Voimajohtojen induktiovaarajännitteet
Väljä, Jukka (2011)
Väljä, Jukka
2011
Sähkötekniikan koulutusohjelma
Tieto- ja sähkötekniikan tiedekunta - Faculty of Computing and Electrical Engineering
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Hyväksymispäivämäärä
2011-06-08
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-2011061714710
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-2011061714710
Tiivistelmä
Voimajohtojen aiheuttamat vaarajännitteet kytkeytyvät kolmella tavalla: induktiivisesti, kapasitiivisesti ja johtumalla. Tämä työ käsittelee induktiivista kytkeytymistä, joka on näistä tietyllä tapaa yleisin ja vaikuttaa laajimmalla alueella. Induktiiviset vaarajännitteet aiheutuvat sähkövirran muodostaman magneettikentän välityksellä. Induktiivista kytkeytymistä voimajohdon kanssa yhdensuuntaisiin johtaviin rakenteisiin tapahtuu voimajohtojen normaalitilan aikana, mutta suurimmat vaikutukset syntyvät 1-vaiheisessa maasulussa. Suomen maan huonosta ominaisresistiivisyydestä johtuen maasulkuvirta palaa syöttävälle asemalle noin 4470 metrin syvyydessä muodostaen hyvin laajan indusoivan virtasilmukan, jonka induktiovaikutus ulottuu jopa 10 15 km päähän.
Standardin SFS-EN 50341 mukaan voimajohdot eivät saa aiheuttaa haitallisia tai vain häiritseviä induktiovaikutuksia. Raja-arvot Suomessa sallituille indusoituville jän-nitteille annetaan Viestintäviraston määräyksessä 43D/2010M. Indusoituva sähkömoto-rinen voima saadaan maasulkutilanteessa laskettua maasulkuvirran ja keskinäisimpe-danssin tulona. Keskinäisimpedanssi on voimajohdon ja kohteen välisestä etäisyydestä, virran taajuudesta ja maan ominaisresistiivisyydestä riippuva termi. Indusoituvan smv:n laskennassa voidaan ottaa huomioon indusoituvaa smv:tä pienentävä reduktiovaikutus, jota aiheutuu lähinnä ukkosjohtimista. Reduktiolla tarkoitetaan maasulkuvirran jakau-tumista ukkosjohtimien ja maan välille. Reduktiota aiheuttavat myös taajamien metalliset putkistot, kaapeleiden metalliset vaipat sekä rautatiekiskot. Reduktion hyödyntäminen on erittäin tärkeää haluttaessa rajoittaa indusoituvaa smv:tä.
Indusoituvat jännitteet muodostavat ongelmia lähinnä televerkossa ja metallisissa maakaasun siirtoputkissa. Telejohdoista ongelmallisia ovat kupariset johtimet. Valokaa-peliin indusoituvat jännitteet eivät aiheuta ongelmia lukuun ottamatta metallista suoja-vaippaa. Indusoituvat jännitteet saattavat aiheuttaa hengenvaaran jännitteiseen laitteis-toon koskevalle henkilölle. Ne voivat myös rikkoa laitteita ja aiheuttaa häiriöitä. Maa-kaasuputkien kannalta ongelmana on sen korroosio ja putken katodinen suojausjärjes-telmä, jonka toiminta saattaa induktion johdosta häiriintyä.
Induktiivisilta jännitteiltä voidaan suojautua muutamilla keinoilla. Suunnitteluvai-heessa tele- ja voimajohdon väliseen etäisyyteen tulee kiinnittää huomiota. Voimajohdon ukkosjohtimien valinnalla saadaan hyödynnettyä reduktiota. Myös erilaisia reduktiota hyödyntäviä laitteita voidaan käyttää. Nykyään yleisin ja käytännössä paras tapa on kuitenkin käyttää ylijännitesuojia ja riittävää maadoitusta. /Kir11
Standardin SFS-EN 50341 mukaan voimajohdot eivät saa aiheuttaa haitallisia tai vain häiritseviä induktiovaikutuksia. Raja-arvot Suomessa sallituille indusoituville jän-nitteille annetaan Viestintäviraston määräyksessä 43D/2010M. Indusoituva sähkömoto-rinen voima saadaan maasulkutilanteessa laskettua maasulkuvirran ja keskinäisimpe-danssin tulona. Keskinäisimpedanssi on voimajohdon ja kohteen välisestä etäisyydestä, virran taajuudesta ja maan ominaisresistiivisyydestä riippuva termi. Indusoituvan smv:n laskennassa voidaan ottaa huomioon indusoituvaa smv:tä pienentävä reduktiovaikutus, jota aiheutuu lähinnä ukkosjohtimista. Reduktiolla tarkoitetaan maasulkuvirran jakau-tumista ukkosjohtimien ja maan välille. Reduktiota aiheuttavat myös taajamien metalliset putkistot, kaapeleiden metalliset vaipat sekä rautatiekiskot. Reduktion hyödyntäminen on erittäin tärkeää haluttaessa rajoittaa indusoituvaa smv:tä.
Indusoituvat jännitteet muodostavat ongelmia lähinnä televerkossa ja metallisissa maakaasun siirtoputkissa. Telejohdoista ongelmallisia ovat kupariset johtimet. Valokaa-peliin indusoituvat jännitteet eivät aiheuta ongelmia lukuun ottamatta metallista suoja-vaippaa. Indusoituvat jännitteet saattavat aiheuttaa hengenvaaran jännitteiseen laitteis-toon koskevalle henkilölle. Ne voivat myös rikkoa laitteita ja aiheuttaa häiriöitä. Maa-kaasuputkien kannalta ongelmana on sen korroosio ja putken katodinen suojausjärjes-telmä, jonka toiminta saattaa induktion johdosta häiriintyä.
Induktiivisilta jännitteiltä voidaan suojautua muutamilla keinoilla. Suunnitteluvai-heessa tele- ja voimajohdon väliseen etäisyyteen tulee kiinnittää huomiota. Voimajohdon ukkosjohtimien valinnalla saadaan hyödynnettyä reduktiota. Myös erilaisia reduktiota hyödyntäviä laitteita voidaan käyttää. Nykyään yleisin ja käytännössä paras tapa on kuitenkin käyttää ylijännitesuojia ja riittävää maadoitusta. /Kir11