MAASULKUSUOJAUKSEN KEHITTÄMINEN KOILLIS-SATAKUNNAN SÄHKÖ OY:N VERKOSSA
Teppo, Eemeli (2019-08-20)
Teppo, Eemeli
20.08.2019
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2019082425393
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2019082425393
Tiivistelmä
TIIVISTELMÄ
Sähkömarkkinalaissa tapahtuneet muutokset ja asiakkaiden vaatimustason kasvu ovat saaneet verkkoyhtiöt parantamaan sähkönjakelun varmuutta. Yhtenä tehokkaimmasta keinosta toimitusvarmuuden parantamiseksi on keskijänniteverkon avojohto-osuuksien korvaaminen maakaapelilla. Myös haja-asutusalueita on viime vuosina alettu kaape-loida voimakkaasti. Koillis-Satakunnan Sähkön verkko sijaitsee alueella, jossa asukas-tiheys on hyvin matala. Keskijänniteverkko on taajamien keskustoja lukuun ottamatta pitkälti avojohtoverkkoa. Toimitusvarmuuden parantamiseksi tehtävä kaapelointi tulee muuttamaan voimakkaasti verkon rakennetta. Keskijänniteverkon kaapelointiaste on noussut ja tulee tulevaisuudessakin nousemaan toimitusvarmuuden parantamiseksi ja tiukentuneiden toimitusvarmuusvaatimusten täyttämiseksi.
Kaapelointiasteen kasvu tuo mukanaan haasteita verkon suojauksen toteuttamiselle, sillä keskijännitemaakaapeli eroaa sähköisiltä ominaisuuksiltaan merkittävästi aiem-min käytetystä avojohdosta. Merkittävimpiä eroja ovat kaapelin huomattavasti suu-rempi maasulkuvirran ja loistehon tuotto verrattuna avojohtoon. Pitkillä kaapeliläh-döillä maasulkuvirta koostuu kapasitiivisen komponentin lisäksi kaapelin nollaimpe-danssin aiheuttamasta resistiivisestä komponentista. Toisin kuin maasulkuvirran kapa-sitiivista komponenttia, resistiivistä komponenttia ei voida kompensoida käyttämällä kuristimia. Sen suuruutta voidaan kuitenkin rajoittaa käyttämällä hajautettuja kompen-sointikeloja pitkien lähtöjen yhteydessä. Hajautetun kompensoinnin käytöllä on todet-tu olevan myös suojauksen toimivuutta parantava vaikutus, sillä nollajännitteen nousu vian aikana on huomattavasti suurempi kuin pelkkää keskitettyä kompensointia käytet-täessä.
Lisääntynyt kaapelointi on kasvattanut aiemmin hyvin harvinaisen vikatyypin, katkei-levan maasulun, esiintymistiheyttä. Tämän vikatyypin havaitseminen vanhempaa tek-niikkaa edustavilla suojareleillä on hyvin haastavaa. Tällöin on vaarana maasulun va-rasuojauksen laukeaminen ja suojauksen epäselektiivinen toiminta. Työssä esitellään keinoja, joiden avulla maasulkusuojauksen epäselektiivisen toiminnan mahdollisuus katkeilevan maasulun yhteydessä voidaan minimoida käytettäessä vanhoja suojarelei-tä.
Tässä diplomityössä on tutkittu Koillis-Satakunnan Sähkön verkostostrategian mukai-sen kaapelointiasteen kasvun vaikutuksia sähköverkon käytölle ja suojaukselle. Työssä on käytetty tavoiteverkon mukaista kaapelointiastetta määritettäessä tulevaisuuden maasulkuvirtatasoja. Näiden tulosten perusteella on selvitetty, täyttyvätkö SFS-6001 standardin mukaiset kosketusjännitevaatimukset nykyisellä verkolla ja tavoiteverkolla. Lisäksi työssä on selvitetty vaihtoehtoja maasulkuvirran kompensointikapasiteetin kasvattamiseksi sekä laadittu suositus maasulkuvirran kompensoinnin kehittämiseksi tulevaisuudessa kaapelointiasteen kasvaessa.
Sähkömarkkinalaissa tapahtuneet muutokset ja asiakkaiden vaatimustason kasvu ovat saaneet verkkoyhtiöt parantamaan sähkönjakelun varmuutta. Yhtenä tehokkaimmasta keinosta toimitusvarmuuden parantamiseksi on keskijänniteverkon avojohto-osuuksien korvaaminen maakaapelilla. Myös haja-asutusalueita on viime vuosina alettu kaape-loida voimakkaasti. Koillis-Satakunnan Sähkön verkko sijaitsee alueella, jossa asukas-tiheys on hyvin matala. Keskijänniteverkko on taajamien keskustoja lukuun ottamatta pitkälti avojohtoverkkoa. Toimitusvarmuuden parantamiseksi tehtävä kaapelointi tulee muuttamaan voimakkaasti verkon rakennetta. Keskijänniteverkon kaapelointiaste on noussut ja tulee tulevaisuudessakin nousemaan toimitusvarmuuden parantamiseksi ja tiukentuneiden toimitusvarmuusvaatimusten täyttämiseksi.
Kaapelointiasteen kasvu tuo mukanaan haasteita verkon suojauksen toteuttamiselle, sillä keskijännitemaakaapeli eroaa sähköisiltä ominaisuuksiltaan merkittävästi aiem-min käytetystä avojohdosta. Merkittävimpiä eroja ovat kaapelin huomattavasti suu-rempi maasulkuvirran ja loistehon tuotto verrattuna avojohtoon. Pitkillä kaapeliläh-döillä maasulkuvirta koostuu kapasitiivisen komponentin lisäksi kaapelin nollaimpe-danssin aiheuttamasta resistiivisestä komponentista. Toisin kuin maasulkuvirran kapa-sitiivista komponenttia, resistiivistä komponenttia ei voida kompensoida käyttämällä kuristimia. Sen suuruutta voidaan kuitenkin rajoittaa käyttämällä hajautettuja kompen-sointikeloja pitkien lähtöjen yhteydessä. Hajautetun kompensoinnin käytöllä on todet-tu olevan myös suojauksen toimivuutta parantava vaikutus, sillä nollajännitteen nousu vian aikana on huomattavasti suurempi kuin pelkkää keskitettyä kompensointia käytet-täessä.
Lisääntynyt kaapelointi on kasvattanut aiemmin hyvin harvinaisen vikatyypin, katkei-levan maasulun, esiintymistiheyttä. Tämän vikatyypin havaitseminen vanhempaa tek-niikkaa edustavilla suojareleillä on hyvin haastavaa. Tällöin on vaarana maasulun va-rasuojauksen laukeaminen ja suojauksen epäselektiivinen toiminta. Työssä esitellään keinoja, joiden avulla maasulkusuojauksen epäselektiivisen toiminnan mahdollisuus katkeilevan maasulun yhteydessä voidaan minimoida käytettäessä vanhoja suojarelei-tä.
Tässä diplomityössä on tutkittu Koillis-Satakunnan Sähkön verkostostrategian mukai-sen kaapelointiasteen kasvun vaikutuksia sähköverkon käytölle ja suojaukselle. Työssä on käytetty tavoiteverkon mukaista kaapelointiastetta määritettäessä tulevaisuuden maasulkuvirtatasoja. Näiden tulosten perusteella on selvitetty, täyttyvätkö SFS-6001 standardin mukaiset kosketusjännitevaatimukset nykyisellä verkolla ja tavoiteverkolla. Lisäksi työssä on selvitetty vaihtoehtoja maasulkuvirran kompensointikapasiteetin kasvattamiseksi sekä laadittu suositus maasulkuvirran kompensoinnin kehittämiseksi tulevaisuudessa kaapelointiasteen kasvaessa.