Keskijännitekojeistojen suojauksien tarkastelu

No Thumbnail Available
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Sähkötekniikan korkeakoulu | Master's thesis
Date
2021-01-25
Department
Major/Subject
Electrical Power and Energy Engineering
Mcode
ELEC3024
Degree programme
AEE - Master’s Programme in Automation and Electrical Engineering (TS2013)
Language
fi
Pages
62
Series
Abstract
Sähköverkon suojauksien oikeanlainen toiminta on kriittistä, jotta sähköverkon käyttö on turvallista ja luotettavaa. Suojauksien vääränlainen toiminta aiheuttaa vähimmilläänkin verkon käyttäjälle sähkökatkoja, ja pahimmillaan toimimattomuus aiheuttaa jopa hengenvaaran ja suuria materiaalisia vahinkoja. Kun kuluttaja liittyy keskijänniteliittymällä paikallisen verkkoyhtiön sähköverkkoon, omistaa kuluttaja sekä liittymässä tarvittavan kojeiston että muuntajan. Tällainen 10 tai 20 kV:n keskijänniteliittymä on suojauksien kannalta kriittinen, sillä kojeiston suojauksien toiminta vaikuttaa koko sen alapuoliseen pienjänniteverkkoon. Toisin sanoen, mikäli suojalaitteet toimivat väärin, ne aiheuttavat kuluttajan koko liittymään sähkökatkon tai pahimmillaan suuret materiaaliset kustannukset, mikäli esimerkiksi muuntaja ja kojeisto palavat oikosulkutilanteessa. Keskijännitekojeiston suojauksien suunnittelu on keskeistä sähkösuunnittelussa, jotta edellä mainituilta ongelmilta voidaan välttyä. Siitä huolimatta juuri näiden suojauksien asetteleminen ja suunnittelu on usein puutteellista, sillä monesti keskitytään vain pienjännitepuolen suojauksiin ja keskijännitepuolen asettelut jätetään esimerkiksi urakoitsijoiden vastuulle. Ongelmia aiheuttavat myös ohjelmistot, joilla useimmilla pystytään laskemaan vain pienjännitepuolen selektiivisyyksiä. Tämän takia liittyjän verkossa saattaa olla puutteellinen selektiivisyys keskijännitepuolella, jolloin vikatilanteessa kytketään irti liian suuri osa verkosta tai katkaisu tapahtuu tarpeettomasti esimerkiksi muuntajan kytkentävirtasysäyksestä. Työssä tutkittiin keskijännitekojeiston suojauksen kannalta keskeisiä tekijöitä ja sitä, mitä suunnittelussa tulee ottaa huomioon, jotta saavutetaan suojauksien näkökulmasta mahdollisimman hyvin toimiva verkko. Kirjallisuuskatsauksesta saatavia teorioita sovellettiin esimerkkitapaukseen, jossa luotiin 10 kV:n keskijänniteliittymä usealla alamuuntamolla. Lisäksi työtä varten haastateltiin viiden eri verkkoyhtiön edustajia, joilta selvitettiin verkkoyhtiöiden keskijänniteliittymiin liittyvien määräysten perusteita sekä näkemyksiä liittymien suunnittelusta. Työn lopputuloksena saatiin syvällisempää tietoa keskijännitepuolen suunnittelun kehittämiseksi ja siten parannettua suunniteltavien sähköjärjestelmien toimintavarmuutta ja turvallisuutta.

The correct operation of the protection devices of the electrical grid is critical for the safety of the users and to the reliability of the network. Incorrectly working devices can lead to unwanted power outages, material damages and even fatal injuries. When a consumer connects directly to a medium voltage line, they own the medium voltage switchgear and the power transformer. The switchgear and its affiliated protection devices are critical as they affect the whole network behind them. In other words, the incorrect operation of these devices can lead to high monetary costs if the switchgear and the transformer burn due to a short circuit. Due to these problems the careful design of the protections is essential. However, it is common that the design and setting of medium voltage protections is deficient as often more time is used to design the low voltage side protections. The problem is even further increased by the designing software which can usually be used only to calculate the low voltage side. Because of this, the selectivity on the medium voltage side can be inadequate and thus lead to unwanted power outages in a fault situation as a larger portion of the network is cut off than would be needed. In this thesis, I researched how medium voltage switchgear should be protected and what should be taken into consideration when designing these protections. The theories taken from the literature review are used to create a 10 kV example network with multiple transformer substations. Additionally, five representatives of different electricity companies were interviewed about the regulations of medium voltage connections and their views on the design of medium voltage switchgear. As a result of the thesis the knowledge of medium voltage switchgear design was improved thus improving the reliability and safety of future designed electrical networks.
Description
Supervisor
Lehtonen, Matti
Thesis advisor
Henriksson, Joni
Keywords
keskijännitekojeisto, selektiivisyys, keskijänniteliittymä, keskijännite
Other note
Citation