Maasulkuvirtojen ja kosketusjännitteiden hallinta maasulkuvirran kompensoinnilla

Abstract

Tiukentuneiden toimitusvarmuusvaatimuksien takia jakeluverkkoja on saneerattu nopealla tahdilla toimitusvarmoiksi. Tämä on lisännyt maakaapelointia ja keskijänniteverkkojen maasulkuvirtaa merkittävästi. Kasvanut maasulkuvirta aiheuttaa jakeluverkkoyhtiöille ongelmia kosketusjännitevaatimuksien täyttämisessä.

Maasulkuvirtaa voidaan pienentää käyttämällä maasulkuvirran kompensointia. Käytettävään kompensointitopologiaan vaikuttaa oleellisesti verkkoyhtiön toimintaympäristö, verkkorakenne ja toimintaperiaatteet. Kosketusjännitetarkastelu voidaan tehdä yhtiöissä maasta erotetun tai kompensoidun verkon periaatteiden mukaisesti, riippuen yhtiön kompensointitopologiasta ja käyttöperiaatteista. Oikein tehty ja poikkeustilanteet huomioiva kosketusjännitetarkastelu on äärimmäisen tärkeää verkon turvallisuuden kannalta.

Lainsäädäntö, standardit ja suositukset eivät ota yksiselitteisesti kantaa, miten kosketusjännitetarkastelu tulisi tehdä erilaisissa verkkorakenteissa. Tästä syystä jakeluverkkojen haltijat käsittelevät asioita erilaisin periaattein. Maasulkuvirran kompensointi aiheuttaa verkkoyhtiöille merkittäviä investointikustannuksia. Tästä syystä on tärkeää, että kompensointia raken nettaan järkevästi ja niin, että se parantaa jakeluverkon turvallisuutta mahdollisimman paljon.

Työssä selvitettiin haastattelujen avulla, mitä vaatimuksia maasulkuvirran kompensoinnille ja suojaukselle asetetaan, mikäli keskijänniteverkon kosketusjännitetarkastelu halutaan tehdä kompensoidun verkon mukaisesti. Työssä tehtiin kyselytutkimus jakeluverkkoyhtiöille, jossa selvitettiin yhtiöiden kosketusjännitetarkastelun ja maasulkuvirran kompensoinnin periaatteet.

Työssä selvitettiin laajasti hyviä toimintaperiaatteita alan eri toimijoilta ja luotiin niiden perusteella hyviä käytänteitä alalle. Työssä on esitetty nykyisen lainsäädännön ja standardien soveltamisperiaatteet, sekä kosketusjännitetarkastelun ja kompensoinnin nykytila Suomen jakeluverkoissa. Lisäksi työssä on esitetty hyviä toimintatapoja ja huomioitavia asioita, joiden avulla verkkoyhtiöt voivat tarkastella ja kehittää omia toimintatapojaan. Työssä on nostettu esille jatkotutkimustarpeita ja tärkeimpiä muutosehdotuksia tuleviin standardeihin.

Due to stricter security of supply requirements, distribution networks have been rapidly renovated to make them major disturbance proof. This has increased underground cabling and the ground fault current of medium voltage networks significantly. The increased earth fault current causes problems for distribution system operators in meeting touch voltage requirements.

The earth fault current can be reduced by using earth fault current compensation. The compensation topology used is significantly influenced by the network company's operating environment, network structure and operating principles. Touch voltage analysis can be carried out in companies according to the principles of an isolated neutral system or compensated network, depending on the company's compensation topology and operating principles. A correct analysis of touch voltage that considers exceptional situations is extremely important for network security.

Legislation, standards and network recommendations do not clearly state how touch voltage analysis should be carried out in different network structures. For this reason, distribution system operators deal with issues according to different principles. Compensation for earth fault current causes significant investment costs for network companies. For this reason, it is important that earth fault current compensation is structured sensibly and in such a way that it improves the safety of the distribution network as much as possible.

With the help of expert interviews, the thesis clarified what requirements are set for earth fault current compensation and protection if the touch voltage analysis of the medium-voltage network is to be carried out in accordance with the compensated network. A survey of distribution system operators was carried out, which investigated the principles of touch voltage analysis and earth fault current compensation.

The thesis extensively investigated good operating principles from different actors in the field and created good practices for the sector based on them. The thesis presents the principles of application of current legislation and standards as well as the current state of touch voltage analysis and compensation in Finnish distribution networks. In addition, the thesis presents good practices and issues to be taken into account, which can be used by network companies to review and develop their own practices. The thesis has highlighted the need for further research and most important proposals for changes to future standards.