110 kV:n sähköverkon vaara- ja häiriöjännitteiden laskenta

Tämän diplomityön tarkoituksena on tutkia 110 kV:n sähköverkon vaara- ja häiriöjännitteitä erityisesti laskennan näkökulmasta ja rakentaa olemassa olevaan teoriaan ja määräyksiin perustuva laskentatyökalu, joka keskittää tärkeimmät vaara- ja häiriöjännitelaskelmat yhteen ohjelmaan. Vaara- ja häiriöjännitelaskelmat ovat osa voimajohtojen ja sähköasemien kunnossapitoa koko sähköverkon elinkaaren ajan. Turvallisuuden ja toimitusvarmuuden tärkeyden korostuessa ja sähkön kysynnän kasvun ja uusiutuvan energian käyttöönoton myötä voimajohtoja ja sähköasemia rakennetaan ja saneerataan enenevissä määrin täyttämään tulevaisuuden sähköverkon tarpeet. Tämän myötä tarve erilaisille vaara- ja häiriöjänniteselvityksillekin kasvaa. Tämän työn tavoitteena on rakentaa laskentatyökalu, jonka myötä vaarajännitelaskelmia ja sitä kautta vaarajänniteselvitysten tekoa saataisiin tehostettua. Vaara- ja häiriöjännitteitä käsitellään usein toistensa yhteydessä, sillä niitä aiheuttavat samat tekijät. Vaara- ja häiriöjännitteet voivat kytkeytyä konduktiivisesti, kapasitiivisesti tai induktiivisesti. Induktiivisesti kytkeytyvät jännitteet ovat näistä yleisimpiä ja ne vaikuttavat laajimmalla alueella. Suomen maaperän korkeasta resistiivisyydestä johtuen maasulkuvirta muodostaa hyvin laajan indusoivan virtasilmukan, jonka induktiovaikutukset voivat ulottua jopa 15 kilometrin päähän maasulkukohdasta. Vaara- ja häiriöjännitteitä käsitellään olennaisesti standardeissa SFS-EN 50341 ja SFS 6001 sekä Viestintäviraston määräyksessä 43F/2015M, joka perustuu pitkälti ITU-T:n suosituksiin. Tämä työ koostuu kirjallisuuteen ja alan julkaisuihin perustuvasta teoriaosuudesta ja empiirisestä osuudesta, jossa rakennetaan taulukkolaskentaohjelmapohjainen laskentatyökalu 110 kV:n sähköverkon vaara- ja häiriöjännitelaskelmiin. Työssä pyritään voimassa olevien standardien ja määräysten sekä olemassa olevien teorioiden pohjalta muodostamaan ajankohtainen käsitys 110 kV:n sähköverkon tärkeimmistä vaara- ja häiriöjännitteistä ja niiden laskennasta, jotta rakennettavalla laskentatyökalulla voitaisiin tehostaa vaarajännitteisiin liittyvää selvitystyötä. Diplomityössä muodostettu laskentatyökalu keskittää onnistuneesti kaikki tärkeimmät 110 kV:n vaarajännitelaskelmat yhteen ohjelmaan, minkä johdosta esimerkiksi vaarajänniteselvitysten tekoa voidaan nopeuttaa. Laskentatyökaluun sisällytetyt toiminnot ja makro-ominaisuudet mahdollistavat myös sen, että laskentatyökalua voidaan hyödyntää tehokkaasti voimajohtojen maadoitussuunnittelun tukena. Erityisesti induktiovaarajänniteselvityksiin liittyvät rajapituuslaskelmat nopeutuvat merkittävästi laskentatyökaluun rakennettujen makrotoimintojen avulla. Ohjelmaa tullaan hyödyntämään tulevissa sähköasema- ja voimajohtoprojekteissa.