Teollisuuden keskijänniteverkon vika- ja suojaustarkastelu

Abstract

Opinnäytetyön aiheena oli tutustua teollisuuden keskijänniteverkon rakenteeseen, primäärikomponentteihin, vika- ja häiriötilanteisiin, vikavirtojen laskentaan ja vikasuojauksen suunnitteluun. Työn tilaajana toimi UPM-Kymmene Oy. Työ on rajattu koskemaan lähinnä sellaisia teollisuuslaitoksia, jotka liittyvät keskijännitejakeluverkkoon ja joilla ei ole omaa sähköntuotantoa. Työn päätavoitteena oli saada aikaan aihetta koskevaa kirjallisuutta ja standardeja kokoava raportti, jonka sisältöä voidaan jatkossa käyttää sovellusoppaana ja koulutusmateriaalina. Tavoitteena oli myös saada käyttökokemuksia PowerFactory-ohjelmistosta.

Työn käytännön osuutena eräälle toimeksiantajan keskijänniteverkolle tehtiin niin sanottu case-tarkastelu, jossa käytiin läpi verkon rakenne ja komponentit, tehtiin vikavirtalaskenta ja suunniteltiin yhdelle lähdölle oiko- ja maasulkusuojaus. Standardin IEC 60909 mukaiseen oikosulkuvirtojen laskentaan ja oikosulkusuojauksen suunnitteluun käytettiin PowerFactory-ohjelmistoa, joka osoittautui hyväksi työkaluksi kyseiseen tarkoitukseen. Maasulkuvirrat ja -jännitteet laskettiin käsin alan kirjallisuudessa esitettyillä laskentamenetelmillä, sillä PowerFactory-ohjelmistosta ei löydetty ominaisuuksia, jolla laskenta olisi voitu tehdä.

Työlle asetetut tavoitteet saavutettiin ja case-tarkastelussa saatujen tulosten perusteella voidaan tulevaisuudessa tarkistaa koko verkon oiko- ja maasulkusuojausasettelut ja ottaa uudet asettelut käyttöön.

The subject of this thesis was to study the structure, primary components, fault and disturbance situations, fault current calculations and fault protection planning of the industrial medium voltage distribution system. The thesis was commissioned by UPM-Kymmene Ltd. The thesis was limited to those industrial plants which are connected to the medium voltage distribution network and they have no electricity production of their own. The main objective of the thesis was to draw up a report that gathers the related literature and standards and the content of which can be used in future as an application guide and training material. Another aim was to get user experiences of the PowerFactory software.

As a practical part of this thesis, a so call Case-review was done to a plant of the client organisation where the structure and components of the network were reviewed, the fault current calculation was made and the short-circuit and earth fault protection for one output was designed. The PowerFactory software was used for the short circuit current calculations and protection planning as required by IEC 60909. This software turned out turned out to be a good tool for that purpose. The earth fault currents and voltages and were calculated by hand with the calculation methods presented in the lit-erature of the field because no feutures were found in PowerFactory software that could have been used for this.

The objectives set for the thesis were achieved and on the basis of the results of the Case-review it will be possible to check the short circuit and earth fault protection settings as well as to introduce new settings of the whole network in future.