Lämpötilan vaikutus suojalaitteiden toimintaan

Abstract

Työ tehtiin Liikennevirastolle ja Winco Oy:lle, joka toimii Länsi- ja Etelä-Suomen alueilla rautateiden sähkörata- ja vahvavirtajärjestelmien kunnos-sapitäjänä. Tarkoituksena oli selvittää rautatievaihteiden lämmitysjärjestelmään kuuluvien erotusmuuntajakeskusten lämpenemisen vaikutusta lämmitysvastuspiirien suojalaitteisiin, jotka eivät kestä keskusten sisällä kuten on suunniteltu. Tavoitteena oli tutkia lämpötilojen nousua keskusten sisällä, selvittää miten se vaikuttaa sulakkeiden ja johdonsuojakatkaisijoiden toimintaan ja mitä ongelmalle on mahdollista tehdä.

Tutkimus toteutettiin tarkkailemalla lämpötilojen nousua keskusten sisällä erotusmuuntajia kuormitettaessa. Lämpötilojen lisäksi keskuksiin suoritettiin tarvittavat mittaukset, joiden perusteella pohdittiin nykyisten suojalaitteiden soveltuvuutta asennusympäristöönsä. Mittaustulosten vertailu nykyisten suojalaitteiden kanssa tehtiin kaapeleiden suojauksessa huomioitaviin standardeihin, sekä suojalaitteiden valmistajien ohjeisiin perehtyen.

Toteutetulla tutkimuksella saatiin toivottua tietoa erotusmuuntajakeskuksissa esiintyvistä lämpötiloista, joiden todettiin vaikuttavan alentavasti johdonsuojakatkaisijoiden ja sulakkeiden toiminta- ja sulamisrajavirtoihin. Vaikutuksen aiheuttamaan ongelmaan pohdittiin mahdollisia ratkaisukeinoja ja edellytyksiä niiden toteuttamiseksi. Lämpötilat keskuksissa suojalaitteiden sijoituspaikoissa nousivat osassa kohteista yli suojalaitteille ilmoitettavien toimintaympäristön ylärajojen, joten tutkimuksessa kerättyjen tietojen pohjalta pohdittiin mahdollisuuksia suojalaitteisiin vaikuttavien lämpötilojen hallintaan.

This project was conducted for Finnish Transport Agency and Winco Oy, a company that operates as a maintainer for railway electrification and low voltage systems in the Western and Southern Finland. The study examined heating up of isolating transformers which are a part of the railway switch point heating system. The purpose of this project was to find out how the transformer cabinets’ temperature affects the circuit protection devices that do not withstand as planned. The main objectives were to examine the rise of temperatures in the isolating transformer cabinets, to find out how this affects the operation of fuses and circuit breakers and to determine options for solving the problem.

The study was carried out by monitoring the rise of temperatures inside the transformer cabinets when transformers were loaded. In addition, the necessary measurements such as current and voltage were made to consider the suitability of the protection devices for their installation environment. A comparison of the measurement results with the existing protective devices was completed by considering the cable protection standards and the instructions of the manufacturers of protective devices.

The conducted study provided desirable information on the transformer cabinets’ temperatures that were so high that they affected the current carrying capacity of fuses and circuit breakers. Solutions to the problem caused by the temperature increase and requirements for implementing these were considered. Temperatures in the isolating transformer cabinets were rising higher than what the manufacturers of protective devices generally recommended, which is why different possibilities on how to manage temperatures affecting the protecting devices were analyzed here.