Suurjännitteisen tasasähköyhteyden elektrodipiirin valvonta
Nuotio, Meeri (2018)
2018
Sähkötekniikka
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
2018-08-15
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201808142108
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201808142108
Tiivistelmä
Fenno-Skan-tasasähköyhteyden elektrodipiirin nykyisen valvontajärjestelmän on havaittu toimivan epäluotettavasti, sillä järjestelmä ei ole aina antanut hälytystä esimerkiksi, kun johdon päälle on ollut puu kaatuneena. Toisaalta järjestelmä on antanut myös turhia hälytyksiä. Epäluotettavan toiminnan vuoksi elektrodipiirin nykyisestä valvontajärjestelmästä ja mahdollisuuksista toteuttaa valvonta jollakin muulla menetelmällä on haluttu tehdä selvitys. Koska nykyisen valvontajärjestelmän kykeneväisyys vikojen havaitsemiseen on osoittautunut epävarmaksi, elektrodipiirin vikaantumista on haluttu tutkia myös vaarajännitteiden näkökulmasta.
Elektrodipiirin vikaantumisen ja valvontamenetelmien tutkimista varten elektrodipiiristä luotiin simulointimalli. Mallinnusta varten selvitettiin elektrodipiirin rakenne ja johtojen parametrit. Valvontamenetelmien soveltuvuutta elektrodipiirin vikojen havaitsemiseen tutkittiin erilaisista valvontamenetelmistä tehtyjen julkaisujen perusteella selvittämällä menetelmien toimintaperiaatteet. Osaa menetelmistä arvioitiin myös simuloimalla erilaisia vikatilanteita. Vaarajänniteselvitystä varten työssä arvioitiin mahdollisia vikatilanteita, selvitettiin vaarajännitteiden ja -virtojen laskentaan liittyvät periaatteet ja oletukset ja laskettiin eri vikatilanteissa mahdollisesti esiintyvät kosketusvirrat. Saatuja tuloksia verrattiin standardien ja eri julkaisujen mukaisiin sallittujen kosketusvirtojen arvoihin.
Erilaisista käytössä olevista elektrodipiirin valvontamenetelmistä tehtiin kirjallisuusselvitys, jonka myötä tuli ilmi, että elektrodipiirin valvontamenetelmiä käsitteleviä julkaisuja on tehty vähän. HVDC-yhteyksiä on maailmalla rajallinen määrä, eivätkä ne ole rakenteiltaan tai toimintaperiaatteiltaan samanlaisia: esimerkiksi paluupiiriä ei aina toteuteta elektrodeilla. Elektrodipiiriä ja elektrodien suunnittelua käsitteleviä julkaisuja on tehty useampia, mutta itse elektrodipiirin valvontaan liittyvien raporttien määrä on hyvin rajallinen. Tästä johtuen elektrodipiirin valvontamenetelmiin liittyvää lähdeaineistoa oli huonosti saatavilla.
Työssä tutkittavia vikatilanteita olivat puun kaatuminen elektrodipiirin johdon päälle, työkoneen osuminen johtoon sekä ihmisen suorakosketus johtoon. Työn tulosten perusteella elektrodipiirin nykyinen valvontajärjestelmä ei kykene havaitsemaan kyseisiä vikatilanteita. Toisaalta puun kaatuminen johdon päälle ei tässä työssä tehtyjen oletuksien perusteella aiheuta sallittua suurempien kosketusvirtojen kulkemista ihmisen kehon läpi, kun maassa seisova ihminen koskettaa johdolle nojaavaa puuta. Työkoneviassa ja suorassa johdon kosketuksessa sallitun kosketusjännitteen ylittyminen on mahdollista, mutta riski toteutuu vain useampien tekijöiden yhteisvaikutuksesta.
Elektrodipiirin vikaantumisen ja valvontamenetelmien tutkimista varten elektrodipiiristä luotiin simulointimalli. Mallinnusta varten selvitettiin elektrodipiirin rakenne ja johtojen parametrit. Valvontamenetelmien soveltuvuutta elektrodipiirin vikojen havaitsemiseen tutkittiin erilaisista valvontamenetelmistä tehtyjen julkaisujen perusteella selvittämällä menetelmien toimintaperiaatteet. Osaa menetelmistä arvioitiin myös simuloimalla erilaisia vikatilanteita. Vaarajänniteselvitystä varten työssä arvioitiin mahdollisia vikatilanteita, selvitettiin vaarajännitteiden ja -virtojen laskentaan liittyvät periaatteet ja oletukset ja laskettiin eri vikatilanteissa mahdollisesti esiintyvät kosketusvirrat. Saatuja tuloksia verrattiin standardien ja eri julkaisujen mukaisiin sallittujen kosketusvirtojen arvoihin.
Erilaisista käytössä olevista elektrodipiirin valvontamenetelmistä tehtiin kirjallisuusselvitys, jonka myötä tuli ilmi, että elektrodipiirin valvontamenetelmiä käsitteleviä julkaisuja on tehty vähän. HVDC-yhteyksiä on maailmalla rajallinen määrä, eivätkä ne ole rakenteiltaan tai toimintaperiaatteiltaan samanlaisia: esimerkiksi paluupiiriä ei aina toteuteta elektrodeilla. Elektrodipiiriä ja elektrodien suunnittelua käsitteleviä julkaisuja on tehty useampia, mutta itse elektrodipiirin valvontaan liittyvien raporttien määrä on hyvin rajallinen. Tästä johtuen elektrodipiirin valvontamenetelmiin liittyvää lähdeaineistoa oli huonosti saatavilla.
Työssä tutkittavia vikatilanteita olivat puun kaatuminen elektrodipiirin johdon päälle, työkoneen osuminen johtoon sekä ihmisen suorakosketus johtoon. Työn tulosten perusteella elektrodipiirin nykyinen valvontajärjestelmä ei kykene havaitsemaan kyseisiä vikatilanteita. Toisaalta puun kaatuminen johdon päälle ei tässä työssä tehtyjen oletuksien perusteella aiheuta sallittua suurempien kosketusvirtojen kulkemista ihmisen kehon läpi, kun maassa seisova ihminen koskettaa johdolle nojaavaa puuta. Työkoneviassa ja suorassa johdon kosketuksessa sallitun kosketusjännitteen ylittyminen on mahdollista, mutta riski toteutuu vain useampien tekijöiden yhteisvaikutuksesta.