Jännityssuojauksen koordinointi sähköverkossa

Sähköverkon eristyskoordinointi järjestää eri komponenttien eristystason sähköverkossa, mukaan lukien siirtovirran verkko, siten, että jos eristin epäonnistuu, se rajoittuu paikkaan, jossa se aiheuttaa vähiten vahinkoa, on helposti korjattavissa ja vaihtokelpoinen, ja aiheuttaa vähiten häiriöitä sähköntuotannolle.
Kun virransaantiin tulee ylipaine, on mahdollista, että sen eristysjärjestelmä epäonnistuu. Erityisesti heikommissa eristyspaikoissa lähellä ylipaineen lähdettä on suuri todennäköisyys eristysvirheelle. Sähköverkossa ja siirtovirran verkoissa kaikki laitteet ja komponentit on eristetty.

Erityissijoissa eristimet ovat helpommin vaihtokelpoisia ja korjattavissa kuin muissa. Joissakin paikoissa eristimet eivät ole niin helposti vaihtokelpoisia ja korjattavissa, ja ne voivat olla kalliita sekä vaatia pitkää sähköntuotannon keskeyttämistä. Lisäksi eristimen epäonnistuminen näissä paikoissa voi johtaa suuremman osan sähköverkon ulospannukseen. Siksi on toivottavaa, että tilanteessa, jossa eristin epäonnistuu, vain helposti vaihtokelpoisten ja korjattavien eristimien tulisi epäonnistua. Eristyskoordinoinnin tavoitteena on vähentää taloudellisesti ja toimillisesti hyväksyttävälle tasolle eristysvirheen aiheuttamat kustannukset ja häiriöt. Eristyskoordinoinnin menetelmässä eri osien eristystasot on asetettava niin, että jos valoaminen tapahtuu, se tapahtuu tarkoituksenmukaisissa paikoissa.
Oikean käsityksen saamiseksi eristyskoordinoinnista meidän täytyy ensin ymmärtää joitain perustermejä sähköverkosta. Keskustellaanpa.

Nominaalinen järjestelmän jännite

Nominaalinen järjestelmän jännite on järjestelmän vaihe-vaiheen jännite, jolle järjestelmä on tavallisesti suunniteltu. Esimerkkejä ovat 11 KV, 33 KV, 132 KV, 220 KV, 400 KV järjestelmät.

Maksimijärjestelmän jännite

Maksimijärjestelmän jännite on maksimisallinen virtajännite, joka voi ilmetä pitkään ajaksi tyhjällä tai pienellä kuormituksella. Se mitataan vaihe-vaiheen tavalla.
Erilaisten nominaalisen järjestelmän jännitteen ja niiden vastaavien maksimijärjestelmän jännitteen luettelo on annettu alla viitteeksi,

HUOM – Yllä olevasta taulukosta havaitaan, että yleensä maksimijärjestelmän jännite on noin 110 % vastaavasta nominaalisesta jännitteestä enintään 220 KV jännitetasoon asti, ja 400 KV ja yli sen on 105 %.

Maarrastuskerroin

Tämä on suurimman rms-maavirheen vaiheen jännitteen suhde maavirheen aikana normaaliin vaihe-vaiheen jännitteeseen valittussa paikassa virhetilanteessa.
Tämä suhde kuvaa yleisesti järjestelmän maarrastustilaa valitusta virhepaikasta katsottuna.

Effektisti maarrastettu järjestelmä

Järjestelmä sanotaan effektivisti maarrastetuksi, jos maarrastuskerroin ei ylitä 80 % ja ei-effektivisti maarrastetuksi, jos ylittää.
Maarrastuskerroin on 100 % eristetylle neutraalille järjestelmälle, kun taas se on 57.7 % (1/√3 = 0.577) tiiviisti maarrastetulle järjestelmälle.

Eristystaso

Jokaisen sähkölaitemuodostuman on käsiteltävä erilaisia epätavallisia väliaikaista ylijännitilanteita eri aikoina sen kokonaisessa käyttöajan aikana. Laite voi joutua kestämään ukkosimpulssit, kytkentäimpulssit ja/tai lyhytaikaisia virtajännitteitä. Mukaan lukien impulssijännitteiden ja lyhytaikaisia virtajännitteitä maksimitasolla, jonka sähköverkon komponentti voi kestää, eristystaso määritetään korkeajänniteverkolle.
Määriteltäessä eristystasoa alle 300 KV:n järjestelmille, otetaan huomioon ukkosimpulssien kestävyysjännite ja lyhytaikaiset virtajännitteet. Vähintään 300 KV:n varusteille, otetaan huomioon kytkentäimpulssien kestävyysjännite ja lyhytaikaiset virtajännitteet.

Ukkosimpulssi

Luonnolliset ukkosilmiöt aiheuttamat järjestelmähäiriöt voidaan esittää kolmella eri perusaaltojen muodolla. Jos ukkosimpulssi kulkee jotain matkaa siirtovirran linjan pitkin ennen kuin se saapuu eristimeen, sen aalto muuttuu täysiin aaltoihin, ja tätä aaltoa kutsutaan 1.2/50-aalloksi. Jos matkalla ukkosihäiriö aiheuttaa valoamisen eristimen yli, aallon muoto muuttuu leikkaavaksi aaloksi. Jos ukkosen isku osuu suoraan eristimeen, ukkosimpulssi voi nousea jyrkästi, kunnes se lievenee valoamisen avulla, mikä aiheuttaa äkillisen, erittäin jyrkän jännitteen romahduksen. Nämä kolme aaltoa ovat hyvin erilaisia kestoltaan ja muodoltaan.

Kytkentäimpulssi

Kytkentäoperaatioiden aikana järjestelmään voi ilmetä unipolaarinen jännite. Aallon muoto voi olla jaksollisesti vaimautuva tai värähtelevä. Kytkentäimpulssin aallon muoto on jyrkä edessä ja pitkä vaimautuva värähtely takana.

Lyhytaikainen virtajännite

Lyhytaikainen virtajännite on sinituoreen virtajännitteeseen liittyvä rms-arvo, jota sähkölaite kestää määritellyn ajan, yleensä 60 sekuntia.

Suojalaiteen suojatusjännite

Ylijännitesuojalaitteet, kuten surgearrestorit tai ukkosarrestorit, on suunniteltu kestämään tietyn tason väliaikaista ylijännitettä, joka ylittyy, jolloin laitteet purkavat sähköenergian maahan ja säilyttävät ylijännitteen tason tietyn rajan sisällä. Näin ylijännite ei voi ylittää tätä tasoa. Suojalaiteen suojatusjännite on korkein huippujännite, jota ei pidä ylittää suojalaitteen päätteissä, kun kytkentäimpulssit ja ukkosimpulssit on sovellettu.

Keskustellaan nyt eristyskoordinoinnin menetelmistä yksi kerrallaan-

Suojanumero- tai maanumeroa käyttäen