Full resolution (JPEG) - On this page / på denna sida - H. 18. 5 maj 1951 - Markspänning kring elektriska ställverk vid jordfel på nätet, av Walter Deines och Sigvard Smedsfelt
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
Below is the raw OCR text
from the above scanned image.
Do you see an error? Proofread the page now!
Här nedan syns maskintolkade texten från faksimilbilden ovan.
Ser du något fel? Korrekturläs sidan nu!
This page has never been proofread. / Denna sida har aldrig korrekturlästs.
5 maj 1951
373
Markspänning
kring elektriska ställverk
vid jordfel på nätet
Civilingenjörerna Walter Deines och Sigvard Smeds felt,
Stockholm
621.316.99
Av olika orsaker har drift med direktjordad nollpunkt
införts på en del av de viktigare svenska
högspänningsnäten. Här märkes främst 200 kV nätet, där nollpunkten i
vissa stationer direktjordats, samt det blivande 380 kV
nätet. Vid jordfel på en till stationen ansluten ledning kan
härvid en avsevärd ström passera jordförbindelsen i
transformatornollpunkterna, varvid marklinenät och jordade
ställverksdelar jämte ställverksområdet självt
spänningssättes. Varaktigheten bestämmes av relä- och brytartider
och uppgår vid större strömstyrkor till storleksordningen
150 ms. Strömmen kan vid fullt utbildat jordfel i närheten
av en stor station uppgå ända till 7 000 A. Stationens
jordmotstånd är det resulterande jordmotståndet hos de
anslutna jordplåtarna, marklinorna, jordlinorna och
inledningsskydden och ligger för större stationer mellan 0,5 och
5 ohm, beroende på markslag, fuktighet m.m.
Potentialen hos de till denna jord anslutna
ställverksdelarna kan således stiga till storleksordningen 10 kV.
Den omkringliggande ställverksplanen kan däremot på
grund av potentialfallet i marken få en avsevärt lägre
potential. Även mellan olika punkter i markytan kan stora
spänningar uppträda. Står sålunda en person en bit ifrån
ett stativ och håller i detta, när de jordade delarna är
spänningssatta, överbryggar han potentialdifferensen
mellan stativet och den punkt på marken där han står. Likaså
överbryggar han en viss potentialdifferens med benen vid
gång inom ställverket. Vi definierar här
beröringsspänningen såsom spänningen mellan en i normala fall
spänningslös ställverksdel (jordad eller ojordad) och marken
på 1 m avstånd från ställverksdelen i fråga. Likaså
definieras stegspänningen såsom spänningen mellan två
punkter på markytan med avståndet 1 m.
I de direktjordade 130, 200 och 380 kV stationerna sker en
sådan spänningssättning vid varje jordfel på det anslutna
nätet, varvid felströmmens och därmed spänningens storlek
blir beroende av avståndet mellan stationen och felstället.
Ett specialfall utgör fel inom själva ställverksområdet
berörande exempelvis samlingsskenor eller utledningar. Då
föreligger en metallisk förbindelse mellan felställe och
transformatornollpunkt, varigenom spänningssättningen
blir obetydlig. Härvid har förutsatts, att
transformatornollpunkterna ej är särjordade utan att stationen som sådan
och transformatorerna har gemensamt jordningssystem.
Denna jordningsmetod tillämpas inom stationerna, då man
annars skulle få två mycket omfattande jordar och höga
kostnader härför, utan att man skulle göra någon större
teknisk vinst. De stationer, som är anslutna till det
direktjordade nätet men ej själva har några direktjordade
transformatorer, spänningssättes endast vid jordfel inom själva
stationen.
Här har hela tiden talats om "farliga spänningar". Som
bekant är det dock ej själva spänningen, som är farlig för
människans (och djurens) organism, utan farlighetsgraden
bestämmes i första hand av strömmens storlek. Vidare
inverkar tiden för strömgenomgången, frekvens,
psykologiska faktorer m.m. Alla dessa förhållanden är det dock
svårt att ta hänsyn till, varför vi i anslutning till utförda
försök uttrycker farlighetsgraden i spänning.
Vilka spänningar uppträder i verkligheten?
Av ovanstående framgår, att man vid en rent matematisk
behandling kan komma till skrämmande höga värden på
steg- och beröringsspänningar i ställverk. Vid ett studium
av litteraturen finner man också, att en mängd dylika
beräkningar har utförts och att även ett antal försök har
gjorts. Dessa försök har dock alla haft karaktären av
modellförsök5. Skulle man bygga enbart på resultaten
därifrån, vore mycket omfattande åtgärder nödvändiga för att
skydda driftpersonalen och i viss mån även allmänheten
mot sådana farliga spänningar.
För att få en uppfattning om vilka spänningar, som kan
uppträda i verkligheten, har Vattenfallsstyrelsen under det
gångna året utfört ett antal försök i full skala för den
geografiska utsträckningen, medan strömmen hölls vid V»-—
7100 av den verkliga jordslutningsströmmen. Försöken
gjordes i tre 200 kV utomhusställverk.
Försökens utförande
Vid försöken spänningssattes ställverkens marklinesystem
från en provtransformator med en nedspänning av 600
—1 500 V och en effekt på ca 100 kVA. Transformatorn
anslöts tvåfasigt med den ena polen till det aktuella
marklinesystemet och den andra till en hjälpjord. Denna
hjälp-jord låg i allmänhet 5—10 km från den station, vars
potentialfördelning skulle bestämmas, för att denna ej skulle
påverkas av hjälpjorden. För att ej största delen av den
tillgängliga spänningen skulle lägga sig över hjälpjorden
måste dennas jordmotstånd vara av ungefär samma
storlek som den undersökta stationens. Som förbindelse mellan
de båda jordarna användes en befintlig luftledning, vars
tre faser parallellkopplats.
Mot mätmetoden kan invändas, att man trots det långa
avståndet mellan de bägge jordarna ej får symmetriska
förhållanden omkring det undersökta marklinesystemet, då
man vid användande av växelström ändå har huvudparten
av strömmen genom marken under ledningen till
hjälpjorden. Man bör dock hålla i minnet, att även vid verkliga
förhållanden jordströmmen håller sig under den
felbehäftade ledningen, varför huvudparten av strömmen även här
går i en riktning. Med hänsyn härtill gjordes några extra
mätningar i den del av ställverken, som låg närmast
hjälpjorden.
Mätningarna inleddes alltid med en bestämning av
ställverkens jordmotstånd. Mätning med jordmotståndsbrygga
ger för ställverk med ett någorlunda utbrett
marklinesystem mycket osäkra värden, då man i allmänhet ej kan
komma tillräckligt långt ifrån detta med hjälpjorden. För
den skull bestämdes spänningen mellan ställverk och
punkter i markytan på var 20 :e m på
sammanbindningslinjen mellan de bägge jordarna ut till 250—500 m avstånd
från den aktuella stationen. När spänningen uppnått ett
konstant värde, svarar detta emot spänningen till
oändlighet, och med kännedom om mätströmmens storlek erhålles
stationens jordmotstånd. Denna metod ger rätt tillförlitliga
värden.
För mätningarna användes en batteridriven rörvoltmeter
med mycket hög ingångsimpedans. Härigenom påverkades
mätkretsen ytterst obetydligt, varigenom alltid
"tomgångs-spänningen" mättes. Voltmeterns ena pol förbands med ett
jordat stativ inom ställverksområdet, medan en sönd
anslöts till dess andra pol. Denna sönd flyttades sedan till
olika punkter inom ställverket, varigenom
potentialfördelningen kunde kartläggas. Medan försöken pågick, var
marken i samtliga fall väl genomfuktad, dock utan att vara
alltför blöt.
Mätningar inom stamlinjestationers utomhusställverk
Station P:s 200 kV ställverk, fig. 1, är delvis uppbyggt på
sprängmassor med humusskikt (gräsmattor) ovanpå. Man
kunde därför befara högt jordmotstånd hos ställverket och
stora steg- och beröringsspänningar, då troligtvis en
relativt stor del av jordslutningsströmmen höll sig i det väl
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
