Harmonisten yliaaltojen vaikutusmekanismi maavuotovirtasuojien toimintaominaisuuksiin on hyvin monimutkainen. Eri olosuhteissa myös tekijät, jotka hallitsevat harmonisten virtojen luotettavaa toimintaa maavuotovirtasuojissa, vaihtelevat. Tässä artikkelissa käsitellään pääasiassa harmonisten aaltomuotojen vaikutusta maavuotovirtasuojien luotettavuuteen. Emme ota huomioon magneettisen saturaation ja hystereesin vaikutuksia, olettaen, että ensiöpuolen vuotovirran aaltomuoto voidaan siirtää tarkasti toisiopuolelle, ja analysoimme alemman ja korkeamman asteen harmonisten vaikutusta maavuotovirtasuojiin.
Harmonien vaikutus maavuotovirtasuojalaitteisiin
Sekä matalan että korkean asteen harmoniset vaikuttavat maavuotosuojalaitteiden luotettavaan toimintaan, mutta niihin vaikuttavat pääasialliset tekijät ovat erilaisia. Matalamman asteen harmonisten vaikutus käsittää kaksi näkökohtaa: harmonisten amplitudin ja harmonisten vaiheen. Harmonisten vaiheen ja amplitudin muutokset aiheuttavat vuotovirran aaltomuodon ilmeistä vääristymistä, muuttavat vuotovirran aaltomuodon amplitudikerrointa ja aiheuttavat suojausvirheitä tai -vaihteluita. Vaikka korkeamman asteen harmoniset muuttuvat nopeasti, aaltomuoto muuttuu jaksoittain 49 kertaa yhden tehotaajuussyklin aikana, ja vaihekertoimella on pieni vaikutus maavuotosuojalaitteen toiminta-arvoon. Kuten matalamman asteen harmonisilla, myös niiden amplitudi vaikuttaa suojaukseen.
Myös harmonisten yliaaltojen vaikutus erityyppisiin maavuotovirtasuojiin (elektronisiin, sähkömagneettisiin) vaihtelee. Elektroniset maavuotovirtasuojiin voidaan tehokkaasti vähentää harmonisten yliaaltojen vaikutusta vuotovirtasuojien herkkyyteen elektronisten komponenttien suodatinelementtien ansiosta, jotka suodattavat vuotovirtamuuntajan toisiopuolella olevat harmoniset yliaallot ja syöttävät sitten käsitellyn vuotovirtasignaalin releelle. Siksi ne ovat sähkömagneettisia laitteita luotettavampia käytössä.
Toimenpiteet harmonisten yliaaltojen vaikutuksen varalle maavuotovirtasuojalaitteisiin
Tässä artikkelissa ehdotetaan käytännön toimenpiteitä sähköverkon harmonisten virtojen vaikutuksen vähentämiseksi maavuotovirtasuojalaitteiden toimintavarmuuteen ja niiden luotettavuuden parantamiseksi.
• Yksivaihemoottoreiden käynnistyksen ja käytön aikana synnyttämä harmoninen häiriö, mukaan lukien harmonisten amplitudi ja kesto, liittyy yksivaihemoottoreiden napajännitteen alkuvaihekulmaan, yksivaihemoottoreiden ja pienjännitejakolaatikoiden väliseen etäisyyteen sekä tiettyyn vaiheeseen kytkettyjen yksivaihemoottoreiden lukumäärään. Harmonisten häiriöiden aiheuttamien suojainten virheellisen toiminnan poistamiseksi tai vähentämiseksi voidaan käyttää seuraavia menetelmiä:
Jaa yksivaihemoottorin kuorma mahdollisimman tasaisesti kolmelle vaiheelle ja vältä liiallista harmonisten yliaaltojen määrää missään vaihepiirissä. Suurenna suojaimen nimellisjäännöskäyttövirtaa asianmukaisesti, mikä voi merkittävästi vähentää suojaimen toimintahäiriöitä, jotka johtuvat harmonisista häiriöistä yksivaihemoottorin käynnistyksen aikana.
• Maaseudun pienjänniteverkoissa käytettävien muuttuvataajuisten laitteiden tuottamien harmonisten yliaaltojen vaikutuksen maavuotovirtasuojalaitteisiin osalta kokonaisvuotovirtasuojalaitteen toimintavirran asetusarvoa ja toiminta-aikaa voidaan suurentaa muuttuvataajuisten laitteiden tuottamien harmonisten yliaaltojen aiheuttamien häiriöiden estämiseksi. Säätämällä pulssitetun kokonaisvuotovirtasuojalaitteen toiminta-aikaa ja virran toiminta-arvoa sekä käyttämällä kokonais- ja loppusuojauksen koordinoitua suojausta voidaan tehokkaasti välttää suojalaitteen laukaisu hyppyliikkeen vuoksi.
• Edellä mainittujen menetelmien lisäksi verkkovirran harmonisten yliaaltojen vähentäminen harmonisten yliaaltojen hallinnalla voi myös vähentää sähköverkon harmonisten yliaaltojen vaikutusta maavuotovirtasuojalaitteisiin.
Maaseutuverkkoihin asennetuissa sähkömagneettisissa maavuotosuojalaitteissa harmonisten yliaaltojen vaikutus suojauksen luotettavuuteen on suhteellisen suuri, koska niissä ei ole elektronisia suodatinelementtejä. Siksi on suositeltavaa lisätä suodatinlaitteita suojauksen ulostuloon maavuotosuojaan virtaavan harmonisen virran vähentämiseksi.
Alueilla, joille maavuotosuojia asennetaan maavuotosuojia maavuotosuojiin, on suositeltavaa lisätä elektronisten maavuotosuojien käyttöä ja hyödyntää niiden sisäisiä suodatinelementtejä harmonisten yliaaltojen vaikutuksen vähentämiseksi suojaukseen.
Julkaisun aika: 06.05.2025