Suurjännite- ja keskijännitejohtojen impedanssimittaukset : High and Medium Voltage Line Impedance Measurements

Abstract

Tässä insinöörityössä analysoitiin vuosina 2004 - 2014 tehtyjä suurjännitejohtojen impedanssimittauksia vertaamalla mitattuja myötä- ja nollaverkon impedansseja laskettuihin arvoihin. Keskijännitejohtoja ei analysoitu aineiston pienuuden vuoksi.

Työssä perehdyttiin avojohtojen ja kaapelien ominaisuuksiin sekä impedanssien laskemiseen. Tämän jälkeen esiteltiin sekä perinteinen Voltti-Ampeeri-mittarimenetelmä että parannettu taajuusselektiivinen mittausmenetelmä. Seuraavaksi tutustuttiin taajuusselektiiviseen menetelmään perustuvaan mittauslaitteistoon, sen käyttöön ja työturvallisuuteen. Mittauslaitteisto koostui Omicron CPC 100-primäärikoestuslaitteesta, kytkentäyksiköstä CP CU1 ja maadoitusyksiköstä CP GB1.

Analysoitavat suurjännitejohdot jaettiin ominaisuuksien mukaan avojohtoihin, kaapeleihin sekä niiden yhdistelmiin. Analyysissä selvitettiin laskettujen arvojen virheprosentit sekä niiden tilastollinen merkitsevyys. Analyysin perusteella johdon lajilla ei ollut merkittää vaiku-tusta laskettujen arvojen virheen suuruuteen. Laskettujen myötäverkon impedanssien keskimääräiset virheprosentit olivat pieniä, mutta nollaverkon impedanssien keskimääräiset virheprosentit olivat suuria.

Impedanssimittausten vertailu laskettuihin arvoihin sekä tilastollinen analyysi osoitti, että impedanssimittaukset ovat välttämättömiä distanssireleiden luotettavan toiminnan varmistamiseksi erityisesti lyhyillä johdoilla.

In this thesis, the high voltage line impedance measurement results made between 2004 and 2014 are analyzed by comparing measured positive- and zero-sequence impedances with the calculated values. The medium voltage lines are not analyzed due to a limited size of available data.

In this work, features of the overhead line and power cables are introduced, and this is followed by explanation of calculation methods of their positive and zero-sequence impedances. Then, conventional Volt-Ampere method and improved frequency selective impedance measurement method are introduced. The frequency selective measuring device, operation of measuring system and safety issues are also discussed. The used measuring system consisted of Omicron CPC 100 primary testing device, CP CU1 coupling unit, and CP GB1 grounding box.

Analyzed high voltage lines were divided into different classes according to their type: overhead lines, power cables and their combinations. On analysis, error percentage of the calculated values were determined as well as their statistical significance. According to the analysis the type of line had no significant effect on error percentages of calculated values. The mean error percentages of calculated positive-sequences were small, but mean error percentages of zero-sequences were of significance.

Comparison of impedance measurements with the calculated values and their statistical analysis shows that performing of impedance measurements is necessary, particularly in the case of short overhead lines and power cables.