Mikä on kaarremaa? Mitä ovat sen syyt seuraukset ja korjausehdotukset

Virtapiirin määritelmä

Virtapiiri on eräs maareikävä ongelma sähköjärjestelmässä. Se viittaa pääasiassa tilanteeseen, jossa yksiphasemaisessa maareikävassa järjestelmässä, jossa neutraalipiste ei ole maanjätetty tai jossa se on maanjätetty virtapiirin kautta, maajennityksen muodostava virta on piirivirtana.

Virtapiirin syynä olevat tekijät

Eritys vaurioituminen

• Laitteiden ikääntyminen: Sähkölaitteiden pitkäaikaisessa käytössä sähköiset, lämpöiset, mekaaniset ja muut stressit aiheuttavat eritysmateriaalin hitaan ikääntymisen ja sen eristyskyvyn heikkenemisen. Esimerkiksi kaapelin eristekerroksen voi rikkoutua tai vaurioida, mikä johtaa maareikään. Kun maajennysvirta on suuri, voidaan muodostua virtapiiri.

• Ylivoltti: Sähköjärjestelmässä voi ilmetä erilaisia ylivoltteja, kuten ukkosylovoltit ja toimintaylivoltit. Nämä ylivoltit voivat vahingoittaa laitteen eritystä ja aiheuttaa maareikäitä. Esimerkiksi ukkosen aikana ylivoiman voi osuttaa yläjohtoon, mikä aiheuttaa eristyksen välähtämisen ja yksiphaseman maareikan.

Ulkoinen vaurio

• Rakentamisvaurio: Tie- ja rakennusurakan aikana alamaisia kaapeleita tai yläjohtoja voi vahingoittaa väistämättä, mikä johtaa maareikäisiin. Esimerkiksi kaivauksissa kaivuri voi vahingoittaa alamaista kaapelia, mikä aiheuttaa kaapelin eritysvaurion ja virtapiirin muodostumisen.

• Puun kosketus: Jossain paikoissa, jossa yläjohto kulkee, puut voivat kasvaa liian korkeaksi ja koskea johtoa, mikä johtaa maareikään. Erityisesti voimakkaiden tuulenolosuhteissa puun tärinä aiheuttaa usein maareikäitä. Esimerkiksi voimakkaassa tulessa puun oksia voi rikkoutua ja ne voivat pudota yläjohtoon, mikä luo maareikan.

Virtapiirin seuraukset

Laitevarmuuden vaarantuminen

• Laiteerityksen vaurioituminen: Virtapiirin muodostuessa syntyy korkealämpöinen ja energiapitoisuinen piiri, joka voi vakavasti vahingoittaa laitteen eritystä. Esimerkiksi piiri voi heikentää kaapelin eristekerrosta, muuntajan kympin eritystä jne., mikä vähentää laitteen eristyskykyä ja saattaa jopa palauttaa laitteen.

• Ylivoltin aiheuttaminen: Virtapiiri voi aiheuttaa epäjatkuvaa piiriylovolttia, joka on yleensä hyvin suuri ja voi aiheuttaa lisää vahinkoa laitteen eritykseen. Esimerkiksi neutraalipistettä ei maanjätetyn järjestelmän yksiphasemaareikä voi nostaa epävirheellisen vaiheen jännitteen linjajännitteen moninkertaiseksi, mikä aiheuttaa vakavan uhan laitteen eritykselle.

Sähköntarjonnan luotettavuuden vaarantuminen

• Valojen katkeaminen: Vakava virtapiirireikä voi aiheuttaa suojauslaitteen toiminnan, mikä aiheuttaa sulkijan katkeaman ja keskeyttää sähkön tarjonnan. Tämä tuo hankaluutta käyttäjille ja vaikuttaa tuotannon ja elämän normaaliin etenemiseen. Esimerkiksi tehtaassa tuotannossa yhtäkkiä tapahtuva virtapiirireikä voi aiheuttaa valon katkeamisen, mikä voi keskeyttää tuotannon ja aiheuttaa taloudellisia tappioita.

• Virheen laajeneminen: Jos virtapiirireikää ei voida poistaa ajoissa, se voi kehittyä vaihevälin väliseksi lyhytkiertovirheeksi, mikä laajentaa virheen kattavuutta ja lisää korjauksen vaikeutta ja aikaa. Esimerkiksi sähköpiiri voi polttaa ympäröiviä laitteita ja johtoja, mikä aiheuttaa vaihevälin välisen lyhytkierroksen ja laajentaa virheen kattavuutta.

Virtapiirin ratkaiseminen

Laitteiden huolto ja hallinta

• Säännöllinen tarkastus: Sähkölaitteiden säännöllinen tarkastus ja huolto, laitteen eritysvaurioiden ajoissa havaitseminen ja hoitaminen. Esimerkiksi säännöllinen kaapelin eristystuottavuustesti, osittainen sähkövirtausmittaus, muuntajan öljyanalyysi, kympin suora virtaustesti jne., jotta löydetään ajoissa laitteen potentiaaliset vika-alueet.

• Tarkastuksen tiivistäminen: Sähköjohtojen ja -laitteiden tarkastuksen tiivistäminen, ulkoisten vaurioiden ajoissa havaitseminen ja hoitaminen. Esimerkiksi yläjohtojen tarkastusten määrän lisääminen, yläjohtojen lähellä olevien puiden ja romun puhdistaminen, alamaisten kaapeleiden merkitseminen ja suojelu rakennustyömailla vaurioiden estämiseksi.

Virtapiirin poistoelimen käyttö

• Virtapiirin poistoelima: Neutraalipistettä ei maanjätetyissä tai virtapiirin poistoelimellä maanjätetyissä järjestelmissä virtapiirin poistoelimien parametreja voidaan säädellä järkevästi, jotta ne voivat tehokkaasti kompensoida maajennyskapasitiivisen virtan ja vähentää piirin muodostumista. Yksiphasemaareikan aikana virtapiirin poistoelimellä tuotettu induktiivinen virta voi vastata maajennyskapasitiivista virtaa, mikä vähentää maajennysvirtaa matalampaan tasoon ja näin vähentää virtapiirin vaikutusta.

• Maareikäviivan valitsin: Maareikäviivan valitsimen asentaminen mahdollistaa nopean ja tarkan maareikäviivan havaitsemisen ja viivan ajoissa poistamisen, mikä estää virheen laajentumisen. Esimerkiksi nollasekvenssi- ja nollasekvenssitulovirtaperiaatteella toimiva maareikäviivan valitsin voi nopeasti määrittää virheviivan, kun virtapiirireikä tapahtuu, ja antaa perusteen virheen hoitamiseksi.

Laitteiden eristystason parantaminen

• Laadukkaiden eristysmateriaalien valitseminen: Sähkölaitteiden valmistuksessa ja asennuksessa valitaan laadukkaita eristysmateriaaleja, jotta parannetaan laitteen eristyskykyä. Esimerkiksi korkean lämpötilan ja ikääntymisen kestävien eristysmateriaalien käyttö voi pidentää laitteen käyttöikää ja vähentää eritysvaurioiden riskiä.

• Erityksen vahvistaminen: Laitteen erityksen vahvistaminen parantaa sen eristystehokkuutta. Esimerkiksi kaapelitehosteiden vesitiheyden ja kosteuden suojelu sekä muuntajan kympien erityspakkauksen avulla voidaan parantaa laitteen eristystehokkuutta ja vähentää maareikäiden esiintymistä.