Maasulkuvirran laskentatyökalu

Abstract

Opinnäytetyö tehtiin Sähkölandia Oy:lle. Työssä käsiteltiin maasulkuvirran syntyä sekä laskentaa. Tavoitteena oli tarkastella ensin teoriaa oppikirjojen ja aikaisempien opinnäytteiden avulla. Näiden perusteella voitiin tehdä maasulkuvirran laskentatyökalu. Laskentatyökalun tarkoitus on laskea tarvittavat arvot, jotka voidaan asettaa suojareleeseen.

Maasulku on verkon vikatilanne, jossa yksi tai kaksi vaihetta ovat kosketuksissa maan kanssa. Tämä tapahtuu yleensä avoverkossa puun kaatuessa linjan päälle ja maakaapeliverkossa kaivinkoneen osuessa kaapeliin. Maasulkusuojauksessa käytetään suojareleitä, jotka tarvitsevat avukseen mittamuuntajia. Virran mittauksessa käytetään yleensä kaapelivirtamuuntajia ja nollajännite mitataan kiskosta avokolmiokytkennällä.

Maasta erotetussa verkossa muuntajan tähtipiste ei ole kytkettynä maahan ja sammutetussa verkossa muuntajan tähtipiste on kelan ja mahdollisen lisävastuksen välityksellä yhteydessä maahan. Molemmille tapauksille saadaan johdettua kaavat Thevenin menetelmän avulla. Suojauksen periaatteet molemmilla verkoilla on samat, mutta erona on peruskulma, joka maasta erotetulla verkolla on 90° ja sammutetulla verkolla 0°.

Maasulun laskentatyökalussa oletus jännitetasona on 20 kV. Työkaluun valitaan haluttu määrä lähtöjä ja tämän jälkeen kaikille lähdöille valitaan pudotus-valikosta oikea kaapelityyppi. Kaapeleille annetaan pituus kilometreinä ja tämän jälkeen laskentatyökalu ilmoittaa nollajännitteen sekä maasulkuvirtojen arvot. Työssä olikin tärkeää, että työkalun käytön oppii parissa minuutissa ilman suurempaa opastusta.

Maasulun laskentatyökalu on poistettu julkisesta versiosta.

This work was carried out for Sähkölandia Oy. The purpose of this thesis was to make a tool that can calculate earth fault current. These calculations are slow to make manually, and there is high risk for human error. The program was required to be easy to use and present information in a clear format so that the company’s customers can interpret it easily.

The first part of this work contains general theory of earth fault and showcases the most common causes for earth fault in unearthed and compensated networks. Equipment needed for protection and related general theory are also discussed. The two types of networks are presented in their own sections. The unearthed network and the principle of calculating the values needed are discussed first. After this, a similar analysis of the compensated network and the calculation of values is given. Moreover, this section deals with the basics of how compensation is made.

In the final section, there is a demonstration of the calculation tool. The tool is simple to operate, as the user only needs to input two values and select the correct cable type. After that, the tool gives the required values for the protection relay to the user.

Confidential information was omitted from the public version of this thesis.