Suomen kantaverkossa on viime vuosina ollut noin 200–350 häiriötä vuodessa. Niiden tyypillisimmät aiheuttajat liittyvät luonnonilmiöihin ja sääolosuhteisiin, joita esiintyy ympäri vuoden.
Vikaantumisia aiheuttavat etenkin keväällä ja syksyllä muuttolinnut, kesällä ukkonen ja tuulen mukana lentävät oksat sekä talvella tykkylumi ja kuura.
”Tykkylumi paakkuuntuu vaihejohdon yläpuolella olevan ukkosköyteen. Kun köysi lumen painon vuoksi koskettaa vaihejohtimeen, syntyy kantaverkossa vikatilanne”, kertoo relesuojauksen erikoisasiantuntija Jari Honkanen Fingridistä.
Vastaavanlaisia ongelmia voivat aiheuttaa johtoihin törmätessään muuttolinnut, joilla on suuri siipiväli.
”Lisäksi myös suuria puita voi kaatua voimalinjojen päälle. Näitä tilanteita sattuu harvemmin, sillä voimajohtoaukeita raivataan säännöllisesti.”
Määrällisesti eniten kantaverkon häiriötilanteita syntyy ukkosen yhteydessä esiintyvien salamaniskujen vaikutuksesta.
Tyypillisessä tapauksessa salama iskee suoraan kantaverkon voimalinjaan tai ukkosköyteen. Salaman sisältämä suuri virta saa johtimessa aikaan jännitepiikin, joka purkautuu johdon eristimien yli muodostaen valokaaren. Tästä seuraa vaiheiden välinen oikosulku tai vaihejohtimen ja pylvään välinen maasulku.
Relesuojaus reagoi vikkelästi vikatilanteeseen
Kantaverkon häiriöistä koituu harvoin suurempia ongelmia, sillä verkko on varustettu relesuojauksella.
Rele on laite, jonka avulla viallinen johto erotetaan häiriötilanteessa muusta verkosta. Fingrid käyttää kantaverkon suojauksessa distanssi- ja differentiaalireleitä, jotka pystyvät paikantamaan oiko- ja maasulkujen sijainnin sekä erottamaan sijaintitiedon avulla viallisen johdon verkon häiriötilanteissa.
Oikosulkuviat erotetaan relesuojauksen avulla viimeistään 0,1 sekunnin kuluttua vian alkamisesta.
”Relesuojaus havaitsee voimalinjaan osuneen suoran salamaniskun aiheuttaman muutoksen jännitteessä ja laittaa johdon kylmäksi eli katkaisee siitä sähkövirran. Kantaverkon stabiiliuden säilyttämiseksi kaikki 400 kilovoltin sähköverkon oikosulkuviat erotetaan relesuojauksen avulla viimeistään 0,1 sekunnin kuluttua vian alkamisesta”, Honkanen sanoo.
Sähkövirran katkettua valokaari sammuu, minkä jälkeen releet kytkevät linjan jännitteen takaisin päälle. Tätä vaihetta on kuitenkin hidastettava, sillä valokaaren ionisoima ilma voi sytyttää valokaaren uudelleen. Tyypillisesti koko linjan irti- ja päällekytkentätapahtuma kestää noin 1–3 sekuntia.
Yläilmoissa tapahtuvasta oikosulusta ei ole ympäristölle suoranaista vaaraa, mutta maasulussa pylvään ympärille leviävä jännite on riski sen lähistöllä liikkuville ihmisille ja eläimille. Siksi häiriötilanteet on ratkaistava viivyttelemättä.
”Pitkittyneet vikaantumiset tekevät kantaverkkoon jännitekuoppia, jotka vaikuttavat esimerkiksi valmistavan teollisuuden prosesseihin, voimalaitoksiin ja sähkönsiirtoon. Pahimmassa tapauksessa pitkittyneistä jännitekuopista voi seurata blackout, mikä pimentää koko kantaverkon”, Honkanen kertoo.
Tällaisia tilanteita ei onneksi ole tullut vastaan enää vuosikymmeniin.
”Toki niitä varten on olemassa oma toimintasuunnitelmansa, jonka pohjalta Fingridissä harjoitellaan kantaverkon ylösajoa.”
Tarkempaa vianpaikannusta kulkuaaltomittauksella
Relesuojauksen lisäksi Fingrid hyödyntää kantaverkon häiriö- ja vikatilanteiden selvittämisessä kulkuaaltovianpaikannusta. Viime vuosikymmenen puolella alkaneiden laiteinvestointien ansiosta vikaantumisten korjauksia onkin saatu nopeutettua.
Kulkuaaltoihin perustuvassa vianpaikannuksessa sähköasemien kulkuaaltomittarien anturit mittaavat johtimien virta- ja jännitetasoja ja reagoivat sallitun raja-arvon poikkeamiin. Vika paikallistetaan sovelluksella, joka laskee vikapaikan kulkuaaltomittarin antaman aikaleiman ja kulkuaallon nopeuden perusteella.
”Ennen vikoja jouduttiin partioimaan useiden kilometrien alueelta, mutta kulkuaaltovianpaikannuksen avulla ne voidaan nykyään paikallistaa muutaman sadan metrin tarkkuudella. Tämä nopeuttaa korjaustoimenpiteiden aloittamista, pienentää vikapartiointien kustannuksia ja parantaa ympäristön sähköturvallisuutta.”
