Maasulkuvirran hajautetun kompensoinnin huomioiminen verkostolaskennassa, verkon käytössä ja maasulkusuojauksessa

Abstract

Maasulkuvirran kompensoinnin tarkoituksena on kumota kapasitiivisen maasulkuvirran vaikutus tuottamalla vastaavan suuruinen induktiivinen virta kompensointikelan avulla ja näin helpottaa sähkönjakeluverkolle standardissa SFS 6001 määriteltyjen turvallisuusvaatimusten toteuttamista. Hajautettuun kompensointiin käytettävät kompensointikelat eli sammutuskuristimet ovat pääpiirteiltään vastaavia kuin perinteisempään keskitettyyn kompensointiin käytetyt, mutta ne ovat kompensointikyvyltään pienempiä. Niiden kompensoimaa maasulkuvirtaa ei myöskään yleensä säädellä jännitteisenä. Hajautetussa kompensoinnissa paikalliset kompensointikelat on tyypillisesti sijoitettu jakelumuuntamoille yleensä suoraan muuntajan tähtipisteen ja maan väliin, mikäli muuntajan kytkentä sen mahdollistaa. Joissain tapauksissa kelan yhteydessä on erillinen maadoitusmuuntaja. Pitkien maakaapelilähtöjen yleistyessä verkon kapasitiiviset maasulkuvirrat kasvavat. Kaapelien suuremman nollavaiheen sarjaimpedanssin takia verkostolaskennassa huomioitavaksi tulee aiemmin merkityksettömän pieneksi oletettu maasulkuvirran resistiivinen komponentti. Hajautetun kompensoinnin avulla pyritään pienentämään verkossa kulkevaa kapasitiivista maasulkuvirtaa, minkä seurauksena myös resistiivinen virta jää pienemmäksi. Hajautetun kompensointiyksikön mallinnuksessa käytetään kelan ja lisävastuksen impedanssin lisäksi niiden yhteydessä olevan muuntajan impedanssia. Verkon käytössä hajautetulla kompensoinnilla tavoitellaan verkon kompensointiasteen helpompaa kontrollointia vikatilanteissa verkonosia erotettaessa tai kytkettäessä. Lisäksi pienemmillä paikallisilla kompensointiyksiköillä vältetään joitakin kohtuuttoman suurista keskitetyistä kompensointikeloista koituvia ongelmia. Kaapeloinnin on arveltu aiheuttavan joitakin ongelmia yleisesti käytettyjen maasulkusuojausreleiden toimintaan. Tutkimusten perusteella kaapeloinnin haitallisia vaikutuksia voidaan kuitenkin minimoida hyvin tehokkaasti hajautettua kompensointia hyödyntämällä, minkä takia maasulkusuojaus voitaisiin edelleen toteuttaa pitkälti aiemmin hyväksi havaituilla keinoilla. Maasulkutilanteen jälkivärähtelyt ovat kuitenkin aiheuttaneet terveiden lähtöjen virheellisiä verkosta irtoamisia, joita on pyritty ehkäisemään esimerkiksi värähtelyjä vaimentavien lisävastusten avulla. Tulevaisuudessa ongelmia voi aiheuttaa myös joissakin tutkimuksissa havaittu resistiivisten maasulkuvirtojen kasvu. Syyksi on esitetty muun muassa sitä, että hajautetut kompensointiyksiköt itsessään saattavat joissain tapauksissa tuottaa merkittäviä määriä resistiivistä maasulkuvirtaa.