ELEKTRIVARUSTUS - Energia- ja geotehnika doktorikool II
ELEKTRIVARUSTUS - Energia- ja geotehnika doktorikool II ELEKTRIVARUSTUS - Energia- ja geotehnika doktorikool II
ELEKTRIAJAMITE JA JÕUELEKTROONIKA INSTITUUT ENERGIA- JA GEOTEHNIKA DOKTORIKOOL II AINEKURSUS ELEKTRIVARUSTUS Dotsent RAIVO TEEMETS Tallinn 2011
- Page 2 and 3: TTÜ elektriajamite ja jõuelektroo
- Page 4 and 5: TTÜ elektriajamite ja jõuelektroo
- Page 6 and 7: TTÜ elektriajamite ja jõuelektroo
- Page 8 and 9: TTÜ elektriajamite ja jõuelektroo
- Page 10 and 11: TTÜ elektriajamite ja jõuelektroo
- Page 12 and 13: TTÜ elektriajamite ja jõuelektroo
- Page 14 and 15: TTÜ elektriajamite ja jõuelektroo
- Page 16 and 17: TTÜ elektriajamite ja jõuelektroo
- Page 18 and 19: TTÜ elektriajamite ja jõuelektroo
- Page 20 and 21: TTÜ elektriajamite ja jõuelektroo
- Page 22 and 23: TTÜ elektriajamite ja jõuelektroo
- Page 24 and 25: TTÜ elektriajamite ja jõuelektroo
- Page 26 and 27: TTÜ elektriajamite ja jõuelektroo
- Page 28 and 29: TTÜ elektriajamite ja jõuelektroo
- Page 30 and 31: TTÜ elektriajamite ja jõuelektroo
- Page 32 and 33: TTÜ elektriajamite ja jõuelektroo
- Page 34 and 35: TTÜ elektriajamite ja jõuelektroo
- Page 36 and 37: TTÜ elektriajamite ja jõuelektroo
- Page 38 and 39: TTÜ elektriajamite ja jõuelektroo
- Page 40 and 41: TTÜ elektriajamite ja jõuelektroo
- Page 42 and 43: TTÜ elektriajamite ja jõuelektroo
- Page 44 and 45: TTÜ elektriajamite ja jõuelektroo
- Page 46 and 47: TTÜ elektriajamite ja jõuelektroo
- Page 48 and 49: TTÜ elektriajamite ja jõuelektroo
- Page 50 and 51: TTÜ elektriajamite ja jõuelektroo
ELEKTRIAJAMITE JA<br />
JÕUELEKTROONIKA INSTITUUT<br />
ENERGIA- JA GEOTEHNIKA<br />
DOKTORIKOOL <strong>II</strong><br />
AINEKURSUS<br />
<strong>ELEKTRIVARUSTUS</strong><br />
Dotsent RAIVO TEEMETS<br />
Tallinn 2011
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
ELEKTRI-<br />
VARUSTUS<br />
ElVar Sissejuhatus. RT hor 2012.doc Leht: 1 / 20<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
SISSEJUHATUS<br />
Üldmõisteid<br />
• Elektrivarustuseks nimetatakse tarbi<strong>ja</strong>te varustamist<br />
elektrienergiaga.<br />
Elektri<strong>ja</strong>am Elektrivõrk Tarbi<strong>ja</strong><br />
Elektrivarustuse põhimõtteskeem<br />
ElVar Sissejuhatus. RT hor 2012.doc Leht: 2 / 20
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Elektrit toodetakse elektri<strong>ja</strong>amades.<br />
1 2<br />
3<br />
Elektri<strong>ja</strong>amu<br />
1- Balti elektri<strong>ja</strong>am<br />
2- Väo elektri<strong>ja</strong>am<br />
3- Pärnu elektri<strong>ja</strong>am<br />
ElVar Sissejuhatus. RT hor 2012.doc Leht: 3 / 20<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
Kaasa<strong>ja</strong>l toodetakse elektrienergiat mitmeliigilistes, kaasaarvatud<br />
alternatiivsetes elektri<strong>ja</strong>amades.<br />
Kaasa<strong>ja</strong>l on elektrienergia toot<strong>ja</strong>id mitmeid<br />
ElVar Sissejuhatus. RT hor 2012.doc Leht: 4 / 20
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
Elektrienergia kantakse üle tarbimispiirkondadesse<br />
kõrgepingeülekandeliinide kaudu <strong>ja</strong> <strong>ja</strong>otatakse tarbi<strong>ja</strong>tele kesk- <strong>ja</strong><br />
madalpingevõrkude abil.<br />
Kõrgepingeliini lõpumast <strong>ja</strong> välis<strong>ja</strong>otusseade<br />
ElVar Sissejuhatus. RT hor 2012.doc Leht: 5 / 20<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Tarbi<strong>ja</strong>te all mõistetakse ettevõtteid, tehaseid, asutusi <strong>ja</strong><br />
organisatsioone, kellede elektrienergia vastuvõt<strong>ja</strong>d ehk tarvitid<br />
on ühendatud võrku <strong>ja</strong> tarbivad elektrienergiat.<br />
Tarbi<strong>ja</strong>te näiteid<br />
ElVar Sissejuhatus. RT hor 2012.doc Leht: 6 / 20
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
Kogu riigi elektrivarustuse aluseks on elektrisüsteem, mis moodustub<br />
elektrivõrkudest.<br />
Eesti elektrisüsteemi skeem 1<br />
ElVar Sissejuhatus. RT hor 2012.doc Leht: 7 / 20<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
Eesti elektrisüsteemi skeem 2<br />
ElVar Sissejuhatus. RT hor 2012.doc Leht: 8 / 20
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Elektrivõrk on seadmete, ra<strong>ja</strong>tiste kompleks elektrienergia<br />
edastamiseks <strong>ja</strong> <strong>ja</strong>otamiseks. Ta koosneb elektriliinidest,<br />
ala<strong>ja</strong>amadest <strong>ja</strong> <strong>ja</strong>otuspunktidest.<br />
• Elektriliin: voolujuhtidest, isolatsioonist <strong>ja</strong> abikonstruktsioonidest<br />
koosnev ra<strong>ja</strong>tis elektri edastamiseks elektrivõrgu kahe punkti vahel.<br />
Elektriliinide näiteid<br />
ElVar Sissejuhatus. RT hor 2012.doc Leht: 9 / 20<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
Ala<strong>ja</strong>am on ettenähtud elektrienergia muundamiseks <strong>ja</strong> <strong>ja</strong>otamiseks.<br />
Erinevate ala<strong>ja</strong>amade näiteid<br />
ElVar Sissejuhatus. RT hor 2012.doc Leht: 10 / 20
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Kui ala<strong>ja</strong>amas puudub trafo, siis nimetatakse teda <strong>ja</strong>otuspunktiks.<br />
Mäe 110 kV <strong>ja</strong>otuspunkt kaardil<br />
ElVar Sissejuhatus. RT hor 2012.doc Leht: 11 / 20<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
Elektrivõrk <strong>ja</strong>guneb<br />
• kõrgepingevõrguks,<br />
• keskpingevõrguks <strong>ja</strong><br />
• madalpingevõrguks.<br />
• Kõrgepingevõrk e. põhivõrk on ettenähtud elektrienergia<br />
edastamiseks elektri<strong>ja</strong>amadest suure vahemaa taha<br />
põhilistesse <strong>ja</strong>otuspunktidesse.<br />
• Selle võrgu nimipinge on üle 35 kV.<br />
ElVar Sissejuhatus. RT hor 2012.doc Leht: 12 / 20
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
Kõrgepingeliini näide<br />
ElVar Sissejuhatus. RT hor 2012.doc Leht: 13 / 20<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Keskpingevõrkude e. <strong>ja</strong>otusvõrkude kaudu toimub piirkonniti<br />
elektrienergia laiali<strong>ja</strong>otamine <strong>ja</strong> muundamine madalpingele. Nende<br />
võrkude nimipinge on üle 1 kV <strong>ja</strong> ulatub kuni 35 kV.<br />
Keskpingevõrgu liini lõpumast koos mastala<strong>ja</strong>amaga<br />
ElVar Sissejuhatus. RT hor 2012.doc Leht: 14 / 20
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Jaotusvõrkude liinide pikkus Eestis on üle 60 000 km, ala<strong>ja</strong>amu ca<br />
20 000 <strong>ja</strong> tarbi<strong>ja</strong>id umbes 500 000. Nende korrashoid nõuab suuri<br />
rahasummasid, mis oluliselt määravad ka elektrienergia hinna.<br />
• Madalpingevõrkude kaudu saab enamik tarbi<strong>ja</strong>id oma toite.<br />
Madalpingevõrkude hulka kuuluvad ka madalpingepaigaldised, mis<br />
tagavad lõpptarbi<strong>ja</strong>tele elektrienergia kohaletoimetamise.<br />
Madalpingeõhuliinid<br />
ElVar Sissejuhatus. RT hor 2012.doc Leht: 15 / 20<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Oluline faktor elektrivarustuse juures on elektrivõrgu<br />
koormusel, mis on a<strong>ja</strong>s muutuv, sõltuv ilmastikutingimustest<br />
<strong>ja</strong> osaliselt stohhastilise iseloomuga.<br />
P max<br />
3<br />
P kesk<br />
2<br />
P min<br />
0<br />
0 6 12 18 24 h<br />
1<br />
<strong>Energia</strong>süsteemi ööpäevane koormusgraafik<br />
ElVar Sissejuhatus. RT hor 2012.doc Leht: 16 / 20
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
Olulisemad ülesanded elektrivõrkude toime tagamiseks<br />
• Normaaltalitluse tagamiseks tuleb osata koormust<br />
o analüüsida,<br />
o imiteerida <strong>ja</strong> prognoosida.<br />
• Tähtsal kohal nendes võrkudes on õigel<br />
o nimipingete,<br />
o <strong>ja</strong>otusskeemi,<br />
o lahutuspunktide,<br />
o ala<strong>ja</strong>amatüüpide,<br />
o kaitse- <strong>ja</strong> automaatikaaparatuuri valikul.<br />
• Kõige selle eesmärk on vähendada kadusid, tõsta<br />
töökindlust <strong>ja</strong> elektri kvaliteeti.<br />
ElVar Sissejuhatus. RT hor 2012.doc Leht: 17 / 20<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Tarbi<strong>ja</strong>te <strong>ja</strong>oks on väga oluline elektrienergia<br />
varustuskindlus.<br />
Lumetorm Moonika<br />
põhjustas<br />
ulatuslikke<br />
elektrikatkestusi<br />
ElVar Sissejuhatus. RT hor 2012.doc Leht: 18 / 20
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Elektrivõrgu töö plaanimiseks tuleb osa arvutada<br />
talitlusparameetreid nii normaal- kui ka rikketalitlustes, kaasa<br />
arvatud lühised.<br />
Lühis õhuliinil<br />
ElVar Sissejuhatus. RT hor 2012.doc Leht: 19 / 20<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Eelnevat arvestades on oluline kohta elektrivõrkude kaitsel<br />
<strong>ja</strong> juhtimisel.<br />
• Kuna madalpingeseadmeid kasutavad tavainimesed, kellel<br />
puudub elektriala inimestele va<strong>ja</strong>lik ettevalmistus, siis<br />
pöörame kursuse jooksul palju tähelepanu kaitsele<br />
elektrilöökide eest ehk elektriohutusele.<br />
ElVar Sissejuhatus. RT hor 2012.doc Leht: 20 / 20
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets Elektrivarustus<br />
1. ELEKTRISÜSTEEM<br />
1<br />
ElVar 1. Elektrisüsteem. DK.doc<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets Elektrivarustus<br />
Märkus. Käesoleva peatüki tekst põhineb raamatutel<br />
energiatehnikasse“.<br />
„Jaotusvõrgud“ <strong>ja</strong> „Sissejuhatus<br />
1.1 Elektrisüsteemi üldiseloomustus<br />
<strong>Energia</strong>süsteem on elektri<strong>ja</strong>amade, elektrivõrkude <strong>ja</strong><br />
elektritarbi<strong>ja</strong>te (elektrisüsteemi koormuse) ühendus,<br />
kuhu lisanduvad elektri<strong>ja</strong>amadega seotud soojusvõrgud <strong>ja</strong> -<br />
tarbi<strong>ja</strong>d.<br />
<strong>Energia</strong>süsteemi elektriline osa on elektrisüsteem.<br />
Olulise osa sellest moodustab elektrivõrk.<br />
2<br />
ElVar 1. Elektrisüsteem. DK.doc
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets Elektrivarustus<br />
Elektri<strong>ja</strong>am Elektriliinid Ala<strong>ja</strong>am Tarbi<strong>ja</strong><br />
Elektrisüsteem<br />
Elektrivõrk<br />
Elektrisüsteemi põhielemendid<br />
3<br />
ElVar 1. Elektrisüsteem. DK.doc<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets Elektrivarustus<br />
Eesti elektrivõrgu kaart<br />
4<br />
ElVar 1. Elektrisüsteem. DK.doc
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets Elektrivarustus<br />
• <strong>Energia</strong>süsteemid töötavad tänapäeval suurte<br />
ühendsüsteemidena, sest energiasüsteemi<br />
ma<strong>ja</strong>nduslikud <strong>ja</strong> tehnilised eelised on seda suuremad,<br />
mida laiem <strong>ja</strong> võimsam on süsteem.<br />
• Ühendsüsteemidel on mitu eelist:<br />
töökindluse suurenemine;<br />
va<strong>ja</strong>liku reservi vähenemine;<br />
agregaatide nimivõimsuse suurenemine;<br />
elektrituru toimimine.<br />
• <strong>Energia</strong>süsteemide ühendamine toob kaasa ka probleeme.<br />
5<br />
ElVar 1. Elektrisüsteem. DK.doc<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets Elektrivarustus<br />
Olulisim on süsteemi stabiilsuse säilitamine<br />
(generaatorite sünkroonne töö <strong>ja</strong> va<strong>ja</strong>lik pingenivoo).<br />
NB! <strong>Energia</strong>süsteemi kõigi generaatorite rootorid peavad<br />
pöörlema sünkroonselt <strong>ja</strong> lubatud faasinihkega.<br />
Ühendsüsteemis võib avariisituatsioon kanduda ühest<br />
süsteemi osast teise, põhjustades avarii laviinitaolise<br />
laienemise, milleks või olla<br />
• staatilise <strong>ja</strong> dünaamilise stabiilsuse kadumine,<br />
• asünkroontalitluse teke,<br />
• sageduslaviin,<br />
• pingelaviin.<br />
6<br />
ElVar 1. Elektrisüsteem. DK.doc
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets Elektrivarustus<br />
• Laviinitaolised protsessid levivad elektrisüsteemis<br />
sedavõrd kiiresti, et süsteemi operatiivpersonal ei jõua<br />
vahele astuda. Seetõttu seatakse avariide leviku tõkestamiseks<br />
üles süsteemi- ehk avariitõrjeautomaatika.<br />
• Elektrisüsteemi töö seisukohalt on väga tähtis jälgida<br />
süsteemi talitlust.<br />
• Elektrisüsteemi talitluseks nimetatakse<br />
elektrisüsteemi seisundi muutumist a<strong>ja</strong>s, mis<br />
iseloomustab elektrienergia tootmist, ülekandmist <strong>ja</strong><br />
tarbimist ning on määratud seisundimuutu<strong>ja</strong>tega<br />
(pinged, voolud, võimsused, nurgad jm).<br />
7<br />
ElVar 1. Elektrisüsteem. DK.doc<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets Elektrivarustus<br />
• Talitlused liigitatakse<br />
normaalseteks,<br />
raskendatuteks,<br />
avariilisteks,<br />
avariijärgseteks.<br />
• Elektrisüsteemi töö põhilised iseärasused tulenevad<br />
as<strong>ja</strong>olust, et energia akumuleerimisvõimaluste<br />
puudumise tõttu peab toodetav <strong>ja</strong> tarbitav võimsus<br />
igal hetkel olema tasakaalus.<br />
• Sellepärast ei saa agregaatide tootlikkust enamasti<br />
maksimaalselt kasutada.<br />
8<br />
ElVar 1. Elektrisüsteem. DK.doc
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets Elektrivarustus<br />
• Ka peab süsteemis alati olema genereeriva võimsuse<br />
reserv avarii või tarbimise ettenägematu kasvu puhuks,<br />
ka nt tuuleparkide võimsuse äralangemisel tuulevaikuse<br />
korral.<br />
• Tuleb arvestada ka remontide <strong>ja</strong> muude as<strong>ja</strong>oludega,<br />
mis piiravad agregaatide kasutamist.<br />
9<br />
ElVar 1. Elektrisüsteem. DK.doc<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets Elektrivarustus<br />
1.2 Elektrienergia tootmine<br />
• Üldiseks mureks on fossiilkütuste ammendumisest,<br />
keskkonna saastumisest ning inimese tegevusest tingitud<br />
võimalik mõju kliimamuutustele.<br />
• Kütusevarud on <strong>ja</strong>otunud maailma riikide vahel<br />
ebaühtlaselt, mistõttu riigid või riikide rühmad võivad oma<br />
huvides dikteerida kütuste hindu <strong>ja</strong> esitada poliitilisi nõudmisi.<br />
• Maailma naftavarude ammendumist võib prognoosida juba<br />
enne 21. sa<strong>ja</strong>ndi lõppu.<br />
• Veidi kauem saab maailmas toota maagaasi, veel kauem<br />
aga kivisütt.<br />
10<br />
ElVar 1. Elektrisüsteem. DK.doc
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets Elektrivarustus<br />
• Põlevkivi varusid arvatakse piisavat veel 30 aastaks,<br />
optimistlike hinnangute järgi 100 aastaks.<br />
• Hüdroelektri<strong>ja</strong>amades energiakand<strong>ja</strong> ammendumise ning<br />
keskkonna saastumise probleeme pole, väl<strong>ja</strong> arvatud see, et<br />
tuleb ra<strong>ja</strong>da paisjärv. Märgatavaid hüdroressursse leidub<br />
veel vaid Hiinas, Aafrikas <strong>ja</strong> Venemaal.<br />
• Ka tuumaelektri<strong>ja</strong>amades toodetakse elektrienergiat ilma<br />
süsinikdioksiidi <strong>ja</strong> muude keskkonnakahjulike ainete<br />
emissioonita.<br />
11<br />
ElVar 1. Elektrisüsteem. DK.doc<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets Elektrivarustus<br />
• Suuremaks probleemiks peetakse nüüdisa<strong>ja</strong>l keskkonna<br />
radioaktiivse saastamise ohtu tuumareaktorite rikke korral,<br />
radioaktiivsete jäätmete lõppladude ebapiisavat<br />
töökindlust ning suuri kulutusi lõplikult seisma pandud<br />
tuumareaktorite lammutamisel.<br />
• Mitmekülgsete ohutusmeetmete rakendamine muudab<br />
tuumaelektri<strong>ja</strong>amad siiski piisavalt ohutuks, kuid ühtlasi ka<br />
kalliks ning suurendab nende ra<strong>ja</strong>miseks kuluvat aega.<br />
• Uute tuumareaktorite püstitamist on alustatud USAs,<br />
Hiinas, Venemaal <strong>ja</strong> mu<strong>ja</strong>l.<br />
12<br />
ElVar 1. Elektrisüsteem. DK.doc
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets Elektrivarustus<br />
• Soomes algas 2006. aastal ülitöökindla kolmanda<br />
(täpsemalt kolm pluss) põlvkonna survevesireaktori<br />
paigaldamine. See reaktor elektrilise võimsusega 1600 MW<br />
tagab varasematega võrreldes toodetava elektrienergia<br />
madalama omahinna <strong>ja</strong> tuumakütuse parema<br />
ärakasutamise.<br />
• Tuumaenergeetikute unistus on termotuumareaktor.<br />
Selline reaktor põhineb vesinikuaatomite ühinemisel<br />
heeliumiaatomiks, kusjuures osa ühinevate aatomituumade<br />
massist muutub energiaks.<br />
• Tänases maailmas toodetakse peaaegu kogu elektrienergia<br />
fossiilkütuseid põletavates soojuselektri<strong>ja</strong>amades,<br />
hüdro<strong>ja</strong>amades <strong>ja</strong> tuuma<strong>ja</strong>amades.<br />
13<br />
ElVar 1. Elektrisüsteem. DK.doc<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets Elektrivarustus<br />
• Eespool mainitud probleemide tõttu on tekkinud suur huvi<br />
alternatiivsete elektrienergia allikate vastu.<br />
• Nendeks on<br />
tuuleenergia,<br />
geotermaalenergia,<br />
päikese kiirgusenergia,<br />
bioenergia,<br />
vesinikuenergeetika.<br />
• Need energialiigid on põhiliselt taastuvad ning ei ole seotud<br />
süsinikdioksiidi emissiooniga.<br />
14<br />
ElVar 1. Elektrisüsteem. DK.doc
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets Elektrivarustus<br />
1.3 Elektri ülekanne <strong>ja</strong> <strong>ja</strong>otamine<br />
• <strong>Energia</strong>süsteemi elektri<strong>ja</strong>amad on ühendatud süsteemi<br />
põhivõrku, mis tavaliselt talitleb pingel 220...500 kV (Eestis<br />
110...330 kV).<br />
• Põhivõrgust saavad toite suuremad elektritarbi<strong>ja</strong>d ning<br />
keskpinge 6...35 kV <strong>ja</strong>otusvõrgud, mis <strong>ja</strong>otusala<strong>ja</strong>amade<br />
kaudu varustavad elektritarbi<strong>ja</strong>id enamasti 400 V<br />
madalpingevõrkudest.<br />
15<br />
ElVar 1. Elektrisüsteem. DK.doc<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets Elektrivarustus<br />
Elektriliinide nimipinged <strong>ja</strong> muud tunnussuurused valitakse<br />
tehnilis-ma<strong>ja</strong>nduslike võrdlusarvutusega.<br />
• Ülekandeliini nimipinge määrab ära edastatava võimsuse.<br />
40000<br />
10000<br />
Võimsus MW<br />
1000<br />
100<br />
10<br />
8<br />
4<br />
2<br />
330 750<br />
1<br />
1 6 10 20 35 110 220 500 1150<br />
Pinge kV<br />
Kolmefaasilise elektriliini kaudu edastatava võimsuse sõltuvus<br />
nimipingest<br />
16<br />
ElVar 1. Elektrisüsteem. DK.doc
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets Elektrivarustus<br />
• Ilma lisaseadmeteta võib võimsust üle kanda kuni 500 km<br />
kaugusele. Lisaseadmetena on kasutusel staatilised<br />
türistorjuhitavad kompenseerimisseadmed.<br />
• Kui on va<strong>ja</strong> edastada suuri võimsusi (mõni GW) suurele<br />
kaugusele (1000 km <strong>ja</strong> enam), võidakse kasutada<br />
alalisvooluliine (nt on kaabelliinidel vahelduvvoolule suur<br />
mahtuvuslik takistus).<br />
• Elektrivõrke liigitatakse ennekõike nimipinge alusel.<br />
• Elektrivõrgu nimipinge on pinge, millele võrk on ette nähtud<br />
<strong>ja</strong> millele viidates iseloomustatakse teatud<br />
talitluskarakteristikuid.<br />
17<br />
ElVar 1. Elektrisüsteem. DK.doc<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets Elektrivarustus<br />
Elektrivõrgu liik<br />
Madalpingevõrgud<br />
Keskpingevõrgud<br />
Eesti elektrivõrkude nimipinged<br />
Nimipinge<br />
U n<br />
kV<br />
≤1<br />
enamasti 230/400 V<br />
Seadme suurim lubatav<br />
kestevpinge (IEC 60038)<br />
U max<br />
kV<br />
–<br />
3 3,6<br />
6 7,2<br />
10 12,0<br />
15 17,5<br />
20 24,0<br />
35 40,5<br />
110 123,0<br />
Kõrgepingevõrgud<br />
220 245,0<br />
Ülikõrgepingevõrgud 330 363,0<br />
• Märkus. Seadme suurim lubatav kestevpinge on<br />
elektrivõrgu suurima talitluspinge selline väärtus, millel<br />
seadmeid veel lubatakse kasutada.<br />
18<br />
ElVar 1. Elektrisüsteem. DK.doc
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets Elektrivarustus<br />
• Maailmas kasutatakse keskpinge-<strong>ja</strong>otusvõrkudes<br />
mitmesuguseid nimipingeid. Jada 1 pingeid kasutatakse<br />
maades, kus sagedus on 50 Hz, <strong>ja</strong>da 2 pingeid aga sagedusel<br />
60 Hz. Jada 1 nimipinged on kahes loendis. Eestis on<br />
kasutusel esimese <strong>ja</strong>da teine loend.<br />
Rahvusvaheliste standardite kohased nimipinged<br />
Jada 1(50 Hz)<br />
Jada 2 (60 Hz)<br />
3,3 6,6 11 22 33<br />
3 6 10 15 20 35<br />
4,1 12, 13, 13, 24, 34,<br />
6<br />
5 2 8<br />
9 5<br />
• Peale nimipinge iseloomustatakse võrke ka talitluspingega.<br />
Võimaliku tööpingevahemiku määravad kindlaks võrgus<br />
lubatav suurim <strong>ja</strong> vähim talitluspinge.<br />
19<br />
ElVar 1. Elektrisüsteem. DK.doc<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets Elektrivarustus<br />
Otstarbe järgi <strong>ja</strong>gunevad elektrivõrgud:<br />
o süsteemivõrk (330 kV) - tavaliselt ülikõrgepingevõrk, mis<br />
ühendab elektrisüsteeme <strong>ja</strong> suuri elektri<strong>ja</strong>amu;<br />
o ülekandevõrgud (110 kV <strong>ja</strong> 220 kV) kannavad elektrienergia<br />
üle suurematesse ala<strong>ja</strong>amadesse<br />
(tarbimiskeskustesse);<br />
o <strong>ja</strong>otusvõrgud (6 kV kuni 35 kV) edastavad elektrienergiat<br />
suurtest toiteala<strong>ja</strong>amadest tarbi<strong>ja</strong>teni.<br />
20<br />
ElVar 1. Elektrisüsteem. DK.doc
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets Elektrivarustus<br />
330 kV<br />
330 kV<br />
Süsteemivõrk<br />
330 kV<br />
330 kV<br />
110 kV<br />
110 kV<br />
110 kV<br />
Ülekandevõrk<br />
20 kV<br />
Keskpinge<strong>ja</strong>otusvõrk<br />
20 kV 0,4 kV 0,4 kV<br />
Madalpinge<strong>ja</strong>otusvõrk<br />
Elektrisüsteemi skeem<br />
21<br />
ElVar 1. Elektrisüsteem. DK.doc<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets Elektrivarustus<br />
Harku<br />
Kiisa<br />
Iru<br />
Aruküla<br />
Paide<br />
Kohtla-Järve<br />
Püssi<br />
Kingissepp<br />
Narva hüdroelektri<strong>ja</strong>am<br />
Balti<br />
Eesti<br />
Sindi<br />
Tartu<br />
Tsirguliina<br />
Pihkva<br />
Valmiera<br />
Elektri<strong>ja</strong>am<br />
Ala<strong>ja</strong>am<br />
Eesti energiasüsteemi põhivõrgu liinid pingel 330 kV<br />
22<br />
ElVar 1. Elektrisüsteem. DK.doc
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets Elektrivarustus<br />
23<br />
ElVar 1. Elektrisüsteem. DK.doc<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets Elektrivarustus<br />
• Elektrienergiat kannab Eestis üle ettevõte AS Elering<br />
(endine OÜ Põhivõrk). Elering on Eestis ainus elektri<br />
ülekandeteenust osutav ettevõt<strong>ja</strong> ehk põhivõrguettevõt<strong>ja</strong>.<br />
• Elektrienergia <strong>ja</strong>otamisega tegeleb Eesti <strong>Energia</strong> OÜ<br />
Jaotusvõrgu kõrval veel muidki ettevõtteid (Fortum, Narva<br />
Elektrivõrgud jt).<br />
• Eesti energiasüsteem on 330-kV liinide kaudu ühendatud<br />
Läti, Leedu <strong>ja</strong> Venemaa energiasüsteemiga. Venemaa,<br />
muud SRÜ riigid <strong>ja</strong> Balti riigid moodustavad omavahel<br />
sünkronismis talitleva energiasüsteemide kompleksi.<br />
24<br />
ElVar 1. Elektrisüsteem. DK.doc
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets Elektrivarustus<br />
Eesti elektrisüsteem<br />
25<br />
ElVar 1. Elektrisüsteem. DK.doc<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets Elektrivarustus<br />
Eesti elektrisüsteemi võimsusbilansi näide<br />
(TTÜ elektroenergeetika instituudi koduleheküljelt)<br />
26<br />
ElVar 1. Elektrisüsteem. DK.doc
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets Elektrivarustus<br />
• Euroopas on veel kolm erisuguse sagedusreguleerimisega<br />
energiasüsteemide kompleksi:<br />
Euroopa mandriosa (väl<strong>ja</strong>arvatult Skandinaavia maad),<br />
Skandinaavia (Soome, Rootsi, Norra <strong>ja</strong> osa Taani),<br />
Suurbritannia <strong>ja</strong> Iirimaa.<br />
Sellised energiasüsteemid on ühendatud alalisvooluliinide või<br />
alalisvoolumuundus<strong>ja</strong>amade kaudu.<br />
27<br />
ElVar 1. Elektrisüsteem. DK.doc<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets Elektrivarustus<br />
1.4 Elektri tarbimine<br />
Elektrienergiat tarbiti maailmas 2006. aastal keskmiselt 2,92<br />
MWh inimese kohta. See näita<strong>ja</strong> oli Põh<strong>ja</strong>-Ameerikas,<br />
Okeaanias <strong>ja</strong> Euroopas kaugelt kõrgem kui Lõuna-Ameerikas,<br />
Aasias <strong>ja</strong> Aafrikas.<br />
Eriti kõrge on see maades, kus odavat, nt hüdro<strong>ja</strong>amadest<br />
saadavat elektrienergiat saab ulatuslikult kasutada mitte üksnes<br />
elektrimahukates tootmisprotsessides <strong>ja</strong> elektriraudteedel, vaid<br />
ka hoonete kütteks (Island, Norra, Kanada, Rootsi).<br />
Euroopa Liidus (sealhulgas Eestis) <strong>ja</strong> muudes tööstuslikult<br />
arenenud regioonides ning naftat tootvates maades on<br />
elektritarbimine inimese kohta enamasti 2 kuni 6 korda<br />
kõrgem kui maailma keskmine.<br />
28<br />
ElVar 1. Elektrisüsteem. DK.doc
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets Elektrivarustus<br />
M a a i l m<br />
P õ h <strong>ja</strong> - A m e e r ik a<br />
O k e a a n ia<br />
E u r o o p a<br />
L õ u n a - A m e e r ik a<br />
A a s ia<br />
A a f r ik a<br />
I s la n d<br />
N o r r a<br />
K u v e it<br />
K a n a d a<br />
S o o m e<br />
L u k s e m b u r g<br />
R o o t s i<br />
K a t a r<br />
A r a a b ia Ü h e n d e m ir a a d id<br />
U S A *<br />
B a h r e in<br />
A u s t r a a lia<br />
U u s - M e r e m a a<br />
T a iv a n<br />
B e lg ia<br />
Š v e it s<br />
S in g a p u r<br />
J a a p a n<br />
B r u n e i<br />
A u s t r ia<br />
P r a n t s u s m a a<br />
K o r e a V a b a r iik<br />
S a u d i A r a a b ia<br />
S lo v e e n ia<br />
S a k s a m a a<br />
H o lla n d<br />
T a a n i<br />
I is r a e l<br />
I ir im a a<br />
T š e h h i<br />
P a la u<br />
V e n e m a a<br />
H is p a a n ia<br />
S u u r b r it a n n ia<br />
E e s t i<br />
B a h a m a<br />
I t a a lia<br />
K ü p r o s<br />
0<br />
2 , 9 2<br />
2 , 3 0<br />
1 , 8 2<br />
0 , 6 5<br />
5<br />
6 , 6 3<br />
1 0<br />
1 0 , 2 2<br />
8 , 9 8<br />
1 5<br />
2 0 M W h / c a p<br />
3 2 , 6 3<br />
2 6 , 2 9<br />
1 8 , 8 5<br />
1 8 , 7 0<br />
1 7 , 7 9<br />
1 6 , 6 9<br />
1 6 , 4 5<br />
1 6 , 3 7<br />
1 5 , 7 9<br />
1 4 , 4 7<br />
1 3 , 2 3<br />
1 2 , 1 6<br />
1 0 , 5 0<br />
1 0 , 3 3<br />
9 , 0 9<br />
8 , 9 2<br />
8 , 8 0<br />
8 , 7 2<br />
8 , 6 1<br />
8 , 4 9<br />
8 , 3 7<br />
8 , 3 6<br />
7 , 5 9<br />
7 , 5 5<br />
7 , 5 2<br />
7 , 2 4<br />
7 , 1 4<br />
7 , 0 9<br />
7 , 0 4<br />
6 , 9 7<br />
6 , 9 7<br />
6 , 8 8 M u u t u s e d v õ r r e ld e s e e lm is e a a s t a g a<br />
6 , 8 0<br />
M ä ä r T õ u s L a n g u s<br />
6 , 7 0<br />
K u n i 0 , 2 %<br />
6 , 5 2<br />
6 , 3 9 Ü le 0 , 2 % , k u n i 2 %<br />
6 , 0 9 Ü le 2 % , k u n i 5 %<br />
6 , 0 4 Ü le 5 %<br />
Elektrienergia tarbimine elaniku kohta aastal 2006.<br />
Esitatud on riigid, milles see näita<strong>ja</strong> on vähemalt kaks korda kõrgem kui maailma<br />
keskmine. * Ilma elektri<strong>ja</strong>amade omatarbeta<br />
29<br />
ElVar 1. Elektrisüsteem. DK.doc<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets Elektrivarustus<br />
Elektrienergia kõrge eritarbimine võib olla tingitud<br />
elektrimahukatest tootmisprotsessidest tööstuses<br />
(elektrometallurgia, elektrokeemiatööstus jms),<br />
raudteede <strong>ja</strong> linnatranspordi ulatuslikust elektrifitseerimisest,<br />
kõigi rahvama<strong>ja</strong>ndusharude <strong>ja</strong> olme kõrgest<br />
elektrifitseerimistasemest,<br />
elekterkütte ulatuslikust rakendamisest.<br />
Elektrienergia eritarbimist võivad aga suurendada ka<br />
elektrienergia eksport, kuna elektri<strong>ja</strong>amade selle tõttu<br />
suurenenud omatarve <strong>ja</strong> elektrienergia edastuskaod lähevad<br />
arvesse riigisisese elektritarbimisena,<br />
elektrienergia ebaratsionaalne kulutamine <strong>ja</strong> suured kaod.<br />
30<br />
ElVar 1. Elektrisüsteem. DK.doc
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets Elektrivarustus<br />
• Elektrit tarbivad ennekõike elektrimootorid või täpsemalt<br />
elektria<strong>ja</strong>mid, mis tarbivad 2/3 kogu toodetavast<br />
elektrienergiast.<br />
• Elekterkütte osakaal elektrienergia tarbimises võib olla<br />
küllaltki suur seal, kus elektrienergia on odav või muid<br />
kütuseid napib. Näiteks Lapimaal moodustas elektriküte<br />
külmade ilmade korral elektrivõrgu koormusest 50% <strong>ja</strong> enam.<br />
• Tööstuslikud elektrotehnoloogiaseadmed tarbivad<br />
ligikaudu 25% kogu tööstuses kasutatavast elektrienergiast.<br />
• Valgustuseks kulub maailmas ligikaudu 10%<br />
elektrienergiast.<br />
31<br />
ElVar 1. Elektrisüsteem. DK.doc<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets Elektrivarustus<br />
• Eestis on elektrienergia tarbimine suurusjärgus 7,6 TWh<br />
aastas.<br />
Aastane elektrienergia tarbimine Eestis<br />
32<br />
ElVar 1. Elektrisüsteem. DK.doc
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets Elektrivarustus<br />
• Eestis prognoositakse elektrienergia tarbimise kasvu 2-3%<br />
aastas, mis on arenevas ühiskonnas loomulik.<br />
• Eesti sisemaine elektrienergia tarbimine <strong>ja</strong> elektrikaod<br />
33<br />
ElVar 1. Elektrisüsteem. DK.doc<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets Elektrivarustus<br />
• Elektrienergia tarbimise tipp Eestis on 1587 MW (28.01.2010<br />
17:40 -17:45 vahel). Alates 1966. aastast on tarbimismaksimum<br />
kasvanud üle 3 korra.<br />
Eesti tarbimismaksimum aastate kaupa<br />
34<br />
ElVar 1. Elektrisüsteem. DK.doc
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets Elektrivarustus<br />
TARBIMISE PROGNOOS<br />
2012.AASTA<br />
1000<br />
800<br />
TARBIMINE (GWh)<br />
KUU<br />
TARBIMINE<br />
(GWh)<br />
TIPUKOORMUS<br />
(MW)<br />
<strong>ja</strong>anuar 875 1509<br />
veebruar 825 1500<br />
märts 800 1350<br />
aprill 675 1200<br />
mai 625 1100<br />
juuni 550 1000<br />
juuli 550 950<br />
august 575 1000<br />
september 600 1050<br />
oktoober 675 1200<br />
november 725 1350<br />
detsember 825 1450<br />
KOKKU 8300<br />
Elektrienergia tarbimise <strong>ja</strong><br />
tipuvõimsuse prognoos aastaks<br />
2012<br />
600<br />
400<br />
200<br />
0<br />
1600<br />
1400<br />
1200<br />
1000<br />
800<br />
600<br />
400<br />
200<br />
0<br />
<strong>ja</strong>anuar<br />
<strong>ja</strong>anuar<br />
veebruar<br />
veebruar<br />
märts<br />
märts<br />
TIPUKOORMUS (MW)<br />
aprill<br />
mai<br />
juuni<br />
juuli<br />
august<br />
september<br />
oktoober<br />
november<br />
detsember<br />
aprill<br />
mai<br />
juuni<br />
juuli<br />
august<br />
september<br />
oktoober<br />
november<br />
detsember<br />
35<br />
ElVar 1. Elektrisüsteem. DK.doc<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets Elektrivarustus<br />
1.5. Elektriturg<br />
• Elektrisüsteemi talitlust mõjutab oluliselt elektriturg.<br />
• Toot<strong>ja</strong> <strong>ja</strong> tarbi<strong>ja</strong> vaheline kaubavahetus (antud juhul elektrienergia<br />
vahetus) toimub arvukate vahenda<strong>ja</strong>te kaudu, kes<br />
tegutsevad hulgi- <strong>ja</strong> <strong>ja</strong>emüügiturul.<br />
• Ostu-müügilepped võivad olla kahepoolsed (bilateraalsed) või<br />
sõlmitakse reaala<strong>ja</strong>s spotturul kõigile turuosalistele võrdsetel<br />
alustel.<br />
36<br />
ElVar 1. Elektrisüsteem. DK.doc
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets Elektrivarustus<br />
• Bilateraalsed lepped sõlmitakse mõni päev kuni mõni aasta<br />
ette, spotturul vaid päev või ka mõni tund ette.<br />
• Elektrituru omapäraks on elektrivõrkude monopoolne asend<br />
ning elektrienergia salvestusvõimaluste puudumine.<br />
• Ülekande piirangute tõttu <strong>ja</strong>guneb ühtne elektriturg<br />
piirkondadeks, kus võimsuse ülejäägiga piirkondades on<br />
elektri hind keskmisega võrreldes madalam, puudujäägiga<br />
piirkondades aga kõrgem.<br />
• Nii vaba elektrituru toimimiseks kui elektrivarustuse<br />
tagamiseks üldse on va<strong>ja</strong>lik piisava ülekandevõimega<br />
põhivõrk.<br />
37<br />
ElVar 1. Elektrisüsteem. DK.doc<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets Elektrivarustus<br />
• Mitmel pool Euroopas talitlevad olemasolevad ühendused<br />
oma maksimaalse ülekandevõime piiride lähedal, mistõttu<br />
võivad tekkida probleemid süsteemi stabiilsusega.<br />
• Seoses elektriturgude avanemisega ei ole põhimõtteliselt<br />
oluline, kus elektrienergiat toodetakse, määravaks saab<br />
elektrienergia ülekande füüsiline võimalikkus.<br />
•<br />
• Elektrituru avamise eesmärk on konkurentsi tekitamine<br />
võimalikult mitmes elektrienergia tarnimise lülis.<br />
•<br />
• Elektrituru avamise puhul elektri kui kauba hinda ei<br />
reguleerita, hind tekib konkurentsis müügipakkumiste <strong>ja</strong><br />
ostupakkumiste vahel.<br />
38<br />
ElVar 1. Elektrisüsteem. DK.doc
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets Elektrivarustus<br />
• Toot<strong>ja</strong>tele on elektriturg võimalus toodetud elektrienergiat<br />
müüa. Toimiv turg annab omakorda aluse investoritele <strong>ja</strong><br />
toot<strong>ja</strong>tele ikemaa<strong>ja</strong>liste investeerimisotsuste tegemiseks.<br />
• Tarbi<strong>ja</strong>tele on elektriturg võimalus osta elektrit lisaks<br />
kahepoolselt kokkulepitud tingimustele ka elektribörsilt.<br />
• Alates 1. aprillist 2010. on Eesti elektriturg suurtarbi<strong>ja</strong>tele<br />
(vabatarbi<strong>ja</strong>tele) avatud 35% ulatuses. Vabatarbi<strong>ja</strong>d on<br />
ettevõtted, mis tarbivad ühes tarbimiskohas enam kui 2 GWh<br />
elektrienergiat aastas.<br />
• Vabatarbi<strong>ja</strong>tel on õigus <strong>ja</strong> kohustus valida endale<br />
elektrienergia müü<strong>ja</strong>. Seda võib teha kahepoolsete lepingute<br />
alusel või ostes otse või läbi maakleri Põh<strong>ja</strong>maade elektribörsi<br />
Nord Pool Spot Eesti hinnapiirkonnast.<br />
39<br />
ElVar 1. Elektrisüsteem. DK.doc<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets Elektrivarustus<br />
• Elektrituru täies mahus avamine kõikidele tarbi<strong>ja</strong>tele on<br />
seaduse järgi kavas 2013. aastal.<br />
Ülekandevõimsuste <strong>ja</strong>otamine Eesti - Soome <strong>ja</strong> Eesti - Läti<br />
piiril<br />
• 1. aprillist 2011 loodi põh<strong>ja</strong>maade elektribörsi Nord Pool Spot´i<br />
poolt Eestis uus NPS Estlink (alates 20.september NPS<br />
Estonia) hinnapiirkond.<br />
• Eesti <strong>ja</strong> Soome vaheline EstLink kaablivõimsus <strong>ja</strong>otatakse<br />
vastavalt implicit auction´i meetodit kasutades, mille<br />
tulemusena liigub elektrienergia piirkondade vahel alati<br />
madalama hinnaga piirkonnast kõrgema hinnaga piirkonda.<br />
40<br />
ElVar 1. Elektrisüsteem. DK.doc
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets Elektrivarustus<br />
• Eesti <strong>ja</strong> Läti vaheline NPSile <strong>ja</strong>otamiseks antav<br />
ülekandevõimsus <strong>ja</strong>otatakse võimsuste optimeerimise meetodit<br />
kasutades, seda seetõttu, et Lätis ei ole veel avatud NPS<br />
hinnapiirkonda <strong>ja</strong> implicit auction´i meetodit kasutada ei saa.<br />
Võimsuste optimeerimise meetod<br />
• Eesti <strong>ja</strong> Läti, samuti Eesti <strong>ja</strong><br />
Venemaa vahelise<br />
ülekandevõimsuse <strong>ja</strong>otamiseks<br />
moodustatakse NPS Sesam<br />
süsteemis neli nn.<br />
pakkumispiirkonda:<br />
• Estonia<br />
• Latvia export<br />
• Latvia import<br />
• Russia import<br />
41<br />
ElVar 1. Elektrisüsteem. DK.doc<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets Elektrivarustus<br />
42<br />
ElVar 1. Elektrisüsteem. DK.doc
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets Elektrivarustus<br />
NPS Eesti hinnapiirkonnas toimub hinnaarvutus vastavalt NPS<br />
reeglitele, kusjuures arvesse võetakse kõigis nel<strong>ja</strong>s<br />
pakkumispiirkonnas esitatud <strong>ja</strong> kinnitatud pakkumised.<br />
43<br />
ElVar 1. Elektrisüsteem. DK.doc<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets Elektrivarustus<br />
1.5.3 Elektrisüsteemi töökindlus<br />
• Elektrisüsteem peab olema töökindel, säilitama sünkroonse<br />
töö ka mitmesuguste talitlushäiringute olukorras.<br />
• Enamasti nõutakse, et elektrisüsteemi töö säiliks vähemalt<br />
siis, kui lülitub väl<strong>ja</strong> üks oluline genereeriv või ülekandeelement.<br />
Seda nõuet nimetatakse n–1 kriteeriumiks.<br />
• Erilist tähelepanu pööratakse energiasüsteemi kustumise<br />
(blackout) ärahoidmisele.<br />
44<br />
ElVar 1. Elektrisüsteem. DK.doc
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets Elektrivarustus<br />
Põhilised meetmed selleks on järgmised:<br />
Kehtestatakse põhivõrgu käidutingimused, mida peavad<br />
järgima kõik põhivõrgu kliendid. Käidutingimusi väljendab<br />
võrgukoodeks (grid code).<br />
Kehtestatakse nõuded elektrigeneraatoritele.<br />
Nähakse ette elektrisüsteemidevaheliste ülekandeliinide<br />
sünkronismikaitse.<br />
Nähakse ette võimalikud saartalitlused oluliste tuuma- <strong>ja</strong><br />
hüdro<strong>ja</strong>amade töö jätkamiseks.<br />
Täiustatakse elektrivõrgu releekaitset.<br />
Nähakse ette toimingud kriitiliste elektri<strong>ja</strong>amade ning kogu<br />
süsteemi talitluse taastamiseks peale süsteemiavariid.<br />
45<br />
ElVar 1. Elektrisüsteem. DK.doc<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets Elektrivarustus<br />
Seadme<br />
rike<br />
Genereerimise<br />
kaotus<br />
Genereerimise<br />
va<strong>ja</strong>k<br />
Liini<br />
rike<br />
Lahutatud<br />
sõlm<br />
Võrgu<br />
talitluskindluse<br />
alanemine<br />
Liini<br />
ülekoormus<br />
või mittepiisav<br />
sõlmepinge<br />
Rikete tagajärgi<br />
Saartalitlus<br />
Koormuskaotus<br />
Süsteemi<br />
kollaps<br />
46<br />
ElVar 1. Elektrisüsteem. DK.doc
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets Elektrivarustus<br />
• Võimalik süsteemiavarii, kus toite kaotab suur osa<br />
elektritarbi<strong>ja</strong>test, on peaaegu alati seotud süsteemi stabiilsuse<br />
kaotusega. Stabiilsuse all mõistetakse elektrisüsteemi võimet<br />
jätkata normaalset tööd peale talituse häiringuid.<br />
• Eristatakse nurga- ehk sünkroonset stabiilsust <strong>ja</strong><br />
pingestabiilsust. Süsteemi võimet jätkata tööd peale väikesi<br />
häiringuid nimetatakse staatiliseks stabiilsuseks, peale<br />
suuri häiringuid (lühised, põhielementide kommutatsioon jm)<br />
dünaamiliseks stabiilsuseks.<br />
• Võimsuse suure ebabalansi tagajärjeks on süsteemi sageduse<br />
mittestabiilsus.<br />
47<br />
ElVar 1. Elektrisüsteem. DK.doc<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets<br />
Elektrisüsteemi<br />
Elektrivarustus<br />
stabiilsus<br />
Nurga<br />
stabiilsus<br />
Sageduse<br />
stabiilsus<br />
Pinge<br />
stabiilsus<br />
Nurga staatiline<br />
stabiilsus<br />
Nurga dünaamiline<br />
stabiilsus<br />
Pinge staatiline<br />
stabiilsus<br />
Pinge dünaamiline<br />
stabiilsus<br />
Lühia<strong>ja</strong>line<br />
Lühia<strong>ja</strong>line<br />
Pikaa<strong>ja</strong>line<br />
Lühia<strong>ja</strong>line<br />
Pikaa<strong>ja</strong>line<br />
Elektrisüsteemi stabiilsuse klassifikatsioon<br />
Süsteemis võib esineda kolm olukorda:<br />
seisund on olemas (saab arvutada) <strong>ja</strong> stabiilne,<br />
seisund on olemas, kuid mittestabiilne,<br />
seisund puudub.<br />
48<br />
ElVar 1. Elektrisüsteem. DK.doc
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets Elektrivarustus<br />
Protsess, mis võib viia pinge mittestabiilsuseni, kestab<br />
mõnest sekundist kuni mõnekümne minutini.<br />
• Kiirelt kulgeb protsess asünkroonmootorites, nende<br />
elektronkontrollerites <strong>ja</strong> alalisvoolumuundurites.<br />
• Trafode astmelülitid, termostaatiliselt juhitavad koormused<br />
ning generaatorite ülekoormused toimivad mõne minuti<br />
jooksul.<br />
• Veelgi kauem võib aega võtta talitluse kujunemine näiteks<br />
koormuse hommikuse kiire tõusu a<strong>ja</strong>l, mis lõpeb<br />
mittestabiilsusega, kui pinge tõstmiseks mõeldud vahendid<br />
toimivad liiga aeglaselt.<br />
49<br />
ElVar 1. Elektrisüsteem. DK.doc<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets Elektrivarustus<br />
• Sageduse stabiilsus on elektrisüsteemi võime säilitada<br />
süsteemi sagedus suurte häiringute korral, kus tekib<br />
genereeritava <strong>ja</strong> tarbitava võimsuse oluline ebabalanss.<br />
• Üldiselt on sageduse mittestabiilsus seotud regulaatorite <strong>ja</strong><br />
kaitseseadmete halva koordinatsiooniga <strong>ja</strong> mitteküllaldase<br />
võimsuse reserviga.<br />
• Elektrisüsteemi stabiilsuse tagamine algab süsteemi<br />
projekteerimise ning talitluse pika- <strong>ja</strong> lühia<strong>ja</strong>lise plaanimise<br />
käigus. Suur genereeriva võimsuse (ka reaktiivvõimsuse)<br />
reserv häiringujärgses olukorras mõjub positiivselt kõikidele<br />
stabiilsuse liikidele. See on ka kõige kulukam stabiilsuse<br />
tagamise moodus. Efektiivsemad vahendid stabiilsuse<br />
tagamiseks on automaadid.<br />
50<br />
ElVar 1. Elektrisüsteem. DK.doc
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets Elektrivarustus<br />
• Kompenseerimisseadmete kasutamisel tuleb tähelepanu<br />
pöörata nende talitluspiiridele ning hulgale süsteemis.<br />
• Stabiilsuse probleeme lisab elektri hajustootmine, mille<br />
allikateks on väikesed <strong>ja</strong>otusvõrku ühendatud elektri<strong>ja</strong>amad.<br />
Sünkroonselt töötavad elektrigeneraatorid – gaasiturbiin<strong>ja</strong>amad,<br />
diiselagregaadid, kohalikud hüdro<strong>ja</strong>amad jm võivad kaotada<br />
nurgastabiilsuse tunduvalt kergemini kui suurte elektri<strong>ja</strong>amade<br />
generaatorid.<br />
• Süsteemiavariid saavad enamasti alguse lokaalsetest<br />
talitlushäiringutest, mis ühendsüsteemi mastaabis pole<br />
iseenesest kuigi märkimisväärsed.<br />
51<br />
ElVar 1. Elektrisüsteem. DK.doc<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets Elektrivarustus<br />
• Probleemiks on aga häiringu võimalik kaskaadne laienemine<br />
süsteemiavariiks kuni kogu süsteemi või selle osa<br />
mittestabiilsuseni <strong>ja</strong> avariiseiskumiseni väl<strong>ja</strong>.<br />
• Talitlushäiringutele reageerivad esmalt releekaitse <strong>ja</strong> muud<br />
automaadid, mis püüavad avariiolukorra tekkimist süsteemis<br />
vältida või vähemalt selle ulatust piirata.<br />
• Automaatide toime lõpeb mõnekümne sekundi jooksul.<br />
Mitte alati ei toimu väl<strong>ja</strong>lülitamine ülekoormuse tõttu koheselt.<br />
• Kui ohtlik olukord süsteemis säilib, peavad vahele segama<br />
süsteemi dispetšerid.<br />
52<br />
ElVar 1. Elektrisüsteem. DK.doc
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets Elektrivarustus<br />
Dispetšerite käsutuses on selleks mitmed vahendid.<br />
• Operatiivreservi käikulaskmine.<br />
• Pinge <strong>ja</strong> reaktiivvõimsuse reguleerimine.<br />
• Trafode astmelülitite mõju sõltub trafo positsioonist.<br />
• Elektrivõrgu skeemi muutmine.<br />
• Koormuse vähendamine.<br />
• Meetmed süsteemiavariide ärahoidmiseks <strong>ja</strong> nende<br />
laienemise vältimiseks kavandatakse hoolikalt ette <strong>ja</strong><br />
personali treenitakse muuhulgas dispetšivalmendit<br />
rakendades.<br />
Süsteemi juhtimine toimub dispetšisüsteemi SCADA vahendusel.<br />
53<br />
ElVar 1. Elektrisüsteem. DK.doc<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets Elektrivarustus<br />
• <strong>Energia</strong>süsteemi taastamine peale süsteemiavariid, eriti aga<br />
peale avariiseiskumist on keeruline <strong>ja</strong> aeganõudev.<br />
• Koos <strong>ja</strong>amade käivitamisega toimub järk-järgult<br />
ülekandeseadmete (liinid, trafod) sisselülitamine <strong>ja</strong> tarbi<strong>ja</strong>te<br />
toite taastamine.<br />
• Tähele tuleb panna aktiiv- <strong>ja</strong> reaktiivvõimsuste balansi ning<br />
süsteemi stabiilsuse säilimist. Unustada ei saa ka<br />
releekaitse <strong>ja</strong> muu automaatika ning infosüsteemide (eriti<br />
SCADA) taastamist.<br />
54<br />
ElVar 1. Elektrisüsteem. DK.doc
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets <strong>ELEKTRIVARUSTUS</strong><br />
3 Keskpingevõrgud<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 4. peatükil<br />
1(27)<br />
3. Keskpingevõrgude konfiguratsioon DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets <strong>ELEKTRIVARUSTUS</strong><br />
3.1 Keskpingevõrkude konfiguratsioon<br />
3.1.2 Jaotusvõrkude liigitus<br />
Jaotusvõrke liigitatakse tarbi<strong>ja</strong>te iseloomu järgi<br />
• tööstusvõrkudeks,<br />
• linnavõrkudeks <strong>ja</strong><br />
• maavõrkudeks.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 4. peatükil<br />
2(27)<br />
3. Keskpingevõrgude konfiguratsioon DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets <strong>ELEKTRIVARUSTUS</strong><br />
Tööstusvõrk on peamiselt suurettevõtete sisevõrk.<br />
Linnavõrke iseloomustavad<br />
• konfiguratsiooni keerukus,<br />
• tarbi<strong>ja</strong>te rohkus ning<br />
• kaabelliinid.<br />
Maavõrkudele on omane<br />
• hajutatus,<br />
• suhteliselt väike tarbi<strong>ja</strong>te hulk ning<br />
• pikad õhuliinid.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 4. peatükil<br />
3(27)<br />
3. Keskpingevõrgude konfiguratsioon DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets <strong>ELEKTRIVARUSTUS</strong><br />
Keskpinge<strong>ja</strong>otusvõrgu ehitus sõltub nimipingest. Eestile<br />
iseloomulikud pingeastmed on joonisel.<br />
110 kV<br />
Ülekandevõrk<br />
35 kV<br />
35 kV<br />
Toiteala<strong>ja</strong>amad ehk<br />
piirkonnaala<strong>ja</strong>amad<br />
6 (10; 15) kV<br />
6 (10; 15) kV<br />
6 (10; 15) kV<br />
6 (10; 15) kV<br />
20 kV<br />
Keskpingevõrk<br />
Vaheala<strong>ja</strong>amad<br />
Jaotusala<strong>ja</strong>amad<br />
Madalpingevõrk<br />
Keskpingevõrgu struktuuri näiteid<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 4. peatükil<br />
4(27)<br />
3. Keskpingevõrgude konfiguratsioon DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets <strong>ELEKTRIVARUSTUS</strong><br />
• Pingetel 6 <strong>ja</strong> 10 kV toimub <strong>ja</strong>otamine peamiselt linnades,<br />
pingetel 15 <strong>ja</strong> 20 kV aga maapiirkondades,<br />
pingeastmel 35 kV kantakse elektrit üle suurtesse<br />
<strong>ja</strong>otuskeskustesse.<br />
• Naabervõrkude nimipingete suhe soovitatakse valida<br />
mitte väiksem kui 2. Soome kogemustel on parimaks<br />
lahenduseks ainult üks <strong>ja</strong>otuspinge – 20 kV.<br />
• Eestis võetud suund pingeastmete vähendamisele.<br />
Perspektiivseteks pingeastmeteks loetakse<br />
tiheasustusega piirkonnas 10 kV <strong>ja</strong> ha<strong>ja</strong>asustusega<br />
piirkonnas 20 kV.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 4. peatükil<br />
5(27)<br />
3. Keskpingevõrgude konfiguratsioon DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets <strong>ELEKTRIVARUSTUS</strong><br />
Elektrivarustuskindluse järgi <strong>ja</strong>otatakse tarbi<strong>ja</strong>d kolme<br />
rühma.<br />
a)<br />
b) c)<br />
Esimese (a), teise (b) <strong>ja</strong> kolmanda (c) rühma<br />
tarbi<strong>ja</strong>te elektrivarustuse põhimõtteskeemid<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 4. peatükil<br />
6(27)<br />
3. Keskpingevõrgude konfiguratsioon DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets <strong>ELEKTRIVARUSTUS</strong><br />
Esimese rühma moodustavad sellised tarbi<strong>ja</strong>d (haiglad,<br />
keeruka tehnoloogilise protsessiga ettevõtted), mis va<strong>ja</strong>vad<br />
toidet kahest sõltumatust allikast (ala<strong>ja</strong>amast), võimalik, et<br />
veel lisatoidet kolmandast allikast.<br />
Teise rühma tarbi<strong>ja</strong>te puhul kasutatakse kas ühte<br />
eritingimustel ehitatud või kahte sõltumatut toiteallikat,<br />
kusjuures automaatikata reservallika lülitab sisse<br />
valvepersonal või operatiivbrigaad. Seda skeemi kasutab<br />
enamik tööstusettevõtteid.<br />
Kolmandasse rühma kuuluvad kõik ülejäänud objektid (nt<br />
elamud), mida varustatakse ühest toiteallikast.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 4. peatükil<br />
7(27)<br />
3. Keskpingevõrgude konfiguratsioon DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets <strong>ELEKTRIVARUSTUS</strong><br />
Elektrivõrgu konfiguratsiooni ehk ühendusskeemi järgi<br />
liigitatakse elektrivõrke<br />
radiaalvõrkudeks<br />
hargnevateks radiaalvõrkudeks<br />
ringvõrkudeks<br />
silmusvõrkudeks.<br />
Radiaal-, ring- <strong>ja</strong> silmusvõrk<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 4. peatükil<br />
8(27)<br />
3. Keskpingevõrgude konfiguratsioon DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets <strong>ELEKTRIVARUSTUS</strong><br />
Tabel. Erinevate võrguskeemide eelised <strong>ja</strong> puudused.<br />
Skeem Eelised Puudused<br />
Skeemi lihtsus <strong>ja</strong> selgus<br />
Radiaalvõrk Lihtne releekaitse<br />
Kõrgem elektrivarustuskindlus<br />
Ringvõrk Parem pingepüsivus<br />
Väiksemad võimsuskaod<br />
Veelgi kõrgem varustuskindlus<br />
Silmusvõrk Veelgi parem pingepüsivus<br />
Veelgi väiksemad võimsuskaod<br />
Madal elektrivarustuskindlus<br />
Keerukas releekaitse<br />
Keerukas käit<br />
Keerukas <strong>ja</strong> kallis releekaitse<br />
Keerukas käit<br />
Keerukad silmusvõrgud sisaldavad mitut suletut kontuuri <strong>ja</strong><br />
on kasutusel suurt talitluskindlust nõudvates süsteemi- <strong>ja</strong><br />
ülekandevõrkudes, alates pingest 110 kV.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 4. peatükil<br />
9(27)<br />
3. Keskpingevõrgude konfiguratsioon DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets <strong>ELEKTRIVARUSTUS</strong><br />
• Ring- või silmusvõrkudena väl<strong>ja</strong> ehitatud <strong>ja</strong>otusvõrgud<br />
talitlevad avatuna, sest nii on releekaitse <strong>ja</strong> automaatika<br />
tunduvalt odavam <strong>ja</strong> lihtsam.<br />
• Sellistes võrkudes on kasutusel lahutuskohad –<br />
lülituspunktid, millega võrk eraldatakse radiaalselt<br />
töötavateks osadeks, fiidriteks.<br />
• Suletuna ehitatud skeem või rööpahel võimaldab toidet<br />
reserveerida. Selleks on kasutusel reservilülitusautomaadid.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 4. peatükil<br />
10(27)<br />
3. Keskpingevõrgude konfiguratsioon DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets <strong>ELEKTRIVARUSTUS</strong><br />
• Efektiivsed on kaugjuhitavad ala<strong>ja</strong>amad <strong>ja</strong><br />
lülituspunktid.<br />
• Reserveerimata radiaalvõrgud esinevad peamiselt<br />
madala varustuskindlusega leppivate tarbi<strong>ja</strong>te elektrienergiaga<br />
varustamisel.<br />
• Hargnevad radiaalvõrgud on levinud maapiirkondades,<br />
kus asustus on hõre <strong>ja</strong> elektrienergiat kantakse üle<br />
suhteliselt pikkade vahemaade taha. Eestis lähtutakse<br />
praegusel a<strong>ja</strong>l tingimusest, et madalpingefiidri pikkus ei<br />
tohiks olla üle 600 m.<br />
• Lihtsad avatuna talitlevad suletud võrgud (kahepoolne<br />
toide <strong>ja</strong> ringliinid) leiavad kasutamist nii maal kui linnas.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 4. peatükil<br />
11(27)<br />
3. Keskpingevõrgude konfiguratsioon DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets <strong>ELEKTRIVARUSTUS</strong><br />
10 kV 0,4 kV<br />
10 kV<br />
a) b)<br />
0,4 kV<br />
Joonis. Jaotusvõrgu <strong>ja</strong>otusfunktsioonid<br />
madal- (a) <strong>ja</strong> keskpingel (b)<br />
• Esimene on konfiguratsioon, mille korral jäetakse elektri<br />
<strong>ja</strong>otamine enam madalpingele (joonis a). Sel puhul on<br />
võrgu maksumus tavaliselt odavam.<br />
• Teise suuna korral toimub <strong>ja</strong>otamine rohkem keskpingel.<br />
Võrgu maksumus küll suurem, kuid kaod on väiksemad <strong>ja</strong><br />
elektri kvaliteet kõrgem (joonis b).<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 4. peatükil<br />
12(27)<br />
3. Keskpingevõrgude konfiguratsioon DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets <strong>ELEKTRIVARUSTUS</strong><br />
3.1.3 Keskpingefiidrid<br />
• Keskpingefiidrid lähtuvad toiteala<strong>ja</strong>amadest, mille<br />
primaarpinge on enamasti 110 kV ning sekundaarpinge<br />
6…35 kV.<br />
• Toiteala<strong>ja</strong>amade trafode arv <strong>ja</strong> lülitusskeemid nii ülemkui<br />
alampinge poolel sõltuvad ülekandevõrgu <strong>ja</strong> <strong>ja</strong>otusvõrgu<br />
konfiguratsioonist, tarbi<strong>ja</strong>tele va<strong>ja</strong>likust elektrivarustuskindlusest<br />
jm.<br />
• Tavaliselt on toiteala<strong>ja</strong>amades kaks või enam trafot ning<br />
keskpinge-latisüsteemi.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 4. peatükil<br />
13(27)<br />
3. Keskpingevõrgude konfiguratsioon DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets <strong>ELEKTRIVARUSTUS</strong><br />
110 kV<br />
110 kV<br />
10 kV<br />
a) b)<br />
10 kV<br />
Nel<strong>ja</strong>- (a) <strong>ja</strong> kahelatisüsteemiga (b) keskpinge<strong>ja</strong>otla skeem<br />
• Suurtes toiteala<strong>ja</strong>amades kasutatakse kahe<br />
kolmemähiselis trafoga <strong>ja</strong> nel<strong>ja</strong> latisüsteemiga skeemi<br />
(joonis a). Tagab va<strong>ja</strong>liku elektri-varustuskindluse<br />
• Enamasti leiab kasutamist siiski odavam kahe<br />
latisüsteemiga skeem (joonis b) kahemähiseliste<br />
trafodega.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 4. peatükil<br />
14(27)<br />
3. Keskpingevõrgude konfiguratsioon DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets <strong>ELEKTRIVARUSTUS</strong><br />
• Toiteala<strong>ja</strong>amast väljuvate keskpingefiidrite arv võib<br />
ulatuda mitmekümneni.<br />
– Suletud lahk- või koormuslüliti<br />
– Avatud lahk- või koormuslüliti<br />
Jaotusvõrgu keskpingefiidri skeem<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 4. peatükil<br />
15(27)<br />
3. Keskpingevõrgude konfiguratsioon DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets <strong>ELEKTRIVARUSTUS</strong><br />
• Enamasti on fiidri skeem siiski hargnev. Hargnemine<br />
toimub mast- või kioskala<strong>ja</strong>amades, mis on varustatud lahkvõi<br />
koormuslülitiga võimaldamaks võrgu skeemi plaanilist<br />
või avariist tingitud muutmist.<br />
• Keskpingefiidri lõpp-punktideks on <strong>ja</strong>otusala<strong>ja</strong>amad, kus<br />
toimub elektrienergia muundamine keskpingelt<br />
madalpingele <strong>ja</strong> kus on ka lahutuskohad kahe erineva<br />
keskpingefiidri vahel.<br />
• Enamasti on kasutusel ühe kiirega skeem, kus omavahel<br />
on ühendatud kahe toiteala<strong>ja</strong>ama või ka sama toiteala<strong>ja</strong>ama<br />
kaks või rohkem fiidrit, mis töötavad muidugi avatud skeemi<br />
kohaselt.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 4. peatükil<br />
16(27)<br />
3. Keskpingevõrgude konfiguratsioon DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets <strong>ELEKTRIVARUSTUS</strong><br />
– Suletud lahk- või koormuslüliti<br />
– Avatud lahk- või koormuslüliti<br />
Keskpingevõrgu ühe kiirega skeem<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 4. peatükil<br />
17(27)<br />
3. Keskpingevõrgude konfiguratsioon DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets <strong>ELEKTRIVARUSTUS</strong><br />
• Elektrivarustuskindlus on suurem kahe kiirega skeemi<br />
korral. Sellise skeemi korral on <strong>ja</strong>otusala<strong>ja</strong>amades<br />
tavaliselt kaks trafot.<br />
– Suletud lahk- või koormuslüliti<br />
– Avatud lahk- või koormuslüliti<br />
Keskpingevõrgu kahe kiirega skeem<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 4. peatükil<br />
18(27)<br />
3. Keskpingevõrgude konfiguratsioon DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets <strong>ELEKTRIVARUSTUS</strong><br />
• Keskpingefiider on tavaliselt varustatud releekaitsega, mis<br />
toimib võimsuslüliti kaudu.<br />
• Kasutusel on voolulõige <strong>ja</strong> maksimaalvoolukaitse.<br />
• Fiidri kaitselahutus tehakse toiteala<strong>ja</strong>amas vankertüüpi<br />
lülitiga või lahklülititega.<br />
• Maandamiseks on enam<strong>ja</strong>olt kasutusel statsionaarne<br />
maanduslüliti. Maanduslüliti puudumisel kasutatakse<br />
fiidri maandamiseks kantavaid maandureid.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 4. peatükil<br />
19(27)<br />
3. Keskpingevõrgude konfiguratsioon DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets <strong>ELEKTRIVARUSTUS</strong><br />
• Keskpingefiidris<br />
o lahutuskohtade tekitamiseks <strong>ja</strong> ala<strong>ja</strong>amade võrgust<br />
eraldamiseks kasutatakse lahk- <strong>ja</strong> koormuslüliteid,<br />
o trafode eraldamiseks võrgust <strong>ja</strong> kaitseks ka lahkkaitsmeid.<br />
• Va<strong>ja</strong>likud lülitamised tehakse kohapeal või<br />
kaugjuhtimise teel.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 4. peatükil<br />
20(27)<br />
3. Keskpingevõrgude konfiguratsioon DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets <strong>ELEKTRIVARUSTUS</strong><br />
3.1.4 Linna- <strong>ja</strong> maavõrgud<br />
• Linnades, on koormustihedus tunduvalt suurem.<br />
• Maapiirkondades on koormustihedus väike <strong>ja</strong> tarbi<strong>ja</strong>d<br />
hajutatud suurele territooriumile.<br />
Tabel. Linna- <strong>ja</strong> maavõrkude näita<strong>ja</strong>d<br />
Näita<strong>ja</strong> Linn Maa<br />
Koormustihedus > 1 MW/km 2 < 100 kW/km 2<br />
Tarbi<strong>ja</strong>id trafo kohta 50...1000 1...10<br />
Madalpingefiidri pikkus < 300 m 500...1000 m<br />
Liini tüüp Kaabelliinid Õhuliinid<br />
Juhtme ristlõige (Al) 120...400 mm 2 16...50 mm 2<br />
Trafo nimivõimsus 300...1600 kVA 16...50 kVA<br />
Võrgu konfiguratsioon Avatud silmusvõrk Radiaalvõrk<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 4. peatükil<br />
21(27)<br />
3. Keskpingevõrgude konfiguratsioon DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets <strong>ELEKTRIVARUSTUS</strong><br />
110/20 kV ala<strong>ja</strong>amad<br />
20/0,4 kV ala<strong>ja</strong>amad<br />
20 kV<br />
110 kV<br />
10 km<br />
Ha<strong>ja</strong>asustusega piirkonna elektrivõrgu skeem<br />
• Elektri ülekanne piirkonda toimub antud juhul 110 kV<br />
ülekandevõrgu vahendusel, <strong>ja</strong>otamine keskpingel 20 kV.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 4. peatükil<br />
22(27)<br />
3. Keskpingevõrgude konfiguratsioon DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets <strong>ELEKTRIVARUSTUS</strong><br />
3.1.4 Keskpingevõrgu neutraali maandamine<br />
• Elektrivõrgus võib kolmefaasilise süsteemi neutraal olla<br />
- maast isoleeritud (isoleeritud neutraaliga võrk),<br />
- vahetult maandatud (jäikmaandatud neutraaliga võrk),<br />
- läbi suure takistuse maandatud või<br />
- läbi kompenseerimisreaktori ehk kaarekustutuspooli<br />
maandatud (resonantsmaandatud võrk).<br />
• Eesti keskpingevõrkudes on elektrivõrgu neutraal maast<br />
isoleeritud või maandatud läbi kompenseerimisreaktori<br />
ehk kaarekustutuspooli.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 4. peatükil<br />
23(27)<br />
3. Keskpingevõrgude konfiguratsioon DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets <strong>ELEKTRIVARUSTUS</strong><br />
U 1<br />
I 1<br />
U 2<br />
U 3<br />
I 3<br />
I C2<br />
I C3<br />
I G1<br />
I G2 I G3<br />
I R<br />
I 2<br />
I C1<br />
C 1 C 2 C 3<br />
G G G R<br />
U M3<br />
U M2<br />
U M1<br />
U N<br />
Isoleeritud neutraaliga elektrivõrk<br />
• Isoleeritud neutraaliga elektrivõrgu ainsateks maaga<br />
ühendavateks elementideks on trafomähiste <strong>ja</strong><br />
ülekandeliinide faaside mahtuvused maa suhtes C<br />
1, C<br />
2 <strong>ja</strong><br />
C<br />
3 <strong>ja</strong> isolatsiooni juhtivus G.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 4. peatükil<br />
24(27)<br />
3. Keskpingevõrgude konfiguratsioon DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets <strong>ELEKTRIVARUSTUS</strong><br />
• Isoleeritud neutraaliga keskpingevõrgus võib suurte<br />
maaühendusvoolude puhul (6 kV võrgus üle 30 A <strong>ja</strong> 35 kV<br />
võrgus üle 10 A) maaühenduse kohas tekkida<br />
perioodiliselt süttiv <strong>ja</strong> kustuv kaar, mis indutseerib<br />
mahtuvust <strong>ja</strong> induktiivsust sisaldavas kontuuris nimipinget<br />
2,5…3 korda ületavaid isolatsioonile ohtlikke liigpingeid.<br />
Liigpingete <strong>ja</strong> tuleohu tõttu ei ole elektrikaare tekkimine<br />
lubatud.<br />
• Suurte mahtuvuslike maaühendusvoolude<br />
kompenseerimiseks maandatakse neutraal läbi<br />
kaarekustutuspooli.<br />
• Elektrivõrgu normaaltalitlusel on neutraali pinge maa<br />
suhtes null ning poolis voolu ei ole.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 4. peatükil<br />
25(27)<br />
3. Keskpingevõrgude konfiguratsioon DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets <strong>ELEKTRIVARUSTUS</strong><br />
• Ühefaasilise maaühenduse korral tekib nullpunkti <strong>ja</strong> maa<br />
vahel pinge, mis kutsub esile maaühendusvoolu<br />
induktiivse iseloomuga komponendi I L , mis suurelt osalt<br />
kompenseerib maaühendusvoolu mahtuvusliku komponendi<br />
I C , ning rikkekoha summaarne vool on I = I L + I C ≈ 0 .<br />
L<br />
I L<br />
U N<br />
U 1<br />
I 1<br />
U 2 I 2<br />
U 3<br />
I 3<br />
I C2<br />
I C3<br />
I G1<br />
I G2 I G3<br />
I R<br />
C 1 C 2 C 3<br />
I C1<br />
U M2<br />
U M1<br />
G G G R<br />
U M3<br />
Resonantsmaandatud neutraaliga elektrivõrk<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 4. peatükil<br />
26(27)<br />
3. Keskpingevõrgude konfiguratsioon DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets <strong>ELEKTRIVARUSTUS</strong><br />
• Statistika kohaselt on 70…90 % liiniriketest<br />
ühefaasilised lühised, mis on enamuses tekkinud<br />
äikeseliigpingete tagajärjel või põhjustatud muudest ajutise<br />
iseloomuga isolatsiooniriketest.<br />
• Kui lühisvoolud ei ole suured, siis ülelöögil tekkiv<br />
elektrikaar on ebastabiilne <strong>ja</strong> võib voolu nullist<br />
läbiminekul iseenesest kustuda.<br />
• Ühtlasi taastub elektrivõrgu normaaltalitlus, lühise väl<strong>ja</strong>lülitamine<br />
võimsuslülitiga ei ole va<strong>ja</strong>lik ning tarbi<strong>ja</strong>te<br />
elektrivarustus ei katke.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 4. peatükil<br />
27(27)<br />
3. Keskpingevõrgude konfiguratsioon DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets <strong>ELEKTRIVARUSTUS</strong><br />
3.2 Keskpingevõrkude ehitus<br />
Üldist<br />
• Elektrivõrk koosneb põhiliselt liinidest <strong>ja</strong><br />
ala<strong>ja</strong>amadest.<br />
• Elektriliinide kaudu toimub elektrienergia ülekanne<br />
ala<strong>ja</strong>amade vahel.<br />
• Ala<strong>ja</strong>amades transformeeritakse elekter va<strong>ja</strong>likule<br />
pingeastmele ning <strong>ja</strong>otatakse teatud piirkonnas.<br />
• Toiteala<strong>ja</strong>amad on enamasti välis<strong>ja</strong>otlatega, kuigi<br />
linnades kasutatakse ka kinniseid <strong>ja</strong>otlaid.<br />
• Jaotusala<strong>ja</strong>amad on mitmesuguse ehitusega (sise-,<br />
kiosk-, mastala<strong>ja</strong>amad).<br />
Kir<strong>ja</strong>ndus: Raamat „Jaotusvõrgud“<br />
1<br />
3.2 Keskpingevõrkude ehitus DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets <strong>ELEKTRIVARUSTUS</strong><br />
3.2.1 Õhuliinid<br />
• Õhuliini juhtmed paiknevad õhus ning on riputatud<br />
isolaatorite abil mastidele.<br />
• Õhuliinide ehitamisel tuleb silmas pidada looduslikke<br />
olusid:<br />
õhutemperatuuri,<br />
tuult, ning<br />
jäidet.<br />
Kir<strong>ja</strong>ndus: Raamat „Jaotusvõrgud“<br />
2<br />
3.2 Keskpingevõrkude ehitus DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets <strong>ELEKTRIVARUSTUS</strong><br />
Õhuliinid<br />
peavad<br />
suutma vastu<br />
pidada<br />
mehaanilistele<br />
koormustele,<br />
keemilistele<br />
mõjuritele <strong>ja</strong><br />
temperatuuri<br />
muutustele.<br />
Allikas: OÜ Jaotusvõrgud kodulehekülg<br />
Kir<strong>ja</strong>ndus: Raamat „Jaotusvõrgud“<br />
3<br />
3.2 Keskpingevõrkude ehitus DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets <strong>ELEKTRIVARUSTUS</strong><br />
• Keskpingeõhuliinid<br />
koosnevad<br />
juhtmetest, ,<br />
isolaatoritest,<br />
traaversitest,<br />
mastidest<br />
tõmmitsatest,<br />
tugedest,<br />
kinnitusdetailidest.<br />
Allikas: OÜ Jaotusvõrgud kodulehekülg<br />
Kir<strong>ja</strong>ndus: Raamat „Jaotusvõrgud“<br />
4<br />
3.2 Keskpingevõrkude ehitus DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets <strong>ELEKTRIVARUSTUS</strong><br />
Õhuliinide tähtsamad parameetrid on visangu pikkus l<br />
(kahe naabermasti vaheline lõik), juhtmete ripe f, liini<br />
maagabariit (juhtmete minimaalkaugus maapinnast) h <strong>ja</strong><br />
masti kõrgus H.<br />
f<br />
H<br />
h<br />
l<br />
Joonis 3.14 Õhuliini parameetrid<br />
Kir<strong>ja</strong>ndus: Raamat „Jaotusvõrgud“<br />
5<br />
3.2 Keskpingevõrkude ehitus DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets <strong>ELEKTRIVARUSTUS</strong><br />
• Loetletud parameetrid määratakse liini projekteerimisel<br />
iga konkreetse juhtumi kohta eraldi, arvestades<br />
<br />
<br />
<br />
liini pinget,<br />
juhtme marki,<br />
kohalikke tingimusi, kehtivaid norme jm.<br />
• Juhtmetena kasutatakse keskpingevõrkudes<br />
pal<strong>ja</strong>sjuhtmeid,<br />
isoleerjuhtmeid <strong>ja</strong><br />
universaalkaableid.<br />
Kir<strong>ja</strong>ndus: Raamat „Jaotusvõrgud“<br />
6<br />
3.2 Keskpingevõrkude ehitus DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets <strong>ELEKTRIVARUSTUS</strong><br />
Juht peaks olema<br />
hea elektrijuhtivusega,<br />
suure mehaanilise tugevusega,<br />
vastupidav keemilisele toimele ning<br />
odav.<br />
• Neile tingimustele ei vasta ükski juhtmemater<strong>ja</strong>l<br />
eraldi võetuna. Otsitakse sobivaid<br />
kompromisslahendusi.<br />
• Pal<strong>ja</strong>sjuhtmetena on kasutusel terasalumiiniumjuhtmed,<br />
kus voolujuhtivaks mater<strong>ja</strong>liks on<br />
alumiinium, mida mehaaniliselt on tugevdatud<br />
terasega.<br />
Kir<strong>ja</strong>ndus: Raamat „Jaotusvõrgud“<br />
7<br />
3.2 Keskpingevõrkude ehitus DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets <strong>ELEKTRIVARUSTUS</strong><br />
Õhuliini teras-alumiiniumjuhtme ristlõige<br />
1 – alumiiniumjuht, 2 – terassüdamik-kandetross<br />
• Enamasti on tegemist traatidest kihiti<br />
kokkukeerutatud köisjuhtmetega. Eelistatakse<br />
juhtmemarke AS-35/6,2 (alumiiniumi ristlõige 35 mm 2<br />
<strong>ja</strong> terase 6,2 mm 2 ), AS-50/8,0 <strong>ja</strong> AS-70/11,0.<br />
Kir<strong>ja</strong>ndus: Raamat „Jaotusvõrgud“<br />
8<br />
3.2 Keskpingevõrkude ehitus DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets <strong>ELEKTRIVARUSTUS</strong><br />
Õhuliinide<br />
töökindluse<br />
tõstmiseks<br />
kasutatakse<br />
tänapäeval ka<br />
isoleerjuhtmeid<br />
Kaetud juhtmetega õhuliin<br />
ehk PAS-liin<br />
Allikas: ENSTO<br />
kodulehekülg<br />
Kir<strong>ja</strong>ndus: Raamat „Jaotusvõrgud“<br />
9<br />
3.2 Keskpingevõrkude ehitus DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets <strong>ELEKTRIVARUSTUS</strong><br />
Juhtme mater<strong>ja</strong>liks on alumiiniumisulam AlMgSi<br />
ning isolatsiooni mater<strong>ja</strong>liks riststruktureeritud<br />
polüeteen XLPE.<br />
Kaetud õhuliinijuhe PAS-W, 20 kV<br />
Draka Keila Cables<br />
Kir<strong>ja</strong>ndus: Raamat „Jaotusvõrgud“<br />
10<br />
3.2 Keskpingevõrkude ehitus DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets <strong>ELEKTRIVARUSTUS</strong><br />
• Kasutatakse ristlõikeid 35, 50, 70, 95, 120 <strong>ja</strong> 150<br />
mm 2 .<br />
• Magistraalliinidel eelistatakse ristlõikeid 70 või 95<br />
mm 2 ning haruliinidel 35 või 50 mm 2 (SAXkeskpingeõhuliin).<br />
•<br />
Alumiiniumsulamist kandetrossiga rippkeerkaabel AMKA<br />
Draka Keila Cables<br />
Kir<strong>ja</strong>ndus: Raamat „Jaotusvõrgud“<br />
11<br />
3.2 Keskpingevõrkude ehitus DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets <strong>ELEKTRIVARUSTUS</strong><br />
Universaalkaablid on ette nähtud paigaldada<br />
pinnasesse, õhku <strong>ja</strong> vette (AHXAMK-WM ehk Multi-<br />
Wiski <strong>ja</strong> EXCEL).<br />
20 kV jõukaabel AHXAMK-W 12/20 (24) kV<br />
Draka Keila Cables<br />
Kir<strong>ja</strong>ndus: Raamat „Jaotusvõrgud“<br />
12<br />
3.2 Keskpingevõrkude ehitus DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets <strong>ELEKTRIVARUSTUS</strong><br />
Isoleerjuhtmetega <strong>ja</strong> pal<strong>ja</strong>sjuhtmetega keskpingeõhuliin<br />
Kir<strong>ja</strong>ndus: Raamat „Jaotusvõrgud“<br />
13<br />
3.2 Keskpingevõrkude ehitus DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets <strong>ELEKTRIVARUSTUS</strong><br />
• Eestis kasutusel olevate õhuliinide pal<strong>ja</strong>sjuhtmete<br />
tehnilised andmed on tabelis, kus<br />
M tähistab vaskjuhtmeid,<br />
A - alumiiniumjuhtmeid,<br />
AS - terasalumiiniumjuhtmeid <strong>ja</strong><br />
SAX - isoleerjuhtmeid juhtmemater<strong>ja</strong>lina<br />
alumiinium.<br />
• Keskpingevõrkudes kasutatakse enam teras- või<br />
alumiiniumpal<strong>ja</strong>sjuhtmeid.<br />
Kir<strong>ja</strong>ndus: Raamat „Jaotusvõrgud“<br />
14<br />
3.2 Keskpingevõrkude ehitus DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets <strong>ELEKTRIVARUSTUS</strong><br />
Juhtme mark<br />
Tabel. Juhtmete tehnilised andmed<br />
Aktiivtakistus<br />
+20 °C juures<br />
Ω/km<br />
Reaktiivtakistus<br />
Ω/km<br />
Lubatud vool<br />
õhu +25 °C<br />
juures<br />
A<br />
Mass<br />
kg/km<br />
M-16 1,20 0,411 130 140<br />
M-25 0,74 0,397 180 221<br />
M-50 0,39 0,375 270 439<br />
M-70 0,28 0,365 340 618<br />
A-25 1,28 0,391 135 68<br />
A-50 0,64 0,369 215 136<br />
A-70 0,46 0,355 265 191<br />
AS-35/6,2 0,85 0,387 175 150<br />
AS-50/8,0 0,65 0,375 210 196<br />
AS-70/11 0,46 0,365 265 275<br />
AS-120/19 0,27 0,348 380 492<br />
AS-240/39 0,13 0,326 610 997<br />
SAX-50 0,72 0,326 245 200<br />
SAX-70 0,49 0,316 310 270<br />
SAX-150 0,24 0,292 485 530<br />
Kir<strong>ja</strong>ndus: Raamat „Jaotusvõrgud“<br />
15<br />
3.2 Keskpingevõrkude ehitus DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets <strong>ELEKTRIVARUSTUS</strong><br />
• Keskpingeõhuliinide mastide mater<strong>ja</strong>liks on puit,<br />
raudbetoon, teras või alumiiniumisulamid. Põhiliselt on<br />
Eestis levinud puitmastid <strong>ja</strong> raudbetoonmastid.<br />
• Puitmaste tuleb<br />
kaitseks<br />
mädaniku <strong>ja</strong><br />
kahjurite eest<br />
eelnevalt<br />
autoklaavis<br />
antiseptikutega<br />
immutada.<br />
Kir<strong>ja</strong>ndus: Raamat „Jaotusvõrgud“<br />
16<br />
3.2 Keskpingevõrkude ehitus DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets <strong>ELEKTRIVARUSTUS</strong><br />
• Raudbetoon-mastid on küll pika tööeaga, kuid nende<br />
puuduseks on haprus.<br />
•<br />
Foto a<strong>ja</strong>lehest „Sakala“<br />
Aktsiaseltsi<br />
Vaiko<br />
töömehed<br />
kisuvad Paistu<br />
vallas kulgeval<br />
keskpingeliinil<br />
betoonmastide<br />
jäänuseid<br />
maast väl<strong>ja</strong>,<br />
et paigaldada<br />
puitmaste.<br />
Kir<strong>ja</strong>ndus: Raamat „Jaotusvõrgud“<br />
17<br />
3.2 Keskpingevõrkude ehitus DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets <strong>ELEKTRIVARUSTUS</strong><br />
Terasmastid peavad olema korrosioonikaitseks kas<br />
kuumtsingitud või värvitud.<br />
Harku ala<strong>ja</strong>ama terasmastid . Allikas : AS JU Metall kodulehekülg<br />
Kir<strong>ja</strong>ndus: Raamat „Jaotusvõrgud“<br />
18<br />
3.2 Keskpingevõrkude ehitus DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets <strong>ELEKTRIVARUSTUS</strong><br />
Otstarbe alusel <strong>ja</strong>otatakse maste kandemastideks,<br />
nurgamastideks, ankrumastideks, lõpumastideks,<br />
hargnemismastideks jm.<br />
a) b) c) d)<br />
20 kV pal<strong>ja</strong>sjuhtmelise õhuliini kandemast (a) <strong>ja</strong> hargnemismast (b) ning<br />
isoleerjuhtmelise õhuliini kandemast (c) <strong>ja</strong> nurgamast (d)<br />
Kir<strong>ja</strong>ndus: Raamat „Jaotusvõrgud“<br />
19<br />
3.2 Keskpingevõrkude ehitus DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets <strong>ELEKTRIVARUSTUS</strong><br />
Kaheahelaline metallist kandemast <strong>ja</strong> nurgamast<br />
Allikas: fotoalbum.ee<br />
Kir<strong>ja</strong>ndus: Raamat „Jaotusvõrgud“<br />
20<br />
3.2 Keskpingevõrkude ehitus DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets <strong>ELEKTRIVARUSTUS</strong><br />
Kaheahelaline metallist ankrumast <strong>ja</strong> lõpumast<br />
Allikas: fotoalbum.ee<br />
Kir<strong>ja</strong>ndus: Raamat „Jaotusvõrgud“<br />
21<br />
3.2 Keskpingevõrkude ehitus DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets <strong>ELEKTRIVARUSTUS</strong><br />
Elektrijuhtmeid isoleeritakse mastist isolaatoritega.<br />
Levinumateks on tugi- ehk kandeisolaatorid <strong>ja</strong> ripp- ehk<br />
tõmbisolaatorid.<br />
Tugiisolaatorid.<br />
ENSTO toode<br />
Kir<strong>ja</strong>ndus: Raamat „Jaotusvõrgud“<br />
22<br />
3.2 Keskpingevõrkude ehitus DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets <strong>ELEKTRIVARUSTUS</strong><br />
Tõmbeisolaatorid õhuliinil<br />
Tõmbeisolaator<br />
ENSTO toode<br />
Kir<strong>ja</strong>ndus: Raamat „Jaotusvõrgud“<br />
23<br />
3.2 Keskpingevõrkude ehitus DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets <strong>ELEKTRIVARUSTUS</strong><br />
Isoleermater<strong>ja</strong>liks on tavaliselt portselan või klaas.<br />
Klaasisolaator<br />
Portselanisolaator<br />
Kir<strong>ja</strong>ndus: Raamat „Jaotusvõrgud“<br />
24<br />
3.2 Keskpingevõrkude ehitus DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets <strong>ELEKTRIVARUSTUS</strong><br />
Järjest enam kasutatakse<br />
keskpingevõrkudes<br />
komposiit- ehk<br />
polümeerisolaatoreid,<br />
mis on kerged,<br />
ultraviolettkiirguskindlad,<br />
hüdrofoobsete<br />
omadustega <strong>ja</strong> suure<br />
mehaanilise tugevusega.<br />
Kir<strong>ja</strong>ndus: Raamat „Jaotusvõrgud“<br />
25<br />
3.2 Keskpingevõrkude ehitus DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets <strong>ELEKTRIVARUSTUS</strong><br />
Pingel 35 kV kasutatakse<br />
laialdaselt taldrikisolaatoritest<br />
koosnevaid paindühenduses<br />
isolaatorkette.<br />
Taldrikisolaatorite arv ketis on<br />
tavaliselt 2 või 3, sõltudes masti<br />
mater<strong>ja</strong>list <strong>ja</strong> tüübist<br />
Kir<strong>ja</strong>ndus: Raamat „Jaotusvõrgud“<br />
26<br />
3.2 Keskpingevõrkude ehitus DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets <strong>ELEKTRIVARUSTUS</strong><br />
Kir<strong>ja</strong>ndus: Raamat „Jaotusvõrgud“<br />
27<br />
3.2 Keskpingevõrkude ehitus DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets <strong>ELEKTRIVARUSTUS</strong><br />
Õhuliini mastide<br />
konstruktsiooni<br />
kuuluvad traaversid.<br />
Traaversid tagavad<br />
juhtmete nõutava<br />
vahekauguse<br />
olenevalt rippest <strong>ja</strong><br />
visangust.<br />
Traaversid<br />
valmistatakse<br />
kuumtsingitud<br />
terasest.<br />
Kir<strong>ja</strong>ndus: Raamat „Jaotusvõrgud“<br />
28<br />
3.2 Keskpingevõrkude ehitus DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets <strong>ELEKTRIVARUSTUS</strong><br />
• Õhuliinide tarvikute hulka kuuluvad veel tõmmitsad <strong>ja</strong><br />
toed mastide stabiliseerimiseks ning mitmesugused<br />
kinnitusdetailid.<br />
Kir<strong>ja</strong>ndus: Raamat „Jaotusvõrgud“<br />
29<br />
3.2 Keskpingevõrkude ehitus DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets <strong>ELEKTRIVARUSTUS</strong><br />
•<br />
• Tõmmitsad <strong>ja</strong> toed on ette nähtud mastile mõjuvate<br />
jõudude tasakaalustamiseks, kui vabalt seisva masti<br />
püsivus pole tagatud. Enamasti on tõmmitsad<br />
valmistatud terasköisjuhtmetest ning need kinnitatakse<br />
järelpingutamist võimaldava aasaga ankruvardale.<br />
• Õhuliinide korral on olulisteks mõisteteks liini trass,<br />
liini kaitsevöönd <strong>ja</strong> liinikoridor.<br />
• Liini trassiks nimetatakse liini kulgu tähistavat joont,<br />
mille valikul tuleb lähtuda nõuetekohase kaitsevööndi <strong>ja</strong><br />
liinikoridori võimalikkusest.<br />
Kir<strong>ja</strong>ndus: Raamat „Jaotusvõrgud“<br />
30<br />
3.2 Keskpingevõrkude ehitus DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets <strong>ELEKTRIVARUSTUS</strong><br />
• Liini kaitsevöönd on ala, kus tehnovõrkude<br />
ohtlikkusest <strong>ja</strong> kaitseva<strong>ja</strong>dusest tulenevalt<br />
kitsendatakse kinnisvara valda<strong>ja</strong> tegevust.<br />
• Kehtiva korra kohaselt ulatub liini kaitsevöönd<br />
6…20 kV keskpingevõrgus 10 m mõlemale poole liini<br />
telge.<br />
Kir<strong>ja</strong>ndus: Raamat „Jaotusvõrgud“<br />
31<br />
3.2 Keskpingevõrkude ehitus DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets <strong>ELEKTRIVARUSTUS</strong><br />
½ kaitsevööndi kogulaiusest<br />
½ kaitsevööndi kogulaiusest<br />
Kaitsevööndi kogulaius<br />
Õhuliini kaitsevööndi selgituseks<br />
Kir<strong>ja</strong>ndus: Raamat „Jaotusvõrgud“<br />
32<br />
3.2 Keskpingevõrkude ehitus DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets <strong>ELEKTRIVARUSTUS</strong><br />
• Liinikoridoriks nimetatakse muudest ra<strong>ja</strong>tistest <strong>ja</strong><br />
looduslikest takistustest vaba ruumi, mis<br />
normaalolukorras tagab liini puutumatuse <strong>ja</strong><br />
ohutuse.<br />
• Liinikoridori laius on määratud lubatud<br />
vahekaugustega hoonetest, puudest <strong>ja</strong> tehnora<strong>ja</strong>tistest.<br />
• Isoleerjuhtmetega <strong>ja</strong> pal<strong>ja</strong>sjuhtmetega keskpingeõhuliinide<br />
liinikoridoride näited on joonisel 3.19.<br />
Kir<strong>ja</strong>ndus: Raamat „Jaotusvõrgud“<br />
33<br />
3.2 Keskpingevõrkude ehitus DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets <strong>ELEKTRIVARUSTUS</strong><br />
20 kV pal<strong>ja</strong>sjuhtmed<br />
rõhtpaigutus<br />
20 kV pal<strong>ja</strong>sjuhtmed<br />
kolmnurkpaigutus<br />
a)<br />
20 kV isoleerjuhtmed<br />
rõhtpaigutus<br />
20 kV isoleerjuhtmed<br />
püstpaigutus<br />
b)<br />
Joonis 3.19 Pal<strong>ja</strong>sjuhtmetega (a) <strong>ja</strong> isoleerjuhtmetega<br />
(b) keskpingeõhuliini liinikoridorid<br />
Kir<strong>ja</strong>ndus: Raamat „Jaotusvõrgud“<br />
34<br />
3.2 Keskpingevõrkude ehitus DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets <strong>ELEKTRIVARUSTUS</strong><br />
3.2.2 Kaabelliinid<br />
• Maakaabelliinide töökindluse tase on tunduvalt<br />
kõrgem kui tavalistel õhuliinidel. Nad nõuavad vähem<br />
ruumi, on välismõjude eest paremini kaitstud ning<br />
ohutumad. Teisalt on kaabelliinid aga kallimad <strong>ja</strong><br />
nende remont aeganõudvam.<br />
• Kaabelliine ra<strong>ja</strong>takse peamiselt linnades <strong>ja</strong> muudes<br />
tiheda asustusega piirkondades, kus see on sageli<br />
ainuvõimalik lahendus. Tavaliselt mõeldakse<br />
kaabelliinide all elektriliine, mis paiknevad maa all.<br />
Kaabelliinid võivad aga asuda ka hoonete sees, väl<strong>ja</strong>s,<br />
vees, õhus jm.<br />
Kir<strong>ja</strong>ndus: Raamat „Jaotusvõrgud“<br />
35<br />
3.2 Keskpingevõrkude ehitus DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets <strong>ELEKTRIVARUSTUS</strong><br />
• Kaablite konstruktsioon on suhteliselt keerukas,<br />
sõltudes nimipingest, soonte arvust, mater<strong>ja</strong>list ning<br />
töötingimustest.<br />
• Kaablisooned, üks või mitu, paiknevad mantli sees,<br />
mis on ette nähtud kaitseks mehaaniliste vigastuste,<br />
korrosiooni <strong>ja</strong> niiskuse eest.<br />
• Kaablis ei tohi niiskus levida piki- ega ristsuunas.<br />
Selleks on kaablis juhi kiudude vahel pikisuunaline <strong>ja</strong><br />
juhtide vahel ristisuunaline veetõke.<br />
• Keskpingekaablite isolatsioonimater<strong>ja</strong>liks on<br />
ekstrudeeritud polüvinüülkloriid (PVC) <strong>ja</strong> polüeteen<br />
(PE, PEX, XLPE).<br />
Kir<strong>ja</strong>ndus: Raamat „Jaotusvõrgud“<br />
36<br />
3.2 Keskpingevõrkude ehitus DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets <strong>ELEKTRIVARUSTUS</strong><br />
• Kaablimantli ülesanne on kaitsta isolatsiooni<br />
niiskuse eest <strong>ja</strong> kindlustada hermeetilisus.<br />
• Mantli mater<strong>ja</strong>liks on plii, alumiinium, plastmass<br />
(polüeteen) või ka kumm. Pliimantel on tavaliselt<br />
kaablitel, mida kasutatakse korrosiooniohtlikus<br />
keskkonnas <strong>ja</strong> vee all.<br />
• Kaablimantlit kaitstakse vigastuste eest<br />
kaitsesoomusega, kaabli kaitsesoomust <strong>ja</strong><br />
metallmantlit korrosiooni eest välismantliga, mis on<br />
tavaliselt valmistatud bituumenigaImmutatud<br />
kiudmater<strong>ja</strong>list või plastmassist.<br />
Kir<strong>ja</strong>ndus: Raamat „Jaotusvõrgud“<br />
37<br />
3.2 Keskpingevõrkude ehitus DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets <strong>ELEKTRIVARUSTUS</strong><br />
Joonis 3.20 Keskpingekaablite konstruktsiooni näited:<br />
kolmesooneline ümber keskjuhtme keerutatud<br />
keskpingekaabel (a), kolmesooneline keskpingekaabel (b)<br />
<strong>ja</strong> ühesooneline keskpingekaabel (c)<br />
Kir<strong>ja</strong>ndus: Raamat „Jaotusvõrgud“<br />
38<br />
3.2 Keskpingevõrkude ehitus DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets <strong>ELEKTRIVARUSTUS</strong><br />
• Joonisel 3.20a on kujutatud kolmesoonelist<br />
keskjuhtmega kaablit AHXAMK-W, mis on tuntud ka<br />
kui Wiski-kaabel. Selline kaabel on ette nähtud<br />
paigaldamiseks maa alla ning kohtkindlana sise- <strong>ja</strong><br />
välisruumidesse, riiulitele ning torudesse.<br />
• Keerutatud <strong>ja</strong> tihendatud vasest keskjuhtme<br />
otstarbeks on luua lai maandussüsteem. Keskjuhe<br />
maandatakse mõlemast otsast (ala<strong>ja</strong>amades), tagades<br />
sellega madalama summaarse maandustakistuse.<br />
Kir<strong>ja</strong>ndus: Raamat „Jaotusvõrgud“<br />
39<br />
3.2 Keskpingevõrkude ehitus DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets <strong>ELEKTRIVARUSTUS</strong><br />
• Joonisel 3.20b on kolmesooneline keskpingekaabel<br />
AHXCMK-WTC, mida võib paigaldada<br />
kaablikanalisse, pinnasesse <strong>ja</strong> vette. Eriti sobib seda<br />
tüüpi kaabel pinnasesse sissekündmiseks.<br />
• Kolm faasisoont on sellel kaablil omavahel kokku<br />
keerutatud <strong>ja</strong> seotud pooljuhtiva lindiga.<br />
• Lisatud on kontsentriline juht – kiht paralleelseid<br />
vasktraate <strong>ja</strong> vasest kontaktlint, mis täidab sama<br />
ülesannet kui keskjuhe eelmisel kaablil. Kaablikattena<br />
kasutatakse ilmastikukindlat polüeteeni.<br />
Kir<strong>ja</strong>ndus: Raamat „Jaotusvõrgud“<br />
40<br />
3.2 Keskpingevõrkude ehitus DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets <strong>ELEKTRIVARUSTUS</strong><br />
• Kolmandana kujutatud keskpingekaabel AXLJ-TT on<br />
ühesooneline (joonis 3.20c). Seda kaablit võib<br />
paigaldada torudesse, pinnasesse (ka sisse künda)<br />
või vette. Kaabel on veetihe nii piki- kui põiksuunas.<br />
• Polümeerisolatsiooniga kaablite kõrval on kasutusel<br />
eelmistel aastakümnetel paigaldatud paberõliisolatsiooniga<br />
kaablid, mille kaablisooned on<br />
isoleeritud viskoosse õliga immutatud paberiga.<br />
Paberkaablite puudusteks võrreldes polümeerkaablitega<br />
on suurem kaal, õlilekke võimalus,<br />
hooldeva<strong>ja</strong>dus <strong>ja</strong> kaablimuhvide väiksem<br />
töökindlus.<br />
Kir<strong>ja</strong>ndus: Raamat „Jaotusvõrgud“<br />
41<br />
3.2 Keskpingevõrkude ehitus DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets <strong>ELEKTRIVARUSTUS</strong><br />
• Kasutusel on kaablimuhvid, mis võimaldavad<br />
omavahel ühendada paber- <strong>ja</strong> polümeerkaableid.<br />
See lubab väl<strong>ja</strong> vahetada ainult osa paberkaablist<br />
polümeerkaabli vastu, kui kaabel on lühistunud või<br />
muul viisil kahjustatud.<br />
• Kaabelliinide ra<strong>ja</strong>misel tuleb arvestada konkreetseid<br />
olusid, eriti kaabli <strong>ja</strong>hutustingimusi. Tähele tuleb<br />
panna, kas kaableid on paigaldises üks või enam, kas<br />
kaabel asetseb kaablikanalis või õhus.<br />
Kir<strong>ja</strong>ndus: Raamat „Jaotusvõrgud“<br />
42<br />
3.2 Keskpingevõrkude ehitus DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets <strong>ELEKTRIVARUSTUS</strong><br />
• Levinud on kaablite paigaldamine<br />
kaablikraavidesse. Selleks et vältida kaabli<br />
vigastamist, kaetakse kraavi põhi liivapad<strong>ja</strong>ga või<br />
pinnasega, millele asetatakse kaabel, mis omakorda<br />
kaetakse liiva või pinnasega kaitseks veel<br />
kaitseplokid või tellised.<br />
• Kaablite kaitseks kasutatakse ka plaate, renne ning<br />
terasest, betoonist, plastmassist või keraamilisest<br />
mater<strong>ja</strong>list torusid.<br />
• Kaablikraavi pinnas tihendatakse.<br />
• Näiteid kaablite paigaldamise kohta leiab jooniselt 3.21.<br />
Kir<strong>ja</strong>ndus: Raamat „Jaotusvõrgud“<br />
43<br />
3.2 Keskpingevõrkude ehitus DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets <strong>ELEKTRIVARUSTUS</strong><br />
Kaabli paigaldus torus<br />
Pealiskiht<br />
Kaitse<br />
Kollane veniv hoiatuslint<br />
Liivapadi<br />
Täide<br />
Kaabli paigaldus<br />
plaat- või lintkaitsega<br />
Kaitse<br />
Liivapadi<br />
Pealiskiht<br />
Kollane veniv hoiatuslint<br />
Täide<br />
Joonis 3.21 Näiteid keskpingekaablite paigaldamisest<br />
Kir<strong>ja</strong>ndus: Raamat „Jaotusvõrgud“<br />
44<br />
3.2 Keskpingevõrkude ehitus DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets <strong>ELEKTRIVARUSTUS</strong><br />
• 6…20 kV nimipingega kaabel paigutatakse enamasti<br />
0,7 m sügavusele.<br />
• 35 kV kaabli puhul on nõutav sügavus 1 m.<br />
• Kaablite jätkamiseks <strong>ja</strong> ühendamiseks teiste liinide<br />
<strong>ja</strong> seadmetega kasutatakse jätku- <strong>ja</strong> otsamuhve.<br />
Sõltuvalt kaabli margist võib muhvide konstruktsioon<br />
erineda.<br />
Kir<strong>ja</strong>ndus: Raamat „Jaotusvõrgud“<br />
45<br />
3.2 Keskpingevõrkude ehitus DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets <strong>ELEKTRIVARUSTUS</strong><br />
• Jätkumuhvi konstruktsioon sõltub ennekõike sellest,<br />
kas on va<strong>ja</strong> omavahel ühendada kahte<br />
polümeerkaablit, kahte paberkaablit või paber- <strong>ja</strong><br />
polümeerkaablit.<br />
• Ka pinnases või veekogudes kasutatavate muhvide<br />
konstruktsioonid on erinevad.<br />
• Ensto Elekter AS-i keskpingekaabli otsamuhv välispaigalduseks<br />
on joonisel 3.22.<br />
Kir<strong>ja</strong>ndus: Raamat „Jaotusvõrgud“<br />
46<br />
3.2 Keskpingevõrkude ehitus DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets <strong>ELEKTRIVARUSTUS</strong><br />
Joonis 3.22 Keskpingekaabli otsamuhv<br />
välispaigalduseks<br />
Kir<strong>ja</strong>ndus: Raamat „Jaotusvõrgud“<br />
47<br />
3.2 Keskpingevõrkude ehitus DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets <strong>ELEKTRIVARUSTUS</strong><br />
• Kaablite ristlõiked on enamasti 3×25…3×240 mm 2 ..<br />
Vähendamaks paigaldus- <strong>ja</strong> laokulusid on eelisristlõigeteks<br />
3×50 mm 2 , 3×120 mm 2 <strong>ja</strong> 3×240 mm 2 .<br />
• Kaabli ristlõike valikul tuleb lähtuda lubatud<br />
pingekaost <strong>ja</strong> tagada, et kaitseaparatuuri<br />
rakendusvool ei ületaks kaablile kestvalt lubatud<br />
voole antud paigaldustingimustes.<br />
• Kaitseaparaadi rakendusvoolu määramisel tuleb<br />
lähtuda konkreetse kaabli töövoolust <strong>ja</strong> vähimast<br />
kahefaasilisest ning suurimast kolmefaasilisest<br />
lühisvoolust vastavalt lubatud soojustingimustele.<br />
Kir<strong>ja</strong>ndus: Raamat „Jaotusvõrgud“<br />
48<br />
3.2 Keskpingevõrkude ehitus DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets <strong>ELEKTRIVARUSTUS</strong><br />
• Soojuslikud tingimused olenevad kaablite paigalduse<br />
viisist, pinnase temperatuuris, kaabli<br />
paigalduse sügavusest, pinnase omadustest.<br />
Oluline näita<strong>ja</strong> kaabli käitu silmas pidades on lubatud<br />
koormusvool. Kaablite tehnilised andmed on tabelis<br />
3.5.<br />
Tabel 3.4 IEC ristlõigete skaala <strong>ja</strong> eelisristlõiked mm 2<br />
Ristlõigete 3×25 3×35 3×50 3×70 3×95<br />
skaala 3×120 3×150 3×185 3×240<br />
Eelisristlõiked 3×50 3×120 3×240<br />
Kir<strong>ja</strong>ndus: Raamat „Jaotusvõrgud“<br />
49<br />
3.2 Keskpingevõrkude ehitus DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets <strong>ELEKTRIVARUSTUS</strong><br />
Soone<br />
ristlõige<br />
mm 2<br />
Aktiivtakistus<br />
(+20 °C)<br />
Ω/km<br />
Tabel 3.5 Kaablite tehnilised andmed<br />
Lubatud vool<br />
(+25 °C)<br />
A<br />
Soone<br />
ristlõige<br />
mm 2<br />
Aktiivtakistus<br />
(+20 °C)<br />
Ω /km<br />
Lubatud vool<br />
(+25 ° C)<br />
A<br />
Vask 6 kV 10 kV Alumiinium 6 kV 10 kV<br />
10 1,793 55 - 10 2,94 42 -<br />
16 1,121 65 60 16 1,838 50 46<br />
25 0,7172 90 85 25 1,176 70 65<br />
35 0,5123 110 105 35 0,84 85 80<br />
50 0,3586 145 135 50 0,588 110 105<br />
70 0,2561 175 165 70 0,42 135 130<br />
95 0,1887 215 200 95 0,3095 165 155<br />
120 0,1494 250 240 120 0,245 190 185<br />
150 0,1195 290 270 150 0,196 225 210<br />
185 0,0969 325 305 185 0,1589 250 235<br />
240 0,0747 375 350 240 0,1225 290 270<br />
Kir<strong>ja</strong>ndus: Raamat „Jaotusvõrgud“<br />
50<br />
3.2 Keskpingevõrkude ehitus DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets <strong>ELEKTRIVARUSTUS</strong><br />
• Elektrivõrgu operatiivjuhtimise seisukohalt on<br />
oluline teada kaablitele lubatud voole, mille järgi on<br />
võimalik teha otsuseid kaablite koormatavuse kohta<br />
ümberlülituste tegemiseks elektrivõrgus tarbi<strong>ja</strong>te<br />
elektrivarustamise tagamisel ning rikete likvideerimisel.<br />
• Uued keskpingekaabelliinid Eestis tehakse<br />
kaablitega, millel on kolm alumiinium- või vasksoont<br />
ning maandatav vaskekraan või keskjuhe.<br />
• Paigaldatavate kaablite nimipinge valitakse 20 kV (või<br />
24) kV, arvestades üleminekut sellele pingele tulevikus.<br />
Kir<strong>ja</strong>ndus: Raamat „Jaotusvõrgud“<br />
51<br />
3.2 Keskpingevõrkude ehitus DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets <strong>ELEKTRIVARUSTUS</strong><br />
3.2.3 Trafod<br />
• Ala<strong>ja</strong>amade tähtsaimad seadmed on trafod.<br />
• Trafode arv ala<strong>ja</strong>amas sõltub piirkonnast, kus ala<strong>ja</strong>am<br />
asub, töökindluse nõuetest <strong>ja</strong> muudest teguritest.<br />
• Ha<strong>ja</strong>asustusega piirkondades, kus tarbimine on väike <strong>ja</strong><br />
kõrget elektrivarustuskindlust ei nõuta, seatakse sageli üles<br />
vaid üks trafo.<br />
• Linnades <strong>ja</strong> tähtsate ning kõrget elektrivarustuskindlust<br />
nõudvate tarbi<strong>ja</strong>tega piirkondades on ala<strong>ja</strong>amades tavaliselt<br />
kaks või enam trafot.<br />
• Keskpingevõrkude trafode nimivõimsuste <strong>ja</strong>da on 50,<br />
100, 160, 250, 400, 630, 800, 1000, 1600 <strong>ja</strong> 2500 kVA.<br />
Kir<strong>ja</strong>ndus: Raamat „Jaotusvõrgud“<br />
52<br />
3.2 Keskpingevõrkude ehitus DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets <strong>ELEKTRIVARUSTUS</strong><br />
• Trafod on enamasti viieastmelised reguleerimisdiapasooniga<br />
±2×2,5%. Kasutuses on ka<br />
kolmeastmelisi trafosid reguleerimisdiapasooniga<br />
±5%.<br />
• Toiteala<strong>ja</strong>amade trafodel võib reguleerimisastmeid<br />
olla rohkem. Näiteks 110 kV trafol on võimalik pinget<br />
reguleerida vahemikus ± 9×1,78 %.<br />
• Toiteala<strong>ja</strong>amade trafod on koormuse all reguleeritavad,<br />
<strong>ja</strong>otustrafod aga mitte. Selliste trafode<br />
pingeastet saab muuta vaid väl<strong>ja</strong>lülitatud olukorras.<br />
Kir<strong>ja</strong>ndus: Raamat „Jaotusvõrgud“<br />
53<br />
3.2 Keskpingevõrkude ehitus DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets <strong>ELEKTRIVARUSTUS</strong><br />
• Keskpingevõrkudesse ülesseatavate uute trafode<br />
nimi- <strong>ja</strong> nimitalitluspinged on<br />
6 – 6,3 ± 2×2,5 % / 0,410 kV<br />
10 – 10,5 ± 2×2,5 % / 0,410 kV<br />
15 – 15,75 ± 2×2,5 % / 0,410 kV<br />
20 – 21,00 ± 2×2,5 % / 0,410 kV.<br />
• Paigaldatakse ka trafosid kahe ülempingemähisega<br />
nimitalitluspingega 6,3 kV <strong>ja</strong> 10,5 kV. Eesmärgiks on<br />
kiirendada elektrivõrgu rekonstrueerimist tulevikus, kui<br />
toimub üleminek seniselt 6 kV pingelt pingele 10 kV.<br />
Kir<strong>ja</strong>ndus: Raamat „Jaotusvõrgud“<br />
54<br />
3.2 Keskpingevõrkude ehitus DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets <strong>ELEKTRIVARUSTUS</strong><br />
• Jaotusvõrgus kasutatakse nii õliisolatsiooniga kui ka<br />
kuivisolatsiooniga trafosid, mille hulgas moodustavad<br />
omaette rühma valuvaiktrafod, kus mähised on<br />
valatud epoksüüdvaigu sisse ning on väliskeskkonnast<br />
täielikult eraldatud.<br />
• Valuvaiktrafod taluvad võrreldes õliisolatsiooniga<br />
trafodega paremini lühia<strong>ja</strong>list ülekoormust.<br />
Pikaa<strong>ja</strong>liste ülekoormuste korral on va<strong>ja</strong>lik lisa<strong>ja</strong>hutus.<br />
• Kuivtrafod on õlitrafodega võrreldes 10…15%<br />
kallimad. Kasutatakse ennekõike tuleohtlikes<br />
kohtades. Tavaolukorras kasutatakse siiski õlitrafosid.<br />
Kir<strong>ja</strong>ndus: Raamat „Jaotusvõrgud“<br />
55<br />
3.2 Keskpingevõrkude ehitus DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets <strong>ELEKTRIVARUSTUS</strong><br />
Joonis 3.23<br />
Kolmefaasilise õlitrafo<br />
läbilõige<br />
Joonis 3.24 Kolmefaasiline<br />
kuivtrafo <strong>ja</strong> valuvaiktrafo<br />
Kir<strong>ja</strong>ndus: Raamat „Jaotusvõrgud“<br />
56<br />
3.2 Keskpingevõrkude ehitus DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets <strong>ELEKTRIVARUSTUS</strong><br />
• Madalpingevõrgu käidu seisukohalt on oluline trafo<br />
lülitusgrupi valik. Keskpingevõrkude trafodes<br />
kasutatakse kolme erinevat lülitusgruppi.<br />
• Kuni 100 kVA trafode korral kasutatakse lülitusgruppi<br />
Yzn, trafodel 160…2500 kVA lülitusgruppi Dyn ning<br />
nende kõrval ka lülitusgruppi Yyn.<br />
• Tähed Y või y <strong>ja</strong> D või d ning Z või z osutavad vastavalt<br />
primaar- või sekundaarmähise (suur- või väiketähed)<br />
lülitusviisile – täht-, kolmnurk- või siksaklülitusele.<br />
Kir<strong>ja</strong>ndus: Raamat „Jaotusvõrgud“<br />
57<br />
3.2 Keskpingevõrkude ehitus DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets <strong>ELEKTRIVARUSTUS</strong><br />
• Kui täht- või siksaklülituses mähise neutraal<br />
maandatakse (ühendus neutraaliga on toodud trafo<br />
lülituskilbile), kuulub tähisesse täht N või n.<br />
• Lülitusgrupile järgnev number (nt Dyn11) näitab<br />
sama faasi sekundaarpinge vektori nihkumist<br />
primaarpinge vektori suhtes kella numbrilaual, kui<br />
primaarpinge vektor on asetatud 12-le.<br />
• Paralleeltööle (nt operatiivselt koormuse üleviimise<br />
a<strong>ja</strong>ks) võib lülitada ainult sama lülitusgrupiga trafosid.<br />
Erinevate lülitusgruppidega trafode skeemid <strong>ja</strong><br />
vektordiagrammid on joonisel 3.25.<br />
Kir<strong>ja</strong>ndus: Raamat „Jaotusvõrgud“<br />
58<br />
3.2 Keskpingevõrkude ehitus DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets <strong>ELEKTRIVARUSTUS</strong><br />
a b c<br />
A B C<br />
C<br />
0<br />
A<br />
a<br />
b<br />
c<br />
B<br />
a b c<br />
A B C<br />
C<br />
11<br />
a<br />
c<br />
0<br />
A<br />
b<br />
B<br />
Yy0<br />
Yd11<br />
11<br />
0<br />
A<br />
11<br />
0<br />
A<br />
a b c<br />
A B C<br />
C<br />
a<br />
c<br />
b<br />
B<br />
a b c<br />
A B C<br />
C<br />
a<br />
c<br />
b<br />
B<br />
Dy11<br />
Joonis 3.25 Trafode skeemid <strong>ja</strong> vektordiagrammid<br />
Kir<strong>ja</strong>ndus: Raamat „Jaotusvõrgud“<br />
59<br />
3.2 Keskpingevõrkude ehitus DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets <strong>ELEKTRIVARUSTUS</strong><br />
• Trafo ühe mähise ühendamisel tähte <strong>ja</strong> teise<br />
ühendamisel kolmnurka takistatakse kõrgemate<br />
harmoonikute levikut elektrivõrgus ning tagatakse, et<br />
trafo faaside koormus primaarpoolel on trafo<br />
sekundaarkoormuste ebavõrdsuse korral ühtlasem.<br />
• Harmoonikutega tuleb arvestada ka trafo<br />
neutraaljuhtme valikul. Harmoonikute esinemisel võib<br />
va<strong>ja</strong>likuks osutuda faasijuhiga võrdne või suurema<br />
ristlõikega neutraaljuht.<br />
• Trafodel nimivõimsustega 50…100 kVA kasutatakse<br />
lülitusgruppi Yzn. Kuna siksaklülituses trafode korral<br />
asub iga mähis trafo kahel sambal, siis asümmeetrilise<br />
koormuse korral püsib pinge sümmeetrilisena. Enam<br />
on levinud siiski lülitusgrupp Dyn.<br />
Kir<strong>ja</strong>ndus: Raamat „Jaotusvõrgud“<br />
60<br />
3.2 Keskpingevõrkude ehitus DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets <strong>ELEKTRIVARUSTUS</strong><br />
• Probleemseteks on Eesti <strong>ja</strong>otusvõrkudes veel<br />
kasutatavad Yyn-lülitusgrupiga trafod. Selliste trafode<br />
asümmeetrilisel koormamisel tekivad madalpingepoolel<br />
suured faasipingete erinevused ning täiendavad<br />
võimsuskaod. Põhimõtteliselt sobivad sellised trafod<br />
ainult sümmeetriliste koormuste korral.<br />
• Trafode arvu <strong>ja</strong> võimsuse valimisel lähtutakse nende<br />
arvutuslikust koormusest.<br />
• Arvestada tuleb ka reserveerimise <strong>ja</strong> avariilise<br />
ülekoormamise võimalusi ning muidugi<br />
ma<strong>ja</strong>nduslikke võimalusi.<br />
Kir<strong>ja</strong>ndus: Raamat „Jaotusvõrgud“<br />
61<br />
3.2 Keskpingevõrkude ehitus DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets <strong>ELEKTRIVARUSTUS</strong><br />
• Enamasti on trafosid ala<strong>ja</strong>amas üks või kaks<br />
olenevalt va<strong>ja</strong>likust elektrivarustuskindluse tasemest <strong>ja</strong><br />
perspektiivsest koormusest.<br />
• Ülesseatud trafode võimsus ST peab normaaltalitlusel<br />
vastama tingimusele<br />
kus<br />
S<br />
T<br />
S<br />
≥<br />
n<br />
S m – ala<strong>ja</strong>ama maksimaalkoormus<br />
n T – trafode arv ala<strong>ja</strong>amas.<br />
m<br />
T<br />
Kir<strong>ja</strong>ndus: Raamat „Jaotusvõrgud“<br />
62<br />
3.2 Keskpingevõrkude ehitus DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets <strong>ELEKTRIVARUSTUS</strong><br />
• Avariijärgses talitluses on tingimuseks<br />
S<br />
≥<br />
S<br />
T<br />
k ⋅ ( nT<br />
− nV<br />
)<br />
kus S AV = S m − S res – ala<strong>ja</strong>ama koormus avariijärgsel talitlusel<br />
(maksimaal- <strong>ja</strong> reservvõimsuse vahe),<br />
n V – väl<strong>ja</strong>lülitatud trafode arv,<br />
k – trafole lubatud koormatustegur avariijärgsel talitlusel<br />
(tavaliselt lubatakse 5 ööpäeval kuni 6 tunni jooksul<br />
koormatustegurit k = 1,4).<br />
• Kahe trafoga ala<strong>ja</strong>amas tuleb valida<br />
S ≥ 0 , 7 ⋅<br />
ning ühe trafoga ala<strong>ja</strong>amas<br />
AV<br />
T S AV<br />
ST ≥ S m .<br />
Kir<strong>ja</strong>ndus: Raamat „Jaotusvõrgud“<br />
63<br />
3.2 Keskpingevõrkude ehitus DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets <strong>ELEKTRIVARUSTUS</strong><br />
3.2.4 Kommutatsiooni- <strong>ja</strong> mõõteaparatuur<br />
• Elektrienergia ülekandmise <strong>ja</strong> <strong>ja</strong>otamise kõikidel tasemetel<br />
on va<strong>ja</strong> elektriahelaid teineteisest eraldada<br />
hooldustööde tegemiseks, rikete likvideerimiseks ning<br />
rikkis seadmete eemaldamiseks elektrivõrgust.<br />
•<br />
• Seadmeid, mille ülesanne on eraldada erinevaid võrguosi<br />
teineteisest, nimetatakse kommutatsiooniseadmeteks.<br />
• Keskpingevõrkude kommutatsiooniseadmeteks on<br />
võimsuslülitid, koormuslülitid, lahklülitid <strong>ja</strong><br />
sulavkaitsmed. Lülituste kõrval normaal- <strong>ja</strong><br />
anormaaltalitluses on va<strong>ja</strong>lik kaitselahutamine, kus<br />
seadmed pikemaks a<strong>ja</strong>ks elektriliselt eraldatakse ning<br />
ohutuse tagamiseks ka maandamine.<br />
Kir<strong>ja</strong>ndus: Raamat „Jaotusvõrgud“<br />
64<br />
3.2 Keskpingevõrkude ehitus DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets <strong>ELEKTRIVARUSTUS</strong><br />
• Joonisel 3.26 on kaks uutes 110/20/10/6 kV<br />
toiteala<strong>ja</strong>amades enam levinud keskpinge<strong>ja</strong>otla skeemi.<br />
a) b)<br />
Joonis 3.26 Toiteala<strong>ja</strong>ama keskpinge<strong>ja</strong>otla<br />
skeemid<br />
• Joonisel 3.26a on <strong>ja</strong>otla, kus keskpingefiidri kommuteerimiseks<br />
kasutatakse võimsus- <strong>ja</strong> lahklüliti<br />
kombinatsiooni.<br />
Kir<strong>ja</strong>ndus: Raamat „Jaotusvõrgud“<br />
65<br />
3.2 Keskpingevõrkude ehitus DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets <strong>ELEKTRIVARUSTUS</strong><br />
• Sellel skeemil on fiidri kaitselahutamiseks <strong>ja</strong> maandamiseks<br />
ühisa<strong>ja</strong>miga kolme lülitusasendiga seade –<br />
lahklüliti/maanduslüliti.<br />
• Fiidri maandamine sellise skeemi korral toimub läbi<br />
võimsuslüliti, mis tähendab, et maanduslüliti <strong>ja</strong><br />
võimsuslüliti on mõlemad sisselülitatud asendis.<br />
• Joonisel 3.26b on <strong>ja</strong>otla, kus võimsuslüliti asub vankril.<br />
Sellise fiidri kaitselahutamine tekitatakse vankri<br />
väl<strong>ja</strong>tõmbamisega lahtrist ning maandamiseks on eraldi<br />
asetsev kohtkindel maanduslüliti.<br />
• Kaugjuhitavad on vanades toite- <strong>ja</strong> vaheala<strong>ja</strong>amades vaid<br />
võimsuslülitid. Uutes ala<strong>ja</strong>amades on võimalik kauglülitada<br />
ka lahk- <strong>ja</strong> maanduslüliteid ning viia vankreid<br />
remondi- või tööasendisse.<br />
Kir<strong>ja</strong>ndus: Raamat „Jaotusvõrgud“<br />
66<br />
3.2 Keskpingevõrkude ehitus DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets <strong>ELEKTRIVARUSTUS</strong><br />
• Elektrivõrgu tähtsaim kommutatsiooniaparaat on<br />
võimsuslüliti. Võimsuslüliti on seade, mis on võimeline<br />
sisse <strong>ja</strong> väl<strong>ja</strong> lülitama nii elektriahela normaal- kui ka<br />
anormaaltalitlusvoolu näiteks lühiste korral.<br />
• Võimsuslüliti ülesanne on ahela lahutamisel tekkiv<br />
elektrikaar kustutada. Olenevalt sellest, millises<br />
keskkonnas elektrikaart kustutatakse, liigitatakse<br />
võimsuslüliteid järgmiselt:<br />
õlivaesed lülitid,<br />
elegaas (SF 6 ) võimsuslülitid,<br />
vaakumlülitid,<br />
õlirikkad lülitid,<br />
suruõhkvõimsuslülitid,<br />
tahkegaaslülitid.<br />
Kir<strong>ja</strong>ndus: Raamat „Jaotusvõrgud“<br />
67<br />
3.2 Keskpingevõrkude ehitus DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets <strong>ELEKTRIVARUSTUS</strong><br />
• Keskpingevõrkudes kasutatakse neist kolme esimest.<br />
Võimsuslülititele seatakse olulisi nõudeid. Nad peavad<br />
olema kiired, taluma lühisvoolu termilist <strong>ja</strong><br />
elektrodünaamilist toimet, ennekõike aga olema<br />
võimelised lahutama lühisvoolu.<br />
• Rekonstrueeritavatesse või uutesse keskpingeala<strong>ja</strong>amadesse<br />
seatakse üles elegaas- või<br />
vaakumlülitid. Seni veel kasutatavad õlilülitid va<strong>ja</strong>vad<br />
pidevat hooldust <strong>ja</strong> nende töökindlus on madalam kui<br />
nüüdisaegsetel lülititel. Eesti <strong>ja</strong>otusvõrkude<br />
võimsuslüliteid näeb joonisel 3.27.<br />
Kir<strong>ja</strong>ndus: Raamat „Jaotusvõrgud“<br />
68<br />
3.2 Keskpingevõrkude ehitus DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets <strong>ELEKTRIVARUSTUS</strong><br />
Joonis 3.27 Eesti <strong>ja</strong>otusvõrkude<br />
võimsuslüliteid<br />
Kir<strong>ja</strong>ndus: Raamat „Jaotusvõrgud“<br />
69<br />
3.2 Keskpingevõrkude ehitus DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets <strong>ELEKTRIVARUSTUS</strong><br />
• Võimsuslüliteid kasutatakse peamiselt toite- <strong>ja</strong><br />
vaheala<strong>ja</strong>amades, mõnikord ka suurtes<br />
<strong>ja</strong>otusala<strong>ja</strong>amades, kui selleks on tarvidus. Mu<strong>ja</strong>l on<br />
elektriahelate kommuteerimiseks koormus- või lahklülitid,<br />
väiksemate trafode lülitamiseks ka lahkkaitsmed.<br />
• Lahklüliti ülesanne on luua kaitselahutusvahemik.<br />
Lahklülitiga võib elektriahelat avada <strong>ja</strong> sulgeda, kui<br />
katkestatakse või lülitatakse sisse tühiselt väike vool.<br />
Lahklüliti ei ole mõeldud lühis- ega koormusvoolude<br />
kommuteerimiseks, kuid on võimeline etteantud a<strong>ja</strong><br />
lühisvoolu taluma.<br />
Kir<strong>ja</strong>ndus: Raamat „Jaotusvõrgud“<br />
70<br />
3.2 Keskpingevõrkude ehitus DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets <strong>ELEKTRIVARUSTUS</strong><br />
• Koormuslüliti on võimeline sisse <strong>ja</strong> väl<strong>ja</strong> lülitama ahela<br />
normaaltalitlusvoolu <strong>ja</strong> ülekoormusvoolu. Koormuslüliti<br />
sobib ka kaitselahutusvahemiku loomiseks. Ehituselt on<br />
lahklüliti <strong>ja</strong> koormuslüliti sarnased, kuid koormuslülitil on<br />
kaarekustutuskamber.<br />
• Keskpingevõrkude kommutatsiooni-seadmeid näeb<br />
joonistel 3.28 <strong>ja</strong> 3.29.<br />
Kir<strong>ja</strong>ndus: Raamat „Jaotusvõrgud“<br />
71<br />
3.2 Keskpingevõrkude ehitus DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets <strong>ELEKTRIVARUSTUS</strong><br />
Joonis 3.28<br />
Keskpingevõrkude<br />
kommutatsiooniseadmed:<br />
koormuslüliti NALF (a),<br />
lahklüliti (b) <strong>ja</strong> GEVEA<br />
lahkkaitsmed (c)<br />
Kir<strong>ja</strong>ndus: Raamat „Jaotusvõrgud“<br />
72<br />
Joonis 3.29<br />
Keskpingevõrkude<br />
kommutatsiooniseadmeid<br />
3.2 Keskpingevõrkude ehitus DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets <strong>ELEKTRIVARUSTUS</strong><br />
• Keskpingevõrkude lülitid võivad olla käsi- või<br />
mootora<strong>ja</strong>miga, mis omakorda on või ei ole kaugjuhitav.<br />
Enamasti on kasutusel käsia<strong>ja</strong>miga seadmed, mille<br />
lülitamiseks on tarvis operatiivbrigaadil minna ala<strong>ja</strong>ama ning<br />
teha soovitud lülitused. Tõhusamad on kaugjuhitavad<br />
seadmed, mida lülitatakse dispetšisüsteemi vahendusel.<br />
• Kaugjuhtimine on kasutusel toite- <strong>ja</strong> vaheala<strong>ja</strong>amades<br />
ning mõningates mastala<strong>ja</strong>amades (lahutuspunktides).<br />
A<strong>ja</strong>m paikneb enamasti kapis maapinna lähedal <strong>ja</strong> on<br />
ühendatud lülitiga juhtvarda abil. A<strong>ja</strong>miga samasse kappi<br />
paigutatakse mõõte- <strong>ja</strong> sideaparatuur ning akumulaatorpatarei<br />
<strong>ja</strong> kütteseadmed.<br />
• Sidet juhtimiskeskusega peetakse tavaliselt raadio teel.<br />
Tulemuseks on <strong>ja</strong>otusterminal (distribution terminal unit,<br />
DTU), mille abil võib <strong>ja</strong>otusvõrgu talitlust efektiivselt juhtida.<br />
Kir<strong>ja</strong>ndus: Raamat „Jaotusvõrgud“<br />
73<br />
3.2 Keskpingevõrkude ehitus DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets <strong>ELEKTRIVARUSTUS</strong><br />
Joonisel 3.30 kujutatud mastlülituspunkt on varustatud firma<br />
ABB seadmetega.<br />
Joonis 3.30<br />
Mastlülituspunkt<br />
Kir<strong>ja</strong>ndus: Raamat „Jaotusvõrgud“<br />
74<br />
3.2 Keskpingevõrkude ehitus DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets <strong>ELEKTRIVARUSTUS</strong><br />
• Kommutatsiooniseadmeteks loetakse ka<br />
sulavkaitsmed, mida keskpingevõrkudes kasutatakse<br />
peamiselt väikese võimsusega trafode<br />
kommuteerimiseks koormusvabas olukorras.<br />
• Kaitseelemendina koos koormus- või lahklülitiga on<br />
sulavkaitse küllaltki levinud. Elektriahela kaitsmine<br />
sulavkaitsmetega on võrreldes relee-kaitsega <strong>ja</strong><br />
võimsuslülitiga odavam <strong>ja</strong> võimaldab eraldada<br />
elektriahela rikkis elementi võrgust.<br />
• Sulavkaitsmeid kasutatakse siiski rohkem<br />
madalpingevõrkudes.<br />
• Elektrimõõtmised keskpingevõrkudes lähtuvad<br />
mõõteanduritest, milleks on voolu- <strong>ja</strong> pingetrafod.<br />
Kir<strong>ja</strong>ndus: Raamat „Jaotusvõrgud“<br />
75<br />
3.2 Keskpingevõrkude ehitus DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets <strong>ELEKTRIVARUSTUS</strong><br />
• Mõningatesse nüüdisaegsetesse võimsus- <strong>ja</strong> koormuslülititesse<br />
on sisse ehitatud ka valgusmõõteandurid.<br />
• Voolu- <strong>ja</strong> pingeandurite ülesanne on vähendada<br />
voolu <strong>ja</strong> pinge väärtusi mõõteandmeid kasutavate<br />
seadmete tarvis ning eraldada primaarahel<br />
sekundaarahelast. Mõõteanduritest saadud väärtusi<br />
kasutatakse releekaitse-, mõõte- <strong>ja</strong> juhtimisseadmete<br />
tarvis. Levinumad mõõteandurid on voolutrafod.<br />
Voolutrafosid <strong>ja</strong>otatakse mõõte- <strong>ja</strong><br />
kaitsevoolutrafodeks.<br />
• Mõõtevoolutrafode ülesanne on toetada täpseid<br />
mõõtmisi ning need töötavad kitsas voolude<br />
vahemikus. Mõõtevoolutrafode tähtsaim näita<strong>ja</strong> on<br />
täpsusklass.<br />
Kir<strong>ja</strong>ndus: Raamat „Jaotusvõrgud“<br />
76<br />
3.2 Keskpingevõrkude ehitus DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets <strong>ELEKTRIVARUSTUS</strong><br />
• Kaitsevoolutrafod edastavad andmeid<br />
kaitseseadmetele. Seda tüüpi voolutrafo töötab laias<br />
voolude diapasoonis ning täpsusklassil pole nii suurt<br />
tähtsust. Voolutrafo nimisekundaarvooluks on IECstandardi<br />
kohaselt 1 A või 5 A.<br />
• Ka pingetrafod <strong>ja</strong>otatakse mõõte- <strong>ja</strong><br />
kaitsepingetrafodeks ning seetõttu on nende<br />
omadused mõnevõrra teistsugused. Pingetrafode<br />
nimisekundaarpingena kasutatakse Eestis IECstandardi<br />
kohaseid väärtusi 100 V või 200 V.<br />
Kir<strong>ja</strong>ndus: Raamat „Jaotusvõrgud“<br />
77<br />
3.2 Keskpingevõrkude ehitus DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets <strong>ELEKTRIVARUSTUS</strong><br />
• Voolutrafodel on üks primaarmähis <strong>ja</strong> tavaliselt mitu<br />
eri südamikul paiknevat sekundaarmähist.<br />
Pingetrafodel on üks primaarmähis <strong>ja</strong> üks või kaks<br />
sekundaarmähist, millest üks on tavaliselt<br />
avakolmnurkmähis.<br />
• Voolu- <strong>ja</strong> pingetrafode käsitlemisel tuleb silmas<br />
pidada, et voolutrafo talitlus on lähedane<br />
lühistalitlusele <strong>ja</strong> pingetrafo talitlus trafo<br />
tühijooksutalitlusele. Selletõttu peab voolutrafo<br />
sekundaarmähis olema lühistatud <strong>ja</strong> pingetrafo<br />
sekundaarmähis tühijooksul ning vältida tuleb igal juhul<br />
voolutrafo tühijooksutalitlust <strong>ja</strong> pingetrafo<br />
lühistalitlust.<br />
Kir<strong>ja</strong>ndus: Raamat „Jaotusvõrgud“<br />
78<br />
3.2 Keskpingevõrkude ehitus DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets <strong>ELEKTRIVARUSTUS</strong><br />
3.2.5 Ala<strong>ja</strong>amad<br />
• Eestis edastatakse elektrienergiat elektri<strong>ja</strong>amadest<br />
tarbimiskeskustesse õhuliinidega pingel 330 kV <strong>ja</strong> 110 kV.<br />
Elektrit <strong>ja</strong>otatakse piirkonniti keskpingel 6…35 kV. Tarbi<strong>ja</strong>teni<br />
jõuab elekter tavaliselt pingel 0,4 kV. Elektri muundamine ühelt<br />
pingeastmelt teisele ning <strong>ja</strong>otamine toimub ala<strong>ja</strong>amades.<br />
• Ala<strong>ja</strong>am on elektrivõrku kuuluv kompleks, mis paikneb kindlal<br />
territooriumil, koosneb enamasti ülem- <strong>ja</strong> alampinge<br />
<strong>ja</strong>otusseadmest ning trafodest.<br />
• Jaotusseade ehk <strong>ja</strong>otla hõlmab lülitusseadmeid nende juurde<br />
kuuluvate juhtimis-, mõõte-, kaitse- <strong>ja</strong><br />
reguleerimisseadmetega koos va<strong>ja</strong>liku juhistiku, lisaseadmete,<br />
kestade <strong>ja</strong> kandekonstruktsioonidega.<br />
Kir<strong>ja</strong>ndus: Raamat „Jaotusvõrgud“<br />
79<br />
3.2 Keskpingevõrkude ehitus DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets <strong>ELEKTRIVARUSTUS</strong><br />
• Trafod võivad ala<strong>ja</strong>amas ka puududa. Sel juhul on<br />
tegemist lülitusala<strong>ja</strong>amaga.<br />
• Kasutatakse ka mõistet lülituspunkt, mille ülesandeks on<br />
<strong>ja</strong>otusvõrgu fiidrite lahutamine või ümberlülitamine.<br />
Releekaitse seondub võimsuslülititega, mis asuvad vaid<br />
suurtes ala<strong>ja</strong>amades.<br />
• Ala<strong>ja</strong>amu liigitatakse otstarbe, konstruktsiooni (sh<br />
isolatsiooni) <strong>ja</strong> muude tunnuste järgi. Otstarbest sõltuvalt<br />
võib <strong>ja</strong>otusvõrgus vaadelda toite-, vahe- <strong>ja</strong><br />
<strong>ja</strong>otusala<strong>ja</strong>amu, täiendava liigitusena ka haru- <strong>ja</strong><br />
tupikala<strong>ja</strong>amu.<br />
Kir<strong>ja</strong>ndus: Raamat „Jaotusvõrgud“<br />
80<br />
3.2 Keskpingevõrkude ehitus DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets <strong>ELEKTRIVARUSTUS</strong><br />
• Toiteala<strong>ja</strong>amade, mida nimetatakse ka piirkonnaala<strong>ja</strong>amadeks,<br />
kaudu varustatakse <strong>ja</strong>otusvõrku<br />
elektrienergiaga.<br />
• Need ala<strong>ja</strong>amad seovad niisiis <strong>ja</strong>otus- <strong>ja</strong> põhivõrku.<br />
Eestis on toiteala<strong>ja</strong>amade ülempingeks peaaegu<br />
eranditult 110 kV, alampingeks enamasti 6, 10 <strong>ja</strong> 35 kV,<br />
aga ka 15 <strong>ja</strong> 20 kV.<br />
• Jaotusala<strong>ja</strong>amad varustavad elektriga tarbi<strong>ja</strong>id enamasti<br />
madalpingel 0,4 kV. Tööstusettevõtteid toidetakse ka<br />
keskpingel.<br />
Kir<strong>ja</strong>ndus: Raamat „Jaotusvõrgud“<br />
81<br />
3.2 Keskpingevõrkude ehitus DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets <strong>ELEKTRIVARUSTUS</strong><br />
• Vaheala<strong>ja</strong>amad on ette nähtud elektri <strong>ja</strong>otamiseks<br />
keskpingel, võimalikult ka transformeerimiseks näiteks<br />
pingelt 10 kV pingele 6 kV.<br />
• Ala<strong>ja</strong>amade <strong>ja</strong>otust otstarbe järgi on illustreeritud joonisel<br />
3.31. Toiteala<strong>ja</strong>am <strong>ja</strong> vaheala<strong>ja</strong>amad on varustatud<br />
võimsuslülititega. Kasutusel on muuhulgas sektsioonidevahelised<br />
võimsuslülitid, mis rakenduvad<br />
reservilülitusautomaadi toimel.<br />
• Ka <strong>ja</strong>otusala<strong>ja</strong>amad võivad olla ühe- või<br />
kahesektsioonilised, kuid on lihtsama konfiguratsiooniga<br />
kui toite- või vaheala<strong>ja</strong>amad.<br />
Kommutatsiooniaparaatidena<br />
kasutatakse<br />
<strong>ja</strong>otusa<strong>ja</strong>amades peamiselt lahk- <strong>ja</strong> koormuslüliteid,<br />
trafoahelates ka võimsuslüliteid.<br />
Kir<strong>ja</strong>ndus: Raamat „Jaotusvõrgud“<br />
82<br />
3.2 Keskpingevõrkude ehitus DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets <strong>ELEKTRIVARUSTUS</strong><br />
• Skeemi kuuluvad veel lahutuskohad, mille kaudu saab<br />
toite taastamiseks, remondiks või talitluse<br />
optimeerimiseks fiidrite koosseisu muuta.<br />
Toiteala<strong>ja</strong>am<br />
110 kV<br />
0,4 kV<br />
10 kV<br />
Tupikala<strong>ja</strong>am 10/0,4 kV<br />
Jaotusala<strong>ja</strong>amad 10/0,4 kV<br />
10 kV<br />
0,4 kV<br />
Vaheala<strong>ja</strong>amad<br />
10 kV<br />
0,4 kV<br />
Mastala<strong>ja</strong>amad<br />
0,4 kV<br />
Keskpingevõrgu lahutuspunkt<br />
Joonis 3.31 Keskpingevõrgu ala<strong>ja</strong>amade <strong>ja</strong>otamine<br />
otstarbe järgi<br />
Kir<strong>ja</strong>ndus: Raamat „Jaotusvõrgud“<br />
83<br />
3.2 Keskpingevõrkude ehitus DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets <strong>ELEKTRIVARUSTUS</strong><br />
• Ala<strong>ja</strong>amade ehitus sõltub nende suurusest <strong>ja</strong><br />
ülesannetest võrgus.<br />
• Kõrgema pingega toiteala<strong>ja</strong>amad on peamiselt suured<br />
õhkisolatsiooniga <strong>ja</strong> keeruka konfiguratsiooniga<br />
välisala<strong>ja</strong>amad.<br />
• Linnades on ka kinniseid siseala<strong>ja</strong>amu, mis võtavad<br />
vähem ruumi <strong>ja</strong> on meeldivama väl<strong>ja</strong>nägemisega, kuid<br />
tunduvalt kallimad. Siseala<strong>ja</strong>amad võivad olla nii õhk- kui<br />
gaasisolatsiooniga (gas insulated switchgear, GIS), isolatsioonikeskkonnaks<br />
elegaas (SF 6 ). Selliste ala<strong>ja</strong>amade<br />
seadmed on kompaktsemad ega va<strong>ja</strong> sagedast hooldust.<br />
Joonisel 3.32 on firma ABB õhkisolatsiooniga keskpinge<strong>ja</strong>otla.<br />
Kir<strong>ja</strong>ndus: Raamat „Jaotusvõrgud“<br />
84<br />
3.2 Keskpingevõrkude ehitus DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets <strong>ELEKTRIVARUSTUS</strong><br />
Joonis 3.32 Õhkisolatsiooniga ala<strong>ja</strong>ama<br />
keskpinge<strong>ja</strong>otla kambri lõige <strong>ja</strong> <strong>ja</strong>otla<br />
Kir<strong>ja</strong>ndus: Raamat „Jaotusvõrgud“<br />
85<br />
3.2 Keskpingevõrkude ehitus DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets <strong>ELEKTRIVARUSTUS</strong><br />
• Kambri lõikel on näha kaablisisendit, voolutrafosid,<br />
kogumislatte <strong>ja</strong> võimsuslülitit, mis on paigutatud vankrile.<br />
Kambri ülaosas on releeterminal.<br />
• Joonisel 3.33 on firma Merlin Gerin gaasisolatsiooniga<br />
keskpinge<strong>ja</strong>otla kambri lõige.<br />
• Siin on järjestikku (alt üles) kaablisisend, voolutrafod,<br />
võimsus- <strong>ja</strong> lahklüliti ning latid. Latide ees on<br />
releeterminal. Kaitselahutus tehakse võimsuslüliti<br />
väl<strong>ja</strong>tõmbamisega kambrist.<br />
Kir<strong>ja</strong>ndus: Raamat „Jaotusvõrgud“<br />
86<br />
3.2 Keskpingevõrkude ehitus DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets <strong>ELEKTRIVARUSTUS</strong><br />
Joonis 3.33 Gaasisolatsiooniga<br />
keskpinge<strong>ja</strong>otla kambri lõige<br />
Kir<strong>ja</strong>ndus: Raamat „Jaotusvõrgud“<br />
87<br />
3.2 Keskpingevõrkude ehitus DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets <strong>ELEKTRIVARUSTUS</strong><br />
• Jaotusala<strong>ja</strong>amad on enamasti kinnised kiosk- <strong>ja</strong><br />
komplektala<strong>ja</strong>amad või lahtist tüüpi mastala<strong>ja</strong>amad.<br />
Kinniseid ala<strong>ja</strong>amu ra<strong>ja</strong>takse linnadesse <strong>ja</strong> tiheda<br />
asustusega piirkondadesse.<br />
• Kioskala<strong>ja</strong>amadeks on tellistest või muust mater<strong>ja</strong>list<br />
statsionaarsed ehitised. Sellist tüüpi ala<strong>ja</strong>amu tänapäeval<br />
enam ei ehitata.<br />
• Levinumaks ala<strong>ja</strong>ama tüübiks on teisaldatavad metallkonstruktsiooniga<br />
komplektala<strong>ja</strong>amad (KTPN, KTPK,<br />
HEKA, HOLTAB). Muidugi võivad <strong>ja</strong>otusala<strong>ja</strong>amad<br />
asetseda ka suurte ehitiste siseruumides.<br />
Kir<strong>ja</strong>ndus: Raamat „Jaotusvõrgud“<br />
88<br />
3.2 Keskpingevõrkude ehitus DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets <strong>ELEKTRIVARUSTUS</strong><br />
• Nüüdisaegsed komplektala<strong>ja</strong>amad sobivad hästi<br />
keskkonda <strong>ja</strong> sisaldavad suhteliselt hooldusvabasid<br />
seadmeid.<br />
• Komplektala<strong>ja</strong>amu on võimalik kiirelt paigaldada <strong>ja</strong><br />
seadmete vahetus neis on lihtne.<br />
• Joonisel 3.34 on firma Harju Elekter AS <strong>ja</strong>otusala<strong>ja</strong>am<br />
ning joonisel 3.35 näeb komplektala<strong>ja</strong>ama HEKA lõiget.<br />
Kir<strong>ja</strong>ndus: Raamat „Jaotusvõrgud“<br />
89<br />
3.2 Keskpingevõrkude ehitus DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets <strong>ELEKTRIVARUSTUS</strong><br />
Joonis 3.34 Keskpingevõrgu<br />
komplekt<strong>ja</strong>otusala<strong>ja</strong>am<br />
Kir<strong>ja</strong>ndus: Raamat „Jaotusvõrgud“<br />
90<br />
3.2 Keskpingevõrkude ehitus DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets <strong>ELEKTRIVARUSTUS</strong><br />
1 2 3<br />
1 2 3<br />
Joonis 3.35 Keskpingevõrgu komplektala<strong>ja</strong>am HEKA:<br />
1- keskpingelahter, 2 - trafolahter, 3 - madalpingelahter<br />
Kir<strong>ja</strong>ndus: Raamat „Jaotusvõrgud“<br />
91<br />
3.2 Keskpingevõrkude ehitus DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets <strong>ELEKTRIVARUSTUS</strong><br />
• Maapiirkondades on levinud mastala<strong>ja</strong>amad.<br />
• Mastala<strong>ja</strong>amade konstruktsiooni valikul tuleb arvestada<br />
keskpingeliini kulgemisega, kas tegemist on tupikala<strong>ja</strong>amaga<br />
või kulgeb kõrgepingeliin edasi, samuti on tarvis<br />
arvestada mastala<strong>ja</strong>amast väljuvate madalpingefiidrite arvu<br />
<strong>ja</strong> suunda, kui suure trafoga on tegemist ning loomulikult ka<br />
kohalikke looduslikke olusid.<br />
• Mastala<strong>ja</strong>amade trafod peavad olema tugevdatud<br />
isolatsiooniga, hermeetilised <strong>ja</strong> spetsiaalse<br />
konstruktsiooniga.<br />
• Trafode võimsusrida mastala<strong>ja</strong>amade korral on 30, 50,<br />
100, 200, 315 kVA, kusjuures 30 kVA võimsusega trafosid<br />
ei ole üldjuhul soovitav kasutada.<br />
Kir<strong>ja</strong>ndus: Raamat „Jaotusvõrgud“<br />
92<br />
3.2 Keskpingevõrkude ehitus DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets <strong>ELEKTRIVARUSTUS</strong><br />
• Kaitseseadmeteks on keskpinge poolel enamasti<br />
lahkkaitsmed.<br />
• Liigpingekaitseks on 200 kVA <strong>ja</strong> väiksema võimsusega<br />
trafode korral kaksiksädemik, mis monteeritakse trafo<br />
isolaatoritele, õhuliini tõmbeisolaatoritele või eriraamile<br />
paigaldatud tugiisolaatoritele.<br />
• Üle 200 kVA võimsusega trafosid kaitstakse<br />
metalloksiidpiirikutega, mis monteeritakse trafo kaanel<br />
selleks ette nähtud raamile.<br />
• Mastala<strong>ja</strong>amade konstruktsioonilisi lahendusi näeb<br />
joonisel 3.36. Toiteala<strong>ja</strong>amade skeem on joonisel 3.37.<br />
Kir<strong>ja</strong>ndus: Raamat „Jaotusvõrgud“<br />
93<br />
3.2 Keskpingevõrkude ehitus DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets <strong>ELEKTRIVARUSTUS</strong><br />
Joonis 3.36 Mastala<strong>ja</strong>amade konstruktsioonilisi lahendusi<br />
Kir<strong>ja</strong>ndus: Raamat „Jaotusvõrgud“<br />
94<br />
3.2 Keskpingevõrkude ehitus DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets <strong>ELEKTRIVARUSTUS</strong><br />
• Joonistel 3.37 on kujutatud kahe 63 MVA nimivõimsusega<br />
kolmemähiselise trafoga ala<strong>ja</strong>ama. Trafode üks<br />
alampingemähis varustab 35 kV kogumislatte <strong>ja</strong> teine kaht<br />
6 kV latisektsiooni.<br />
110 kV I-s 110 kV <strong>II</strong>-s<br />
35PT-1<br />
35 kV I-s 35 kV <strong>II</strong>-s<br />
35PT-2<br />
35PT-3<br />
35PT-4<br />
KKP-3<br />
C1T<br />
63 MVA<br />
C2T<br />
63 MVA<br />
V1T<br />
V2T<br />
R-1 OT-1<br />
OT-2<br />
R-2<br />
KKP-4<br />
6PT-3<br />
KKP-1<br />
KKP-2<br />
6PT-4<br />
RLA<br />
6 kV <strong>II</strong>I-s<br />
6 kV I-s<br />
6 kV IV-s<br />
6 kV <strong>II</strong>-s<br />
RLA<br />
6PT-2<br />
Joonis 3.37 Toiteala<strong>ja</strong>ama skeem<br />
Kir<strong>ja</strong>ndus: Raamat „Jaotusvõrgud“<br />
95<br />
3.2 Keskpingevõrkude ehitus DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets <strong>ELEKTRIVARUSTUS</strong><br />
• Normaaltalitluses lahus töötavaid latisektsioone võidakse<br />
ühendada ühes sektsioonis pinge kadumisel<br />
reservilülitusautomaadi toimel.<br />
• Trafode õlgadele on 6 kV poolel paigaldatud reaktorid,<br />
mille eesmärk on vähendada võimalikke lühisvoole.<br />
Kasutusel on kaarekustutuspoolid (KKP), mis on<br />
ühendatud trafode 35 kV mähiste neutraaliga ning<br />
omatarbetrafodega (OT) 6 kV poolel. Igal 6 kV<br />
latisektsioonil on väljuvatele kaablitele lisaks pingetrafo (PT)<br />
lahtrid.<br />
• Skeemi eripäraks on ühe kaarekustutuspooli<br />
kasutamine kahe 6 kV latisektsiooni maaühendusvoolude<br />
kompenseerimiseks.<br />
•<br />
Kir<strong>ja</strong>ndus: Raamat „Jaotusvõrgud“<br />
96<br />
3.2 Keskpingevõrkude ehitus DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets <strong>ELEKTRIVARUSTUS</strong><br />
• Selline skeem on odavam, kuid selle puuduseks on, et<br />
maaühendus ühel latisektsioonil mõjutab ka teist<br />
latisektsiooni. Suureneb kahekordse maaühenduse risk<br />
ning releekaitse on mõnevõrra keerukam.<br />
• Selline maaühendusvoolude kompenseerimise skeem<br />
on Eesti <strong>ja</strong>otusvõrkudes küllaltki levinud. Skeemi 35 kV<br />
poolel on seadmeid minimaalselt, mis ei taga kõrget<br />
elektrivarustuskindluse taset. Tuleb siiski arvestada,<br />
millist piirkonda 35 kV liinidega varustatakse ning millised<br />
on reservilülitamise võimalused piirkonnas.<br />
• Väljuvatel fiidritel kasutatakse lahklüliti, maanduslüliti <strong>ja</strong><br />
võimsuslüliti kombinatsiooni, mille korral fiidri maandus<br />
toimub läbi võimsuslüliti.<br />
Kir<strong>ja</strong>ndus: Raamat „Jaotusvõrgud“<br />
97<br />
3.2 Keskpingevõrkude ehitus DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets <strong>ELEKTRIVARUSTUS</strong><br />
• Trafo V1T on mõeldud esimese <strong>ja</strong> V2T teise latisektsiooni<br />
ühendamiseks kaarekustutuspooliga. Tegemist on<br />
vahetrafodega, mille mähiste neutraalidest on võetud<br />
ühendused kaarekustutuspooli tarvis. Nii trafode kui<br />
erinevate latisektsioonide kaitseks liigpingete vastu on<br />
üles seatud liigpingepiirikud.<br />
• Vaadeldud skeem on iseloomulik suurtele<br />
koormuskeskustele, millele viitab kolmemähiseliste<br />
trafode kasutamine <strong>ja</strong> nel<strong>ja</strong> tarbi<strong>ja</strong>fiidritega sektsiooni<br />
olemasolu.<br />
• Väikese koormusega piirkondades on levinud lihtsa<br />
ehitusega toiteala<strong>ja</strong>amad, kus on kaks kahemähiselist<br />
trafot, mis toidavad kahte teineteisest lahus töötavat<br />
6…20 kV latisektsiooni.<br />
Kir<strong>ja</strong>ndus: Raamat „Jaotusvõrgud“<br />
98<br />
3.2 Keskpingevõrkude ehitus DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets <strong>ELEKTRIVARUSTUS</strong><br />
• Va<strong>ja</strong>dusel ühendab latisüsteeme reservilülitusautomaat.<br />
Kui tegemist on peamiselt õhuliinidega, siis puuduvad<br />
ala<strong>ja</strong>amas ka kaarekustutuspoolid.<br />
• Vaheala<strong>ja</strong>amade ülesanne on <strong>ja</strong>otada keskpingel elektrit<br />
suurtes koormuskeskustes. Maapiirkondades, kus<br />
tarbimine on väike, vaheala<strong>ja</strong>amu ei va<strong>ja</strong>ta.<br />
• Vaheala<strong>ja</strong>amad saavad toite piirkonnaala<strong>ja</strong>amadest<br />
tugevdatud ühenduste kaudu. Vaheala<strong>ja</strong>amade skeem on<br />
toiteala<strong>ja</strong>amadega võrreldes lihtsam. Puuduvad suured<br />
toiteala<strong>ja</strong>amadele iseloomulikud pinget alandavad trafod.<br />
Keskpinge erinevaid astmeid ühendavad trafod võivad siiski<br />
olla.<br />
Kir<strong>ja</strong>ndus: Raamat „Jaotusvõrgud“<br />
99<br />
3.2 Keskpingevõrkude ehitus DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets <strong>ELEKTRIVARUSTUS</strong><br />
• Võimalikud on kohalikke tarbi<strong>ja</strong>id varustavad 6…20/0,4 kV<br />
trafod. Väljuvaid fiidreid on <strong>ja</strong>otusala<strong>ja</strong>amas vähem ning<br />
puuduvad kaarekustutuspoolid.<br />
• Vaheala<strong>ja</strong>ama skeem on joonisel 3.38. Ala<strong>ja</strong>am koosneb<br />
kahest 10 kV lahus töötavast latisektsioonist, sisend- <strong>ja</strong><br />
väljundlahtritest ning trafolahtritest. Nii sisenevad kui ka<br />
väljuvad lahtrid on varustatud võimsus- <strong>ja</strong> lahklüliti<br />
skeemiga.<br />
Kir<strong>ja</strong>ndus: Raamat „Jaotusvõrgud“<br />
100<br />
3.2 Keskpingevõrkude ehitus DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets <strong>ELEKTRIVARUSTUS</strong><br />
I sektsioon<br />
T-1<br />
T-2<br />
<strong>II</strong> sektsioon<br />
Joonis 3.38 Vaheala<strong>ja</strong>ama skeem<br />
Kir<strong>ja</strong>ndus: Raamat „Jaotusvõrgud“<br />
101<br />
3.2 Keskpingevõrkude ehitus DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets <strong>ELEKTRIVARUSTUS</strong><br />
• Alternatiiviks on võimsuslüliti paigutamine vankrile, mida<br />
ka sageli tehakse. Väljuvate fiidrite võimsuslülitid <strong>ja</strong><br />
sektsioonidevahelised võimsuslülitid on varustatud releekaitsega.<br />
Reservilülitusautomaat võib va<strong>ja</strong>duse korral<br />
sektsioone ühendada.<br />
• Trafode kaitseks on sulavkaitsmed <strong>ja</strong> kommutatsiooniaparaadiks<br />
koormuslülitid.<br />
• Nii nagu toiteala<strong>ja</strong>amad, on ka vaheala<strong>ja</strong>amad nüüdisa<strong>ja</strong>l<br />
enam<strong>ja</strong>olt kaugjuhitavad, kuigi mitte tingimata kõikide lülitite<br />
osas.<br />
• Jaotusala<strong>ja</strong>amad, mille ülesanne on toita tarbi<strong>ja</strong>id<br />
madalpingel, on tihedalt asustatud piirkondades ehitatud<br />
kiosk- <strong>ja</strong> komplektala<strong>ja</strong>amadena või asetsevad suurte<br />
ehitiste sees.<br />
Kir<strong>ja</strong>ndus: Raamat „Jaotusvõrgud“<br />
102<br />
3.2 Keskpingevõrkude ehitus DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets <strong>ELEKTRIVARUSTUS</strong><br />
• Maapiirkondades on aga enamasti tegemist mastala<strong>ja</strong>amadega.<br />
Tavaliselt on <strong>ja</strong>otusala<strong>ja</strong>amades paar<br />
sisenevat fiidrit keskpingel, trafo <strong>ja</strong> väljuvate fiidritega<br />
madalpinge<strong>ja</strong>otusseade.<br />
• Lülitusseadmeteks on koormuslülitid, lahklülitid ning<br />
trafode fiidrites vähesel määral ka võimsuslülitid, mis<br />
releekaitse vahendusel täidavad ka kaitsefunktsioone.<br />
• Levinum on skeem, kus trafo lülitusseadmeks on<br />
koormuslüliti või lahklüliti <strong>ja</strong> kaitseseadmeks sulavkaitse.<br />
• Mastala<strong>ja</strong>amades kasutatakse lülitusseadmetena<br />
lahkkaitsmeid, millel on ka kaitseseadme funktsioon ning<br />
millega on võimalik koormusvabas olukorras trafot sisse <strong>ja</strong><br />
väl<strong>ja</strong> lülitada.<br />
Kir<strong>ja</strong>ndus: Raamat „Jaotusvõrgud“<br />
103<br />
3.2 Keskpingevõrkude ehitus DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets <strong>ELEKTRIVARUSTUS</strong><br />
• Jaotusala<strong>ja</strong>ama madalpinge<strong>ja</strong>otla on enamasti lahtrite<br />
arvult <strong>ja</strong> mahult tunduvalt suurem kui keskpinge<strong>ja</strong>otla.<br />
Suurte ala<strong>ja</strong>amade <strong>ja</strong>otlad on nii kesk- kui madalpingel<br />
tavaliselt kahesektsioonilised.<br />
• Normaalskeemi kohaselt töötavad kahesektsioonilises<br />
ala<strong>ja</strong>amas madalpingesektsioonid lahus, kuid jääb<br />
võimalus ümberlülitusteks, mille tulemusena viiakse<br />
koormus ühelt trafolt teisele.<br />
• Reservilülitusautomaati madalpingel tavaliselt ei kasutata.<br />
Va<strong>ja</strong>likud ümberlülitused teeb operatiivbrigaad. Vaid eriti<br />
tähtsate tarbi<strong>ja</strong>te juures, kus pikaa<strong>ja</strong>line elektrikatkestus<br />
pole lubatud, võib olla ka automaatne ümberlülitus.<br />
Kir<strong>ja</strong>ndus: Raamat „Jaotusvõrgud“<br />
104<br />
3.2 Keskpingevõrkude ehitus DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets <strong>ELEKTRIVARUSTUS</strong><br />
I sektsioon<br />
<strong>II</strong> sektsioon<br />
T1<br />
T2<br />
6/0,4 kV 6/0,4 kV<br />
I sektsioon<br />
<strong>II</strong> sektsioon<br />
Joonis 3.39 Jaotusala<strong>ja</strong>ama skeem<br />
Kir<strong>ja</strong>ndus: Raamat „Jaotusvõrgud“<br />
105<br />
3.2 Keskpingevõrkude ehitus DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets <strong>ELEKTRIVARUSTUS</strong><br />
• Madalpinge<strong>ja</strong>otla lahtrite ehitus on suhteliselt lihtne.<br />
Kaitseelemendiks on kas sulavkaitse või kaitselüliti.<br />
Sulavkaitsme korral kasutatakse lisaks ka vinnaklülitit,<br />
millega on võimalik lülitada koormusvoolu.<br />
• Joonisel 3.39 on ala<strong>ja</strong>ama skeem, kus<br />
keskpinge<strong>ja</strong>otusseade on kahesektsiooniline, mõlemas<br />
sektsioonis on üks liinisisend, trafo lahter <strong>ja</strong><br />
sektsioonidevaheline lahter. Liinide lülitamiseks kasutatakse<br />
koormuslüliteid, trafo lülitamiseks aga võimsuslülitit.<br />
• Madalpinge <strong>ja</strong>otusseade on samuti kahe sektsiooniga,<br />
mis töötavad lahus. Väljuvate fiidrite lahtrites on <strong>ja</strong>damisi<br />
madalpinge vinnaklülitid <strong>ja</strong> sulavkaitsmed. Punktiirjoonega<br />
on joonisel 3.39 esitatud PEN-juht.<br />
Kir<strong>ja</strong>ndus: Raamat „Jaotusvõrgud“<br />
106<br />
3.2 Keskpingevõrkude ehitus DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Raivo Teemets <strong>ELEKTRIVARUSTUS</strong><br />
• Eesti <strong>ja</strong>otusvõrkudes on ligemale 19 000 ala<strong>ja</strong>ama,<br />
millest enamik on <strong>ja</strong>otusala<strong>ja</strong>amad pingega 10/0,4 kV.<br />
•<br />
• Ala<strong>ja</strong>ama tüüpidest on enam levinud mastala<strong>ja</strong>amad,<br />
järgnevad komplekt- <strong>ja</strong> kioskala<strong>ja</strong>amad.<br />
•<br />
•<br />
• Trafosid on ala<strong>ja</strong>amadesse paigaldatud kokku ligemale<br />
25 000 koguvõimsusega üle 7000 MVA.<br />
Kir<strong>ja</strong>ndus: Raamat „Jaotusvõrgud“<br />
107<br />
3.2 Keskpingevõrkude ehitus DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
3.3 Juhtimine <strong>ja</strong> reguleerimine<br />
3.3.1 Mõõtmised<br />
• Jaotusvõrgu talitlusparameetritest mõõdetakse<br />
pingeid,<br />
voole,<br />
aktiiv- <strong>ja</strong> reaktiivvõimsusi ning<br />
energiat.<br />
• Lisaks veel elektri kvaliteedi mõõtmised, nagu harmoonikute<br />
tase, pinge asümmeetria, pingelohud jm.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 4. peatükil<br />
1(6)<br />
3.3 Juhtimine <strong>ja</strong> reguleerimine.DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
110 kV elektriv õrk<br />
35 kV elektriv õrk<br />
( W)<br />
Arvestid Kaugmõõtmised<br />
Kontrollmõõtmised<br />
( P Q)<br />
( U) ( I)<br />
( P Q)<br />
( U) ( I)<br />
Piirkonnaala<strong>ja</strong>amad<br />
( W)<br />
( P Q)<br />
( U)<br />
( P Q)<br />
( U)<br />
6...20 kV elektriv õrk<br />
( W)<br />
( I)<br />
( I)<br />
( W)<br />
Jaotusala<strong>ja</strong>amad<br />
( W)<br />
0,23...0,4 kV<br />
elektrivõrk<br />
Madalpingetarbi<strong>ja</strong>d<br />
( W)<br />
Jaotusvõrgu mõõtmiste skeem<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 4. peatükil<br />
2(6)<br />
3.3 Juhtimine <strong>ja</strong> reguleerimine.DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Mõõtmisi võib otstarbe järgi <strong>ja</strong>otada tehnilisteks <strong>ja</strong><br />
kommertsmõõtmisteks.<br />
• Tehniliste mõõtmiste eesmärgiks on seadmete töö<br />
seire ning <strong>ja</strong>otusvõrgu juhtimine normaal- <strong>ja</strong><br />
avariiolukorras.<br />
• Kommertseesmärgil mõõdetakse ennekõike<br />
elektrienergiat.<br />
• <strong>Energia</strong>arvestitega on varustatud enamasti kõik<br />
tarbi<strong>ja</strong>fiidrid ning ala<strong>ja</strong>amade trafod.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 4. peatükil<br />
3(6)<br />
3.3 Juhtimine <strong>ja</strong> reguleerimine.DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Eestis toimub toiteala<strong>ja</strong>amade trafode ahelas põhi- <strong>ja</strong><br />
<strong>ja</strong>otusvõrgu vaheline elektrienergia arveldamine.<br />
o Infot kogutakse veel latisektsioonide pingete kohta, väljuvate<br />
fiidrite <strong>ja</strong> trafode voolude <strong>ja</strong> võimsuste kohta ning uutes<br />
ala<strong>ja</strong>amades ka ala<strong>ja</strong>ama omatarbe kohta.<br />
• Jaotusvõrgus toimivad erinevad mõõtesüsteemid, mis<br />
andmeid fikseerivad, edastavad <strong>ja</strong> va<strong>ja</strong>likul viisil töötlevad.<br />
• Ulatuslikum mõõtesüsteem kuulub dispetšisüsteemi<br />
(SCADA) juurde. Siin edastatakse ala<strong>ja</strong>amade automaatikasüsteemide<br />
kogutud andmed andmevõrgu kaudu<br />
dispetšikeskustesse, kus need salvestatakse <strong>ja</strong><br />
teisendatakse elektrivõrgu operatiivjuhtimiseks <strong>ja</strong> talitluse<br />
plaanimiseks sobivale kujule.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 4. peatükil<br />
4(6)<br />
3.3 Juhtimine <strong>ja</strong> reguleerimine.DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Ühtsed kommertsmõõtesüsteemid haaravad tänapäeval<br />
ettevõtteid <strong>ja</strong> mõningal määral ka elektri väiketarbi<strong>ja</strong>id.<br />
• Tulevikus, eriti vaba elektrituru <strong>ja</strong>oks, on ette näha kõigi<br />
elektritarbi<strong>ja</strong>te mõõtmine ühtse süsteemi kaudu.<br />
• Kommertsmõõtesüsteem saab alguse tarbi<strong>ja</strong>te arvestitest.<br />
Mõõdetud andmed kogutakse lokaalsete mõõteterminalide<br />
abil ning lähetatakse andmeedastussüsteemide kaudu<br />
keskustesse, kus tulemusi töödeldakse.<br />
• Dispetšisüsteemidega võrreldes esitatakse kommertsmõõtesüsteemides<br />
mõõtetäpsusele <strong>ja</strong> töökindlusele kõrgendatud<br />
nõudeid.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 4. peatükil<br />
5(6)<br />
3.3 Juhtimine <strong>ja</strong> reguleerimine.DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Elektri kvaliteedi mõõtmisi tehakse mõõturitega, mis on<br />
teisaldatavad või kohtkindlad. Viimased võib ühendada<br />
ühtsesse süsteemi, kus mõõteandmed edastatakse<br />
andmevõrgu kaudu keskusesse. Sel viisil saab paremini<br />
kindalaks teha elektri kvaliteedi hälvete põhjusi <strong>ja</strong> kavandada<br />
meetmeid kvaliteedi tõstmiseks.<br />
• Kirjeldatud mõõtesüsteemid ei haara kaugeltki kõiki<br />
elektrivõrgu ala<strong>ja</strong>amu.<br />
• Enamik ala<strong>ja</strong>amadest, mis on küll mõõteriistadega<br />
varustatud, ei kuulu dispetšisüsteemi ning nende<br />
mõõteandmeid ei talletata ega edastata.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 4. peatükil<br />
6(6)<br />
3.3 Juhtimine <strong>ja</strong> reguleerimine.DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Väikestes kiosk- <strong>ja</strong> mastala<strong>ja</strong>amades puuduvad<br />
mõõteriistad üldse. Erandiks on vaid <strong>ja</strong>otusterminalidega<br />
mastala<strong>ja</strong>amad, mida seni on Eestis vaid üksikud.<br />
• Talitlusparameetrite kontrollmõõtmisi tehakse<br />
ala<strong>ja</strong>amades aasta kindlatel päevadel, milleks on kaks<br />
tüüpilist päeva suvel <strong>ja</strong> kaks talvel.<br />
• Mõõtmisi tehakse tööpäevadel<br />
hommikuse koormustipu,<br />
öise miinimumi <strong>ja</strong><br />
õhtuse tipu a<strong>ja</strong>l.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 4. peatükil<br />
7(6)<br />
3.3 Juhtimine <strong>ja</strong> reguleerimine.DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Puhkepäevadel on vaatluse all öine miinimum <strong>ja</strong><br />
õhtune tipp.<br />
• Ala<strong>ja</strong>amades, kus telemõõtmine puudub, käiakse<br />
kohapeal <strong>ja</strong> kirjutatakse kellaa<strong>ja</strong>liselt üles ala<strong>ja</strong>ama<br />
juhtimiskilbi mõõteriistade näidud.<br />
• Ala<strong>ja</strong>amade arvestite näite fikseerivad võrgu tööta<strong>ja</strong>d<br />
kord kuus.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 4. peatükil<br />
8(6)<br />
3.3 Juhtimine <strong>ja</strong> reguleerimine.DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
3.3.2 Reaktiivvõimsuse kompenseerimine<br />
• Aktiivvõimsuse kõrval va<strong>ja</strong>vad paljud elektriseadmed<br />
reaktiivvõimsust, mis on va<strong>ja</strong>lik elektromagnetväl<strong>ja</strong><br />
tekitamiseks.<br />
• Reaktiivvõimsust tarbivad<br />
sünkroonmasinad,<br />
asünkroonmootorid,<br />
trafod, muundurid,<br />
keevitus-agregaadid <strong>ja</strong><br />
muud seadmed.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 4. peatükil<br />
9(6)<br />
3.3 Juhtimine <strong>ja</strong> reguleerimine.DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Reaktiivvõimsust edastada pole elektrivõrgus otstarbekas,<br />
kuna see suurendab energiakadusid <strong>ja</strong> pingelangu.<br />
• Otstarbekam on reaktiivvõimsust toota kohapeal<br />
reaktiivvõimsuse tarbi<strong>ja</strong> lähedal.<br />
• Kadude vähenemise kõrval sel juhul ka<br />
suureneb liinide läbilaskevõime <strong>ja</strong><br />
trafode võimsus ning<br />
paraneb pinge kvaliteet.<br />
• Reaktiivvõimsuse kohaliku kompenseerimise mõju<br />
võimsus- <strong>ja</strong> pingekaole illustreerib joonis, kus tarbi<strong>ja</strong><br />
juurde on üles seatud kompenseerimisseade võimsusega<br />
Q C .<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 4. peatükil<br />
10(6)<br />
3.3 Juhtimine <strong>ja</strong> reguleerimine.DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
U 0 S = P + j( Q – Q ) U<br />
L<br />
k<br />
P + jQ<br />
Reaktiivvõimsuse kohalik kompenseerimine<br />
jQ C<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 4. peatükil<br />
11(6)<br />
3.3 Juhtimine <strong>ja</strong> reguleerimine.DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Elektriliinis edastatav võimsus on sel juhul<br />
S<br />
L<br />
= P + j( Q − QC<br />
) ning<br />
võimsus- <strong>ja</strong> pingekadu avaldub valemitega<br />
2<br />
2<br />
P + ( Q − QC<br />
) PR + Q − Q<br />
∆P<br />
=<br />
2 R ∆U<br />
=<br />
U ,<br />
U<br />
n<br />
( )<br />
• Valemitest nähtub, et kaod on minimaalsed, kui<br />
Q Q C<br />
= , ehk kogu va<strong>ja</strong>lik reaktiivvõimsus<br />
genereeritakse kohapeal.<br />
n<br />
C<br />
X<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 4. peatükil<br />
12(6)<br />
3.3 Juhtimine <strong>ja</strong> reguleerimine.DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
Q C<br />
> Q<br />
• Vältida tuleb ülekompenseerimist, kus . Sel juhul<br />
suureneb taas vool liinis <strong>ja</strong> suurenevad liinikaod ning<br />
seatakse ohtu koormuse stabiilsus.<br />
• Reaktiivvõimsuse iseloomustamiseks kasutatakse<br />
tavapäraselt aktiivvõimsuse <strong>ja</strong> näivvõimsuse suhet,<br />
võimsustegurit cos ϕ = P / S .<br />
• Kasutamist leiab ka reaktiivvõimsuse <strong>ja</strong> aktiivvõimuse<br />
suhe tan ϕ = Q / P .<br />
• Tänapäeva Eesti <strong>ja</strong>otusvõrkudes on tanφ = 0,2…0,5,<br />
toiteala<strong>ja</strong>amades 0,3 piirides.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 4. peatükil<br />
13(6)<br />
3.3 Juhtimine <strong>ja</strong> reguleerimine.DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Jaotusvõrkudes on peamisteks reaktiivvõimsuse<br />
kompenseerimise seadmeteks kondensaatorpatareid,<br />
mille valik <strong>ja</strong> otstarbekas paigutus on keerukas optimeerimisülesanne.<br />
• Kriteeriumiks on kulude minimeerimine, kuhu kuuluvad<br />
nii<br />
energiakaod kui ka<br />
va<strong>ja</strong>likud investeeringud <strong>ja</strong><br />
käidukulud.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 4. peatükil<br />
14(6)<br />
3.3 Juhtimine <strong>ja</strong> reguleerimine.DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Kadude seisukohalt on efekt suurem, kui<br />
kompenseerimisseade on paigutatud trafode alampingepoolele.<br />
• Teisalt on trafo ülempinge poolel asetsevate<br />
kompenseerimisseadmete ühikmaksumus madalam.<br />
• Reaktiivvõimsust kompenseerivad kondensaatorpatareid<br />
koosnevad üldjuhul igas faasis rööbiti <strong>ja</strong><br />
<strong>ja</strong>damisi ühendatud kondensaatoritest.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 4. peatükil<br />
15(6)<br />
3.3 Juhtimine <strong>ja</strong> reguleerimine.DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Jadamisi ühendatud elementide arvu suurendamisega<br />
saab tõsta kondensaatorpatarei lubatud pinget,<br />
rööpühendustega aga voolu ning ühtlasi võimsust.<br />
C 0<br />
C<br />
C<br />
a) b) c)<br />
Kondensaatorite ühendamisskeemid:<br />
a) ühe kondensaatorpatarei kondensaatorite<br />
<strong>ja</strong>da- <strong>ja</strong> rööpühendused,<br />
b) kolmefaasilise kondensaatorpatarei kolmnurkühendus,<br />
c)tähtühendus<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 4. peatükil<br />
16(6)<br />
3.3 Juhtimine <strong>ja</strong> reguleerimine.DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Kondensaatorpatareisid valmistatakse nii madal- kui<br />
ka keskpingele ning need on või ei ole reguleeritavad.<br />
Kondensaatorpatarei astmeline reguleerimine<br />
saavutatakse rööpselt ühendatud kondensaatorite arvu<br />
lisamisega või vähendamisega, mille tulemusena<br />
muutub patarei mahtuvus.<br />
• Kondensaatorpatareide ühendamisel kasutatakse<br />
kolmnurk- või tähtühendust.<br />
• Teades ühe elemendi mahtuvust C<br />
0 ning <strong>ja</strong>damisi <strong>ja</strong><br />
rööbiti ühendatud elementide arvu n j <strong>ja</strong> n r , on võimalik<br />
leida ühes faasis oleva kondensaatorpatarei mahtuvus<br />
C avaldisest<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 4. peatükil<br />
17(6)<br />
3.3 Juhtimine <strong>ja</strong> reguleerimine.DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
n<br />
C =<br />
n<br />
r<br />
j<br />
C 0<br />
• Olenevalt sellest, kas kolmefaasiline kondensaatorpatarei<br />
on kolmnurk- või tähtühenduses, kujuneb selle<br />
võimsuseks<br />
= 3U<br />
2 C või = U<br />
2 ωC<br />
Q C<br />
ω<br />
Q C<br />
• Sõltuvalt kompenseerimisseadmete paigaldamise<br />
kohast reaktiivvõimsust tarbivate seadmete suhtes võib<br />
eristada individuaalset, grupilist <strong>ja</strong> tsentraalset<br />
kompenseerimist.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 4. peatükil<br />
18(6)<br />
3.3 Juhtimine <strong>ja</strong> reguleerimine.DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
110 kV<br />
Tsentraalne<br />
kompenseerimine<br />
Individuaalne<br />
kompenseerimine<br />
Q C<br />
Jaotusvõrk<br />
10 kV<br />
Q C<br />
Jaotla<br />
Trafo<br />
kompenseerimine Q C<br />
Q C<br />
Tarbi<strong>ja</strong><br />
Grupiline kompenseerimine<br />
JReaktiivvõimsuse tsentraalne, grupiline <strong>ja</strong> individuaalne<br />
kompenseerimine<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 4. peatükil<br />
19(6)<br />
3.3 Juhtimine <strong>ja</strong> reguleerimine.DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Individuaalse kompenseerimise korral on<br />
kompenseerimisseadmed üles seatud reaktiivvõimsuse<br />
tarbi<strong>ja</strong> juurde, võimaluse korral lülitatud tarbi<strong>ja</strong><br />
klemmidele.<br />
• Sellise kompenseerimisviisi puhul ei kanta<br />
reaktiivvõimsust üle tarbi<strong>ja</strong>ni, kuid puuduseks on<br />
kompenseerimisseadme madal kasutustundide arv. Ka<br />
peaks selline seade olema automaatselt reguleeritav.<br />
• Grupilise kompenseerimise korral toidetakse ühest<br />
seadmest mitut reaktiivvõimsuse tarbi<strong>ja</strong>t. Kuna summaarne<br />
reaktiivvõimsuse graafik on üksikgraafikutega võrreldes<br />
ühtlasem, võib kompenseerimisseade olla ka<br />
mittereguleeritav või astmeliselt reguleeritav.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 4. peatükil<br />
20(6)<br />
3.3 Juhtimine <strong>ja</strong> reguleerimine.DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Ülekompenseerimise vältimiseks tuleb seadme<br />
võimsus valida reaktiivvõimsusgraafiku miinimumi<br />
järgi.<br />
• Tsentraalsel kompenseerimisel seatakse suhteliselt<br />
võimas kompenseerimisseade üles mõne suure<br />
ala<strong>ja</strong>ama (nt toiteala<strong>ja</strong>ama) keskpingelattidele.<br />
• Ühtlase või peaaegu ühtlase reaktiivkoormusgraafiku<br />
puhul ei pruugi kompenseeerimis seade olla<br />
reguleeritav. Siis on seadme aastane kasutustundide arv<br />
kõrge ning tema käidukulud madalad.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 4. peatükil<br />
21(6)<br />
3.3 Juhtimine <strong>ja</strong> reguleerimine.DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Kompenseerimiseks kasutatavate kondensaatorpatareide<br />
valikul arvestatakse<br />
paigalduskohaga (sise- või välispaigaldus),<br />
<br />
reguleerimisvõimalusega (fikseeritud<br />
võimsusega, sisse-väl<strong>ja</strong>lülitatav või reguleeritav),<br />
<br />
patarei ehitusega (elementide <strong>ja</strong>da- <strong>ja</strong><br />
rööpühendus) ning seda,<br />
<br />
kas patareil on sisemisi või välimisi<br />
sulavkaitsmeid <strong>ja</strong> tühjendustakisteid.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 4. peatükil<br />
22(6)<br />
3.3 Juhtimine <strong>ja</strong> reguleerimine.DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Oluline on, kas tegemist on<br />
ühe- või kolmefaasilise seadmega ning<br />
missugune on kondensaatorite ühendusviis (täht-,<br />
kolmnurk- või topelttähtühendus).<br />
• Tähelepanu tuleb pöörata kondensaatorpatarei<br />
kaitseseadmetele.<br />
• Ohtlikud on pinge <strong>ja</strong> temperatuuri tõusud, mis võivad<br />
tunduvalt väheneda kondensaatori eluiga.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 4. peatükil<br />
23(6)<br />
3.3 Juhtimine <strong>ja</strong> reguleerimine.DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Kondensaatorpatarei kaitsesüsteemi võivad kuuluda<br />
elemendisisesed sulavkaitsmed <strong>ja</strong> kondensaatori<br />
tühjendustakistid<br />
üle- <strong>ja</strong> alapingekaitse<br />
voolu ebasümmeetriakaitse<br />
liigvoolu- <strong>ja</strong> maaühenduskaitse<br />
kondensaatorihoone temperatuuri jälgimissüsteem<br />
kaarekaitse<br />
kondensaatorite kaarekindel kest<br />
rikkeindikatsiooniga sulavkaitsmed<br />
maanduslüliti<br />
tühjendusreaktorid.<br />
Joonisel on <strong>ja</strong>otusala<strong>ja</strong>ama paigaldatud 2 MVAr nimivõimsusega<br />
<strong>ja</strong> 6 kV nimipingega kolmefaasiline kondensaatorpatarei.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 4. peatükil<br />
24(6)<br />
3.3 Juhtimine <strong>ja</strong> reguleerimine.DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
Keskpingevõrku paigaldatud kondensaatorpatarei<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 4. peatükil<br />
25(6)<br />
3.3 Juhtimine <strong>ja</strong> reguleerimine.DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Kondensaatorpatarei ülesseadmisel tuleb arvestada<br />
võimalike kõrgemate harmoonikutega.<br />
• Harmoonikute olemasolul tuleb kasutusele võtta abinõud<br />
pingeresonantsi tekkimise vastu kondensaatorpatarei<br />
mahtuvuse <strong>ja</strong> võrgu induktiivsuse vahel.<br />
• Kõige sagedamini esineb võrgus 3., 5., 7., 11. <strong>ja</strong> 13.<br />
harmoonik.<br />
• Võimalikku resonantsi põhjustava harmooniku numbri<br />
võib leida ligikaudse valemiga<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 4. peatükil<br />
26(6)<br />
3.3 Juhtimine <strong>ja</strong> reguleerimine.DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
n<br />
≅<br />
x<br />
x<br />
C<br />
V<br />
≅<br />
S<br />
Q<br />
K<br />
C<br />
kus<br />
x<br />
C – kondensaatori reaktiivtakistus põhisagedusel,<br />
x<br />
V – võrgu reaktiivtakistus põhisagedusel,<br />
S<br />
K – võrgu lühisvõimus,<br />
Q<br />
C – kondensaatori võimsus võrgupingel.<br />
• Seega on ohtliku harmooniku sagedus f r = nf1, kus f 1<br />
on põhisagedus (50 Hz).<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 4. peatükil<br />
27(6)<br />
3.3 Juhtimine <strong>ja</strong> reguleerimine.DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Elektrivõrgu lühisvõimsuse suurenedes tõuseb ka<br />
võrgu resonantssagedus. Kondensaatorid <strong>ja</strong> muu<br />
mahtuvuslik koormus mõjuvad seevastu võrgu<br />
resonantssagedust alandavalt.<br />
• Kõrgemate harmoonikute allikateks võrgus on<br />
enamasti elektritarbi<strong>ja</strong>d, nagu türistormuundurid,<br />
sagedusmuundurid, kaarleekahjud <strong>ja</strong> eriti<br />
jõuelektroonikaseadmed. Selliste tarbi<strong>ja</strong>te osakaal<br />
tänapäeval suureneb.<br />
• Kõrgemad harmoonikud kuumutavad kondensaatoreid <strong>ja</strong><br />
tekitavad nende isolatsioonis lisapingeid. Kõrgendatud<br />
pingel <strong>ja</strong> nimitemperatuurist kõrgemal temperatuuril talitlemine<br />
vähendab kondensaatorite eluiga.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 4. peatükil<br />
28(6)<br />
3.3 Juhtimine <strong>ja</strong> reguleerimine.DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Kondensaatorpatarei paigaldamisel tuleb arvestada ka<br />
võrgupinge võimaliku tõusuga. Väikeste koormustega<br />
elektrivõrgu sõlmedes võib pinge kondensaatorpatarei<br />
paigaldamisel tõusta lubamatult kõrgeks. Võrgupinge tõusu<br />
on võimalik hinnata valemiga<br />
kus<br />
∆U<br />
=<br />
Q<br />
S K<br />
⋅100%<br />
∆ U – võrgupinge tõus protsentides<br />
Q – kondensaatorpatarei võimsus<br />
S<br />
K – võrgu lühisvõimus.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 4. peatükil<br />
29(6)<br />
3.3 Juhtimine <strong>ja</strong> reguleerimine.DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Eesti <strong>ja</strong>otusvõrkudes on reaktiivvõimsuse<br />
kompenseerimisele hakatud tähelepanu pöörama alles<br />
viimastel aastatel.<br />
• Eesmärgiks on vähendada põhivõrgust ostetavat<br />
reaktiivvõimsust. Elektritarbi<strong>ja</strong>tepoolne<br />
reaktiivvõimsuse kompenseerimine on seni olnud<br />
väike.<br />
• Jaotusvõrgus seatakse kondensaatorpatareid üles<br />
peamiselt piirkonnaala<strong>ja</strong>ama keskpingelattidele<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 4. peatükil<br />
30(6)<br />
3.3 Juhtimine <strong>ja</strong> reguleerimine.DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
C1T<br />
C2T<br />
6 kV I sektsioon 6 kV <strong>II</strong> sektsioon<br />
6PT-2<br />
Q C<br />
Kondensaatorpatarei ühendamise skeem toiteala<strong>ja</strong>amas<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 4. peatükil<br />
31(6)<br />
3.3 Juhtimine <strong>ja</strong> reguleerimine.DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Tegemist on reaktiivvõimsuse tsentraalse<br />
kompenseerimisega.<br />
• Varem <strong>ja</strong>otusvõrkudesse ülesseatud kondensaatorpatareid<br />
olid mittereguleeritavad, uuemad aga on<br />
astmeliselt reguleeritavad.<br />
• Piirkonnaala<strong>ja</strong>amade kondensaatorpatareisid<br />
kommuteeritakse võimsuslülititega, mis on<br />
telejuhitavad ning varustatud releekaitsega.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 4. peatükil<br />
32(6)<br />
3.3 Juhtimine <strong>ja</strong> reguleerimine.DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
4. MADALPINGEVÕRGUD<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 3. peatükil<br />
1(25)<br />
4.1Põhimõisted DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
4.1 Põhimõisted<br />
4.1.1 Seadmed <strong>ja</strong> paigaldised<br />
• Elektriseadmed on ette nähtud nähtud elektrienergia<br />
tootmiseks, muundamiseks, edastamiseks, <strong>ja</strong>otamiseks<br />
või kasutamiseks.<br />
• Seadmete kogumi korral, kuhu kuuluvad veel näiteks<br />
trafod, lülitusaparaadid, mõõteriistad, kaitseseadmed,<br />
kaablid <strong>ja</strong> elektritarvitid, on tegemist<br />
elektriseadmestikuga.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 3. peatükil<br />
2(25)<br />
4.1Põhimõisted DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Seadmete hulka kuuluvad ka juhid <strong>ja</strong><br />
juhistikusüsteemid ehk juhistikud, mille all mõeldakse<br />
ühe või mitme kaabli, juhtme, lattliini ning nende juurde<br />
kuuluvate kinnitus- <strong>ja</strong> kaitseosade kogumit.<br />
• Elektrivõrgu olulise osa moodustavad liinid, mis on üht<br />
või mitut vooluahelat sisaldavad terviklikud<br />
elektriedastuspaigaldised.<br />
• Liini põhielemendiks on juhid, mis on ette nähtud<br />
elektrivoolu juhtimiseks.<br />
• Juhid on kas juhtmed, kaablid, latid, siinid vms. Mõni<br />
juht võib sisaldada mitut osajuhti ehk soont.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 3. peatükil<br />
3(25)<br />
4.1Põhimõisted DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Kergesti painduvat juhti nimetatakse juhtmeks.<br />
• Juhid <strong>ja</strong>gunevad:<br />
- tööjuhid,<br />
- kaitsejuhid ,<br />
- abijuhid.<br />
• Tööjuht on juht, mis osaleb elektrienergia edastamises.<br />
• Elektripaigaldis on üksteisega ühendatud<br />
elektriseadmete <strong>ja</strong> -juhtide teatud otstarbega <strong>ja</strong><br />
kokkusobitatud tunnussuurustega paigaldatud kogum.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 3. peatükil<br />
4(25)<br />
4.1Põhimõisted DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Elektripaigaldised <strong>ja</strong>gunevad<br />
o tarbi<strong>ja</strong>paigaldised,<br />
o tugevoolupaigaldised <strong>ja</strong> nõrkvoolupaigaldised,<br />
o sise- <strong>ja</strong> välispaigaldised.<br />
• Toitepunkt on koht, milles paigaldis liitub<br />
elektritoiteallikaga ehk koht, kus elektrienergia siseneb<br />
paigaldisse. Elektripaigaldisel võib olla üks või mitu<br />
toitepunkti.<br />
• Liitumispunkt on eletripaigalise täpselt määratletud<br />
ühenduspunkt elektrivõrguga, millega seondub võrgu<br />
kasuta<strong>ja</strong> (tarbi<strong>ja</strong>) <strong>ja</strong> võrguettevõtte vaheline vastutus <strong>ja</strong><br />
elektripaigaldise teeninduspiir.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 3. peatükil<br />
5(25)<br />
4.1Põhimõisted DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Jaotla on enemasti omaette ruumina kujundatud või<br />
kindlalt piiritletud pinnal paiknev elektriliste <strong>ja</strong>otus- <strong>ja</strong><br />
lülitusseadmete kompleks koos juhistiku, lisaseadmete,<br />
ümbriste <strong>ja</strong> ehitustarinditega.<br />
• Jaotla üheks liigiks on <strong>ja</strong>otuskeskus, kuhu siseneb<br />
paigaldise üks või mitu toiteliini <strong>ja</strong> millest väljuvad<br />
üksikseadmete toiteliinid. Jaotuskeskuse lihtsa ehituse<br />
puhul nimetatakse teda ka <strong>ja</strong>otuspunktiks.<br />
• Jaotlat, millesse siseneb peatoiteliin, nimetetatakse<br />
pea<strong>ja</strong>otuskeskuseks.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 3. peatükil<br />
6(25)<br />
4.1Põhimõisted DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Elektriruum on ruum, mis on ettenähtud eeskätt või ainult<br />
elektriseadmete teenindamiseks <strong>ja</strong> kuhu võivad pääseda<br />
ainult piisavalt pädevad (nt elektriala isikud) tööta<strong>ja</strong>d.<br />
Kõrvaliste isikute juurdepääsu tõkestamiseks on<br />
elektriruumid enamasti lukustatud.<br />
4.1.2 Maandamine<br />
Maa on juhtiv aines, mille potentsiaal mistahes punktis on<br />
kokkuleppeliselt null.<br />
•<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 3. peatükil<br />
7(25)<br />
4.1Põhimõisted DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Maandamiseks ehk maanduseks nimetetatakse seadme<br />
või selle osa galvaanilist ühendamist maaga<br />
maandusjuhtide <strong>ja</strong> -elektroodide abil.<br />
• Kaitsemaandus on va<strong>ja</strong>lik elektriohutuse tagamiseks.<br />
• Talitlusmaandus on elektriseadme normaalseks<br />
talitlemiseks.<br />
• Kui talitlusmaandus teostatakse ilma lisatakistuseta, on<br />
tegu vahetu ehk jäikmaandusega, ühendamisel üle<br />
lisatakistuse aga takistusmaandusega.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 3. peatükil<br />
8(25)<br />
4.1Põhimõisted DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Maanduri moodustavad maanduselektroodid <strong>ja</strong> neid<br />
ühendavad maandusjuhid.<br />
• Maanduspaigaldise moodustavad maandur,<br />
maandusjuhid <strong>ja</strong> peamaanduslatt või -klemm.<br />
• Maandurit ümbritseva maa osa, milles maandurist maase<br />
valguv vool kutsub esile potentsiaalierinevusi maa eri<br />
punktide vahel, nimetatakse valgumisalaks.<br />
• Valgumisala ümbritsev maa-ala, mille potentsiaal jääb<br />
nulliks, on nullpotentsiaaliala.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 3. peatükil<br />
9(25)<br />
4.1Põhimõisted DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Peamaanduslati <strong>ja</strong> maa vahelist takistust nimetatakse<br />
maandustakistuseks, maanduri <strong>ja</strong> nullpotentsiaali<br />
vahelist takistust aga valgumistakistuseks.<br />
• Kaitsejuhti (PE-juhti) kasutatakse elektriohutuse<br />
tagamise eesmärgil <strong>ja</strong> ta ühendab elektriseadmete<br />
voolujuhtivaid pingealte kesti maanduspaigaldisega.<br />
• Ühildatud kaitse- <strong>ja</strong> maandusjuht (PEN-juht) toimib<br />
korraga nii kaitse- kui ka maandusjuhina.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 3. peatükil<br />
10(25)<br />
4.1Põhimõisted DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
4.1.3 Voolud<br />
• Vooluahel on paigaldise elektriseadmetest moodustatud<br />
kogum, mida toidetakse ühest <strong>ja</strong> samast punktist <strong>ja</strong> millel<br />
on ühine liigvoolukaitse. Vooluahel võib sisaldada<br />
tööjuhte, kaitsejuhte, lülitus- <strong>ja</strong> kaitseaparaate jm<br />
elemente.<br />
• Vooluahel, mis sisaldab elektrienergia tootmis-,<br />
muundamis-, <strong>ja</strong>otamis- või tarbimisseadmeid, on<br />
peavooluahel.<br />
• Juhtimis-, blokeerimis-, signalisatsiooni, mõõte-, vms<br />
lisaotstarbelist ahelat nimetataske abivooluahelaks.<br />
Mitte kasutada terminit sekundaarahel!<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 3. peatükil<br />
11(25)<br />
4.1Põhimõisted DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Vooluahel, mis toidab <strong>ja</strong>otuskeskust või rühmakeskust, on<br />
<strong>ja</strong>otusvooluahel ehk <strong>ja</strong>otusliin. Lõppvooluahel ehk<br />
tarvitiliin toidab vahetult tarvitit või pistikupesa.<br />
• Rikkesilmuseks nimetatakse toiteallika faasimähisest,<br />
töö- <strong>ja</strong> kaitsejuhist, maanduspaigaldisest ning maast<br />
koosnevat vooluahela osa kuni lühise (kere- või<br />
maaühenduse) kohani.<br />
• Vool, millele vooluahel on normaaltalitlusel ette nähtud,<br />
on arvutuslik ehk normaaltalitlusvool. Sellise voolu<br />
rahvusvaheline tähis on I B .<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 3. peatükil<br />
12(25)<br />
4.1Põhimõisted DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Suurimat voolu, millega võib juhti etteantud oludes<br />
koormata, ilma et juhi temperatuur ületaks kestvalt<br />
lubatut, nimetatakse kestvalt lubatud vooluks. Selle<br />
rahvusvaheline tähis on I Z .<br />
• Kestvalt lubatust oluliselt suurem vool on liigvool, millel<br />
võivad sõltuvalt tema kestusest olla või mitte olla ohtlikud<br />
tagajärjed.<br />
• Liigvoolu põhjused:<br />
• elektritarvitite liigkoormus,<br />
• elektriahelate rikked (nt lühised või maaühendused).<br />
• Liigkoormusest tingitud liigvool on ülekoormusvool.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 3. peatükil<br />
13(25)<br />
4.1Põhimõisted DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Lühisvoolu põhjustab väga väikese takistasega<br />
elektriline ühendus eri potentsiaaliga voolujuhtide vahel.<br />
• Lühisvoolu väl<strong>ja</strong>lülitamiseks nähakse ette kaitseseade<br />
(kaitselüliti, sulavkaitse vm).<br />
4.1.4 Pinged<br />
• Pinget, millel seade on ette nähtud töötama, on seadme<br />
nimipinge, mis väljendatakse tavaliselt<br />
efektiivväärtusena.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 3. peatükil<br />
14(25)<br />
4.1Põhimõisted DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Madalpinge on pinge , mille puhul faasidevaheline<br />
vahelduvpinge on enimalt 1000 V või poolustevaheline<br />
alalispinge on enimalt 1500 V.<br />
• Vaheldupinge alla 50 V<br />
väikepinge.<br />
<strong>ja</strong> alalispinge alla 120 V on<br />
• Kaitseväikepinge on sedavõrd madal, et see ei kutsu<br />
esile elektrilööki, on. Kaitse väikepingeahelaid tuleb toita<br />
kas eraldustrafost (ohutu pinge trafost) või muust<br />
turvalisest toiteallikast).<br />
• Talitlusväikepinge on va<strong>ja</strong>lik teatavate elektriseadmete<br />
normaalseks tööks.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 3. peatükil<br />
15(25)<br />
4.1Põhimõisted DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Lubatust suurema pingehälbe korral tõusu suunas on<br />
tegu liigpingega. Elektriseadmed peavad taluma teatud<br />
tunnussuurustega liigpingeid, mille järgi nad <strong>ja</strong>gatakse<br />
nel<strong>ja</strong> liigpingeklassi.<br />
4.1.5 Elektrilöök <strong>ja</strong> kaitse elektrilöögi eest<br />
• Kui inimene või loom puutub vastu pingestatud osi, võib ta<br />
saada kahjuliku toimega (patofüsioloogilise) elektrilöögi.<br />
• Olenevalt sellest, kas puutekoht oli pingestatud<br />
normaalselt või rikke tõttu, on tegemist otsepuutega või<br />
kaudpuutega.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 3. peatükil<br />
16(25)<br />
4.1Põhimõisted DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Normaaltalitlustel vooluahelasse kuuluvat juhti<br />
nimetatakse pingestatud osaks.<br />
• Puutevõimalik osa, mis normaalselt ei ole pingestatud,<br />
kuid võib saada selliseks isolatsioonirikke korral, on<br />
pingealdis juhtiv osa.<br />
• Elektripaigaldisse mittekuuluv osa (ehitise metalltarindid,<br />
juhtivad torustikud ning põrandad <strong>ja</strong> seinad), mis võib<br />
elektrilist, enamasti maa potentsiaali edasi kanda,<br />
nimetatakse kõrvaliseks juhtivaks osaks.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 3. peatükil<br />
17(25)<br />
4.1Põhimõisted DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Isolatsiooni rikkeline seisund tähendab isolatsiooniriket,<br />
mis ei tähenda veel soovimatut juhtivat ühendust.<br />
Isolatsioonirikkel tekkiv rikkevool ei pruugi põhjustada<br />
seadmete olulisi talitlushäireid, kuid võib esile kutsuda<br />
elektrilöögi- <strong>ja</strong> tulekahju.<br />
• Normaaltalitlusel paigaldisest maasse või kõrvalistesse<br />
juhtivatesse osadesse suunduv vool, mis võib olla ka<br />
mahtuvuslik, on lekkevool. Inimese või looma keha<br />
läbivat kahjuliku toimega voolu nimetatakse elektrilöögivooluks.<br />
• Juhtiv ühendus elektripaigaldise pingestatud <strong>ja</strong> pingealti<br />
osa (nt kere) vahel on kereühendus ning maa või maaga<br />
ühendatud osa vahel maaühendus.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 3. peatükil<br />
18(25)<br />
4.1Põhimõisted DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Juhtiv ühendus eri pingega juhtide vahel on lühis. Kui<br />
lühisekoha takistus on sedavõrd väike, et selle võib<br />
lugeda nulliks, on tegemist metallilise lühisega.<br />
• Isolatsioonirikke korral kahe ühel a<strong>ja</strong>l puudutatava osa<br />
vahel tekkida võivat pinget nimetatakse puutepingeks.<br />
• Elektriseadmeid liigitatakse puutepingekaitse järgi 0, I, <strong>II</strong><br />
<strong>ja</strong> <strong>II</strong>I kaitseklassi (või elektriohutusklassi) sõltuvalt<br />
isolatsioonist ning kaitsejuhi <strong>ja</strong> kaitseväikepinge<br />
kasutamisest.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 3. peatükil<br />
19(25)<br />
4.1Põhimõisted DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Kaitse elektrilöögi eest võib saavutada ohtliku<br />
puutepinge tekkimise või püsimajäämise vältimisega ning<br />
pingestatud osade puudutamise takistamisega.<br />
• Tehakse vahet otsepuute- <strong>ja</strong> kaudpuutekaitse vahel.<br />
Kasutatakse kaitsekesti, -katteid <strong>ja</strong> -tõkkeid,<br />
kaitselahutust <strong>ja</strong> -eraldust, maandamist, paigutamist väl<strong>ja</strong>poole<br />
puuteküündivust, isoleertöövahendeid,<br />
kaitseväikepinget, potentsiaaliühtlustust <strong>ja</strong> isoleerümbrust.<br />
• Elektrilöögivastase põhikaitse tagab põhiisolatsioon. Kui<br />
põhiisolatsiooniga või põhi- <strong>ja</strong> lisaisolatsiooni koostoimel<br />
saavutatakse sedavõrd kindel isolatsioon, et selle<br />
läbilöögi või ülelöögi tõenäosus ei ületa<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 3. peatükil<br />
20(25)<br />
4.1Põhimõisted DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
elektriohutusnõuetega sätestatud väärtust, on tegemist<br />
kaitseisolatsiooniga.<br />
• Kaitseeraldus on vooluahela töökindel, enamasti<br />
kaitseisolatsiooni abil saavutatav galvaaniline eraldamine<br />
muudest vooluahelatest. Kaitseeraldus realiseeritakse<br />
kaitsetrafode abil, kusjuures kaitseeraldatud ahelat ei<br />
maandata.<br />
• Puuteküündivus on kaugus, milleni inimene küünib ilma<br />
abivahendita oma tavalisest asukohast käega.<br />
Väliskeskkonna toime eest, aga ka pingestatud osade<br />
otsepuute eest kaitseb seadet (kaitse)kest.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 3. peatükil<br />
21(25)<br />
4.1Põhimõisted DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Osa, mis kaitseb igast harilikust ligipääsusuunast tuleva<br />
otsepuute eest, on (kaitse)kate.<br />
• Osa, mis takistab juhuslikku, kuid mitte tahtlikku<br />
otsepuudet, on (kaitse)tõke. Kestadel võib olla erinev<br />
kaitseaste.<br />
• Kaitseastme rahvusvaheliselt kokkulepitud tähis koosneb<br />
tähtedest IP (international protection) <strong>ja</strong> nendele<br />
järgnevast kahest tunnusnumbrist, millele võidakse lisada<br />
veel kaks selgitustähte.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 3. peatükil<br />
22(25)<br />
4.1Põhimõisted DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
4.1.6 Toimingud<br />
• Kaitselahutamine on toiming, mille abil elektriohutus<br />
tagatakse paigaldise või selle osa turvalise lahutamise<br />
teel kõigist toiteallikatest. Kaitselahutamine peab tagama<br />
tööta<strong>ja</strong>te ohutuse enne remonditöid, veaotsingule või<br />
seadmete asendamisele asumist ning nende tööde a<strong>ja</strong>l.<br />
• Kaitselahutusseadmeks on elektriaparaat (nt lahklüliti)<br />
või muu abielement.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 3. peatükil<br />
23(25)<br />
4.1Põhimõisted DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Kui seade lülitatakse väl<strong>ja</strong> vaid mehaaniliste osade<br />
hooldetööde a<strong>ja</strong>ks, mis ei pruugi vältida elektrilööki, on<br />
tegemist hooldeväl<strong>ja</strong>lülitamisega.<br />
• Hädaväl<strong>ja</strong>lülitamisega püütakse kiiresti lõpetada<br />
ootamatut olukorda. Kui eesmärgiks on seadme ohtlikuks<br />
muutunud liikumise peatamine, on tegemist<br />
hädaseiskamisega.<br />
• Lülitusi normaaltalitluse a<strong>ja</strong>l nimetatakse<br />
talitluslülitusteks.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 3. peatükil<br />
24(25)<br />
4.1Põhimõisted DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Selleks et kindlaks teha, kas valminud elektripaigaldis<br />
vastab nõuetele, tehakse kasutuselevõtu kontroll, mis<br />
sisaldab visuaalset ülevaatust ning katsetamist<br />
(testimist).<br />
• Katsetamine võib sisaldada proovimist, kontrollmõõtmist<br />
<strong>ja</strong> teimimist.<br />
• Proovimine seisneb seadme talitlemise kontrollis<br />
mõõtmisi kasutamata.<br />
• Teim on katsetustoiming, mis seisneb teatava, enamasti<br />
seadme mingi tunnussuuruse nimiväärtust ületava<br />
füüsikalise suuruse (nt teimipinge) rakendamises.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 3. peatükil<br />
25(25)<br />
4.1Põhimõisted DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
4.2 Juhistikusüsteemid<br />
• Juhistikeks nimetatakse juhtide (juhtmed, kaablid, latid)<br />
omavahel kokkuühendatud kogumit. Juhistiku töökindlus,<br />
häirekindlus, ohutusmeetmete <strong>ja</strong> kaitseaparatuuri valik<br />
sõltuvad suurel määral talitlusmaandusest <strong>ja</strong><br />
elektriohutusmeetmetest, mida rakendatakse kaugpuute<br />
puhul.<br />
4.2.1 Juhistikusüsteemidest üldse<br />
• Madalpingevõrkude juhistikusüsteemide liigitus <strong>ja</strong> juhtide<br />
tähised on määratud rahvusvahelises standardis IEC<br />
60364-3, mis kehtib ka Eestis.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 3. peatükil<br />
1(40)<br />
4.2 Juhistikusüsteemid DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Süsteemid erinevad üksteisest selle poolest, kas juhistik<br />
on maandatud või mitte <strong>ja</strong> kas juhistiku juurde kuuluvad<br />
pingealtid osad (metallosad, mis isolatsioonirikke korral<br />
võivad sattuda pinge alla) on maandatud kohapeal või<br />
ühendatud kaitsejuhi kaudu juhistiku talitlusmaandusega.<br />
• Süsteeme eristatakse kahetähelise tähisega, millest<br />
esimene on toiteallika <strong>ja</strong> maa vahekorra tähis I (pr isolé,<br />
isoleeritud) või T (pr terre, maa) ning teisel kohal<br />
pingealtide osade kaitsejuhi ühendamisviisi tähis T või N<br />
(pr neutre, neutraal).<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 3. peatükil<br />
2(40)<br />
4.2 Juhistikusüsteemid DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Praktiliselt esinevad juhistikusüsteemid on IT, TT <strong>ja</strong> TN.<br />
Viimase puhul on võimalikud veel kolm alajuhtumit:<br />
TN-C – neutraal- <strong>ja</strong> kaitsejuht on ühitatud (pr combiné,<br />
kombineeritud),<br />
TN-S – neutraal- <strong>ja</strong> kaitsejuht on teineteisest eraldatud (pr<br />
separe, eraldatud),<br />
TN-C-S – neutraal- <strong>ja</strong> kaitsejuht on toiteallikapoolses<br />
võrguosas ühitatud, tarvitipoolses osas aga teineteisest<br />
eraldatud.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 3. peatükil<br />
3(40)<br />
4.2 Juhistikusüsteemid DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Väl<strong>ja</strong> on kujunenud ka järgmised juhtide tähised:<br />
L1, L2 <strong>ja</strong> L3 (ingl live, pingestatud) – faasijuhid,<br />
E (ingl earth, maa) – maandusjuht,<br />
N (ingl neutral, neutraal) – neutraaljuht,<br />
P (ingl protection, kaitse) – kaitsejuht.<br />
• Kui juht täidab mitut ülesannet, on tema tähises<br />
vastavalt mitu tähte:<br />
PE – kaitsemaandusjuht,<br />
PEN – ühitatud kaitsemaandus- ning neutraaljuht (PEN-juht).<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 3. peatükil<br />
4(40)<br />
4.2 Juhistikusüsteemid DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
NB! Juhtide uute nimetuste <strong>ja</strong> tähistega kadusid eesti<br />
keelest oskussõnad nulljuht, nullpunkt <strong>ja</strong> nullimine.<br />
Ühefaasilistel seadmetel, kui need ei ole ette nähtud<br />
ühendamiseks mingi kindla faasiga, tähistatakse faasijuhte<br />
tähega L.<br />
• Neutraal- <strong>ja</strong> kaitsejuhtide graafiliseks tähistamiseks, kui<br />
see selguse huvides on va<strong>ja</strong>lik, näeb Eesti standard EVS-<br />
EN 60617-11 ette järgmised märgid:<br />
neutraaljuht (N)<br />
kaitsejuht (PE)<br />
ühitatud kaitse <strong>ja</strong> neutraaljuht (PEN).<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 3. peatükil<br />
5(40)<br />
4.2 Juhistikusüsteemid DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Et juhte saaks paigaldus- <strong>ja</strong> remonditöödel ka värvi järgi<br />
eristada, on juhtide isolatsioonil järgmised tunnusvärvid.<br />
• tööjuhid vahelduvvoolul:<br />
L1- pruun<br />
L2 - must<br />
L3 - hall<br />
• tööjuhid alalisvoolul: L -, L+<br />
pruun, must või hall<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 3. peatükil<br />
6(40)<br />
4.2 Juhistikusüsteemid DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• neutraaljuht vahelduvvoolul: N – helesinine<br />
• neutraaljuht alalisvoolul:<br />
M - helesinine<br />
• maandatud kaitsejuht PE – juht:<br />
kolla-roheline suhtega 0,5:0,5<br />
• ühildatud kaitse-neutraaljuht PEN – juht:<br />
kolla-roheline helesinise lisatähistusega otsal<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 3. peatükil<br />
7(40)<br />
4.2 Juhistikusüsteemid DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
NB!<br />
• Varem on kasutatud ka teistsuguseid tähiseid, nagu<br />
faasijuhtide tähised A, B <strong>ja</strong> C või R, S <strong>ja</strong> T ning neutraal<strong>ja</strong><br />
kaitsejuhi tähis 0.<br />
• Maandamata neutraaljuhte on varem tähistatud valge,<br />
maandatud neutraaljuhte <strong>ja</strong> kaitsemaandusjuhte aga<br />
musta tunnusvärviga. Selliste tunnusvärvide<br />
kasutamine maandusjuhtides on praegu keelatud!<br />
• Paigaldiste pingealtid osad maandatakse kaitsejuhi<br />
kaudu. Kaitsejuhi ühenduskohta pingealti osaga<br />
tähistatakse kaitsemaanduse sümboliga .<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 3. peatükil<br />
8(40)<br />
4.2 Juhistikusüsteemid DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Et välistada ohtliku pinge teket pingealtide <strong>ja</strong> kõrvaliste<br />
juhtivate osade (ehitustarindite, torustike) vahel, tuleb ka<br />
need ühendada kohapealse (tarbi<strong>ja</strong>paigaldise)<br />
maandussüsteemiga ning kaitsejuhiga.<br />
• Seda võtet nimetatakse potentsiaaliühtlustuseks <strong>ja</strong><br />
see kuulub tähtsamate elektriohutust tagavate<br />
lisakaitseviiside hulka.<br />
• Ehitiste elektrisisendites on ette nähtud<br />
peapotentsiaaliühtlustus vastava klemmi või klemmlati<br />
abil, millega ühendatakse kaitsejuht, maandusjuht,<br />
kaablite metallmantlid, torustikud, ehitiste metallosad <strong>ja</strong><br />
terasbetoontarindite armatuur.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 3. peatükil<br />
9(40)<br />
4.2 Juhistikusüsteemid DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Suurtes ehitistes, kus peapotentsiaaliühtlustuse abil on<br />
raske haarata kõiki pingealteid <strong>ja</strong> kõrvalisi juhtivaid osi,<br />
kasutatakse veel lisapotentsiaaliühtlustust.<br />
4.2.2 IT-juhistik<br />
• See vanim juhistikusüsteem on enamasti täielikult<br />
maast isoleeritud (joonis 4.1), kuid liigpingete <strong>ja</strong><br />
pingevõnkumiste vähendamiseks võidakse kasutada ka<br />
neutraali või (kui neutraal ei ole kättesaadav) ühe faasijuhi<br />
maandamist üle suure takisti.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 3. peatükil<br />
10(40)<br />
4.2 Juhistikusüsteemid DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• IT-süsteem soovitatakse kujundada kolmejuhilisena,<br />
kuid see võib olla ka nel<strong>ja</strong>juhiline (neutraaljuhiga).<br />
L1<br />
L2<br />
L3<br />
N<br />
PE<br />
IT-juhistik<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 3. peatükil<br />
11(40)<br />
4.2 Juhistikusüsteemid DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Eestis oli <strong>ja</strong> on ka praegu IT-juhistik kasutusel mõnes<br />
vanemas madalpingevõrgus neutraaljuhita (varem<br />
3 x 220 V, nüüd 3 x 230 V) <strong>ja</strong> maast isoleerituna.<br />
• IT-juhistikust toidetavate elektritarvitite keresid võib<br />
maandada<br />
igaüht eraldi,<br />
grupiviisiliselt või<br />
kogu paigaldise <strong>ja</strong>oks ühise kaitsejuhi kaudu.<br />
• Kindlaim <strong>ja</strong> levinuim on viimane variant.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 3. peatükil<br />
12(40)<br />
4.2 Juhistikusüsteemid DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• IT-juhistiku põhieelis TT- <strong>ja</strong> TN-juhistike ees seisneb<br />
selles, et ühe faasi maa- või kereühenduse korral on<br />
maaühendusvool määratud teiste faaside mahtuvusega<br />
maa suhtes <strong>ja</strong> jääb mõne kuni mõnesa<strong>ja</strong> milliampri<br />
piiridesse.<br />
L1<br />
L2<br />
L3<br />
I d<br />
Kereühendus neutraalita IT-juhistikus<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 3. peatükil<br />
13(40)<br />
4.2 Juhistikusüsteemid DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Selline vool ei häiri enamasti elektritarvitite talitlust<br />
ega nõua seetõttu ka kahjustatud liini või tarviti<br />
viivitamatut väl<strong>ja</strong>lülitamist. See suurendab<br />
elektrivarustuse töökindlust, mis on eriti tähtis<br />
vastutusrikaste elektripaigaldiste puhul.<br />
• Kuna maaühenduse korral tõuseb kahe faasijuhi pinge<br />
maa suhtes faasidevahelise pingeni, peab kõigi juhtide<br />
isolatsioon maa suhtes olema valitud faasidevahelisele<br />
pingele.<br />
• See tähendab, et näiteks pingel 230/400 V ei saa ITjuhistikus<br />
kasutada pingele 250 V ettenähtud<br />
isoleerjuhtmeid ega kaableid.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 3. peatükil<br />
14(40)<br />
4.2 Juhistikusüsteemid DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Et tagada elektriohutust IT-juhistiku maaühenduse<br />
korral, ei tohi pinge alla sattunud pingealtide osade<br />
puutepinge minna üle 50 V.<br />
• Seega tuleb täita tingimus<br />
R A<br />
I d<br />
≤ 50V<br />
kus R A – paigaldise maandustakistus (indeks A tuleneb<br />
saksakeelsest sõnast Anlage, paigaldis),<br />
I d – maaühendusvool (indeks d tuleneb prantsuskeelsest<br />
sõnast defaut, rike).<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 3. peatükil<br />
15(40)<br />
4.2 Juhistikusüsteemid DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Kui maaühendusvool ei ole üle 1 A, võib kaitsemaandustakistus<br />
olla kuni 50 Ω. Taolistel juhtudel ongi<br />
tavaliselt kasutatud maandustakistust 10…30 Ω, mis<br />
võimaldab maanduse väl<strong>ja</strong> ehitada suhteliselt odavalt.<br />
• Kui maaühenduskohas on rikkevool üle 0,3 A, võib seal<br />
tekkida tuleoht.<br />
• Tulekahju vältimiseks võidakse tuleohtlike paigaldiste<br />
elektriahelais kasutada rikkevoolukaitset standardse<br />
rakendusvooluga 300 mA.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 3. peatükil<br />
16(40)<br />
4.2 Juhistikusüsteemid DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Kahe samaaegse maaühenduse korral, mis on<br />
võrdväärne kahefaasilise lühisega, on pingealtide osade<br />
puutepinge tavaliselt 0,2…0,8 võrgu nimipingest.<br />
• Kuna selline puutepinge on ohtlik, tuleb rikkekoht<br />
kiiresti väl<strong>ja</strong> lülitada. Et seda tagada, peab<br />
rikkesilmuse (toitetrafost, kahest faasijuhist, kaitsejuhist<br />
<strong>ja</strong> kahest maandurist koosneva silmuse) näivtakistus Z s<br />
jääma piiridesse<br />
Z ≤ U / I<br />
s<br />
n<br />
a<br />
kus<br />
U n – nimipinge<br />
I a – vool, mille puhul liigvoolukaitse kindlalt rakendub.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 3. peatükil<br />
17(40)<br />
4.2 Juhistikusüsteemid DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Selle tingimuse täitmiseks peavad maandustakistused<br />
olema 4…10 Ω. Kui rikkesilmus sisaldab kaht<br />
maandustakistust, mis on võimalik, kui elektritarvitid on<br />
maandatud eraldi või rühmadena, siis võib selle<br />
kogutakistus olla sedavõrd suur, et liigvoolukaitse ei<br />
rakendu.<br />
• Seetõttu eelistatakse IT-juhistikes maandamist ühise<br />
kaitsejuhi kaudu. Sel juhul koosneb rikkesilmus<br />
toitetrafo, faasijuhi <strong>ja</strong> kaitsejuhi takistusest ega sõltu<br />
maandustakistusest.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 3. peatükil<br />
18(40)<br />
4.2 Juhistikusüsteemid DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Silmuse näivtakistus peab rahuldama tingimust<br />
mis ei tekita raskusi.<br />
Z ≤ U<br />
s<br />
n<br />
/( 2I<br />
a<br />
),<br />
• Neutraaljuhita, maast isoleeritud IT-juhistikus ei saa<br />
juhistiku enda rikete tõttu tekkida ajutisi liigpingeid.<br />
• Liigpinged võivad siiski tekkida võrgu toiteala<strong>ja</strong>ama<br />
ülempingepoole maaühendusel. Juhtumil, mil ITjuhistikus<br />
on kõrvaldamata maaühendus, on liigpinged<br />
oluliselt suuremad, kuigi mitte nii suured, kui teiste<br />
juhistike korral.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 3. peatükil<br />
19(40)<br />
4.2 Juhistikusüsteemid DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Et maaühenduse teket kohe kindlaks teha, tuleb ITjuhistik<br />
varustada signalisatsiooni- <strong>ja</strong> mõõteseadmega.<br />
• Selline seade kontrollib võrgu isolatsioonitakistust<br />
ning annab heli- <strong>ja</strong> valgussignaale maaühenduse<br />
tekkimisel või isolatsiooni takistuse vähenemisel alla<br />
lubatud väärtuse, milleks enamasti on 15…250 kΩ.<br />
• IT-süsteemi töökindluse eelised ilmnevadki ainult siis,<br />
kui selles kasutatakse nüüdisaegseid isolatsiooni<br />
korrasoleku järelevalve- <strong>ja</strong> mõõteaparatuuri.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 3. peatükil<br />
20(40)<br />
4.2 Juhistikusüsteemid DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
4.2.3 TT-juhistik<br />
Selles juhistikus on neutraaljuht toiteallika juures<br />
maandatud, kuid seda ei kasutata kaitsejuhina.<br />
L1<br />
L2<br />
L3<br />
N<br />
PE<br />
R B<br />
R A<br />
TT-juhistik<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 3. peatükil<br />
21(40)<br />
4.2 Juhistikusüsteemid DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Tegemist on talitlusmaandusega, mis peab tagama, et<br />
faasijuhtide pinge maa suhtes nii normaaltalitlusel kui<br />
rikete korral ei oleks üle faasipinge.<br />
• Kui toiteallika neutraal ei ole kättesaadav, võidakse<br />
selle asemel maandada üks faasijuhtidest.<br />
• Talitlusmaandustakistus R B pole normitud, kuid tavaliselt<br />
ei ole see üle 100 Ω.<br />
• Elektritarvitite kered <strong>ja</strong> muud paigaldise pingealtid<br />
osad maandatakse kaitsejuhi abil, mis on ühendatud<br />
kohaliku kaitsemaandusega.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 3. peatükil<br />
22(40)<br />
4.2 Juhistikusüsteemid DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Maaühendusvool on TT-juhistikus määratud<br />
toiteallika talitlusmaanduse <strong>ja</strong> tarbi<strong>ja</strong>paigaldise<br />
kaitsemaanduse takistuste summaga ning on<br />
suurem kui IT-juhistiku korral.<br />
• Elektriohutuse tagamiseks ei tohi pinge alla sattunud<br />
pingealtide osade puutepinge olla üle 50 V, mistõttu on<br />
va<strong>ja</strong>lik, et<br />
R A<br />
I a<br />
≤ 50V<br />
.<br />
Siin on R A kaitsejuhi <strong>ja</strong> maanduse kogutakistus ning I a vool,<br />
mille puhul kaitseaparaat etteantud a<strong>ja</strong> (enamasti 5 s) jooksul<br />
kindlalt väl<strong>ja</strong> lülitub.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 3. peatükil<br />
23(40)<br />
4.2 Juhistikusüsteemid DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• TT-juhistikus on maaühendusvool sedavõrd väike, et<br />
liigvoolukaitse enamasti ei rakendu. Kui näiteks<br />
talitlusmaanduse takistus on 100 Ω, ei saa maaühendusvool<br />
kuidagi tõusta üle 5 A.<br />
• Seetõttu tuleb lisaks liigvoolukaitsele kasutada<br />
rikkevoolukaitselülitit, mille nimirakendusvoolu I ∆n<br />
(enamasti 30…500 mA) võib valida<br />
kaitsemaandustakistuse järgi.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 3. peatükil<br />
24(40)<br />
4.2 Juhistikusüsteemid DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
L1<br />
L2<br />
L3<br />
N<br />
R B<br />
I<br />
a<br />
= I<br />
n < Id<br />
I<br />
PE<br />
I d<br />
Rikkevoolukaitse kasutamine TT-juhistikus<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 3. peatükil<br />
25(40)<br />
4.2 Juhistikusüsteemid DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Maanduse väl<strong>ja</strong>ehitamine TT-juhistikus ei tekita<br />
suhteliselt suure lubatud takistuse tõttu raskusi. Ka<br />
rikkevoolukaitse rakendumisaeg, mis vastavate tootestandardite<br />
kohaselt on enimalt 0,2 s, rahuldab<br />
elektriohutusnõudeid.<br />
• Ajutised liigpinged võivad TT-juhistikus tekkida<br />
neutraaljuhi katkemisel. Olenevalt faaside<br />
koormus<strong>ja</strong>otusest võib ühe faasi pinge tõusta kuni<br />
faasidevahelise pingeni (suureneda 1,73 korda).<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 3. peatükil<br />
26(40)<br />
4.2 Juhistikusüsteemid DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Toiteala<strong>ja</strong>ama ülempingepoole maaühenduse korral<br />
võivad ajutised liigpinged sattuda madalpingetarbi<strong>ja</strong>teni<br />
neutraaljuhi kaudu <strong>ja</strong> on suuremad kui IT-juhistikus.<br />
• TT-juhistike suurim eelis teiste juhistike ees seisneb<br />
kõrges elektriohutusastmes, kuna maaühenduskaitsena<br />
kasutatakse rikkevoolukaitselüliteid.<br />
• Puutepinge on TT-juhistikus kõrgem kui TN-juhistikus <strong>ja</strong><br />
võib küündida faasidevahelise pingeni.<br />
• Eestis ei ole TT-juhistikud peaaegu üldse kasutust<br />
leidnud. Mingil määral on neid esinenud kaevandustes.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 3. peatükil<br />
27(40)<br />
4.2 Juhistikusüsteemid DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
4.2.4 TN-C-juhistik<br />
TN-C-juhistikus talitleb neutraaljuht nii töö- kui kaitsejuhina<br />
<strong>ja</strong> seda nimetatakse PEN-juhiks.<br />
L1<br />
L2<br />
L3<br />
PEN<br />
KM<br />
TN-C-juhistik<br />
KM - kaitsemaandus<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 3. peatükil<br />
28(40)<br />
4.2 Juhistikusüsteemid DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Iga kereühendus on ühefaasiline lühis <strong>ja</strong> toob kaasa<br />
liigvoolukaitse rakendumise. Kui lugeda PEN-juhi <strong>ja</strong><br />
faasijuhi takistus ligikaudu ühesuguseks, on pinge maa<br />
suhtes ligikaudu pool juhistiku faasipingest.<br />
I a<br />
L1<br />
L2<br />
L3<br />
PEN<br />
KM<br />
Kereühendus TN-C-juhistiku korral<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 3. peatükil<br />
29(40)<br />
4.2 Juhistikusüsteemid DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Elektrilöögiohu vähendamiseks peab kaitse<br />
rakenduma võimalikult kiiresti.<br />
• Näiteks kui juhistiku nimipinge maa suhtes U 0 = 230 V,<br />
peab<br />
o kantavate elektritarvitite väl<strong>ja</strong>lülitamine toimuma<br />
vähemalt 0,4 s jooksul,<br />
o statsionaarsete tarvitite ning pea- <strong>ja</strong><br />
rühmatoiteliinide väl<strong>ja</strong>lülitamine 5 s jooksul.<br />
• Kaitse rakendumiseks tuleb täita tingimus<br />
Z<br />
s I a ≤ U 0 .<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 3. peatükil<br />
30(40)<br />
4.2 Juhistikusüsteemid DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Rikkesilmuse takistus Z s koosneb siin toiteallika,<br />
faasijuhi <strong>ja</strong> PEN-juhi takistusest. Rikkekoha takistus<br />
loetakse nulliks <strong>ja</strong> voolu võimalikku hargnemist maasse ei<br />
arvestata.<br />
• Takistuse arvutamisel tuleb üldjuhul arvestada nii pärikui<br />
ka vastu- <strong>ja</strong> nulljärgnevusega aktiiv- <strong>ja</strong><br />
induktiivtakistusi.<br />
• Linnaelamute, äri- <strong>ja</strong> haldushoonete juhistikes on<br />
rikkesilmuse takistus 300 mΩ ning maaelamutes <strong>ja</strong><br />
põlluma<strong>ja</strong>nduses 600 mΩ, kusjuures<br />
reaktiivkomponendi võib jätta arvestamata.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 3. peatükil<br />
31(40)<br />
4.2 Juhistikusüsteemid DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Tööstushoonetes on rikkesilmuse takistus sageli ainult<br />
10 mΩ, milles reaktiivkomponendi osatähtsus on<br />
oluline.<br />
NB!<br />
TN-C-juhistikus ei saa kasutada rikkevoolukaitset, sest<br />
kaitsejuht on ühitatud ühega tööjuhtidest<br />
(neutraaljuhiga), rikkevoolukaitse aga eeldab eraldi<br />
kaitsejuhet.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 3. peatükil<br />
32(40)<br />
4.2 Juhistikusüsteemid DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• TN-C-juhistiku maandus (sisuliselt talitlusmaandus)<br />
peab tagama väikese, mitte üle 50 V puutepinge. Selleks<br />
peab maandustakistus olema mõne oomi suurune.<br />
Ühtlasi on välditud elektriseadmetele ohtlike ajutiste<br />
liigpingete teke.<br />
• Liigpinged võivad siiski tekkida juhistiku toiteala<strong>ja</strong>ama<br />
kõrgpingepoole maaühenduse korral sõltuvalt<br />
kõrgpingevõrgu maaühendusvoolust, ala<strong>ja</strong>ama<br />
kaitsemaandustakistusest <strong>ja</strong> sellest, kas juhistiku neutraali<br />
talitlusmaandus on ala<strong>ja</strong>ama kaitsemaandusega ühitatud<br />
või mitte.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 3. peatükil<br />
33(40)<br />
4.2 Juhistikusüsteemid DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• TN-C-juhistiku põhieelis teiste juhistike ees seisneb<br />
lihtsuses <strong>ja</strong> odavuses.<br />
• Samal a<strong>ja</strong>l on tal olulisi puudusi.<br />
o Üks nendest on PEN-juhi liiga väike töökindlus, mis<br />
tuleb esile tema väikese ristlõike korral. Seetõttu<br />
saab TN-C-süsteemi kasutada, kui PEN-juhi ristlõige<br />
on (vase järgi) vähemalt 10 mm 2 .<br />
o Mikroelektroonikaaparatuuri võivad häirida PEN-juhi<br />
töövoolust tingitud pingelang ning voolu hargnemine<br />
PEN-juhist kõrvalistesse juhtivatesse osadesse <strong>ja</strong><br />
maasse.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 3. peatükil<br />
34(40)<br />
4.2 Juhistikusüsteemid DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Seetõttu tuleb TN-C-juhistiku asemel, kui juhistik peab<br />
toitma mikroelektroonikaseadmeid, kasutada<br />
ühildussõbralikumat TN-S-juhistikku.<br />
• TN-S- või TT-juhistikku ei saa vältida, kui nõutakse<br />
rikkevoolukaitse rakendamist.<br />
• Eestis aastatel 1945…1990 ehitatud elamutes, haldus<strong>ja</strong><br />
ärihoonetes, koolides <strong>ja</strong> mu<strong>ja</strong>l on vastavalt<br />
tolleaegsetele eeskir<strong>ja</strong>dele kasutusel TN-C-juhistik nimipingega<br />
220/380 V, mis suures osas ei vasta praegu<br />
uusehitiste <strong>ja</strong> renoveeritavate ehitiste kohta kehtivatele<br />
eeskir<strong>ja</strong>dele.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 3. peatükil<br />
35(40)<br />
4.2 Juhistikusüsteemid DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Tähtsamateks puudusteks on juhtide liiga väikesed<br />
ristlõiked, potentsiaaliühtlustuse puudumine, liigvoolukaitse<br />
liiga aeglane rakendumine, aga ka<br />
kahepooluseliste (kaitsekontaktita) pistikupesade<br />
kasutamine.<br />
• Kuna nüüdisaegsed kohamuutlikud elektritarvitid, mis<br />
kuuluvad I elektriohutusklassi, on varustatud kaitsekontakti<br />
sisaldava pistikuga, mille nimivool on 16 A <strong>ja</strong><br />
pistiku sõrmede läbimõõt 5 mm, ei saa neid ühendada<br />
vanadesse kahepooluselistesse pistikupesadesse, mille<br />
nimivool on 6 A <strong>ja</strong> pisteava läbimõõt 4 mm.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 3. peatükil<br />
36(40)<br />
4.2 Juhistikusüsteemid DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
4.2.5 TN-S-juhistik<br />
• TN-S-juhistikus on kaitsejuht neutraaljuhist eraldatud<br />
(joonis 4.7) <strong>ja</strong> tema pinge maa suhtes on normaaltalitlusel<br />
kogu juhistiku ulatuses null.<br />
• Kuna neutraaljuht on kaitsejuhist isoleeritud, ei mõjuta<br />
neutraaljuhi vool ega pingelang mingil määral juhistikust<br />
toidetava mikroelektroonikaaparatuuri talitlust.<br />
• Ka rikkevoolukaitse rakendamine ei tekita probleeme.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 3. peatükil<br />
37(40)<br />
4.2 Juhistikusüsteemid DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• TN-S-juhistik võimaldab tõhusalt realiseerida<br />
liigpingekaitset ning lisapotentsiaaliühtlustust.<br />
L1<br />
L2<br />
L3<br />
N<br />
PE<br />
TN-S-juhistik<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 3. peatükil<br />
38(40)<br />
4.2 Juhistikusüsteemid DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
Oma selgete eeliste tõttu on TN-S-juhistik kujunenud kõigi<br />
madalpingepaigaldiste tarbi<strong>ja</strong>võrkude põhilahenduseks.<br />
Ühtlasi on tekkinud va<strong>ja</strong>dus ehitada olemasolevad TN-C- <strong>ja</strong> ITjuhistikud<br />
ümber TN-S-juhistikeks. TN-S-juhistik võib alata<br />
elektritarbi<strong>ja</strong>te liitumispunktis, olles enne seda väl<strong>ja</strong> ehitatud<br />
TN-C-juhistikuna.<br />
PEN<br />
L1<br />
L2<br />
L3<br />
N<br />
PE<br />
TN-C-S-juhistik<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 3. peatükil<br />
39(40)<br />
4.2 Juhistikusüsteemid DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Sellise TN-C-S-juhistiku võib näiteks moodustada TN-Cjuhistik,<br />
mis ulatub elamute korruskilpideni, korterites on<br />
aga nõuetekohane TN-S-juhistik.<br />
• Va<strong>ja</strong> on, et neutraal- <strong>ja</strong> kaitsejuht ei oleks pärast hargnemist<br />
enam üheski kohas kokku ühendatud.<br />
• Elektromagnetiliste häirete vältimiseks tuleb PEN-juhi<br />
hargnemispunkt PE- <strong>ja</strong> N-juhiks ühendada<br />
peapotentsiaaliühtlustussüsteemiga.<br />
• TN-C-S-juhistik on siiski ajutine lahendus<br />
ümberehituste käigus. Enamasti tuleb sihiks seada<br />
nõuetekohase TN-S-juhistiku väl<strong>ja</strong>ehitamine.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 3. peatükil<br />
40(40)<br />
4.2 Juhistikusüsteemid DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
4.3 Maandamine<br />
Maandamise põhimõtted on hästi kirjeldatud EETELi poolt väl<strong>ja</strong> antud<br />
teaberaamatus „Maandamine <strong>ja</strong> potentsiaaliühtlustus”, mille autor<br />
professor Endel Risthein.<br />
• Maandamise all mõeldakse elektriseadme, -paigaldise<br />
või võrgu mingi osa elektrilist ühendamist maa<br />
lähedaloleva osaga (kohaliku maaga).<br />
• Maandamiseks on lihtsaimal juhtumil va<strong>ja</strong> maaga<br />
kontaktis olevat juhtivat osa e. maanduselektroodi,üht<br />
või mitut juhti e. maandusjuhti, mis loovad juhtiva<br />
ühenduse võrgu, paigaldise või seadme mingi punkti <strong>ja</strong><br />
maanduselektroodi vahel.<br />
1(25)<br />
ElVar 4.Madalpingevõrgud.4.3 Maandamine.4.4Potuhtlustus.DK.doc DK<br />
4.4 Potentsiaaliühtlustus DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
1<br />
2<br />
3<br />
4<br />
Maandamise põhimõte<br />
1- seadme maandatav osa, 2 –maandusjuht,<br />
3 – maanduselektrood, 4 – kohalik maa<br />
2(25)<br />
ElVar 4.Madalpingevõrgud.4.3 Maandamine.4.4Potuhtlustus.DK.doc DK<br />
4.4 Potentsiaaliühtlustus DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Maanduselektroode võib olla üks või mitu, mis omavahel<br />
ühendatakse kokku. Eesti keeles kasutatakse nii ühest<br />
kui ka mitmest elektroodist koosneva süsteemi kohta<br />
terminit maandur.<br />
• Maanduselektroodid ei pruugi paikneda ainult pinnases,<br />
vaid ka nt betoonis või muus mater<strong>ja</strong>lis, mis pinnasega<br />
kokku puutub.<br />
• Eriline koht selliste maandurite seas on<br />
vundamendimaanduritel, mis painevad ehitiste<br />
vundamentides.<br />
3(25)<br />
ElVar 4.Madalpingevõrgud.4.3 Maandamine.4.4Potuhtlustus.DK.doc DK<br />
4.4 Potentsiaaliühtlustus DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Maanduselektroodid võivad olla rõhtsad, nagu joonisel<br />
4.9 või vertikaalsed.<br />
1<br />
2<br />
Vertikaalsete maanduselektroodidega maandur<br />
1- ühendusjuht, 2 - maanduselektroodid<br />
4(25)<br />
ElVar 4.Madalpingevõrgud.4.3 Maandamine.4.4Potuhtlustus.DK.doc DK<br />
4.4 Potentsiaaliühtlustus DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Maanduselektroodid valmistatakse enamasti tsingitud<br />
terasest, harvem vasetatud või roostevabast terasest,<br />
sest nad peavad olema korrosioonikindlad.<br />
• Peale eelkirjeldatud tehismaandurite võidakse kasutada<br />
ka loomulikke maandureid - puurkaevutorusid, ehitiste<br />
pinnases paiknevaid metalltarindeid, õhuliinimastide<br />
vundamente jms.<br />
• Kasutamist leiavad ka tehis- <strong>ja</strong> loomulike maandurite<br />
kombinatsioonid. Loomulike maanduritena ei soovitata<br />
kasutada veetorustikke, sest need võivad sisaldada<br />
isoleervahemikke <strong>ja</strong> kujutada endast sel juhul<br />
elektrilöögiohu allikat.<br />
5(25)<br />
ElVar 4.Madalpingevõrgud.4.3 Maandamine.4.4Potuhtlustus.DK.doc DK<br />
4.4 Potentsiaaliühtlustus DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Maandusjuhist (või –juhtidest) <strong>ja</strong> maandurist koosnevat<br />
süsteemi nimetatakse maanduspaigaldiseks.<br />
1<br />
2<br />
3<br />
Maanduspaigaldis<br />
1- seadme maandatav osa, 2 –maandusjuht,<br />
3 – maanduselektroodid<br />
6(25)<br />
ElVar 4.Madalpingevõrgud.4.3 Maandamine.4.4Potuhtlustus.DK.doc DK<br />
4.4 Potentsiaaliühtlustus DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
Oma otstarbelt <strong>ja</strong>otatakse maandusseadmed<br />
järgmiselt:<br />
1. Kaitsemaandus, mis seisneb võrgu, paigaldise või<br />
seadme ühe või mitme punkti maandamises<br />
elektriohutuse eesmärgil.<br />
2. Talitlusmaandus, mis seisneb võrgu ühe või mitme<br />
punkti maandamises nii elektriohutuse kui ka<br />
normaaltalitluse tagamise eesmärgil.<br />
3. Võrgumaandus, mis seisneb võrgu, paigaldise või<br />
seadme ühe või mitme punkti maandamises<br />
elektriohutuse eesmärgil.<br />
7(25)<br />
ElVar 4.Madalpingevõrgud.4.3 Maandamine.4.4Potuhtlustus.DK.doc DK<br />
4.4 Potentsiaaliühtlustus DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
4. Töömaandus, mis seisneb normaaltalitlusel pinge all<br />
olevate, kuid pinge alt vabastatud osade maandamises<br />
selliselt, et tööd saab sooritada ilma elektrilöögiohuta.<br />
5. Piksekaitsemaandus, mis kuulub põhimõtteliselt küll<br />
kaitsemaanduste hulka, kuid mida tavaliselt vaadeldakse<br />
omaette maandusliigina <strong>ja</strong> mis on va<strong>ja</strong>lik välguvoolu<br />
hajutamiseks maassse.<br />
• Kui elektripaigaldise mingi pingestatud osa <strong>ja</strong><br />
maandatud pingealti osa vahel toimub isolatsioonirike,<br />
tekib rikkekohas maaühendusvool, mis on määratud<br />
vooluahela kogutakistusega e. maandustakistusega.<br />
8(25)<br />
ElVar 4.Madalpingevõrgud.4.3 Maandamine.4.4Potuhtlustus.DK.doc DK<br />
4.4 Potentsiaaliühtlustus DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Maandustakistus oleneb<br />
o maanduri enda takistusest maa suhtes ehk<br />
valgumistakistusest, mis sõltub ehitusviisist <strong>ja</strong><br />
mõõtmest ning pinnase eritakistusest,<br />
o maanduspaigaldisega ühenduses olevate <strong>ja</strong><br />
enamasti maanduri osaks loetavate maanduritoimega<br />
kaablite <strong>ja</strong> kaabelliinide pikimaandurite olemasolust.<br />
• Madalpingevõrkudes võib mitme kokkuühendatud<br />
maanduri resulteerivat takistust lugeda aktiivseks <strong>ja</strong><br />
seepärast kasutatakse sel juhul terminit maandusaktiivtakistus<br />
ehk maandusresistents.<br />
9(25)<br />
ElVar 4.Madalpingevõrgud.4.3 Maandamine.4.4Potuhtlustus.DK.doc DK<br />
4.4 Potentsiaaliühtlustus DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Kõrgepingevõrkudes võib takistuse reaktiivkomponent<br />
olla samas suurusjärgus aktiivkomponendiga või olla<br />
sellest isegi suurem ning seda peab arvestama.<br />
Seepärast kasutatakse terminit maandus-näivtakistus<br />
ehk maandusimpedants.<br />
• Maandusvool I E <strong>ja</strong> maandustakistus Z E määravad<br />
maandatava seadme maanduspinge U E<br />
U E = I E Z E .<br />
Märkus.<br />
Indeks E tuleneb ingliskeelsest sõnast earth, maa.<br />
10(25)<br />
ElVar 4.Madalpingevõrgud.4.3 Maandamine.4.4Potuhtlustus.DK.doc DK<br />
4.4 Potentsiaaliühtlustus DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
Potentsiaali<strong>ja</strong>otus maapinnal ühest varraselektroodist<br />
koosneva maanduri korral<br />
1 - maandatud osa, 2 – maanduselektrood, 3 – nullpotentsiaaliala,<br />
I E - maandusvool, U E – maanduspinge, R v - valgumistakistus,<br />
φ – maapinna potentsiaal<br />
11(25)<br />
ElVar 4.Madalpingevõrgud.4.3 Maandamine.4.4Potuhtlustus.DK.doc DK<br />
4.4 Potentsiaaliühtlustus DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Voolu valgumisel maasse tekib maapinnal elektriline<br />
potentsiaal, mis maandurist kaugenemisel (voolu<br />
valgumisalal) hüperpoolitaoliselt väheneb. Maa-ala,<br />
millel potentsiaali saab lugeda nulliks, nimetatakse<br />
nullpotentsiaalialaks.<br />
• Valgumisala ulatus <strong>ja</strong> potentsiaali<strong>ja</strong>otuse iseloom<br />
olenevad maanduri ehitusest, paigaldamissugavusest,<br />
pinnase eritakistusest <strong>ja</strong> maanduspinge väärtusest.<br />
• Ligikaudselt võib öelda, et tavaliste<br />
maaühendusvoolude korral ulatub valgumisala maanduri<br />
äärmisest elektroodist umbes 20 m kaugusele.<br />
12(25)<br />
ElVar 4.Madalpingevõrgud.4.3 Maandamine.4.4Potuhtlustus.DK.doc DK<br />
4.4 Potentsiaaliühtlustus DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
Pinnase, vee <strong>ja</strong> betooni eritakistuse väärtusi<br />
13(25)<br />
ElVar 4.Madalpingevõrgud.4.3 Maandamine.4.4Potuhtlustus.DK.doc DK<br />
4.4 Potentsiaaliühtlustus DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
Puute- <strong>ja</strong> sammupinge<br />
• Kui elektripaigaldise maandatud osa satub nt.<br />
isolatsioonirikke tõttu pinge alla, tekib selle osa <strong>ja</strong><br />
maapinna eri punktide vahel vastavalt mapinna<br />
potentsiaali φ <strong>ja</strong>otusele pinge<br />
U = U E – φ .<br />
• Pinget, mille alla võib sattuda inimene, kes asub<br />
maandatud seadmest kaugusel, millelt ta saab seda<br />
seadet puutuda, nimetatakse puutepingeks.<br />
• Arvutuslikuks rõhtkauguseks võetakse puutepinge<br />
määramisel 1 m ning eeldatakse, et vool läbib inimese<br />
keha käest <strong>ja</strong>lgadesse.<br />
14(25)<br />
ElVar 4.Madalpingevõrgud.4.3 Maandamine.4.4Potuhtlustus.DK.doc DK<br />
4.4 Potentsiaaliühtlustus DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
Puutepinge ühest maanduselektroodist koosneva maanduri<br />
korral<br />
1 - maandatud osa, 2 - maanduselektrood,<br />
U E - maanduspinge, U T – puutepinge, φ – maapinna potentsiaal<br />
15(25)<br />
ElVar 4.Madalpingevõrgud.4.3 Maandamine.4.4Potuhtlustus.DK.doc DK<br />
4.4 Potentsiaaliühtlustus DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Arvutuslikuks rõhtkauguseks võetakse puutepinge<br />
määramisel 1 m ning eeldatakse, et vool läbib inimese<br />
keha käest <strong>ja</strong>lgadesse.<br />
• Üheelektroodilise maanduri korral võib puutepinge olla<br />
suhteliselt kõrge.<br />
• Puutepinget saab vähendada mitmest elektroodist<br />
koosneva maanduri kasutamisega, mis tasandab<br />
maapinna potentsiaali maanduri kohal.<br />
• Samal põhimõttel võidakse kasutada spetsiaalseid<br />
rõhtsaid potentsiaalitasanduselektroode.<br />
16(25)<br />
ElVar 4.Madalpingevõrgud.4.3 Maandamine.4.4Potuhtlustus.DK.doc DK<br />
4.4 Potentsiaaliühtlustus DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
Puutepinge mitmest maanduselektroodist koosneva<br />
maanduri korral<br />
1 - maandatud osa, 2 –maanduselektrood,<br />
U E - maanduspinge, U T – puutepinge,<br />
φ – maapinna potentsiaal<br />
17(25)<br />
ElVar 4.Madalpingevõrgud.4.3 Maandamine.4.4Potuhtlustus.DK.doc DK<br />
4.4 Potentsiaaliühtlustus DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
Puutepinge määratlemisel eristatakse<br />
• arvutuslikku puutepinget (ehk puute-eelset pinget) U ST ,<br />
mis tekib maandatud osa <strong>ja</strong> maapinna arvutusliku punkti<br />
vahel, kui inimene nendega kontaktis ei ole, <strong>ja</strong><br />
• tegelikku puutepinget U T , mis rakendub inimesele<br />
puutumise a<strong>ja</strong>l. Viimane on mõnevõrra väiksem<br />
arvutuslikust puutepingest <strong>ja</strong> sõltub inimese elektrilisest<br />
takistusest.<br />
18(25)<br />
ElVar 4.Madalpingevõrgud.4.3 Maandamine.4.4Potuhtlustus.DK.doc DK<br />
4.4 Potentsiaaliühtlustus DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Arvutusliku puutepinge enimalt kestvaltlubatavat<br />
väärtust nimetatakse lubatavaks puutepingeks (tähis U Tp<br />
või U L ).<br />
• Madalpingelistes vahelduvvoolupaigaldistes on lubatav<br />
puutepinge enamasti U Tp = 50 V.<br />
• Maanduspinge osa, mille alla võib sattuda inimene 1 m<br />
pikkuse sammu korral loetakse sammupingeks U S ,<br />
eeldades, et vool läbib inimese keha <strong>ja</strong>last <strong>ja</strong>lga.<br />
19(25)<br />
ElVar 4.Madalpingevõrgud.4.3 Maandamine.4.4Potuhtlustus.DK.doc DK<br />
4.4 Potentsiaaliühtlustus DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
Sammupinge teke.<br />
1 - maandatud osa, 2 – maanduselektrood,<br />
U E - maanduspinge, U S – sammupinge,<br />
φ – maapinna potentsiaal<br />
20(25)<br />
ElVar 4.Madalpingevõrgud.4.3 Maandamine.4.4Potuhtlustus.DK.doc DK<br />
4.4 Potentsiaaliühtlustus DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
4.4 Potentsiaaliühtlustus<br />
Potentsiaaliühtlustuse olemus <strong>ja</strong> liigid<br />
• Potensiaaliühtlustus seisneb paigaldise<br />
normaaltalitlusel pingetute elektrijuhtivate osade<br />
omavahelises ühendamises sellekohaste juhtide e.<br />
potentsiaaliühtlustusjuhtide abil.<br />
• Sellise ühendamise eesmärk on tagada, et kui üks<br />
nendest osadest satub nt. isolatsioonirikke tõttu pinge<br />
alla, siis ei teki omavahel ühendatud elektritjuhtivate<br />
osade vahel ohtlikku puutepinget.<br />
21(25)<br />
ElVar 4.Madalpingevõrgud.4.3 Maandamine.4.4Potuhtlustus.DK.doc DK<br />
4.4 Potentsiaaliühtlustus DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Potentsiaaliühtlustussüsteemi parema töökindluse<br />
tagamiseks nähakse ette iga ühendatava osa <strong>ja</strong>oks ette<br />
eraldi juht, mis ühendatakse teiste juhtidega kokku<br />
potentsiaaliühtlustuslatil või -klemmil.<br />
• Vastavalt otstarbele eritatakse<br />
• kaitse-potentsiaaliühtlustussüsteemi, mis oluliselt<br />
suurendab paigaldise või selle osa elektriohutust,<br />
• talitlus- potentsiaaliühtlustussüsteemi, mida<br />
kasutatakse muul eesmärgil kui elektriohutuse<br />
tagamiseks (nt elektromagnetiliste häirete<br />
vähendamiseks),<br />
22(25)<br />
ElVar 4.Madalpingevõrgud.4.3 Maandamine.4.4Potuhtlustus.DK.doc DK<br />
4.4 Potentsiaaliühtlustus DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• ühtset potentsiaaliühtlustussüsteemi, mis peab<br />
tagama nii elektriohutuse kui ka kaitse<br />
elektromagnetiliste jm häirete eest.<br />
• Potentsiaaliühtlustussüsteemi tähtsaim osa on<br />
peapotentsiaaliühtlustus, mis nähakse ette ehitise<br />
elektrisisendi juures <strong>ja</strong> ühendatakse<br />
paigaldusmaandusega.<br />
23(25)<br />
ElVar 4.Madalpingevõrgud.4.3 Maandamine.4.4Potuhtlustus.DK.doc DK<br />
4.4 Potentsiaaliühtlustus DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
Peapotentsiaaliühtlustus ehitise elektrisisendis L1, L2, L3 –<br />
siseneva kaabelliini faasijuhid,<br />
PEN – siseneva liini PEN-juht, PE – kaisejuht,<br />
N – neutraaljuht, LPK – liigpingepiirikute komplekt,<br />
P – peapotentsiaaliühtlustuslatt (peamaanduslatt)<br />
24(25)<br />
ElVar 4.Madalpingevõrgud.4.3 Maandamine.4.4Potuhtlustus.DK.doc DK<br />
4.4 Potentsiaaliühtlustus DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
Põhinõuded<br />
Elektriohutuse rühmastandard näeb ette, et igas ehitises<br />
peavad peapotentsioaaliühtlustusega olema ühendatud<br />
järgmised juhtivad osad:<br />
• peakaitsejuht,<br />
• peamaandusjuht või peamaandusklemm,<br />
• ehitisesisesed gaasi-, vee- jm torustikud,<br />
• võimaluse korral metalltarindid, keskküttesüsteemid,<br />
terasbetoontarindite sarrus,<br />
• kõigi sidekaablite metallmantlid.<br />
• Sama standard nõuab, et ehitisse sisenevad voolujuhtivad<br />
osad tuleb ühendada potentsiaali-ühtlustusega ehitises<br />
sisenemiskohale nii lähedal kui võimalik.<br />
25(25)<br />
ElVar 4.Madalpingevõrgud.4.3 Maandamine.4.4Potuhtlustus.DK.doc DK<br />
4.4 Potentsiaaliühtlustus DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
4.5 Madalpingevõrkude ehitus<br />
4.5.1 Madalpingeliinid<br />
• Elektrienergia ülekandmiseks <strong>ja</strong>otusala<strong>ja</strong>amast tarbi<strong>ja</strong><br />
liitumiskilbini teostatakse õhu- <strong>ja</strong> kaabelliinidega.<br />
• Õhuliinid on kaabelliinidest odavamad <strong>ja</strong> kiiremini<br />
paigaldatavad ning remonditavad.<br />
• Kaabelliinid on õhuliinidest tunduvalt töökindlamad ning<br />
ei häiri elukeskkonda.<br />
1<br />
4.5 Madalpingevõrkude ehitus DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Madalpingevõrgud on enamasti radiaalse<br />
konfiguratsiooniga, mille tõttu võimalus tarbi<strong>ja</strong>te<br />
ümberlülitamiseks teise ala<strong>ja</strong>ama või fiidri lülituspunkti<br />
puudub. Tähtsamate tarbi<strong>ja</strong>te juures võib reserveerimine<br />
olla siiski ette nähtud.<br />
• Madalpingelise välis<strong>ja</strong>otusvõrgu lähtekohaks on<br />
<strong>ja</strong>otusala<strong>ja</strong>ama madalpingepool, kus toimub elektri<br />
<strong>ja</strong>otamine fiidrite vahel ning kaitsmine rikete vastu<br />
sulavkaitsmetega või kaitselülititega.<br />
• Järgnevad õhu- <strong>ja</strong> kaabelliinid, mis kannavad elektri<br />
transiit- <strong>ja</strong> liitumiskilpideni.<br />
2<br />
4.5 Madalpingevõrkude ehitus DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
0,4 kV õhuliinid<br />
Jaotusala<strong>ja</strong>am<br />
10/0,4 kV<br />
0,4 kV kaablivõrk<br />
Jaotusala<strong>ja</strong>am<br />
10/0,4 kV<br />
Piirkonna õhu- <strong>ja</strong> kaabelliinidega <strong>ja</strong>otusvõrk<br />
3<br />
4.5 Madalpingevõrkude ehitus DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Tänapäeval kasutatakse madalpingeõhuliinide<br />
ehitamisel peaas<strong>ja</strong>likult isoleerjuhtmeid, mis muudab<br />
liinid seniste pal<strong>ja</strong>sjuhtmeliste õhuliinidega võrreldes<br />
tunduvalt töökindlamaks.<br />
• Ka on isoleerjuhtmete korral liinide gabariidid väiksemad<br />
ning väl<strong>ja</strong>nägemine esteetilisem.<br />
• Isoleerjuhtmete kolm faasi keerutatakse ümber<br />
kandetrossi, moodustades rippkeerdkaabli (AMKA),<br />
milles kandetross toimib ka PEN-juhtmena.<br />
4<br />
4.5 Madalpingevõrkude ehitus DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
AMKAga teostatud õhuliinide näiteid<br />
5<br />
4.5 Madalpingevõrkude ehitus DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
6<br />
4.5 Madalpingevõrkude ehitus DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
Kasutatakse ka isoleeritud juhtmetega võrdselt kandvate<br />
soontega rippkaableid (EX ALUS).<br />
ALUSega teostatud õhuliinide näiteid<br />
7<br />
4.5 Madalpingevõrkude ehitus DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Enamasti on rippkaablid valmistatud polüeteenisolatsiooniga<br />
(PE, PEX, PEH, XLPE).<br />
• Isolatsioon peab elektrilise eristamise kõrval takistama<br />
niiskuse levikut nii piki- kui põiksuunas.<br />
8<br />
4.5 Madalpingevõrkude ehitus DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
9<br />
4.5 Madalpingevõrkude ehitus DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
10<br />
4.5 Madalpingevõrkude ehitus DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
Õhuliinide isoleerjuhtmete ristlõigete skaalad on tabelis 4.1.<br />
AMKA-kaabli korral tähistab esimene numbrikombinatsioon<br />
faasijuhtide <strong>ja</strong> teine PEN-juhi ristlõiget.<br />
Tabel 4.1 Rippkaablite AMKA <strong>ja</strong> EX ALUS ristlõiked mm 2<br />
AMKA 1x16 + 25 3x16 + 25 3x25 + 35 3x35 + 50<br />
4x16 + 25 3x50 + 70 3x70 + 95 3x120 + 95<br />
AMKA<br />
eelisristlõiked<br />
Sisestusele 3x16 + 25<br />
Sisestusele,<br />
elamu 3x25 + 35<br />
Haruliinidele 3x35 + 50 3x50 + 70<br />
Pealiinidele 3x70 + 95<br />
Pealiinidele<br />
asulais 3x120 + 95<br />
EX ALUS 2x25 4x25 4x50 4x95<br />
11<br />
4.5 Madalpingevõrkude ehitus DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Madalpingeliinide tarvikutest on joonistel 4.23 <strong>ja</strong> 4.24 firma<br />
Ensto Elekter AS hammasklemm <strong>ja</strong> liigpingepiirik. Isolatsiooni<br />
läbistav hammasklemm on ette nähtud alumiiniumjuhtmete<br />
ühendamiseks liinide hargnemisel või jätkamisel.<br />
Hammasklemm<br />
Liigpingepiirik<br />
Liigpingepiirikud paigaldatakse mastidele õhuliini<br />
hargnemiskohtades <strong>ja</strong> otstes.<br />
12<br />
4.5 Madalpingevõrkude ehitus DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Madalpingeliinide ehitamisel kasutatakse tänapäeval<br />
põhiliselt immutatud männipuitmaste.<br />
EST ENG<br />
Männipuitmastide näiteid<br />
13<br />
4.5 Madalpingevõrkude ehitus DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
Kasutatakse ka metallmaste.<br />
14<br />
4.5 Madalpingevõrkude ehitus DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
Mastid <strong>ja</strong>gunevad kande-, nurga-, ankru-, lõpu- <strong>ja</strong> hargnemismastideks.<br />
• Kandemaste kasutatakse sirgetel liinilõikudel,<br />
• Nurgamaste liini käänukohtadel.<br />
• Ankrumastide ülesandeks on juhtmete kinnitamine<br />
pikkade sirgete liinilõikude otsades, juhtme ristlõike<br />
muutumisel, lülitusaparatuuri paigutamisel mastile,<br />
ristumistel<br />
magistraalkommunikatsioonidega<br />
(magistraalteed, raudteed, magistraalsideliinid) ning<br />
muudel juhtudel, kus on va<strong>ja</strong> vältida kõrvalolevates<br />
liiniosades tekkivate vigastuste mõju või juhtme<br />
allalangemist.<br />
15<br />
4.5 Madalpingevõrkude ehitus DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Lõpumaste kasutatakse õhuliini viimase mastina üleminekul<br />
kaabelliinile või pingutamata visangule või haruliini alguses<br />
koos samale mastile kinnitatud pealiiniga.<br />
Kandemastid<br />
16<br />
4.5 Madalpingevõrkude ehitus DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
Nurgamast<br />
17<br />
4.5 Madalpingevõrkude ehitus DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
Kaabli allaviik lõpumastil<br />
18<br />
4.5 Madalpingevõrkude ehitus DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Kaabelliinid on vältimatud tihedasti asustatud<br />
linnarajoonides <strong>ja</strong> mu<strong>ja</strong>l, kuhu ei ole võimalik õhuliine<br />
ra<strong>ja</strong>da.<br />
• Kasutusel on nel<strong>ja</strong> alumiinium- või vasksoonega<br />
kaablid, isoleermater<strong>ja</strong>liks ekstrudeeritud polüvinüülkloriid<br />
(PVC) <strong>ja</strong> polüeteen (PE, PEX, PEH, XLPE).<br />
• Tuleohtlikes ruumides tuleks eelistada tuld mitte<br />
levitava (PVC) isolatsiooniga kaableid. Kaablite ristlõigete<br />
skaala <strong>ja</strong> kasutatavamad ristlõiked on tabelis 4.2.<br />
19<br />
4.5 Madalpingevõrkude ehitus DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
20<br />
4.5 Madalpingevõrkude ehitus DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
Tabel 4.2 Kaablite ristlõigete skaala <strong>ja</strong> eelisristlõiked mm 2<br />
4x16 4x25 4x35 4x50 4x70 4x95 4x120<br />
4x150 4x185 4x240 1x300 1x500 1x800<br />
4x16 4x25 4x35 4x70 4x120 4x240<br />
• Kaablid paigaldatakse ennekõike pinnasesse. Kaableid<br />
võidakse paigaldada kaevisesse, aga rakendatakse ka<br />
sissekündi või läbisurumist.<br />
• Kaevisesse paigaldamisel kaevatakse pinnasesse va<strong>ja</strong>like<br />
mõõtmetega kraav. Kaitseks tehakse kaabli alla liivapadi,<br />
peale asetatakse telliseid, plaate jm. Kasutatakse ka renne<br />
ning terasest, betoonist, keraamilisest mater<strong>ja</strong>list või<br />
plastmassist torusid.<br />
21<br />
4.5 Madalpingevõrkude ehitus DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
Kaablikaevise näiteid<br />
22<br />
4.5 Madalpingevõrkude ehitus DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
Madalpingekaablite paigaldussügavus sõltuvalt oludest<br />
23<br />
4.5 Madalpingevõrkude ehitus DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
Sissekünnimeetodil paigaldatakse kaabel masinatega. Sisse<br />
künda tohib vaid toot<strong>ja</strong> poolt selleks ettenähtud kaablit.<br />
Kaabli sissekündmise masinad<br />
24<br />
4.5 Madalpingevõrkude ehitus DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
Kaabli läbisurumist kasutatakse ristumisel raudteega, tiheda<br />
liiklusega teedega <strong>ja</strong> vallidega, kus ei ole võimalik tavapärasel<br />
viisil kaablit paigaldada.<br />
Võimalik on avapaigaldus, kus kaablid kinnitatakse seintele või<br />
mis tahes kandekonstruktsioonidele.<br />
Kaableid võidakse paigaldada ka veekogudesse. Selleks<br />
sobivad erikonstruktsiooniga kaablid. Kaablid jätkatakse<br />
omavahel <strong>ja</strong> ühendatakse teiste seadmetega jätku- <strong>ja</strong> otsamuhvide<br />
abil.<br />
25<br />
4.5 Madalpingevõrkude ehitus DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
Õhuliinide (A, AMKA, EX ALUS) <strong>ja</strong> kaablite (AMCMK, AXCMK)<br />
parameetrid on tabelis. A tähistab siin alumiiniumjuhtmetega<br />
pal<strong>ja</strong>sjuhtmelist õhuliini.<br />
Juhtme mark<br />
Tabel Õhu- <strong>ja</strong> kaabelliinide parameetrid<br />
Aktiivtakistus<br />
+20 °C juures<br />
Ω/km<br />
Reaktiivtakistus<br />
Ω/km<br />
Lubatud vool<br />
+25 °C juures<br />
A<br />
Mass kg/km<br />
A 4x70 0,44 0,81 170 191<br />
A 4x95 0,33 0,79 200 257<br />
AMKA 3x70+95 0,44 0,10 180 990<br />
AMKA 3x120+95 0,36 0,09 275 1400<br />
EX ALUS 4x50 0,37 0,06 110 700<br />
EX ALUS 4x70 0,26 0,06 140 1000<br />
AMCMK 3x185+95 0,16 0,08 330 3700<br />
AMCMK 3x240+72 0,13 0,07 375 4100<br />
AXCMK 3x185+57 0,16 0,07 330 2900<br />
AXCMK 3x95+21 0,32 0,08 220 1750<br />
26<br />
4.5 Madalpingevõrkude ehitus DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
Jaotusvõrgu ülesanne on kindlustada tarbi<strong>ja</strong>te töökindel <strong>ja</strong><br />
kvaliteetne elektritoide minimaalsete kulutustega. Võimalik on<br />
kombineerida elektri <strong>ja</strong>otusfunktsiooni kesk- <strong>ja</strong> madalpingel.<br />
Uueks suunaks on 1000 V õhu- <strong>ja</strong> kaabelliinide kasutamine<br />
• Ollakse arvamusel, et 400 V madalpingefiidri pikkus ei tohiks<br />
Traditsiooniline lahendus<br />
20 kV õhuliin<br />
20 kV haruliin<br />
0,4 kV õhuliin<br />
20/0,4 kV<br />
trafo<br />
1 kV õhuliin<br />
0,4 kV õhuliin<br />
1 kV õhuliini lahendus<br />
20/1 kV<br />
trafo<br />
1/0,4 kV<br />
trafo<br />
20/1 kV<br />
trafo<br />
1/0,4 kV<br />
trafo<br />
1 kV kaabelliini lahendus<br />
1 kV kaabelliin<br />
0,4 kV kaabelliin<br />
1000 V pingeastme rakendamine <strong>ja</strong>otusvõrgus<br />
27<br />
4.5 Madalpingevõrkude ehitus DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
olla üle 600 m. 1000 V korral võib liinide pikkus ulatuda<br />
sõltuvalt tarbi<strong>ja</strong> võimsusest isegi kuni 5 km.<br />
• Tulemusena väheneks keskpingeliinide pikkus 10…30%.<br />
Samavõrra väheneks ka elektrikatkestuste määr, sest 90%<br />
katkestustest põhjustavad rikked keskpingeliinidel.<br />
• 1000 V õhu- <strong>ja</strong> kaabelliine võib ra<strong>ja</strong>da sama tüüpi<br />
juhtmetega kui 400 V liine.<br />
• Va<strong>ja</strong>likuks osutuvad 1000/400 V vaheala<strong>ja</strong>amad, kuid nende<br />
maksumuse korvab keskpingeliinide lühenemine.<br />
28<br />
4.5 Madalpingevõrkude ehitus DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
Mastala<strong>ja</strong>ama näide<br />
29<br />
4.5 Madalpingevõrkude ehitus DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Tarbi<strong>ja</strong> ühendatakse elektrivõrguga liitumispunktis, mille<br />
asukoht määratakse kindlaks tarbi<strong>ja</strong> <strong>ja</strong> võrguettevõt<strong>ja</strong> vahelise<br />
lepinguga. Võrguettevõte peab kindlustama liitumispunktis<br />
kvaliteetse elektritoite.<br />
• Rikete korral, kui rikkekoht asub võrguettevõt<strong>ja</strong> poolel, on<br />
viimane kohustatud selle likvideerima nõutud a<strong>ja</strong> jooksul.<br />
Liitumispunktist tarbi<strong>ja</strong> poole jäävad rikked likvideerib tarbi<strong>ja</strong><br />
oma vahenditega.<br />
30<br />
4.5 Madalpingevõrkude ehitus DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Liitumispunktiks on enamasti liitumiskilp, mis uutel ehitistel<br />
paikneb õhuliini mastil või kaablivõrgu korral kas siis tänaval<br />
või suurtel ma<strong>ja</strong>del keldris või välisseina ääres. Võrguettevõt<strong>ja</strong><br />
<strong>ja</strong> tarbi<strong>ja</strong>te vahelised piiritlused on joonisel.<br />
Võrguettevõtte elektripaigaldis<br />
Tarbi<strong>ja</strong> elektripaigaldis<br />
Võrguettevõt<strong>ja</strong> <strong>ja</strong> tarbi<strong>ja</strong> vahelised piirid<br />
31<br />
4.5 Madalpingevõrkude ehitus DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
4.5.2 Juhtmed <strong>ja</strong> kaablid<br />
Ehitistes kasutatakse elektrienergia edastamiseks peaas<strong>ja</strong>likult<br />
juhtmeid <strong>ja</strong> kaableid, tööstuses ka lattliine. Et tagada va<strong>ja</strong>likku<br />
töökindlust, on elamutes kasutusel vaskjuhtmed <strong>ja</strong> -kaablid.<br />
Alumiiniumjuhtmed, mida meil varem kasutati, ei ole kehtivate<br />
standardite kohaselt enam lubatud. Juhtmes või kaablis võib olla üks<br />
või mitu isolatsiooniga (enamasti polümeermater<strong>ja</strong>liga) kaetud<br />
massiivset või kiulist elektrijuhti, mida nimetatakse sooneks.<br />
Kohtkindlas juhistikus on soonte juhtiv osa enamasti massiivne või<br />
jämedakiuline, teisaldatavates juhtmetes <strong>ja</strong> kaablites (paindjuhtmetes<br />
<strong>ja</strong> -kaablites) on sooned peenekiulised.<br />
32<br />
4.5 Madalpingevõrkude ehitus DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
Kaablisooned on ümbritsetud neid välismõjude eest kaitsva<br />
hermeetilise kestaga, mantliga. Ka mõned juhtmed (manteljuhtmed)<br />
võivad olla mantliga.<br />
Ühesooneline õhuliinijuhe, võib olla ka ilma isoleerkatteta.<br />
Töökindluse huvides on aga nii madal- kui keskpingeliinides hakatud<br />
järjest enam kasutama õhukaableid.<br />
Elektrijuhtide liigitus on joonisel.Juhtme- <strong>ja</strong> kaablisoonte isolatsioon on<br />
erivärviline vastavalt soonte otstarbele.<br />
Kolla-rohelise triibuga soont tohib kasutada üksnes kaitse- (PE-) või<br />
PEN-juhina, sinist soont neutraaljuhina (N) ning pruuni, musta <strong>ja</strong> halli<br />
faasijuhtidena.<br />
Kuue või enama soonega juhtmetes <strong>ja</strong> kaablites võidakse<br />
värvtähistuse asemel kasutada pealetrükitud numbritega musti sooni,<br />
kuid kaitsejuht on alati kolla-rohelise triibuga.<br />
33<br />
4.5 Madalpingevõrkude ehitus DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
Juhid<br />
Juhtmed Kaablid Latid Muud<br />
Pal<strong>ja</strong>sjuhtmed<br />
Maakaablid<br />
Pal<strong>ja</strong>slatid<br />
Isoleerjuhtmed<br />
Veekaablid<br />
Isoleerlatid<br />
Õhukaablid<br />
Paigalduskaablid<br />
Muud<br />
Juhtide liigitus<br />
34<br />
4.5 Madalpingevõrkude ehitus DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
Juhe või kaabel<br />
Juhe PL / ML / H07V-U<br />
Juhe PK / MK / H07V-R<br />
Juhe PPJ / MMJ<br />
Jõukaabel AXPK / AXMK<br />
Jõukaabel AMCMK<br />
Tabel 4.4 Juhtmete <strong>ja</strong> kaablite kasutuskohad<br />
Iseloomustus<br />
PVC-isolatsiooniga vasksoontega juhtmed kohtkindlaks paigaldamiseks<br />
pinnapealsetes või süvistatud torudes, karbikutes või muudes kinnistes<br />
paigaldustarindites. Ei tohi paigaldada vahetult kaabliriiulitele, -rennidele <strong>ja</strong><br />
-redelitele.<br />
Mehaaniliste vigastuste eest kaetud PVC-kaitsekestaga (sellest nimetus<br />
manteljuhe). Ei tohi paigaldada vette ega pinnasesse.<br />
Alumiiniumsoontega, võrkpolüeteenisolatsiooniga <strong>ja</strong> PVC-mantliga<br />
kaablid. Kohtkindlaks paigaldamiseks nii sise- <strong>ja</strong> välispaigaldistesse kui ka<br />
pinnasesse. Sobib rasketes oludes, kuid peab olema kaitstud mehaanilise<br />
toime eest. Kaablitel on erinevusi isolatsiooni, temperatuuri <strong>ja</strong> tulekindluse<br />
osas. Ristlõige alates 16 mm 2 .<br />
Jõukaabel MCMK (väikse<br />
ristlõikega)<br />
Jõukaabel MCMK (suure<br />
ristlõikega)<br />
Jõukaabel MCCMK / EMCMK<br />
Vasksoontega, PVC-isolatsiooniga <strong>ja</strong> PVC-mantliga kaablid. On ette nähtud<br />
kohtkindlaks paigaldamiseks sise- <strong>ja</strong> välispaigaldistes, pinnases, ka valatuna<br />
betooni. Ei sobi paigaldamiseks elektrilist varjestust nõudvates oludes.<br />
Väikse ristlõike korral on kaablis 3…5 soont ristlõikega 1,5…16 mm 2 .<br />
Suurim ristlõige on 25…300 mm 2 .<br />
PVC-isolatsiooniga <strong>ja</strong> PVC-mantliga häirekindel, varjestatud soontega<br />
kaabel. Toodetakse nii vask- kui alumiiniumsoontega.<br />
35<br />
4.5 Madalpingevõrkude ehitus DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
Juhtmete <strong>ja</strong> kaablite kõrval võidakse kasutada ka lattliine. Lattliin on metallkarbikusse<br />
paigutatud voolujuhtide pakett. Seadmete <strong>ja</strong> kaitsmete ühendamiseks on<br />
pesad, kuhu kinnitatakse väl<strong>ja</strong>võtuplokid. Eristatakse magistraal- <strong>ja</strong> <strong>ja</strong>otusliine.<br />
Lattliine võib paigaldada hoones lakke, põrandale või seinale. Joonisel on lõik firma<br />
Schneider Electric Eesti AS lattliinist Canalis. Näha on viite väl<strong>ja</strong>võtupesa ning<br />
kaitseplokki. Lattliinide eeliseks kaabelliinidega võrreldes on ruumi, paigaldusa<strong>ja</strong> <strong>ja</strong><br />
mater<strong>ja</strong>lide kokkuhoid. Va<strong>ja</strong>duse korral saab lattliine ümber paigutada.<br />
Lattliini lõik<br />
36<br />
4.5 Madalpingevõrkude ehitus DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
Juhtmete <strong>ja</strong> kaablite ehitus <strong>ja</strong> paigaldusviis peavad tagama nende kaitse mehaaniliste<br />
kahjustuste eest. Eristatakse kohtkindlaid <strong>ja</strong> teisaldatavaid juhte. Kohtkindlatel<br />
juhtidel tuleb murdeohtlikes kohtades kasutada lisakaitset, näiteks peale<br />
tõmmatavat plasttoru.<br />
Voolu toimel juhid kuumenevad. Liigkuumenemist saab vältida õigesti valitud<br />
liigkoormuskaitse abil. Kestvalt lubatud koormusvool määratakse IEC-standardeis<br />
tüüppaigaldusviiside järgi. Juhtmete <strong>ja</strong> kaablite kestvalt lubatud voolud leiab<br />
tüüpsete paigaldusviiside <strong>ja</strong>oks vastavaist standardeist. Enamik tegelikest<br />
paigaldusviisidest saab taandada tüüpseteks standardites esitatud näidete abil.<br />
Juhistikku kuuluvaid liine kaitstakse võimalike liigkoormus- <strong>ja</strong> lühisvoolude toime eest<br />
sulavkaitsmetega või kaitselülititega. Kasutatakse kiiretoimelisi sulavkaitsmeid,<br />
mille tähis rahvusvahelistes standardites on gG, või kaitselüliteid, mille<br />
rakendumistunnusjoone tähis on B. Kui juhistiku liigvoolukaitseaparaadid<br />
tunnusjoonte poolest ei sobi mõne juhistikust toidetava seadme (nt asünkroonmootorite)<br />
kaitseks, tuleb neid kaitsta omaette kaitseaparaatidega. Joonisel on firma Ensto<br />
Elekter AS mastilüliti, mida kasutatakse madalpingevõrkude kaitsmiseks. Lülitis on<br />
ühendatud sulavkaitsme <strong>ja</strong> vinnaklüliti funktsioonid. Lüliti opereerimine toimub<br />
maapinnalt isoleerkepi abil.<br />
37<br />
4.5 Madalpingevõrkude ehitus DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
Mastilüliti<br />
Välismadalpingevõrgu kaitsmiseks kasutatakse <strong>ja</strong>otusala<strong>ja</strong>amades asuvaid fiidri<br />
kaitseseadmeid, milleks on sulavkaitsmed <strong>ja</strong> kaitselülitid. Tuleb rõhutada, et<br />
madalpinge kaitseseadis peab kindlalt rakenduma ühefaasilise lühise korral kaitstava<br />
lõigu lõpus. Selleks peab igas faasijuhis olema kaitseseadis. Koos üldnõuetega<br />
mõjutavad madalpinge kaitseseadme sätete valikut kaitstavale juhtmele lubatud<br />
vool, koormusvool, toidetava elektrimootori käivitusvool, kontaktori olemasolu<br />
kaitstavas ahelas <strong>ja</strong> tundlikkus lühisele. Lisaks ala<strong>ja</strong>amas asuvatele kaitseseadmetele<br />
võivad kaitseseadmed asuda ka pikkade õhuliinide hargnemiskohtades,<br />
transiitkilpides <strong>ja</strong> mu<strong>ja</strong>l, kus selleks on tarvidus.<br />
38<br />
4.5 Madalpingevõrkude ehitus DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
4.5.3 Elektrikilbid<br />
Elektrikilp on ehitise või elamupiirkonna elektrienergia <strong>ja</strong>otamise seade. Kilpi<br />
võivad kuuluda lülitid vooluahelate kommuteerimiseks, sulavkaitsmed <strong>ja</strong> liigvoolu- või<br />
rikkevoolukaitselülitid inimeste <strong>ja</strong> aparatuuri kaitseks, kontrollerid seadmete<br />
juhtimiseks, arvestid tarbitava energia mõõtmiseks, lisaks reguleerimis- <strong>ja</strong><br />
signalisatsiooniseadmed. Kilbil on enamasti üks sisend, väljundite arv sõltub<br />
va<strong>ja</strong>dusest.<br />
Eristatakse transiit-, liitumis-, mõõte-, <strong>ja</strong>otus-, klemm- jm kilpe. Mõne kilbi<br />
otstarvet <strong>ja</strong> paigalduspõhimõtet on kujutatud joonisel.<br />
Kaabli<strong>ja</strong>otus- ehk transiitkilbid paigaldatakse enamasti väl<strong>ja</strong>poole kinnistu<br />
territooriumi või selle piirile <strong>ja</strong> need on ette nähtud madalpingeliinide sisse- <strong>ja</strong><br />
väl<strong>ja</strong>lülitamiseks ning tarbi<strong>ja</strong> toiteliinide kaitseks. Sellest kilbist viiakse kaabel<br />
liitumiskilbini. Sageli on kilbis nii transiit- kui ka liitumisosa, mis paiknevad ühises<br />
ümbrises, kuid on teineteisest vaheseinaga eraldatud <strong>ja</strong> varustatud kumbki omaette<br />
uksega.<br />
39<br />
4.5 Madalpingevõrkude ehitus DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
Toide õhuliinilt<br />
Transiitkilp Liitumiskilp<br />
Liitumiskilp<br />
Mõõtekilp<br />
Jaotuskilp<br />
Peakilp<br />
Jaotuskilp<br />
Tarbi<strong>ja</strong><br />
Toide maakaablite kaudu<br />
Hoonesisendiga seotud kilbid<br />
Liitumiskilp paigutatakse elektri müü<strong>ja</strong> <strong>ja</strong> tarbi<strong>ja</strong> vahelisse liitumispunkti, et mõõta<br />
elektrienergia kulu, fikseerida lepingulist voolu, kaitsta vooluahelaid <strong>ja</strong> võimaldada<br />
va<strong>ja</strong>likke lülitamisi. Liitumiskilp on elektri müü<strong>ja</strong> (nt Eesti <strong>Energia</strong>) omand.<br />
Liitumiskilbist viiakse kaablid elamu <strong>ja</strong>otuskilbini. Liitumiskilbiga sarnased<br />
funktsioonid on arvestus- ehk mõõtekilbil. Kilpi kasutatakse tarbi<strong>ja</strong> või tarbi<strong>ja</strong>rühma<br />
elektri kulu mõõtmiseks pärast liitumiskilpi. Kui mõõtekilp ise ei täida samal a<strong>ja</strong>l<br />
<strong>ja</strong>otuskilbi funktsioone, veetakse sellest kaablid <strong>ja</strong>otuskilbini.<br />
Jaotuskilp on territooriumi või ehitise keskne <strong>ja</strong>otus- <strong>ja</strong> lülitusseadmete kompleks<br />
koos juurdekuuluvate kaitse-, juhtimis- <strong>ja</strong> muude seadmetega, ümbriste <strong>ja</strong> tarinditega.<br />
40<br />
4.5 Madalpingevõrkude ehitus DK
L1<br />
L2<br />
L3<br />
PEN<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
Jaotuskilpi siseneb üks või mitu toiteliini <strong>ja</strong> sellest väljuvad hoone osade või<br />
üksikseadmete toiteliinid. Kilpi, millesse toitekaablid tuuakse otse madalpingevõrgust,<br />
nimetatakse ka peakilbiks.<br />
Klemmkilp on vahepunkt liinide harundamisel. Kilp sisaldab peamiselt klemme, mida<br />
kasutatakse nii tugevvoolu- kui telekommunikatsiooniliinide ühendamiseks.<br />
Kilbi kaitstust pingestatud osade puudutamise eest ning tahkete võõrkehade <strong>ja</strong><br />
vedelike sissetungimise eest iseloomustab kaitseaste (IP-kood). Kaitseastmest<br />
sõltub, kuhu kilp paigutatakse (nt siseruumidesse või väl<strong>ja</strong>). Arvestatakse ka seda,<br />
kas kilpi hakkavad hooldama väl<strong>ja</strong>õppe saanud elektrikud või pääsevad selle juurde<br />
ka tavaisikud. Sisekilpide kaitseaste peab olema vähemalt IP2X. Kui kilp ei asu<br />
niiskes ega tolmuses ruumis, piisab, kui kaitseaste on IP20. Väliskilbi kaitseaste peab<br />
olema vähemalt IP23. Väliskilp peab vastu pidama mitmesugustes ilmastikuoludes.<br />
Kasutamisviisilt võivad kilbid olla kohtkindlad või teisaldatavad.<br />
Madalpinge-kaablivõrkudes kasutatakse võrguosade eraldamiseks <strong>ja</strong> väl<strong>ja</strong>võtete<br />
tegemiseks transiitkilpe. Tarbi<strong>ja</strong>te ühendamiseks elektrivõrguga on liitumispunktis<br />
mõõtekilbid, kus asetseb lülitus- <strong>ja</strong> mõõteaparatuur. Mõõtekilbid võivad<br />
madalpingevõrguga olla ühendatud otse (õhuliinidega võrgud) või transiitkilbi kaudu<br />
(kaablivõrgud). Transiitkilbid paiknevad tänava äärtes või ma<strong>ja</strong>des. Tänapäeval<br />
41<br />
4.5 Madalpingevõrkude ehitus DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
rekonstrueeritavates <strong>ja</strong> ehitatavates kaablivõrkudes pannakse transiit- <strong>ja</strong> ka<br />
mõõtekilbid tänava äärde, et oleks võimalik neile ligi pääseda, kui on va<strong>ja</strong> teha lülitusi<br />
või vaadata arvestinäitusid. Õhuliinidega võrkudes on tavaks paigutada mõõtekilbid<br />
kinnistu piirile õhuliini mastile. Transiitkilbid on suhteliselt lihtsa ehitusega<br />
Haruliini kaitseaparaat<br />
L1<br />
L2<br />
L3<br />
Transiitliini lüliti<br />
Klemmühenus otse lattidele<br />
PEN<br />
PEN<br />
Toiteliin<br />
Haruliin<br />
Transiitkilbi võimalik konstruktsioon<br />
42<br />
4.5 Madalpingevõrkude ehitus DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
Enam<strong>ja</strong>olt on kilbil kaks sisendit ning üks väljund mõõtekilbi tarvis. Mõõtekilbi poole<br />
mineval ühendusel on kaitseseade. Mõõtekilpides on tavaliselt sisend transiitkilbist<br />
või liinist, üks pealüliti <strong>ja</strong> arvesti ning väljund tarbi<strong>ja</strong> elektriseadmesse. Mõõtekilp<br />
kuulub võrguettevõt<strong>ja</strong>le ning on lukustatud.<br />
Välistingimustes kasutatav mõõtekilp peab olema valmistatud ilmastikukindlast<br />
mater<strong>ja</strong>list (tsingitud metall, alumiiniumkest või plast) <strong>ja</strong> omama soovitavalt UVkindlat<br />
värvkatet. Samas peab kilp olema ventileeritav <strong>ja</strong> võimaldama kondensvee<br />
äravoolu.<br />
Sisetingimustes peaks kilbi kaitseaste olema vähemalt IP 20 <strong>ja</strong> välistingimustes<br />
IP 34D. Tagamaks mitteohuteadlike isikute ohutust peakaitselüliti lülimisel peab<br />
mõõtekilbi kogu juhtmestik olema kaitsekatte taga. Lisaks peab olema tagatud<br />
arvestini kulgeva juhtmestiku plommitavus. Plommitavad peavad olema ka arvesti<br />
klemmliist, programmkell <strong>ja</strong> peakaitsmed. Mõõtekilbi paigaldamisel ei tohi ära<br />
unustada tema maandamist, mis on sätestatud eeskir<strong>ja</strong>dega. Joonisel on firma Ensto<br />
Elekter AS transiit- <strong>ja</strong> liitumiskilbid.<br />
43<br />
4.5 Madalpingevõrkude ehitus DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
Transiit- <strong>ja</strong> liitumiskilbid<br />
Peakaitsmena kasutatakse liitumispunktis kas C-rakendustunnusjoonega liigkoormuskaitselülitit<br />
või aeglase toimega gG-klassi sulavkaitset. Liitumispunkti<br />
peakaitse suurus on määratud tarbi<strong>ja</strong> <strong>ja</strong> võrguettevõt<strong>ja</strong> vahelise võrguühenduslepinguga.<br />
44<br />
4.5 Madalpingevõrkude ehitus DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
Kilbi juhtmestiku paigaldamisel tuleb lähtuda põhimõtetest, et kolla-rohelise<br />
markeeringuga soont tohib kasutada üksnes kaitse- (PE) või ühitatud kaitse- ning<br />
neutraaljuhina (PEN), helesinise markeeringuga soont tuleb eelkõige kasutada<br />
neutraaljuhina (N) ning ülejäänud markeeringutega juhtmeid faasijuhtidena.<br />
Kilbisisese juhtmestikuna tuleks kasutada vaskjuhtmeid ristlõikega 6 mm 2<br />
peakaitsmete nimivooluga kuni 32 A; 16 mm 2 juhtmeid peakaitsmete nimivooluga<br />
kuni 62 A <strong>ja</strong> 25 mm 2 juhtmeid peakaitsmete nimivooluga kuni 100 A. Juhtmed <strong>ja</strong><br />
kaablid ühendatakse omavahel spetsiaalsete alumiiniumklemmidega.<br />
45<br />
4.5 Madalpingevõrkude ehitus DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
4.6 Madalpingevõrkude kaitse<br />
• Elektrivõrguga ühendatud seadmed võivad<br />
ebasoodsates oludes kahjustuda või muutuda<br />
ohtlikuks.<br />
• Kaitsta on va<strong>ja</strong> inimesi <strong>ja</strong> loomi elektrilöögi eest ning<br />
elektrimasinaid, seadmeid <strong>ja</strong> võrku liigkoormuste <strong>ja</strong><br />
lühiste eest.<br />
• Ohtlikuks võib osutuda nii liigpinge kui ka alapinge.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 3. peatükil<br />
1(49)<br />
4.6.Madalpingevõrkude kaitse DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
4.6.1 Kaitseseadmed<br />
4.6.1 Liigkoormuskaitse <strong>ja</strong> lühisekaitse<br />
• Kaitset lühiste <strong>ja</strong> liigkoormuste vastu pakuvad<br />
madalpingel sulavkaitsmed <strong>ja</strong> kaitselülitid ning muidugi<br />
ka releekaitse, mis toimib kontaktorite kaudu.<br />
• Sulavkaitse on lihtsaim <strong>ja</strong> odavaim seade, mis<br />
katkestab vooluahela, kui vool selles ületab lubatud<br />
väärtuse.<br />
• Sulavkaitsme põhiosadeks on sular, sularihoidik,<br />
kontaktid <strong>ja</strong> kaare kustumist võimaldav keskkond.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 3. peatükil<br />
2(49)<br />
4.6.Madalpingevõrkude kaitse DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
Rakendumisindikaator<br />
Otsplaat<br />
Indikaatori traat<br />
Kontaktnuga<br />
Sular<br />
Kest<br />
Joodis<br />
Kvartsliiv<br />
Kontaktnuga<br />
Sulavkaitsme ehitus<br />
<strong>ja</strong> üldvaade<br />
• Sulavkaitset iseloomustavad nimipinge, nimivool,<br />
lahutusvõime <strong>ja</strong> rakendumistunnusjoon.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 3. peatükil<br />
3(49)<br />
4.6.Madalpingevõrkude kaitse DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Nimipinge peab vastama võrgupingele. Kaitsmeid<br />
testitakse nimipingest 10% kõrgema pingega. 230 V<br />
võrgus kasutatakse 250 V nimipingega kaitsmeid.<br />
• Nimivoolu osas kasutatakse erinevaid standardridasid.<br />
R10 rea järgi (dekaad on <strong>ja</strong>gatud kümneks) toodetakse<br />
10 <strong>ja</strong> 100 A vahemikus sulareid nimivooluga 10, (12), 16,<br />
20, 25, 32, 40, 50, 63, 80 <strong>ja</strong> 100 A.<br />
• Sulari nimivool võib erineda sulavkaitsme nimivoolust<br />
– kaitset saab komplekteerida erinevate sularitega.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 3. peatükil<br />
4(49)<br />
4.6.Madalpingevõrkude kaitse DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Suurte voolude korral on lahutusa<strong>ja</strong>d väiksemad. Nt<br />
kümnekordselt nimivoolu ületava lühisvoolu korral võib<br />
lahutusaeg olla vaid 0,001 sekundit. Niivõrd kiiresti<br />
reageeriv sulavkaitse piirab tunduvalt lühisvoolu.<br />
I k<br />
t 1<br />
t<br />
Lühisvoolu piiramine<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 3. peatükil<br />
5(49)<br />
4.6.Madalpingevõrkude kaitse DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Lahutusvõime.<br />
Alla 500 V tööstustarbi<strong>ja</strong>te sulavkaitsmete lahutusvõime<br />
peab olema vähemalt 50 kA, kodutarbi<strong>ja</strong>tel 20 kA.<br />
•<br />
• Rakendumistunnusjoone piirideks on minimaalne<br />
rakendumisvool I A , mida sular peab etteantud a<strong>ja</strong><br />
jooksul tingimusteta taluma, ning maksimaalne<br />
mitterakendusvool I B , mille ületamisel sular peab rakenduma.<br />
• Sular ei tohi reageerida kuni 1,3…1,4-kordsele<br />
nimivoolule.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 3. peatükil<br />
6(49)<br />
4.6.Madalpingevõrkude kaitse DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Kaitse peab taluma 1…2 tunni vältel 1,6-kordset<br />
nimivoolu.<br />
Sulavkaitsme rakendumis-tunnusjoon<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 3. peatükil<br />
7(49)<br />
4.6.Madalpingevõrkude kaitse DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Sulari rakendumistunnusjoon peab olema kaitstava<br />
objekti ohutustunnusjoonest allpool.<br />
t rak<br />
objekt<br />
sulavkaitse<br />
I n<br />
I piir<br />
Sulavkaitsme rakendumistunnusjoone va<strong>ja</strong>lik asend<br />
I/I n<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 3. peatükil<br />
8(49)<br />
4.6.Madalpingevõrkude kaitse DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Kaitsmed peavad lühise korral rakenduma<br />
selektiivselt, st alati peab varem rakenduma<br />
sulavkaitse, mis on vahetult lühisekoha ees.<br />
t r<br />
2<br />
1<br />
2<br />
1<br />
NB! Tunnusjooned<br />
ei tohi ristuda!<br />
I n1<br />
I n2<br />
I/I n<br />
Sulavkaitsmete selektiivsuse selgitamiseks<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 3. peatükil<br />
9(49)<br />
4.6.Madalpingevõrkude kaitse DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Nii peab gG-tüüpi sulavkaitsme nimivool olema temale<br />
järgnevast sulavkaitsmest 1,6 korda (nimivoolu ühe<br />
astme võrra) suurem.<br />
Selektiivsust tagav nimivoolude suhe<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 3. peatükil<br />
10(49)<br />
4.6.Madalpingevõrkude kaitse DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Sulavkaitse võib olla ette nähtud juhtide, mootorite või<br />
pooljuhtide kaitseks ainult lühiste või ka liigkoormuse<br />
puhul.<br />
• Kasutusel on järgmised tähised:<br />
g – täielik kaitse, rakendub nii liigkoormusest kui lühisest<br />
a – osaline kaitse, mõeldud vaid lühisvoolu lahutamiseks<br />
G – üldotstarbeline<br />
M – mootoriahela kaitse<br />
R – pooljuhtide kaitse.<br />
• Juhistike kaitseks kasutatakse kiiretoimelisi<br />
sulavkaitsmeid, mille rakendumistunnusjoone tüübi<br />
tähiseks on gG.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 3. peatükil<br />
11(49)<br />
4.6.Madalpingevõrkude kaitse DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Mootorite puhul kasutatakse aM-tüüpi kaitsmeid.<br />
Peetakse silmas, et sulavkaitse lahutab siin vaid<br />
lühisvoolu. Liigkoormuse vastu kaitseb mootorit<br />
väiksema lahutusvõimega kaitselüliti.<br />
• Kaitselüliti on mehaaniline lülitusaparaat, mis on<br />
ennekõike mõeldud seadmete kaitseks lühiste <strong>ja</strong><br />
liigkoormuste, aga ka inimeste kaitseks rikkevoolu<br />
vastu.<br />
• Kaitselüliti võib toimida ka koormus- <strong>ja</strong> lahklülitina nii<br />
käsitsi lülitamisel juhthoova abil kui kauglülitamisel<br />
elektromagnet- või mootora<strong>ja</strong>miga.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 3. peatükil<br />
12(49)<br />
4.6.Madalpingevõrkude kaitse DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Kaitselüliti võib olla komplekteeritud veel<br />
alapingevabastiga, mis rakendub, kui toitepinge langeb<br />
alla 35…70% nimipingest.<br />
• Kaitselüliti kaugväl<strong>ja</strong>lülitamiseks on ette nähtud<br />
sõltumatu vabasti.<br />
• Nüüdisaegsed kaitselülitid võivad olla varustatud<br />
elektroonsete, mikroprotsessoripõhiste vabastitega, mis<br />
täidavad kõiki nimetatud funktsioone.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 3. peatükil<br />
13(49)<br />
4.6.Madalpingevõrkude kaitse DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
1<br />
2<br />
3<br />
7<br />
5<br />
4<br />
8<br />
1<br />
Kaitselüliti läbilõige<br />
1 ühendusklemmid, 2 bimetallvabasti, 3 elektromagnetvabasti,<br />
4 liikuv kontakt, 5 kaarevenita<strong>ja</strong>, 6 abiahel, 7 kaarekustutuskamber, 8<br />
lülitushoob<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 3. peatükil<br />
14(49)<br />
4.6.Madalpingevõrkude kaitse DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Kaitselülitite põhilised tunnussuurused, nagu nimivool,<br />
rakendustunnusjoon jm, valitakse kaitstavale<br />
seadmele või paigaldisele sobivalt.<br />
• Nüüdisaegsed täiuslikumad lülitid võimaldavad<br />
tunnussuurusi ka muuta. Sätestada saab ennekõike<br />
termovabasti, sageli ka elektromagnetvabasti<br />
rakendumisvoolu <strong>ja</strong> viidet.<br />
Kaitselüliti esipaneeli fragment<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 3. peatükil<br />
15(49)<br />
4.6.Madalpingevõrkude kaitse DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Kaitselüliteid toodetakse erinevaks otstarbeks. Enam<br />
levinud on liinikaitselülitid, mootorikaitselülitid <strong>ja</strong><br />
rikkevoolukaitselülitid.<br />
• Liinikaitselüliti on ette nähtud kaablite <strong>ja</strong> juhtmete<br />
kaitseks liigkoormuse <strong>ja</strong> lühiste eest.<br />
Liigkoormuskaitseks on termovabasti, lühisekaitseks<br />
elektromagnetvabasti. Juurde võib olla komplekteeritud<br />
ka alapingevabasti.<br />
• Elektromagnetvabasti rakendumisvoolu järgi<br />
eristatakse B-, C- <strong>ja</strong> D-rakendumistunnusjoonega<br />
liinikaitselüliteid.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 3. peatükil<br />
16(49)<br />
4.6.Madalpingevõrkude kaitse DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
100 min<br />
10<br />
t<br />
10<br />
1<br />
40 s 1 30<br />
0,1<br />
B<br />
C<br />
D<br />
Liinikaitselüliti<br />
välisvade<br />
0,01<br />
1 1,5 2 3 4 5 6 8 10 20<br />
I/ I n<br />
Liinikaitselülitite<br />
rakendustunnusjooned<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 3. peatükil<br />
17(49)<br />
4.6.Madalpingevõrkude kaitse DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• B-tunnusjoonega<br />
kaitselülitid on mõeldud<br />
peamiselt elamusiseste<br />
liinide kaitseks, kus<br />
tarvititeks on valgustid,<br />
küttekehad <strong>ja</strong> teised<br />
väikese<br />
sisselülitusvooluga<br />
seadmed.<br />
• Lüliti peab rakenduma<br />
3…5-kordse nimivoolu<br />
juures.<br />
• Rakendumisaeg peab<br />
olema alla 0,1 sekundi<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 3. peatükil<br />
18(49)<br />
4.6.Madalpingevõrkude kaitse DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• C-tunnusjoonega<br />
kaitselülitid on mõeldud<br />
toiteliinide kaitseks, kui<br />
seal esineb normaaltöö<br />
olukorras suuri voolutõukeid,<br />
mis on<br />
iseloomulikud suure<br />
sisselülitusvooluga<br />
tarvititele nagu<br />
luminofoorlambid <strong>ja</strong><br />
elektritööriistad.<br />
• Lüliti peab rakenduma<br />
5…10-kordse nimivoolu<br />
juures.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 3. peatükil<br />
19(49)<br />
4.6.Madalpingevõrkude kaitse DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• D-tunnusjoonega<br />
kaitselülitid peavad<br />
taluma kuni 10-kordset<br />
nimivoolu, 20-kordne<br />
nimivool peab olema<br />
lahutatud 0,1 sekundiga.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 3. peatükil<br />
20(49)<br />
4.6.Madalpingevõrkude kaitse DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Termovabasti peab taluma 1,13-kordset nimivoolu<br />
vähemalt ühe tunni, kuid 1,45-kordne nimivool tuleb<br />
lahutada ühe tunni jooksul. Peavad olema täidetud<br />
tingimused<br />
I<br />
B<br />
≤ I ≤ I <strong>ja</strong> I 2 ≤ 1, 45I Z<br />
n<br />
Z<br />
kus I B <strong>ja</strong> I Z on vastavalt liini normaaltalitlusvool <strong>ja</strong> kestvalt<br />
lubatud vool ning I n <strong>ja</strong> I 2 kaitseaparaadi nimirakendusvool<br />
<strong>ja</strong> tingrakendusvool (vool, mis tagab aparaadi kindla<br />
rakendumise etteantud a<strong>ja</strong> jooksul).<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 3. peatükil<br />
21(49)<br />
4.6.Madalpingevõrkude kaitse DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Liinikaitselüliti nimivool valitaksegi vastavalt juhi<br />
kestvalt lubatud voolule. Oluline on, et kaitselüliti taluks<br />
arvutuslikku lühisvoolu.<br />
• Kasutusel on ka selektiivne (E-tunnusjoonega)<br />
peakaitselüliti, mis rakendub küll lühise korral mõnes<br />
madalama taseme toiteliinis, kuid võib tagastuda, kui<br />
rakendub rikkis liini kaitselüliti.<br />
• Mootorikaitselüliti peab kaitsma mootorit lühiste vastu<br />
mootori sees ning mähiste ülekuumenemise eest, mis<br />
on tingitud välistest põhjustest nagu liigkoormus, liiga<br />
sage käivitamine, mittesümmeetriline pinge või puudulik<br />
<strong>ja</strong>hutus.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 3. peatükil<br />
22(49)<br />
4.6.Madalpingevõrkude kaitse DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Samas peab<br />
mootorikaitselüliti<br />
võimaldama<br />
asünkroonmootori otsekäivitamist,<br />
kusjuures<br />
käivitusvool ületab<br />
nimivoolu 4…8 korda.<br />
• Seetõttu sobib K-tunnusjoonega<br />
mootorikaitselüliti<br />
ka teiste<br />
voolutõugetega<br />
seadmete, näiteks<br />
trafode <strong>ja</strong> akupatareide<br />
kaitseks.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 3. peatükil<br />
23(49)<br />
4.6.Madalpingevõrkude kaitse DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
t, s<br />
10000<br />
1000<br />
100<br />
10<br />
Mähise<br />
taluvuspiir<br />
Termovabasti<br />
rakendumistunnusjoon<br />
Elektromagnetvabasti<br />
rakendumistunnusjoon<br />
1<br />
0,1<br />
0,01<br />
Käivitusvool<br />
Võrdluseks<br />
sulavkaitsme<br />
tunnusjoon<br />
I<br />
Asünkroonmootori kaitse<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 3. peatükil<br />
24(49)<br />
4.6.Madalpingevõrkude kaitse DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
4.6.2 Rikkevoolukaitse<br />
• Rikkevoolukaitse (residual current device, RCD) on<br />
lisakaitse, mis ülekoormus- <strong>ja</strong> lühisekaitse kõrval on<br />
ette nähtud peamiselt inimeste <strong>ja</strong> loomade kaitseks<br />
elektrilöögi eest.<br />
• Rikkevoolu võib põhjustada isolatsiooni<br />
halvenemine, kereühendus elektriseadmes,<br />
maaühendus liinis või pingestatud voolujuhtide<br />
kokkupuutumine.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 3. peatükil<br />
25(49)<br />
4.6.Madalpingevõrkude kaitse DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
L1 L2 L3 PEN<br />
Rikkevoolukaitselüliti<br />
Vabasti<br />
W1<br />
Kontrollnupp<br />
Mõõtetrafo<br />
I N<br />
I 1 I 2 I 3 I <br />
L1 L2 L3 N PE<br />
I <br />
Rikkevoolukaitse<br />
põhimõtteskeem<br />
Rikkevoolukaitselüliti<br />
välisvaade<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 3. peatükil<br />
26(49)<br />
4.6.Madalpingevõrkude kaitse DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
•<br />
• Kaitse põhiseadmeks on kaitselüliti, mis on varustatud<br />
rikkevooluvabastiga.<br />
• Rikkevoolu suurust mõõdab trafo W1, mille<br />
rõngassüdamiku ava peavad läbima kõik tööjuhid,<br />
mitte aga kaitsejuht.<br />
• Normaaltalitluses on faasijuhtide <strong>ja</strong> neutraaljuhi<br />
voolude geomeetriline summa igal hetkel null ning<br />
mõõtemähises voolu ei teki.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 3. peatükil<br />
27(49)<br />
4.6.Madalpingevõrkude kaitse DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Isolatsioonirikke korral tekkiv rikkevool I ∆<br />
mõõtetrafot ei läbi, rikkudes sellega voolude tasakaalu.<br />
Südamikus tekib magnetvoog, mis indutseerib<br />
mõõtemähises voolu. Kui mõõtevool ületab<br />
sättesuuruse, vabasti rakendub.<br />
• Rakendumisvool <strong>ja</strong> rakendumisaeg peavad ohutuse<br />
tagamiseks olema piisavalt väikesed, näiteks 30 mA <strong>ja</strong><br />
30 ms.<br />
• Rikkevoolukaitselüliti vabasti rakendumisel lülitub<br />
koos faasijuhtidega väl<strong>ja</strong> ka kaitstava ahela<br />
neutraaljuht. Neutraaljuhi kontakt avaneb tavaliselt<br />
viimasena, sulgub aga sisselülitamisel esimesena.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 3. peatükil<br />
28(49)<br />
4.6.Madalpingevõrkude kaitse DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Testnupuga saab perioodiliselt kontrollida lüliti<br />
korrasolekut.<br />
• Rikkevoolukaitset kasutatakse muude<br />
otsepuutekaitseviiside täienduseks.<br />
• Inimeste <strong>ja</strong> loomade kaitseks on nimirakendusvool<br />
enimalt 30 mA.<br />
• Võimalik on rikkevoolukaitset kasutada tuleohu<br />
vältimiseks, nimirakendusvooluga 300 või 500 mA.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 3. peatükil<br />
29(49)<br />
4.6.Madalpingevõrkude kaitse DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Rikkevoolukaitselülitite kasutamine nimirakendumisvooluga<br />
30 mA on kohustuslik, kui<br />
liigvoolukaitse ei taga rikkevoolu piisavalt kiiret<br />
väl<strong>ja</strong>lülitamist.<br />
• Elektrilöögi seisukohalt on rikkevoolukaitse tingimata<br />
va<strong>ja</strong>lik ohtlikes ruumides, nagu vanni- <strong>ja</strong> duširuumid,<br />
ujumisbasseinid, ehitus- <strong>ja</strong> lammutusplatsid, põlluma<strong>ja</strong>ndus-<br />
<strong>ja</strong> aiandushooned.<br />
NB! Rikkevooluvabasti ei reageeri lühisele ega<br />
liigkoormusele!<br />
.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 3. peatükil<br />
30(49)<br />
4.6.Madalpingevõrkude kaitse DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
4.6.3 Liigpingekaitse<br />
• Elektripaigaldiste tööd häirida võivad liigpinged<br />
liigitatakse kestuse järgi transientliigpinged <strong>ja</strong><br />
ajutised liigpinged.<br />
• Transientliigpinged (ingl. transient – üleminev,<br />
mööduv) on impulsilise iseloomuga <strong>ja</strong> kestavad<br />
tavaliselt mõne millisekundi. Ohtlik on kõrge amplituud;<br />
• Tekke järgi liigitatakse transientliigpinged<br />
pikse- ehk välguliigpinge, mis tekib<br />
o pikselöögist hoonesse, kus paigaldis asub<br />
o lähedal toimuva välgulahenduse elektrostaatilise <strong>ja</strong><br />
elektromagnetilise induktsiooni mõjul<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 3. peatükil<br />
31(49)<br />
4.6.Madalpingevõrkude kaitse DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
lülitusliigpinge, mis tekib<br />
o induktiivahela väl<strong>ja</strong>lülitamisel<br />
o lahenduslampide süüturi rakendumisel<br />
o jõuelektroonika kommutatsiooniprotsessis, kui<br />
elektromagnetilisi häireid vältiv filter ei toimi<br />
elektrostaatiline liigpinge, mis tekib elektrostaatilise<br />
laengu lahendumisel<br />
• Ajutised liigpinged avalduvad võrgusagedusliku<br />
sumbuva või mittesumbuva vahelduvpingena.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 3. peatükil<br />
32(49)<br />
4.6.Madalpingevõrkude kaitse DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Ohtlik on ajutiste liigpingete kestus, mis sõltub<br />
kaitseseadme rakendumiskiirusest:<br />
o kiiretoimelise liigvoolu-, maaühendus- <strong>ja</strong><br />
puutepingekaitse olemasolul enamasti alla 5<br />
sekundi,<br />
o kaitse puudumisel kuni mõnikümmend minutit.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 3. peatükil<br />
33(49)<br />
4.6.Madalpingevõrkude kaitse DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Liigpingeimpulss on mitmesuguse kujuga. Aparaatide<br />
liigpingetaluvuse määramiseks vaadeldakse impulssi<br />
standardsena.<br />
90% 100% 50%<br />
30%<br />
t 1<br />
t 2<br />
t<br />
s<br />
Standardimpulss amplituud<br />
U m – amplituud, t 1 - frondi kestus, t 2 -poolväärtusaeg<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 3. peatükil<br />
34(49)<br />
4.6.Madalpingevõrkude kaitse DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Impulssi esitatakse lühidalt murruna t 1 /t 2 , näiteks<br />
1,2/50 µs.<br />
• Ajutine liigpinge võib tekkida näiteks toitetrafo<br />
kõrgpingepoolsel maaühendusel, TN-võrgu neutraalvõi<br />
kaitsejuhi katkemisel, IT-võrgu maaühendusel ning<br />
pingeresonantsi <strong>ja</strong> pingeregulaatori rikke puhul.<br />
• Ajutine liigpinge ei ületa nimipinget enam kui<br />
1,5…2,5 korda. Seetõttu on oht vaid pikaa<strong>ja</strong>lise toime<br />
puhul.<br />
• Kaitseks sobib kaitselüliti, liigpingevabasti või<br />
liigpingerelee.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 3. peatükil<br />
35(49)<br />
4.6.Madalpingevõrkude kaitse DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Impulssliigpingetaluvuse järgi <strong>ja</strong>gatakse<br />
madalpingeseadmed nel<strong>ja</strong> kategooriasse.<br />
Kui võrgu nimipinge on 230/400 V, siis on<br />
I kategooria – erikaitset nõudvad liigpingetundlikud<br />
seadmed, eelkõige mikroelektroonika – 1,5 kV<br />
<strong>II</strong> kategooria – erikaitset mittenõudvad kohtkindlasse<br />
võrku ühendatud tarvitid, näiteks kodumasinad <strong>ja</strong><br />
käsitööriistad – 2,5 kV<br />
<strong>II</strong>I kategooria – kohtkindlad tööstustarvitid, elektrivõrk –<br />
4 kV<br />
IV kategooria – liitumispunkti seadmed, sealhulgas<br />
arvestid – 6 kV.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 3. peatükil<br />
36(49)<br />
4.6.Madalpingevõrkude kaitse DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Kui nimipinge on 400/690 V, siis on nõutud<br />
impulsspingetaluvus ühe astme võrra kõrgem vastavalt<br />
2,5; 4; 6 <strong>ja</strong> 8 kV.<br />
Impulssliigpingetaluvuse kategooriad nimipingel<br />
230/400 V<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 3. peatükil<br />
37(49)<br />
4.6.Madalpingevõrkude kaitse DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Pikse tekitatud liigpingete kaitse taseme<br />
iseloomustamiseks <strong>ja</strong>gatakse ehitised<br />
piksekaitsetsoonideks.<br />
• Tsooni 0 A kuuluvad alad, mida võib tabada otsene<br />
pikselöök, haarates seega vabas õhus paiknevad<br />
seadmed.<br />
o Siin võib toimida summutamata amplituudiga impulssväli<br />
<strong>ja</strong> välguvool.<br />
o Liigpinge amplituud võib ulatuda sadade kilovoltideni.<br />
o Välguvoolu arvutuslik tippväärtus on 200 kA <strong>ja</strong> lainekuju<br />
10/350 µs.<br />
o Arvestatakse, et 50% välguvoolust kulgeb paigaldise<br />
maandusesse, ülejäänud 50% aga <strong>ja</strong>guneb sellega<br />
ühendatud juhtivasse süsteemi, elektrijuhistikku,<br />
metalltorustikku.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 3. peatükil<br />
38(49)<br />
4.6.Madalpingevõrkude kaitse DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Tsooni 0 B seadmetele toimib otsene elektromagnetiline<br />
väli nagu tsoonis 0 A , kuid ei toimi otsene pikselöök ega<br />
sellest indutseeritud liigpinged. Liigpinge väärtuseks<br />
arvestatakse 10 kV ning vooluimpulsi lainekujuks 8/20<br />
µs.<br />
• Tsoonis 1 on elektriseadmed kaitstud impulssväl<strong>ja</strong>de<br />
eest ühekordse varjega, milleks on enamasti ehitiste<br />
metallsarrus. Liigpinged on kõigis elektri- <strong>ja</strong> sideliinides<br />
piiratud välguvoolulahenditega.<br />
Tsoon 2 haarab ehitise siseruume. Seda tsooni<br />
varjestavad välisseinte kõrval ka siseseinad <strong>ja</strong> vahelaed.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 3. peatükil<br />
39(49)<br />
4.6.Madalpingevõrkude kaitse DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
Tsoon 3 sisaldab liigpingetundlikke tarviteid, mis ise ei<br />
genereeri liigpingeid. Liigpinge peenkaitse kõrval<br />
kasutatakse selles tsoonis elektromagnetilist varjestamist.<br />
Hoone <strong>ja</strong>otamine liigpingekaitsetsoonideks ning<br />
va<strong>ja</strong>lik piiriku tüüp<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 3. peatükil<br />
40(49)<br />
4.6.Madalpingevõrkude kaitse DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Liigpingepiirikutelt nõutakse nende paigalduskohast<br />
sõltuvalt erinevat rakenduspinget <strong>ja</strong> -kiirust ning<br />
vastupidavust voolu soojuslikule <strong>ja</strong> elektrodünaamilisele<br />
toimele.<br />
• Rahvusvaheline standard (IEC) eristab piirikute nel<strong>ja</strong><br />
tüüpi, millele vastavad DIN-nõueteklassid:<br />
tüüp A (klass A) – õhuliinide piirikud<br />
tüüp 1 (klass B) – ehitise elektrisisendis paiknevad<br />
piirikud, mis on ette nähtud peamiselt IV<br />
liigpingekategooriasse kuuluvate seadmete kaitseks<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 3. peatükil<br />
41(49)<br />
4.6.Madalpingevõrkude kaitse DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
tüüp 2 (klass C) – ehitise elektrivõrgus, enamasti<br />
<strong>ja</strong>otuskilpides, paiknevad piirikud, mis on ette nähtud <strong>II</strong>I <strong>ja</strong><br />
<strong>II</strong> liigpingekategooriasse kuuluvate seadmete kaitseks<br />
tüüp 3 (klass D) – liigpingetundlike elektritarvitite <strong>ja</strong><br />
toitevõrgu vahel paiknevad piirikud I<br />
liigpingekategooriasse kuuluvate seadmete kaitseks<br />
(peenkaitseks).<br />
• Talitluspõhimõttelt eristatakse kahte tüüpi piirikuid.<br />
Esimest tüüpi liigpingelahendid koosnevad ühest või<br />
mitmest <strong>ja</strong>damisi ühendatud sädemikust.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 3. peatükil<br />
42(49)<br />
4.6.Madalpingevõrkude kaitse DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Sädemikes toimub liigpinge korral läbilöök ning tekib<br />
elektrikaar. Kuna sädemikku läbib lahendusvoolule<br />
lisaks ka lühisvool, tuleb see võimalikult kiiresti<br />
katkestada. Ehituselt lihtsaim on sarvlahendi.<br />
Sarvlahendi<br />
• Taoline piirik võib väl<strong>ja</strong> lülitada voolu kuni 4 kA enne kui<br />
125 A või suurema nimivooluga sulavkaitse rakendub.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 3. peatükil<br />
43(49)<br />
4.6.Madalpingevõrkude kaitse DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Nüüdisaegsemad on kaaretükelduslahendid <strong>ja</strong> gaase<br />
mitte väl<strong>ja</strong>puhuvad õhksädemikud. Õhksädemikke<br />
kasutatakse A- <strong>ja</strong> B-klassi piirikutes.<br />
• Toimimispõhimõttelt on õhksädemikuga sarnane ka<br />
väärisgaaslahendi, mis paikneb neooniga või argooniga<br />
täidetud hermeetilises kapslis. Sellised piirikud<br />
kuuluvad enamasti D-klassi.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 3. peatükil<br />
44(49)<br />
4.6.Madalpingevõrkude kaitse DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Teise tüübi moodustavad piirikud, mille aktiivtakistus<br />
kiiresti väheneb. Siia kuuluvad varistorid <strong>ja</strong><br />
laviindioodid, mis liigpingeahelas toimivad<br />
pinge<strong>ja</strong>gurina.<br />
Varistoriks nimetatakse takistit, mille takistus sõltub<br />
pingest.<br />
I<br />
U<br />
Joonis 7.78 Varistori<br />
tunnusjoon<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 3. peatükil<br />
45(49)<br />
4.6.Madalpingevõrkude kaitse DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Varistori rakendumispinge on tunduvalt väiksem kui<br />
õhksädemikel <strong>ja</strong> seetõttu on kaitse liigpinge eest<br />
tõhusam. Liigpingeimpulsi möödumisel suureneb<br />
varistori takistus kiiresti esialgse väärtuseni. Seetõttu ei<br />
saa tekkida õhksädemikele iseloomulikku<br />
lahendusvoolule järgnevat lühisvoolu.<br />
• Varistoridega sarnane tunnusjoon on ka<br />
laviindioodidel. Nende rakendumiskiirus on suur <strong>ja</strong><br />
tunnusjoon püsiv. Puuduseks on väike<br />
energianeeldumisvõime, mistõttu lubatud impulssvool<br />
on vaid mõnikümmend amprit. Varistore <strong>ja</strong> laviindioode<br />
kasutatakse B-, C- <strong>ja</strong> D-klassi piirikutes.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 3. peatükil<br />
46(49)<br />
4.6.Madalpingevõrkude kaitse DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
Firma ABB nel<strong>ja</strong>pooluseline varistoridel toimiv<br />
liigpingepiirik.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 3. peatükil<br />
47(49)<br />
4.6.Madalpingevõrkude kaitse DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
Liigpingekaitse võimalik rakendusskeem on joonisel.<br />
Liitumispunkt<br />
Liigpingekategooria IV<br />
(6 kV)<br />
Jaotuskeskus<br />
Liigpingekatergooria <strong>II</strong>I<br />
(4 kV)<br />
Rühmavõrk<br />
Liigpingekategooria <strong>II</strong><br />
(2,5 kV)<br />
L1<br />
L2<br />
L3<br />
PEN<br />
Wh<br />
N<br />
PE<br />
Piksekaitseallaviik Klass I Klass <strong>II</strong><br />
Võrgupinge 230/400 V<br />
Klass <strong>II</strong>I<br />
Liigpingetundlik tarviti<br />
Liigpingekategooria I<br />
(1,5 kV)<br />
Liigpingekaitse rakendusskeem<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 3. peatükil<br />
48(49)<br />
4.6.Madalpingevõrkude kaitse DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Hoone liitumispunktis paiknevad seadmed (nt<br />
arvestid) peavad vastama IV liigpingekategooriale.<br />
Kasutusel on I klassi kuuluvad õhksädemikel põhinevad<br />
liigpingelahendid.<br />
• Jaotuskeskus on kaitstud <strong>II</strong> klassi kuuluvate<br />
varistorlahenditega ning liigpingetundlikud tarvitid<br />
varistoridest <strong>ja</strong> väärisgaaslahenditest moodustatud<br />
piirikutega.<br />
• Siin on liigpingekaitse koordineeritud hoone<br />
elektriseadmete liigpingekategooriatega. Kõige kõrgemale,<br />
IV liigpingekategooriale peavad vastama<br />
liitumispunkti seadmed, kõige madalam, I kategooria<br />
võib olla liigpingetundlikel elektritarvititel.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 3. peatükil<br />
49(49)<br />
4.6.Madalpingevõrkude kaitse DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
5. ELEKTRILISED<br />
KOORMUSED<br />
1(101)<br />
ElVar 5. El. koormused.DK.doced DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
5.1 Elektrilise koormuse mõiste<br />
• Elektriliseks koormuseks nimetatakse elektriseadme poolt<br />
tarbitavat võimsust teatud a<strong>ja</strong>hetkel.<br />
• Vahelduvvoolu puhul koosneb täisvõimsus aktiiv- <strong>ja</strong><br />
reaktiivkomponentidest. Vastavalt sellele <strong>ja</strong>guneb ka<br />
koormus:<br />
• kogukoormus;<br />
• aktiivkoormus;<br />
• reaktiivkoormus.<br />
2(101)<br />
ElVar 5. El. koormused.DK.doced DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Praktikas kasutatakse koormuse suuruse<br />
iseloomustamiseks ka mõistet koormusvool.<br />
• Elektrilised koormused võivad a<strong>ja</strong>s olla kas püsi- või<br />
vahelduvkoormused.<br />
• On ka seadmeid, kus koormus võib muutuda suvaliselt,<br />
sel juhul on koormuse arvestamine võimalik<br />
tõenäosusteooria abil. A<strong>ja</strong> jooksul muutuvaid koormusi<br />
kujutatakse koormusgraafikute abil.<br />
3(101)<br />
ElVar 5. El. koormused.DK.doced DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Elektrivarustuselementide läbilaskevõime <strong>ja</strong><br />
elektrienergia allikate nimivõimsus valitakse maksimaalvõi<br />
teatud a<strong>ja</strong>vahemiku keskmise koormusnäita<strong>ja</strong> järgi,<br />
mida nimetatakse arvutuslikuks koormuseks.<br />
• Projekteerimisel on see üks põhinäita<strong>ja</strong>test.<br />
• Elektriliste koormuste arvutamiseks on tarvis teada<br />
seadmete tehnilisi näita<strong>ja</strong>id <strong>ja</strong> talitlusviise.<br />
4(101)<br />
ElVar 5. El. koormused.DK.doced DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
5.2 Elektritarvitite tehnilised näita<strong>ja</strong>d<br />
1. Voolu liik<br />
• vahelduvvool;<br />
• alalisvool;<br />
• impulssvool.<br />
NB! Alalis- <strong>ja</strong> impulssvoolu allikaid võib vaadelda kui<br />
vahelduvvoolu tarviteid kuna neil on tavaliselt individuaalsed<br />
alaldid <strong>ja</strong> muundurid. Seetõttu vaatleme edaspidi vaid<br />
vahelduvvoolutarviteid.<br />
5(101)<br />
ElVar 5. El. koormused.DK.doced DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
a) 1 b) 1 c) 1<br />
2<br />
~ ~ ~<br />
2 2<br />
?<br />
4<br />
3<br />
4 4 3<br />
?<br />
Alalisvoolu- (a), impulss- (b) <strong>ja</strong> kõrgsagedustarvitite (c)<br />
toitmine vahelduvvoolu võrgust<br />
1- vahelduvvoolu võrk, 2- muundur, 3 – kondensaatorpatarei,<br />
4 - tarviti<br />
6(101)<br />
ElVar 5. El. koormused.DK.doced DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
2. Faaside arv<br />
Enim on 1- <strong>ja</strong> 3-faasilisi elektritarviteid. Kuna mõlemad<br />
toituvad 3-faasilisest elektrivõrgust, siis järgnevalt vaatleme<br />
ainult 3-faasilisi elektritarviteid.<br />
L1<br />
N<br />
L1<br />
L2<br />
L3<br />
N<br />
Tarviti<br />
Tarviti<br />
Tarviti<br />
a)<br />
Elektritarviti ühendamine ühefaasilisse (a) <strong>ja</strong><br />
kolmefaasilisse (b) vooluvõrku<br />
7(101)<br />
b)<br />
ElVar 5. El. koormused.DK.doced DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
3. Sagedus<br />
• tööstussagedus f = 50 Hz (Ameerikas 60 Hz),<br />
ökonoomseim oleks 100 Hz;<br />
• kõrgsagedus f > 50 Hz;<br />
• madalsagedus f < 50 Hz.<br />
Kõrgsagedust võib eristada kasutusala järgi:<br />
• 200 ... 400 Hz - kantavad elektritööriistad(kergus);<br />
• kuni 20 kHz - metalli kuumutus <strong>ja</strong> sulatus;<br />
• 20 ... 40 kHz - luminesentslampide kõrgsageduslik toide;<br />
• kuni 100 kHz - pindkarastusseadmed;<br />
• kuni 20 Mhz - pooljuhtide <strong>ja</strong> dielektrikute kuumutus,<br />
puude kuivatus, toiduainete kuumtöötlus.<br />
8(101)<br />
ElVar 5. El. koormused.DK.doced DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
4. Paigaldatud võimsus - ülesseatud ühetüübiliste<br />
elektritarvitite nimivõimsuste summa.<br />
• Erinevatel elektritarvititel mõistetakse nimivõimsust<br />
erinevalt:<br />
−elektrimootoritel - võimsus mootori võllil nimitalitluses,<br />
−elektritehnoloogilistel seadmetel – võrgust nimitalitluses<br />
tarbitav koguvõimsus,<br />
−lahenduslampidega valgustitel – lampide koguvõimsus.<br />
• Eriliigiliste tarvitite gruppide puhul summeeritakse<br />
paigaldatud võimsused, arvestades tegelikke talitlusi:<br />
P = ∑( ε i ⋅Pnimi<br />
i)<br />
,<br />
p<br />
kus P i - i-nda tarviti nimivõimsus, ε i – i-nda tarviti suhteline<br />
nimilülituskestus.<br />
9(101)<br />
ElVar 5. El. koormused.DK.doced DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
5. Nimipinge<br />
• madalpinge < 1 kV, ühefaasiliste tavatarvitite nimipinge<br />
(faasipinge)on enamasti 230 V, kolmefaasiliste tarvitite<br />
pinge (liinipinge) aga 400V;<br />
• kõrgepinge > 1 kV;<br />
• väikepinge - kuni 50 V vahelduvvoolu puhul, kuni 120 V<br />
alalisvoolu puhul.<br />
10(101)<br />
ElVar 5. El. koormused.DK.doced DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
6. Võimsustegur<br />
cosϕ =<br />
P<br />
S<br />
või tanϕ = Q P ,<br />
kus P - aktiiv-, Q - reaktiiv- <strong>ja</strong> S - näivvõimsus.<br />
S<br />
φ<br />
φ<br />
P<br />
Q<br />
Võimsuskolmnurk<br />
11(101)<br />
ElVar 5. El. koormused.DK.doced DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Elektrivarustuse arvutustes kasutatakse keskmise<br />
võimsuse mõistet<br />
P<br />
=<br />
Wa<br />
t<br />
<strong>ja</strong> Q<br />
=<br />
Wr<br />
t<br />
,<br />
kus W a <strong>ja</strong> W r on tarviti poolt a<strong>ja</strong>vahemikul t tarbitud aktiiv- <strong>ja</strong><br />
reaktiivenergia hulk.<br />
12(101)<br />
ElVar 5. El. koormused.DK.doced DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
7. Käivitusvool <strong>ja</strong> selle kestus<br />
• Neid mõisteid kasutatakse elektrivarustuse elementide<br />
läbilaskevõime valikul <strong>ja</strong> pingekõikumiste<br />
arvutamiseks elektritarvitite käivitamisel.<br />
i<br />
i k max<br />
1<br />
i n<br />
2<br />
t<br />
Tarviti käivitusvoolu olulisuse selgitamiseks<br />
1- oluline, 2 - väheoluline<br />
13(101)<br />
ElVar 5. El. koormused.DK.doced DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Käivitusvoolud loetakse olulisteks, kui nende<br />
arvestamine nõuab elektrivarustussüsteemi elementide<br />
korrigeerimist (juhtide ristlõiked, aparaatide nimivoolud<br />
jms).<br />
Näiteks lühisrootoriga asünkroonmootoril ületab käivitusvool<br />
nimivoolu 4...7 korda <strong>ja</strong> kestab sekundi murdosadest mõne<br />
sekundini, olenevalt koormuse iseloomust.<br />
• Käivitusvoolud loetakse väheoluliseks, kui nende<br />
kestvus on väike (mõned millisekundid) <strong>ja</strong> nendega<br />
arvestamine pole va<strong>ja</strong>lik.<br />
14(101)<br />
ElVar 5. El. koormused.DK.doced DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
8. Elektritarvitite sümmeetria tase – koormuste <strong>ja</strong><br />
faasipingete sümmeetria.<br />
• Enamik tööstustarviteid on kolmefaasilised <strong>ja</strong> seetõttu<br />
sümmeetrilised.<br />
L1<br />
L2<br />
L3<br />
N<br />
Tarviti 1 Tarviti 2 Tarviti 3 Tarviti 4 Tarviti 5<br />
Tarbi<strong>ja</strong><br />
Tarbi<strong>ja</strong> <strong>ja</strong> tarvitite sümmeetria selgitamiseks<br />
15(101)<br />
ElVar 5. El. koormused.DK.doced DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Asümmeetriat põhjustavad ühefaasilised tarvitid (nt.<br />
valgustid, ühefaasilised keevitusseadmed <strong>ja</strong><br />
elektriahjud jms).<br />
9. Lineaarsus<br />
• Tarviti ebalineaarsust iseloomustatakse enamasti voltamper<br />
tunnusjoonega.<br />
u<br />
a) u<br />
b)<br />
i<br />
Elektritarvitite volt-amper tunnusjooned<br />
a – lineaarne, b – ebalineaarne<br />
i<br />
16(101)<br />
ElVar 5. El. koormused.DK.doced DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Ebalineaarsus rikub voolu <strong>ja</strong> pinge siinuselisust,<br />
kutsudes esile kõrgemaid harmoonilisi, mis omakorda<br />
risustab võrku. Sellisteks tarvititeks on nt<br />
pooljuhtmuundurid, lahenduslambid, elektrikaarahjud <strong>ja</strong><br />
-keevitusseadmed.<br />
10. Talitlusviisid:<br />
• püsitalitlus,<br />
• lühia<strong>ja</strong>line talitlus,<br />
• vahea<strong>ja</strong>line,<br />
• muud talitlused.<br />
17(101)<br />
ElVar 5. El. koormused.DK.doced DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
c)<br />
Tarvitite talitlusviisid<br />
a - püsitalitlus, b - lühia<strong>ja</strong>line talitus, c - vahea<strong>ja</strong>line talitlus<br />
t l – lülituskestus, t – perioodi (tsükli) kestus<br />
18(101)<br />
ElVar 5. El. koormused.DK.doced DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Talitlusviisid on praktikas enamasti mitteregulaarsed.<br />
Neid iseloomustavad keskmised näita<strong>ja</strong>d a<strong>ja</strong> t jooksul.<br />
Lülitustegur k l<br />
Näitab lülituskestuse suhet tsükli kestusse.<br />
k<br />
l<br />
=<br />
tl<br />
t<br />
Koormatuse tegur k k<br />
Wa<br />
k k = ,<br />
Pnimi<br />
* t l<br />
Näitab tarviti koormatust nimivõimsusega võrreldes.<br />
19(101)<br />
ElVar 5. El. koormused.DK.doced DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
Kasutustegur k kas<br />
W<br />
P<br />
P<br />
P<br />
a<br />
k<br />
k kas = =<br />
nimi * nimi<br />
,<br />
kus P k on keskmine võimsus a<strong>ja</strong> t jooksul.<br />
t<br />
• Eelnevatest valemitest nähtub, et<br />
k<br />
kas<br />
=<br />
k<br />
l<br />
⋅<br />
k<br />
k<br />
.<br />
20(101)<br />
ElVar 5. El. koormused.DK.doced DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Ühetüübiliste elektritarvitite grupi tarbitava võimsuse<br />
määramiseks kasutataksesamaaegsustegurit, mille<br />
väärtus leitakse vastavatest tabelitest.<br />
11. Liikuvuse järgi eristatakse tarviteid:<br />
• statsionaarsed elektritarvitid, mida toidetakse<br />
statsionaarsetest võrkudest,<br />
• mittestatsionaarsed elektritarvitid, mille toiteks<br />
kasutatakse painduvaid ühenduselemente (nt kaablid) või<br />
muid lahendusi (nt trolli kontaktliin).<br />
21(101)<br />
ElVar 5. El. koormused.DK.doced DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
12. Nõuded elektrienergia kvaliteedile:<br />
• lubatud pinge <strong>ja</strong> sageduse kõrvalekalded;<br />
• lubatud ebasümmeetria 3-faasilise pinge puhul;<br />
• lubatud kõrgemate harmooniliste sisaldus pinges;<br />
• lubatud kommunikatsiooni ülepinged.<br />
13. Nõuded elektrivarustuse kindlusele on määratud<br />
lubatava elektrivarustuse kestusega.<br />
22(101)<br />
ElVar 5. El. koormused.DK.doced DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
5.3 Voolujuhtide soojenemine<br />
• Voolujuhi energiabilanss on esitatav valemiga:<br />
2<br />
I Rdt = cmdΘ + aAΘ dt ,<br />
kus<br />
I – voolu efektiivväärtus, A;<br />
R – voolujuhi aktiivtakistus, Ω;<br />
t - aeg, s;<br />
c – voolujuhi mater<strong>ja</strong>li erisoojusmahtuvus, J/(kgK);<br />
m – voolujuhi mass, kg;<br />
Θ - voolujuhi <strong>ja</strong> ümbruskonna temperatuuride vahe ehk<br />
ületemperatuur, K;<br />
a - voolujuhi soojusülekandetegur, W/(m 2 K);<br />
A – voolujuhi pindala, m 2 .<br />
23(101)<br />
ElVar 5. El. koormused.DK.doced DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Valem on koostatud eeldusel, et temperatuur voolujuhi<br />
sees on <strong>ja</strong>otunud ühtlaselt, mis on väga lähedal<br />
tegelikkusele.<br />
• Eeldades, et vool peale sisselülitust ei muutu <strong>ja</strong> et R, c, a<br />
ei sõltu temperatuurist ega a<strong>ja</strong>st, on võimalik leida<br />
voolujuhi temperatuuri suvalisel a<strong>ja</strong>hetkel.<br />
• Võttes, et nullmomendil, s.o voolu sisselülitamise hetkel<br />
Θ(0) = 0, saame leida võrrandi ületemperatuuri Θ<br />
arvutamiseks<br />
24(101)<br />
ElVar 5. El. koormused.DK.doced DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
Θ<br />
≈ Θ<br />
∞<br />
⎛<br />
⎜<br />
1 −<br />
⎝<br />
e<br />
t<br />
−<br />
τ<br />
⎞<br />
⎟<br />
,<br />
⎠<br />
kus<br />
Θ ∞<br />
=<br />
2<br />
I R<br />
αA<br />
,<br />
püsiületemperatuur,<br />
τ =<br />
cm<br />
αA<br />
.<br />
kuumenemise a<strong>ja</strong>konstant.<br />
25(101)<br />
ElVar 5. El. koormused.DK.doced DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
Θ<br />
i<br />
τ<br />
Θ ∞<br />
Θ<br />
i<br />
0<br />
t<br />
Voolujuhi soojenemine <strong>ja</strong> <strong>ja</strong>htumine<br />
26(101)<br />
ElVar 5. El. koormused.DK.doced DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Voolu väl<strong>ja</strong>lülitamisel <strong>ja</strong>htub voolujuht järgmise võrrandi<br />
järgi:<br />
Θ<br />
t<br />
τ<br />
= Θ a<br />
e −<br />
,<br />
kus Θ a ületemperatuur <strong>ja</strong>htumise alghetkel.<br />
• Asendades eelpool toodud valemis püsiületemperatuuri<br />
Θ ∞ lubatava püsiületemperatuuriga Θ plub , mis on<br />
arvutuslikus sõltuvuses ümbruskonna arvutuslikust<br />
temperatuurist, saame avaldada lubatud püsivoolu:<br />
27(101)<br />
ElVar 5. El. koormused.DK.doced DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
I<br />
plub<br />
=<br />
Θ<br />
α A<br />
.<br />
R<br />
plub<br />
• Siin R on voolujuhi takistus<br />
kus<br />
R<br />
l<br />
= ρ<br />
s<br />
ρ - juhtmesoone eritakistus, Ωm;<br />
l - juhtme pikkus, m;<br />
s - soone ristlõikepindala, mm 2 .<br />
28(101)<br />
ElVar 5. El. koormused.DK.doced DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Voolujuhi <strong>ja</strong>htumispind A on arvutav valemiga<br />
A = k s l<br />
,<br />
kus<br />
k - kujutegur, mis sõltub soone ristlõike kujust:<br />
- ümarsoone puhul k = 2 π ,<br />
- ristkülikulise soone puhul k = ( + )<br />
β - külgede suhe.<br />
2 1 β β ,<br />
• Asendades need suurused lubatud pidevvoolu valemis <strong>ja</strong><br />
tehes va<strong>ja</strong>likud lihtsustused, saame:<br />
29(101)<br />
ElVar 5. El. koormused.DK.doced DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
I<br />
p lub<br />
=<br />
α k<br />
Θ<br />
p lub 3<br />
s 4<br />
ρ .<br />
• See valem ei kirjelda aga õigesti tegelikku olukorda,<br />
sest voolujuhi aktiivtakistus vahelduvvoolu puhul on<br />
suurem kui alalisvoolu puhul.<br />
• Põhjuseks on nn. pinnaefekt, mis seisneb voolu<br />
ebaühtlases <strong>ja</strong>gunemises voolujuhi ristlõikes.<br />
30(101)<br />
ElVar 5. El. koormused.DK.doced DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Sellest tingituna arvutatakse lubatud püsivool järgmiselt:<br />
I<br />
≈<br />
I<br />
s<br />
µ<br />
plub l ,<br />
kus I l - lubatud püsivool ristlõikepindala s = 1 mm 2 korral,<br />
µ - tegur, mis sõltub juhi liigist <strong>ja</strong> selle paigaldusest ;<br />
normaaljuhtudel on µ piirides 0,6 ≤ µ ≤ 0,7.<br />
Lubatavad püsivoolud juhtmetele <strong>ja</strong> kaablitele sõltuvalt<br />
nende paigaldusviisist on toodud vastavates tabelites.<br />
31(101)<br />
ElVar 5. El. koormused.DK.doced DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
I p1ub<br />
1<br />
2<br />
s<br />
Lubatava püsivoolu sõltuvus voolujuhi ristlõikest<br />
1 – paigaldamisel pinnasesse, 2- paigaldamisel vabas õhus<br />
32(101)<br />
ElVar 5. El. koormused.DK.doced DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Voolujuhi soojusliku a<strong>ja</strong>konstandi τ võib väljendada<br />
voolujuhi ristlõikepindala s kaudu<br />
γ<br />
τ = c Θ<br />
p lub 2<br />
s<br />
2<br />
ρ I ,<br />
p lub<br />
kus γ - juhtmesoone mater<strong>ja</strong>li tihedus,kg/m 3 .<br />
NB! Tegelikud suurused erinevad toodud valemi järgi<br />
arvutatutest oluliselt, sest voolujuhi takistus, soojusjuhtivus<br />
<strong>ja</strong> tihedus sõltuvad temperatuurist.<br />
33(101)<br />
ElVar 5. El. koormused.DK.doced DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Tähtsaks suuruseks on veel voolujuhi isolatsiooni<br />
eluiga, mida ligikaudu võib arvutada valemiga<br />
L<br />
B<br />
=<br />
T<br />
Ae ,<br />
kus T - absoluutne temperatuur ning<br />
A <strong>ja</strong> B on isolatsioonimater<strong>ja</strong>li iseloomustavad tegurid.<br />
• Praktikas kasutatakse valemit<br />
L<br />
=<br />
L<br />
ϑ<br />
2 −<br />
0 ∆ ,<br />
kus L 0 - isolatsiooni eluiga temperatuuril 0 o C;<br />
ϑ - isolatsiooni temperatuur, o C; ∆ - temperatuurikasv, mille<br />
puhul isolatsiooni eluiga väheneb 2 korda. Harilikult on ∆ =<br />
5...15 K.<br />
34(101)<br />
ElVar 5. El. koormused.DK.doced DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
5.4 Koormusgraafikud<br />
• A<strong>ja</strong> jooksul muutuvat tarbi<strong>ja</strong> koormust kujutatakse<br />
koormusgraafikutena.<br />
Mõõteperioodi pikkuse järgi <strong>ja</strong>gunevad need<br />
• vahetuse graafikud,<br />
• ööpäevased graafikud,<br />
• aastased graafikud.<br />
35(101)<br />
ElVar 5. El. koormused.DK.doced DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
Vaadeldava suuruse järgi liigitatakse nad:<br />
• aktiivvõimsuse P graafikud,<br />
• reaktiivvõimsuse Q graafikud,<br />
• näivvõimsuse S graafikud,<br />
• koormusvoolu I graafikud.<br />
• Kuna temperatuuri muutus seadmetes toimub<br />
aeglaselt, näidatakse mõõdetavad suurused graafikutel<br />
15...60 min keskmistena, mistõttu graafikud on<br />
astmelised.<br />
36(101)<br />
ElVar 5. El. koormused.DK.doced DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Kui graafik on esitatud tegeliku jooksva a<strong>ja</strong> järgi<br />
mõõdetuna, nimetatakse seda kronoloogiliseks<br />
koormusgraafikuks.<br />
P<br />
P max<br />
Q<br />
S, I<br />
P min<br />
0 6 12 18 h t 0 6 12 18 h t 0 6 12 18 h t<br />
Tarbi<strong>ja</strong> ööpäevase koormusgraafiku näide<br />
37(101)<br />
ElVar 5. El. koormused.DK.doced DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Arvutuste lihtsustamiseks kasutatakse ka nn koormuste<br />
kestvuse graafikuid, millel a<strong>ja</strong>telje muutu<strong>ja</strong> t ki näitab<br />
koormuste P ≥ P i ööpäevast kestvust<br />
P<br />
P i<br />
0 5 10 t ki 15 20 h t k<br />
Tarbi<strong>ja</strong> aktiivkoormuste kestvuste graafik<br />
38(101)<br />
ElVar 5. El. koormused.DK.doced DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Mõlemat liiki graafikutelt on võimalik leida a<strong>ja</strong> T jooksul<br />
tarbitud aktiivenergia W a <strong>ja</strong> reaktiivenergia W r :<br />
T<br />
∫<br />
0 0<br />
T<br />
∫<br />
Pdt =<br />
Qdt<br />
=<br />
T<br />
∫<br />
T<br />
∫<br />
0 0<br />
Pdt<br />
Qdt<br />
k<br />
k<br />
= W<br />
a<br />
= W<br />
r<br />
.<br />
Koormusgraafikute asemel piisab mõnikord teada graafikute<br />
olulisi põhinäita<strong>ja</strong>id.<br />
39(101)<br />
ElVar 5. El. koormused.DK.doced DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Aktiivvõimsuse puhul võivad nendeks olla<br />
o maksimaalvõimsus P max ;<br />
o minimaalvõimsus P min ;<br />
o keskmine võimsus P k<br />
Wa<br />
= =<br />
t<br />
∆t<br />
n<br />
n<br />
∑<br />
P<br />
j<br />
j=<br />
1<br />
,<br />
kus ∆t – keskmise koormuse kestuse a<strong>ja</strong>intervall; n - nende<br />
intervallide arv a<strong>ja</strong>vahemikus T;<br />
• ruutkeskmine võimsus P 1<br />
T P 2<br />
dt ∆t<br />
rk<br />
= ∫ =<br />
n<br />
T<br />
0<br />
n<br />
∑<br />
j=<br />
1<br />
P<br />
2<br />
j<br />
;<br />
40(101)<br />
ElVar 5. El. koormused.DK.doced DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
o täitetegur k P P<br />
t k<br />
o kujutegur<br />
=<br />
max<br />
k<br />
f<br />
= Prk<br />
Pk<br />
;<br />
o ühtlustegur k P P<br />
ü<br />
= min max .<br />
• Tööstustarbi<strong>ja</strong>tel on harilikult<br />
k t = 0,4 ... 0,95,<br />
k f = 1,05 ...1,3,<br />
k ü = 0,1 ... 0,9.<br />
41(101)<br />
ElVar 5. El. koormused.DK.doced DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Aastaste koormusgraafikute puhul kasutatakse täiteteguri<br />
asemel sagedamini maksimumkoormuse kasutusa<strong>ja</strong> T m<br />
mõistet:<br />
T = W P = k T<br />
M a max t .<br />
42(101)<br />
ElVar 5. El. koormused.DK.doced DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
5.5 Arvutuslik koormus<br />
• Arvutuslik koormus on üks projekteerimise<br />
põhinäita<strong>ja</strong>test, selle järgi valitakse toiteseadmete<br />
nimivõimsus <strong>ja</strong> elektrivarustuse elementide<br />
läbilaskevõime.<br />
• Üksiku elektritarviti puhul võrdub arvutuslik<br />
näivkoormus S a tema poolt tarbitava niminäivvõimsusega<br />
S n <strong>ja</strong> arvutuslik vool I a nimitalitlusvooluga I n .<br />
S = S <strong>ja</strong> I = I . n<br />
a<br />
n<br />
a<br />
43(101)<br />
ElVar 5. El. koormused.DK.doced DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Elektritarvitite grupi puhul, mis töötavad teineteisega<br />
kooskõlas, koostatakse koormusgraafikud <strong>ja</strong> leitakse nt.<br />
30-minutiline maksimumkoormus:<br />
n<br />
⎛ ⎞<br />
P ⎜ ⎟<br />
a<br />
= P30 max<br />
=<br />
∑kk<br />
j<br />
Pn j<br />
;<br />
⎝ j=<br />
1 ⎠<br />
Q<br />
a<br />
= Q<br />
30 max<br />
⎛<br />
= ⎜<br />
⎝<br />
n<br />
∑<br />
j=<br />
1<br />
k<br />
k j<br />
P<br />
n j<br />
max<br />
⎞<br />
tanϕ<br />
⎟<br />
j<br />
⎠<br />
kus k k - koormatuse tegur <strong>ja</strong> n - elektritarvitite arv grupis.<br />
• Elektritarvitite grupi sõltumatu töö puhul leitakse<br />
tõenäosuslikult kõige koormatuma vahetuse koormus.<br />
max<br />
,<br />
44(101)<br />
ElVar 5. El. koormused.DK.doced DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Elektritarvitite suure hulga puhul, kui nende<br />
omavaheline koostöö on täielikult juhuslikku laadi,<br />
leitakse arvutuslik võimsus P a paigaldatud võimsuse P p<br />
<strong>ja</strong> tarbimisteguri k t kaudu:<br />
P<br />
a<br />
= kt<br />
Pp<br />
,<br />
kus k t = P a / P p näitab arvutusliku <strong>ja</strong> paigaldatud<br />
võimsuse omavahelist suhet. k t < 1.<br />
45(101)<br />
ElVar 5. El. koormused.DK.doced DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Arvutuslik reaktiivvõimsus<br />
Q<br />
= P tanϕ ,<br />
a a k<br />
kus tan ϕ k on elektritarvitite grupi keskmine tan ϕ.<br />
• Tarbimisteguri suurus on harilikult k t = 0,15...0,95 ning<br />
selle täpne väärtus leitakse käsiraamatutest vastavalt<br />
hoone/ehitise tüübile.<br />
• Keerulisemate koormuste korral tuleb arvestada, et<br />
koormuste maksimumid harilikult a<strong>ja</strong>liselt ei kattu, mistõttu<br />
nende summa ületab tegelikku väärtust.<br />
46(101)<br />
ElVar 5. El. koormused.DK.doced DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Seda arvestatakse samaaegsuse teguriga K sa <strong>ja</strong> K sr<br />
vastavalt aktiiv- <strong>ja</strong> reaktiivkoormustele:<br />
∑<br />
P = K P<br />
a Σ sa a j<br />
;<br />
∑<br />
Q = K Q<br />
a Σ sr a j<br />
.<br />
Aktiivkoormuste puhul harilikult K sa = 0,9...1,0 <strong>ja</strong><br />
reaktiivkoormuste puhul K sr = 0,95...1,0.<br />
47(101)<br />
ElVar 5. El. koormused.DK.doced DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Kui sõltumatute vahelduva talitlusviisiga elektritarvitite<br />
grupi töö jääb vahetuse a<strong>ja</strong>l tuntavalt ebaühtlaseks, on<br />
kasulik asendada tarbimistegur järgneva avaldisega:<br />
k<br />
t<br />
= kkas<br />
km<br />
,<br />
kus k kas = P k / P p - kasutustegur,<br />
k m = P a / P k - maksimumtegur, mis sõltub<br />
elektritarvitite arvust, võimsuse <strong>ja</strong>otusest <strong>ja</strong><br />
elektritarvitite talitlusest.<br />
48(101)<br />
ElVar 5. El. koormused.DK.doced DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Elektritarvitite arvu mõju arvestamine k m -le on<br />
raskendatud, sest tavaliselt koosneb grupp eri<br />
võimsusega elektritarvititest. Sellest saab üle kasutades<br />
efektiivse elektritarbi<strong>ja</strong>te arvu n e mõistet. See saadakse<br />
n arvu eri võimsusega elektritarbi<strong>ja</strong>te asendamisel n e arvu<br />
ühesuguse võimsusega elektritarbi<strong>ja</strong>tega:<br />
n<br />
e<br />
⎛<br />
⎜<br />
⎝<br />
n<br />
∑<br />
j=<br />
1<br />
=<br />
n<br />
∑<br />
j=<br />
1<br />
P<br />
n j<br />
P<br />
2<br />
n j<br />
⎞<br />
⎟<br />
⎠<br />
2<br />
Maksimumtegur k<br />
m<br />
f ( ne,<br />
kkas<br />
)<br />
= muutub vastavalt joonisele.<br />
49(101)<br />
ElVar 5. El. koormused.DK.doced DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
k m<br />
1<br />
0<br />
n e<br />
Maksimumteguri sõltuvus efektiivsest tarbi<strong>ja</strong>te arvust<br />
50(101)<br />
ElVar 5. El. koormused.DK.doced DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Matemaatilise statistika meetodite abil on saadud valem<br />
maksimumteguri k m arvutamiseks<br />
k<br />
m<br />
⎛ 1<br />
1+<br />
⎜<br />
⎝ k<br />
⎞⎡<br />
−1<br />
⎟⎢b<br />
+<br />
⎠⎣<br />
1−n<br />
⎤<br />
⎥<br />
⎦<br />
e<br />
b −0,75<br />
( 1−<br />
b) e n ,<br />
=<br />
e<br />
kas<br />
kus b = 2, 6 k kas on tegur, mis on kasutatud avaldise<br />
lühendamiseks.<br />
• Juhul kui n e<br />
≥ 4 , võib eelnevat avaldist lihtsustada<br />
järgmiselt:<br />
k<br />
⎛<br />
⎜<br />
⎝<br />
1<br />
⎞<br />
⎟<br />
⎠<br />
−0,75<br />
m<br />
= 1+<br />
2,6 kkas<br />
⎜ −1⎟ne<br />
kkas<br />
.<br />
51(101)<br />
ElVar 5. El. koormused.DK.doced DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Seega saab arvutuslikud aktiiv- <strong>ja</strong> reaktiivkoormused<br />
avaldada järgmiselt:<br />
P = k k P<br />
kus k<br />
mr<br />
= 1+<br />
1<br />
a<br />
Q<br />
a<br />
=<br />
k<br />
m<br />
mr<br />
kas<br />
k<br />
kas<br />
i<br />
P tanϕ ,<br />
6 n on reaktiivkoormuste maksimumtegur.<br />
e<br />
• Paljude gruppide puhul leitakse resulteeriv<br />
kasutustegur alltoodudvalemi abil: .<br />
i<br />
k<br />
k<br />
ka s<br />
=<br />
m<br />
∑<br />
j = 1<br />
k<br />
m<br />
∑<br />
j = 1<br />
ka s j<br />
P<br />
i j<br />
P<br />
i j<br />
52(101)<br />
ElVar 5. El. koormused.DK.doced DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
5.6 Koormuskese<br />
• Koormuskeskme all mõistetakse teoreetiliselt<br />
kasulikemat punkti toiteallika (elektri<strong>ja</strong>ama, ala<strong>ja</strong>ama või<br />
<strong>ja</strong>otuspunkti) paigutamiseks.<br />
• Koormuskeskme leidmisel asendatakse tegelik tarbi<strong>ja</strong>te<br />
grupp ühe, nendega ekvivalentse tarbi<strong>ja</strong>ga, mis<br />
paigutatakse koormuskeskmesse.<br />
53(101)<br />
ElVar 5. El. koormused.DK.doced DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Ala<strong>ja</strong>am või võrgu <strong>ja</strong>otuspunkt paigutatakse<br />
võimalikult koormuskeskme lähedale järgmistel<br />
eesmärkidel:<br />
• summaarse grupisisese <strong>ja</strong>otusvõrgu pikkuse<br />
minimiseerimine,<br />
• elektrienergia kadude minimiseerimine,<br />
• tarbi<strong>ja</strong>te teineteisele ligilähedaste pingenivoode<br />
tagamine.<br />
54(101)<br />
ElVar 5. El. koormused.DK.doced DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Jättes arvestamata toitevõrgu maksumuse <strong>ja</strong> muud<br />
näita<strong>ja</strong>d, mis sõltuvad koormuskeskme asukohast, võib<br />
selle koordinaadid arvutada valemitega<br />
X kk =<br />
Y kk =<br />
∑ X<br />
i<br />
n<br />
∑Yi<br />
n ,<br />
,<br />
kus X i , Y i – i-nda tarbi<strong>ja</strong> koordinaadid,<br />
n - tarbi<strong>ja</strong>te arv.<br />
55(101)<br />
ElVar 5. El. koormused.DK.doced DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Kuna liinide maksumus sõltub vähe ristlõikepindalast, siis<br />
saavutatakse selle valemiga minimaalne võrgu<br />
maksumus.<br />
y<br />
100 kW<br />
200 kW<br />
y i<br />
KK<br />
110 kW<br />
y kk<br />
60 kW<br />
50 kW<br />
30 kW<br />
0<br />
x<br />
x kk<br />
x<br />
Koormuskeskme määramise näide<br />
56(101)<br />
ElVar 5. El. koormused.DK.doced DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Kui eesmärgiks on summaarsete pingekadude<br />
vähendamine, mis praktikas on samaväärne<br />
summaarsete võimsuskadude vähendamiga, on valemid<br />
järgmised:<br />
X<br />
k<br />
= ∑ S i X<br />
i<br />
2<br />
∑ S ,<br />
i<br />
S Y<br />
Y = ∑ i i<br />
k 2<br />
∑ S ,<br />
i<br />
kus S i on i-nda liini kaudu edasi antav näivvõimsus.<br />
• Kui on võimalik jätta arvestamata reaktiivvõimsus,<br />
võib eeltoodud valemetes asendada S asendada<br />
aktiivvõimsusega P.<br />
57(101)<br />
ElVar 5. El. koormused.DK.doced DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• On olemas ka palju keerukamaid <strong>ja</strong> täpsemaid<br />
meetodeid koormuskeskme määramiseks.<br />
Koormuskeskme praktiline määramine järjekord:<br />
1) leitakse koormuskeskme ligikaudsed koordinaadid,<br />
2) arvestades ehituslikke, tehnoloogilisi, käidu <strong>ja</strong> teisi<br />
kitsendusi, valitakse ala<strong>ja</strong>ama või toitepunkti algne asukoht,<br />
3) kui lähedal on mitu toitepunkti <strong>ja</strong>oks sobivat kohta, siis<br />
võrreldakse pinge <strong>ja</strong> võimsuse kadusid, kulutusi, jne. ning<br />
valitakse parimate näite<strong>ja</strong>tega punkt.<br />
58(101)<br />
ElVar 5. El. koormused.DK.doced DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
5.7 Võimsuskaod<br />
• Võimsuskadude arvutamine liinides, trafodes <strong>ja</strong><br />
muundurites on elektrivarustuse projekteerimisel va<strong>ja</strong>lik<br />
kahel juhul:<br />
1) arvutuslike koormuste täpsustamisel,<br />
2) elektrivarustussüsteemi elementide tehnilisma<strong>ja</strong>nduslike<br />
näita<strong>ja</strong>te määramisel ( näiteks elektrienergia<br />
kadude arvutamisel).<br />
• Arvutuslike koormuste täpsustamisel määratakse<br />
võimsuskaod lihtsustatud viisil, sest nende osatähtsus<br />
koormustega võrreldes on väike. Lubatud arvutusviga<br />
võib ulatuda ± 30 %ni, mõnedel juhtudel isegi 50 %ni.<br />
59(101)<br />
ElVar 5. El. koormused.DK.doced DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Näiteks võimsuskaod trafodes <strong>ja</strong> muundurites<br />
∆P = k p S 2 ,<br />
∆Q = k q S 2 ,<br />
kus k p , k q – kaotegurid,<br />
S 2 - arvutuslik näivvõimsus.<br />
• Sõltumata jõutrafode nimivõimsusest, nimipingest <strong>ja</strong><br />
kasutegurist on nende tegurite ligikaudsed väärtused<br />
k p ≈0,02 W/VA <strong>ja</strong> k q ≈ 0,10 VAr/VA.<br />
60(101)<br />
ElVar 5. El. koormused.DK.doced DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Tehnilis-ma<strong>ja</strong>nduslike arvutuste puhul ei tohi viga<br />
ületada 5%, mistõttu kasutatakse palju täpsemaid<br />
arvutusmeetodeid.<br />
• Samas võib teha mõningaid lihtsustusi, milledest kõige<br />
tähtsam on eeldus, et enamus elektrivarustussüsteemi<br />
elemente omavad sümmeetrilisi (või peaaegu<br />
sümmeetrilisi) kolmefaasilisi koormusi. See võimaldab<br />
võimsuskadude analüüsi aluseks võtta ühefaasilise<br />
aseskeemi.<br />
• Sellise aseskeemina kasutatakse Γ- kujulist neliklemmi,<br />
mida kasutatakse nii elektrimasinate, trafode kui ka<br />
muundurite, kaabel- <strong>ja</strong> õhuliinide analüüsil.<br />
61(101)<br />
ElVar 5. El. koormused.DK.doced DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
I 1<br />
Z = R + jX<br />
I 2<br />
U 1 , S 1 Y = G - jB U 2<br />
S 2 = P 2 + jQ 2<br />
Elektrivarustusskeemi elemendi Γ- kujuline aseskeem<br />
62(101)<br />
ElVar 5. El. koormused.DK.doced DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Aseskeemi arvutamise alused on järgmised:<br />
1. Tarbitava näivvõimsuse kompleksvõrrand on esitatav<br />
kujul<br />
S =P + jQ,<br />
millele vastavad järgmised kompleksväärtused:<br />
S = UI” = I 2 Z = U 2 Y”,<br />
kus U – komplekspinge, I – kompleksvool, I” – voolu<br />
kaaskomplekskuju, Z – komplekskogutakistus, Y”- taandatud<br />
komplekskogujuhtivus.<br />
63(101)<br />
ElVar 5. El. koormused.DK.doced DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
2. Reaktiivtakistus<br />
X = X L - X C = ωL - 1/ωC.<br />
3. Reaktiivjuhtivus<br />
B = B L - B C = 1/ωL’ - ωC’,<br />
kus L, L’ – aseskeemi järjestik- <strong>ja</strong> rööpahela induktiivsus,<br />
C, C’ - aseskeemi järjestik- <strong>ja</strong> rööpahela mahtuvus,<br />
ω = 2πƒ - voolu nurksagedus.<br />
64(101)<br />
ElVar 5. El. koormused.DK.doced DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Trafode aseskeemi parameetrid leitakse nende<br />
nimiandmete järgi. Näiteks kolmefaaasiliste kahe<br />
mähisega trafode puhul peavad selleks teada olema<br />
• niminäivvõimsus S n ,<br />
• nimipinge U 1n ,<br />
• suhteline lühispinge u l ,<br />
• suhteline tühijooksuvool i tj ,<br />
• lühiskaod (vaseskaod) ∆P l ,<br />
• tühijooksukaod (rauaskaod) ∆P tj .<br />
65(101)<br />
ElVar 5. El. koormused.DK.doced DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Nende nimiandmete järgi arvutatakse<br />
- nimivool<br />
I<br />
n<br />
Sn<br />
= 3 U 1<br />
n<br />
ulU1<br />
Z =<br />
- kogutakistus Sn<br />
2<br />
n<br />
- aktiivtakistus<br />
R =<br />
∆P<br />
k<br />
2<br />
3I1<br />
n<br />
66(101)<br />
ElVar 5. El. koormused.DK.doced DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
- reaktiivtakistus<br />
X<br />
=<br />
Z<br />
2<br />
−<br />
R<br />
2<br />
- kogujuhtivus<br />
Y =<br />
i<br />
tj n<br />
2<br />
1n<br />
U<br />
S<br />
- aktiivjuhtivus<br />
G<br />
= ∆ U1<br />
P<br />
2<br />
tj<br />
n<br />
- reaktiivjuhtivus<br />
B<br />
=<br />
Y<br />
2<br />
− G<br />
2<br />
67(101)<br />
ElVar 5. El. koormused.DK.doced DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Võimsuskadude arvutamise järjekord kaabel- <strong>ja</strong><br />
õhuliinide puhul<br />
<br />
Aktiivtakistus<br />
R<br />
0<br />
= ρ l = R l<br />
s<br />
,<br />
kus ρ - liini mater<strong>ja</strong>li eritakistus,<br />
l – liini pikkus,<br />
s – liini ristlõikepindala,<br />
R 0 – liini aktiivtakistus pikkusühiku kohta.<br />
• Võimsuskadude õigeks arvutamiseks tuleb aluseks<br />
võtta ρ või R 0 väärtused normaal-talitlustemperatuuril,<br />
mis sõltuvalt voolujuhist jääb vahemikku 50 ... 80 0 C.<br />
68(101)<br />
ElVar 5. El. koormused.DK.doced DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
<br />
Induktiivtakistus<br />
X = X 0 l,<br />
kus X 0 - liini induktiivtakistus pikkusühiku kohta.<br />
• 50 Hz puhul saab X 0 määrata ETAst tuntud valemiga<br />
X<br />
0<br />
⎛ a<br />
= 0.02π<br />
⎜ln<br />
⎝ r<br />
+<br />
1 ⎞<br />
⎟<br />
4 ⎠<br />
kus a - juhtide vahekauguste geomeetriline keskmine<br />
a =<br />
3<br />
a<br />
12a23a13<br />
r – faasijuhi taandatud raadius, mis arvestab ristlõike kuju<br />
<strong>ja</strong> pinnaefekti,<br />
,<br />
69(101)<br />
ElVar 5. El. koormused.DK.doced DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Esialgsetes arvutustes võib kasutada alltoodud tabelis<br />
antud X 0 väärtusi.<br />
Liini tüüp<br />
X 0 , mΩ/m<br />
Kõrgepinge õhuliin 0,4<br />
Madalpingeline õhuliin 0,3<br />
Kõrgepingeline kaabelliin 0,08<br />
Madalpingeline kaabelliin 0,06<br />
• Praktilistes arvutustes võetakse X 0 väärtused<br />
käsiraamatutes toodud tabelitest.<br />
70(101)<br />
ElVar 5. El. koormused.DK.doced DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
<br />
kus<br />
Reaktiivjuhtivus B omab mahtuvuslikku iseloomu<br />
B C = B C0 l = ωC 0 l,<br />
B C0 - mahtuvuslik juhtivus liini pikkusühiku kohta,<br />
C 0 - mahtuvus liini pikkusühiku kohta.<br />
• Kaabelliinide puhul võib B C0 arvutada pingevahemikus<br />
3...20 kV valemiga<br />
B C 0<br />
≈ 31 + 9 S .<br />
Kõrgepingeõhuliinide puhul on B C0 = 3 nS/m,<br />
madalpingeõhiliinide puhul B C0 = 0.<br />
71(101)<br />
ElVar 5. El. koormused.DK.doced DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
Aktiivjuhtivus G on põhjustatud koroonaefektist <strong>ja</strong><br />
seda arvestatakse õhuliinide puhul alates pingest 110 kV,<br />
muudel juhtudel võetakse G = 0.<br />
Γ-kujulist aseskeemiga elektrivarustustussüsteemi<br />
elemendi aktiiv- <strong>ja</strong> reaktiivvõimsuse kaod<br />
kus<br />
∆P = 3I 2 2 R + U 1<br />
2<br />
G = ∆P R + ∆P G ,<br />
∆Q = 3I 2 2 X + U 1<br />
2<br />
B = ∆Q X + ∆Q B ,<br />
∆P R <strong>ja</strong> ∆Q X - kaod aseskeemi järjestikelementidel, mis on<br />
määratud vooluga I 2 ,<br />
∆P G <strong>ja</strong> ∆Q B - kaod aseskeemi paralleelelementidel, mis on<br />
määratud pingega U 1 .<br />
72(101)<br />
ElVar 5. El. koormused.DK.doced DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Kui nendes valemites võtta võimsused võrdseteks<br />
arvutuslikega, siis nimetatakse saadud kadusid<br />
arvutuslikeks.<br />
• Kui arvutuste aluseks on võetud sekundaarvõimsus,<br />
siis<br />
3I<br />
2<br />
2<br />
=<br />
P<br />
2<br />
2<br />
+ Q<br />
mis näitab kadude olulist sõltuvust reaktiivvõimsusest.<br />
U<br />
2<br />
2<br />
2<br />
2<br />
,<br />
• Nende kadude vähendamiseks tuleb tarbitav<br />
reaktiivenergia kompenseerida võimalikult tarbi<strong>ja</strong> lähedal.<br />
73(101)<br />
ElVar 5. El. koormused.DK.doced DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
5.8 Elektrienergia kaod.<br />
• Aktiivenergia kaod:<br />
T<br />
∆W = ∫ ∆Pdt = ∆W + ∆W<br />
R G<br />
,<br />
0<br />
kus ∆W R - vastava neliklemmi takistuskadu,<br />
∆W G - vastava neliklemmi juhtivuskadu.<br />
∆W<br />
R<br />
n<br />
R∆t<br />
⎛<br />
= ⎜∑<br />
P<br />
i<br />
+<br />
U ⎝<br />
Q<br />
2 2 2i<br />
2kesk<br />
i=<br />
1 i=<br />
1 ⎠,<br />
n<br />
∑<br />
⎞<br />
⎟<br />
kus P <strong>ja</strong> Q on loetud koormusgraafikult vastaval intervallil,<br />
n - intervallide arv koormusgraafikul<br />
74(101)<br />
ElVar 5. El. koormused.DK.doced DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Kui on teada koormusgraafikute kujutegurid, siis<br />
∆W<br />
R<br />
2<br />
( fa a ) ( fr 2r<br />
)<br />
R ⎡<br />
=<br />
U T ⎣<br />
k W + k W<br />
2 2<br />
2kesk<br />
2<br />
⎤<br />
⎦<br />
• Valem lihtsustub, kui kasutame kogu koormuse<br />
kujutegurit k f<br />
R<br />
2 2 2<br />
∆W = ( + )<br />
R<br />
[ f 2a 2r<br />
]<br />
U T k W W<br />
2<br />
2kesk<br />
k<br />
f<br />
1090 + 0,876<br />
T<br />
= m<br />
2 2<br />
∆W = Gk U T<br />
G fp 1kesk B<br />
k fp - pinge kujutegur, on tavaliselt 1,<br />
T B – sisselülitusaeg.<br />
75(101)<br />
ElVar 5. El. koormused.DK.doced DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
<strong>Energia</strong>kadude määramiseks kasutatakse spetsiaalseid<br />
arvesteid.<br />
• Takistuskadude mõõtmiseks kasutatakse arvesteid,<br />
milles voolu- <strong>ja</strong> pingemähise asemel kasutatakse kahte<br />
voolumähist, mis teostavad integreerimist ∫ i 2 dt. Seetõttu<br />
nimetakse neid arvesteid ka ruutampertunni arvestiteks.<br />
• Juhtivuskadude mõõtmiseks kasutatakse ruutvolttunni<br />
arvesteid, mis integreerivad pinge ruudu a<strong>ja</strong> järgi.<br />
Tavaliselt arvutuste lihtsuse tõttu neid ei kasutata.<br />
Ruutvolttunni arvestid paigaldatakse uuritava seadme ette,<br />
ruutampertunni arvestid - uuritava seadme taha.<br />
76(101)<br />
ElVar 5. El. koormused.DK.doced DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
5.9 Pingekaod<br />
• Elektrivarustussüsteemi elemendi elektriline<br />
koormus kutsub temas esile pingekao:<br />
∆U = U 1 - U 2 ,<br />
kus<br />
U 1 - pinge sisendis,<br />
U 2 - pinge väljundis.<br />
77(101)<br />
ElVar 5. El. koormused.DK.doced DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• ∆U arvutus on va<strong>ja</strong>lik pingekõikumise määramiseks<br />
võrreldes nimipingega U n .<br />
• Pingekadu esitatakse tavaliselt suhtelistes ühikutes<br />
δU<br />
=<br />
U −U<br />
U<br />
n<br />
n<br />
.<br />
• Pingekadu peab jääma vahemikku ± 5% .<br />
78(101)<br />
ElVar 5. El. koormused.DK.doced DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Pingekao leidmine aseskeemi järgi suhtelistes ühikutes<br />
kus<br />
∆U<br />
1 2<br />
*<br />
= δ U*<br />
pk<br />
+<br />
* rk<br />
δU<br />
2<br />
U pk - pingekao pikikomponent,<br />
U rk - pingekao ristikomponent (kasutatakse ka<br />
väljendit „põikikomponent”)<br />
,<br />
• Tavaliselt on ristikomponent nii väike, et selle võib jätta<br />
arvestamata.<br />
79(101)<br />
ElVar 5. El. koormused.DK.doced DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
δU r<br />
+<br />
δU pk<br />
j I 2 X<br />
δU<br />
I 2 R<br />
U 1 U 2<br />
I 2<br />
+j<br />
Elektrivarustuse elemendi pingete vektordiagramm<br />
vastavalt aseskeemile<br />
80(101)<br />
ElVar 5. El. koormused.DK.doced DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Elektrivarustussüsteemi reaalses talitluses on pingekadu<br />
tavaliselt positiivne, s.o. ∆U > 0.<br />
• Pingekadu võib puududa, s.o. ∆U = 0, kui<br />
kompenseerida täielikult ülekandeelemendi<br />
induktiivtakistus X. Et antud tingimust täita, lisatakse<br />
järjestikahelasse mahtuvuslik takistus X Ck<br />
(pikikompensatsioon), järgides tingimust:<br />
P2<br />
X Ck<br />
− X =<br />
Q2<br />
R<br />
.<br />
81(101)<br />
ElVar 5. El. koormused.DK.doced DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Kui reaktiiv- <strong>ja</strong> aktiivvõimsuse suhe<br />
tg ϕ =<br />
Q<br />
2 P<br />
2<br />
2<br />
jääb seejuures koormuse muutumisel konstantseks, tagab<br />
see pinge muutumatuse <strong>ja</strong> seda võtet võib kasutada pinge<br />
stabiliseerimiseks ( nt. vahelduvvoolu keevitusseadmetes).<br />
• Suhteliselt stabiilse koormuse korral saavutatakse<br />
samasugune efekt tarbitava reaktiivvõimsuse<br />
kompenseerimisel nn. põikikompenseerimise teel.<br />
82(101)<br />
ElVar 5. El. koormused.DK.doced DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Selleks on va<strong>ja</strong> täita tingimus<br />
Q<br />
− Q =<br />
R<br />
X P<br />
2k<br />
2 2<br />
Ülekompenseerimisel ∆U > 0, mille puhul<br />
Q k<br />
><br />
R<br />
X<br />
2<br />
− Q2<br />
P2<br />
.<br />
83(101)<br />
ElVar 5. El. koormused.DK.doced DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Läbi ülekandeelemendi antava reaktiivvõimsuse<br />
muutmisega võib reguleerida pinget selle elemendi<br />
väljundis.<br />
• Efekt on seda suurem, mida suurem on elemendi<br />
induktiivtakistus (nt kõrgepingevõrgud).<br />
• Madalpingevõrkudes QX
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Korrutist P 2 l valemis nimetatakse koormusmomendiks<br />
<strong>ja</strong> seda kasutatakse eriti magistraalliinide arvutamisel.<br />
• Kui liini ristlõige on kogu pikkuses ühesugune, siis<br />
pingekao arvutus taandub koormusmomentide<br />
summeerimisele.<br />
∆U<br />
=<br />
ρ<br />
SU<br />
kesk<br />
n<br />
∑<br />
i=<br />
1<br />
ρ - liini eritakistus,<br />
S – liini ristlõige,<br />
U kesk - liini keskmine pinge,<br />
n - hargnemiste arv,<br />
l i - hargnemise kaugus liini algusest,<br />
P i - koormusharu võimsus.<br />
Pl<br />
i<br />
i<br />
;<br />
Märkus. Kui U kesk kohta<br />
puuduvad konkreetsed<br />
andmed, võib selle<br />
võtta võrdseks<br />
nimipingega U n .<br />
85(101)<br />
ElVar 5. El. koormused.DK.doced DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
l 1<br />
l 2<br />
l n<br />
l k<br />
P<br />
P 1 P 2 P n<br />
a) b)<br />
Pingekao arvutamine magistraalliinil<br />
koormusmomentide abil<br />
a) algskeem, b) ekvivalentne skeem<br />
86(101)<br />
ElVar 5. El. koormused.DK.doced DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
Pingekao valemi saab viia kujule:<br />
kus<br />
∆U<br />
=<br />
ρ<br />
SU<br />
87(101)<br />
kesk<br />
Pl<br />
P=ΣP i - liini summaarne koormus,<br />
l k - koormuste keskpunkti kaugus liini algusest<br />
l<br />
k<br />
=<br />
∑<br />
∑<br />
• Kui koormused <strong>ja</strong>otuvad korrapäraselt, siis l K = l/2.<br />
• Koormusmomendi järgi teostatavad arvutused on õiged<br />
vaid juhul, kui koormused P 1 ...P n langevad a<strong>ja</strong>liselt<br />
kokku. Vastasel juhul tuleb koormused <strong>ja</strong> pingekaod<br />
arvutada iga lõigu kohta eraldi.<br />
Pl<br />
i<br />
P<br />
i<br />
i<br />
k<br />
,<br />
ElVar 5. El. koormused.DK.doced DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
5.10 Aktiivkoormuste reguleerimine<br />
• Elektriliste koormuste reguleerimise all mõistetakse<br />
kindlasuunalist tegevust, mille eesmärk on<br />
elektrienergia sääst <strong>ja</strong> koormusgraafikute ühtlustumine.<br />
• Koormuste reguleerimise tulemusena vähenevad<br />
tunduvalt elektrienergia kaod elektrivarustussüsteemis<br />
<strong>ja</strong> avaneb võimalus vähendada süsteemi elementide<br />
maksumust <strong>ja</strong> mater<strong>ja</strong>limahukust.<br />
• Elektrienergia kokkuhoid on tänapäeva energeetika<br />
üks põhiprobleeme, mille realiseerimiseks on mitmeid<br />
erinevaid abinõusid.<br />
88(101)<br />
ElVar 5. El. koormused.DK.doced DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
Konstruktsioonilised abinõud saab rakendada uute<br />
toodete väl<strong>ja</strong>töötamisel, aga ka juba toodetavate<br />
uuendamisel või täiustamisel.<br />
Siia kuuluvad:<br />
• mater<strong>ja</strong>limahukuse vähendamine,<br />
• massivsete detailide asendamine õhukeseseinalistega,<br />
• detaili masssi <strong>ja</strong> gabariitide vähendamine,<br />
• metalli asendamine sünteetiliste mater<strong>ja</strong>lidega<br />
(plastmassiga),<br />
• valuludetailide asendamine stantsitud detailidega,<br />
• täppisvalu kasutamine jne. Just selles valdkonnas on<br />
kõige suuremad mater<strong>ja</strong>li <strong>ja</strong> energia kokkuhoiu<br />
võimalused.<br />
89(101)<br />
ElVar 5. El. koormused.DK.doced DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
Tehnoloogilised abinõud võimaldavad vähendada<br />
elektrienergia tarbimist tootmise ratsionaalse<br />
organiseerimisega.<br />
Siia kuuluvad<br />
• sekundaarsete energiaressursside <strong>ja</strong> tootmisjäätmete<br />
ärakasutamine,<br />
• tootmise automatiseerimine,<br />
• mehaaniliste <strong>ja</strong> soojuslike kadude vähendamine,<br />
• tehnoloogiliste tsüklite tihendamine, i<br />
• ntensiivtehnoloogia kasutamine,<br />
• tugiprotsesside optimeerimine jne.<br />
90(101)<br />
ElVar 5. El. koormused.DK.doced DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
Elektrotehnilised abinõud on seotud elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong><br />
elektrotehnoloogiliste seadmetega.<br />
Tähtsamad neist on järgmised:<br />
• mootorite, trafode <strong>ja</strong> muundurite optimaalse koormuse<br />
tagamine (et ei oleks tühijooksu!),<br />
• maksimaalse kasuteguriga seadmete kasutamine,<br />
• reguleeritavate elektria<strong>ja</strong>mite kasutamine koos<br />
pooljuhtalaldite <strong>ja</strong> sagedusmuunduritega,<br />
• alakoormusel töötavate seadmete vahetamine väiksema<br />
võimsusega seadmetega,<br />
• ülijuhtivusel põhinevate seadmete kasutamine,<br />
• seadmete väl<strong>ja</strong>lülitamine tühijooksu a<strong>ja</strong>ks.<br />
91(101)<br />
ElVar 5. El. koormused.DK.doced DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
Elektrienergia säästu võimalus seadmete väl<strong>ja</strong>lülitamiga<br />
tühijooksu a<strong>ja</strong>ks<br />
a) tavaline koormusgraafik, b) koormusgraafik a<strong>ja</strong>mi<br />
väl<strong>ja</strong>lülitamisega tühikäigu a<strong>ja</strong>ks<br />
W x – elektrienergia kulu tühikäigu a<strong>ja</strong>l, t 3 – a<strong>ja</strong>mi koormusega<br />
töötamise aeg,t x – a<strong>ja</strong>mi tühijooksul töötamise aeg, W n – a<strong>ja</strong>mi<br />
käivitamiseks kuluv energia,W’ x – a<strong>ja</strong>mi peatamiseks kuluv energia<br />
92(101)<br />
ElVar 5. El. koormused.DK.doced DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• A<strong>ja</strong>mi väl<strong>ja</strong>lülitamiga hoitakse kokku elektrienergiat,<br />
kui W n + W’ x < W x , millest järeldab väl<strong>ja</strong>lülitamiseks<br />
otstarbekas tühijooksu kestus<br />
t x<br />
><br />
n<br />
+ t<br />
W<br />
P<br />
x<br />
'<br />
x<br />
.<br />
• Elektervalgustuses saadakse elektrienergia<br />
kokkuhoidu<br />
- kõrge valgusvil<strong>ja</strong>kusega lampide kasutamisega,<br />
- valgustuse automaatjuhtimisega,<br />
- kõrgsageduskäivitusseadmete kasutamisega,<br />
- valgustite regulaarse hooldamisega ning<br />
- valgustite ratsionaalse paigutamisega.<br />
93(101)<br />
ElVar 5. El. koormused.DK.doced DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Elektrivarustussüsteemis saadakse põhilist säästu<br />
reaktiivkoormuste vähendamisega.<br />
• Aktiivenergia kaod reaktiivenergia ülekandmisel<br />
avalduvad valemiga:<br />
2<br />
2<br />
ϕ<br />
2<br />
2<br />
2<br />
Q P2<br />
tg<br />
∆P Q<br />
= R =<br />
2<br />
U<br />
2<br />
U<br />
2<br />
2<br />
R<br />
.<br />
• Tähtsaks abinõuks elektrienergia säästu seisukohalt on<br />
koormusgraafikute ühtlustamine vahetuse või mõne<br />
muu perioodi jooksul, s.t. enam-vähem ühtlase<br />
summaarse koormuse tagamine perioodi jooksul.<br />
94(101)<br />
ElVar 5. El. koormused.DK.doced DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Ühtlustamine saavutatakse<br />
- tehnoloogiliste seadmete ühtlasema kasutamisega<br />
(mitme vahetusega töö),<br />
- töö alguse <strong>ja</strong> lõpu aegade nihutamisega,<br />
- osa tarbi<strong>ja</strong>te töö üleviimisega vahetuse<br />
minimaalkoormuse a<strong>ja</strong>le ning<br />
- tippelektri<strong>ja</strong>amade <strong>ja</strong> generaatoragregaatide<br />
kasutamisega tippkoormuse a<strong>ja</strong>l.<br />
• Elektrienergia kokkuhoiu abinõud va<strong>ja</strong>vad<br />
tähelepanelikku <strong>ja</strong> mitmekülgset tehnilis-ma<strong>ja</strong>nduslikku<br />
analüüsi, et plaanitav kokkuhoid osutuks reaalseks, aga<br />
mitte näiliseks.<br />
95(101)<br />
ElVar 5. El. koormused.DK.doced DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
5.11 Reaktiivkoormuse reguleerimine<br />
• Tööstuses on suur hulk seadmeid, mille töö põhineb<br />
elektromagnetilise väl<strong>ja</strong> kasutamisel, näiteks:<br />
- asünkroonmootorid,<br />
- trafod,<br />
- drosselid,<br />
- vahelduvvoolu elektromagnetid jne.<br />
• Need elektromagnetilised seadmed tarbivad olulisel<br />
määral reaktiivenergiat.<br />
96(101)<br />
ElVar 5. El. koormused.DK.doced DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Umbes<br />
o 45% kogu reaktiivenergiast tarbivad trafod,<br />
o 35% asünkroonmootorid,<br />
o 13% elektrivõrgud <strong>ja</strong><br />
o 7% ülejäänud tarbi<strong>ja</strong>d.<br />
• Kuna reaktiivvõimsust tarbitakse, tuleb seda võrku<br />
juurde anda.<br />
97(101)<br />
ElVar 5. El. koormused.DK.doced DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Ainult 30% tarbitavast reaktiivenergiast kaetakse<br />
elektri<strong>ja</strong>amade sünkroongeneraatoritega, mis töötavad<br />
võimsusteguril 0,85 ning 12% energiaülekandeliinide<br />
mahtuvusega.<br />
• Seetõttu on väga tähtis elektrisüsteemide<br />
projekteerimisel <strong>ja</strong> käidul silmas pidada reaktiivkoormuste<br />
vähendamist, mis samal a<strong>ja</strong>l aitab kokku hoida ka<br />
aktiivenergia kulusid.<br />
• Reaktiivkoormuste vähendamiseks on 2 põhilist<br />
võimalust:<br />
1) elektritarvitite reaktiivvõimsuse vähendamine,<br />
2) kohalike reaktiivenergiaallikate paigaldamine.<br />
98(101)<br />
ElVar 5. El. koormused.DK.doced DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Reaktiivkoormuste vähendamise abinõud ühtivad<br />
suures osas aktiivkoormuste vähendamsie abinõudega.<br />
• Reaktiivvõimsus on proportsionaalne magnetvoo<br />
ruuduga (Q ~ Φ 2 ) ning selle vähendamiseks võib<br />
kasutada madalamaid pingeid, mida reguleeritakse<br />
pooljuhtregulaatoritega.<br />
• Asünkroonmootorite reaktiivvõimsust vähendab nt<br />
–lülituse kasutamine –asemel. Kus võimalik, võib<br />
asünkroonmootorid asendada sünkroonmootoritega või<br />
kasutada kompenseerivaid sünkroonmootoreid.<br />
• Mitte lubada asünkroonmootorite <strong>ja</strong> keevitusagregaatide<br />
tühijooksu.<br />
99(101)<br />
ElVar 5. El. koormused.DK.doced DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Elektrikeevitusseadmed omavad madalat<br />
võimsustegurit (cos φ ≈ 0,3) <strong>ja</strong> on seetõttu olulised<br />
reaktiivenergia tarbi<strong>ja</strong>d.<br />
• Selliste seadmete reaktiivvõimsuse vähendamiseks<br />
on va<strong>ja</strong><br />
- keevitustrafod tühijooksu a<strong>ja</strong>ks automaatselt väl<strong>ja</strong><br />
lülitada,<br />
- kasutada suuremat hulka keevitusagregaate, mis<br />
tagab koormuse ühtlustamise,<br />
- minna üle alalisvoolukeevitusagregaatidele, mille<br />
kasutatakse kolmefaasilisi pooljuhtalaldeid.<br />
100(101)<br />
ElVar 5. El. koormused.DK.doced DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Elektrvalgustuse puhul võimaldab reaktiienergia kadude<br />
vähenemist drosselseadmete asendamine pooljuht- <strong>ja</strong><br />
kõrgsageduslike käivitusseadmetega. See võimaldab<br />
oluliselt vähendada ka aktiienergia kulusid <strong>ja</strong> parandada<br />
valgustuse kvaliteeti.<br />
• <strong>Energia</strong>varustussüsteemides annab reaktiivenergia<br />
kokkuhoidu süsteemi elementide reaktiivtakistuse<br />
vähendamine, milleks on va<strong>ja</strong><br />
- kasutada väikese suhtelise lühispingega trafosid,<br />
- asendada õhuliinid kaabelliinidega,<br />
- vähendada õhuliinides faasijuhtmete vahekaugust,<br />
- paigaldada mitmefaasilistes latisüsteemides<br />
voolulatid vaheldumisi.<br />
101(101)<br />
ElVar 5. El. koormused.DK.doced DK
Tallinna Tehnikaülikool Raivo Teemets Elektrivarustus<br />
6. LÜHISED<br />
ELEKTRIVÕRKUDES<br />
1(112)<br />
6. Lühised elektrivõrkudes DK<br />
Tallinna Tehnikaülikool Raivo Teemets Elektrivarustus<br />
6.1 Põhimõisted <strong>ja</strong> määratlused<br />
Elektrivõrgu talitlusviisi määravad:<br />
1)liinide <strong>ja</strong> juhtide koormusvool,<br />
2)voolu sagedus<br />
3)pinge võrku lülitatud elektritarvititel <strong>ja</strong> toiteallikatel,<br />
4)maa <strong>ja</strong> juhtide vaheline pinge,<br />
5)võrgu neutraali ühendusviis maaga,<br />
6)mitmefaasilise süsteemi sümmeetria,<br />
7)pinge siinuselisus,<br />
8)juhtide isolatsioonitakistus omavahel <strong>ja</strong> maa suhtes.<br />
Täiendavalt võib võrgu talitlusviisi iseloomustamiseks<br />
kasutada teisi elektrilisi <strong>ja</strong> mitteelektrilisi suurusi.<br />
2(112)<br />
6. Lühised elektrivõrkudes DK
Tallinna Tehnikaülikool Raivo Teemets Elektrivarustus<br />
Eristatakse nel<strong>ja</strong> elektrivõrgu talitlusviisi:<br />
1. Normaaltalitlus. Selle talitluse korral ei ületa<br />
eelnimetatud parameetrite kõrvalekaldes kestvalt<br />
lubatud piirväärtusi.<br />
2. Lühia<strong>ja</strong>liselt lubatud talitlused, mida<br />
iseloomustavad voolu ülekoormus (liigvool), pinge<br />
kõikumised jm. näita<strong>ja</strong>d, mis on kas projektarvutustes<br />
arvestatud või on lubatud teatud a<strong>ja</strong>vahemiku<br />
jooksul, kui nad ei põhjusta tõsist kahju võrgule ega<br />
tarbi<strong>ja</strong>tele.<br />
3(112)<br />
6. Lühised elektrivõrkudes DK<br />
Tallinna Tehnikaülikool Raivo Teemets Elektrivarustus<br />
3. Avariitalitlused, mida iseloomustatakse võrgu<br />
seadmetele ohtlike liigvooludega või teiste lubamatute<br />
nähtustega, mis tekivad tavaliselt võrgu elementide<br />
vigastuse tõttu (isolatsioonirike, juhtmete katkemine<br />
jt). Avariitalitlustel siirdeiseloom, s.o nad on a<strong>ja</strong>liselt<br />
mööduvad.<br />
4. Avariijärgsed talitlused. Tekivad pinge käsitsi<br />
sisselülitamisel või automaatsel taastumisel, kui<br />
samaaegselt isekäivitub suur hulk elektritarviteid<br />
(tekib liigvool, pinge langeb jne). Ka see on<br />
mööduvtalitlus.<br />
4(112)<br />
6. Lühised elektrivõrkudes DK
Tallinna Tehnikaülikool Raivo Teemets Elektrivarustus<br />
• Tavatalitlust vaadeldi eespool. Käesolevas<br />
peatükis käsitletakse sellised talitlusviise, mille<br />
käigus esinevad tõsised kõrvalekaldumised<br />
elektrienegia kvaliteedinäita<strong>ja</strong>test.<br />
• Avariitalitlused, vaatamata nende lühia<strong>ja</strong>lisusele,<br />
tekitavad siiski voolujuhtide märgatavat<br />
kuumenemist ning suuri elektrodünaamilisi jõude<br />
nende vahel. See sunnib voolujuhte kontrollima<br />
nende vastupidavusele sellistele oludele.<br />
Avariitalitluste arvutustulemusi kasutatakse ka<br />
kaitseaparatuuri valikuks.<br />
5(112)<br />
6. Lühised elektrivõrkudes DK<br />
Tallinna Tehnikaülikool Raivo Teemets Elektrivarustus<br />
• Kasutatakse ka teistsuguseid talitlusviiside<br />
klassifikatsioone, näiteks järgmist<br />
1. Normaalpüsitalitlused.<br />
2. Normaalsiirdetalitlused (käivitused, ümber-, sisse- <strong>ja</strong><br />
väl<strong>ja</strong>lülitamised jm).<br />
3. Avariilised siirderežiimid.<br />
4. Avariijärgsed püsitalitlused, mis võivad olla<br />
lähedased normaaltalitlusele või sellest tugevasti<br />
erineda.<br />
6(112)<br />
6. Lühised elektrivõrkudes DK
Tallinna Tehnikaülikool Raivo Teemets Elektrivarustus<br />
6.2 Lühised elektrivõrkudes<br />
• Lühiseks nimetatakse elektiahela erineva<br />
potentsiaaliga osade ühendust üle lõpmata väikese<br />
takistuse, mille tulemusena vool ahelas tõuseb<br />
järsult, ületades tunduvalt püsitalituse lubatud<br />
suurima väärtuse.<br />
• Lühised on elektrivarustussüsteemide avariide<br />
põhiliigid ning on oma olemuselt juhuslikku laadi.<br />
7(112)<br />
6. Lühised elektrivõrkudes DK<br />
Tallinna Tehnikaülikool Raivo Teemets Elektrivarustus<br />
• Lühiseks loetakse ka ühefaasilist maaühendust<br />
või ühendust maandatud korpusega jäigalt<br />
maandatud võrgu neutraali korral.<br />
• Lühised 3-faasilistes võrkudes <strong>ja</strong> seadmetes<br />
võivad olla kolme-, kahe- või ühefaasilised.<br />
Kolmefaasilist lühist nimetatakse ka<br />
sümmeetriliseks lühiseks.<br />
8(112)<br />
6. Lühised elektrivõrkudes DK
Tallinna Tehnikaülikool Raivo Teemets Elektrivarustus<br />
Elektrivõrkude lühisvoolude arvutamisel on kaks<br />
eesmärki:<br />
1. Maksimaalselt võimalike lühisvoolude määramine,<br />
et kontrollida juhtide <strong>ja</strong> aparaatide soojuslikku <strong>ja</strong><br />
elektrodünaamilist vastupidavust lühisele, aga ka<br />
lühisvoolude piiramise ning lühise kestuse lühendamise<br />
abinõude valikuks.<br />
2. Minimaalselt võimalike lühisvoolude määramine, et<br />
kontrollida kaitse tundlikkust ning õigesti valida<br />
kaitseaparatuuri parameetrid ning määrata kaitse<br />
rakendumise maksimaalne aeg.<br />
9(112)<br />
6. Lühised elektrivõrkudes DK<br />
Tallinna Tehnikaülikool Raivo Teemets Elektrivarustus<br />
• Esimesel juhul valitakse arvutuse aluseks tavaliselt 3-<br />
faasiline lühis, sest lühisvoolud sellise lühise puhul on<br />
suuremad kahe- või ühefaasilise lühise puhul<br />
tekkivatest. Arvutuslik lühise koht valitakse selliselt, et<br />
kontrollitavat aparaati või juhti läbiv vool oleks<br />
maksimaalselt võimalikult suur.<br />
• Teisel juhul valitakse arvutuse aluseks ühe- või<br />
kahefaasiline lühis kontrollitava lõigu lõpus sellise<br />
skeemi <strong>ja</strong> toiteallikate arvu korral, mis tagavad vähima<br />
lühisvoolu.<br />
10(112)<br />
6. Lühised elektrivõrkudes DK
Tallinna Tehnikaülikool Raivo Teemets Elektrivarustus<br />
• Mõlemal juhul teostatakse arvutused teatud<br />
lihtsustustega, millest olulisemad on alljärgnevad:<br />
1. Kõik toiteallikad, mis osalevad lühispunkti toitmises<br />
töötavad samaaegselt ning nimikoormusel.<br />
2. Kõik sünkroongeneraatorid <strong>ja</strong> -kompensaatorid<br />
omavad pinge automaatregulaatoreid <strong>ja</strong> kiiretoimelist<br />
ergutuse forsseerimist.<br />
3. Kõigi toiteallikate elektromotoorjõud on samas faasis<br />
s.t. nende vahel puudub faasinihe.<br />
11(112)<br />
6. Lühised elektrivõrkudes DK<br />
Tallinna Tehnikaülikool Raivo Teemets Elektrivarustus<br />
4. Maksimaalsete lühisvoolude arvutusel võetakse pinge<br />
5 % kõrgem nimipingest, minimaalsetel arvutustel<br />
võrdseks nimipingega.<br />
5.Lühis tekib a<strong>ja</strong>hetkel, mil löökvool omaks maksimumi.<br />
6. Asünkroonmootoreid vaadeldakse lühise korral kui<br />
lühisvooluallikaid ainult selles võrgus, kuhu nad on<br />
ühendatud.<br />
7.Paralleelkompensatsiooni kondensaatorite mõju ei<br />
arvestata.<br />
8. Arvestatakse ainult piki aktiiv- <strong>ja</strong> reaktiivtakistusi,<br />
põikijuhtivusi ei arvestata.<br />
12(112)<br />
6. Lühised elektrivõrkudes DK
Tallinna Tehnikaülikool Raivo Teemets Elektrivarustus<br />
9. Lühispunkti takistus loetakse nulliks, so lühis on<br />
puhtalt metalliline.<br />
10. Võrku lülitatud staatiliste tarbi<strong>ja</strong>te mõju lühisele ei<br />
arvestata.<br />
13(112)<br />
6. Lühised elektrivõrkudes DK<br />
Tallinna Tehnikaülikool Raivo Teemets Elektrivarustus<br />
Lühise aseskeem<br />
Lühise aseskeem<br />
14(112)<br />
6. Lühised elektrivõrkudes DK
Tallinna Tehnikaülikool Raivo Teemets Elektrivarustus<br />
kus<br />
• Sümmeetrilise (3-faasiline) lühisvoolu võib eelnevaid<br />
lihtsustusi arvese võttes arvutada tuntud valemiga<br />
π<br />
i = 2I<br />
p<br />
sin( ω t − ) + 2I"<br />
e = ip<br />
+ i<br />
2<br />
i p – lühisvoolu perioodilise komponendi hetkväärtus,<br />
i a – lühisvoolu aperioodilise komponendi hetkväärtus,<br />
I p – lühisvoolu perioodilise komponendi efektiivväärtus,<br />
I” – lühisvoolu perioodilise komponendi<br />
algefektiivväärtus,<br />
τ – ahela elektromagnetiline a<strong>ja</strong>konstant<br />
t – aeg.<br />
−t<br />
τ<br />
a<br />
⎛ L<br />
⎜τ<br />
=<br />
⎝ R<br />
,<br />
⎞<br />
⎟<br />
⎠<br />
,<br />
15(112)<br />
6. Lühised elektrivõrkudes DK<br />
Tallinna Tehnikaülikool Raivo Teemets Elektrivarustus<br />
Lühisvoolu sõltuvus a<strong>ja</strong>st<br />
Lühisvoolu sõltuvus a<strong>ja</strong>st<br />
16(112)<br />
6. Lühised elektrivõrkudes DK
Tallinna Tehnikaülikool Raivo Teemets Elektrivarustus<br />
• Lühisvoolu perioodilise komponendi iseloomu järgi<br />
eristatakse kahte juhust<br />
1.Lühisvool on suhteliselt väike toiteallika nimivooluga<br />
võrreldes, mille tõttu tekkivad siirdeprotsessid on nõrgad<br />
ning ei põhjusta voolu perioodilise komponendi<br />
muutumist. Selline lühis leiab aset toiteallikast kaugel <strong>ja</strong><br />
seepärast nimetatakse niisugust lühist nimetatakse<br />
kauglühiseks.<br />
2.Lühisvool on suur ning põhjustab märgatavaid<br />
elektromagnetilisi siirdeprotsesse. Selline lühis leiab aset<br />
toiteallika lähedal <strong>ja</strong> seepärast nimetatakse sellist lühist<br />
lähilühiseks.<br />
17(112)<br />
6. Lühised elektrivõrkudes DK<br />
Tallinna Tehnikaülikool Raivo Teemets Elektrivarustus<br />
Kauglühisvoolude arvutamine<br />
• Lühisvoolu perioodilise komponendi väärtust<br />
loetakse praktiliselt muutumatuks, kui tema muutus ei<br />
ületa 10 %. Tööstusettevõtetes ongi lühisvooludel<br />
selline iseloom, kui lühisvool satub madalpinge poolele<br />
kõrgepingepoolelt läbi pinget madaldava trafo.<br />
• Arvesse võttes kõrgepingepoole generaatorite<br />
parameetreid, võib lühisvoolu perioodilise komponendi<br />
lugeda muutumatuks <strong>ja</strong> lühise kauglühiseks, kui<br />
lühisahela induktiivtakistus on vähemalt kolmekordne<br />
generaatori nimitakistus, s.o X * ≥ 3.<br />
18(112)<br />
6. Lühised elektrivõrkudes DK
Tallinna Tehnikaülikool Raivo Teemets Elektrivarustus<br />
• Siit järgneb tingimus<br />
u<br />
k<br />
S<br />
S<br />
G<br />
T<br />
≥<br />
3 − x'<br />
',<br />
kus<br />
u k - trafo suhteline lühispinge,<br />
S G - toitegeneraatorite nimivõimsuste summa,<br />
S T - trafo nimivõimsus,<br />
x’’ - generaatori suhteline ülimööduv<br />
induktiivtakistus.<br />
19(112)<br />
6. Lühised elektrivõrkudes DK<br />
Tallinna Tehnikaülikool Raivo Teemets Elektrivarustus<br />
Madalpingelise lühise toitmine<br />
kaugelasuvatest<br />
kõrgepingegeneraatoritest<br />
a – väl<strong>ja</strong>arendatud kõrgepingevõrgu korral,<br />
b – lühise puhul kohaliku elektri<strong>ja</strong>ama<br />
generaatori toitel oleva trafo klemmidel,<br />
1- lühise toiteallikas kõrgepingevõrgus,<br />
2 – kõrgepingevõrk,<br />
3 – madalpingevõrku toitev trafo,<br />
4 – madalpingevõrk<br />
20(112)<br />
6. Lühised elektrivõrkudes DK
Tallinna Tehnikaülikool Raivo Teemets Elektrivarustus<br />
• Reaalsetel juhtudel, mil kõrgepingevõrku toidetakse<br />
energiasüsteemist trafode kaudu, võib olla tegemist<br />
kahe tüüpilise olukorraga<br />
a) lühis trafo sekundaarpinge klemmidel, mille puhul<br />
S<br />
KP<br />
≥ 20<br />
ST<br />
,<br />
b) lühis toidetava võrgu kaugemates punktides, mille<br />
puhul<br />
SKP<br />
≥ (5...15)<br />
ST<br />
,<br />
kus S KP – kõrgepingevõrku toitvate trafode, sünkrooneneraatorite,<br />
mootorite <strong>ja</strong> kompensaatorite nimivõimsuste<br />
summa.<br />
21(112)<br />
6. Lühised elektrivõrkudes DK<br />
Tallinna Tehnikaülikool Raivo Teemets Elektrivarustus<br />
• Tsehhivõrkudes, aga ka ettevõtte kõrgepinge<strong>ja</strong>otusvõrkudes<br />
on reeglina viimane tingimus täidetud <strong>ja</strong><br />
seetõttu võib neis lugeda kõrgepinge poolelt tulnud<br />
lühisvoolu perioodilise komponendi konstantseks. Sel<br />
juhul võib lühisvoolu perioodilise komponendi arvutada<br />
valemiga<br />
'' 1,05U<br />
n<br />
I = ,<br />
3 ⋅ Z<br />
kus U n - võrgu nimipinge,<br />
Z – lühisahela ühe faasi kogutakistus, mis peab<br />
haarama selle ahela nii aktiiv- kui ka induktiivtakistused, nt<br />
toitealliad, trafod <strong>ja</strong> võrgu elemendid kuni lühise kohani.<br />
22(112)<br />
6. Lühised elektrivõrkudes DK
Tallinna Tehnikaülikool Raivo Teemets Elektrivarustus<br />
• Lühise arvutuse juures on va<strong>ja</strong> silmas pidada järgmist:<br />
1) kõrgepingevõrkude koguaktiivtakistus ei ületa 1/3<br />
reaktiivtakistuse väärtusest, mille tõttu selle mõju<br />
kogutakistusele Z ei ületa 5 % <strong>ja</strong> võib jätta arvutustes<br />
arvestamata (v.a. pikad väikese ristlõikega kaabelliinid);<br />
2) kõrgepingeaparaatide <strong>ja</strong> lühikeste voolulattide<br />
takistus võrreldes liinide, toiteallikate <strong>ja</strong> voolupiiravate<br />
reaktorite takistusega on tühiselt väikesed;<br />
3) madalpingevõrkudes on aktiivtakistuse osakaal oluline<br />
<strong>ja</strong> seal ei tohi teda arvestamata jätta!<br />
23(112)<br />
6. Lühised elektrivõrkudes DK<br />
Tallinna Tehnikaülikool Raivo Teemets Elektrivarustus<br />
• Ekvivalentse toiteallika takistus X TA loetakse<br />
induktiivseks <strong>ja</strong> see arvutatakse valemiga<br />
2<br />
(1,05 U )<br />
X =<br />
n<br />
TA<br />
,<br />
S'<br />
'<br />
kus S’’ - antud võrku toitva trafo algvõimsus kõrgepingeklemmidel,<br />
mis omakorda on arvutatav valemiga<br />
S ' ' =<br />
''<br />
3 ⋅1,05<br />
U I 1 1<br />
,<br />
n<br />
kus U 1n - kõrgepingevõrgu nimipinge,<br />
I ’’ 1 – lühisvoolu perioodilise komponendi algväärtus trafo<br />
kõrgepingeklemmidel.<br />
24(112)<br />
6. Lühised elektrivõrkudes DK
Tallinna Tehnikaülikool Raivo Teemets Elektrivarustus<br />
• Toiteallika takistuse X TA võib jätta arvestamata, kui ta<br />
ei ületa 5 % trafo takistusest, s.o. X TA < 0,005 Z T .<br />
• Sellist ekvivalentset toiteallikat nimetatakse lõpmatult<br />
võimsaks, mis tähendab seda, et lühise tekkel<br />
madalpinge poolel tema kõrgepingepoole pinge ei<br />
muutu.<br />
• Lühisvoolu aperioodilise komponendi saab arvutada<br />
valemiga<br />
i<br />
a<br />
= 2I"<br />
e<br />
−t<br />
τ<br />
,<br />
kus τ – lühise elektromagnetiline a<strong>ja</strong>konstant.<br />
25(112)<br />
6. Lühised elektrivõrkudes DK<br />
Tallinna Tehnikaülikool Raivo Teemets Elektrivarustus<br />
L<br />
R<br />
X<br />
πfR<br />
τ = =<br />
2 ,<br />
kus R, X – lühiseahela aktiiv- <strong>ja</strong> induktiivtakistus,<br />
L – lühiseahela induktiivsus.<br />
• Lühisvoolu maksimumväärtus ehk löökvool leiab<br />
aset a<strong>ja</strong>hetkel t = 1/2f:<br />
i<br />
löök<br />
=<br />
(1 +<br />
e<br />
−πR<br />
/ X<br />
)<br />
2 ⋅I'<br />
' =<br />
k<br />
löök<br />
2<br />
⋅<br />
I'<br />
',<br />
kus k löök - lühisvoolu löögitegur<br />
πR<br />
−<br />
X<br />
k löök<br />
= ( 1+<br />
e<br />
)<br />
.<br />
26(112)<br />
6. Lühised elektrivõrkudes DK
Tallinna Tehnikaülikool Raivo Teemets Elektrivarustus<br />
• Löögiteguri võib määrata ka joonisel toodud kõveralt.<br />
Lühisvoolu löögiteguri sõltuvus<br />
lühisahela aktiiv- <strong>ja</strong> induktiivtakistuse suhtest<br />
27(112)<br />
6. Lühised elektrivõrkudes DK<br />
Tallinna Tehnikaülikool Raivo Teemets Elektrivarustus<br />
• Kõrgepingevõrkudes, milledes ei määrata<br />
aktiivtakistust, võib võtta R/X ≈ 0,07, τ ≈ 0,05 s <strong>ja</strong> k löök ≈<br />
1,8.<br />
• Lühisvoolu perioodilise komponendi suurima<br />
väärtuse trafo taga, mis toidab kõrge- või<br />
madalpingevõrku, võib toitva <strong>ja</strong> toidetava võrgu takistusi<br />
arvestamata kõige lihtsamalt arvutada valemiga<br />
I’’ = I 2n / u l .<br />
28(112)<br />
6. Lühised elektrivõrkudes DK
Tallinna Tehnikaülikool Raivo Teemets Elektrivarustus<br />
Lähilühisvoolude arvutamine<br />
• Lähilühisvoolude korral ületab lühisvoolu perioodiline<br />
komponent 1/3 pöörleva generaatori nimivoolu ning see<br />
nõuab siirdeprotsesside arvestamist generaatoris.<br />
• Lihtsustatult lähtutakse eeldusest, et need<br />
protsessid mõjutavad ainult lühisvoolu perioodilist<br />
komponenti, mille efektiivväärtus muutub algväärtusest<br />
I’’ kuni püsiväärtuseni I ∞ .<br />
29(112)<br />
6. Lühised elektrivõrkudes DK<br />
Tallinna Tehnikaülikool Raivo Teemets Elektrivarustus<br />
• Kui generaatoril puudub ergutuse automaatregulaator,<br />
siis on see muutus monotoonselt vähenev,<br />
selle olemasolu aga põhjustab lühisvoolu tõusu.<br />
Lähilühisvoolu perioodilise komponendi muutus<br />
a – generaatori erutuse automaatregulaatori puudumisel,<br />
b - generaatori erutuse automaatregulaatori olemasolul<br />
30(112)<br />
6. Lühised elektrivõrkudes DK
Tallinna Tehnikaülikool Raivo Teemets Elektrivarustus<br />
• Lähilühisvoolude perioodiliste komponentide<br />
arvutamiseks võrkudes, mida toidetakse<br />
sünkroongeneraatoritest võimsusega kuni 100 MW,<br />
kasutatakse arvuskõveraid I *p = f(X * , t), mis on esitatud<br />
alltoodud joonisel.<br />
• Et kõverad oleks universaalsed, koostatakse graafikud<br />
suhtelistes ühikutes<br />
I *p = I p /I nimi <strong>ja</strong> X * = X / X nimi ,<br />
kus I nimi - masina nimivool,<br />
X nimi = U 2 nimi / S nimi – masina nimiinduktiivtakistus,<br />
U nim <strong>ja</strong> S nimi - masina nimipinge <strong>ja</strong> nimivõimsus.<br />
31(112)<br />
6. Lühised elektrivõrkudes DK<br />
Tallinna Tehnikaülikool Raivo Teemets Elektrivarustus<br />
Arvutuslikud kõverad ergutuse automaatregulaatoriga<br />
tüüpturbogeneraatori lühisvoolu perioodilise komponendi<br />
arvutamiseks<br />
32(112)<br />
6. Lühised elektrivõrkudes DK
Tallinna Tehnikaülikool Raivo Teemets Elektrivarustus<br />
• Lühisvoolu perioodilise komponendi algväärtus<br />
graafikul<br />
I ’’ *p = 1 / X * ,<br />
• Lõppväärtus pärast generaatori väljundpinge täielikku<br />
taastumist<br />
I *∞ = 1 / (X * - x’’),<br />
kus x’’ – masina suhteline ülimööduv nimiinduktiivtakistus,<br />
tüüpturbogeneraatori puhul x’’ = 0,125.<br />
33(112)<br />
6. Lühised elektrivõrkudes DK<br />
Tallinna Tehnikaülikool Raivo Teemets Elektrivarustus<br />
Lähilühisvoolude arvutuse käik<br />
1. Aseskeemi koostamine <strong>ja</strong> arvutusliku lühispunkti<br />
määramine.<br />
2. Kõigi arvestatavate elementide arvutuslike takistuste<br />
määramine, soovitavalt suhtelistes ühikutes, võttes takistuse<br />
baasväärtuseks mingi vabal valitud takistuse, näiteks<br />
Z b = U b 2 / S b ,<br />
kus U b = 1,05 U nimi <strong>ja</strong> S b – generaatori, generaatorite grupi<br />
võimsus või mingi vabalt valitud võimsus.<br />
Märkus. Sünkroonmasinate takistus leitakse nende suhtelise ülimööduva<br />
nimiinduktiivtakistuse järgi.<br />
34(112)<br />
6. Lühised elektrivõrkudes DK
Tallinna Tehnikaülikool Raivo Teemets Elektrivarustus<br />
3. Skeem esitatakse selliselt, et lühisvoolu igast<br />
ühesuguste lühisvoolu perioodilise komponendi sumbumisparameetritega<br />
masinategrupist saaks arvutada<br />
sõltumatult, nagu näiteks joonisel.<br />
Võrgu aseskeem lühisvoolu arvutamiseks erinevatest<br />
toiteallikatest toitmise puhul<br />
35(112)<br />
6. Lühised elektrivõrkudes DK<br />
Tallinna Tehnikaülikool Raivo Teemets Elektrivarustus<br />
4. Olgu näiteks kahes harus ühesuguste parameetritega<br />
generaatorid. Sel juhul võib need asendada ühe<br />
ekvivalentsega, kui on täidetud tingimus<br />
0,4<br />
≤<br />
S<br />
S<br />
1<br />
2<br />
X<br />
X<br />
1<br />
2<br />
≤<br />
2,5.<br />
Uue ekvivalentse ahela<br />
võimsus S = S 1 + S 2 <strong>ja</strong><br />
takistus X = X 1 X 2 / (X 1 + X 2 ).<br />
36(112)<br />
6. Lühised elektrivõrkudes DK
Tallinna Tehnikaülikool Raivo Teemets Elektrivarustus<br />
5. Iga ahela <strong>ja</strong>oks, mille toiteallikaks on teatav ekvivalentne<br />
sünkroonmasin võimsusega S nimi i , määratakse arvutuslik<br />
takistus<br />
- kas eeltoodud valemite alusel, kui on teada takistuste<br />
absuluutväärtused või<br />
- alltoodud valemiga, kui lähtetakistus on esitatud suhtelistes<br />
ühikutes<br />
Sb<br />
X = X ,<br />
∗<br />
b ∗ Snimii<br />
kus X *b – suhteline takistus baasvõimsuse S b suhtes.<br />
37(112)<br />
6. Lühised elektrivõrkudes DK<br />
Tallinna Tehnikaülikool Raivo Teemets Elektrivarustus<br />
6. Arvutuslike kõverate või valemite alusel määratakse<br />
lühisvoolu perioodilise komponendi alg- <strong>ja</strong><br />
väl<strong>ja</strong>kujunenud väärtus I *<br />
’’<br />
<strong>ja</strong> I *∞ .<br />
7. Suhteliste suuruste alusel määratakse voolude<br />
tegelikud väärtused<br />
I p = I *p I nimi i ,<br />
kus I nimi i – i-nda haru ekvivalentse generaatori nimivool.<br />
8. Kui harude a<strong>ja</strong>konstandid on erinevad, siis arvutatakse<br />
iga haru löökvool eraldi.<br />
38(112)<br />
6. Lühised elektrivõrkudes DK
Tallinna Tehnikaülikool Raivo Teemets Elektrivarustus<br />
9. Üksikute harude voolude aritmeetilise liitmisega<br />
leitakse lühiskoha summaarsed lühisvoolu komponendid I’’,<br />
I∞, I(t) <strong>ja</strong> i löök .<br />
NB! Lühisvoolude arvutamisel<br />
madalpingevõrgus tuleb induktiivtakistuse<br />
X asemel kasutada näivtakistust Z.<br />
39(112)<br />
6. Lühised elektrivõrkudes DK<br />
Tallinna Tehnikaülikool Raivo Teemets Elektrivarustus<br />
Lühisvoolude termiline mõju<br />
• Kuumenemisel lühise korral on voolud väga suured,<br />
temperatuurid kõrged <strong>ja</strong> protsessi kestus lühike.<br />
• See on adiabaatiline protsess, sest 97...99 %<br />
eralduvast soojusest akumuleerub voolujuhis, mille<br />
temperatuur võib tõusta üle 300 kraadi.<br />
• Kuumenemise siirdeprotsessi on lühise puhul<br />
keeruline arvutada, sest nii mater<strong>ja</strong>li aktiivtakistus R kui<br />
ka erisoojusmahtuvus c sõltuvad temperatuurist.<br />
40(112)<br />
6. Lühised elektrivõrkudes DK
Tallinna Tehnikaülikool Raivo Teemets Elektrivarustus<br />
Kuumenemise siirdeprotsessi lühisel kujutab sirgjoon.<br />
τ<br />
τ<br />
l<br />
τ<br />
p<br />
t l<br />
t<br />
Kuumenemisprotsess lühisel<br />
41(112)<br />
6. Lühised elektrivõrkudes DK<br />
Tallinna Tehnikaülikool Raivo Teemets Elektrivarustus<br />
• Kuna lühiseid esineb harva <strong>ja</strong> nende kestus on väga<br />
lühia<strong>ja</strong>line, on voolujuhi lubatav temperatuur lühisel<br />
2...4 korda kõrgem normaaltalitluses lubatust.<br />
• Kuumenemisprotsessi lühisel võib kirjeldada<br />
võrrandiga, mille järgi kogu eralduv soojusenergia<br />
akumuleerub voolujuhis <strong>ja</strong> läheb voolujuhi temperatuuri<br />
tõusuks.<br />
2<br />
I Rdt = cmdυ<br />
kus υ – juhtme temperatuur.<br />
,<br />
42(112)<br />
6. Lühised elektrivõrkudes DK
Tallinna Tehnikaülikool Raivo Teemets Elektrivarustus<br />
• Arvestades voolujuhi takistuse muutust temperatuuri<br />
tõustes saab eeltoodud võrrandi integreerimiseks<br />
mugaval kujul esitada järgmiselt<br />
t<br />
l<br />
l<br />
2 2 cγ<br />
dυ<br />
∫ I dt = s ∫ ,<br />
ρ 1 + αυ<br />
0<br />
υ<br />
0 υ<br />
kus t l – lühise kestus,<br />
υ a – voolujuhi algtemperatuur,<br />
υ l – voolujuhi temperatuur lühise lõpus.<br />
a<br />
43(112)<br />
6. Lühised elektrivõrkudes DK<br />
Tallinna Tehnikaülikool Raivo Teemets Elektrivarustus<br />
• Kasutades abitähiseid<br />
B =<br />
<strong>ja</strong><br />
1<br />
a<br />
2<br />
t l<br />
∫<br />
0<br />
I<br />
2<br />
dt<br />
l<br />
c dυ<br />
cγ<br />
αυl<br />
s<br />
ργ υ 2<br />
1 +<br />
= ∫ = ln<br />
1 + αυ ρ α 1 + αυ<br />
υ<br />
0<br />
a<br />
0<br />
a<br />
võime kuumenemisvõrrandi esitada kujul<br />
B = s 2 /α 2 ,<br />
kus B – nn Joule integraal, a – voolujuhi kuumenemist<br />
iseloomustav tegur.<br />
44(112)<br />
6. Lühised elektrivõrkudes DK
Tallinna Tehnikaülikool Raivo Teemets Elektrivarustus<br />
• Temperatuuride piirväärtuste υ a <strong>ja</strong> υ l alusel või<br />
joonisel toodud kõverate järgi määratakse voolujuhi<br />
arvutuslik kuumenemistegur a arv , mille järgi<br />
kontrollitakse voolujuhi ristlõike sobivust lühise<br />
seisukohalt<br />
s ≥ a B.<br />
arv<br />
Mater<strong>ja</strong>li kuumenemisteguri α sõltuvus<br />
lubatud kuumenemise alg- <strong>ja</strong><br />
lõpptemperatuurist lühisel<br />
1 - alumiiniumist voolujuht,<br />
2 - vasest voolujuht<br />
45(112)<br />
6. Lühised elektrivõrkudes DK<br />
Tallinna Tehnikaülikool Raivo Teemets Elektrivarustus<br />
• Ligikaudselt võib voolujuhi ületemperatuuri lühise<br />
lõpus arvutada valemiga<br />
ρ<br />
τl<br />
= k<br />
t l τ<br />
γ c<br />
k j 2<br />
⋅<br />
t +<br />
k<br />
0<br />
,<br />
Kus<br />
ρ k - kuuma voolujuhi eritakistus,<br />
k t - lisakadude tegur,<br />
j - voolutihedus,<br />
t l - lühise kestus,<br />
γ - voolujuhi mater<strong>ja</strong>li tihedus,<br />
c k - kuuma voolujuhi erisoojusmahtuvus,<br />
τ 0 - voolujuhi ületemperatuur lühise tekkel.<br />
46(112)<br />
6. Lühised elektrivõrkudes DK
Tallinna Tehnikaülikool Raivo Teemets Elektrivarustus<br />
Lühisvoolude elektrodünaamiline mõju<br />
• Kui paralleelvoolujuhte läbib vool, siis mõjub nende<br />
vahel elektrodünaamiline jõud (EDJ)<br />
l 3 l 3<br />
l<br />
i<br />
F F<br />
F F<br />
1 i 2 l 1<br />
i 1 i 2 l 2<br />
a<br />
a) b)<br />
Elektrodünaamilised jõud paralleelvoolujuhtide vahel<br />
a<br />
47(112)<br />
6. Lühised elektrivõrkudes DK<br />
Tallinna Tehnikaülikool Raivo Teemets Elektrivarustus<br />
• Kui üks voolujuht on lõpmata pikk (näiteks l<br />
joonis a), siis<br />
l<br />
F = − 7 2<br />
10 i 1 i 2<br />
a ,<br />
kus a - voolujuhtide vahekaugus.<br />
= l , l = ∞,<br />
1 2<br />
• Võrdse pikkusega paralleeljuhtide ( l 1 = l 2 = l ) puhul<br />
F<br />
= 10<br />
−7<br />
i i<br />
1<br />
2<br />
2l<br />
a<br />
1+<br />
⎛<br />
⎜<br />
⎝<br />
a<br />
l<br />
2<br />
⎞<br />
⎟<br />
⎠<br />
−<br />
a<br />
l<br />
48(112)<br />
6. Lühised elektrivõrkudes DK
Tallinna Tehnikaülikool Raivo Teemets Elektrivarustus<br />
• Jõud ebavõrdse pikkusega voolujuhtide puhul (joonis<br />
b):<br />
F<br />
l l<br />
1 2<br />
=<br />
1<br />
2<br />
( F + F − F ).<br />
l l<br />
1 1<br />
l l<br />
2 2<br />
l l<br />
3 3<br />
,<br />
kus<br />
F l l 1 1 - jõud pikkusega l 1 voolujuhtide vahel ,<br />
F l l 2 2 - jõud pikkusega l 2 voolujuhtide vahel ,<br />
F l l 3 3 - jõud pikkusega l 3 voolujuhtide vahel .<br />
• Eeltoodud valemid kehtivad ümar- <strong>ja</strong> torujuhtide kohta.<br />
49(112)<br />
6. Lühised elektrivõrkudes DK<br />
Tallinna Tehnikaülikool Raivo Teemets Elektrivarustus<br />
• Ristkülikukujulise ristlõikega voolujuhtide puhul<br />
F =10 −7<br />
ii Ck<br />
1 2 k<br />
,<br />
kus C - kontuuritegur, mis arvestab juhtide omavahelist<br />
paiknemist ruumis ning nende mõõtmeid,<br />
k k - kujutegur mille suurus sõltub voolujuhtide ristlõike<br />
mõõtmetest <strong>ja</strong> omavahelisest kaugusest.<br />
See tähendab, et<br />
F = F ○ k k .<br />
50(112)<br />
6. Lühised elektrivõrkudes DK
Tallinna Tehnikaülikool Raivo Teemets Elektrivarustus<br />
• Kujuteguri määramiseks on mugav kasutada<br />
vastavaid kõveraid<br />
k 1,2<br />
b<br />
h = oo 5,0 2,0 1,0<br />
1,1<br />
1,0<br />
0,9<br />
0,8<br />
0,7<br />
0,1<br />
0,6<br />
0,5 b<br />
h = 0,4<br />
0<br />
0,25<br />
0,5<br />
h<br />
b a<br />
l<br />
0,3<br />
0,2<br />
0,1<br />
a-b<br />
h+b<br />
0<br />
Kujuteguri k k sõltuvus voolujuhtide ristlõike mõõtmetest <strong>ja</strong><br />
vahekaugusest<br />
51(112)<br />
6. Lühised elektrivõrkudes DK<br />
Tallinna Tehnikaülikool Raivo Teemets Elektrivarustus<br />
• Vahelduvoolu korral muutub vool i tuntud<br />
seaduspärasuse järgi<br />
i = I<br />
m<br />
sinϖt<br />
• Samasuunaliste voolude puhul tõmbuvad<br />
paralleeljuhid jõuga<br />
.<br />
F<br />
≈<br />
= 10<br />
−7<br />
ci<br />
2<br />
= 10<br />
−7<br />
cI<br />
2<br />
m<br />
sin<br />
2<br />
.<br />
2<br />
−7<br />
I<br />
m<br />
ϖt<br />
= 10 c 2<br />
2<br />
( 1−<br />
cos ϖt)<br />
52(112)<br />
6. Lühised elektrivõrkudes DK
Tallinna Tehnikaülikool Raivo Teemets Elektrivarustus<br />
• Kui tähistada EDJ maksimaalväärtus<br />
F m<br />
= cI<br />
−7<br />
2<br />
10<br />
m<br />
,<br />
saab jõu valemi esitada kujul<br />
F<br />
≈<br />
=<br />
Fm<br />
2 −<br />
F<br />
m<br />
2<br />
cos 2ϖt<br />
.<br />
53(112)<br />
6. Lühised elektrivõrkudes DK<br />
Tallinna Tehnikaülikool Raivo Teemets Elektrivarustus<br />
• Järeldus. Vahelduvvoolu korral koosneb<br />
elektrodünaamiline jõud kahest komponendist:<br />
- püsikomponendist<br />
F m<br />
2 <strong>ja</strong><br />
- vahelduvkomponendist<br />
F m<br />
2<br />
cos2ϖt<br />
, mis muutub<br />
koosinus-seaduspärasuse järgi, kuid kahekordse<br />
sagedusega.<br />
• Summaarne jõud muutub vahemikus 0...F m märki<br />
muutmata.<br />
54(112)<br />
6. Lühised elektrivõrkudes DK
Tallinna Tehnikaülikool Raivo Teemets Elektrivarustus<br />
• Jõu keskväärtus on võrdeline vahelduvvoolu<br />
efektiivväärtuse ruuduga<br />
−7<br />
2<br />
F≈ kesk<br />
= 10 cI<br />
.<br />
• Arvutustes võetakse aluseks jõu maksimumväärtus<br />
kui ohtlikum<br />
F<br />
≈m<br />
=<br />
−7<br />
2<br />
−7<br />
10 cI<br />
m<br />
= 2 ⋅10<br />
cI<br />
2<br />
.<br />
• Ühefaasilise vahelduvvoolu korral on elektrodünaamilise<br />
jõu väärtus sama voolu (efektiiv-) väärtuse korral kaks<br />
korda suurem kui alalisvoolu puhul.<br />
55(112)<br />
6. Lühised elektrivõrkudes DK<br />
Tallinna Tehnikaülikool Raivo Teemets Elektrivarustus<br />
F<br />
F<br />
F l max<br />
T<br />
π π 3 π 2 π<br />
2 2<br />
2T<br />
ω t<br />
t<br />
i<br />
i<br />
i l max<br />
t<br />
a)<br />
π<br />
2<br />
T<br />
π<br />
3 π<br />
2<br />
2 π<br />
ω t<br />
b<br />
)<br />
Elektrodünaamilised jõud ühefaasilise vahelduvvoolu korral<br />
a) püsitalitluses, b) lühise tekkel<br />
56(112)<br />
6. Lühised elektrivõrkudes DK
Tallinna Tehnikaülikool Raivo Teemets Elektrivarustus<br />
• Lühisel võib vahelduvvoolu korral tekkida löökvool,<br />
mille esimene amplituud ilmax võib ületada oluliselt<br />
väl<strong>ja</strong>kujunenud lühisvoolu amplituudiväärtust<br />
i k I k I<br />
l l m l m<br />
max = = 2 .<br />
Löögiteguri k l väärtus võetakse arvutustes tavaliselt k l = 1,8.<br />
• Voolujuhtide dünaamiline vastupidavus on määratud<br />
tingimusega<br />
i lmax ≤ i l lub .<br />
57(112)<br />
6. Lühised elektrivõrkudes DK<br />
Tallinna Tehnikaülikool Raivo Teemets Elektrivarustus<br />
• Maksimaalne löögijõud, millele seade tuleb arvutada<br />
F<br />
−7<br />
−7<br />
l max<br />
= 10 cil<br />
max<br />
= 6,48⋅10<br />
cI<br />
2<br />
.<br />
• Seega võib lühisel tekkiv elektrodünaamiline jõud<br />
vahelduvvoolu korral olla kuni 6,48 korda suurem jõust,<br />
mis tekib sama suure alalisvoolu juures, sest alalisvoolu<br />
puhul löökvoolu ei teki.<br />
• Kolmefaasilistes seadmetes paiknevad voolujuhid<br />
sageli ühes tasapinnas, kus iga voolujuht on kahe<br />
ülejäänud faasijuhtme voolude tekitatud jõudude mõju<br />
all.<br />
58(112)<br />
6. Lühised elektrivõrkudes DK
Tallinna Tehnikaülikool Raivo Teemets Elektrivarustus<br />
0<br />
F F F<br />
1 2 3<br />
0,055cI m<br />
2<br />
π<br />
2 π<br />
0,87cI<br />
2<br />
m<br />
2<br />
0,87cI m<br />
3 π<br />
4 π<br />
0,805cI 2 m<br />
a<br />
0,055cI<br />
m 2 2<br />
0,805cI m<br />
a<br />
i<br />
1 2 3<br />
1 2 3<br />
i<br />
i<br />
Elektrodünaamilised jõud kolmefaasilises süsteemis<br />
59(112)<br />
6. Lühised elektrivõrkudes DK<br />
Tallinna Tehnikaülikool Raivo Teemets Elektrivarustus<br />
• Faasile 1 mõjuvad faaside 2 <strong>ja</strong> 3 voolude poolt tekitatud<br />
jõud<br />
kusjuures<br />
F1 = F12 + F13<br />
,<br />
<strong>ja</strong><br />
F<br />
12<br />
= 10<br />
−7<br />
cI<br />
2<br />
m<br />
⎛<br />
sinϖt<br />
⋅sin⎜ϖt<br />
−<br />
⎝<br />
2π<br />
⎞<br />
⎟<br />
3 ⎠<br />
F<br />
13<br />
= 0,5 ⋅10<br />
−7<br />
cI<br />
2<br />
m<br />
⎛<br />
sinϖt<br />
⋅sin⎜ϖt<br />
−<br />
⎝<br />
4π<br />
⎞<br />
⎟<br />
3 ⎠<br />
.<br />
60(112)<br />
6. Lühised elektrivõrkudes DK
Tallinna Tehnikaülikool Raivo Teemets Elektrivarustus<br />
• Püsiolukorras faasile 1 mõjuv maksimaalne tõukejõud<br />
<strong>ja</strong> maksimaalne tõmbejõud<br />
F tõuke<br />
cI<br />
−7<br />
2<br />
1 max<br />
= 0,805<br />
⋅10<br />
m<br />
F tõmbe<br />
cI<br />
−7<br />
2<br />
1 max<br />
= 0,055<br />
⋅10<br />
m<br />
⋅<br />
Analoogiliselt<br />
F2 = F21 + F23<br />
.<br />
61(112)<br />
6. Lühised elektrivõrkudes DK<br />
Tallinna Tehnikaülikool Raivo Teemets Elektrivarustus<br />
• Faasijuhtmele 2 mõjuvad maksimaalsed tõmbe- <strong>ja</strong><br />
tõukejõud on võrdsed<br />
•<br />
F<br />
−7<br />
2<br />
2tõmbemax<br />
= F2<br />
tõukemax<br />
= 0,87<br />
⋅10<br />
cIm<br />
• See suurus võetaksegi tugevusarvutuste aluseks.<br />
.<br />
• Suurimad löökvoolud tekivad kolmefaasilistel<br />
lühistel ning seepärast tuleb arvutustes kasutada<br />
kontrollarvutustes just seda varianti.<br />
62(112)<br />
6. Lühised elektrivõrkudes DK
Tallinna Tehnikaülikool Raivo Teemets Elektrivarustus<br />
• Voolulatid paiknevad tihti tugiisolaatoritel. Sel juhul<br />
peab lühise tekkel olema tagatud, et EDJst tekitatud<br />
väändemoment M v ei ületaks isolaatorile lubatavat, s.o.<br />
M v = F l h ≤ M vlub<br />
F l<br />
h<br />
Voolulati isolaatorile mõjuv väändemoment<br />
63(112)<br />
6. Lühised elektrivõrkudes DK<br />
Tallinna Tehnikaülikool Raivo Teemets Elektrivarustus<br />
Lühisvoolude piiramine<br />
• Võimsate toiteallikatega tööstuslikes<br />
elektrivõrkudes oleks va<strong>ja</strong> lühistel tekkivate suurte<br />
voolude termilisele <strong>ja</strong> dünaamilisele vastu pidavaid<br />
selliseid kommutatsiooniaparaate <strong>ja</strong> voolujuhte,<br />
millede paigaldamine tõstaks oluliselt<br />
elektrivarustussüsteemi maksumust. Eeltoodud<br />
põhjusel on va<strong>ja</strong> piirata lühisvoole elektrivõrkudes.<br />
• Piiratakse maksimaalselt lubatavat lühisvoolu või<br />
lühisvõimsust. Näiteks madalpingevõrkudes<br />
võetaske lühisvoolu perioodilise komponendi lubatavaks<br />
maksimaalväärtuseks 50 kA.<br />
64(112)<br />
6. Lühised elektrivõrkudes DK
Tallinna Tehnikaülikool Raivo Teemets Elektrivarustus<br />
• Põhilised lühisvoolude piiramise viisid on järgmised.<br />
1. Võrkude eraldamine üksteisest lahutatud<br />
sektsioonideks, mis viib lühisvoolude kahe- <strong>ja</strong> enamkordse<br />
vähenemiseni vahetult toiteallikate lähedal. Sektsiooni<br />
tarvitite toitekindluse tagamiseks võidakse kasutada ühe<br />
sektsiooni toiteallika avariilisel väl<strong>ja</strong>lülitumisel automaatselt<br />
toimivat sektsioonidevahelist sidet.<br />
2. Üleminek kõrgemale toitepingele toiteallikate sama<br />
võimsuse juures, mis nõuab toiteallikate <strong>ja</strong> elementide<br />
suuremat takistust <strong>ja</strong> seega vähenevad ka lühisvoolud.<br />
65(112)<br />
6. Lühised elektrivõrkudes DK<br />
Tallinna Tehnikaülikool Raivo Teemets Elektrivarustus<br />
3.Voolu piiravate lülitusaparaatide kasutamine, mis<br />
välistavad lühisvoolu kasvamist löökvoolu<br />
maksimaalväärtuseni.<br />
50 kA lühisvooluvoolu piiramine<br />
kolmefaasilises 100-amprises kaitselülitis<br />
66(112)<br />
6. Lühised elektrivõrkudes DK
Tallinna Tehnikaülikool Raivo Teemets Elektrivarustus<br />
• Selliste aparaatide hulka kuulub enamus madal- <strong>ja</strong><br />
kõrgepingelisi sulavkaitsmeid, aga ka osa kaitselüliteid.<br />
Sellise voolu piirava aparaadi poolt läbilastava voolu<br />
soojuslik impulss on nii väike, et ei nõuta selle seadme<br />
taga asuvate voolujuhtide <strong>ja</strong> aparaatide kontrolli<br />
soojuslikule vastupidavusele.<br />
4. Kõrgendatud reaktiiv- või aktiivtakistusega<br />
toiteallikate kasutamine.<br />
Sellisteks toiteallikateks on näiteks kõrgendatud<br />
lühispingega trafod, latt- <strong>ja</strong> õhuliinid, lattjuhtmed. See<br />
meetod on eriti efektiivne kõrgepingevõrkudes, kuna<br />
madalpingevõrkudes on lähisvoolu väärtus tihti määratud<br />
just aktiivtakistusega.<br />
67(112)<br />
6. Lühised elektrivõrkudes DK<br />
Tallinna Tehnikaülikool Raivo Teemets Elektrivarustus<br />
4. Voolupiiravate reaktorite (piirikreaktorite) kasutamine.<br />
Reaktor paigutatakse toiteala<strong>ja</strong>ama <strong>ja</strong>otusseadmesse.<br />
Selline meetod on kõige efektiivsem pingetel 6 <strong>ja</strong> 10 kV, kuid<br />
mõnikord kasutatakse neid ka pingetel 20 <strong>ja</strong> 35 kV <strong>ja</strong><br />
madalpingevõrkudes.<br />
68(112)<br />
6. Lühised elektrivõrkudes DK
Tallinna Tehnikaülikool Raivo Teemets Elektrivarustus<br />
Piirikreaktorid kujutavad endast<br />
ühefaasilist terassüdamikuta<br />
induktiivpooli, mille monoliitsed<br />
keerud on mehaanilise tugevuse<br />
saavutamiseks paigutatud<br />
betoonribidele.<br />
Piirikreaktori<br />
üldvaade<br />
Neid valmistatakse nimivooludele<br />
200 A kuni 4000 A suhtelise<br />
nimireaktiivtakistusega 3 kuni 12 %.<br />
69(112)<br />
6. Lühised elektrivõrkudes DK<br />
Tallinna Tehnikaülikool Raivo Teemets Elektrivarustus<br />
• Väl<strong>ja</strong>viikude arvu <strong>ja</strong> ühendusviisi järgi <strong>ja</strong>gunevad<br />
piirikreaktorid üksik- <strong>ja</strong> kaksikreaktoriteks.<br />
• Üksikreaktorid paigaldatakse kas sektsioonide vahele<br />
(sektsioonireaktorid) või väljundliinidele (liinireaktorid).<br />
3<br />
1<br />
6 – 10 kV<br />
3<br />
2<br />
Piirikreaktorite kasutamine<br />
1- sektsioonireaktor, 2 – liinireaktor, 3 - kõrgepingelüliti<br />
70(112)<br />
6. Lühised elektrivõrkudes DK
Tallinna Tehnikaülikool Raivo Teemets Elektrivarustus<br />
• Kaksikreaktorit kasutatakse üheaegselt nii sektsioonide<br />
vahel kui ka ühises toiteliinis.<br />
Kaksikreaktori (a) <strong>ja</strong> –transformaatori (b) kasutamine<br />
lühisvoolu piiramiseks<br />
71(112)<br />
6. Lühised elektrivõrkudes DK<br />
Tallinna Tehnikaülikool Raivo Teemets Elektrivarustus<br />
• Reaktorite valiku aluseks on nimipinge, nimivool <strong>ja</strong><br />
lühisvoolu piiramiseks va<strong>ja</strong>lik takistus.<br />
• Reaktorite taga paiknevad aparaadid <strong>ja</strong> juhid valitakse<br />
reaktori poolt läbilastava lühisvoolu järgi.<br />
• Reaktorite kasutamine tõstab tunduvalt <strong>ja</strong>otusseadmele<br />
va<strong>ja</strong>likku pindala, mahtu <strong>ja</strong> maksumust.<br />
• Reaktorite kasutamise puuduseks on tarbitava<br />
reaktiivvõimsuse <strong>ja</strong> pingekadude kasv, võrku lülitatavate<br />
mootorite käivitustingimuste halvenemine <strong>ja</strong><br />
elektrivarustussüsteemi stabiilsese vähenemine.<br />
72(112)<br />
6. Lühised elektrivõrkudes DK
Tallinna Tehnikaülikool Raivo Teemets Elektrivarustus<br />
6. Võrgu sektsioneerimine kahe identse<br />
sekundaarmähisega toitetrafo kasutamisega (joonis b).<br />
Selline meetod võib koos piirikreaktoriga kombineerides<br />
osutuda üheks efektiivsemaks suurettevõtete<br />
kõrgepingevõrgu toitmisel suure võimsusega toitetrafodest<br />
(alates 25 MVA).<br />
7. Resonantsvoolupiirikute kasutamine. Selline seade<br />
koosneb reaktorist, kondensaatorpatareist <strong>ja</strong> kiiretoimelisest<br />
küllastusdrosselist.<br />
73(112)<br />
6. Lühised elektrivõrkudes DK<br />
Tallinna Tehnikaülikool Raivo Teemets Elektrivarustus<br />
1<br />
2<br />
U<br />
3<br />
Resonantsvoolupiiriku skeem<br />
1- reaktor, 2 – kondensaatorpatarei, 3 - küllastusdrossel<br />
74(112)<br />
6. Lühised elektrivõrkudes DK
Tallinna Tehnikaülikool Raivo Teemets Elektrivarustus<br />
• Tavatalitluses on kondensaatorpatarei <strong>ja</strong><br />
küllastusdrossel häälestatud resonantsile ning seadme<br />
kogutakistus on lähedane nullile. Lühise puhul võrdub<br />
seadme takistus drosseli takistusega, mis piirabki voolu<br />
kasvu.<br />
• Ühefaasilise lühise puhul võib osutuda va<strong>ja</strong>likuks<br />
jäigalt maandatud neutraaliga madalpingevõrkudes<br />
suurendada lühisvoolu, nt lühendada liinide pikkust,<br />
vähendada faas-neutraali ahela reaktiivtakistust, kasutada<br />
teiste juhitüüpide asemel kaabelliine.<br />
75(112)<br />
6. Lühised elektrivõrkudes DK<br />
Tallinna Tehnikaülikool Raivo Teemets Elektrivarustus<br />
Siirdeprotsessid elektrivarustussüsteemis lühia<strong>ja</strong>listel<br />
toitekatkestustel<br />
• Tööstusettevõtete elektrivarustussüsteemides võivad<br />
toitekatkestustel tänu automaatse toitetaastamise<br />
kasutamisele aset leida lühia<strong>ja</strong>lised toitekatkestused<br />
kestusega 0,5 kuni 5 s.<br />
• Tarvitite käitumine <strong>ja</strong> nende mõju süsteemile sõltub<br />
suuresti süsteemis sel a<strong>ja</strong>l toimuvatest<br />
siirdeprotsessidest.<br />
76(112)<br />
6. Lühised elektrivõrkudes DK
Tallinna Tehnikaülikool Raivo Teemets Elektrivarustus<br />
• Suurima tarvitite grupi tööstusettevõttes moodustavad<br />
tavaliselt vahelduvvoolumootorid, mis toite katkemisel<br />
alustavad mahajooksu.<br />
• Mahajooks 1 kuni 10 4 kW võimsuse <strong>ja</strong> püsiva staatilise<br />
nimimomendi juures võib kesta 0,2 kuni 10 sekundit.<br />
Väiksema koormusmomendi puhul võib see aeg ulatuda<br />
kümnete minutiteni.<br />
• Peale mehaaniliste siirdeprotsesside (mootori<br />
pöörlemiskiiruse vähenemine) leiavad vahelduvvoolumootorites<br />
aset elektromagnetilised siirdeprotsessid, mille<br />
koondväljundiks on klemmipinge <strong>ja</strong> mootoriga ühendatud<br />
toiteliini pinge aeglane sumbumine).<br />
77(112)<br />
6. Lühised elektrivõrkudes DK<br />
Tallinna Tehnikaülikool Raivo Teemets Elektrivarustus<br />
Vahelduvvoolumootori klemmipinge sumbumine pärast<br />
toitepinge katkemist<br />
∆U – hüppeline pingelangus mootori puisteväl<strong>ja</strong><br />
ümber<strong>ja</strong>gunemisest<br />
78(112)<br />
6. Lühised elektrivõrkudes DK
Tallinna Tehnikaülikool Raivo Teemets Elektrivarustus<br />
• Kogu võrgupinge sumbumine sõltub võrgu jõutarbi<strong>ja</strong>te<br />
(elektrimootorid) osakaalust, mootorite mahajooksu<br />
kiirusest, aga ka mootoritega paralleelselt lülitatud<br />
kondensaatorseadmete <strong>ja</strong> muude tarvitite olemasolust.<br />
• Protsess on seda keerulisem, mida erinevamad on<br />
mootorid oma võimsuse <strong>ja</strong> koormuse iseloomu poolest.<br />
• Kõigele lisaks toimub erinevate mootorite vahel<br />
energiavahetus, mistõttu usaldatavate andmete saamine<br />
protsessist on võimalik ainult katselisel teel.<br />
79(112)<br />
6. Lühised elektrivõrkudes DK<br />
Tallinna Tehnikaülikool Raivo Teemets Elektrivarustus<br />
• Eeltoodust tingituna võib jääkpinge kahanemine<br />
võrgus kesta mõnest osast sekundist kuni<br />
mõnekümne sekundini, mis võib raskendada<br />
alapingekaitse realiseerimist.<br />
• Kui elektrivõrku on peale elektrimootorite<br />
ühendatud veel staatilised tarvitid (kuumutus-,<br />
elektrotehnoloogilised <strong>ja</strong> valgustusseadmed),<br />
kiireneb jääkpinge kahanemisprotsess oluliselt.<br />
• Kondensaatorpatareid vastupidi aeglustavad<br />
protsessi tänu mootorite omaergutuse toitele nende<br />
poolt.<br />
80(112)<br />
6. Lühised elektrivõrkudes DK
Tallinna Tehnikaülikool Raivo Teemets Elektrivarustus<br />
• Toitepinge taastumisel võib aset leida võrku<br />
ühendatud tarvitite isekäivitumine, mille lubatuse järgi<br />
<strong>ja</strong>otatakse tarvitid kolme gruppi.<br />
1. grupp.<br />
Tarvitid, millede isekäivitumine on lubamatu<br />
õnnetusjuhtumite, mehhanismide purunemise või<br />
tehnoloogilise protsessi rikkumise tõttu (enamus<br />
tööpinke, inimese poolt juhitavad tõstetranspordiseadmed,<br />
vooluliinide mehhanismid, paljud<br />
keevitusseadmed jms).<br />
81(112)<br />
6. Lühised elektrivõrkudes DK<br />
Tallinna Tehnikaülikool Raivo Teemets Elektrivarustus<br />
2. grupp<br />
Tarvitid, millede kiire käivitumine ei ole nõutav nende<br />
teisejärgulise tähtsuse tõttu (mitmesugused abiseadmed<br />
<strong>ja</strong> -mehhanismid).<br />
3. grupp<br />
Vastutusrikkad tarvitid, millede puhul on lubatud<br />
lühia<strong>ja</strong>line toitekatkestus, kuid mis nõuavad kohest<br />
automaatset isekäivitumist toitepinge taastumisel<br />
(pumbad, ventilaatorid, kliimaseadmed, transportöörid,<br />
tehnoloogilised seadmed jms).<br />
82(112)<br />
6. Lühised elektrivõrkudes DK
Tallinna Tehnikaülikool Raivo Teemets Elektrivarustus<br />
• Isekäivituvad tarvitid võivad toitekatkestuse a<strong>ja</strong>l jääda<br />
võrku lülitatuks või väl<strong>ja</strong> lülituda ning toite taastumisel<br />
automaatselt käivituda. Mõlemal juhul leiavad aset<br />
siiredeprotsessid, mis erinevad tavakäivitusest.<br />
• Isekäivitumise siirdeprotsesside iseloomu järgi<br />
<strong>ja</strong>gunevad tarbi<strong>ja</strong>d mitmesse gruppi.<br />
Mittereguleeritavad madal- <strong>ja</strong> kõrgepingelised<br />
asünkroonmootorid on käivitatavad nimitoitepinge<br />
andmisega staatorimähisele.<br />
83(112)<br />
6. Lühised elektrivõrkudes DK<br />
Tallinna Tehnikaülikool Raivo Teemets Elektrivarustus<br />
Protsesside iseloom sõltub sellest, millise määrani<br />
on pöörlemiskiirus langenud pinge taastumise<br />
hetkeks. Toitekatkestuse a<strong>ja</strong>ks võib<br />
pöörlemiskiirus langeda alla kriitilise või jääda<br />
sellest kõrgemale.<br />
Esimesel juhul võib käivitusvoolu lugeda<br />
võrdseks nimikäivitusvooluga, siirdeprotsessi<br />
kestus aga sõltub jääkpöörlemiskiirusest.<br />
Toitekatkestusel üle 1s loetakse<br />
elektromagnetilised siirdeprotsessid täielikult<br />
lõppenuks <strong>ja</strong> mootor käivitus naga tavalisel<br />
käivitamisel.<br />
84(112)<br />
6. Lühised elektrivõrkudes DK
Tallinna Tehnikaülikool Raivo Teemets Elektrivarustus<br />
Teisel juhul, kui toitekatkestus on alla 1 s,<br />
võib keskmise <strong>ja</strong> suurema võimsusega<br />
mootorites (alates 50 kW) säiluda magnetväli<br />
olulisel määral.<br />
See võib viia löökvoolude <strong>ja</strong> momentide<br />
tekkeni, mis on harilikult pidurdava iseloomuga,<br />
kuna taastuv pinge ei ole faasis jääkpingega.<br />
Tulemuseks on suurem käivitusvool <strong>ja</strong> pikem<br />
käivitus.<br />
85(112)<br />
6. Lühised elektrivõrkudes DK<br />
Tallinna Tehnikaülikool Raivo Teemets Elektrivarustus<br />
Asünkroonmootori isekäivitumise siirdeprotsess<br />
toitepinge taastumisel väikese taandatud inerts- <strong>ja</strong><br />
koormusmomendi puhul<br />
1 – mootori pinge on toite taastumise hetkel faasis võrgupingega,<br />
2 - mootori pinge on toite taastumise hetkel vastasfaasis<br />
võrgupingega<br />
86(112)<br />
6. Lühised elektrivõrkudes DK
Tallinna Tehnikaülikool Raivo Teemets Elektrivarustus<br />
Mittereguleeritavad madal- <strong>ja</strong> kõrgepingelised<br />
sünkroonmootorid.<br />
• Sünkroona<strong>ja</strong>meid iseloomustab suur võimsus <strong>ja</strong> suur<br />
mehaaniline a<strong>ja</strong>konstant, mistõttu nende kiirus<br />
toitekatkestuse järel langeb aeglaselt <strong>ja</strong> võib aset leida<br />
kaks olukorda.<br />
1) mootor jääb sünkronismi,<br />
2) mootor langeb sünkronismist väl<strong>ja</strong>.<br />
• Esimesel juhul ei toimu pinge taastumisel voolutõuget<br />
<strong>ja</strong> mootor jätkab pöörlemist.<br />
87(112)<br />
6. Lühised elektrivõrkudes DK<br />
Tallinna Tehnikaülikool Raivo Teemets Elektrivarustus<br />
• Teisel juhul on va<strong>ja</strong>lik mootori automaatne üleviimine<br />
sünkroniseerimise (käivituse) režiimi.<br />
Vahelduv- <strong>ja</strong> alalisvoolu türistora<strong>ja</strong>mid viiakse tavaliselt<br />
automaatselt üle käivitusrežiimi.<br />
Suure soojusliku a<strong>ja</strong>konstandiga elektrotermilised<br />
seadmed.<br />
• Nende lubatav toitekatkestus on piisavalt pikk <strong>ja</strong><br />
seepärast rakendatakse isekäivitumise kergemate<br />
tingimuste huvides a<strong>ja</strong>list viidet, mille jooksul teiste<br />
tarvitite siirdeprotsessid lõpevad.<br />
Automaatelektrikeevitusseadmete käivitusvoolu tõuge on<br />
suhteliselt väike <strong>ja</strong> seda ei pea arvestama.<br />
88(112)<br />
6. Lühised elektrivõrkudes DK
Tallinna Tehnikaülikool Raivo Teemets Elektrivarustus<br />
Hõõglampide elektromagnetilised siirdeprotsessid kulgevad<br />
nii kiiresti (alla 0,01 s), et nendega ei arvestata.<br />
Luminoroorlampide süttimisaeg on tunduvalt pikem (0,5 –<br />
5 s), kuid voolutõugetega taaskäivitumisel tuleb arvestada<br />
vaid valgustusseadme suure võimsuse puhul.<br />
Kõrgrõhu gaaslahenduslambid süttivad toitekatkestuse<br />
järel alles pärast täielikku maha<strong>ja</strong>htumist, mistõttu nende<br />
käivitus algab olulise viitega teiste tarvititega võrreldes.<br />
Kokkuvõtteks võib öelda, et toitepinge taastumisel tekkivate<br />
voolutõugete põhikomponendid on asünkroon- <strong>ja</strong><br />
sünkroonmasinate käivitusvoolud.<br />
89(112)<br />
6. Lühised elektrivõrkudes DK<br />
Tallinna Tehnikaülikool Raivo Teemets Elektrivarustus<br />
Elektrivarustuse töökindlus<br />
Põhimõisted<br />
• Töökindlus on toote (antud juhul<br />
elektrivarustussüsteemi) omadus täita ettenähtud<br />
ülesandeid, säilitades kasutusa<strong>ja</strong>l oma parameetrid<br />
ettenähtud (nõutavates) piires.<br />
• Töökindlus on kvaliteedi põhikomponente <strong>ja</strong> teda<br />
iseloomustavad eelkõige tõrketus, remonditavus <strong>ja</strong><br />
säilivus.<br />
90(112)<br />
6. Lühised elektrivõrkudes DK
Tallinna Tehnikaülikool Raivo Teemets Elektrivarustus<br />
• Kvantitatiivselt iseloomustavad töökindlust<br />
tõenäosuslikud karakteristikud <strong>ja</strong> parameetrid nagu<br />
tõrketu töö tõenäosus, ressurss, tõrkesagedus <strong>ja</strong> -<br />
intensiivsus.<br />
• Töövõimelisus - objekti võime täita ettenähtud<br />
ülesannet etteantud parameetritele vastavalt.<br />
Töövõimelisuse kao põhjustab tõrge.<br />
• Korrasolek - objekti seisund, mis rahuldab mitte ainult<br />
põhilisi, vaid ka teisejärgulisi nõudeid.<br />
91(112)<br />
6. Lühised elektrivõrkudes DK<br />
Tallinna Tehnikaülikool Raivo Teemets Elektrivarustus<br />
• Rikkisolek - objekti seisund, mil ta ei vasta kas või<br />
ainult üheainsale tehnilises dokumentatsioonis toodud<br />
nõudele. Eristatakse tõrget põhjustavat <strong>ja</strong> mittepõhjustavat<br />
rikkisolekut; esimesel juhul räägitakse<br />
objekti töövõimetusest.<br />
• Piirseisund - objekti seisund, mille juures tema edasine<br />
käit tuleb katkestada seoses tõrketus- või<br />
efektiivsusnõuete rikkumisega ning va<strong>ja</strong>dusega objekti<br />
remontida. Piirseisundi tunnused nähakse ette tehnilises<br />
dokumentatsioonis.<br />
• Tõrge - sündmus, mille tagajärjel objekti töövõimelisus<br />
täielikult või osaliselt kaob.<br />
92(112)<br />
6. Lühised elektrivõrkudes DK
Tallinna Tehnikaülikool Raivo Teemets Elektrivarustus<br />
Tõrkeid liigitatakse<br />
tekkepõhjuse järgi<br />
- konstruktsiooniline (konstrueerimisnormide või -reeglite<br />
eiramine),<br />
- tehnoloogiline (valmistamis- või remondieeskir<strong>ja</strong>de<br />
rikkumine),<br />
- ekspluatatsiooniline (kasutuseeskir<strong>ja</strong>dest<br />
kõrvalekaldumine).<br />
tekkelaadi järgi<br />
- järsk ehk äkktõrge (purunemise tagajärjel),<br />
- aeglane ehk progresseeruv (kulumise, korrosiooni,<br />
vananemise vms. tagajärjel)<br />
93(112)<br />
6. Lühised elektrivõrkudes DK<br />
Tallinna Tehnikaülikool Raivo Teemets Elektrivarustus<br />
ulatuse järgi<br />
- täielik tõrge,<br />
- osaline ehk mahetõrge<br />
seose järgi teiste tõrgetega<br />
- sõltumatu,<br />
- sõltuv<br />
kõrvaldatavuse järgi<br />
- mittekõrvaldatav ehk püsitõrge,<br />
- kõrvaldatav,<br />
- isekõrvalduv.<br />
kõrvaldatavuse keerukuse järgi<br />
- kergeltkõrvaldatav<br />
- raskeltkõrvaldatav<br />
94(112)<br />
6. Lühised elektrivõrkudes DK
Tallinna Tehnikaülikool Raivo Teemets Elektrivarustus<br />
• Tõrketus - objekti omadus säilitada teatavas<br />
a<strong>ja</strong>vahemikus töövõimelisus.<br />
• Remonditavus - objekti kohandatus tõrgete <strong>ja</strong> vigastuste<br />
ennetamiseks, leidmiseks <strong>ja</strong> kõrvaldamiseks remondi teel.<br />
• Säilivus - objekti omadus pidevalt säilitada korrasolekut<br />
säilituse (laosoleku) a<strong>ja</strong>l, transpordil ning pärast seda.<br />
• Töömaht - objekti töötamise maht (aeg). Objekt võib<br />
töötada pidevalt või vaheaegadega; viimasel juhul<br />
võetakse arvesse summaarne töömaht.<br />
95(112)<br />
6. Lühised elektrivõrkudes DK<br />
Tallinna Tehnikaülikool Raivo Teemets Elektrivarustus<br />
o Töömahtu võib mõõta a<strong>ja</strong>-, pikkus-, massi-, mahu-,<br />
pinna- jt. ühikutes (releedel lülituste arvus, autodel<br />
läbisõidukilomeetreis, pastapliiatsil joone pikkuses).<br />
A<strong>ja</strong>ühikuis mõõdetud töömahtu nimetatakse<br />
töövältuseks.<br />
• (Tehniline) ressurss — objekti töömaht kasutuselevõtu<br />
algusest kuni piirseisundi saabumiseni.<br />
• (Kasutus)iga — objekti kasutamise kalendrijärgne kestus<br />
kuni piirseisundi saabumiseni.<br />
96(112)<br />
6. Lühised elektrivõrkudes DK
Tallinna Tehnikaülikool Raivo Teemets Elektrivarustus<br />
• Objektid võivad olla<br />
• taastatavad (töövõime pärast tõrget taastatakse)<br />
• mittetaastatavad (enamasti lihtsad elemendid nagu<br />
transistor või veerelaager).<br />
Töökindluse põhivõrrand<br />
• Allugu katsetustele või jälgimisele ekspluatatsioonis N<br />
objekti mingi a<strong>ja</strong> t kestel. Tõrkunud on sel a<strong>ja</strong>l n objekti.<br />
• Suhteline tõrgete arv<br />
on tõrke tekkimise tõenäosuse statistiline hinnang (kus t võib<br />
97(112)<br />
6. Lühised elektrivõrkudes DK<br />
Tallinna Tehnikaülikool Raivo Teemets Elektrivarustus<br />
olla nii töö aeg kui ka töö maht).<br />
• Kui N on küllalt suur, siis Q(t) iseloomustab tõrke<br />
tekkimise tõenäosust.<br />
• Tõrketu töö tõenäosus<br />
• Kuna tõrke tekkimine <strong>ja</strong> tõrketu töö on teineteist<br />
välistavad sündmused, siis nende tõenäosuste summa<br />
võrdub ühega:<br />
98(112)<br />
6. Lühised elektrivõrkudes DK
Tallinna Tehnikaülikool Raivo Teemets Elektrivarustus<br />
• Tõrke <strong>ja</strong>otumist a<strong>ja</strong>s iseloomustab tõrkesagedus, mille<br />
hinnang on<br />
<strong>ja</strong> arvkarakteristik<br />
kus ∆n <strong>ja</strong> ∆Q(t) on vastavalt tõrkunud elementide arvu kasv<br />
<strong>ja</strong> tõrke tekkimise tõenäosus a<strong>ja</strong>vahemikul ∆t.<br />
Tõrke tekkimise tõenäosus<br />
Kui t = ∞, siis Q(t) = 1.<br />
99(112)<br />
6. Lühised elektrivõrkudes DK<br />
Tallinna Tehnikaülikool Raivo Teemets Elektrivarustus<br />
• Tõrketu töö tõenäosus<br />
• Tõrkeintensiivsus λ(t) on erinevalt tõrkesagedusest<br />
taandatud antud hetkel töökorras olevate elementide<br />
arvule:<br />
Et<br />
siis<br />
100(112)<br />
6. Lühised elektrivõrkudes DK
Tallinna Tehnikaülikool Raivo Teemets Elektrivarustus<br />
Võttes arvesse, et<br />
on ,<br />
kust<br />
Seega<br />
101(112)<br />
6. Lühised elektrivõrkudes DK<br />
Tallinna Tehnikaülikool Raivo Teemets Elektrivarustus<br />
• Töökindluse põhivõrrand:<br />
Graafiliselt<br />
Tõrketu töö (P) <strong>ja</strong> tõrke (Q) tõenäosus<br />
102(112)<br />
6. Lühised elektrivõrkudes DK
Tallinna Tehnikaülikool Raivo Teemets Elektrivarustus<br />
Mõningate elektrivarustussüsteemi elementide keskmiste<br />
tõrgete <strong>ja</strong> töövõimelisuse taastamisa<strong>ja</strong> väärtused<br />
Elemendi nimetus Tõrgete arv aastas Töövõimelisuse<br />
taastamisaeg, h<br />
Lahklüliti 0,01 2<br />
Lühisti 0,02 10<br />
Madalpingeline kaitselüliti 0,05 4<br />
Kõrgepingeline sulavkaitse 0,1 2<br />
Madalpingeõhuliin (1 km pikkune) 0,02 5<br />
Sünkroongeneraator 1 100<br />
Madalpingeline asünkroonmootor 0,1 50<br />
Kõrgepingeline asünkroonmootor 0,1 160<br />
103(112)<br />
6. Lühised elektrivõrkudes DK<br />
Tallinna Tehnikaülikool Raivo Teemets Elektrivarustus<br />
• Tabelis on toodud tõrgete keskmised väärtused.<br />
Tegelikud väärtused sõltuvad olulisel määral konkreetse<br />
elektrivarustuselemeni parameetritest. Näiteks kasvab<br />
pinget madaldava trafo tõrgete arv nimiprimaarpinge<br />
kasvamisel oluliselt.<br />
Pinget madaldava trafo tõrgete sõltuvus nimiprimaarpinge<br />
väärtusest<br />
104(112)<br />
6. Lühised elektrivõrkudes DK
Tallinna Tehnikaülikool Raivo Teemets Elektrivarustus<br />
• Elektrivarustussüsteemi elementide tüüpilisteks<br />
tõrkeks on voolujuhtide isolatsiooni riknemine, mis viib<br />
lühiseni <strong>ja</strong> selle elemendi automaatse väl<strong>ja</strong>lülitumiseni.<br />
Tõrgete hulka kuuluvad ka juhtmete <strong>ja</strong> teiste voolujuhtide<br />
katkemine, mitmesuguste seadmete osade purunemine,<br />
ülekuumenemine jt nähtused, mis viivad avariitalitluseni.<br />
• Pärast elektrivarustussüsteemi elemendi tõrget võib<br />
osutuda va<strong>ja</strong>likuks selle elemendi häälestamine, remont,<br />
ülevaatus, maha<strong>ja</strong>hutamine normaaltemperatuurini,<br />
kaitseelementide vahetamine vms.<br />
105(112)<br />
6. Lühised elektrivõrkudes DK<br />
Tallinna Tehnikaülikool Raivo Teemets Elektrivarustus<br />
• Elektrivarustussüsteem koosneb paljudest lülidest,<br />
milledest osa on teineteisest sõltuvad (ühe tõrge<br />
põhjustab ka ülejäänute töö katkemise), osa aga on<br />
vastastikku reserveeritavad.<br />
Teineteisest sõltuvate elementide puhul nende<br />
tõrgete tõenäosused liituvad, mille tõttu süsteemi tõrke<br />
tõenäosus kasvab.<br />
Vastastikku reserveeritavate elementide kasutamine<br />
tõstab töökindlust nii oluliselt, et selliste elementide arvu<br />
tõstetakse harva üle 2.<br />
106(112)<br />
6. Lühised elektrivõrkudes DK
Tallinna Tehnikaülikool Raivo Teemets Elektrivarustus<br />
• Tõrgete iseloomustus<br />
Nõuetekohase käidu puhul näeb tõrgete statistiline kõver<br />
väl<strong>ja</strong> nii:<br />
Tõrkeintensiivsuse muutumine<br />
a<strong>ja</strong>st:<br />
I - sissetöötamisperioodi tõrked<br />
<strong>II</strong> - normaalse ekspluateerimise<br />
perioodi sirge<br />
<strong>II</strong>I - tõrgete intensiivse tõusu<br />
perioodi kõver<br />
IV - ennetava remondi mõju<br />
iseloomustav kõver<br />
107(112)<br />
6. Lühised elektrivõrkudes DK<br />
Tallinna Tehnikaülikool Raivo Teemets Elektrivarustus<br />
• Mistahes tõrkele eelneb tõrkuva elemendi<br />
vigastumisprotsess ehk kahjustus. Selle kulg võib olla<br />
prognoositav või mitteprognoositav.<br />
• Aeglasi e. progresseeruvaid tõrkeid põhjustavate<br />
protsesside - väsimuse, kulumise, korrosiooni <strong>ja</strong><br />
vananemise - kulg on üldjuhul prognoositav.<br />
• Äkktõrkeid, näiteks pikselöögi kahjustusi, pole võimalik<br />
ette näha. Küll aga saab konkreetset tüüpi objektide<br />
kasutamisest või katsetamisest kogutud statistiliste<br />
andmete omamisel prognoosida nende tõrgete tekke<br />
tõenäosust.<br />
108(112)<br />
6. Lühised elektrivõrkudes DK
Tallinna Tehnikaülikool Raivo Teemets Elektrivarustus<br />
• Prognoositavad pole ka sissetöötamisperioodil (I)<br />
ilmnevad tõrked, mis sõltuvad projekteerimis-, <strong>ja</strong><br />
valmistamisvigadest <strong>ja</strong> -puudustest, samuti var<strong>ja</strong>tud<br />
defektidest põhjustatud äkktõrked. Tähtsaim abinõu on<br />
seadeldise sissetöötamine enne müümist või<br />
kasutuselevõttu. Puudused kõrvaldatakse, asendades<br />
defektsed detailid <strong>ja</strong> koostud töövõimelistega.<br />
• Kolmandal perioodil domineerivad tõrked, mida on<br />
põhjustanud vananemine, korrosioon, kulumine <strong>ja</strong><br />
väsimus, on prognoositavad nende protsesside<br />
kulgemise seaduspärasuste tundmise korral.<br />
109(112)<br />
6. Lühised elektrivõrkudes DK<br />
Tallinna Tehnikaülikool Raivo Teemets Elektrivarustus<br />
• Töökindlust aitab tõsta (kõver IV) kriitiliste detailide<br />
väl<strong>ja</strong>vahetamine ennetava remondi a<strong>ja</strong>l.<br />
Tehniline diagnostika<br />
• Tõrgete avastamisel <strong>ja</strong> ennetamisel on oluline osa<br />
diagnostikal. Va<strong>ja</strong>likku teavet annavad mitmesugused<br />
mõõteriistad <strong>ja</strong> andurid. Diagnoosimise objekt võib olla<br />
tervikseade või mõni tema üksikosa.<br />
110(112)<br />
6. Lühised elektrivõrkudes DK
Tallinna Tehnikaülikool Raivo Teemets Elektrivarustus<br />
• Tehnilist seisukorda hinnatakse iseloomulike tunnuste<br />
<strong>ja</strong> parameetrite järgi, mida võib liigitada<br />
1) väljundparameetrid, mis vastavalt tehnilistele<br />
tingimustele määravad seadeldise töövõimelisuse.<br />
Jõumasinail võib kontrollida väljundvõimsust või<br />
kasutegurit, töömasinail tootlikkust <strong>ja</strong>/või kvaliteeti, trafol<br />
näiteks pinget. Nii saab andmeid töövõime kohta, kuid<br />
enamasti ei saa kindlaks teha kahjustuse liiki ega<br />
asukohta.<br />
2) kahjustused, mis on põhjustanud või võivad<br />
põhjustada tõrkeid. Liikuvatel detailidel on sellisteks<br />
kulumine, deformatsioon, korrodeerumisaste vms., mis<br />
võimaldavad hinnata tehnilist seisukorda ning olla<br />
diagnoosimisparameetriks. Enamasti järgneb kahjustuste<br />
kontroll eelmisele, väljundparameetrite kontrolli etapile.<br />
111(112)<br />
6. Lühised elektrivõrkudes DK<br />
Tallinna Tehnikaülikool Raivo Teemets Elektrivarustus<br />
3)kaudsed tunnused, mille kontrollimine on eriti tõhus siis,<br />
kui väljundparameetreid on raske mõõta. Hea on, kui<br />
masinat saab tema töötamise a<strong>ja</strong>l kontrollida pidevalt.<br />
Sellise uurimise nimi on seire ehk monitooring.<br />
Kontrollitavateks tunnusteks võivad olla akustilised<br />
signaalid (müra), nt. trafo õli temperatuurimuutused,<br />
mootorite laagrite määrdes leiduvate kulumisproduktide<br />
hulk, suurus <strong>ja</strong> koosseis jne.<br />
Kokkuvõttes tuleb rõhutada, et elektrivarustussüsteemi<br />
töökindlus on väga aktuaalne valdkond, milles tehakse<br />
palju uuringuid <strong>ja</strong> investeeringuid eesmärgiga<br />
vähendada ootamatutest toitekatkestustest tingitud<br />
ma<strong>ja</strong>nduslikku kahju.<br />
112(112)<br />
6. Lühised elektrivõrkudes DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
7 ELEKTRI KVALITEET<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 9. peatükil<br />
1(120)<br />
7. Elektri kvaliteet DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
7.1 Elektri kvaliteedi mõiste<br />
• Tarbi<strong>ja</strong> olukorra tervikuna määrab elektrivarustuse<br />
kvaliteet, mis koosneb elektri kvaliteedist <strong>ja</strong> elektrienergia<br />
tarnimisega seotud teeninduse kvaliteedist .<br />
• Jaotusvõrk peab tagama elektrivarustuse kvaliteedi, mis<br />
<strong>ja</strong>guneb omakorda pinge kvaliteediks <strong>ja</strong><br />
toitekatkestustega seotud elektrivarustuspidevuseks.<br />
• Tähelepanu va<strong>ja</strong>b ka elektri tootmise kvaliteet.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 9. peatükil<br />
2(120)<br />
7. Elektri kvaliteet DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
Elektrivarustuse kvaliteet<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 9. peatükil<br />
3(120)<br />
7. Elektri kvaliteet DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Elektri kvaliteet mõjutab ma<strong>ja</strong>nduslikult elektrisüsteemi,<br />
võrguettevõtete seadmete <strong>ja</strong> kõigi elektritarbi<strong>ja</strong>te tööd.<br />
• Tänapäeval on tööstuses tõusnud elektroonika <strong>ja</strong><br />
automaatika osakaal, samuti infotehnoloogia tähtsus.<br />
Kõik elektroonikaseadmed on tundlikud toitepinge<br />
häirumisele, kuid on ka ise häiringute allikad.<br />
• Elektri kvaliteet on tihedalt seotud mõistetega nagu<br />
seadmete töökindlus, eluiga, kasutegur, stabiilsus,<br />
valeoperatsioonid, rikked jm.<br />
• Suur on pikkade katkestuste tõttu andmata <strong>ja</strong> saamata<br />
jäänud elektrienergia maksumus.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 9. peatükil<br />
4(120)<br />
7. Elektri kvaliteet DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Liigpinged võivad nii tarbi<strong>ja</strong> kui ka võrguettevõtte<br />
elektriseadmeid rikkuda või täielikult hävitada.<br />
• Vaba elektriturg annab tarbi<strong>ja</strong>tele võimaluse<br />
elektrienergia tarni<strong>ja</strong>t valida. Ühtlasi on tõusnud ka<br />
tarbi<strong>ja</strong>te huvi <strong>ja</strong> nõudmised elektri kvaliteedi vastu.<br />
• Elektri kvaliteediga tuleb arvestada elektrivõrgu<br />
ma<strong>ja</strong>nduslikul plaanimisel.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 9. peatükil<br />
5(120)<br />
7. Elektri kvaliteet DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Plaanimise eesmärk on minimeerida summaarseid<br />
kulusid<br />
F = K inv + K käit + K hool + K kat = min<br />
kus K inv – investeeringud<br />
K käit – käidukulud (kaod, personal, tagavarad)<br />
K hool – hoolduskulud<br />
K kat – katkestuskulud.<br />
• Elektri kvaliteedi probleemide lahendamine toimub<br />
järgmiste etappide kaupa:<br />
probleemi tuvastamine,<br />
probleemi iseloomustamine,<br />
võimalike lahenduste piiritlemine,<br />
lahenduste tehniline <strong>ja</strong> ma<strong>ja</strong>nduslik hindamine.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 9. peatükil<br />
6(120)<br />
7. Elektri kvaliteet DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
Ebakvaliteetsest elektrienergiast tingitud kahjud võivad<br />
olla küllaltki suured. Tabelis 7.1 on näidatud pingelohu<br />
rahaline mõju erinevatele ettevõtetele.<br />
Tabel. Hinnangulised rahalised kahjud pingelohu korral<br />
Tööstus Võimalik rahaline<br />
kahju (USD)<br />
Paberitööstus 30 000<br />
Keemiatööstus (plast, klaas 50 000<br />
jm)<br />
Autotööstus 75 000<br />
Krediitkaartide andmetöötlus 250 000<br />
Pooljuhtidetööstus 2 500 000<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 9. peatükil<br />
7(120)<br />
7. Elektri kvaliteet DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
Investeeringud pinge kvaliteedi tõstmisesse on eriti<br />
põhjendatud seal, kus tulemuseks on toodangu praak <strong>ja</strong><br />
hävinemine.<br />
Suuri kulutusi kvaliteediprobleemide vältimiseks on<br />
enamikul juhtudel tarvis teha võrguettevõt<strong>ja</strong>l.<br />
Vastastikune koostöö elektrivarustuse osapoolte vahel on<br />
igati soovitatav, kuna võrgu mõjutamine ühe tarbi<strong>ja</strong> poolt<br />
avaldab mõju ka teistele sama piirkonna tarbi<strong>ja</strong>tele.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 9. peatükil<br />
8(120)<br />
7. Elektri kvaliteet DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
7.2 Elektri kvaliteedinäita<strong>ja</strong>d<br />
Vahelduvvoolu elektriseadme normaalseks toimimiseks<br />
peab võrgusagedus olema lähedane nimisagedusele,<br />
toitepinge lähedane nimipingele, pinge siinuseline <strong>ja</strong><br />
kolmefaasilise tarbi<strong>ja</strong> puhul ka sümmeetriline.<br />
Nii elektrivõrgu kui muude elektriseadmete häiretundlikkust<br />
<strong>ja</strong> häiringute tagasimõju hõlmab mõiste<br />
elektromagnetiline ühilduvus.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 9. peatükil<br />
9(120)<br />
7. Elektri kvaliteet DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
Pinge kvaliteedinäita<strong>ja</strong>teks on<br />
võrgusagedus<br />
pingetase <strong>ja</strong> aeglased pingemuutused<br />
pingelohud <strong>ja</strong> kiired pingemuutused<br />
lühia<strong>ja</strong>lised toitekatkestused<br />
pikaa<strong>ja</strong>lised toitekatkestused<br />
võrgusageduslikud liigpinged<br />
transientliigpinged<br />
toitepinge asümmeetria<br />
kõrgemad harmoonikud<br />
vaheharmoonikud<br />
signaalpinged<br />
alaliskomponendid vahelduvvooluvõrkudes.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 9. peatükil<br />
10(120)<br />
7. Elektri kvaliteet DK
Pinge<br />
Pikaa<strong>ja</strong>lised<br />
katkestused<br />
Flikker<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
Olulisemad elektri kvaliteedi näita<strong>ja</strong>d <strong>ja</strong> neid<br />
iseloomustavad omadused on joonisel .<br />
+10%<br />
100%<br />
-10%<br />
Pingelohk<br />
Aeglased pinge<br />
muutused<br />
< ✂ 10% < ✂10%<br />
1%<br />
Kiired pinge<br />
muutused<br />
Lühia<strong>ja</strong>lised<br />
katkestused<br />
3min<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
Võib normeerida ka sageduse kõikumist ∆f = f max − f min , s.o<br />
vahet suurima <strong>ja</strong> vähima sageduse väärtuse vahel<br />
kindlaksmääratud a<strong>ja</strong>vahemikul, ning elektrilist aega<br />
kus t a – astronoomiline aeg<br />
f – talitlussagedus<br />
f n – nimisagedus.<br />
t<br />
e<br />
=<br />
1<br />
f<br />
n<br />
t a<br />
∫<br />
0<br />
f<br />
dt<br />
a<br />
Tuleb tähele panna, et sagedus on sama kogu<br />
ühendsüsteemis. Vaid ajutiste saartalitluste <strong>ja</strong> varutoite<br />
kasutamise a<strong>ja</strong>l võib sagedus olla määratud väiksemas<br />
ulatuses. Nendel juhtudel on standardi nõuded leebemad:<br />
50 Hz ± 2% (49…51 Hz) 95% nädalast<br />
50 Hz ± 15% (42,5…57,5 Hz) 100% a<strong>ja</strong>st.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 9. peatükil<br />
13(120)<br />
7. Elektri kvaliteet DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
7.2.2 Pingetase <strong>ja</strong> aeglased pingemuutused<br />
Aeglased pingemuutused on pinge efektiivväärtuse<br />
suurenemised või vähenemised, mida iseloomustatakse<br />
pinge kõrvalekaldega ehk pingehälbega<br />
U − U<br />
∆U = U − U ∆U =<br />
%<br />
n või n 100<br />
U<br />
Standardi kohaselt peab 95% toitepinge efektiivväärtuse<br />
10-minutilistest keskväärtustest olema normaaltingimustel,<br />
arvestamata rikkeid <strong>ja</strong> toitekatkestusi, igas nädalaintervallis<br />
vahemikus U n ± 10%. Kaugel asuvates piirkondades võib<br />
pinge erijuhtudel olla U n +10/–15%. Tarbi<strong>ja</strong>id tuleb sellest<br />
teavitada.<br />
n<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 9. peatükil<br />
14(120)<br />
7. Elektri kvaliteet DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
Kui liitumispunktis on keskpinge, nõuab standard, et<br />
95% pinge 10-minutilistest keskväärtustest oleks<br />
U c ± 10%, kus U c on lepinguline pinge.<br />
Võib vaadelda ka pinge kõrg- <strong>ja</strong> normaalkvaliteeti.<br />
Madalpingevõrgus pingekvaliteedi<br />
kõrgtase, kui efektiivväärtuse 10-minutiline keskväärtus on<br />
220...240 V <strong>ja</strong> 10-minutiliste keskväärtuste keskväärtus<br />
225...235 V<br />
normaaltase, kui efektiivväärtuse 10-minutiline<br />
keskväärtus on 207...244 V<br />
standardtase, kui 95% efektiivväärtuse 10-minutilistest<br />
keskväärtustest on 207...253 V <strong>ja</strong> 10-minutiliste<br />
keskväärtuste keskväärtus alati 195,5...253 V.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 9. peatükil<br />
15(120)<br />
7. Elektri kvaliteet DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
Keskpingevõrgus on<br />
kõrgtase, kui efektiivväärtuse 10-minutiline keskväärtus on<br />
U C ± 4% <strong>ja</strong> 10-minutiliste keskväärtuste keskväärtus U C ±<br />
2,5%<br />
normaaltase, kui efektiivväärtuse 10-minutiline<br />
keskväärtus on U C ± 10%<br />
standardtase, kui 95% efektiivväärtuse 10-minutilistest<br />
keskväärtustest on U C ± 10%.<br />
7.2.3 Pinge asümmeetria<br />
Pinge asümmeetria on mitmefaasilise võrgu seisund,<br />
mille puhul faasipingete efektiivväärtused või<br />
faasidevahelised nihkenurgad pole võrdsed.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 9. peatükil<br />
16(120)<br />
7. Elektri kvaliteet DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
Asümmeetriat iseloomustavaks näita<strong>ja</strong>ks on pinge<br />
vastujärgnevus- <strong>ja</strong> pärijärgnevuskomponendi suhe –<br />
asümmeetriategur<br />
U<br />
k a =<br />
U<br />
2<br />
1<br />
Asümmeetriateguri võib arvutada ka faasidevaheliste<br />
pingete kaudu<br />
k a<br />
=<br />
1 −<br />
1 +<br />
3 − 6β<br />
3 − 6β<br />
β =<br />
100<br />
%<br />
, kus 2 2 2<br />
( ) 2<br />
Normaaltalitlusel ei tohi vastujärgnevuskomponendi<br />
efektiivväärtuse 10-minutiline keskväärtus madal- <strong>ja</strong><br />
keskpingel ületada 2% pärijärgnevuskomponendist<br />
iganädalastel mõõtmistel 95% juhtudest.<br />
U<br />
U<br />
4<br />
12<br />
12<br />
+ U<br />
+ U<br />
4<br />
23<br />
23<br />
+ U<br />
+ U<br />
4<br />
31<br />
31<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 9. peatükil<br />
17(120)<br />
7. Elektri kvaliteet DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
Mõnes piirkonnas võib 3-faasilises liitumispunktis<br />
asümmeetria olla kuni 3%.<br />
Kui vaadelda ka kvaliteedi kõrg- <strong>ja</strong> normaaltaset, siis on<br />
nädalas<br />
kõrgtase, kui kõik k a ≤ 1%<br />
normaaltase, kui kõik k a ≤ 1,5%<br />
standardtase, kui 95% a<strong>ja</strong>st k a ≤ 2%.<br />
Vastujärgnevuskomponent häirib tarvitite, eriti mootorite<br />
talitlust.<br />
Nulljärgnevuskomponent tekitab neutraalinihke –<br />
pingetõusu keskpingevõrkude faasijuhtmete <strong>ja</strong> maa vahel,<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 9. peatükil<br />
18(120)<br />
7. Elektri kvaliteet DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
lisakoormuse isolatsioonile <strong>ja</strong> pingetrafode magnetahelatele.<br />
Nulljärgnevuskomponenti pole seni normeeritud.<br />
7.2.4 Kiired pingemuutused<br />
Kiired pingemuutused ehk pinge kõikumine on<br />
järjestikuliste pingemuutuste kogum või pingekõvera<br />
mähisjoone tuiklemine. Pinge kõikumist hinnatakse pinge<br />
muutumise ulatusega<br />
(U<br />
max<br />
U<br />
min<br />
)<br />
δU = U max<br />
−U δU =<br />
− 100%<br />
min või<br />
U<br />
n<br />
Kiireid pingemuutusi põhjustavad peamiselt koormuse<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 9. peatükil<br />
19(120)<br />
7. Elektri kvaliteet DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
muutused tarbi<strong>ja</strong>paigaldistes või lülitused võrgus.<br />
Normaaltingimustel ei ületa madalpingemuutused<br />
tavaliselt 5% nimipingest, kuid teatud tingimustel võivad<br />
need mõnel korral päevas olla kuni 10%.<br />
Keskpingele on need piirväärtused vastavalt 4% <strong>ja</strong> 6%.<br />
Lühia<strong>ja</strong>list pingemuutust, mille puhul toitepinge on<br />
väiksem kui 90% nimipingest, loetakse pingelohuks. Kui<br />
pingemuutused on perioodilised, siis on lubatud muutuste<br />
ulatus väiksem.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 9. peatükil<br />
20(120)<br />
7. Elektri kvaliteet DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
10<br />
Pinge suhteline muutus %<br />
1<br />
0,1<br />
0,01<br />
0,1 1 10 100 1000 10000<br />
Muutusi minutis tk<br />
Pinge suurim lubatud muutumisulatus sõltuvalt<br />
muutuste sagedusest<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 9. peatükil<br />
21(120)<br />
7. Elektri kvaliteet DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
Suurim pingekõikumistega seotud probleem on värelus<br />
(flikker). Värelus on nägemisaistingu ebaühtlus, mis on<br />
tingitud valguse kõikuvast heledusest või muutlikust<br />
spektraal<strong>ja</strong>otusest.<br />
Pinge efektiivväärtuse võnkumise sageduseks on<br />
väreluse korral 1…25(30) Hz. Värelusel on pinge<br />
efektiivväärtus enam<strong>ja</strong>olt 0,9…1,1 nimipingest.<br />
Kõige häirivamaks loetakse võnkumise sagedust<br />
8…10 Hz. Väreluse toime on subjektiivne <strong>ja</strong> võib muutuda<br />
olenevalt tajumistingimustest <strong>ja</strong> a<strong>ja</strong>st.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 9. peatükil<br />
22(120)<br />
7. Elektri kvaliteet DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
Normaalselt peab valgusallikate väreluse kestevtugevus<br />
95% a<strong>ja</strong>st olema P<br />
lt<br />
≤ 1.<br />
Väreluse kestevtugevus P<br />
lt leitakse kahe tunni jooksul<br />
kaheteistkümnes 10-minutilises a<strong>ja</strong>vahemikus mõõdetud<br />
väreluse lühia<strong>ja</strong>lise tugevuse P<br />
st põh<strong>ja</strong>l valemiga<br />
P<br />
lt<br />
P<br />
12 3<br />
3<br />
st<br />
= ∑<br />
i=<br />
1 12 .<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 9. peatükil<br />
23(120)<br />
7. Elektri kvaliteet DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
129800<br />
129600<br />
129400<br />
Pinge, V<br />
129200<br />
129000<br />
128800<br />
128600<br />
0 2 4 6 8<br />
Aeg, s<br />
Kaarahju tööst põhjustatud pinge<br />
fluktuatsioonid<br />
10<br />
Võimalikku värelust põhjustava pinge lainekuju on joonisel<br />
7.4.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 9. peatükil<br />
24(120)<br />
7. Elektri kvaliteet DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
Pingelohk on toitepinge järsk langus lühikeseks a<strong>ja</strong>ks<br />
tasemeni 90% kuni 1% nimipingest.<br />
Pingelohke iseloomustatakse nende kestusega ∆ T <strong>ja</strong><br />
sügavusega ∆ U . Pingelohu kestus on tavaliselt 10 ms<br />
(poolperiood) kuni 1 min. Pingelohu sügavus on<br />
nimipinge <strong>ja</strong> pingelohu a<strong>ja</strong>l esineva vähima pinge<br />
efektiivväärtuste vahe.<br />
Kui pinge väärtus langeb alla 1%, loetakse seda<br />
toitekatkestuseks.<br />
Kolmefaasilises süsteemis lähtutakse faasist, kus<br />
pingelohk on suurim.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 9. peatükil<br />
25(120)<br />
7. Elektri kvaliteet DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
1<br />
Pinge U N<br />
0.5<br />
0<br />
-0.5<br />
<br />
a)<br />
Pinge %<br />
-1<br />
110<br />
100<br />
90<br />
70<br />
Aeg ms<br />
∆T = 140 ms<br />
kestus<br />
∆U = 30%<br />
sügavus<br />
U<br />
ulatus<br />
10<br />
0<br />
b) 0 50 100 150 200 250<br />
Aeg ms<br />
Pinge hetk- (a) <strong>ja</strong> efektiivväärtused (b) pingelohu<br />
korral<br />
300<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 9. peatükil<br />
26(120)<br />
7. Elektri kvaliteet DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
Pingelohku iseloomustavad omadused on<br />
ulatus – säilinud pinge efektiivväärtus mingis punktis,<br />
sügavus – pinge efektiivväärtuse erinevus<br />
nimiefektiivväärtusest,<br />
kestus – aeg, mille kestel on pinge efektiivväärtus alla<br />
90% pinge nimiefektiivväärtusest,<br />
faasinurga muutumine (faasinihe) – pinge nulli läbimise<br />
nihe<br />
koht pingelainel, kus toimub pinge vähenemine <strong>ja</strong><br />
taastumine – mõõdetakse, kui pinge faasinurka, mille<br />
juures pinge tegelikult väheneb või taastub<br />
asümmeetria pinge vähenemisel kolmes faasis.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 9. peatükil<br />
27(120)<br />
7. Elektri kvaliteet DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
Pingelohud tekivad riketest tarbi<strong>ja</strong>paigaldistes või<br />
<strong>ja</strong>otusvõrgus <strong>ja</strong> on juhuslikud.<br />
Pingelohu kestus on tavaliselt määratud releekaitse<br />
toimega.<br />
Pingelohu sügavusele avaldavad mõju<br />
asünkroonmootorid <strong>ja</strong> kondensaatorpatareid.<br />
Kolmefaasilise pinge efektiivväärtuse muutused<br />
ühefaasilise maaühenduse ning sellele järgneva<br />
väl<strong>ja</strong>lülituse <strong>ja</strong> eduka taaslülituse korral on joonisel 7.6.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 9. peatükil<br />
28(120)<br />
7. Elektri kvaliteet DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
10<br />
8<br />
Pinge kV<br />
6<br />
4<br />
2<br />
0<br />
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0<br />
Aeg s<br />
Kolmefaasilise pinge efektiivväärtuste muutumine<br />
ühefaasilise maaühenduse, fiidri väl<strong>ja</strong>lülitumise <strong>ja</strong> eduka<br />
taaslülituse korral<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 9. peatükil<br />
29(120)<br />
7. Elektri kvaliteet DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
Pingelohkude hulk ühe aasta jooksul võib ulatuda<br />
mõnekümne tuhandeni.<br />
Enamiku pingelohkude kestus on väiksem kui 1 s <strong>ja</strong><br />
nende suhteline sügavus alla 60%, kuid võib esineda ka<br />
kestvamaid <strong>ja</strong> sügavamaid pingelohke.<br />
110/20 kV<br />
Latt A<br />
Rike<br />
Latt A<br />
Pinge normaaltase U N<br />
Lati A <strong>ja</strong> tervete<br />
fiidrite pinge<br />
Rikkis fiider<br />
Rikkekoht<br />
Kaugus<br />
latist A<br />
Keskpingevõrgu pingetase kolmefaasilise lühise a<strong>ja</strong>l<br />
Pinge V<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 9. peatükil<br />
30(120)<br />
7. Elektri kvaliteet DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
Lühise a<strong>ja</strong>l lattidel A esinev pinge U F sõltub ennekõike<br />
lühistatud liinilõigu takistusest Z L <strong>ja</strong> lühisetakistusest Z F .<br />
Teatud mõju on ka süsteemi takistusel Z Q <strong>ja</strong> trafo takistusel<br />
Z T .<br />
Kui eeldada, et lattidel oli enne lühist nimipinge U n , siis<br />
kus I k on lühisvool.<br />
Z L + Z F<br />
U F =<br />
U n = ( Z L + Z F ) I<br />
Z + Z + Z + Z<br />
Q<br />
T<br />
L<br />
F<br />
k<br />
Pingelohke fikseerivad uuemat tüüpi kvaliteedimõõturid..<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 9. peatükil<br />
31(120)<br />
7. Elektri kvaliteet DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
7.2.5 Liigpinged<br />
Liigpinged on võrgusageduslikud või transientliigpinged.<br />
Võrgusageduslik liigpinge on suhteliselt pika kestusega<br />
liigpinge faasijuhtmete või faasijuhtme <strong>ja</strong> maa vahel. See<br />
tekib tavaliselt lülitustoimingute või rikete tagajärjel.<br />
Tüüpilised võrgusageduslike liigpingete põhjused on<br />
ühefaasilise maalühise puhul pinge tõus tervetes<br />
faasides,<br />
pinge tõus ferroresonantsi tõttu, kus resonantsi<br />
põhjustab lähestikku asuvate elektriaparaatide<br />
mahtuvus <strong>ja</strong> küllastuva magnetahela induktiivsus,<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 9. peatükil<br />
32(120)<br />
7. Elektri kvaliteet DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
PEN-juhtme katkemine madalpingevõrgus<br />
asümmeetri-lise koormuse korral,<br />
trafo astmelüliti või inverteri regulaatori rikked,<br />
reaktiivvõimsuse ülekompenseerimine.<br />
Standardi EVS-EN 50160 järgi ei ole võrgusageduslike<br />
liigpingete väärtus faasijuhi <strong>ja</strong> maa vahel madalpingel<br />
tavaliselt üle 1,5 kV.<br />
Keskpingel ei ületa liigpinge 1,7 U n , kui neutraal on<br />
maandatud jäigalt või üle takisti. Isoleeritud või<br />
resonantsmaandatud neutraaliga võrkudes ei ületa<br />
liigpinge tavaliselt 2,0 U n .<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 9. peatükil<br />
33(120)<br />
7. Elektri kvaliteet DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
Tähelepanu tuleb pöörata ka pingetõusudele.<br />
Pingetõusuna mõistetakse pinge efektiivväärtuse<br />
suurenemist 1,1…1,8 kordse nimipingeni kestusega<br />
0,5 perioodi (10 ms) kuni 1 minut.<br />
Nii nagu pingelohud on ka pingetõusud peamiselt<br />
põhjustatud võrgus esinevatest riketest, kuid<br />
erinevalt pingelohkudest ei ole pingetõusud nii<br />
sagedased.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 9. peatükil<br />
34(120)<br />
7. Elektri kvaliteet DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
Suuri võrgusageduslikke liigpingeid põhjustab<br />
ferroresonants, milles osalevad mahtuvus <strong>ja</strong><br />
küllastuva magnetahela induktiivsus.<br />
Erinevalt lineaarsest resonantsist, mis põhjustab kõrgeid<br />
sinusoidaalseid pingeid <strong>ja</strong> voole, tekitab ferroresonants<br />
kaootilise lainekujuga <strong>ja</strong> tasemega pingeid <strong>ja</strong> voole.<br />
Tavaliselt leiab ferroresonants aset tühijooksuolukorras<br />
trafo <strong>ja</strong> teatud pikkusega kaabli talitluses.<br />
Ferroresonantsi esinemise tõenäosus sõltub veel<br />
maandamata trafo primaarmähise lülitusgrupist<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 9. peatükil<br />
35(120)<br />
7. Elektri kvaliteet DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
(kolmnurka ühendatud primaarmähisel võib<br />
ferroresonants esineda küllaltki lühikese kaabli korral),<br />
süsteemi tugevusest (süsteemi madal lühisvõimus<br />
suurendab resonantsi tõenäosust), kolmefaasilistes<br />
võrkudes kasutatavatest ühefaasilistest<br />
lülitusseadmetest jm.<br />
Ferroresonants põhjustab seadmete kuumenemist,<br />
kõrgeid pingeid <strong>ja</strong> liigpingepiirikute rikkeid,<br />
flikkereid jm.<br />
Ferroresonantsi iseloomulikuks omaduseks on<br />
trafodest lähtuv eriline heli. Kontrollitud ferroresonantsi<br />
saab ära kasutada elektri kvaliteedi tõstmiseks.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 9. peatükil<br />
36(120)<br />
7. Elektri kvaliteet DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
600<br />
400<br />
Pinge, kV<br />
200<br />
0<br />
-200<br />
-400<br />
-600<br />
0 200 400 600 800<br />
Aeg, s<br />
1000<br />
Tühijooksus trafo ferroresonantsist tingitud<br />
madalsageduslik liigpinge<br />
Transientliigpinge on võnkuv või mittevõnkuv<br />
liigpinge, mis on tugevalt sumbuv ning kestab mõne<br />
millisekundi või vähem.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 9. peatükil<br />
37(120)<br />
7. Elektri kvaliteet DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
Mittevõnkuvaid transiente iseloomustatakse nende<br />
frondi tõusu <strong>ja</strong> sumbumise a<strong>ja</strong>ga. Näiteks mõistetakse<br />
1,2/50 µs 2000 voldise impulsstransiendi all impulssi, mis<br />
saavutab 2000 V amplituudväärtuse 1,2 µs jooksul ning<br />
seejärel sumbub pooleni amplituudväärtusest 50 µs<br />
jooksul.<br />
Impulsstransiendi polaarsus on kas positiivne või<br />
negatiivne. Enam levinud impulsstransientliigpingete<br />
tekita<strong>ja</strong>ks on äike.<br />
Madalpingel ei ole transientliigpinge tippväärtus harilikult<br />
üle 6 kV.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 9. peatükil<br />
38(120)<br />
7. Elektri kvaliteet DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
Välgu indutseeritud liigpinge on suurema<br />
tippväärtusega, kuid väiksema energiasisaldusega,<br />
mistõttu on enamasti ka ohutum kui pikema kestusega<br />
lülitusliigpinge.<br />
Sageduse järgi klassifitseeritakse võnkuvaid transiente<br />
kõrg-, kesk- <strong>ja</strong> madalsageduslikeks.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 9. peatükil<br />
39(120)<br />
7. Elektri kvaliteet DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
0<br />
2<br />
Vool kA<br />
-5<br />
-10<br />
-15<br />
-20<br />
Pinge U N<br />
1<br />
0<br />
-1<br />
-25<br />
-2<br />
0 60 120 0 5 10 15<br />
a) Aeg s<br />
b)<br />
Aeg ms<br />
Pikselöögist põhjustatud vooluimpulss (a) <strong>ja</strong> <strong>ja</strong>otustrafo<br />
väl<strong>ja</strong>lülitamisest põhjustatud pinge siirdeprotsess (b)<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 9. peatükil<br />
40(120)<br />
7. Elektri kvaliteet DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
Kõrgsageduslikeks loetakse transiente, mille<br />
võnkesagedus on 500 kHz või enam ning mille tüüpilist<br />
kestust saab mõõta mikrosekundites. Sellised transiendid<br />
tekivad näiteks koormuste lülitamisel.<br />
Keskmise sagedusega on transiendid sagedusega<br />
5…500 kHz <strong>ja</strong> kestusega kümneid mikrosekundeid. Siia<br />
kuuluvad kondensaatorpatareide <strong>ja</strong> kaablite lülitamisest<br />
põhjustatud transiendid ning ka impulsstransientidest<br />
tingitud võnkuvad transiendid.<br />
Madalsageduslikeks loetakse transiente, mille sagedus<br />
on väiksem kui 5 kHz ning kestus 0,3…50 ms.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 9. peatükil<br />
41(120)<br />
7. Elektri kvaliteet DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
Selliseid transiente, põhjuseks näiteks kondensaatorpatarei<br />
pingestamine, võib kohata kesk- <strong>ja</strong><br />
madalpingevõrkudes, kus tekkivad pingetransiendid<br />
sagedusega 300…900 Hz, mille amplituudväärtus on kuni<br />
2,0 U n ning kestus 0,5…3 perioodi (10…60 ms).<br />
2.0<br />
1.5<br />
1.0<br />
Pinge, U N<br />
0.5<br />
0.0<br />
-0.5<br />
-1.0<br />
-1.5<br />
0 20 40 60 80<br />
Aeg, s<br />
Kondensaatorpatarei pingestamisest tingitud<br />
madalsageduslik võnkuv transient 35 kV<br />
100<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 9. peatükil<br />
42(120)<br />
7. Elektri kvaliteet DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
Jaotusvõrkudes esineb ka võnkuvaid transiente, mille<br />
sagedus on alla 300 Hz. Need transiendid on põhiliselt<br />
seotud ferroresonantsiga <strong>ja</strong> trafode pingestamisega.<br />
7.2.6 Harmoonikud<br />
Enamasti eeldatakse, et elektrivõrgu pinge <strong>ja</strong> vool on<br />
siinuselise lainekujuga. Tihti esineb ka moonutatud<br />
kujuga perioodilist lainet.<br />
Moonutused on seletatavad kõrgemate<br />
harmoonikutega, mida põhjustavad mittelineaarsed<br />
elektritarvitid.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 9. peatükil<br />
43(120)<br />
7. Elektri kvaliteet DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
Viimasel a<strong>ja</strong>l on harmoonikute probleem tõusnud esile<br />
jõuelektroonikal põhinevate seadmete leviku tõttu, mis<br />
koosnevad erineva sagedusega siinuseliselt<br />
muutuvatest komponentidest.<br />
Komponentidel on neile iseloomulik amplituud U h ,<br />
sagedus f h = hω0<br />
/ 2π<br />
<strong>ja</strong> faasinurk ψ h . Põhikomponendi<br />
sagedus elektrivarustuses on f 1 = ω0<br />
/ 2π<br />
= 50 Hz.<br />
Elektriliste suuruste käsitlemisel nimetatakse vaadeldud<br />
komponente põhi- <strong>ja</strong> kõrgemateks harmoonikuteks.<br />
Erandjuhtudel esinevad ka vahe- ehk interharmoonikud<br />
<strong>ja</strong> alaliskomponent.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 9. peatükil<br />
44(120)<br />
7. Elektri kvaliteet DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
on näide moonutatud lainekujust, kus põhiharmooniku<br />
kõrval on lisaks kolm kõrgemat harmoonikut paaritu<br />
järjekorranumbriga h = 3, 5 <strong>ja</strong> 11.<br />
Amplituud<br />
Aeg<br />
Resulteeruv laine<br />
Põhikomponent<br />
3 harmoonik<br />
5 harmoonik<br />
11 harmoonik<br />
Moonutatud lainekuju näide<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 9. peatükil<br />
45(120)<br />
7. Elektri kvaliteet DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
Moonutatud lainekujuga voolu või pinget võib niisiis<br />
vaadelda koosnevana suurest arvust harmoonikutest.<br />
Praktiliselt piirdub vaadeldav harmoonikute arv h max =<br />
25…50.<br />
Ühiselt võib harmoonikuid kujutada spektrina. Enamasti<br />
on selline spekter diskreetne <strong>ja</strong> sisaldab vaid paarituid<br />
harmoonikuid. Vaheharmoonikute esinemise korral võib<br />
spekter olla ka pidev.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 9. peatükil<br />
46(120)<br />
7. Elektri kvaliteet DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
0.4<br />
0.2<br />
Vool A<br />
0.0<br />
-0.2<br />
a)<br />
-0.4<br />
Aeg<br />
b)<br />
Vool A<br />
0.07<br />
0.06<br />
0.05<br />
0.04<br />
0.03<br />
0.02<br />
0.01<br />
0.00<br />
0 600<br />
Sagedus Hz<br />
1200 1800<br />
Luminofoorlampide voolu kuju (a) <strong>ja</strong> harmoonikute<br />
spekter (b)<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 9. peatükil<br />
47(120)<br />
7. Elektri kvaliteet DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
Kõrgemaid harmoonikuid võib hinnata ühiselt<br />
harmoonmoonutusteguriga (total harmonic distortion<br />
factor, THD Factor), mis arvutatakse valemiga<br />
THD =<br />
40<br />
∑<br />
h=<br />
2<br />
THD-d kasutatakse enamasti kirjeldamaks pinge<br />
moonutusi. Kuna pinge põhikomponent muutub ainult<br />
paari protsendi ulatuses, siis on THD peaaegu alati<br />
tähenduslik arv. Joonisel 7.13 on elamupiirkonna<br />
<strong>ja</strong>otusala<strong>ja</strong>ama pinge THD muutumine ühe nädala jooksul.<br />
(U<br />
U<br />
1<br />
h<br />
)<br />
2<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 9. peatükil<br />
48(120)<br />
7. Elektri kvaliteet DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
4%<br />
3%<br />
U THD<br />
2%<br />
1%<br />
0%<br />
E T K N R L P<br />
THD muutumine ühe nädala jooksul<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 9. peatükil<br />
49(120)<br />
7. Elektri kvaliteet DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
Voolu moonutuste kujutamine THD väärtustega on tihti<br />
eksitav. Väikse voolu korral võib harmoonikute suhteline<br />
osakaal voolus <strong>ja</strong> seega ka THD olla kõrge, kuid ohtlikku<br />
mõju elektrivarustusele see ei avalda.<br />
Voolu harmoonikute peegeldamiseks on otstarbekam<br />
kasutada nõudlusmoonutustegurit (total demand<br />
distortion, TDD), mille korral kasutatakse uuritava juhtumi<br />
põhikomponendi asemel voolu maksimaalset väärtust I max<br />
TDD =<br />
h<br />
max<br />
∑<br />
h=<br />
2<br />
I<br />
I<br />
max<br />
2<br />
h<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 9. peatükil<br />
50(120)<br />
7. Elektri kvaliteet DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
Põhilised mittelineaarsed koormused on<br />
jõuelektroonikat kasutavad <strong>ja</strong> elektrilahendusel ra<strong>ja</strong>nevad<br />
tööstuskoormused: juhitavad a<strong>ja</strong>mid, alaldid, inverterid,<br />
kaarahjud, keevitusseadmed, lahenduslambid jm.<br />
Mittelineaarseteks koormusteks on ka sellised kodu- <strong>ja</strong><br />
kontoritarvitid nagu televiisorid, mikrolaine- <strong>ja</strong><br />
induktsioonahjud, arvutid, printerid, kopeermasinad jt.<br />
Tänapäeva modernsetes tööstusettevõtetes on<br />
mitmesuguseid mittelineaarseid koormusi, mis võivad<br />
põhjustada küllaltki suuri voolu moonutusi. Joonisel on läbi<br />
kolmefaasilise muunduri toidetava reguleeritava a<strong>ja</strong>mi<br />
(adjustable speed drive, ASD) põhjustatud voolu<br />
moonutused <strong>ja</strong> nende harmoonikute spekter.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 9. peatükil<br />
51(120)<br />
7. Elektri kvaliteet DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
200<br />
100<br />
Vool A<br />
0<br />
-100<br />
a)<br />
-200<br />
Aeg<br />
b)<br />
Vool A<br />
0.07<br />
0.06<br />
0.05<br />
0.04<br />
0.03<br />
0.02<br />
0.01<br />
0.00<br />
0 200 400 600 800 1000 1200 1400<br />
Sagedus Hz<br />
1600 1800 2000<br />
Läbi muunduri toidetava a<strong>ja</strong>mi voolu kuju (a) <strong>ja</strong><br />
harmoonikute spekter (b)<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 9. peatükil<br />
52(120)<br />
7. Elektri kvaliteet DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
Harmoonikuid tekitavad ka küllastuvad seadmed nagu<br />
trafod <strong>ja</strong> muud elektromagnetilised seadmed, mil on<br />
terassüdamik. Nendes seadmetes põhjustab harmoonikuid<br />
raua magneetimiskõvera mittelineaarsus.<br />
<br />
Harmoonikute korral koosneb moonutatud laine mitmest<br />
erineva amplituudiga siinuselisest komponendist,<br />
mistõttu pinge <strong>ja</strong> voolu efektiivväärtused avalduvad<br />
seostega<br />
h<br />
2<br />
max⎛<br />
1 ⎞ 1 2 2 2<br />
U = ∑⎜<br />
U h ⎟ = U1<br />
+ U 2 + U3<br />
+ ... + U<br />
h=<br />
1⎝<br />
2 ⎠ 2<br />
h<br />
2<br />
max⎛<br />
1 ⎞ 1 2 2 2<br />
I = ∑⎜<br />
I h ⎟ = I1<br />
+ I 2 + I 3 + ... + I<br />
h=<br />
1⎝<br />
2 ⎠ 2<br />
2<br />
h<br />
2<br />
h<br />
max<br />
max<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 9. peatükil<br />
53(120)<br />
7. Elektri kvaliteet DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
Muutuvad ka aktiiv-, reaktiiv- <strong>ja</strong> näivvõimsuse avaldised.<br />
P = U1I1<br />
cosϕ1<br />
Q = ∑ U h I h sinϕ<br />
h<br />
h<br />
Näivvõimsuse saamiseks tuleb sisse tuua moonutatud<br />
võimsuse D mõiste. Moonutatud võimsus tähistab kõiki<br />
voolu <strong>ja</strong> pinge ristkorrutisi erinevatel sagedustel, mis ei<br />
anna tulemiks keskmist võimsust<br />
2<br />
S = P + Q +<br />
2<br />
D<br />
2<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 9. peatükil<br />
54(120)<br />
7. Elektri kvaliteet DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
Harmoonikute juures tuleb tähelepanu pöörata ka<br />
faasijärgnevusele.<br />
harmoonikud numbritega h = 1, 7, 13,… – pärijärgnevus<br />
harmoonikud numbritega h = 5, 11, 17,… – vastujärgnevus<br />
kolmandad harmoonikud h = 3, 9, 15,… – nulljärgnevus.<br />
Harmoonikute levimisele võrgus avaldab mõju võrgu<br />
impedants.<br />
Harmoonikute levikut võivad oluliselt suurendada<br />
resonantsnähtused, mis sõltuvad kondensaatorpatareide<br />
olemasolust <strong>ja</strong> aktiivkoormuse osakaalust.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 9. peatükil<br />
55(120)<br />
7. Elektri kvaliteet DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
Pingeallikas<br />
E<br />
Z<br />
Teised koormused<br />
U = E - ZI<br />
I<br />
Harmoonikute<br />
generaator<br />
Mittelineaarse koormuse mõju toitepingele<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 9. peatükil<br />
56(120)<br />
7. Elektri kvaliteet DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
Elektrivõrgu induktiivtakistus on lineaarses sõltuvuses<br />
sagedusest, mistõttu h-nda harmooniku korral on<br />
reaktiivtakistus<br />
X<br />
Lh<br />
= 2πf<br />
Aktiivtakistuse võib lugeda samaks kuni üheksanda<br />
harmoonikuni. Kõrgemate sageduste korral tuleb esile<br />
pinnaefekti mõju ning liinide <strong>ja</strong> kaablite aktiivtakistus on<br />
ligikaudu võrdeline ruutjuurega sagedusest.<br />
h<br />
L<br />
Kondensaatorpatareide reaktants on sagedusega<br />
pöördvõrdeline<br />
1<br />
X Ch =<br />
f C<br />
2π<br />
h<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 9. peatükil<br />
57(120)<br />
7. Elektri kvaliteet DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
Ahelal, mis sisaldab nii mahtuvuslikke kui ka<br />
induktiivseid komponente, on üks või mitu<br />
resonantssagedust, mille puhul induktiivne <strong>ja</strong> mahtuvuslik<br />
takistus on võrdsed<br />
1 1<br />
f r =<br />
2π<br />
LC<br />
Juhul kui mingi harmooniku sagedus võrdub<br />
resonantssagedusega, võivad sellel sagedusel järsult<br />
tõusta pinge <strong>ja</strong> voolu väärtused.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 9. peatükil<br />
58(120)<br />
7. Elektri kvaliteet DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
- harmoonikute allikas<br />
Võimaliku paralleelresonantsi probleemiga<br />
elektrivõrk<br />
Harmoonikute resonantsi kujunemist iseloomustab<br />
võrgu sageduskarakteristik, mis kujutab näivtakistuse<br />
sõltuvust harmooniku järjekorranumbrist või vastavast<br />
sagedusest.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 9. peatükil<br />
59(120)<br />
7. Elektri kvaliteet DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
Z h<br />
50<br />
40<br />
30<br />
20<br />
10<br />
50%<br />
30%<br />
kVAr KP<br />
kVA T<br />
= 10%<br />
Kondensaatorpatareita<br />
0<br />
1 5 9 13 17 21 25<br />
Harmoonik<br />
Sageduskarakteristiku muutus kondensaatorpatarei <strong>ja</strong><br />
trafo võimsuse suhte muutumisel<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 9. peatükil<br />
60(120)<br />
7. Elektri kvaliteet DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
Elektrivõrgus esineb ka <strong>ja</strong>daresonantsi, mis tekib, kui<br />
kondensaatorpatarei mahtuvus <strong>ja</strong> trafo või liini<br />
induktiivsus paistavad harmoonikute allikatele LC<strong>ja</strong>daahelana.<br />
- harmoonikute allikas<br />
Võimaliku <strong>ja</strong>daresonantsi probleemiga elektrivõrk<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 9. peatükil<br />
61(120)<br />
7. Elektri kvaliteet DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
Tähelepanu tuleb pöörata vaheharmoonikutele, mille<br />
sagedus pole põhiharmooniku suhtes täisarvkordne.<br />
Vaheharmoonikuid põhjustavad sagedusmuundurid,<br />
tsüklokonverterid, induktsioonahjud, keevitusseadmed<br />
jm. Vaheharmoonikud võivad tekitada elektrivõrgus küllaltki<br />
tugeva resonantsi, kui vaheharmoonikute sagedus ühtib<br />
võrgu resonantssagedusega.<br />
Vaheharmoonikud põhjustavad ka värelust ning häireid<br />
madalasageduslikes kaugjuhtimissüsteemides.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 9. peatükil<br />
62(120)<br />
7. Elektri kvaliteet DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
Vahelduvvooluvõrgus võib esineda ka alaliskomponent<br />
tingituna geomagnetilistest häiringutest või muundurite<br />
asümmeetriast.<br />
Normaaltingimustel ei tohi kõrgemate harmoonikute<br />
pinge efektiivväärtuse 10-minutiline keskväärtus ületada<br />
tabelis toodud väärtusi.<br />
Kõrgemaid harmoonikuid üle 25. järku, samuti<br />
vaheharmoonikuid ei normeerita. Üksikute kõrgemate<br />
harmoonikute pinge suuremaid väärtusi võib põhjustada<br />
resonants.<br />
Harmoonmoonutusteguri väärtus ei tohi ületada 8%.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 9. peatükil<br />
63(120)<br />
7. Elektri kvaliteet DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
Tabel. Kõrgemate harmoonikute pinge lubatud väärtused<br />
nimipinge suhtes<br />
Paaritud harmoonikud<br />
3-ga <strong>ja</strong>gumatud 3-ga <strong>ja</strong>guvad<br />
Suhteline<br />
Suhteline<br />
Järk h pinge U h % Järk h pinge<br />
%<br />
U h<br />
Paarisharmoonikud<br />
Järk h<br />
5 6,0 3 5,0 2 2,0<br />
7 5,0 9 1,5 4 1,0<br />
11 3,5 15 0,5 6...24 0,5<br />
13 3,0 21 0,5<br />
17 2,0<br />
19 1,5<br />
23 1,5<br />
25 1,5<br />
Suhteline<br />
pinge<br />
%<br />
U h<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 9. peatükil<br />
64(120)<br />
7. Elektri kvaliteet DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
Võib vaadelda ka kvaliteedi kõrg- <strong>ja</strong> normaaltaset:<br />
kõrgtase – harmoonmoonutustegur THD ≤ 3%<br />
normaaltase – kõik U h väärtused on tabeli 9.2 kohased <strong>ja</strong><br />
THD ≤ 6%<br />
standardtase – 95% a<strong>ja</strong>st on U h väärtused tabeli kohased<br />
<strong>ja</strong> THD ≤ 8%.<br />
7.2.7 Signaalpinged<br />
Pinge lainekuju häirivad harmoonikute kõrval ka<br />
toitepingele pealdatud signaalpinged teabe<br />
edastamiseks elektrivarustusvõrgus <strong>ja</strong><br />
tarbi<strong>ja</strong>paigaldises.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 9. peatükil<br />
65(120)<br />
7. Elektri kvaliteet DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
Eestis on kasutusel sel põhimõttel toimivaid<br />
elektriarvestite kauglugemissüsteeme.<br />
Jaotusvõrgus eristatakse kolme liiki pealdatud<br />
signaalpingeid:<br />
- madalsageduslikud kaugjuhtimissignaalid sagedusega<br />
110…3000 Hz,<br />
- kandesagedussignaalid sagedusega 3…148,5 kHz <strong>ja</strong><br />
- võrgu tähistussignaalid (pingekõvera valitud punktile<br />
lisatud lühia<strong>ja</strong>lised transiendid).<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 9. peatükil<br />
66(120)<br />
7. Elektri kvaliteet DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
Normatiivide kohaselt ei tohi signaalpinge 3-sekundiline<br />
keskmine 99% kestel ööpäevast ületada joonisel näidatud<br />
piire.<br />
10<br />
Signaalpinge %<br />
1<br />
0.1 1 10 100<br />
Sagedus kHz<br />
Madalpingevõrkude lubatav suhteline signaalpinge<br />
protsentides nimipinge suhtes sõltuvalt sagedusest<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 9. peatükil<br />
67(120)<br />
7. Elektri kvaliteet DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
Tarbi<strong>ja</strong>paigaldiste toitevõrgus võib kasutada<br />
kandesignaale sagedusega 95...148,5 kHz.<br />
Signaalide edastamine tarbi<strong>ja</strong>te vahel ei ole lubatud.<br />
7.3 Toitekatkestused<br />
Tarbi<strong>ja</strong> seisukohalt on esmase tähtsusega toite<br />
katkematus ehk üldisemalt elektrivarustuspidevus, mida<br />
hinnatakse normaalse toitekatkestuseta talitluse kestuse<br />
järgi antud a<strong>ja</strong> vältel.<br />
<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 9. peatükil<br />
68(120)<br />
7. Elektri kvaliteet DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
Toitekatkestusi võib liigitada pikkadeks kestusega üle 3<br />
minuti <strong>ja</strong> lühikesteks. Lühikesed toitekatkestused<br />
sarnanevad pingelohkudega (p 7.2.4).<br />
7.3.1 Toitekatkestuse mõiste<br />
Toitekatkestus on standardi EVS-EN 50160 kohaselt<br />
seisund, kus pinge on tarnepunktis väiksem kui 1%<br />
lepingulisest pingest. Toitekatkestus võib olla plaaniline<br />
või ootamatu.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 9. peatükil<br />
69(120)<br />
7. Elektri kvaliteet DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
Ootamatud toitekatkestused loetakse pikaa<strong>ja</strong>liseks, kui<br />
nad kestavad üle 3 minuti.<br />
Alla 3 minuti kestvaid katkestusi loetakse lühia<strong>ja</strong>listeks.<br />
Kui seejuures pinge ületab 1%, on tegemist<br />
pingehälbega.<br />
Plaanilised katkestused on tingitud töödest<br />
<strong>ja</strong>otusvõrgus. Neist teatatakse ette, mistõttu tarbi<strong>ja</strong>l on<br />
võimalik katkestuse kahjusid minimeerida.<br />
Ootamatuid katkestusi põhjustavad <strong>ja</strong>otusvõrguvälised<br />
sündmused (nt pikne, kaevetööd) või seadmete rikked.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 9. peatükil<br />
70(120)<br />
7. Elektri kvaliteet DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
Lühia<strong>ja</strong>lisi toitekatkestusi tekitab automaatne<br />
taaslülitamine.<br />
Toitekatkestusega seotud mõisteid.<br />
Seisak ehk talitluskõlbmatus<br />
Tõrge või rike (failure) –<br />
Sundseisak (forced outage) –Plaaniline seisak<br />
(scheduled outage) –<br />
Normaalilm (normal weather) –<br />
Ebasoodus ilm (adverse weather) –<br />
Lülitusaeg (switching time) –<br />
(Tõrketa) talitlusaeg (exposure time) –<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 9. peatükil<br />
71(120)<br />
7. Elektri kvaliteet DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
Seisakusagedus ehk seisakuintensiivsus (või ka<br />
tõrkesagedus ehk tõrkeintensiivsus) (outage rate, failure<br />
rate) –<br />
Seisakuaeg (kestus) (outage duration) –<br />
Katkestus (interruption) –<br />
sundkatkestus (forced interruption) –<br />
plaaniline katkestus (scheduled interruption) –<br />
Katkestuskestus (interruption duration) –<br />
lühikatkestus (momentary interruption) –<br />
kestevkatkestus (sustained interruption) –<br />
Elektrivarustuskindlus (reliability of power supply) ehk<br />
toitepidevus (service continuity),<br />
ka teeninduse töökindlus (service reliability)<br />
<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 9. peatükil<br />
72(120)<br />
7. Elektri kvaliteet DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
o toitekatkestuste erisagedus SAIFI (system average<br />
interruption frequency index) – aasta või muu<br />
a<strong>ja</strong>vahemiku T toitekatkestuste arvu <strong>ja</strong> selle a<strong>ja</strong> jooksul<br />
teenindatud klientide keskmise arvu N S suhe, kui i-ndal<br />
kliendil on olnud n i katkestust<br />
f<br />
CS<br />
=<br />
∑<br />
N<br />
o toitekatkestuse keskmine kestus kliendi kohta SAIDI<br />
(system average interruption duration index), kui t ij on i-<br />
nda kliendi j-nda katkestuse kestus<br />
U<br />
CS<br />
=<br />
i<br />
N<br />
S<br />
n<br />
i<br />
T<br />
∑∑<br />
i<br />
S<br />
j<br />
T<br />
t<br />
ij<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 9. peatükil<br />
73(120)<br />
7. Elektri kvaliteet DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
o kliendi toitekatkestuse keskmine kestus CAIDI<br />
(customer average interruption duration index), kui j-nda<br />
kliendi katkestuste arv on n j<br />
T<br />
l<br />
=<br />
∑∑<br />
i<br />
∑<br />
7.3.2 Pikad toitekatkestused<br />
o Pikkadel toitekatkestustel on elektri kvaliteedi<br />
seisukohalt määrav tähtsus. Oluline on nii<br />
toitekatkestuste esinemise sagedus kui nende kestus.<br />
Umbes 90% katkestustest leiab aset keskpingevõrgus,<br />
ülejäänud 10% madalpingevõrgus.<br />
j<br />
j<br />
n<br />
t<br />
j<br />
ij<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 9. peatükil<br />
74(120)<br />
7. Elektri kvaliteet DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Pikad toitekatkestused on kas plaanilised või tingitud<br />
püsirikkest.<br />
• Rikke korral lülitab releekaitse fiidri väl<strong>ja</strong> <strong>ja</strong> toiteta jäävad<br />
kõik selle fiidriga seotud tarbi<strong>ja</strong>d.<br />
• Enne kui selgub, et tegemist on püsirikkega, toimub<br />
tavaliselt kiirtaaslülitus <strong>ja</strong> seejärel viittaaslülitus pinge<br />
pausiga umbes 0,3 s <strong>ja</strong> 1...2 min.<br />
• Püsirikke korral tuleb kiiresti väl<strong>ja</strong> selgitada rikke koht,<br />
isoleerida rike <strong>ja</strong> seal, kus võimalik, taastada toide.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 9. peatükil<br />
75(120)<br />
7. Elektri kvaliteet DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Plaanilised katkestused puudutavad tavaliselt vähem<br />
tarbi<strong>ja</strong>id kui katkestused rikete korral. Ka võib töid teha<br />
a<strong>ja</strong>l, mil see tekitab tarbi<strong>ja</strong>tele kõige vähem<br />
ebameeldivusi.<br />
• Plaaniliste katkestuste kahju vähendab oluliselt nendest<br />
etteteatamine.<br />
• Toitekatkestuste kahju on raske kvantitatiivselt<br />
määrata. Kahju sõltub nii katkestuste arvust kui nende<br />
kestusest.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 9. peatükil<br />
76(120)<br />
7. Elektri kvaliteet DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
Katkestuste sagedust mõjutavad järgmised tegurid:<br />
<strong>ja</strong>otusvõrgu tüüp <strong>ja</strong> liinide pikkus (õhuliinid, õhukaablid,<br />
maakaablid)<br />
neutraali maandamisviis<br />
liigpingekaitse tüüp<br />
releekaitse struktuur <strong>ja</strong> sätted<br />
maastiku tüüp<br />
ilmastik (pikne, talv)<br />
loomade rohkus.<br />
Toitekatkestuste sagedusele mõjub oluliselt võrgu<br />
topoloogia <strong>ja</strong> neutraali kompenseerimisviis. Oluline on<br />
seadmete hooldus <strong>ja</strong> õigeaegne uuendamine.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 9. peatükil<br />
77(120)<br />
7. Elektri kvaliteet DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
Katkestuste kestus sõltub vea asukoha leidmise <strong>ja</strong><br />
ümberlülituste tegemise a<strong>ja</strong>st. Oluline on rakendada<br />
va<strong>ja</strong>liku tasemega <strong>ja</strong>otusvõrgu talitluse tugisüsteemi<br />
(DMS). Otsustava tähtsusega on kaugjuhitavad<br />
lülituspunktid <strong>ja</strong> kaugjälgitavad rikkeindikaatorid. Eriti<br />
efektiivsed on need seadmed maapiirkondades.<br />
<br />
Nõuded toitekatkestuste suhtes fikseeritakse<br />
võrguettevõtte <strong>ja</strong> tarbi<strong>ja</strong> vahelises lepingus.<br />
Kõrgema elektrivarustuskindlusega võrguteenuse<br />
puhul, mille eest klient maksab kõrgemat hinda, on<br />
kriitilised katkestusa<strong>ja</strong>d lühemad.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 9. peatükil<br />
78(120)<br />
7. Elektri kvaliteet DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
Leppetrahve ei maksta, kui katkestuse on põhjustanud<br />
vääramatu jõud (nt tormituul kiirusega üle 24 m/s),<br />
erakorralised piiramised (süsteemihalduri tegevus, mis<br />
on sätestatud elektrituruseaduses) või kliendi süü.<br />
7.3.3 Lühikesed toitekatkestused<br />
Lühikesi toitekatkestusi tekitavad enamasti rikked<br />
elektrivõrgus.<br />
Keskpingevõrgu õhuliinide riketest 90% on mööduvad<br />
ning kaovad taaslülituse toimel.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 9. peatükil<br />
79(120)<br />
7. Elektri kvaliteet DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
Kiirtaaslülituse tulemusel kaob 75% riketest, ülejäänud<br />
15% likvideerib viittaaslülitus. Vaid 10% õhuliinide riketest<br />
on püsivad.<br />
Kiirtaaslülituse 0,3...0,4 s pausi <strong>ja</strong> viittaaslülituse<br />
1...2 min pausi a<strong>ja</strong>ks jäävad toiteta vastava fiidri tarbi<strong>ja</strong>d.<br />
Seevastu lühise a<strong>ja</strong>l, mille kestus oleneb releekaitse<br />
toimest, tekib pingelohk, mis puudutab kõiki toitepiirkonna<br />
tarbi<strong>ja</strong>id.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 9. peatükil<br />
80(120)<br />
7. Elektri kvaliteet DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
Joonisel esitatud skeemil kogeb fiidri 1 tarbi<strong>ja</strong> rikke<br />
hetkel pingelohku <strong>ja</strong> sellele järgnevat toitekatkestust<br />
juhul, kui rike leiab aset samal fiidril.<br />
Ülekandevõrk<br />
Jaotusvõrk<br />
110 kV<br />
4<br />
20 kV<br />
3<br />
2<br />
1<br />
Tarbi<strong>ja</strong><br />
Rikkekohad võrguettevõtte elektrivõrgus<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 9. peatükil<br />
81(120)<br />
7. Elektri kvaliteet DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
Fiider lülitatakse väl<strong>ja</strong> releekaitse toimel, järgneb<br />
taaslülitamine. Kui rike on ajutine ning taaslülitamine<br />
edukas, siis on katkestus lühiaegne.<br />
Rikke eraldamine võib toimuda ka sulavkaitsmega, nagu<br />
on näidatud fiidril 4. Tarbi<strong>ja</strong> normaalne pinge taastub, kui<br />
rikke koht võrgust eraldatakse.<br />
Kuna ülekandevõrgus on tegemist paralleelliinidega,<br />
lülitub lühiste korral vigane liin väl<strong>ja</strong> ning tarbi<strong>ja</strong>te<br />
varustamine elektriga jätkub teise ahela kaudu.<br />
Taaslülituste sagedust vähendavad oluliselt maakaablid.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 9. peatükil<br />
82(120)<br />
7. Elektri kvaliteet DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
Taaslülitusi vähendavad ka õhukaablid, liinitrasside<br />
puhastamine puudest jm. Taaslülitust rakendatakse ka<br />
ühefaasilistel lühistel, kui lühisvoolud on suured.<br />
Taaslülitustega seotud lühikeste toitekatkestuste kahju<br />
määramine on problemaatiline. Võimalik on esitada<br />
piiranguid taaslülituste arvu kohta teatud a<strong>ja</strong>vahemikus.<br />
Näiteks Soomes soovitatakse, et kiirtaaslülituste arv ei<br />
tohiks olla üle 50 aastas <strong>ja</strong> üle 25 kuus, asulates ning maal<br />
vastavalt 100 <strong>ja</strong> 50. Kiired taaslülitused tekitavad kahju<br />
põhiliselt tööstusettevõtetele. Väiketarbi<strong>ja</strong>tele võivad need<br />
ka märkamata jääda.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 9. peatükil<br />
83(120)<br />
7. Elektri kvaliteet DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
7.4 Elektri kvaliteedi kindlustamine<br />
Elektri kvaliteeti kindlustavad kolm osapoolt:<br />
- häiringute põhjusta<strong>ja</strong>d,<br />
- häiringutundlikud tarbi<strong>ja</strong>d <strong>ja</strong><br />
- elektrivõrk.<br />
Võtmepositsioonil on elektrivõrk, mille tugevdamine <strong>ja</strong><br />
töökindluse tõstmine väldib enamikku ebasoovitavatest<br />
nähtustest. Elektrivõrgus rakendatavad abinõud on aga<br />
kulukad. Tunduvalt odavamad on mitmesugused<br />
aparatuursed lahendused tarbi<strong>ja</strong>te juures.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 9. peatükil<br />
84(120)<br />
7. Elektri kvaliteet DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
Pingelohkude <strong>ja</strong> toitekatkestuste kahjulikku mõju<br />
vähendavad reservtoiteseadmed, mis toimivad<br />
akumulaatorpatareide või diiselagregaatide toel. Kasutusel<br />
on ka kondensaatorpatareid, hoorattad jm. Arvutite <strong>ja</strong><br />
muude väikese võimsusega tarvitite juures on laialt levinud<br />
puhvertoiteallikad (uninterruptible power supply, UPS).<br />
7.5.1 Elektri kvaliteedi mõõtmine<br />
Selleks et objektiivselt hinnata elektri kvaliteeti <strong>ja</strong> kavandada<br />
meetmed selle tõstmiseks, on va<strong>ja</strong> as<strong>ja</strong>kohaseid<br />
mõõtmisi.<br />
Elektri kvaliteeti mõõdetakse mõõturitega, mis võivad olla<br />
teisaldatavad, kus samasse komplekti kuuluvad nii mõõtekui<br />
kuvamisseadmed<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 9. peatükil<br />
85(120)<br />
7. Elektri kvaliteet DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
analüsaatorid, mis mõõdavad kvaliteedinäita<strong>ja</strong>id <strong>ja</strong><br />
edastavad need töötlemiseks (süle)arvutisse<br />
integreeritud mõõturid, kus kvaliteedinäita<strong>ja</strong>te<br />
registreerimine on lisatud seadme (arvesti, kohtterminal jm)<br />
muudele tegevustele.<br />
• Teisaldatavad mõõturid on ette nähtud kvaliteedi<br />
üksikute kõrvalekallete põh<strong>ja</strong>likuks uurimiseks. Mõõturite<br />
hind on suhteliselt kõrge.<br />
• Kvaliteedi pidevaks jälgimiseks on otstarbekas<br />
kasutada integreeritud mõõtureid, sest sel juhul<br />
<strong>ja</strong>gunevad kulutused mitme eesmärgi vahel. Tegemist on<br />
mikroprotsessoripõhise multifunktsionaalse arvestiga.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 9. peatükil<br />
86(120)<br />
7. Elektri kvaliteet DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Andmed säilitatakse mõõturi mälus <strong>ja</strong> edastatakse<br />
nõudmisel telefoni- või GSM-võrgu kaudu<br />
andmebaasiserverisse.<br />
• Selleks et saada kvaliteedinäita<strong>ja</strong>te õigeid väärtusi,<br />
tuleb neid mõõta ettenähtud a<strong>ja</strong>vahemiku jooksul <strong>ja</strong><br />
seiret korraldada va<strong>ja</strong>likul a<strong>ja</strong>l.<br />
• Olenevalt kvaliteedinäita<strong>ja</strong>test ulatuvad a<strong>ja</strong>vahemikud<br />
standardi EVS-EN 50160 kohaselt ühest päevast ühe<br />
aastani.<br />
• Mõõteandmeid töödeldakse programmiga, mis esitab<br />
tulemused kvaliteediraporti näol.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 9. peatükil<br />
87(120)<br />
7. Elektri kvaliteet DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
Tabel. Standardi EN 50160 kohased a<strong>ja</strong>intervallid <strong>ja</strong><br />
a<strong>ja</strong>vahemikud<br />
Suurus Intervall A<strong>ja</strong>vahemik<br />
Sagedus Hz<br />
Pinge V<br />
Pingemuutused V<br />
Pinge kõikumine tk<br />
Pinge värelustegur<br />
Pingelohud tk<br />
Lühia<strong>ja</strong>lised katkestused tk<br />
Pikaa<strong>ja</strong>lised katkestused tk<br />
Liigpinged kV<br />
Transientliigpinged kV<br />
Pinge asümmeetria %<br />
Harmoonmoonutustegur<br />
Signaalpinge %<br />
10 s<br />
pidev<br />
10 min<br />
10 min<br />
10 min<br />
10 min<br />
3 s<br />
1 aasta<br />
1 nädal<br />
1 päev<br />
1 nädal<br />
1 aasta<br />
1 aasta<br />
1 aasta<br />
1 nädal<br />
1 nädal<br />
1 päev<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 9. peatükil<br />
88(120)<br />
7. Elektri kvaliteet DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Selleks et õigel a<strong>ja</strong>l avastada kõrvalekalded elektri<br />
kvaliteedis <strong>ja</strong> väl<strong>ja</strong> selgitada nende põhjused, läheb va<strong>ja</strong><br />
seiresüsteemi.<br />
• Seiresüsteem tugineb statsionaarselt paigaldatud<br />
multifunktsionaalsetele mõõturitele.<br />
• Kvaliteedi seiresüsteemi ülesanne on<br />
koguda <strong>ja</strong> ühtlustada erinevate kvaliteedimõõturitega<br />
saadud andmed;<br />
salvestada andmed nii, et neid oleks võimalik kasutada<br />
erinevatel eesmärkidel;<br />
koostada kvaliteediraport, mis sobib nii tarbi<strong>ja</strong>tele <strong>ja</strong><br />
projekteeri<strong>ja</strong>tele kui ka teistele as<strong>ja</strong>st huvitatuile;<br />
pakkuda tuge kvaliteedirikkumiste põhjuste<br />
väl<strong>ja</strong>selgitamisel.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 9. peatükil<br />
89(120)<br />
7. Elektri kvaliteet DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Seiresüsteemi efektiivsuse tagamiseks tuleb kiiresti<br />
käsitleda triviaalseid olukordi, et jääks aega keerukate<br />
juhtumitega tegelemiseks.<br />
• Kvaliteedi üle kurtnud tarbi<strong>ja</strong>tele tuleb anda selge<br />
automaatselt koostatud vastus.<br />
• Eestis kohtkindlatel mõõturitel põhinev kvaliteedi<br />
seiresüsteem seni puudub.<br />
• Joonisel on Soome <strong>ja</strong>otusvõrkudes rakendatav<br />
soovitus elektri kvaliteedi mõõtmiseks. Selle kohaselt<br />
paigutatakse kohtkindlad kvaliteedimõõturid kõikidesse<br />
toite- <strong>ja</strong> vaheala<strong>ja</strong>amadesse ning suuremate<br />
tööstustarbi<strong>ja</strong>tega <strong>ja</strong>otusala<strong>ja</strong>amadesse.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 9. peatükil<br />
90(120)<br />
7. Elektri kvaliteet DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
110/20 kV<br />
Toiteala<strong>ja</strong>am<br />
20/0,4 kV<br />
Jaotusala<strong>ja</strong>am<br />
Tarbi<strong>ja</strong><br />
Pidev mõõtmine<br />
U<br />
Pingelohud/tõusud<br />
Katkestused<br />
THD<br />
P, Q, I<br />
Võimsuslüliti töötamised<br />
Pidev/ajutine mõõtmine<br />
P, Q, I<br />
U<br />
Pingelohud/tõusud<br />
Katkestused<br />
THD<br />
U2/U1, U0/U1<br />
Flikker<br />
Ajutine mõõtmine<br />
U<br />
THD, 3, 5, 7, 9, 11, 13<br />
U2/U1, U0/U1<br />
Pingelohud/tõusud<br />
Katkestused<br />
P, Q, I<br />
Flikker<br />
Kvaliteedi seiresüsteem<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 9. peatükil<br />
91(120)<br />
7. Elektri kvaliteet DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
7.5.2 Pingelohkude mõju vähendamine<br />
• Ohtlike pingelohkude mõju vähendamiseks võivad<br />
mõndagi teha nii võrguettevõte kui tarbi<strong>ja</strong>d ise. Üldiselt on<br />
ma<strong>ja</strong>nduslikult otstarbekam tegeleda probleemiga<br />
madalamal tasemel, koormusele lähemal.<br />
• Parimaks lahenduseks on rikke läbimise võime<br />
sidumine seadme tehniliste andmetega, mis tähendab, et<br />
pingelohkudele tundlikke seadmeid ei kasutata või<br />
määratakse selged nõuded pinge kvaliteedile. Seadme<br />
toot<strong>ja</strong>tel peaks olema pingelohu eduka läbimise kõverad,<br />
mis tuleks esitada tarbi<strong>ja</strong>tele.<br />
• Seadmed peaksid olema võimelised edukalt läbima<br />
pingelohke ulatusega kuni 70%, sest tõenäosus, et<br />
kogetakse pingelohke alla 70% on väike.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 9. peatükil<br />
92(120)<br />
7. Elektri kvaliteet DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Ideaalsel juhul peaks seade edukalt läbima pingelohke<br />
ulatusega 50%. Tehnoloogilised lahendused<br />
pingelohkude vastu võivad olla rakendatud mitmel<br />
tasemel, alates üksikseadmetest võimsusega mõni kVA<br />
kuni tervete ettevõteteni.<br />
• Ferroresonantstrafod on pinge kvaliteeti tõstvad<br />
seadmed, mis suudavad toime tulla enamiku<br />
pingelohkude tüüpidega. Tegemist on trafoga, mille ülekandesuhe<br />
on 1:1 ning mis talitleb südamiku püsiva<br />
küllastumise juures.<br />
• Trafo sekundaarmähise väljundpinge on peaaegu<br />
konstantne olenemata primaarmähise sisendpinge<br />
muutustest.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 9. peatükil<br />
93(120)<br />
7. Elektri kvaliteet DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
U 1<br />
U 2<br />
LC resonantsahel<br />
Ferroresonantstrafo põhimõtteskeem<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 9. peatükil<br />
94(120)<br />
7. Elektri kvaliteet DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Südamiku küllastumine põhjustab siinuspinge<br />
moonutusi. Harmoonikute väl<strong>ja</strong>filtreerimiseks on trafol<br />
lisasekundaarmähis, millega ühendatud kondensaator<br />
moodustab resonantsahela. See ahel filtreerib ka<br />
sekundaarmähisega ühendatud mittelineaarsete<br />
koormuste põhjustatud harmoonikuid.<br />
• Ferroresonantstrafode eeliseks on lihtsus<br />
jõuelektroonikaseadmetega võrreldes. Ferroresonantstrafod<br />
taluvad hästi ülekoormust <strong>ja</strong> transientliigpingeid,<br />
kuid nende kaod <strong>ja</strong> reaktiivvõimsuse tarve on suured.<br />
Trafod sobivad enam püsivate koormuste korral.<br />
Muutuvad koormused, eriti aga suured käivitusvoolud,<br />
pole soovitavad.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 9. peatükil<br />
95(120)<br />
7. Elektri kvaliteet DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Ferroresonantstrafo nimivõimsus peaks olema<br />
tunduvalt suurem kui koormus, mille tarvis see on<br />
mõeldud. Ferroresonantstrafo mõju pingelohu eduka<br />
läbimise võimele on kujutatud joonisel.<br />
Pinge %<br />
100<br />
80<br />
60<br />
40<br />
Ferroresonantstrafota<br />
CBEMA<br />
Ferroresonantstrafoga<br />
20<br />
0<br />
0.1 1 10 100 1000<br />
Aeg periood<br />
Seadme pingelohu eduka läbimise võime suurenemine<br />
ferroresonantstrafo kasutamisel<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 9. peatükil<br />
96(120)<br />
7. Elektri kvaliteet DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
• Lubatav pingelohk sõltub ka koormusest. Koormuse<br />
tõusmisel lubatava pingelohu sügavus väheneb. Ferroresonantstrafot<br />
kasutatakse tavaliselt koormustel kuni<br />
3 kVA.<br />
• Laialt on levinud puhvertoiteallikad (uninterruptible<br />
power supply, UPS), mis tuginevad akumulaatoritele.<br />
Kasutusel on kolme tüüpi puhvertoiteallikaid: otselülituses<br />
(on-line) UPS, varutoimega (standby) UPS <strong>ja</strong><br />
hübriid-UPS.<br />
• Joonisel on tüüpilise otselülituses UPSi konfiguratsioon.<br />
Siin alaldatakse sisenev vahelduvvool alalisvooluks,<br />
millega laaditakse akusid. Seejärel alalisvool<br />
vaheldatakse. Pingehälbe või toitekatkestuse a<strong>ja</strong>l<br />
toidetakse vaheldit akudest ning väljund säilib. Sellise<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 9. peatükil<br />
97(120)<br />
7. Elektri kvaliteet DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
UPSi puuduseks on suhteliselt suur kadu. Tavaliselt<br />
kasutatakse seadmeid võimsuseni kuni 500 kVA.<br />
Sisend<br />
Alaldi/<br />
laadi<strong>ja</strong><br />
Vaheldi<br />
Ümberlüliti<br />
(valikuline)<br />
Akud<br />
Koormus<br />
Otselülituses UPSi skeem<br />
• Varutoimega UPSi korral toidetakse tavatalitluses tarbi<strong>ja</strong>t<br />
otse võrgust (joonis 7.35). Hetkel, kui tuvastatakse<br />
häiring, lülitatakse koormus ümber vaheldile, mida<br />
toidetakse akudelt. Sellise UPSi korral on oluline<br />
ümberlülitamise aeg, mis CBEMA-kõvera kohaselt on<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 9. peatükil<br />
98(120)<br />
7. Elektri kvaliteet DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
maksimaalselt 8 ms. Varutoimega UPS leiab kasutust<br />
ühefaasiliste tarbi<strong>ja</strong>te toiteks ning on efektiivne <strong>ja</strong><br />
ökonoomne. Erinevalt otselülituses UPSist ei paku<br />
varutoimega UPS siiski kaitset transientide vastu ega<br />
võimalda reguleerida pinget.<br />
Normaaltoide<br />
Sisend<br />
Alaldi/<br />
laadi<strong>ja</strong><br />
Vaheldi<br />
Ümberlüliti<br />
(automaatne)<br />
Akud<br />
Koormus<br />
Varutoimega UPSi skeem<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 9. peatükil<br />
99(120)<br />
7. Elektri kvaliteet DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
Hübriid-UPSi konfiguratsioon sarnaneb varutoimega UPSi<br />
konfiguratsiooniga, kuid võimaldab reguleerida väljundi<br />
pinget ning kiiret ümberlülitust tavatalitlusest UPSi-talitlusse.<br />
Kasutatakse võimsustel 5…50 kVA.<br />
Normaaltoide<br />
Sisend<br />
Alaldi/<br />
laadi<strong>ja</strong><br />
Vaheldi<br />
Ferroresonantstrafo<br />
Akud<br />
Koormus<br />
Hübriid UPSi skeem<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 9. peatükil<br />
100(120)<br />
7. Elektri kvaliteet DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
Sisend<br />
Mootor<br />
Võll<br />
Hooratas<br />
Võll<br />
Generaator<br />
Koormus<br />
Mootori-generaatorisüsteemi skeem<br />
Mootori-generaatorisüsteemi tuntakse juba väga kaua<br />
aega, kuid seda kasutatakse ka tänapäeval. Seadme<br />
tööpõhimõte on lihtne.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 9. peatükil<br />
101(120)<br />
7. Elektri kvaliteet DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
Võrgust toidetav mootor käitab generaatorit, millega on<br />
ühendatud koormus. Häiringut võimaldab läbida hooratta<br />
inerts. Lahenduse puuduseks on masinatega seotud kaod <strong>ja</strong><br />
hoolduse va<strong>ja</strong>dus. Ka põhjustab sageduse <strong>ja</strong> pinge langus<br />
häiringu a<strong>ja</strong>l masina aeglustumise, mis ei pruugi iga<br />
koormuse korral sobida.<br />
Hoorattal põhinevad energiasalvestid kasutavad suurel<br />
kiirusel vaakumis magnetilistel laagritel pöörlevaid<br />
hoorattaid. <strong>Energia</strong> vahetamine elektrivõrguga toimub<br />
jõuelektroonika vahendusel. Hoorattad võimaldavad edukalt<br />
läbida pingelohke kestusega paarist sekundist kuni kahe<br />
minutini. Hoorattal põhinevaid energiasalvesteid on võimalik<br />
kasutada UPSides aku asemel.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 9. peatükil<br />
102(120)<br />
7. Elektri kvaliteet DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
Tabel. Reservtoiteallikate rakendamine<br />
DC-mootor, mis on ühendatud aku <strong>ja</strong><br />
sünkroongeneraatoriga<br />
Lahendused<br />
15 minutit kuni mitu<br />
tundi,<br />
Kestus<br />
sõltudes<br />
<strong>ja</strong> tehnilised<br />
aku<br />
mahtuvusest<br />
nõudmised<br />
0...100 ms<br />
100...400<br />
ms<br />
400 ms...1 s<br />
1 s...1 min<br />
1...3 min<br />
> 3 min<br />
< 500<br />
kVA<br />
Installeer<br />
itud<br />
võimsus<br />
A<strong>ja</strong>lise viitega kontaktorid<br />
DC-allikas koos kondensaatoriga<br />
Pöörlev seadeldis koos hoorattaga<br />
Varutoiteallikas koos diiselgeneraatoriga<br />
DC-allikas koos akuga<br />
Pöörlev seadeldis koos hoorattaga ning<br />
mootori või reservtoitega<br />
15 minutit kuni mitu<br />
tundi, sõltudes aku<br />
mahtuvusest<br />
Ümberlülitus<br />
varutoiteallikale võib<br />
põhjustada lühikesi<br />
katkestusi<br />
Mõni VA<br />
< 500<br />
kVA<br />
< 1 MVA<br />
< 300<br />
kVA<br />
< 500<br />
kVA<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 9. peatükil<br />
103(120)<br />
7. Elektri kvaliteet DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
Ülijuhtivate energiasalvestite (superconducting magnetic<br />
energy storage, SMES) tööpõhimõte sarnaneb UPSidega,<br />
kuid akumulaatorite asemel kasutatakse siin ülijuhtivat<br />
elektromagnetit. <strong>Energia</strong> salvestub selle magnetväl<strong>ja</strong>.<br />
Sellise seadme mõõtmed on väiksemad <strong>ja</strong> toimimiskiirus<br />
suurem kui akumulaatoritel põhinevatel UPSidel. Ülijuhtiva<br />
magneti puhul on kaod väikesed ning magneti omadused<br />
säilivad tuhandete laadimis- <strong>ja</strong> tühjendamistsüklite jooksul.<br />
Ülijuhtivuse saavutamiseks tuleb magnetit <strong>ja</strong>hutada kuni<br />
4,2 °K. Tüüpiline ülijuhtiv süsteem on võimeline kaitsma kuni<br />
8 MVA võimsusega tarbi<strong>ja</strong>id kuni 25% pingelohu korral 10<br />
sekundi jooksul.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 9. peatükil<br />
104(120)<br />
7. Elektri kvaliteet DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
Sisend Alaldi Vaheldi Koormus<br />
Laadi<strong>ja</strong><br />
<strong>Energia</strong><br />
salvestamise<br />
süsteem<br />
Ülijuhtiva energiasalvesti põhimõtteskeem<br />
Erinevate lahenduste sobivuse hindamisel konkreetse tarbi<strong>ja</strong><br />
tarvis tuleb lähtuda tehnilistest tingimustest <strong>ja</strong> piirangutest.<br />
Samuti ei saa unustada ma<strong>ja</strong>nduslikku külge. Kokkuvõtlikult<br />
on reservtoiteallikaid iseloomustatud tabelis.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 9. peatükil<br />
105(120)<br />
7. Elektri kvaliteet DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
Võrguettevõttel on pingelohkude <strong>ja</strong> katkestuste<br />
vähendamiseks rida võimalusi. Siia kuuluvad<br />
neutraali maandamine läbi kaarekustutuspooli<br />
regulaarne puude piiramine<br />
isoleeritud juhtmete kasutamine<br />
silmusskeemide kasutamine<br />
fiidrite skeemide modifitseerimine<br />
releekaitse parem koordineerimine<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 9. peatükil<br />
106(120)<br />
7. Elektri kvaliteet DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
jõuelektroonikal põhinevate kompensaatorite rakendamine.<br />
Jaotusvõrk<br />
Tarbi<strong>ja</strong><br />
Juhtimine<br />
STATCOMi põhimõtteskeem<br />
Jõuelektroonikal põhinevates kompensaatorites kasutatakse<br />
ära nii nagu põhivõrgus rakendatavates FACTS-seadmeteski<br />
ahelate kiire kommuteerimise võimalused. Joonisel on<br />
võrguga põiki ühendatud staatilise kompensaatori<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 9. peatükil<br />
107(120)<br />
7. Elektri kvaliteet DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
(STATCOM) põhimõtteskeem, mis võimaldab reguleerida<br />
reaktiivvõimsust võrgu sõlmes nii genereerimise (U 3 > U 2 ) kui<br />
tarbimise (U 3 < U 2 ) suunas. Staatiliste<br />
kondensaatorpatareidega võrreldes võimaldab seade<br />
reguleerida <strong>ja</strong> stabiliseerida pinget tunduvalt kiiremini <strong>ja</strong><br />
täpsemalt. Võimalik on kompenseerida kiireid<br />
reaktiivvõimsuse muutusi, mis leiavad aset näiteks<br />
tuulegeneraatorite <strong>ja</strong> kaarahjude juures. Reguleerimine<br />
faaside kaupa võimaldab kompenseerida asümmeetrilisi<br />
koormusi. Seadmel on positiivne mõju ka harmoonikute ning<br />
flikkeri piiramisel.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 9. peatükil<br />
108(120)<br />
7. Elektri kvaliteet DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
Jaotusvõrk<br />
Filter<br />
Tarbi<strong>ja</strong><br />
Juhtimine<br />
Laadi<strong>ja</strong><br />
DVRi põhimõtteskeem<br />
Dünaamiline pingetaasta<strong>ja</strong> (dynamic voltage restorer, DVR)<br />
on võrgu suhtes pikilülituses. Erinevalt STATCOMist avaldab<br />
DVR mõju ainult tema taha jäävale võrgu osale. Seade<br />
reguleerib tarbi<strong>ja</strong>le antavat pinget, lisades va<strong>ja</strong>duse korral<br />
täiendavalt kompenseerimiseks sobiva amplituudi, sageduse<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 9. peatükil<br />
109(120)<br />
7. Elektri kvaliteet DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
<strong>ja</strong> nurgaga pinge komponendi. Kasutusel on DVR-seadmeid<br />
võimsusega kuni 50 MVA.<br />
Jaotusvõrk<br />
Tarbi<strong>ja</strong><br />
DVR<br />
DVRi mõju tarbi<strong>ja</strong> pingele võimalike häiringute<br />
korral võrgus<br />
STATCOM- <strong>ja</strong> DVR-seadmete kombineerimisel (joonis 7.42)<br />
on tulemuseks seade, mida kutsutakse ühitatud<br />
võimsusvoogude regulaatoriks (unified power flow controller,<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 9. peatükil<br />
110(120)<br />
7. Elektri kvaliteet DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
UPFC). Sisuliselt on selle seadmega võimalik reguleerida<br />
mitmesuguseid elektrivõrgu talitlusparameetreid, olgu siis<br />
eesmärgiks elektri kvaliteedi probleemide lahendamine<br />
<strong>ja</strong>otusvõrgus või süsteemi stabiilsuse tõstmine põhivõrgus.<br />
Seadme puuduseks on kõrge hind, mistõttu selle kasutamine<br />
<strong>ja</strong>otusvõrgus ei ole levinud.<br />
Jaotusvõrk<br />
Tarbi<strong>ja</strong><br />
UPFC põhimõtteskeem<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 9. peatükil<br />
111(120)<br />
7. Elektri kvaliteet DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
7.5.3 Harmoonikute vähendamine<br />
Harmoonikute vähendamiseks tuleb ennekõike rakendada<br />
ennetavaid meetmeid. Siia kuulub näiteks muundurite<br />
konstrueerimine, mis põhjustavad vähem harmoonikuid.<br />
Kuna sellised muundurid on kallid, tuleb lõplikul valikul<br />
arvestada ma<strong>ja</strong>nduslikke tegureid. Teise rühma<br />
moodustavad meetmed, mis on mõeldud olemasolevate<br />
harmoonikute tekitatud probleemide lahendamiseks.<br />
Võimalik on kasutada filtreid ning muuta elektrivõrgu<br />
konfiguratsiooni, mis seisneb fiidrite skeemi või<br />
kondensaatorpatareide asukoha muutmises. Sama eesmärki<br />
võib täita ka reaktor, mille lisamisel muudetakse võrgu<br />
parameetreid.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 9. peatükil<br />
112(120)<br />
7. Elektri kvaliteet DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
Harmoonikute vähendamiseks kasutatavaid filtreid<br />
liigitatakse passiivseteks <strong>ja</strong> aktiivseteks.<br />
I järku <strong>II</strong> järku <strong>II</strong>I järku<br />
a) b) c)<br />
Tüüpiliste harmoonikute filtrite lülitused:<br />
pikiühenduses filter (a), topelt ribapääsufilter (b)<br />
ning esimest, teist <strong>ja</strong> kolmandat järku<br />
summutusufilter (c)<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 9. peatükil<br />
113(120)<br />
7. Elektri kvaliteet DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
Passiivfiltrid koosnevad kondensaatorist <strong>ja</strong> reaktorist, mis<br />
on seadistatud teatud harmooniku sagedusele. Teoreetiliselt<br />
on filtril sellel sagedusel nulltakistus ning sellest tulenevalt<br />
läbib seda vastava harmooniku vool ning harmooniku pinge<br />
võrdub nulliga. Tüüpilised filtrite skeemid on joonisel.<br />
Passiivfiltrite kasutamine vähendamaks harmoonikute mõju<br />
on levinud nende odavase tõttu võrreldes teiste moodustega.<br />
Puuduseks on võimalik ebasoodne vastasmõju<br />
elektrivõrguga (paralleelresonants) <strong>ja</strong> häälestuse<br />
mittestabiilsus a<strong>ja</strong>s.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 9. peatükil<br />
114(120)<br />
7. Elektri kvaliteet DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
Pikiühenduses filtrid (joonis a) koosnevad kondensaatorist<br />
<strong>ja</strong> reaktorist, mis on häälestatud suhteliselt madalatele<br />
sagedustele. Vastava harmooniku korral on kondensaatori <strong>ja</strong><br />
reaktori reaktantsid võrdsed ning filtri takistus aktiivse iseloomuga.<br />
Joonisel b on topelt ribapääsufilter, milles on pikiühenduses<br />
põhikondensaator, põhireaktor <strong>ja</strong> häälestamisseade, mis<br />
koosneb paralleelselt lülitatud reguleerkondensaatorist <strong>ja</strong> -<br />
reaktorist. Sellise filtri impedants on madal kahel häälestatud<br />
sagedusel.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 9. peatükil<br />
115(120)<br />
7. Elektri kvaliteet DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
Joonisel c on kujutatud esimest, teist <strong>ja</strong> kolmandat järku<br />
summutusfiltrit. Levinumaks neist on teist järku summutusfilter,<br />
kus kondensaator on <strong>ja</strong>daühenduses omavahel<br />
paralleelselt ühendatud reaktoriga <strong>ja</strong> takistiga. Selline skeem<br />
võimaldab saavutada madalat impedantsi mõõdukalt laias<br />
sagedusvahemikus.<br />
Z h<br />
50<br />
40<br />
30<br />
20<br />
10<br />
Filtriks muundatud<br />
kondensaatorpatarei<br />
Ainult kondensaatorpatarei<br />
0<br />
1 3 5 7 9 11 13 15 17<br />
Harmoonik<br />
Viienda harmooniku filter <strong>ja</strong> selle mõju võrgu<br />
karakteristikule<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 9. peatükil<br />
116(120)<br />
7. Elektri kvaliteet DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
Levinud on passiivfiltri seadistamine teatud harmooniku<br />
tõrjumiseks, kusjuures kondensaatorpatarei ülesandeks on<br />
parendada ka võrgu võimsustegurit. Seda tüüpi filtri<br />
puuduseks on, et ta tekitab terava paralleelresonantsi<br />
sagedusel, mis on väiksem filtri seadistatud sagedusest.<br />
Tekitatav resonantssagedus peab oluliselt erinema võrgus<br />
esinevate muude harmoonikute sagedusest. Joonisel on<br />
firma Nokia Capacitors passiivfilter.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 9. peatükil<br />
117(120)<br />
7. Elektri kvaliteet DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
Harmoonikute filter<br />
Aktiivfiltrid põhinevad jõuelektroonikaseadmetel ning on<br />
tunduvamalt kallimad kui passiivfiltrid. Nende eeliseks on, et<br />
nad ei resoneeri võrguga ning suudavad töötada sõltumatult<br />
võrgu sageduskarakteristikutest.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 9. peatükil<br />
118(120)<br />
7. Elektri kvaliteet DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
Sellest tulenevalt võib neid kasutada tingimustes, kus<br />
tavapärased passiivfiltrid ei ole võimelised edukalt töötama<br />
võimaliku paralleelresonantsi tõttu. Aktiivfiltrid võivad korraga<br />
summutada rohkem kui ühte harmoonikut ning aidata kaasa<br />
teiste kvaliteediprobleemide (nt flikkeri) leevendamisele.<br />
Aktiivfiltri põhimõte on asendada see osa siinuslainest, mis<br />
mittelineaarse koormusvoolu korral on moonutatud.<br />
Elektrooniline juhtimisseade jälgib liini voole <strong>ja</strong> pingeid ning<br />
lülitab jõuelektroonikaseadmeid eesmärgiga reguleerida<br />
energiavoogusid nii, et tagada liini voolude <strong>ja</strong> pingete<br />
siinuselisus.<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 9. peatükil<br />
119(120)<br />
7. Elektri kvaliteet DK<br />
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
On kaks põhimõttelist lahendust – üks, kus kasutatakse<br />
induktiivpooli magnetväl<strong>ja</strong> salvestatud energiat, ning teine,<br />
kus energiasalvestina kasutatakse kondensaatorit.<br />
Aktiivfiltreid võib harmoonikute vähendamise kõrval<br />
programmeerida ka võimsusteguri parendamiseks.<br />
Hea tehniline <strong>ja</strong> ma<strong>ja</strong>nduslik lahendus saadakse, kui passiiv<strong>ja</strong><br />
aktiivfiltid kombineeritakse hübriidfiltriteks. Sellised filtrid<br />
võimaldavad suhteliselt madala hinna juures filtreerida<br />
harmoonikuid laias sagedusvahemikus (2…25 harmoonik).<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 9. peatükil<br />
120(120)<br />
7. Elektri kvaliteet DK
TTÜ elektria<strong>ja</strong>mite <strong>ja</strong> jõuelektroonika instituut Elektrivarustus Raivo Teemets<br />
Mittelineaarne<br />
koormus<br />
Aktiivfiltri põhimõtteskeem<br />
Tekst põhineb raamatu „Jaotusvõrgud“ 9. peatükil<br />
121(120)<br />
7. Elektri kvaliteet DK