Keskijänniteverkon suojaus

Abstract

Tässä opinnäytetyössä tutkittiin keskijänniteverkon suojausta, niin oiko- kuin maasulkutilanteissa. Opinnäytetyö on tehty Tampereen ammattikorkeakoulun opinnäytetyöpajassa. Opinnäytetyössä perehdyttiin keskijänniteverkon suojaukseen ja erityisesti releiden käyttämiseen suojauksessa.

Työn alussa käsiteltiin suojauksen teoria, jonka pohjalta keskijänniteverkon suojaus toteutetaan. Teoriaosuudessa käytiin läpi mitä lakeja ja standardeja tulee noudattaa suojausta toteutettaessa. Suojauksen toteutuksessa käsiteltiin selektiivisyyttä, jälleenkytkentäsekvenssejä ja Suomessa yleisesti käytettyjä suojareleitä. Opinnäytetyössä esitellään myös yhden laitetoimittajan releen tuoteesittelyn.

Oiko- ja maasulkusuojauksen toteuttamisen osuudessa tarkasteltiin verkon sähköteknisten tietojen laskentaa ja releiden asetteluissa huomioon otettavia seikkoja. Oikosulkusuojauksen on toimittava selektiivisesti ja nopeasti, jotta ihmisille, eläimille ja laitteistolle aiheutuva vaara poistetaan mahdollisimman nopeasti. Suomessa huonot maadoitusolosuhteet tuovat mukanaan maasulun aikana esiintyviä vaarallisia kosketus- ja askeljänniteongelmia. Kosketus- ja askeljännitteitä voidaan pienentää paremmalla maadoituksella, laukaisuajan laskemisella tai pienentämällä maasulkuvirtaa. Maasulkuvirtaa voidaan pienentää käyttämällä sammutettua verkkoa.

Oikein aseteltu suojaus vähentää ihmisille, eläimille ja aineistolle aiheutuvaa vaaraa sekä parantaa sähkönjakelun laatua ja toimintavarmuutta. Suomessa keskijänniteverkossa erityispiirteitä ovat muuntajan tähtipistemaadoituksen ja nollajohtimen puuttuminen sekä säteittäisen verkon käyttäminen. Tähtipistemaadoituksen ja nollajohtimen puuttuminen tekee maasulkuviasta oikosulusta poikkeavan vian. Kun käytetään säteittäistä verkkoa, voidaan oikosulkusuojauksen selektiivisyys toteuttaa yksinkertaisemmin.

The purpose was to study short circuit and earth faulth problems in medium voltage distribution networks. This thesis was made for Tampere University of Applied Sciences. The aim of the thesis was to get acquainted with the protection system and protection settings in a medium voltage grid. The study especially concentrates on relay protection.

First the theory of the protection was discussed, which is nesessary to know when set-ting up medium voltage grid protection. Laws and standards that have to be followed when setting up protection were reviewed. Setting up protection part covered non-unit protection, automatic reclosing equipment and commonly used protective relays in Finland. The thesis also includes one relay representation of one product manufacturer.

Electrical variables of medium voltage distribution grid and the issues which have to be considered when setting up short circuit and earth-fault protection for grid were also studied. Short circuit protection has to operate fast and be selective that faults do not harm people, animals or cause equipment fails. Finland's poor earthing conditions cause dangerous step and touch voltages during earth faults. Step and touch voltages can be lowered by improving earthing, lowering tripping time or lowering earth-fault current. Earth fault current can be lowered by using resonant earthed neutral system.

Correctly installed protection system decreases the hazard to people, animals, equipment and improves stability and quality of distribution. Special features of Finland's medium voltage distribution are lack of star point earthing and neutral wire of transformer. Because of this earth fault is different from short citcuit fault.