Osittaispurkausmittaus paljastaa maakaapeliverkon viat

26.3.2018

Osittaispurkausmittaus ja suunnattu vianilmaisu ovat varsin uusia menetelmiä maakaapeliverkon asennustyön laadun valvontaan, vikojen ennakointiin ja paikallistamiseen sekä elinkaarihallintaan.

Etelä-Suomessa osittaispurkausmittauksia on käytetty rutiininomaisesti verkon kunnon valvonnassa runsaat viisi vuotta. Kaapelointivarusteita maakaapeleihin toimittavan Eurolaite oy:n asiakkuuspäällikkö Tommi Toivari kertoo, että ongelmia syntyy, koska maakaapelit etenkin taajama-alueiden ulkopuolella lasketaan maahan suojaamattomina.

– Routa ja maakivet voivat rikkoa näin asennetut kaapelit jo alle vuoden ikäisinä. Toinen ongelmia aiheuttava asia on asennustyön heikko laatu. Osittaispurkausmittaus tunnistaa tulossa olevat viat aikaisempaa paremmin, jolloin ne voidaan tavallisesti ehkäistä ennakolta. Menetelmä antaa myös kunnon hallintaa varten kuntoraportin. Sen perusteella voidaan arvioida verkon jäljellä olevaa käyttöikää ja optimoida huolto- ja korjaustoimenpiteiden kustannukset, Toivari kertoo.

Vika paikallistuu metrin tarkkuudella

Eurolaite edustaa itävaltalaisen Baurin valmistamia mittauslaitteita.

– Baurin menetelmä perustuu puhtaaseen siniaaltoon, jonka taajuus on 0,1 Hz, jolla saadaan tarkempi häviökerroinmittaustulos kuin tasajännitteellä tai 50 hertsillä, Toivari selventää.

Samantapaisia mittauksia voidaan tehdä muillakin menetelmillä. Toivari kertoo, että osittaispurkausmittaus tapahtuu jännitteettömän kaapelin jommastakummasta päästä. Esimerkiksi 20 kV kaapeliin syötetään 1,7 kertaa vaihejännite (U0) eli noin 18 kV suuruinen mittausjännite.

– Mittauslaitteisto osaa erotella siniaallon impulssit kaapelin eristeen sisältä, ja ne voidaan paikantaa metrin tarkkuudella. Kyseinen mittaustapa on maailmanlaajuisesti standardoitu pitkäaikaisella MWT-kestotestimenetelmällä.

Aikaisemmin – ja edelleenkin – vikoja täytyy etsiä myös yritys ja erehdys -menetelmällä.

– Vikoja paikannetaan myös syöksyaaltogenerattoreilla, jotka samalla rikkovat kaapelin vikakohdasta tai vastaavasti vaipaneheysmittauksella sekä eristysvastusmittauksella heikoin tuloksin, Toivari kuvaa.

Maakaapeleissa on runsaasti vikoja

Tommi Toivari. Kuva Mikko Arvinen

Tommi Toivari kertoo, että asiakkaat ovat huolissaan asennustyön laadusta ja alan osaamisen tasosta. Vikoja maakaapeleissa on erittäin runsaasti, eikä tiedetä, miten ongelma ratkaistaisiin.

– Asennustyötä tekevien yhtiöiden ammattitaidossakin on suuria puutteita. Kaapeleita asennetaan kiireellä. Maaurakatkin tehdään joskus ilman sähköasentajan ammattiapua. Kaapeleita liitettäessä syntyy usein virheitä. Osasyy on se, että urakoiden takuuajat ovat varsin lyhyet tai ei tunneta niitä syitä ja seurauksia, joita kaapelivarusteen asennukseen liittyy, Toivari listaa.

Usein verkkoyhtiö ei tiedä uuden tai vanhan kaapelin todellista käyttöikää, mutta osittaispurkausmittauksella se saadaan selville.

Toinen Eurolaitteen edustama menetelmä on suunnattu vianilmaisu, joka soveltuu vikakohteiden paikallistamiseen, kun ennakointi pettää. Yhtiön myynti-insinööri Ville Knuutinen on perehtynyt maakaapeliverkon suunnattuun vianilmaisuun ja -valvontaan.

Knuutinen kertoo, että H. Horstmann GmbH:n ratkaisu perustuu verkkoon, eli käytännössä puistomuuntajaan, asennettuun kännykänkokoiseen laitteeseen. Se osoittaa, missä suunnassa vika on. Verkossa olevien ilmaisinlaitteiden avulla vikapaikka voidaan paikantaa kahden muuntamon välille.

Ville Knuutinen. Kuva Matti Valli

Uusiutuvan ja hajautetun energiantuotannon vuoksi energia ja vikavirrat voivat virrata mistä suunnasta tahansa, mikä asettaa vian ilmaisemiselle uusia vaatimuksia.

– Jotta tällaisessa verkossa vikatilanteet pystytään hallitsemaan, niin tarvitaan suunnattua vianilmaisua. Samat laitteet pystyvät myös valvomaan verkon tilaa. Mittauksista saadaan virrat, jännitteet ja loisteho selville, Knuutinen kertoo.

Aikaisemmin verkon vikatilanteessa sähköasemalla rele laukaisi kytkimen ja miehet lähtivät maastoon. Kun laitteet on verkon kautta yhdistetty valvomoon, niin vikaantunut jakso voidaan paikallistaa suoraan. Kytkentätila voidaan muuttaa valvomosta käsin, ja vika-aika asiakkaiden suuntaan vähenee muutamaan minuuttiin. Laitteistojen keräämän tiedon perusteella voidaan ohjata verkon toimintaa.

– Vaikka verkkoon tulee paljon häiriöitä ja yliaaltoja esimerkiksi taajuusmuuttajista, laitteisto pystyy tarkkojen virtamuuntajien ja edistyneiden vianilmaisutapojen ansiosta erottamaan 50 Hz vikavirran. Vääriä vikailmaisuja ei tule. Verkon suureet ovat näytöllä nähtävillä koko ajan ja niille voidaan antaa raja-arvoja, ja jos joku arvo ylittää sallitun rajan, siitä tulee automaattisesti ilmoitus, Knuutinen selvittää.