Kompensointi ja maasulkureleet
MAASULKUVIRRAN JA LOISTEHON KOMPENSOINTIJÄRJESTELMÄT TARPEITESI MUKAAN RÄÄTÄLÖITYNÄ
Maasulkutilanne ja kompensoinnin tarkoitus
Yleisin maasulkutilanne syntyy kun verkon virtajohdin koskettaa maapotentiaalia tai maan kanssa johtavassa yhteydessä olevaa esinettä kuten puun oksaa tms. aiheuttaen eristysvian. Muita oleellisia tunnusmerkkejä ovat vikapaikassa syntyvä valokaari, jännitteen nousu nk. terveissä vaiheissa, suuri maasulkuvirta ja tulipalovaara. Maasulun kompensointilaitteilla vähennetään maasulkuvirtaa sekä hallitaan vauriokohdan kosketusjännitetasoa. Laitteiden toiminta perustuu verkon maakapasitanssien kumoamiseen eli kompensointiin samansuuruisella induktanssiarvolla.
Kompensointilaitteiden avulla saadaan sammutettua avojohtoverkon vikakohdan valokaari n. 80 % tapauksista ja vältetään verkon pikajälleenkytkentätilanne eli kansanomaisemmin räpsy. Kompensoidussa verkossa maasulkuvirtojen pienentäminen ja sitä kautta vikakohdan kosketusjännitteiden pienentäminen mahdollistaa verkon käyttämisen maasulussa. Silloin saadaan lisäaikaa vikakohdan paikantamiseen ja eristämiseen aktiivisen verkon ulkopuolelle. Lisäksi kompensointi vähentää rasituksia verkon komponenteille ja mahdollisia laitevaurioita.
Maasulkuvirran kompensointitarve kasvaa aina verkon maakaapelointiosuuden lisääntyessä, koska maasta erotetun keskijänniteverkon avojohtojen kapasitanssi- ja maasulkuvirta-arvot ovat suhteellisen pieniä verrattuna kaapeloidun verkon kapasitanssi- ja maasulkuvirta-arvoihin. Yleisimmin maasulkuvirran kompensointi suoritetaan keskitetysti sähköasemalla. Säädettävä kompensointikela tai -kuristin asennetaan sähköverkon tähtipisteen ja maapotentiaalin välille. Perusrakenteeltaan maasulkuvirran kompensointikela on öljyeristeinen säädettäväsydäminen induktanssikela, joka mitoitetaan kohteen maasulkuvirran mukaan ja on säädettävissä 10 – 100 % maksimi mitoitusvirta-arvolle. Yleisimmin käytetyt kelat mitoitetaan lyhytaikaista (2h) käyttöä varten.
Maasulkuvirran kompensointi voidaan toteuttaa myös hajautettuna kompensointina, jossa jakelumuuntajana käytetään nk. kelamuuntajaa. Muuntajan kompensointikelan tyypillinen säätöalue on 5-15A. Tällaisen kompensointiratkaisun pääasiallisia käyttökohteita ovat lähinnä pitkät johtolähdöt tai haja-asutusalueet. Multirel:lla on tuotteissaan myös näitä kompensointikelalla varustettuja jakelumuuntajia.
Keskitetyssä kompensoinnissa, kompensointikelaa ohjaa maasulkuvirran kompensoinnin säätäjä, joka muuttaa kelan induktanssia eli maasulkuvirran arvoa kelassa olevan säätömoottorin avulla. Säätötoimenpidettä ei suoriteta maasulkutilanteen kuluessa vaan ainoastaan verkon ollessa terveessä tilassa. Kompensointikelan yhteydessä, yleensä omassa kotelossaan, on tehokäämin rinnalle kytkettävä rinnakkaisvastus, jonka avulla voidaan muuttaa vikapaikan pätövirtakomponenttia. Muuttamalla valokaaren virtaa ja -jännitettä saadaan valokaari sammutettua. Lisäksi tällä lisävastuksella kasvatetaan suojareleiden toiminnan kannalta välttämätöntä pätövirtaa.
Sähköverkkomme yleisimmät 110/20kV päämuuntajat ovat kytkentäryhmältään tyyppiä YNd11 ilman 20 kV tähtipisteulosottoa. Maasulkuvirran kompensoinnin kannalta oleellinen tähtipiste saadaan aikaan ZN-kytkentäryhmäisen maadoitusmuuntajan avulla. Monissa tapauksissa ZN -muuntajaan lisätään omakäyttökäämitys. Näissä tapauksissa asennetaan myös erotinkoje muuntajan ja kompensointikelan välille, jotta kompensointikela voidaan irrottaa verkosta katkaisematta maadoitusmuuntajan omakäyttöjännitettä.
Maasulkuvirran kompensointikela voidaan liittää suoraan YNyn0 kytkentäryhmän päämuuntajan alajännitepuolen (10 tai 20 kV) tähtipisteeseen erotinkojeen kautta. Tällöin ei erillistä maadoitusmuuntajaa tarvita lainkaan. Maasulkuvirta voi kuumentaa muuntajaa varsin nopeasti ja siksi on tärkeää huomioida päämuuntajan tähtipisteen kuormituskyky ja muuntajan jäähdytys tätä asennusvaihtoehtoa pohdittaessa.
