000* Toiminta alkoi 1.10.2011 sivu 2 Public 2012, * Tilikausi Siemens 2010 Osakeyhtiö. All rights reserved.
Infrastructure & Cities Infrastructure & Cities Rail Systems Mobility and Logistics Building Technologies Low and Medium Voltage J. Mäntynen Smart Grid J. Mäntynen Keskijännitetuotteet ja - ratkaisut Olli Lehtonen Riku Uusitalo Fredrik Lindstedt Energia-automaatio tuotteet ja ratkaisut Marko Ruotsalainen Ville Tiesmäki Peter Lillbroända Palvelut Pienjännitetuotteet Tuomas Mattila Jukka Laajava Ratasähköistys sivu 3
Tulevaisuuden sähköverkot nyt tulevaisuudessa power information sivu 4
Energiayhtiöiden liiketoiminta on muuttumassa Järjestelmävaatimukset Teknologiatrendit Raha Ilmastonsuojelu Asiakkaille räätälöidyt järjestelmät Suuret ja joustavat energiatuotann ot ICT Hajautettu tuotanto Tehokkuus Luotettavuus Uudet verkostoteknologi at Sähkövarastot, uudet asiakkaat, älykkäät rakennukset Tulevaisuuden sähköverkko on tärkeä osa uusien ratkaisujen mahdollistamisessa. sivu 5
Tulevaisuuden sähköverkot - SIESTORAGE MV switchgear Power distribution network Transformer System Control SIESTORAGE (Siemens Energy Storage) on modulaarinen sähkövarastoratkaisu tulevaisuuden sähköverkkojen haastisiin. Tehoelektroniikka yhdistettynä Li-ion akuilla Mahdolliset ratkaisut, taajuudeen ja jännitteen säätöön, uusiutuvan energian tuonannon vaihteluihin, huipputehon tasaukseen kysynnänjousto ja suurikokoinen UPS. sivu 6 Inverter n cells Filter ~ = Battery-System
Tulevaisuuden sähköverkot Verkon suunnittelu haasteet PLACEHOLDER <replace with an image> - kaksisuuntaisen verkon suojaus - hajautettu sähköntuotanto - huipputeho - työturvallisuus 1000 t [s] Input Data - Protection Characteristics (Phase) 100 10 1 0,1 0,01 sivu 7 0,001 100 1000 10000 I [A] (0,69 kv) 1000 10000 100000 1000000 I [A] (20 kv) T60_fuse 60P_F1 02B2354_F1
Referenssi - Talvivaara sivu 8
Keskijännitekojeistot, ilmaeristeinen vs. SF6- teknologia Seminaari keskijänniteverkon suunnittelijoille Jussi Mäntynen sivu 9
Keskijännitekojeistot, ilmaeristeinen vs. SF6-teknologia 1. Historiaa 2. Kojeistostandardi IEC62271-200 3. Erot 4. Muita huomioitavia asioita 5. Yhteenveto sivu 10
Keskijännitekojeistot, ilmaeristeinen vs. SF6-teknologia Historiaa Keskijännitekojeistojen eristeaineina olivat aikaisemmin ilma, öljy tai valuhartsi Tyypillistä: Suurikokoinen Ilmastosta ja olosuhteista riippuvainen Vaatii säännöllistä huoltoa Inhimillinen virhe mahdollinen Paloriski Ei valokaarikoestettuja Tämä tarkoitti: sivu 11 Suuri investointi tiloihin ja rakennuksiin Suuret huoltokulut Pitkät käyttökeskeytykset Ei henkilöturvallisuutta
Keskijännitekojeistot, ilmaeristeinen vs. SF6-teknologia Historiaa Ilmaeristeinen tekniikka Avokojeisto Suurikokoinen Suuri pohjan ja rakennuksen kustannukset Vaikea huollettava Henkilöturvallisuus sivu 12 1960 2010 Ilma / valuhartsieristeinen tekniikka Tyyppitestattu VDE 0670, part 6 ja IEC 60298 mukaan Metallikoteloitu, metalclad Pienemmät tilavaatimukset Valuhartsin määrä suuri Kosteat olosuhteet 1960 osittaispurkaus Vaatii lämmitystä Vaikea huollettava Ilmaeristeinen, tyhjötekniikka Tehdasrakenteinen, tyyppitestattu Metallikoteloitu, metal-clad rakenne Ulosvedettävät vaunukatkaisijat Katkaisijat tyhjötekniikka Kaasueristeinen / tyhjötekniikka Tehdasrakenteinen, tyyppitestattu Korkea henkilöturvallisuus Riippumaton 2010
Keskijännitekojeistot, ilmaeristeinen vs. SF6-teknologia Historiaa sivu 13
Keskijännitekojeistot, ilmaeristeinen vs. SF6-teknologia valokaarikoestetut rakenteet PLACEHOLDER <replace with an image> sivu 14
Keskijännitekojeistot, ilmaeristeinen vs. SF6-teknologia Standardi UUSI Kojeistostandardi IEC 62271-200 sivu 15
Keskijännitekojeistot, ilmaeristeinen vs. SF6-teknologia Tarkoituksenmukainen luokitusmenetelmä Metallikotelointi Metal-clad Cubicle sivu 16 optio Compartmented Suojaukset Ulkoiset vaikutuk-set, kosketukset ja iskut Sisäiset viat Turvallinen pääsy osastoituihin tiloihin viereisten osastojen ollessa Turvallisuus Käytettävyys Kunnossapidettävyys
Keskijännitekojeistot, ilmaeristeinen vs. SF6-teknologia Käyttökatkos-kategoriat LSC = Loss of Service Continu Käyttökatkoskategoriat LSC 1 LSC 2A Jos yksi avattavissa oleva osasto (esim katkaisijatila) on avattuna muiden kennon osien tulee olla jännitteettöminä muut kennon osat voivat olla käytössä (jännitteisinä) Rakenne Kennojen välillä ei ole osastointia Kennojen, katkaisija- ja kokoojakiskotilan välillä osastointi LSC 2 LSC 2B kaikki muut kojeiston osat ja kaapelitila ovat käytössä (jännitteisinä) Kennojen, katkaisija-, kokoojakisko- ja kaapelitilan välillä osastointi sivu 17
Keskijännitekojeistot, ilmaeristeinen vs. SF6-teknologia Osastojen ja pääsymahdollisuuksien tyypit Osastointi Pääsymahdollisuudet Pääsy valvottu lukituksin Pääsy ohjaustoimenpitein Pääsy normaalin käytön ja kunnossapidon aikana esim. sulakkeiden vaihto Pääsy mahdollista, jos SJosat jännitteettömiä ja maadoitettuja Pääsy valvottu lukituksin ja työskentelyohjein Pääsy työkaluin Ei pääsyä sivu 18 Ei tule avata normaalin käytön tai kunnossapidon aikana esim. kaapeleiden koestus Pääsy ei mahdollista käyttäjän toimesta; osaston avaaminen voi tuhota kojeiston osan esim. kaasueristetyt osastot Pääsy mahdollista työkaluin ja työskentelyohjein
Keskijännitekojeistot, ilmaeristeinen vs. SF6-teknologia Erot sivu 19
Keskijännitekojeistot, ilmaeristeinen vs. SF6-teknologia Osastojen ja pääsymahdollisuuksien tyypit SIMOSE C LSC 2A 8BT1 LSC 2A NXAir LSC 2B NXPlusC LSC 2B PLACEHOLDER <replace with an image> sivu 20
Keskijännitekojeistot, ilmaeristeinen vs. SF6-teknologia Esimerkki ilmaeristeinen cubicle Pääsy osastoihin KK: työkaluin Q0 + Kaapelitila: lukituksin Käyttökatkokset Kategoria LSC 2A Osastoinnit ja sulkulevyt Luokka PM Sisäinen oikosulkusuojaus Luokitus IAC sivu 21
Keskijännitekojeistot, ilmaeristeinen vs. SF6-teknologia Esimerkki kaasueristeinen metal-clad Pääsy osastoihin KK: työkaluin Q0: ei pääsyä Kaapelitila: työkaluin Käyttökatkokset ei käyttökatkoksia Osastoinnit ja sulkulevyt Luokka PM (metallinen) Sisäinen oikosulkusuojaus Luokitus IAC sivu 22
Keskijännitekojeistot, ilmaeristeinen vs. SF6- teknologia Esimerkki ilma-/sf6 -eristeinen cubicle Pääsy osastoihin KK: työkaluin Q1, Q9: ei pääsyä Q0: lukituksin Kaapelitila: lukituksin Käyttökatkokset Kategoria LSC 2A Osastoinnit ja sulkulevyt Luokka PM (metallinen) Sisäinen oikosulkusuojaus Luokitus IAC sivu 23
Keskijännitekojeistot, ilmaeristeinen vs. SF6- teknologia Rakenteet - Ilma Ominaisuudet Ilma rakenteelle Laajasti käytetty teknologia maailmanjaajuisesti yli 100 vuoden ajan Ei kaasun käsittelyä työmaalla Ulosvedettävä / -vaunukatkaisija katkaisija Pääsy kaikkiin kytkinkennotiloihin Laajennettavissa tulevaisyyden tarpeiden mukaisesti sivu 24 Helposti sovellettavissa paikallisiin- ja erikoisvaatimuksiin
Keskijännitekojeistot, ilmaeristeinen vs. SF6- teknologia Rakenteet - SF6 Ominaisuudet SF6 rakenteelle Standardoiturakenne Eristysväliaine SF6 Laser hitsattu Paineen purkausjärjestely Toimintakunnon ilmaisin Läpiviennit Ohjainmekanismin toteutus: metallipalje tai kiertoläpivienti Kolmiasentoerotin periaate Laajennettavissa sivu 25
Keskijännitekojeistot, ilmaeristeinen vs. SF6- teknologia Kiskorakenteet Ilma: SF6: Jännite-etäisyyteen vaikuttaa ilmanlaatu Muut ympäristö tekijät, (lika, pöly, kondensaatio, jne.), vaikuttavat jännitekestoisuuteen ja eristävyyteen. sivu 26 Kaasuristeinen kiskorakenne, Yksi napainen Kaasueristeisen kojeiston kiskot, eristetyt silikoni ja pinnaltaan maadoitetut Safe-to-touch Kisko komponentit kestävät hyvin ikääntymistä ja UV säteilyä. Myöskään asennuskorkeus ei vaikuta eristävyyteen.
Source: http://images.google.de/imgres?imgurl=http://www.koehl.eu/website/medien/kmp_a_112_491/startbild/112.jpg&imgrefurl=http://www.koehl.eu/website/html/index.html&usg= P2PxlUOvxciXQJTArvq4IMDQJ OU=&h=349&w=200&sz=18&hl=de&start=12&itbs=1&tbnid=lzRSQNdfy9HY-M:&tbnh=120&tbnw=69&prev=/images%3Fq%3Dluftisolierte%252BSchaltanlagen%26gbv%3D2%26hl%3Dde from 3rd Feb. 2010 Keskijännitekojeistot, ilmaeristeinen vs. SF6- teknologia Kytkinlaiteet Katkaisijat Ilma: Erotin Ulosvedettävä katkaisija tai Vaunukatkaisija tai kiinteästi asennettu erotin SF 6 katkaisija tai Tyhjökatkaisija (VCB) SF6: 3-asento erotin Tyhjökatkaisija (VCB) VCB putket omassa kaasulla täytetyssä tankissa Kuormaerotin Maadoituserotin Kontaktori Kuormaerotin Maadoituserotin Kontaktori sivu 27
Keskijännitekojeistot, ilmaeristeinen vs. SF6- teknologia Kuormaerottimet Ilma: Toimintakerrat usein luokkaa E2 (20 x Ir) Valokaaren sammustus esim paineeseen Erillinen maadoituserotin omalla ohjaimella omalla lukituksella SF6: Monitoiminen kytkentä: E3 (100 x Ir) useammat toimintakerrat Valokaaren sammutus SF6 Kytkentäkykyinen maadoitus- ja kuorman erotin yhdistetty 3 asentoerottimeen. Ei erillistä ohjainta Ei erillistä mekaanista lukitusta Valokaaren sammutusjärjestelmän huolto sivu 28 Huoltovapaa
Keskijännitekojeistot, ilmaeristeinen vs. SF6- teknologia Kaapeliliitynnät Ilma: Kaapelikytkentä kaapelikengillä Ilmaeristeinen Korroosion mahdollisuus Huoltokohde Ympäristötekijät Jännitekestoisuuden heikkeneminen Vikaantumisen riski kasvaa ikääntyessä Yksivaiheisen vika voi herkästi kehittyä 3- vaiheiseksi sivu 29 SF6: Kaapelikytkentä kaapelikengillä Vaiheittain eristetty hitsatuille läpivienneille Ei korroosiota Huoltovapaa Ympäristö vapaa liityntätapa Vähemmän osittaispurkauksia Pienempi paloriski Vakaa jännitekestoisuus Vikaantuminen todennäköisesti vain 1- vaiheinen
Keskijännitekojeistot, ilmaeristeinen vs. SF6- teknologia Virtamuuntajat Ilma: Valuhartsieristeinen KJ kytkentä primääriliityntöihin Ympäristötekijät SF6: Rengasvirtamuuntaja Ympäristöstä riippumaton Asennus erikseen primääriliitynnöistä P2 P1 sivu 30
Keskijännitekojeistot, ilmaeristeinen vs. SF6-teknologia Muita huomioitavia asioita sivu 31
Keskijännitekojeistot, ilmaeristeinen vs. SF6- teknologia Huolto-ohjelma keskijännitekojeistoille Tarkistuslista välttämätön ei tarpeellista Visuaalinen tarkastus Puhdistus valmistajan ohjeiden ja omistajan vaatimusten mukaisesti Pölyn/irtolian Imurointi Liikkuvien osien puhdistus Kontaktipintojen puhdistus Voitelu / rasvaus Kontaktipintojen rasvaus Ohjainmekanismin rasvaus Mekaaninen koestus huoltotoimien jälkeen Sähköinen koestus valmistajan ohjeiden mukaan Dokumentointi tehdyistä toimenpiteistä/ mittauksista Ilma SF6 sivu 32
Keskijännitekojeistot, ilmaeristeinen vs. SF6- teknologia Tilatarpeen vertailu Ilma / SF6 100% Lähde: ZVEI 80% 60% 40% 42% 51% 34% 43% 20% 0% 21% 17% 12 kv 24 kv 36 kv Ilma = 100 % SF6 huonetilavuus* SF6 huonepinta-ala* * Kojeistohuone sivu 33
Keskijännitekojeistot, ilmaeristeinen vs. SF6- teknologia Tilatarpeen vertailu Ilma / SF6 (RMU) 100% Lähde: ZVEI 80% 60% 40% 20% 0% 29% 17% 14% 12% 10% 10% 12 kv 24 kv 36 kv Ilma = 100 % SF6 huonetilavuus* SF6 huonepinta-ala* * Kojeistohuone sivu 34
Keskijännitekojeistot, ilmaeristeinen vs. SF6- teknologia Kaasueristeisen kojeiston edut Ympäristön haittavaikutusten suojaus kaasutilojen koteloinnilla Vieraat esineet Kosketus Tuhoeläimet Valo Aggressiiviset luonnon tai keinotekoiset kaasut Pöly Suola Kosteus Riippumattomuus ympäristön vaikutuksista Vähäinen huollontarve Ei koskettimien tai komponenttien hapettumista Ei eristekyvyn heikkenemistä ulkoisten haittavaikutusten seurauksena sivu 35
Keskijännitekojeistot, ilmaeristeinen vs. SF6- teknologia Ilmaeristeisen kojeiston edut 100 vuotta koettua teknologiaa Standardi komponentit Huollettavissa Räätälöitävissä Komponentit vaihdettavissa/uusittavissa Ei erikoistyökaluja Standarditekniikkaa Normaalit kaapelipäätteet Ei erikoisosaamista Toimintakerrat sivu 36
Keskijännitekojeistot, ilmaeristeinen vs. SF6- teknologia SF 6 -eristeiset kojeisto Dresden 2002 151 kenttää keskijännitekojeistoja oli tulvan veden alla 83 niistä oli SF 6 -eristeisiä kojeistoja Kaapeli tilan putsauksen jälkeen SF 6 - eristeiset kojeistot otettiin käyttöön. Kaikki ilmaeristeiset kojeistot jouduttiin uusimaan! sivu 37
Keskijännitekojeistot, ilmaeristeinen vs. SF6-teknologia SF6-eristeiset kojeisto ~ ~ ~ ~ ~ ~ vesiraja Prerov Tsekki 1998 8DJ10 (RMU) kojeisto oli 3 päivän ajan veden alla Ulkopuolisen puhdistuksen ja testauksen jälkeen kytkettiin se uudelleen jännitteiseksi Yli kymmenen vuotta on kulunut jo tapauksesta Customer: January 2010) SME Ostrava (Utility), today: ČEZ Distribuce a.s (8DJ in operation, checked in Siemens SF6 is still in operation after extreme environmental conditions Source: Technical magazine ELEKTRO (Czech Republic), Seminaari dated Keskijänniteverkon December 3, 1998 Suunnittelijoille sivu 38
Keskijännitekojeistot, ilmaeristeinen vs. SF6-teknologia Katkaisijakojeisto markkinoiden kehitys SF 6 1% Ilm a 99 % 1984 SF 6 24 % Ilm a 76 sivu 39 2006 2010 SF 6 27 Kasv u: 3,6% % Ilm a 73 % % Investoi kannattavasti. Siksi on tärkeää, että laitteiden ja järjestelmien valinnoissa huomioidaan: Kokonaistaloudellinen hinta Käytettävyys Elinkaari
Keskijännitekojeistot, ilmaeristeinen vs. SF6-teknologia Johtopäätökset sivu 40
Keskijännitekojeistot, ilmaeristeinen vs. SF6-teknologia Johtopäätöksiä Korkea luotettavuus Pieni tilantarve Ympäristöstä riippumaton Kompaktit rakenteet Alhainen häiriöherkkyys Saneerauskohteet Huoltovapaus Sijoittaminen kulutuspisteeseen Korkea henkilöturvallisuus Metallinen ja maadoitettu Huollettavuus kotelointi Useat toimintakerrat Avaamattomat osastot Joustavuus Pääsy eri osastoihin Alhaiset sähkömagneettiset Räätälöitävissä Perusosaaminen kentät Onko huoltovapaata Ilmaeristeistäkojeistoa olemassa? sivu 41
Tulevaisuuden sähköverkot Integration of small renewable power generation Communication with the smart grid Connecting green bulk power Low voltage power supply for industrial sites Medium Voltage Transformer Substation Power Exchange from and to the urban medium voltage grid Low voltage distribution switchboard Low voltage power supply for smart buildings Low voltage power supply for e-cars and general transportation sivu 42
sivu 43