Sähköasemien vaarajännitetarkastelu
Jokisalo, Olli (2024)
Diplomityö
2024
School of Energy Systems, Sähkötekniikka
Kaikki oikeudet pidätetään.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe20241216102811
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe20241216102811
Tiivistelmä
Suuret maadoitusjännitteet aiheuttavat vaarajänniteriskin sähköasemalla. Sähköaseman vaarajännitteet voivat siirtyä jakeluverkkoon kaapeleiden maadoitettuja osia tai erillisiä maadoitusjohtimia pitkin. Siirtyvien vaarajännitteiden riski on noussut tiukentuneiden toimitusvarmuusvaatimusten vuoksi tehtyjen keskijänniteverkon maakaapelointien myötä. Lisäksi kasvaneen sähkön siirtotarpeen takia vahvistettavat suurjänniteverkot nostavat maasulkuvirtoja ja siten maadoitusjännitteitä.
Maadoitusjännitteelle on määritetty vian kestoaikaan verrannolliset raja-arvot, joiden sisällä se ei aiheuta hengenvaaraa. Maadoitusjännitteen suuruuteen vaikuttavat maasulkuvian aikaiset vikavirrat sekä maadoitusjärjestelmän maadoitusimpedanssi. Näin ollen vaarajännitteiltä voi suojautua alentamalla vikavirtaa tai maadoitusimpedanssia sekä lyhentämällä vian kestoaikaa.
Työssä selvitettiin kirjallisuuden, aiempien tutkimusten ja haastatteluiden avulla, miten maadoitusjännite muodostuu ja millä toimenpiteillä sitä voidaan alentaa. Lisäksi lähteiden perusteella työssä koostettiin sähköasemien maadoitusjärjestelmien suunnitteluperiaatteita ja vaarajännitetarkastelun periaatteita. Työssä tehtiin vaarajännitetarkastelu työn toimeksiantajayrityksen sähköasemille.
Tutkimustyön ja vaarajännitetarkasteluiden perusteella työssä nousi esiin toimintaympäristön ja maaperän vaikutus maadoitusjännitteeseen. Tuloksissa korostui maadoitusjärjestelmien laadukkaan toteuttamisen, kunnossapidon ja tarkastusmittausten tärkeys henkilöturvallisuuden takaamiseksi. Tuloksissa on nostettu esiin työssä ilmenneitä jatkotutkimustarpeita High earth potential poses a risk of hazard voltages at electrical substations. The substation’s hazard voltages can transfer to the distribution network through grounded cable parts or separate grounding conductors. The risk of transferring hazard voltages has increased due to the tightening of supply reliability requirements, which have led to the implementation of medium-voltage network underground cables. Additionally, the increased need for electricity transmission has caused high-voltage networks to be reinforced, raising ground fault currents and thereby earth potential.
Earth potential limits have been defined relative to fault duration, within which they do not pose a life-threatening risk. The magnitude of earth potential is influenced by fault currents during ground faults and the grounding impedance of the grounding system. Therefore, protection against hazard voltages can be done by reducing fault current or grounding impedance and shortening fault duration.
This study explored through literature, previous research, and interviews how earth potential is formed and what measures can be taken to reduce it. Based on the sources, the study also compiled design principles for substation grounding systems and principles for assessing hazard voltages. The study performed a hazard voltage assessment for the substations of the commissioning company.
Based on the research and hazard voltage assessments, the study highlighted the impact of the operating environment and soil on earth potential. The results emphasized the importance of quality implementation, maintenance, and inspection measurements of grounding systems to ensure safety. The results also raised the need for further research identified during the study.
Maadoitusjännitteelle on määritetty vian kestoaikaan verrannolliset raja-arvot, joiden sisällä se ei aiheuta hengenvaaraa. Maadoitusjännitteen suuruuteen vaikuttavat maasulkuvian aikaiset vikavirrat sekä maadoitusjärjestelmän maadoitusimpedanssi. Näin ollen vaarajännitteiltä voi suojautua alentamalla vikavirtaa tai maadoitusimpedanssia sekä lyhentämällä vian kestoaikaa.
Työssä selvitettiin kirjallisuuden, aiempien tutkimusten ja haastatteluiden avulla, miten maadoitusjännite muodostuu ja millä toimenpiteillä sitä voidaan alentaa. Lisäksi lähteiden perusteella työssä koostettiin sähköasemien maadoitusjärjestelmien suunnitteluperiaatteita ja vaarajännitetarkastelun periaatteita. Työssä tehtiin vaarajännitetarkastelu työn toimeksiantajayrityksen sähköasemille.
Tutkimustyön ja vaarajännitetarkasteluiden perusteella työssä nousi esiin toimintaympäristön ja maaperän vaikutus maadoitusjännitteeseen. Tuloksissa korostui maadoitusjärjestelmien laadukkaan toteuttamisen, kunnossapidon ja tarkastusmittausten tärkeys henkilöturvallisuuden takaamiseksi. Tuloksissa on nostettu esiin työssä ilmenneitä jatkotutkimustarpeita
Earth potential limits have been defined relative to fault duration, within which they do not pose a life-threatening risk. The magnitude of earth potential is influenced by fault currents during ground faults and the grounding impedance of the grounding system. Therefore, protection against hazard voltages can be done by reducing fault current or grounding impedance and shortening fault duration.
This study explored through literature, previous research, and interviews how earth potential is formed and what measures can be taken to reduce it. Based on the sources, the study also compiled design principles for substation grounding systems and principles for assessing hazard voltages. The study performed a hazard voltage assessment for the substations of the commissioning company.
Based on the research and hazard voltage assessments, the study highlighted the impact of the operating environment and soil on earth potential. The results emphasized the importance of quality implementation, maintenance, and inspection measurements of grounding systems to ensure safety. The results also raised the need for further research identified during the study.