Kosketusjännitepohjaisella maasulkusuojauksella saavutettavat hyödyt laajasti kaapeloiduissa keskijänniteverkoissa
Salo, Ari (2025)
2025
All rights reserved. This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-202504015360
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-202504015360
Tiivistelmä
Keskijänniteverkon maakaapelointi jatkuu Suomessa vielä vähintään vuoteen 2036 saakka johtuen erityisesti sähkömarkkinalaissa määritellyistä sähkökatkojen enimmäispituuksista. Maakaapelin lisääntyminen kasvattaa maasulkuvirtoja ja se puolestaan lisää haastetta kosketusjännitteiden hallinnassa. Se on nähtävillä myös Vaasan Sähköverkon (VSV) verkossa, johon tämä tutkimus kohdistui.
Työ sisälsi kaksi tutkimustavoitetta. Ensimmäisenä tavoitteena oli selvittää kaapelointien myötä kosketusjännitteisiin muodostuvat ongelmat perinteisillä hallintakeinoilla. Toisena tavoitteena on selvittää kosketusjännitepohjaisella maasulkusuojauksella saavutettavissa oleva hyöty noiden ongelmien ratkaisemisessa. Tutkimuksen laskelmat toteutettiin MS Excelillä pohjautuen suurimmalta osin verkkotietojärjestelmän ja vuoden 2024 kehittämissuunnitelman tietoihin.
Kosketusjännitteisiin liittyvät vaatimukset määritettiin pohjautuen erityisesti standardiin SFS 6001:2018 sekä VSV:n nykyiseen tilanteeseen niin verkon kuin sen käyttötavan osalta. Mitoittavaksi tilanteeksi voitiin määritellä kytkentä maasulkuvikaa vasten verkon ollessa eniten maasulkuvirtaa tuottavassa korvauskytkennässä. Kosketusjännitevaatimusten täyttymistä tarkasteltiin tältä pohjalta sekä nykyisessä että vuoden 2032 alun tilanteessa. Tutkimukset osoittivat, että haasteita löytyy jo tällä hetkellä ja ne kasvavat maakaapeloinnin edetessä painottuen alueille, joissa keskijänniteverkko on ilmassa. Lopputuloksena ovat joko tarpeettoman lyhyet suojauksen toiminta-ajat tai haasteellisen pienet vaadittavat maadoitusresistanssit.
Kosketusjännitepohjainen maasulkusuojaus, jonka toiminta-aika perustuu estimoituun todelliseen maasulkuvirtaan, muuttaa tilannetta merkittävästi. Sen avulla keskimääräiset toiminta-ajat pidentyvät ja vaadittavia maadoitusresistansseja on mahdollista kasvattaa jopa kolminkertaisiksi. Suoja pienentää tutkitussa asetelmassa myös optimaalista hajautetun kompensoinnin määrää. Näiden taloudelliseksi luettavien hyötyjen lisäksi suojalla voidaan parantaa myös turvallisuutta.
Työ sisälsi kaksi tutkimustavoitetta. Ensimmäisenä tavoitteena oli selvittää kaapelointien myötä kosketusjännitteisiin muodostuvat ongelmat perinteisillä hallintakeinoilla. Toisena tavoitteena on selvittää kosketusjännitepohjaisella maasulkusuojauksella saavutettavissa oleva hyöty noiden ongelmien ratkaisemisessa. Tutkimuksen laskelmat toteutettiin MS Excelillä pohjautuen suurimmalta osin verkkotietojärjestelmän ja vuoden 2024 kehittämissuunnitelman tietoihin.
Kosketusjännitteisiin liittyvät vaatimukset määritettiin pohjautuen erityisesti standardiin SFS 6001:2018 sekä VSV:n nykyiseen tilanteeseen niin verkon kuin sen käyttötavan osalta. Mitoittavaksi tilanteeksi voitiin määritellä kytkentä maasulkuvikaa vasten verkon ollessa eniten maasulkuvirtaa tuottavassa korvauskytkennässä. Kosketusjännitevaatimusten täyttymistä tarkasteltiin tältä pohjalta sekä nykyisessä että vuoden 2032 alun tilanteessa. Tutkimukset osoittivat, että haasteita löytyy jo tällä hetkellä ja ne kasvavat maakaapeloinnin edetessä painottuen alueille, joissa keskijänniteverkko on ilmassa. Lopputuloksena ovat joko tarpeettoman lyhyet suojauksen toiminta-ajat tai haasteellisen pienet vaadittavat maadoitusresistanssit.
Kosketusjännitepohjainen maasulkusuojaus, jonka toiminta-aika perustuu estimoituun todelliseen maasulkuvirtaan, muuttaa tilannetta merkittävästi. Sen avulla keskimääräiset toiminta-ajat pidentyvät ja vaadittavia maadoitusresistansseja on mahdollista kasvattaa jopa kolminkertaisiksi. Suoja pienentää tutkitussa asetelmassa myös optimaalista hajautetun kompensoinnin määrää. Näiden taloudelliseksi luettavien hyötyjen lisäksi suojalla voidaan parantaa myös turvallisuutta.