Öised 110 kV õhuliini lühiskatsed
Mõned nädalad tagasi käisid TTÜ teadurid Lauri Kütt ja Heigo Mõlder planeeritud 110 kV lühiskatsetel arendusjärgus olevat siirdeprotsessider sensorit katsetamas. Antud voolutajuri peamiseks ülesandeks oleks (kui see valmis saab) elektrivõrgus kõrgepingeliinidel aset leidvate lühiajaliste siirdeprotsesside täpne mõõtmine.
Millest sellised siirdeprotsessid tekivad?
Kõrgetel pingetel töötava elektriliini puhul on juhtmetevahelise ja ka juhtme ning maa vahelise elektrivälja tugevus suur. Selline väli mõjutab juhtmes liikuvaid elektrone korraliku jõuga ning pakub neile stiimulit liikuda läbi ka sealt, kustkaudu nad läbi jõuda ei tohiks – läbi õhu ning läbi isolatsioonimaterjali. Kui juba väike kogus elektrone pääseb liikuma läbi isolatsioonidefekti, on tegemist väiksese vooluga. Kuid elektronide liikmine toimub sageli väga lühikese aja jooksul, näiteks mõne triljondiku sekundi (e. nanosekundi) jooksul. Elektriliinil oleva lühise korral, kui liikuma hakkab suurem kogus elektrone, toimub elektrikaare (juhtiva ioniseeritud keskkonna) moodustumine ning voolu kasv samuti väga lühikese aja jooksul. Alajaamades kasutatavad seadmed on aga nii inertsed, et sedavõrd lühikestele impulssidele ei reageeri. Laengu ülekandumise käiku nimetatakse ka siirdeprotsessiks, sest alguses liikuva voolu väärtus suureneb ja seejärel taas väheneb nullini – laengu liikumise ajal puudub stabiilne olek.
Milleks sellist mõõtmist kasutada saab?
Isolatsioon on vajalik, et eraldada kõrgepingeline juhe teistest komponentidest ja tagada ohutus ka inimestele. Isolaatorid ja kaabliisolatsioon aga võivad oma tööea jooksul saada mitmesuguseid kahjustusi ning vigastusi, mille tõttu võib läbi sellesama isoleeriva komponendi vool hakata liikuma. Esialgu toimuvad väikesed osalahendused – vool liigub ainult väikeste portsudena ning selle liikumine ei ioniseeri teekonda olulisel määral. Lühiseni sellised protsessid koheselt üldjuhul ei vii. Kuid avastades, et taolised osalahendused on toimumas, annavad märku vajadusest liini remontida, et ennetada suurema rikke teket. Lühisel läbi elektrikaare kaasnevad suured võimsused ja temperatuurid, mis kahjustavad isolatsiooni veelgi, rikuvad juhtme või liini konstruktsiooni.
Kiirete siirdeprotsesside omaduseks on nende suhteliselt hea ning kiire elektriliini läbimine. Siirdeprotsessi front (esimene tõusuhetk) liigub liinil kiirusega, mis on võrdne antude keskkonna valguse kiirusega. Mõõtes kiireid siirdeprotsesse ja määrates erinevates kohtades ära ajahetke, mil siirdeprotsessi sama kohta oli märgata, saab teoreetiliselt määrata ka defekti asukoha (või ka lühise asukoha). Nimetatud meetodi abil oleks võimalik oluliselt tõsta elektrivarustussüsteemide töökindlust – vähendada katkestuste arvu ning ka katkestuste koguaega [1]. Lihtsustatult öeldes, ei peaks elektribrigaad enam mööda metsa ringi jooksma… ja lühisekohta otsima.
Joonisel [1] on kujutatud tööpõhimõtte selgitusena lühisekohast levivat lainet aegteljel, liini, alajaamu ja voolutajureid.
Näiliselt lihtne süsteem on aga tegelikuses oluliselt keerulisem. Nimelt kuna toimuvad protsessid on väga kiired (suured väljamuutumise sagedused), siis hakkavad suurt rolli määrama kõikvõimalikud voolutajuri (mähise) parasiitkomponendid. Mängu tulevad mahtuvused maa, liini ja voolutajuri vahel, samuti induktiivsused ja pinnaefektid, kõik see viib omakorda resonantsnähtusteni kust ei puudu peegeldused ja muu selline. Nii, et põnevat uurimustööd on siin veel omajagu.
110 kV lühiskatseid tehakse mõistagi öösel, et inimeste tavaelu võimalikult vähe häirida.
Video sellest kuidas me ühte voolutajurit ehitasime ja katsetamas käisime:
Viide: