Kaasueristeisten kytkinlaitosten ylijännitesuojausselvitysten tarpeellisuus

Loading...
Thumbnail Image
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Sähkötekniikan korkeakoulu | Master's thesis
Date
2017-08-28
Department
Major/Subject
Sähköenergiatekniikka
Mcode
ELEC3024
Degree programme
AEE - Master’s Programme in Automation and Electrical Engineering (TS2013)
Language
fi
Pages
74+5
Series
Abstract
Kaasueristeisten kytkinlaitosten määrä kantaverkossa lisääntyy tulevaisuudessa merkittävästi erityisesti korvausrakentamisen myötä. Kaasueristeinen kojeisto on herkkä ylijännitteille ja aiheuttaa vikaantuessaan pitkän keskeytyksen sähkönsiirtoon sekä suuret korjauskustannukset. Tämän vuoksi sen ylijännitesuojaukseen on kiinnitettävä erityistä huomiota. Suomen kantaverkkoyhtiö Fingrid Oyj on aikaisemmissa kytkinlaitoshankkeissaan tilannut kojeistovalmistajilta erillisen ylijännitesuojausselvityksen, jossa tarkastellaan tarvetta tehostaa kytkinlaitosten ylijännitesuojauksia kaasueristeisillä ylijännitesuojilla. Selvityksissä annetaan kuitenkin usein liikaa painoarvoa epätodennäköisille kytkinlaitoksen käyttötilanteille, mikä voi lopulta johtaa erittäin kalliiden kaasueristeisten ylijännitesuojien hankkimiseen ilman todellista tarvetta. Tämän diplomityön ensisijaisena tavoitteena oli selvittää, onko kaasueristeisille ylijännitesuojille tarvetta ilmaeristeisten ylijännitesuojien lisäksi kantaverkon 110 kV:n kaasueristeisten kytkinlaitosten ylijännitesuojauksessa. Toisena tavoitteena oli määritellä kytkinlaitoksen todelliset käyttötilanteet, joihin on perustelua jatkossa vaatia kojeistojen valmistajilta ylijännitesuojausselvitykset. Työssä laadittiin simulointimalli, jolla simuloitiin salamaniskun aiheuttamia ylijännitteitä eri käyttötilanteissa. Työn lopussa määritettiin suojausriskitaso, jonka perusteella tehtiin päätelmät kaasueristeisten ylijännitesuojien tarpeesta. Johtopäätöksenä voidaan todeta, ettei kaasueristeisiä ylijännitesuojia tarvita ilmaeristeisten suojien lisäksi 110~kV:n kaasueristeisten kytkinlaitosten yhteydessä. Ylijännitesuojausselvityksistä voidaan siten luopua tällä jännitetasolla. Lisäksi suositellaan, että jatkossa 220 ja 400 kV:n ylijännitesuojausselvityksissä vaaditaan selvityksen laatijaa ottamaan huomioon kytkinlaitoksen käyttötilanteiden todennäköisyydet.

The number of substations with gas-insulted switchgear in the Finnish main grid will increase significantly in the future in particular due to renewal construction. Gas-insulated switchgear is sensitive to overvoltages and damages in it cause a long interruption in power transmission as well as large repair costs. Therefore, its overvoltage protection requires special attention. The Finnish transmission system operator Fingrid Oyj has ordered a separate overvoltage protection study from the switchgear manufacturers in earlier gas-insulated switchgear projects to examine the need to enhance the overvoltage protection of the switchgear with gas-insulated surge arresters. However, these studies often give too much weight to unlikely switchgear operation situations, which may eventually lead to the purchase of highly expensive gas-insulated surge arresters without actual need. The primary purpose of this thesis was to find out whether a need for overvoltage protection of 110 kV gas-insulated switchgear by gas-insulated surge arresters in addition to air-insulated surge arresters exists. Another objective was to define realistic switchgear operating situations, in which overvoltage protection studies should be required from the manufacturer in the future. A model was developed to simulate overvoltages caused by lightning surges in different operating situations. At the end of the thesis, a protection risk level was established and based on that, conclusions on the need for gas-insulated surge arresters were made. In conclusion, it is stated that no gas-insulated surge arresters are needed in addition to air-insulated surge arresters for 110~kV gas-insulated switchgear. Overvoltage protection studies can thus be given up at this voltage level. Moreover, it is recommended that taking probabilities of switching situations into account should be required from the manufacturer in the future overvoltage protection studies at voltage levels of 220 and 400 kV.
Description
Supervisor
Lehtonen, Matti
Thesis advisor
Laitinen, Tuomas
Keywords
GIS, ylijännitesuojaus, kaasueristeinen ylijännitesuoja, simulointi, PSCAD,
Other note
Citation