| dc.description.abstract | Instrumenteringsanlegg i vassdrag har vist seg å være sårbare for overspenninger. Denne oppgaven undersøker hvorfor, og forsøker å gi svar på hvordan elektriske anlegg kan bygges robuste i forhold til å håndtere overspenninger. Det er gått gjennom en hel del litteratur innen temaet som forskrifter, standarder, faglitteratur, vitenskapelig artikler, samt dokumentasjon og manualer fra utstyrsprodusenter. Det er utført samtaler og diskusjoner med både eksperter innen temaet, og representanter for ulike produsenter av overspenningsvern. Det er laget en modell for simulering av overspenninger. Feilhistorikk for en periode har også blitt gått i gjennom.
De fleste damanleggene til Hafslund Eco Vannkraft står med originale elektriske anlegg fra 60 og 70-tallet, i IT-nettsystem og uten overspenningsvern. Det er siden montert flere generasjoner med tavler for instrumentering, som inneholder mange komponenter med elektronikk. Det hjelper lite med overspenningsbeskyttelse i instrumenteringstavler, når det kun er montert finvern med lite energiopptak og lav tennspenning. Når en installasjon blir utsatt for temporære overspenninger, kan disse vernene føre en ekstra lekkasjestrøm til jord, som svekker elsikkerheten ytterligere. Jordingsforholdene er i mange tilfeller dårlige, med fjell, stein og løsmasser. I installasjoner som er over 50 år gamle er vanligvis jordelektroden moden for utskifting. Det benyttes i mange anlegg en trykksonde for måling av vannstand som har metallisk kapsling. Denne vil flere steder ha installasjonens laveste jordresistans, noe som fører til høy risiko for at instrumenteringstavle blir hardest påkjent ved overspenning.
Det anbefales å montere overspenningsvern med tilfredsstillende energiopptak ved installasjonens kraftinntak, og sørge for god impulsjord nær ved overspenningsavlederen. I forbindelse med denne oppgaven er det utarbeidet en instruks til tavleprodusenter av instrumenteringstavler, som spesifiserer overspenningsbeskyttelse i form av Type 2 overspenningsvern og støyskilletrafo på krafttilførsel. Installasjonens jordingssystem må være sammenhengende, og ha lav impedans til jord. | |
| dc.description.abstract | Critical components in hydropower instrumentation and control facilities are damaged every year under thunderstorms, and they have most likely been exposed to surges. The thesis will try to understand why this happens, and find good ways to protect the systems.
The main objectives of this thesis are to:
• Identify what kind of surges that cause damage to hydropower instrumentation and control systems.
• Determine whether instrumentation and control panels are built and delivered with sufficient surge protection.
• Explain design and installation of surge protection devices.
• Explain how to design a safe grounding system that efficiently diverts surges to ground.
A key goal is to present principles of surge protection in an easy-to-understand way, and produce simple drawings that shows design and explain the principles.
The research that has been done includes
• Reviews of regulations, standards and publications within the topic of surges.
• Reviews of documentation and guides from producers of surge protection devices.
• Interviews and discussions with specialists and manufacturers of electrical equipment.
• Development of a software model in EMTP and ATPDraw, built to simulate different scenarios.
• Use of theory and formulas to discuss relevant principles.
• A review of fault statistics.
Most dam facilities have their original electrical system from the 1960s and 1970s. The type of network is normally IT, and the quality of the grounding system is varying. These installations are not built to protect electronics from surges. It doesn’t help much with surge protection in the instrumentation panels, when the panel comes with a Type 3 SPD with low energy-absorption, that is not specified for IT networks. These devices can cause a leakage current to earth when the installation is exposed for temporary overvoltage.
The results show that there is a correlation between thunderstorms and faults. The damage caused to the facilities indicates that they have not been hit by a direct lightning strike. They have most likely been prone to induced surges from a lightning strike in a high-power line or the high ground near the installation. For installations with poor grounding conditions and where water level is measured with a pressure probe, there is a significant risk of putting extra stress on the instrumentation panel when the installation is exposed to surges. | |