Utredning av jordslutning i ett industriellt lågspänningsnät

Abstract

Examensarbetet berör problem med jordslutning i ett lågspänningsnät vid ett biobränslekraftverk. Syftet med examensarbetet var att utreda varför det förekommit jordslutning i ett industriellt lågspänningsnät vid kraftverket AK2, samt att förnya det gamla övervakningsreläet för jordslutning i detta elnät. Examensarbetet genomfördes med hjälp av min examensarbetshandledare och andra personer med erfarenhet inom området samt litteraturstudier.

I industriella elnät kan det vara viktigt att elförsörjningen inte avbryts även om en matande fas kommer i kontakt med jord, eftersom ett relativt litet isolationsfel kan betyda stora stagnationskostnader. Vid Alholmens Kraft Ab:s kraftverk AK2 används ojordade distributionsnät, vilket betyder att det saknas förbindelse mellan nätens matande transformatorers nollpunkt och jord. Detta innebär att en enfas jordslutning inte orsakar stora jordslutningsströmmar i nätet och att matning till nätet inte bortkopplas i första hand.

Det tidigare i bruk varande övervakningsreläet för jordslutning var föråldrat och dess funktion var inte fullständigt pålitlig. På grund av detta sågs det vara aktuellt att förnya övervakningsreläet till en nyare modell i samband med utredning av jordslutning i lågspänningsnätet. Genom att undersöka lågspänningsnätets elritningar och litteraturstudier inom elkraft, erhölls en uppfattning om vad som kunnat orsaka jordslutning i nätet.

Resultatet blev en utredning samt åtgärd av problem med jordslutning som förekommit i ett av kraftverkets lågspänningsnät. Även ett förnyat övervakningsrelä för jordslutning som innehåller fler funktioner än det tidigare i bruk varande reläet har monterats till elnätet.

Opinnäytetyö käsittelee biovoimalaitoksen pienjänniteverkossa esiintyviä maasulkuongelmia. Työn tarkoituksena oli selvittää ilmestyneitä maasulkuhälytyksiä teollisuuden pienjänniteverkossa, sekä uudistaa verkon maasulkuvalvontaa. Opinnäytetyö suoritettiin kirjallisuustutkimusten avulla sekä opinnäytetyövalvojan ja alan ammattilaisten avustuksella.

Teollisuuden pienjänniteverkoissa saattaa olla tärkeää, ettei sähkökatkoksia synny, vaikka yksi verkon syöttävistä vaiheista olisi yhteydessä maahan, sillä suhteellisen pienet eristysviat voisivat aiheuttaa isojakin seisokkikuluja. Alholmens Kraft Oy:llä on käytössä eristettyjä sähköverkkoja (IT-järjestelmiä), mikä tarkoittaa, että järjestelmien tähtipiste on eristetty maasta. Tämän maadoitustavan hyötynä on, ettei järjestelmien tehonsyöttöä tarvitse katkaista yhden vaiheen maasulun takia.

Aiemmin käytössä ollut maasulun valvontarele oli vanhentunut, eikä sen toimintaan voitu täysin luottaa. Tämän takia nähtiin ajankohtaisena vaihtaa rele uudempaan malliin maasulkuselvityksen yhteydessä. Tutkimalla pienjänniteverkon sähköpiirustuksia sekä tekemällä kirjallisuustutkimuksia, saatiin käsitys vikahälytyksien syistä.

Työn lopputuloksena ovat maasulkuongelmien selvitys sekä korjaustoimenpiteet voimalaitoksen pienjänniteverkossa. Myös uusi maasulun valvontarele, joka sisältää enemmän toimintoja kuin aiemmin käytössä oleva valvontarele, on asennettu sähköverkkoon.

This thesis deals with issues regarding earth faults in a low-voltage network at a biofuel power plant. The purpose with the thesis was to investigate the reasons behind occurring earth faults in an industrial low-voltage network, and to replace the old earth fault monitoring relay in this network. The work was carried out by means of literature reviews and through contact with my supervisor and other persons with experience in the field.

It is often important that the power supply in industrial low voltage systems are not interrupted, even in situations where single-phase earth faults occurs, since relatively small insulation failures can result in large stoppage costs. Alholmens Kraft Oy uses IT systems, which means that all active parts of the network are insulated from earth. This means, that in the event of a single-phase earth fault, the IT systems will not generate high current short circuits, and the power supply will not be disconnected as an automatic result.

The old earth fault monitoring device was outdated, and its reliability was questionable. Because of this, it seemed up to date to renew the earth fault monitoring device in connection with this investigation. By studying the low-voltage network schematic diagrams and electrical power literature, an understanding behind these occurring earth faults was gained.

The result of this work is an investigation and action for the occurred earth faults in a lowvoltage network at the power plant. Also, a new earth fault monitoring relay which contains more functions than the earlier system, has been mounted to the network.