koulu - moment hits ry · ennakoiva kunnossapito 6.1 ennakkohuolto 6.3 kunnonvalvonta ......

7__

98

N:o

48

KUNN

OSSA

PITO

-KOULUKUNNOSSAPITO -lehden erikoisliite

Prosessisähköistyksenkunnossapito, osa 2

2 KUNNOSSAPITO koulu

SisällysluetteloOsa 1. (Kunnossapitokoulu 47)1. Sähkökunnossapidosta käynnissäpitoon

2. Kunnossapitostrategian valinta

3. Kunnossapidon toimintatavat3.1 Kunnossapitotavat3.2 Kunnossapidon organisointi3.3 Sähkölaitteiden viat3.4 Sähkölaitteiden eristykset

3.4.1 Eristysten vanhenemisilmiöt

3.4.2 Eristysten kunto

3.5 Vika-analyysi

4. Prosessisähköistyksen suunnittelu4.1 Sähköistysprojekti4.2 Sähköistysohjeet ja suositukset4.3 Esisuunnittelu4.4 Perussuunnittelu4.5 Hankintasuunnittelu4.6 Toteutussuunnittelu4.7 Kunnossapitosuunnittelu

5. Tietojärjestelmät kunnossapidon perustana5.1 Kunnossapidon toiminnan ohjausjärjestelmä5.2 Suunnittelun tietojärjestelmät ja CAD5.3 Muut tietojärjestelmät

6. Ennakoiva kunnossapito6.1 Ennakkohuolto6.3 Kunnonvalvonta

Osa 2.7. Sähkönjakeluverkko .................................................................................... 3

7.1 Sähkönjakeluverkon ominaisuudet ....................................................................... 37.2 Sähköverkkojen rakennevaihtoehdot .................................................................... 47.3 Sähkönjakelun automaatio .................................................................................. 57.4 Prosessikäyttöjen automaatio ............................................................................. 5

8. Sähköistyksen ennakoiva kunnossapito ...................................................... 68.1 Tehomuuntajat ................................................................................................... 7

8.1.1 Tehomuuntajien viat ............................................................................... 7

8.1.2 Tehomuuntajien kunnonvalvonnan menetelmät ........................................ 8

8.2 Katkaisijat .......................................................................................................... 98.2.1 Katkaisijoiden ominaisuudet ................................................................... 9

8.2.2 Katkaisijoiden kunnonvalvonnan menetelmät ........................................... 9

8.3 Sähkötilat ja kojeistot ....................................................................................... 108.4 Relesuojaus ...................................................................................................... 10

8.4.1 Koestusmenetelmät ............................................................................. 11

8.4.2 Käyttöönottokoestukset ....................................................................... 11

8.4.3 Kunnonvalvonta ................................................................................... 11

8.5 Jakelumuuntajat ja muuntamot ......................................................................... 128.6 Sähköverkon tila ja sähkön laatu ....................................................................... 128.7 Sähkömoottorit ................................................................................................ 128.8 Valaistushuolto ................................................................................................ 14

9. Näkymiä ................................................................................................... 15

Lähdeluettelo ................................................................................................ 15

3 KUNNOSSAPITO koulu

Prosessisähköistyksenkunnossapito, osa 2

DI Jaakko Etto työskentelee nykyisin Kemi-Tornion Ammattikorkeakoulun Tekniikan Koulutusyksikössä (Kemin teknillinen oppilaitos) sähkövoimatekniikan lehtorin

virassa. Aikaisemmin hän on toiminut suunnitteluinsinöörinä Kemira Engineering:insähköosastolla ja Metsä-Botnian Kemin tehtaiden sähkö- ja

automaatio-osaston kunnossapitoinsinöörinä.

email: jaakko.etto@tokem.fi

DI Jaakko Etto

7. Sähkönjakelu-verkko

7.1 Sähkönjakeluverkonominaisuudet

Teollisuuden sähköverkot ovat laajuu-deltaan pieniä, mutta niissä siirrettävättehot ovat suuria. Ylivoimaisesti suurinosa sähköenergiasta käytetään sähkö-moottoreiden pyörittämiseen, jotenprosessin sähkökäyttöjen nimelliste-hot ja lukumäärät vaikuttavat ratkaise-vasti teollisuuslaitoksen sähkönjake-luverkon rakenteeseen ja nimellisjän-nitteiden valintaan.

Moottorijännitteinä ovat laajasti käytös-sä 10 kV ja 6 kV jännitteet muutamas-ta sadasta kW:sta aina yli 10 MWmoottoritehoihin. 10 kV sopii myös ja-kelujännitteeksi ja 6 kV käytetään ja-kelujännitteenä muutamissa vanhem-missa laitoksissa. Generaattorijännit-teinä on käytössä 6 - 10 kV, mikä suu-ritehoisten moottoreiden lisäksi onvaikuttanut teollisuuslaitoksien jänni-tevalintoihin.

Moottorijännitteinä teollisuudessa ovatkäytössä 10 kV, 6 kV, 3 kV, 690 V, 525V ja 400/230 V. Suurjännitemoottorei-den jännitteinä ovat yleisesti käytössä10 kV ja 6 kV. 3 kV moottorijännitettäkäytetään enää muutamassa laitok-sessa. Prosessiteollisuuden moottori-keskusten jännitteenä on käytetty ai-kaisemmin 525 V ja nykyisin 690 Vsekä yleisesti pienemmissä laitoksissaja pienillä moottoritehoilla 400/230 Vjännitettä. Valaistus- ja kunnossapito-verkkoihin tarvitaan aina 400/230 Vjännitettä. Tasa- ja vaihtovirtakäyttöjenjännite valitaan tapaus- ja laitoskoh-taisesti. Teollisuuslaitoksen jakelu- jamoottorijännitteiden valinta on teknis-taloudellinen optimointitehtävä.

Samassa teollisuusyrityksessä sähkö-verkon komponentit voivat olla hyvineri ikäisiä. Edelleen on käytössä 50-luvulla rakennettuja kojeistoja, tokiteollisuudelle hyvin tyypilliseen tapaanuseimmat kojeistojen lähdöistä on uu-sittu tämän jälkeen, osa useaan ker-taankin. Uusinnoissa muutetaanuseimmiten releistys, virtamuuntajat,mittaukset ja ohjaukset sekä kaape-lointi. Teollisuuslaitoksen sähköver-koston uusinta tapahtuukin yleensälaitososittain.

Sähköverkoston laitteiden ja johtojeneristykset, toimintakyvyt ja kunto van-henevat käytännössä 20...40 vuodenkuluessa. Vanheneminen voi perustuateknisiin, taloudellisiin, sähköturvalli-suus- tai käytettävyystekijöihin. Seu-rauksena verkostossa on enenevässämäärin maasulkuja, oikosulkuja, toi-mintahäiriöitä ym. vikoja, jotka kes-keyttävät sähkönjakelun ja mikä pa-hinta pysäyttävät prosessin, jonka uu-delleen käynnistys saattaa kestääuseita tunteja jopa vuorokauden. Ta-loudelliset menetykset tuotantohäiri-östä ovat lyhyessäkin häiriössä miljoo-

Prosessien sähköistyksen tavoite on saada mahdollisimman edul-linen ja kilpailukykyinen työkalu tuotteen valmistajan käyttöön.Kaksiosaisessa KUNNOSSAPITOKOULUssa esitellään prosessiensähkönjakelun periaatteet ja sähkösuunnittelun vaiheet sekäkunnossapitotoiminnan periaatteet ja toimintamallit. Tavoitteenaon luoda lukijalle yleiskäsitys prosessisähköistyksen toteutuspe-riaatteista ja monimuotoisuudesta.

Tässä toisessa osassa kerrotaan sähkökunnossapidon menetel-mistä käsittelemällä esimerkein prosessisähköistyksen osa-aluei-den, kuten muuntajien, sähkötilojen, katkaisijoiden ja sähkö-moottoreiden ennakoivia kunnossapitomenetelmiä.

Sähkömoottorikäyttöjen lisäksi teolli-suusprosesseihin tarvitaan valaistus-ta, lämmitystä ja automaatiota varten400 V pienjännitteinen sähkönjakelu.Eri sähkölämpötekniikat, kuten valo-kaariuunit, infrakuivaimet voivat myösvaikuttaa sähkönjakeluverkon raken-teeseen merkittävästi.

Tyypillisesti raskaassa prosessiteolli-suudessa liityntä kantaverkkoon ta-pahtuu 110 kV jännitteellä, piententeollisuuslaitoksien liityntä on sähkö-laitoksesta riippuen 10 tai 20 kV. Jän-nitteen jakeluun käytetään 20 kV, 10kV tai 6 kV jännitteitä riippuen kysei-sen laitoksen rakentamisajankohdastaja käytettävien suurimpien moottorei-den yksikkötehoista. Nykyisin 110 kVjännitetasoa käytetään myös tehdas-alueiden sisäisessä jakelussa. 20 kVjännite on sopiva laitoksen keskijänni-tejakeluun ja sopii sellaisenaan laitok-sen varayhteydeksi esim. paikalliseensähkölaitokseen.

4 KUNNOSSAPITO koulu

Kuva 6. Teollisuuslaitoksen sähkönja-kelun toteutuksen periaatteet.

esim. 2500 kVA tai 3150 kVA. Mootto-rijännitteenä on uusissa laitoksissa690 V ja joissakin vanhoissa 525 V,myös 400 V on käytössä jos suuriamoottoritehoja ei tarvita. Valaistus- jakunnossapitoverkon 400/230 V syöttötapahtuu eri muuntajilla (500-2000kVA) kuin prosessin ja pyrkimyksenäon ainakin osittaisen varasyötön jär-jestäminen.

Jakelujännitteen ollessa 20 kV onsuurjännitemoottorit liitetty omaanyleensä 6 kV kojeistoon, jota syöte-tään 20/6 kV tehomuuntajalla. Mootto-reiden lukumäärä kojeistoissa vaihte-lee yhdestä jopa kymmeneen. Osamoottoreista voi olla varalla ja proses-sin eri ajomalleilla käytettävien mootto-reiden lukumäärä vaihtelee.

Suurjännitemoottoreiden kaapeloinninpituus vaihtelee muutamasta kymme-nestä metristä satoihin metreihin. Ja-kelujännitteen ollessa 10 kV tai 6 kVon moottorit ja jakelumuuntajat kytket-ty samoihin kojeistoihin. Tällöin saate-taan joutua rajoittamaan oikosulkute-hoja kuristimella, erityisesti jos kojeis-toon on liitetty myös generaattoreita.

Prosessilaitoksessa on laitteistoja, joi-den on pysyttävä käynnissä myös nor-maalin sähkönjakelun katkettua. Säh-könjakelun ja automaation apusähkö-verkot toteutetaan yleensä tarpeenmukaan varmennettuina:• dieselvarmennettu verkko (yleensä

400/230V, joskus myös 525 tai 690 V)• paristovarmennettu tasasähköjakelu• paristovarmennettu vaihtosähköja-

kelu (UPS, no-break).

Dieselvarmennettuun verkkoon liite-tään yleensä:• varavalaistus• paristojen varaajat• hissit• palopumput• säätö- ja tiivisteöljypumput• tärkeimmät moottorikäyttöiset toimi-

laitteet• prosessin keskeytyminen saattaa

myös vaatia jonkun pumpun tms.käynnistystä.

Tasasähköverkkojen energialähteenäon tasajännitesuuntaaja ja akusto,joka tavallisesti koostuu tarvittavastamäärästä lyijyakkuja, mutta muidenakkujen käyttö on myös lisääntynyt.Vaativissa kohteissa voi koko järjestel-mä tai varaaja olla kahdennettu. Jake-lu toteutetaan säteittäisenä ja suoja-taan selektiivisesti. 110 V (220 V) ta-sasähköverkot ovat maastaeristettyjäja 48/24 V tasasähköverkoissa onmahdollista käyttää keskipistettä maa-doitettuna. Järjestelmien käyttötarkoi-tus:• kytkinlaitoksien ohjaukset ja suoja-

releet (yleensä 110 V, joskus 220 V)• automaatiojärjestelmät ja instrumen-

tointi (48 / 24 V).

UPS- verkkoon, joka voi olla suurite-hoinen keskitetty verkko tai laitekohtai-nen järjestelmä, liitetään laitos- ja pro-sessikohtaisesti rajattuja osia tai kaik-ki laitteistot:• kenttäinstrumentointi• valvomoiden monitorit• häiriöpiirtimet ja -kirjoittimet• tietokoneet• laskimet, analysaattorit• suojaukset, ohjaukset.

nien markkojen luokkaa, syynä mene-tetty tuotanto ja tuotteen laatuhäiriöt.Sähköverkon käytettävyys onkin tärke-ysjärjestyksessä ensimmäinen proses-siteollisuuden sähköverkon uusinnanperuste.

Sähköverkostoon liittyvät viat ovatteollisuuslaitoksissa melko harvinai-sia, kattavaa vikatilastointia ei useim-missa teollisuuslaitoksissa ole. Teolli-suuden sähköverkkojen suojareleistyson eri-ikäistä, joten käytössä on vieläpaljon sähkömekaanisia suojareleitäja niitä uudempia staattisia suojarelei-tä. Pyrittäessä sähköverkon tehok-kaampaan suojaukseen ja valvontaanuusitaan releistystä ja valvontajärjes-telmiä, jolloin useimmiten käytetäännumeerista suojarelettä tai kennoter-minaalia.

7.2 Sähköverkkojenrakennevaihtoehdot

Prosessiteollisuudessa jakeluverkoton rakennettu ja niitä käytetään säteit-täisesti. Tällöin suojausjärjestelmätovat yksinkertaisemmat, ja oikosulku-tehot jäävät pienemmiksi. Huolto- javarayhteyksien mahdollistamiseksikäytetään myös rengasmaisia sähkö-verkon rakenteita.

Päämuuntajia on teollisuuslaitoksensuuruudesta riippuen yksi tai useam-pia. Päämuuntajat syöttävät keskijän-nitejakeluverkkoa (20...6 kV), nykyisinmyös suuritehoinen generaattori saat-taa olla liitetty blokkimuuntajalla suo-raan 110 kV verkkoon, koska muutoinjakeluverkon oikosulkutehot kasvaisi-vat liian suuriksi. Vanhemman teolli-suuslaitoksen tapauksessa saattaaesiintyä useampaa eri jakelujännitettä,kuten 6 kV ja 20 kV.

Sähköverkkojen rakenteita havainnol-listavia yleiskaavioita on esitetty ku-vassa 6, jossa on esitetty kolme perus-ratkaisua. Toteutuksen valinta riippuuteollisuuslaitoksen prosessin sähkö-käyttöjen ominaisuuksista ja tehoista.

Keskijännitejakeluverkko yhdistää te-ollisuuslaitoksen eri laitososat säteit-täisellä kaapeliverkolla. Suuremmissalaitososissa sijaitsee omat keskijänni-tekojeistot, jotka ovat kyseisen laitos-osan rakentamisajankohdan mukaistatekniikkaa.

Kojeistojen välinen kaapelointi onyleensä muutamia satoja metrejä jatoteutettu joko kolmivaihekaapelilla taisuuren siirtotehon kyseessä ollessayksijohdinkaapelijärjestelmällä. Yleen-sä kaikki laitososan prosessien moot-torikeskukset syötetään kyseisestä ko-jeistosta ja muuntajakoot on standar-doitu laitos- tai projektikohtaisesti

5 KUNNOSSAPITO koulu

7.3 Sähkönjakelunautomaatio

Sähkönjakelun toimivuus ja käyttövar-muus perustuu joustavien verkkorat-kaisujen ohella luotettaviin sähköjake-luverkon primäärikomponentteihin janiiden ympärille rakentuvaan auto-maatioon. Sähköasemien ja kojeisto-jen suojaus, mittaus, valvonta ja ohja-us voivat perustua erillisiin järjestel-miin tai sähkölaitosautomaatioon, jokavoi olla keskitetty tai hajautettu järjes-telmä.

Prosessiteollisuuslaitoksen sähkölai-tosautomaatio muodostuu käytännös-sä seuraavista kokonaisuuksista:• kaukokäyttöjärjestelmät• energianhallintajärjestelmä• sähköasema-automaatio• kuormien hallintajärjestelmä.

Kuva 7. Sähkönjakeluverkon toimintojaohjaava kennoterminaali. Kuva 8. Sähkönkäytön toiminnallinen rakenne.

käyttävistä ohjausjärjestelmästä jalaitteista. Sähkökäyttö on sovitettavasyöttävään sähköverkkoon, ohjausjär-jestelmään, työkoneeseen ja teolli-suusympäristöön.

Suunnittelun tavoitteena on sähkö-käyttö, joka• ei lämpene liikaa, mutta lämpenee

sopivasti• kestää sopivasti sähköiset rasituk-

set• ei salli liiallista ylikuormitusta• ei ole herkkä oikosuluille ja suojau-

tuu tehokkaasti oikosulkutilanteissa• on suojassa ympäristöön nähden

eikä ole itse vaaraksi ympäristölle.

Ohjaushierarkiassa on erotettu toimin-nan tasot, kuva 8, prosessi ohjaa käyt-töä (TK), käyttö ohjaa moottoria (M),moottori ohjaa suuntaajaa (S), jokaasettelee käyttötehoa. Teollisuudensähkökäyttöjen ohjaustarve vaihteleeyksinkertaisesta moottoriohjauksestaerittäin vaativiin linjakäyttöihin. Ohjaus-hierarkian tasot muodostavat käytönteknillisen toteutuksen:• suuntaajan ohjaus (SO), optimoi

suuntaajan ohjauksen• moottorin ohjaus (MO), ohjaa käy-

tön dynamiikkaa• käytönohjaus (KO), sähkökäytön

sisäisen toiminnan ohjaus• prosessin ohjaus (PO), koko toimin-

nan ohjaus.

Prosessilaitoksen sähkönjakelussasuurjännitemoottoreiden ohjauksetovat osa prosessin ohjausta ja ne liite-tään yleensä prosessin automaatiojär-jestelmään. Liityntä on perinteisesti to-teutettu kaapeloinnilla ja väyläliityntö-jen käyttö moottoriohjauksissa yleisty-nee lähivuosina. Suojareleiden toimin-taindikaatiot on toteutettu vaihtelevillatavoilla ja ne on liitetty suoraan pro-

Sähkölaitosautomaation perinteinenosa on kaukokäyttö, jonka avulla käyt-tötilanteissa kerätään tietoa sähköver-kon tilasta ja suoritetaan ohjauksiaverkkotilanteen vaatimalla tavalla.

Sähköasemien paikallisautomaatio elisähköasema-automaatio on toteutettuaikaisemmin perinteiseen tekniikkaanperustuvilla laitteilla ja relelogiikoilla(mm. hälytyskeskukset, lukitukset jajännitteen säätäjät). Nykyisin mikro-prosessoritekniikalla lisätään paikallis-automaatiotoimintoja integroimallakaukokäyttö, paikallisautomaatio, hä-lytyskeskukset ja suojaus toisiinsa.

Sähkönjakelun valvontajärjestelmävoidaan jakaa seuraaviin toimintoihin:• suojaus• ohjaus• mittaus• valvonta• raportointi• tiedonsiirto.

Nykyisillä sähkönjakeluverkon suoja-ukseen käytettävillä suojareleillä onaikaisempaa monipuolisemmat omi-naisuudet ja toiminnot, jotka on keski-tetty kennoterminaaliin, kuva 7.

7.4 Prosessikäyttöjenautomaatio

Teollisuuden sähköenergian kulutuk-sesta enin osa menee sähkömootto-reiden pyörittämiseen. Tyypillisestisähkömoottorikäyttö muodostuu syöttä-västä sähköverkosta, moottorilähdönkomponenteista, mahdollisesti taa-juusmuuttajasta tai tasasuuntaajasta,sähkömoottorista, työkoneesta ja niitä

6 KUNNOSSAPITO koulu

Kuva 9. Sähkömoottorikäytön piirikaavio, jossa on käytetty 24 V DC jatkuvaa ohjaus-ta ja moottorin käynnistyminen lisäksi havaitaan erikseen sähkökeskuksenkäyttöpaikan häiriöt.

rin pysähtymisestä tai käyntivalmiu-desta. Useimmiten ohjausjärjestelmävalvoo myös moottorin käynnistyksenonnistumisen tietyn ajan (5 s) kulues-sa.

Moottorilähdöstä saatavat lukituksettai häiriötiedot ovat tyypillisesti:• käy• seis• keskushäiriö• kenttähäiriö.

Moottorikäytöstä ominaisuuksista jaohjaustarpeesta riippuen voidaan tar-vita myös seuraavia tietoja:• pyörimissuunta• pyörimisnopeus• paikka ym. toimintaa ohjaavia raja-

kytkintietoja (voivat olla kaapeloitumyös suoraan ohjausjärjestelmään)

• moottorin kuormitusvirta tai teho mAviestinä (yleensä 4-20 mA)

• pyörimisnopeustieto takometriltä• moottoria ja käyttöä suojaavan vah-

din releen kosketintieto, esim. ali-kuormituksesta (hihna poikki)

• lämpöreleen toimintatieto• ohjausjännitteen laukeaminen• kytkinvarokkeen asentotieto• turvakytkimen asentotieto.

Ohjaustavan valinta riippuu ohjatta-vasta prosessista ja on harkittava ta-pauskohtaisesti onko käytössä jatkuvaohjaus vai pulssiohjaus:

• Jatkuvassa ohjauksessa ohjausjär-jestelmä pitää ohjausvälireleen jat-kuvasti vetäneenä. Ohjausvälireleenapukosketin pitää moottorikontakto-rin kiinni niin kauan kuin ohjaus onvoimassa. Moottorikontaktorin asen-totieto (käy-tieto) tuodaan automaa-tiojärjestelmään.

• Pulssiohjauksessa ohjausjärjestel-mä antaa välireleelle lyhyen pulssinja välirele on vetäneenä vain tämänpulssin ajan. Moottorikontaktorillaon omalla apukoskettimella itsepito.Ohjausjärjestelmä antaa auki-ohja-uksen omalle välireleelle, joka kat-kaisee kontaktorin pitopiirin.

Yleensä liitäntä ohjausjärjestelmääntehdään 24 V tasajännitteellä, harvem-min 230 V vaihtojännitteellä. Prosessi-teollisuudessa käytetään yleisesti jat-kuvaa ohjaustapaa, jolloin moottoritpysähtyvät, jos automaatiojärjestel-män tulo- ja lähtökorttien jännite kat-keaa. Pulssiohjattua ohjaustapaa käy-tetään kun halutaan välttää moottorinpysähtyminen ohjauspiirin häiriöissä,sillä pysähtyminen voi aiheuttaa vaa-ratilanteen, tuotantokatkoksen tms.,joka olisi voitu välttää.

Ohjausjärjestelmässä käytettävät väli-releet voidaan sijoittaa omiin ohjaus-kaappeihin tai moottorikeskukseen,joko kaapelikuiluihin, kennon ylä/ala-osaan tai kuhunkin moottorilähtöön.Välireleinä voidaan käyttää kiinteitä,pistokantaisia tai riviliitinreleitä ja netulisi varustaa mekaanisella tai led-näyttöisellä releen tilan osoituksella.

Ohjausjärjestelmän liityntä moottori-lähtöön on perinteisesti toteutettu väli-releillä, mutta tulevaisuudessa välire-leet ja kaapelointi tullaan korvaamaankenttäväylällä ja älykkäillä liityntälait-teilla.

8. Sähköistyksenennakoivakunnossapito

Seuraavassa on lyhyesti esitelty lyhy-esti sähkönjakeluverkon komponentti-en tärkeimmät ominaisuudet kunnos-sapidon kannalta ja ennakoivan kun-nossapidon menetelmiä.

Pyrittäessä sähköjakeluverkon korke-aan käyttövarmuuteen ja hyviin käyttöja kunnossapito ominaisuuksiin vaadi-taan mm. seuraavia toimenpiteitä:

sessia ohjaavaan automaatiojärjestel-mään tai sähkönjakelua valvovaanjärjestelmään sekä osittaisesti molem-piin, koska suojareleistyksen toimintavaikuttaa sekä prosessi- että sähkölai-tosautomaatioon.

Alle 1000 V sähkömoottorikäyttöjenohjaus tapahtuu suoraan prosessiaohjaavasta valvomosta automaatiojär-jestelmällä. Koneohjaukset voidaanjoissakin tapauksissa toteuttaa logiik-kajärjestelmällä tai erillisillä digitaali-silla säätäjäyksiköillä. Yksinkertaisis-sa ohjauspiireissä voi olla perinteinenkytkin- ja releohjaus. Yleensä liitäntäohjausjärjestelmään tehdään joko 24V tasajännitteellä tai 230 V vaihtojän-nitteellä. Jos moottorikäyttö ei ole liitet-ty automaatiojärjestelmään on käynti-ja häiriötiedon ilmaisu yleensä toteu-tettu merkkilampuilla.

Prosessikeskuksen moottorilähdön ra-kenne on sellainen, että sitä voidaanohjata ohjausjärjestelmästä ja siitäsaadaan tarpeelliset tiedot oikeidenkäyttötoimenpiteiden ja vikaselvitystentekemiseksi, kuva 9. Samoin ohjaus-järjestelmän ohjelmat on laadittava si-ten, että ohjausjärjestelmä kaikissa ta-pauksissa ilmoittaa käyttäjälle mootto-

7 KUNNOSSAPITO koulu

• sähköverkon rakenne on pidettävätarkoituksenmukaisena, jolloin vau-rio pysäyttää vain tietyn prosessin

• säännöllisesti sähköverkon relesuo-jauksen tarkastukset, vikavirtojenlaskenta, sähkö laadun ja kuormitus-ten (P,Q) mittaus

• laitteiden ympäristöolosuhteet, säh-kötilojen ilmastointi, taulukko 2.

• sähkönjakeluverkon komponenttiensuunnitelmallinen ennakkohuolto jakunnonvalvonta.

8.1 TehomuuntajatTeho- eli voimamuuntajat voidaankäytännössä jakaa jakelu- eli piente-homuuntajiin ja suurtehomuuntajiin.Lähes kaikki tehomuuntajat ovat öljye-risteisiä, pieni osa jakelumuuntajistaon valuhartsieristeisiä. Tyypillisesti ja-kelumuuntajiksi luetaan muuntajat,joiden yläjännitepuolen nimellisjänniteon U

1N on 6 - 20 kV ja alajännitepuo-

len nimellisjännite U2N

on 400 - 690 Vsekä S

N on enintään 3150 kVA. Tätä

nimellisjännitteiltään ja nimellistehoil-taan suuremmat muuntajat luetaansuurtehomuuntajiin sekä voimalaitok-sissa ja teollisuudessa käytettäviin te-hovälimuuntajiin.

Muuntajaöljyn tehtävänä on toimiasähköisenä eristeenä, eristyspaperinimpegrointiaineena ja johtaa häviö-lämpö jäähdytyselementteihin. Lisäksi

öljy suojaa paperieristystä ilman kos-teudelta. Muuntajaöljy on orgaaninenaine ja sen ominaisuudet muuttuvatiän, kosteuden, lämpötilan ja sähköis-ten ilmiöiden vaikutuksesta. Öljyyn se-koittuu ja imeytyy ilmasta pölyä ja kos-teutta. Vanhenemisreaktioiden seu-rauksena öljyyn syntyy saostumia, joh-tavia epäpuhtauksia, vettä ja happa-mia yhdisteitä.

Muuntajan käyttöä ja käytön seurantaavarten muuntajiin asennetaan varustei-ta ja suojakomponentteja. Niillä suoja-taan öljyä kosteudelta ja lialta sekävalvotaan öljyn ja käämin lämpötilaa.

Muuntajan tärkeimmät varusteet ovat:• paisuntasäiliö• kaasurele• ylipaineventtiili• öljynkorkeuden osoitin• lämpömittarit• käämin lämpötilan kuvaaja• sulkuventtiili• ilmankuivain.

Muuntajien suojauksen toteutusta-paan vaikuttaa muuntajan nimelliste-ho, jännitteet ja käyttötarkoitus.

Tehomuuntajien suojareleistys sisäl-tää seuraavia osia:• ylivirtasuojaus• maasulkusuojaus• käämi- ja kierrossulkusuojaus• ylikuormitussuojaus• ylijännitesuojaus• käämikytkinsuojaus.

8.1.1 Tehomuuntajien viatTehomuuntajien käytönaikaisella kun-nonvalvonnalla voidaan varmistaamuuntajien luotettava toiminta ja en-nakoida huoltoa ja korjausta vaativatvauriot. Muuntajien kunnonvalvontavoidaan jakaa tarkastuksiin ja mittauk-siin. Osa vioista voidaan havaita syn-tyvaiheessa ennen suurempia seura-uksia.

Taulukoissa 3 ja 4 on esitetty IEEE:nkeräämien tilastojen mukaiset 262muuntajavauriota sekä niiden jakau-mat. Selvästi on nähtävissä teho-muuntajien vikojen osalta käämityksi-en erilaisten vaurioiden keskeinenmerkitys ja täten niiden kunnonseu-rannan tärkeys.

Taulukko 2. Esimerkki ympäristöolosuhteista ja kotelointi-luokista teollisuuslaitoksessa.

Taulukko 3. Muuntajien vikojen jakautuma.

Taulukko 4. Muuntajien käämityksen vikojenjakautuminen.

8 KUNNOSSAPITO koulu

8.1.2 Tehomuuntajien kun-nonvalvonnanmenetelmät

Jotta eristysrakenne suoriutuisi tehtä-västään, on sen sähkölujuuden ja me-kaanisen lujuuden oltava riittäviä. Näi-tä molempia tekijöitä voitaisiin pitääeristysrakenteen kunnon arvioinninkriteereinä, mutta näiden suureidenmittaaminen käytössä olevasta lait-teesta on kuitenkin mahdotonta. Kun-non seurantaan onkin käytettävä sel-laisia epäsuoria suureita, jotka voi-daan mahdollisimman yksinkertaisestija luotettavasti mitata. Tällaisia eris-tyksen toimintakykyä kuvaavia epäsuo-ria suureita ovat mm. eristysresistans-si, häviökerroin tanδ, vesipitoisuus,vuotovirta ja osittaispurkausten suu-ruus.

Epäsuorien suureiden käytön ongel-mana on, että mitatun suureen yhteyskriittiseen ominaisuuteen on tulkinnan-varainen. Tarvitaan tutkimus- ja koke-musperäistä tietoa siitä miten mitatta-van suureen muuttuminen on yhtey-dessä eristysrakenteen vanhenemi-seen ja toimintakuntoon. Näin mitatta-ville suureille voidaan valita eri toi-menpiteisiin johtavat kriittiset arvot.Vanhenemisen ja kunnon seurantaansoveltuva suure ja käytettävä diagnos-tinen menetelmä on valittava eristysra-kenteen ja kohteen mukaan.

Yleisimpiä suurjännite-eristysten kun-nonvalvontamenetelmiä ovat eristys-resistanssin mittaus, osittaispurkaus-mittaus, häviökertoimen mittaus, öljynkaasuanalyysi ja vuotovirtamittaukset,joita käytetään myös muuntajien kun-nonseurantaan. Muuntajan öljypape-rieristeestä voidaan ottaa näytteitä jaanalysoida eristemateriaalin ominai-suuksia ja kuntoa.

Muuntajan kunnonvalvonta voidaanjakaa seuraaviin osa-alueisiin:• määrävälein tehtävät tarkastukset• muuntajaöljyn tutkiminen• kiinteiden eristeiden tutkiminen• mittaukset.

Tärkeää on, että tutkimukset suorite-taan säännöllisesti ja tulokset kirja-taan. Pitemmältä ajalta saadut tulok-set antavat varmemman kuvan öljystäja muuntajan eristyksistä kuin yksittäi-set koetulokset. Tuloksista saadaantällöin kehitystrendi, josta nähdäänmuutosten ajankohta, mittaustulostenarvojen muutokset ja kehityssuunta.

Tehomuuntajien kunnonvalvonnassakäytettävistä menetelmistä ovat tär-keimmät muuntajien määrävälein ta-pahtuvat silmämääräiset tarkastukset,suojalaitteiden toiminnan tarkastukset,öljyanalyysi, lämpökuvaukset. Muunta-jille tehdään myös säännönmukaisiahuoltotoimenpiteitä, joilla pyritään eh-käisemään vikojen syntyä. Eräille kää-

mikytkintyypeille on myös tehty huolto-jen yhteydessä tyyppivikoja estäviämuutoksia.

Öljyanalyysi

Muuntajassa öljy toimii sähköisenäeristysaineena ja jäähdytysaineena,joka siirtää lämmön käämityksistä.Muuntajan öljy laajenee lämmetes-sään, joten ne on varustettu paisunta-säiliöillä, jotka ovat ilmankuivaimellayhteydessä ulkoilmaan. Muuntajan öl-jystä otetaan määrävälein öljynäyte,jonka ottamisessa on noudatettavatarkoin annettuja ohjeita. Eri öljytyyp-pejä ei saa sekoittaa keskenään. Käy-tössä muuntajaöljyyn sekoittuu ilmastapölyä ja kosteutta, jotka heikentävätsen sähköisiä ominaisuuksia. Kiintei-den epäpuhtauksien poistaminen ta-pahtuu suodattamalla. Kaasut ja koste-us poistetaan alipaine- ja lämpökäsit-telyllä.

Öljylle suoritetaan määrävälein seu-raavia laboratoriossa tehtäviä analyy-seja:• sähkönlujuus• häviökerroin• kiinteät aineet (roskapitoisuus)• neutraloimisluku• rajapintajännitys• inhibiittipitoisuus• kaasuanalyysi.

Muuntajan vioittuessa öljy hajoaamuodostaen vialle luonteenomaisiakaasuja. Vikojen analysointi tapahtuutehokkaimmin eri kaasujen ja kaasu-suhteiden esiintymisen perusteella.Aikaisempien näytteiden perusteellavoidaan päätellä vian kehittymisennopeus ja määritellä tarvittavat toimen-piteet ja niiden kiireellisyys.

Kaasuja esiintyy eri tyyppisissä viois-sa seuraavasti:• termiset viat: metaani, etaani, ety-

leeni• osittaispurkaukset: vety, metaani,

etyleeni• valokaari: asetyleeni• paperin hajoaminen: hiilimonoksidi,

-dioksidi ja furfuraali.

Kaasuanalyysin tulosten tulkinta pe-rustuu kaasusuhteiden laskentaan, janäiden suhteiden avulla määritetäänvikatyyppi. Absoluuttisia kaasupitoi-suuksia oleellisempaa on eri kaasupi-toisuuksien kehittyminen. Tämä selvit-täminen on mahdollista vain säännöl-lisen näytteenoton avulla.

Kaasuanalysointiin on kehitetty myösjatkuvatoimisia laitteita, jotka analysoi-vat ennaltaohjelmoidusti esim. kerranvuorokaudessa tai useammin yhtä taiuseampaa kaasukomponenttia. Kun-nonvalvontajärjestelmän ominaisuuk-sia ovat mm. muuntajaöljyn kaasupi-toisuuden seuranta ja sen kuormitus-ja lämpötilariippuvuus, muuntajanlämpötilojen seuranta, käämikytkimen

huoltotarpeen määritys, muuntajankuormitettavuuden määritys, eliniänlaskenta sekä tilatietojen tallennushäiriötä edeltäneeltä ajalta häiriöselvi-tyksen mahdollistamiseksi.

Tarkastukset

Muuntajille tehdään seuraavia huolto-toimenpiteitä, joilla pyritään ehkäise-mään vikojen syntymistä. Muuntajilletehtävät huollot ovat sisällöltään yksi-löllisiä ja ne voidaan jaotella seuraa-vasti:• tarkastushuolto• käämikytkinhuolto• perushuolto.

Muuntajan tarkastushuolto tehdäänvuosittain tai tarpeen mukaan. Huollonaikana ja avulla määritetään muunta-jan tämänhetkinen kunto ja huoltotar-ve, tarkastusten ja historiatietojenavulla.

Muuntajan tarkastushuolto sisältäätarkastuksia ja koestuksia:• muuntajan suojalaitteiden tarkastus

ja koestus (toiminta, laukaisu/hälytys)- kaasurele- käämikytkimen virtaus/painerele- ylipaineventtiili- öljyn lämpömittarit ja käämin läm-

pötilankuvaajat- öljynkorkeusmittarit- suojakytkimen hälytykset- ulkoinen johdotus

• muuntajan jäähdytyslaitteiden tar-kastus ja koestus (puhaltimet japumput)

• muuntajakannen ja läpivientieristi-mien puhdistus ja tarkastus

• ohjauskaappien laitteiden toimin-nan tarkastus ja tarvittaessa korjaus(kytkimien ja releiden toiminta, liitos-ten ja kuivatus/lämmitys tarkistus)

• yleistarkastus (mm. öljyvuodot, öljy-määrät, putkistot, venttiilit, ilmauk-set, kaapelit, ilmankuivain, jne.)

• mahdollisten pienten vuotojen kor-jaukset (kiristelyt, hitsaus, tiiviste-vaihdot)

• kosteusnäytteen otto ja dp-luvunmääritys eristeestä erikseen sovitta-essa

• tarkastuksen raportointi ja huoltotoi-menpide-ehdotukset.

Varsinaisten huollon toimenpiteiden li-säksi on tehtävä:• sopivan huoltoajankohdan valinta• tarvikkeiden hankinta (varaosat,

öljyt, astiat, pesuaineet ym.)• huoltopöytäkirjan tekeminen• jälkityöt (varaosien ja tarvikkeiden

tilaus, jäteöljyjen kuljetus).

Lämpökuvaus tehdään muuntajan ol-lessa kuormitettuna, jolloin sisäinen jaulkoinen lämpeneminen tarkistetaan,lisäksi kuormitusvirrat on mitattava jaauringon vaikutus huomioitava. Esi-merkki lämpökuvauksen tärkeydestäja havaituista vioista on taulukossa 5.

9 KUNNOSSAPITO koulu

Häiriötilanteet

Muuntajan käytössä tulee väistämättätilanteita, joissa muuntajan suojaushälyttää tai laukaisee muuntajan ver-kosta. Pääsääntöisesti muuntaja ontarkastettava paikanpäällä ennenmuuntajan kytkemistä takaisin verk-koon. Vioittuneen muuntajan kytken-nästä voi seurauksena olla muuntajanräjähdys tai muuntajapalo.

Muuntajan suojien hälyttäessä tai lau-kaistessa riippuu suojasta, miten tulisitoimia. Suojauksen toiminta voi aiheu-tua todellisesta muuntajan viasta, nor-maalista poikkeavasta kuormituksesta,suojauksen viasta, virheellisestä aset-telusta tai virheellisestä ohjauksesta.Käyttöpaikalla tehtävillä havainnoillavoi heti selvitä laukaisun aiheetto-muus esimerkiksi paikanpäällä ollei-den käyttö- tai kunnossapitohenkilös-tön toimesta. Toisaalta yleensä suoja-uksen toiminnan selvittely vaatii hen-kilöstön lähettämistä paikanpäälle ti-lanteen arviointiin. Suojauksen toimin-nan selvitys etenee samalla tavalla,oli kyseessä todellinen muuntajavikatai virheellinen suojauksen toiminto,koska varmaa syytä suojauksen toi-mintaan ei etukäteen tiedetä.

Muuntajan suojauksen toimiessa onselvitettävä ja dokumentoitava (todelli-nen vika):• tapahtuman ajankohta• muuntajasuojien ja muun suojare-

leistyksen indikointi ja toiminnot• oliko sähköverkossa samanaikai-

sesti meneillään kytkentöjä tai häi-riöitä

• kuormitustilannetiedot edeltävältäajalta ja tapahtumahetkeltä

• käämikytkimen toiminta-asema ta-pahtumahetkellä ja tapahtumaaedeltänyt toiminta

• käämin ja öljyn lämpömittareidenlukemat ja huippuosoitus

• muuntajalaatikon, läpivientien,jäähdyttimien, ym. vauriot

• valokaarijäljet kannella, läpivien-neissä, kiskoissa, ym.

• läpivientien, muuntajan, kiskoston

Tiedot tarvitaan vika-analyysin tekoon,jotta tiedettäisiin millainen muuntajanvaurio on kyseessä. Näiden tietojen pe-rusteella päätetään voidaanko muun-taja kytkeä takaisin verkkoon. Jos se onselkeästi vaurioitunut, määritetään tar-vittavat jatkotoimenpiteet.

Vian paikannusmittaukset

Osittaispurkaustyyppisissä vioissa onvikapaikka mahdollista paikallistaaakustiseen emissioon perustuvallamenetelmällä. Muuntajan laatikon ul-kopinnalle asennetaan neljä anturia,jotka mittaavat muuntajan sisällä ole-van vikapaikan aiheuttamia akustisiasignaaleja. Lähin anturi havaitsee vianensimmäisenä ja anturien paikkojamuuntelemalla saadaan vikapaikkamääritettyä useimmiten parinkymme-nen sentin tai vielä paremmalla tark-kuudella.

Vianpaikannusmittauksilla, jotka vas-taavat uuden muuntajan käyttöönotto-mittauksia, saadaan vikapaikka paikal-listettua mahdollisesti vaiheen ja jän-niteportaan tarkkuudella.

Lämpökuvauksella havaittavat sisäisetlämpenemiset ja ulkoiset liityntäpistei-den viat saadaan paikannettua hyvin.

8.2 Katkaisijat

8.2.1 Katkaisijoidenominaisuudet

Katkaisijat ovat sähkönjakelu- ja siirto-järjestelmässä tärkeitä komponenttejaja niiden tarkistus- ja huoltotoimenpi-teisiin on kiinnitettävä suurta huomio-ta. Katkaisijavalikoima on sangen laa-ja, yleisimmät katkaisijatyypit katkaisu-väliaineen perusteella lajiteltuina ovat:• öljykatkaisijat

• vähäöljykatkaisijat• tyhjökatkaisijat• paineilmakatkaisijat• kaasukatkaisijat (SF6

-kaasu)• magneettipuhalluskatkaisijat.

Täysin huoltovapaita katkaisijoita eiole vielä kehitetty ja huoltoväleihinvaikuttaa valmistajan lisäksi:• katkaisijan rakenne• katkaistava teho ja virran laatu• toimintamäärät• ympäristöolosuhteet• huoltotyön laatu.

Eri katkaisijatyypeillä esiintyy seuraa-via kulumistapoja:

Mekaaninen kuluminenKaikissa katkaisijatyypeissä on run-saasti liikkuvia osia, etenkin ohjainlait-teistossa, jossa yleisimpiä kuluviaosia ovat: hammaspyörät, laakeroinnit,säpit, jouset, pääkoskettimet, liuku- jarullakoskettimet, apukoskettimet. Uu-silla katkaisijoilla on esiintynyt mikro-kytkimien toimintahäiriöitä (asennus).

VanhentuminenKatkaisijoissa on komponentteja, jois-sa voi esiintyä vanhentumisilmiöitäkatkaisijan eliniän aikana. Näitä ovatesimerkiksi:• vähäöljykatkaisijoissa öljy• ohjaimissa hydrauliöljy• voiteluaineet• eristeet magneettikeloissa ja viritys-

moottoreissa sekä erilaiset välieristeet• erilaiset synteettiset vaimenninpalat.

VäsyminenAineen väsyminen on lähinnä seura-usta lukuisista toiminnoista tai epänor-maaleista rasituksista. Tyypillisiä rasi-tukselle alttiita komponentteja ovat:• vetojousien päät• lehtijouset• erilaiset vivut ja tangot• vaimentimet• akselit.

Sähköinen kuluminenKatkaisussa syttyvä valokaari kuluttaatai heikentää katkaisupilarissa seuraa-via osia:• pääkoskettimet tai valokaarikosketti-

met• katkaisijaöljy• SF

6-kaasu

• sammutuselimet (katkaisukammiot).

8.2.2 Katkaisijoidenkunnonvalvonnanmenetelmät

Perinteisesti on katkaisijoiden huolto-toimenpiteet tehty määrävälein huolto-tarvetta tutkimatta. Nykyisin on kiinni-tetty huomiota yhä enemmän laittei-den tarkistuksiin ja kunnonmittauksiin.

Taulukko 5. Lämpökuvauksella havaitut muuntajien viatvuonna 1996.

ym. puhtaus• vieraat esineet,

eläimet muuntajankannella, kiskos-toissa, ym.

• mahdolliset ha-vainnot valoilmiöis-tä, epätavallisistaäänistä, ym.

• rekisteröidyt yli-jännitteet, venttiili-suojien toiminnot

• hälytys- ja/tai ta-pahtumaraportit

• häiriöpiirtureidenja rekistereidenraportit

• säätiedot, ym. olo-suhteet

• muu tapahtumaanliittyvä informaa-tio.

10 KUNNOSSAPITO koulu

TarkastuksetYleisin tarkastusmuoto on silmämää-räinen tarkastus, joka tehdään samal-la koko kojeistolle.Katkaisijoiden tarkastukseen kuuluumm. seuraavien kohteiden tarkastus:• puhtaus• eristeiden eheys• öljymäärä ja vuotojen havainnointi• kaasun paine ja vuodot• turvalaitteet, lukitukset• indikoinnit• toimintalaskurin lukemat (erityisesti

vikavirtojen katkaisut)• pintakäsittely• kannatusrakenteet (ulkokytkinlaitok-

set).

Tarkastuskierrosten yhteydessä onsuositeltavaa tehdä toimintakokeita,jos mahdollista. Samoin varakatkaisi-jat on muistettava tarkistaa.

KunnonmittauksetKunnonmittauksilla pyritään selvittä-mään katkaisijan kunto ja määrittele-mään onko akuuttia huolto- tai korja-ustarvetta vai voidaanko huoltotoi-menpiteet siirtää toteutettavaksi myö-hemmin. Jo muutamalla mittauskerral-la huoltovälejä voidaan optimoida,yleensä huoltovälit pitenevät, muttalöytyy myös välittömiä toimenpiteitävaativia kohteita.

Mittausmenetelmiä ja -kohteita, joitakäytetään ovat:• lämpökuvaus• ylimenovastuksen mittaus• eristysvastusmittaus• toiminta-aika ja nopeus• viritysaika• viritysmoottorin virtakäyrä• ohjausmagneettien toimintajännite• öljyn läpilyöntilujuus (isot katkaisijat)• kaasun paine (SF

6-kaasu)

• öljyn vuototarkastus (silmämääräi-nen)

• SF6-kaasu vuototarkastus vuotoil-

maisimella• kosketinpainemittaus (vaunukatkai-

sijan erotuskoskettimet)• hohtopurkausmittaus• eristimien tarkastus ultraäänimit-

tauksella.

Mittaustulokset merkitään mittauspöy-täkirjaan ja niitä vertaillaan aikaisem-piin ja säilytetään tulevia mittauksiavarten. Osaa edellä luetelluista mitta-uksista tehdään myös varsinaistenhuoltotöiden yhteydessä.

8.3 Sähkötilat jakojeistot

Sähkökeskuksen, kojeiston, sähköti-lan ja sen laitteiden tarkastus tuleetehdä määräaikoina. Tarkastus kan-nattaa tehdä yhtenäisen käytännönmukaisesti ja tarkastaa koko sähkötila

kaikkine laitteineen samalla kertaa.Tarkastuksen tehtävänä on varmistaaja ylläpitää sähköturvallisuutta, työtur-vallisuutta, palosuojelua ja sähkölait-teiden käyttövarmuutta. Tarkastuksentulokset on kirjattava lomakkeelle taikunnossapidon tietojärjestelmään.

Sähkötilan määräaikaistarkastukseensisältyvät ainakin seuraavien asioidenja laitteiden kunnon tarkastukset:• sähkötilan yleinen tarkastus (likimain

palotarkastus): yleinen siisteys,sammutin, ovet ja niiden lukot, kul-kutiet, ilmastointi, sähkötilan lämpö-tila ja sen vaihtelualue, ylipaine,sähkökaapeleiden läpiviennit (sei-nät, lattiat, katot), varsinainen ja va-ravalaistus

• sähkökeskus ja sen varusteet: kes-kuksen arvokilpi, kotelointi, ovienkunto, sulakkeiden vaihtotarvikkeet,vaihtosulakkeet, sisäosien ja katonsiisteys, kiskoston ja eristimien kun-to, maadoituksien ja maadoituserot-timen/maadoituspisteiden tarkastus,syöttö- ja mittauskentän tarkastus,ohjausjännitteen jakelun tarkastus

• muut yhteiset laitteet: paineilmalai-tos, hälytyskeskus, tms.

• kojeistokohtaisesti on tarkistettava:eristimien puhtaus, kiskojen kunto,kaapelipäätteet, mittarit, ovet, luukut,lukot, kilvet, valot ja kennohuoltojensuoritusajankohdat.

• dokumentit: kaappi, hyllyt, pääkaa-vio, johdotus- ja piirikaaviot.

Sähkökeskuksen moottori-, alakeskusja muut lähdöt (lämmitys, valaistus,ym.) sekä käyttämättömien ja varaläh-töjen tarkastus. Tarkastus voi perus-tua keskuslähtöluetteloon, johdotus- japiirikaavioihin ja muuhun dokumen-tointiin. Tarkastuksen suorittaminendokumentoidaan lomakkeisiin tai kun-nossapidon tietojärjestelmään.

Keskuksen lähdöt tarkastetaan yksitel-len ja niistä tarkastetaan seuraaviaasioita:• sähkökeskuslähtöjen yleinen tarkas-

tus (siisteys, kennojen väliseinät)• keskuksen komponenttien ja doku-

mentoinnin yhteneväisyys• keskuslähtöjen kilpien merkinnät,

maadoituksien tarkastus• kontaktorien kunnon arviointi• lämpöreleiden asettelujen tarkastus• sulakkeiden kunto (ehjät, korroosion

vaikutukset) ja nimellisarvot, sulake-pohjien ja kytkinvarokkeiden kunnontarkastus

• väli/ohjausreleiden tarkastus (yksik-kölähtö, kennokohtaiset, relekaappi)

• kaapeleiden merkinnät ja tuontikeskuslähtöön, liitokset, riviliittimet,sisäisen johdotuksen merkinnät jamaadoitukset (TE, PE).

Tarkastuksen päämäärät ovat:• keskuksen ja komponenttien kunto• komponenttien mitoituksen tarkastus• keskuksen jännite ja kuormitus• dokumentoinnin paikkansapitävyys

ja mahdolliset puutteet ja ristiriidat• kunnossapidon tietojärjestelmän tai

ennakkohuoltojärjestelmän tietojentarkastus.

Tarkastuksista osa tehdään keskuk-sen ollessa jännitteetön ja osa voi-daan tehdä keskuksen normaalin käy-tön aikana. Tehtävien tarkastustenajankohdat on suunniteltava etukä-teen. Komponenttien tyyppien ja ni-mellisarvojen tarkastus voidaan yhdis-tää lämpökuvaukseen, koska tällöinon joka tapauksessa tarkistettava jo-kainen (kuormitettu) lähtö.

Lämpökuvauksen yhteydessä on myösmahdollista mitata ja dokumentoidakaikkien lähtöjen kuormitus. Kuitenkinlämpökuvauksen tärkein tehtävä onlöytää eri sähkölaitteiden viat. Lämpö-kuvaus tehdään vain kuormitetuillesähkölaitteille, joiden osuus esimer-kiksi moottorilähdöistä voi jäädä allekolmannekseen. Lämpökuvauksellahavaituista vioista on esitetty esimerk-ki taulukoissa 6 ja 7, joissa on esitettyerään yrityksen lämpökuvaamalla ha-vaitsemien vikojen määrä ja vikojensijainnit pien- ja suurjännitelaitteilla.

Sähkökaapeleiden asennusten osaltatulee huolehtia määrävälein:• kaapelimerkinnät ja dokumentointi

tarkastaminen• kaapelihyllyjen päälle ja kaapelika-

naviin kerääntyneet roskat ja pölypoistettava

• kaapeliläpivientien tiivistämisentarkastus

• vanhat käytöstä pois kytketyt kaape-lit poistettava

• johtojen kuormitusolosuhteet jakuormitukset tarkastettava olosuh-teiden muuttuessa

• tilapäisten ja siirrettävien asennus-ten määrä pidettävä mahdollisim-man vähäisenä

• kojeistoliityntöjen lämpökuvausmahdollisimman useasti.

8.4 RelesuojausSähkömekaanisten ja staattisten suo-jareleiden kunnossapito perustuukäyttöönottokoestukseen ja säännölli-sesti suoritettaviin relekoestuksiin jareleiden toiminnan seurantaan. Viimevuosina vanhojen asennusten sanee-rauksissa ja uusissa asennuksissa onkäytetty yleensä mikroprosessoripoh-jaisia releitä, joiden ominaisuuksiinkuuluvat seuraavat edut:• toimintanopeus ja -tarkkuus• itsediagnostiikka, joka kattaa lähes

kaikki releen sisäiset toiminnot• kaukokäytön kautta tapahtuva toi-

mintakoestus ja asettelujen muutta-minen (ei yleinen teollisuudessa)

• normaalitilan ja vianaikaistenmittaussuureiden rekisteröinti re-leellä (ja siirto kaukokäyttöjärjestel-

11 KUNNOSSAPITO koulu

mään ja/tai sähköasema-automaa-tiojärjestelmään)

• releen suorittama muiden laitteiden(esim. katkaisija, muuntaja) kun-nonvalvonta.

Mikroprosessoripohjaiset releet anta-vat runsaasti tietoa sähköverkon kom-ponenttien normaalin tilanteen kuormi-tuksista ja mm. katkaisijoiden ja muun-

tajien vikavirroista, jolloin niiden toi-mintakuntoa voidaan tulevaisuudessaarvioida tarkemmin. Koestuksista eitulla kuitenkaan koskaan luopumaanvaikka itsediagnostiikan avulla niitävarmasti voidaan harventaa.

8.4.1 KoestusmenetelmätSuojareleitä varten on laadittava en-nalta kunnossapito-ohjelmat. Suojare-leiltä edellytetään asettelujen ja toi-minnan tarkistusta sekä kunnon tarkis-tusta (enintään) kolmen vuoden vä-lein. Käytännössä toiminta tarkiste-taan relekoestuksella, jolla on erilaisiatoteutustapoja reletyypistä, olosuhteis-ta ja kojeistosta riippuen. Seuraaviakoestustapoja käytetään:

• Suojauksen ensiökoestus: Mitta-muuntajien ensiön tai ensiöreleenliittimien kautta syötetään koestusvir-ta ja -jännite. Järjestelmän toimintaon tarkastettava katkaisijan toimimi-seen saakka.

• Suojauksen toisiokoestus: Mitta-muuntajista irrotettuihin toisiopiirei-hin syötetään koestusvirta ja -jänni-te. Järjestelmän toiminta tarkaste-taan katkaisijan toimimiseen saakkatai mitataan laukaisupiirin kunto, joskäyttötekniset haitat katkaisijan toi-minnasta ovat merkittävät.

• Suojauksen valehäiriökoestus: Teh-dään tarkoituksella ensiöpuolenvika esimerkiksi maasulku jännittei-seen johtoon ja todetaan suojauk-sen toiminta tai mittamuuntajien toi-siopuolen johtimien kytkentämuutok-sella aiheutetaan vika esim. epäsym-metria moottorisuojareleelle.

• Suojareleen koestus: Suojarele ir-rotetaan suojauspiiristä ja kytketäänkoestuslaitteistoon, jonka koestus-virroilla ja -jännitteillä mitataan re-leen toiminta-arvot ja -ajat.

Suojauksen koestustavoista ensiö-koestus on luotettavin. Se kattaa kaik-ki suojauspiirissä mukana olevat ko-jeet. Käytännössä ensiökoestus jääteknisistä ja turvallisuussyistä useintekemättä. Tällöin jää mm. suojauspii-rien kytkentävirheitä havaitsematta jane tulevat esille vikatapausten yhtey-dessä. Varsinaisten suojareleiden li-säksi suojarelejärjestelmään kuuluulukuisia erilaisia kojeita, kuten mitta-muuntajat, erottimet, katkaisijat, apu-energialähteet, hälytys- ja valvontajär-jestelmät sekä mittaus-, laukaisu- jatiedonsiirtoyhteydet.

Relekoestuksen yhteydessä on hyväkoestaa myös hälytyskeskukset. Kun-nonvalvonnassa on tunnettava kaikkirelesuojaukseen kuuluvat kojeet sekäsuojausfilosofia, jotta pystytään määrit-telemään, toimiiko suojaus selektiivi-sesti oikein.

8.4.2 Käyttöönotto-koestukset

Käyttöönottokoestuksessa kokeillaankäytännön toimintoja ja eri laitteidentoimintaa, mitataan releiden ja säätimi-en suureita ja simuloidaan niin käyttö-kuin vikatilanteitakin.

Käyttöönoton yhteydessä on relekoes-tuksen lisäksi tarkastettava ja koestet-tava mm.• omakäyttökeskus ja -jakelu (teolli-

suudessa ei omakäyttömuuntajia)• tasasähkökeskus ja -järjestelmä• hälytyskeskus ja valvontajärjestelmä• lukitusjärjestelmät• sekvenssiohjaukset• mittamuuntajat• relesuojaus.

Käyttöönottokoestus tule suorittaamahdollisimman hyvin todellista tilan-netta vastaavana ensiökoestuksena,jotta voidaan todeta kaikkien toisiinsaliittyvien suojauselimien todellinen toi-minta tai toimimattomuus. Virtamuun-tajiin on syötettävä ensiövirta koestus-laitteella, jolloin nähdään mm. seuraa-vat asiat:• toisiopiirin eheys ja kytkennän oi-

keellisuus• löysät liitokset• muuntosuhteen oikeellisuus• toision mittareiden ja mittamuunti-

mien toiminta• releen toiminta• katkaisijan toiminta• hälytyksien ja lukituksien toiminta• ohjausjärjestelmän toiminta.

Releet koestetaan niiden asettelualu-een alimmilla ja ylimmillä arvoillahuomioiden eri releiden koestusoh-jeet. Käyttöönottaja ei määrittele relei-den asetteluarvoja vaan vastuu niistäon laitoksen käyttäjällä ja asetteluar-vot olisi määriteltävä hyvissä ajoin en-nen käyttöönottoa. Teollisuudessa ko-jeistojen lähtöjä uusitaan usein. Täl-löin muilta osin käytössä olevan ko-jeiston uusitun lähdön käyttöönotto-koestus ei ole useinkaan yhtä kattava,jolloin myöhemmin saattaa esiintyäsuojauksen virhetoimintoja, vaikkasuojareleessä ei ole vikaa.

8.4.3 KunnonvalvontaTeollisuudessa suojareleille tehdäänmäärävälein relekoestukset ja uusituil-le lähdöille käyttöönottokoestukset.Useimmissa teollisuuslaitoksissa rele-koestukset tehdään laitoksen ulkopuo-lisen palveluyrityksen toimesta. Sa-moin muutostöiden suunnittelu jaasennustyöt teetetään alan muilla yri-tyksillä. Täten töitä tekevien yritystenvalinta sekä suunnittelu- ja asennus-työn valvonta olisi tehtävä huolella.Käyttöönottokoestukset tulisi tehdämahdollisimman laajoina vikojen ha-vaitsemiseksi. Käyttöönoton jälkeen

Taulukko 7. Lämpökuvauksella havai-tut suurjännitelaitteidenviat.

Taulukko 6. Lämpökuvauksella havai-tut pienjännitelaitteidenviat.

12 KUNNOSSAPITO koulu

relesuojaus niin kuin muutkin sähkö-laitteet siirtyvät suunnitelmallisen kun-nonvalvonnan kohteiksi.

Suojauksen kunnonvalvontaan käyte-tään seuraavia keinoja:• suojauksen määräaikaistarkastukset• suojauksen toiminnan tarkkailu• suojauksen vikojen korjaus, häiriöi-

den tapahtuma- ja syyselvitys, vir-helaukaisujen syiden etsiminen

• käyttötapahtumien, reletoimintojenja mittarilukemien kirjaaminen sekämerkinantojen kuittaaminen

• releasettelujen ja niiden selektiivi-syyden johdonmukainen tarkastelumääräajoin

• koestusten suorittaminen mahdolli-suuksien mukaan ensiö- tai toisio-koestuksina

• mittamuuntajien taakkojen mittaami-nen (eritoten vanhat laitokset)

• suunnitelmallinen kunnossapitotoi-mintojen ajankohtien suunnittelu

• suojausfilosofian, releasettelujen jakäyttöohjeiden dokumentointi

• henkilökunnan koulutus• suojauksen parantaminen ja vara-

suojien hankinta• itsediagnostiikka nykyaikaisissa

suojareleissä.

Normaaliin kunnossapitotoimintaankuuluvat kojeiston visuaaliset tarkas-tukset, jolloin tarkastetaan mm. seuraa-vat asiat:• kojeistotilan lämpötila ja sen vaihte-

lualue• poikkeavien äänien, hajujen, kosteu-

den ja veden esiintyminen• releindikoinnit ja niiden kuittaukset• mittareiden, merkkilamppujen kunto• hälytysindikoinnit ja niiden kuittauk-

set• turvallisuuslaitteiden kunto ja ole-

massaolo• apusähköjärjestelmän toimintakunto• releasettelukaavion päiväys, asette-

lujen tarkastus.

Suojareleiden visuaalisessa tarkas-tuksessa on kiinnitettävä huomiotamm. seuraaviin asioihin:• merkkeihin mekaanisista vaurioista

releen pistoyksiköissä, liittimissä taikotelossa

• merkkeihin kerääntyvästä pölystä tailiasta kannen sisäpuolella, piirile-vyillä tai kotelossa, pölyn poisto va-rovasti paineilmalla

• merkkeihin alkavasta hapettumises-ta tai syöpymisestä liittimissä, kote-lossa tai releen sisäosissa.

Tarkastukset voivat perustua lomake-pohjaisiin tarkastuslistoihin, joissa onmääritelty eri toimenpiteet ja niidenajankohdat. Kojeistokohtaisesti ylläpi-detään kansioita, joissa on kirjauksetsäännöllisten tarkastusten ja huoltojenhuomioista ja toimenpiteistä sekämyös merkinnät laitevikojen aiheutta-mista toimenpiteistä.

Tarkastuksien ajankohta ja tarkastus-toimenpiteet voivat olla myös kunnos-sapidon tietojärjestelmiin perustuvia.Teollisuuslaitoksissa tehdyt havainnotyhä yleisemmin kirjataan kunnossapi-don tietojärjestelmään ja havaituistapuutteista tehdään vikailmoitukset ja/tai työmääräimet. Tietojärjestelmäänkertyy historia laitteiden vioista ja tarvi-tuista korjaus- ja huoltotoimenpiteistäajankohtineen.

Mikroprosessoripohjaisissa moder-neissa suojareleissä on suojausohjel-mien ym. lisäksi itsetestausohjelmisto,joka valvoo jatkuvasti suojareleen toi-mintaa. Itsetestauksen havaitessa py-syvän vian jossain toiminnossa ulostu-lojen toiminta estetään välittömästi oh-jelmallisesti ja ulkoisella signaalilla.

Vikatilanteessa tulostetaan näyttöönviasta kertova vikakoodi ja relemanu-aalista löytyvät tarkemmat vianetsintä-ohjeet. Vikaantunut releyksikkö onhelposti vaihdettavissa vastaavaan javikaantunut yksikkö lähetetään korjat-tavaksi.

8.5 Jakelumuuntajat jamuuntamot

Jakelumuuntajien määräaikaistarkas-tukset tehdään prosessiteollisuudessayleensä systemaattisesti kaksi kertaavuodessa. Tarkastukset on hyvä tehdäkesä- ja talviaikana erikseen, jottanähdään vuodenajan vaikutuksetmuuntamotilaan ja kuormitukseen. Tu-lokset kirjataan tarkastuslomakkee-seen tai suoraan kunnossapidon tieto-järjestelmään.

Määräaikaistarkastus sisältää ainakinseuraavat tarkastukset ja toimenpiteet:• muuntajan öljymäärä ja mahdolliset

öljyvuodot• eristimien kunto, mahdolliset vauriot

ja puhdistustarve• ilmankuivaimen kunto• kaapelipäätteet, erottimet, alajänni-

tekiskosto• muuntajahuoneen ovet ja lukko• suojapuomit ja varoituskilvet• muuntajahuoneen kunto, siisteys• jäähdytyspuhaltimet, tuuletusaukot• muuntajan alajännitteen arvo.

Määräaikaishuollossa, joka tehdään 3- 5 vuoden välein huolletaan mahdolli-nen käämikytkin ja tarkistetaan muunta-jan suojalaitteet. Suojalaitteiden yhte-ydet katkaisijan ohjaukseen ja häly-tyskeskukseen koestetaan myös. Puh-distustarvetta saattaa ilmetä likaisissaolosuhteissa jopa vuoden välein.

Työt tehdään muuntajan ollessa jännit-teetön ja määräaikaishuolto voi sisäl-tää seuraavia toimenpiteitä:• väliottokytkimen ohjain

• öljyn lämpötilasuojan asettelu (häly-tys 85 °C ja laukaisu 100 °C)

• öljyn pinnankorkeuden ylä- ja alarajat• kaasureleen hälytys ja laukaisu• säiliön maalaus• kilvet• suojamaadoitus• jakelumuuntajan öljyn läpilyöntilu-

juus• sähkölaitteiden puhdistus.

8.6 Sähköverkon tila jasähkön laatu

Teollisuuslaitoksen sähköverkkoontehdään muutoksia jatkuvasti, uusiaprosesseja ja sähkökäyttöjä otetaankäyttöön ja syöttävä sähköverkkomuuttuu. Tehoelektroniikan sovelluk-sia otetaan yhä laajemmin käyttöön.Teollisuuslaitoksen sähköverkon osal-ta tulisi aika ajoin suorittaa seuraavatlaskelmat, mittaukset ja tarkistukset:• sähkönjakeluverkon vikavirtalasken-

ta eri kytkentätilanteissa min ja maxvikavirtojen selvittämiseksi.

• sähkönjakeluverkon komponenttienoikosulkukestoisuudet ja mitoitus(kaapelit, katkaisijat, erottimet, virta-muuntajat, kiskostot)

• sähköverkon kuormitusten ja häviöi-den laskenta verkon eri kytkentä-malleilla optimaalisen kytkentätilan-teen löytämiseksi eri ajomalleillasekä loistehon kompensointitarpeenja kompensoinnin vaihtoehtoistentoteutustapojen arvioimiseksi

• sähköverkon kuormitusvirtojen,pätö- ja loistehojen, jännitteen javirran yliaaltojen mittaus, tavoitteenaloistehon kompensoinnin ja yliaalto-jen suodatuksen tarpeellisuuden ar-viointi ja toteutus.

• sähköverkon jännitteen laadun jamahdollisesti esiintyvien häiriöidenselvitys

• sähköjakeluverkon rakenteen jamaadoitusratkaisujen ja muutostar-peiden selvitys.

8.7 SähkömoottoritSähkömoottoreiden kunnossapito voikäyttökohteesta riippuen perustua:• jatkuva kunnonvalvonta (esim. pa-

perikonekäytöt)• määrävälein tehtäviä kunnonvalvon-

nan mittauksia• määräaikaishuolto• korjaava kunnossapito.

Mikä moottorin kunnossapitostrategiavalitaan riippuu sähkömoottorin tärke-ydestä prosessin ja tuotannon kannal-ta sekä moottorin tyypistä, nimellisjän-nitteestä ja tehosta. Normaalisti valvot-tavan koneen koko ja hinta ovat suo-raan verrannollisia käytettävän suoja-

13 KUNNOSSAPITO koulu

usjärjestelmän laajuuteen. Perustoi-minnot ja periaatteet ovat samat sekämoottoreiden että generaattoreidensuojauksessa, mutta suojauksen kat-tavuutta lisätään käytön tehon ja jännit-teen kasvaessa. Laajimmat suojaus-järjestelmät ovat suuritehoisilla ja no-peasti pyörivillä turbogeneraattoreilla.

Suojauksen tärkein tavoite on mootto-rin käämityksen liiallisen lämpenemi-sen estäminen. Käämitykset on jaettusuurimpien sallittujen lämpötilojenmukaisesti tiettyihin (A, B, F, H) luok-kiin, joiden lämpötilojen ylittäminenpienentää käämityksen eli sähkömoot-torin elinikää ylityksen suuruudestariippuen. Sähkömoottoreiden vikojensyyt on esitetty kuvassa 10.

Normaalisti toisiokojeisiin perustuvas-sa pyörivien sähkökoneiden suojauk-sessa voidaan suojaustoiminnot jakaatoimintatavoiltaan kolmeen ryhmään:• koneen eristystason valvonta• koneen käyttö• syöttävä sähköverkko.

Eristystason valvonta

Sähkökoneen eristysten riittävä eris-tyskyky on edellytys sähkömoottorintoiminnalle. Eristyksien vikaantuessaon aina uhka vakavasta vauriosta, jo-ten eristystasoa valvovien suojien toi-minnan on oltava nopeita. Normaalistieristystasoa valvotaan mittaamalla säh-kökoneen jännitteitä ja virtoja, jolloinvalvottavana ovat seuraavat suureet:

Maasulku

Eristyksen vanhetessa saattaa hetkel-linen jänniterasitus ylittää eristyksenjännitekestoisuuden, jolloin seurauk-sena on läpilyönti. Tavallisesti läpi-lyönnistä seuraa maasulku, jolloinstaattorin jännitteinen johdin joutuujohtavaan yhteyteen koneen runkoon.Sähköverkon maadoitus- ja käyttöta-vasta riippuen suojaus toteutetaan eritavoin. TN-S verkossa maasulku aihe-uttaa suojauksen (releen tai sulak-keen) toiminnan suuren vikavirranjohdosta. Maastaerotetussa IT-verkos-sa vika havaitaan suojareleillä tai erik-seen mittaamalla. Suurjännitemootto-reilla maasulkusuojaus toteutetaannollavirtaa mittaavalla suojareleellä.

KierrossulkuKierrossululla tarkoitetaan käämin erijohdinkierrosten oikosulkeutumista.Normaalisti kierrossulku on harvinai-nen vika. Vikaantunut moottori vaurioi-tuu vikakohdan lämpenemisen johdos-ta pian lisää. Suurjännitekoneilla kier-rossulku voidaan valvoa käyttämälläylivirran pikalaukaisua ja suurilla tah-tikoneilla käytetään differentiaalireleitäkierrossulun havaitsemiseen.

EristysvastusmittauksetKäämityksen eristysvastus koostuupinta- ja tilavuusvastuksesta. Sähkö-koneille voidaan tehdä myös eristys-

vastusmittaukset koneiden valmistuk-sen, käyttöönoton, huollon ja korjaus-ten yhteydessä. Eristysvastusmittauk-set antavat käsityksen käämityksen li-kaisuuden ja kosteuden määrästä. Ta-savirtamoottoreille on eristysvastus-mittaus tehtävä rutiininomaisten hiili-harjojen ja puhdistushuoltojen yhtey-dessä.

Suojaus sähköverkosta aiheutuviltahäiriöiltäJännite-epäsymmetria, jännitteen jataajuuden vaihtelu sekä yliaallot aihe-uttavat sähkökoneelle lisärasituksia,joita vastaan sähkökoneet suojataanniiden koosta riippuen eri tavoin. Jän-nite-epäsymmetrialta suojaus on erityi-sesti käytössä suurjännitemoottoreilla,joilla suojaus on toteutettu moottori-kohtaisilla suojareleillä. Suojauksentoiminta on sitä nopeampi mitä suu-rempi on epäsymmetria.

Sähkömoottoreita voidaan käyttääpienellä yli- tai alijännitteellä. Ylijänni-te aiheuttaa moottorissa koneen läm-penemistä ja alijännitteellä moottorinantama momentti pienenee, jolloinvaarana on koneen ylikuormitus jalämpeneminen. Pienjännitteellä suo-jaukseen voidaan käyttää erillisiä jän-nitettä, virtaa ja pyörimisnopeutta mit-taavia releitä.

Suurjännitemoottoreita syöttävä verk-ko varustetaan yli- ja alijännitereleillä.Releet kytkevät moottorit pois verkos-ta, jos jännite kasvaa liian suureksi,pienenee liikaa tai sähkön syöttö kat-keaa. Lyhytaikaisia ylijännitteitä vas-

taan voidaan suojautua, joko varisto-reilla tai maadoittamalla maastaerotet-tu verkko suuriresistanssisen vastuk-sen kautta.

Käytön valvonta

Käyttöä valvovien toimintojen tarkoi-tuksena on estää koneen käyttöolo-suhteista tai käyttötavasta aiheutuvienvaurioiden syntyminen. Koneelle käy-töstä aiheutuvat rasitukset nostavatnormaalisti koneen lämpötilaa ja no-peuttavat eristyksen vanhenemista.Koneen lämpötilaa nostavia tilanteitaovat käynnistykset, käyttö ylikuormallaja epäsymmetrisellä jännitteellä sekäympäristön lämpötilan noususta taijäähdytyslaitteen viasta aiheutuva ko-neen jäähdytyksen huononeminen.

Käyttöä valvovat toiminnot käsitetäänjoskus sähkölaitteiden vioiksi, vaikkane itse asiassa suojaavat sähkömoot-toria ja työkonetta vaurioitumiselta.Luotettava ja tarkka suojaus sallii ko-neiden käyttämisen mahdollisimmantehokkaasti. Moottoreiden suurta ylimi-toitusta ei tarvita, jos voidaan luottaasuojauksen sallivan koneen tehok-kaan käytön nimelliskuormalla ja estä-vän ylikuormituksen.

Nykyisin ylimitoitus on sangen yleistä,koska siten on helppo varmistaa lait-teiston moitteeton toiminta. Täsmälli-sempi mitoitus sallisi halvempien käyt-töjen hankinnan ja paremman hyöty-suhteen.

Kuva 10. Oikosulkumoottoreiden vikojen syiden jakautumineneri tekijöihin.

14 KUNNOSSAPITO koulu

Sähkökoneen terminen suojaus

Kaikki sähkökoneen käyttöä valvovatsuojaustoiminnot pyrkivät suojaamaankonetta liialta termiseltä rasitukselta,koska kaikki virhetilanteet aiheuttavatkoneen vaarallista lämpenemistä.Seuraavassa on esitelty normaalistisähkökoneissa käytettyjä suojaustoi-mintoja:

Käynnistyksen valvontaSähkökoneiden käynnistysvirta onnormaalisti 5...7 kertaa nimellisvirta.Suojareleistyksellä tai suojalaitteillavalvotaan moottorin käynnistysaikaa,jolloin pitkittynyt käynnistys laukaiseemoottorin pois verkosta. Suojaukseenvoi liittyä myös jumitilanteen valvontaja erityisesti jos työkoneen pyöriminenvoidaan lukita ja lukituksesta saadaantieto, voidaan estää käynnistysyritys.

Peräkkäiset käynnistyksetSähkömoottorin staattorin ja roottorinlämpeneminen ja jäähtyminen ovat ai-kavakioiltaan erilaisia. Kylmällä jakäyntilämpimällä moottorilla peräk-käisten käynnistysten lukumäärä rajoit-tuu joko staattorin tai roottorin lämpe-nemän johdosta. Teollisuuslaitoksissapienjännitteinen moottori saa useintarpeetonta termistä rasitusta vikakor-jausten yhteydessä toistuvilla käynnis-tyksillä, jolloin muun vian selvittelystäaiheutuu moottorin palaminen.

YlikuormaPieni ylikuorma ei ole koneelle vaaral-lista muutoin kuin sen eliniän kannal-ta. Jaksottaisessa käytössä alikuor-malla käyttö kompensoi ajoittaisen lie-vän ylikuorman aiheuttamaa eliniänpienentymistä. Ylikuorma saattaa ollamyös merkki prosessissa olevastaviasta. Suojaus on mahdollista järjes-tää kaksiportaiseksi, jolloin ensimmäi-nen porras hälyttää pienestä ylikuor-masta ja toinen porras laukaisee suu-resta ylikuormasta, esimerkiksi ko-neen jumiutuessa.

Muita kunnonvalvonnan menetelmiä

Värähtelymittaukset

Koneen mekaaninen värähtely onseurausta koneeseen vaikuttavistavoimista. Tämän takia mekaanistenvärähtelyjen mittaamisella on mahdol-lista selvittää monia koneeseen vaikut-tavia tekijöitä. Pyörivän sähkökoneenmekaanisten värähtelyjen mittaaminenja tulosten tulkinta on vastaavaa kuinmuillakin pyörivillä koneilla, joita säh-kömoottorit pyörittävät joko suoraan taivaihteiston välityksellä. Yleensä säh-kömoottoreiden värähtelymittauksetkuuluvat konekunnossapidon piiriin.

Käytössä on siirtymä-, nopeus-, kiihty-vyysantureita. Anturit voivat olla sijoi-tettu paikalleen kiinteästi tai mittaus-pisteet on kannettavan mittalaitteenyhteydessä merkitty selvästi. Mittauk-sissa saadaan tuloksina mittauslait-

teesta riippuen värähtelyjen kokonais-taso, spektri, ratakäyrä, tms. Vikoja joi-ta havaitaan ovat: mekaaninen epäta-sapaino, linjausviat, laakeriviat ja eri-laisia sähköisiä vikoja.

Virranmittaus

Sähkömoottorin kuntoa voidaan arvioi-da mittaamalla moottorin kuormitusvir-ran spektriä. Moottorin kuormitusvirranspektrin sivunauhat kertovat roottori-vaurioista ja niiden vakavuudesta.

Lämpötilan mittausKäämien lämpötilaa voidaan mitataasentamalla jo valmistusvaiheessamoottorin käämeihin lämpötila-anturit,joina yleisesti käytetään termistorejaja Pt-100 vastuksia. Lämpötilan mitta-us kertoo todellisen lämpötilan sähkö-koneessa, suojareleillä mallinnetaanlämpötila kuormitusvirran perusteella.Lämpötilan mittaus kertoo lämpötilananturin sijoituspaikassa, ei välttämättäkaikkein kuumimman kohdan lämpöti-laa.

Lämpötilan mittausta käytetään käämi-en, laakereiden ja jäähdytyksen läm-pötilan seurantaan, jolloin mittausjär-jestelmästä saadaan hälytykset ja lau-kaisuohjaukset. Lämpötilan mittausvoidaan liittää myös suojareleeseen,jolloin suojareleen toimintoja ohjaasen lämpenemämalli ja takaisin kyt-kentänä mitattu lämpötila.

Paineen mittaaminenPaineen mittausta käytetään jäähdy-tysjärjestelmän suodattimen kunnontarkkailuun, nestejäähdytyksen yhtey-dessä jäähdyttimen kunnon tarkkai-luun ja laakerin öljynpaineen seuran-taan kiertovoitelun yhteydessä.

Osittaispurkausten mittausUsein sähkökoneiden sähköisten vi-kojen havaitsemiseen voidaan käyttääeristeiden sähköisten osittaispurkaus-ten mittausta, koska ennen eristeen lo-pullista läpilyöntiä osittaispurkaustenlukumäärä kasvaa huomattavasti.Osittaispurkauksia voidaan mitata ra-dioteitse erilaisilla antureilla tai kapa-sitanssien välityksellä sähköverkosta.Molemmilla menetelmillä mittaustulok-set vaativat analysointia, mutta onodotettavissa osittaispurkaukseen pe-rustuvien mittalaitteiden kehittyminenja käytön yleistyminen.

8.8 ValaistushuoltoTehdaslaitoksen eri tiloissa valaistus-voimakkuus pienenee jatkuvasti, elleivalaistusasennuksille tehdä mitään.Säännöllisellä suunnitellulla valaistus-huollolla on mahdollista pitää tilojenvalaistusvoimakkuus ja valaistusasen-nusten kunto mahdollisimman hyvinuutta vastaavana.

Valaistusvoimakkuutta pienentäviä te-kijöitä ovat:• lamppujen valovirran pienenemi-

nen niiden ikääntyessä• lamppujen loppuunpalaminen• valaisimien likaantuminen• lamppujen likaantuminen• valaisimien materiaalien vanhene-

minen• ilkivalta• huonepintojen likaantuminen• ikkunoiden likaantuminen• ympäristön lämpötila• verkkojännitteen poikkeaminen ni-

mellisestä.

Valaistushuolto tulee tehdä koko teol-lisuuslaitoksessa suunnitelmallisesti.Eri tilojen osalta on selvitettävä niissäolevien valaisimien, lamppujen ja nii-den liityntälaitteiden tyypit sekä tilojenolosuhteet ja valaistuksen laatuvaati-mukset. Vain ennakkohuoltoperiaat-teella tapahtuvalla huoltotyöllä saavu-tetaan teknisesti ja taloudellisesti edul-lisin tulos. Valaistuksen huoltosuunni-telma tulee tehdä tilakohtaisesti ja sii-nä on lueteltava huoltotoimet, niidensuoritusajankohta ja suoritustapa,kuka tekee huoltotyöt, mitä tarvikkeitaja apuvälineitä tarvitaan.

Yksityiskohtaisessa huoltosuunnitel-massa tulee ilmetä:

• valaistusasennusten valaistusvoi-makkuuden ja laadun vaatimuksetsekä valaistuksen käyttö kyseisessätilassa

• valaistusvoimakkuuden ja asennus-ten kunnonseuranta

• lamppujen ja tarvittaessa sytyttimi-en ohjeellinen vaihtoväli ja vaihto-tapa

• valaisimien ohjeelliset puhdistus-jaksot

• rikkoutuneiden valaisinosien vaihtoja korvaava valaisin

• syöpyneiden tai muuten vanhentu-neiden valaisinosien vaihto

• vaihtolamppujen ja varaosien tekni-set tiedot ja hankinta

• puhdistusaineiden ja -välineidentekniset tiedot ja hankinta

• työnjohdon ja työntekijöiden tai os-topalveluiden varaus

• huollossa tarvittavien apuvälinei-den, kuten nosturien varaukset.

Tarkoituksenmukaisinta ja taloudelli-sinta on suorittaa lamppujen vaihtoryhmävaihtona. Oikea ajankohta riip-puu valaisin- ja lampputyypistä sekätilan käyttötarkoituksesta. Ryhmävaih-toon kannattaa liittää myös valaisi-mien puhdistus ja muut huoltotyöt.

Valaistushuoltojen yhteydessä tulisimitata valaistusvoimakkuus tilassa en-nen ja jälkeen valaistushuollon ennal-ta sovitulla menettelyllä (mittari, paik-ka, korkeus, ym.). Tällöin olisi syytätarkastaa myös tilojen nykyinen käyttö-tarkoitus, sillä valaistusvoimakkuuden,valon laadun ja valaistuksen ohjauk-

15 KUNNOSSAPITO koulu

sen tarpeet ovat saattaneet muuttua.Ryhmävaihtojen välillä saattaa ollatarpeen vaihtaa yksittäisiä palaneitalamppuja liiallisen valaistusvoimak-kuuden laskun tai pimeiden paikkojenjohdosta. Vaihtolamppuina kannattaatällöin käyttää hyväkuntoisia ryhmä-vaihdosta vapautuneita lamppuja.

Vanhojen valaistusasennusten osaltavalaistus osoittautuu varsin useinmäärältään, laadultaan ja kunnoltaanriittämättömäksi. Valaistuksen kehnotaso voi haitata työtehtävien luotetta-vaa suorittamista ja se ei täytä nyky-päivän työturvallisuus- ja viihtyisyys-näkökohtia.

Valaistusasennusten uusinnassa voikäyttökelpoinen ratkaisu olla vanhanasennuksen täydentäminen uusilla va-laisimilla, valaisimien vaihto tai koko-naan uusi asennus. Suunnitellussavalaistuksen kunnossapidossa tiede-tään eri tilojen valaistusasennustenelinkaari.

Valaistusasennusten kunnonvalvontaperustuu visuaalisiin tarkastuksiin, rik-koutuneiden, sammuneiden ja välkky-vien valaisimien havaitsemiseen. Mit-taavan kunnonvalvonnan menetelmä-nä voidaan käyttää valaistusvoimak-kuuden (lx) säännöllistä mittausta.

9. Näkymiä

Sähkökunnossapidon tehtäväkenttäon laaja ja kokonaisuuden hallitsemi-nen vaatii jatkuvaa kouluttautumista jamonipuolista osaamista. Kunnossapi-don työtehtävät muuttuvat yhä vaati-vammiksi ja yhä enemmän erityis-osaamista vaativiksi sekä laitekannanuusiutuessa on hallittava uudet jaedelleen vielä kymmeniä vuosia käy-tössä olevat sähkölaitteet ja -järjestel-mät. Kunnossapitoalan henkilöstö hal-litsee nykyisellään sekä vanhat ettäuudet laitteet, mutta ongelmaksi saat-taa tulla alan selkeä ukkoutuminen.

Teknisen alan oppilaitokset ovat sel-västi havainneet kunnossapitoalankoulutuksen tärkeyden ja lisänneetkoulutusta. Kunnossapitoalan koulu-tuksessa on huomattava alan laajuusja toisaalta alan periaatteiden yhte-neväisyys. Osaamisalueet vaihtelevateri laitteiden eri menetelmillä tehtä-västä ennakkohuollosta ja kunnonval-vonnasta tuotantolaitoksen prosessinkäynnissäpitoon ja tehokkaaseen vi-kadiagnostiikkaan. Kunnossapitoalankoulutuksessa on painottunut kone-kunnossapito, mutta sähkölaitteistojenja -järjestelmien jatkuva kehittyminenkorostaa sähkö/automaatiokunnossa-pidon merkitystä tuotantolaitosten te-hokkuusvaatimusten kasvaessa.

Sähkökunnossapidon työtehtäviä os-tetaan yhä suuremmissa määrin alanpalveluyrityksiltä. Ostettavat palvelutvoivat kattaa koko kunnossapidon teh-täväkentän tai erilaista alan erikois-osaamista. On tärkeää varmistaa teh-taan laitteiden kunnossapitotiedonsäilyminen jatkuvasti tuotantolaitoksenhallussa. Tällöin kunnossapitotöitävoidaan jatkossa kilpailuttaa todelli-sen laitteiden huolto- ja kuntotietou-den perusteella.

Sähkö- ja automaatiolaitteiden toimin-not ja ominaisuudet tulevat yhä enem-män huomioimaan huollon, kunnon-valvonnan ja vikojen etsinnän. Laittei-den oma älykkyys kasvaa ja tiedon-siirtomenetelmät kehittyvät sekä pro-sessin ohjauksessa että kunnossapi-don alalla.

Sähkölaitteiden- ja järjestelmien sisäi-nen diagnostiikka kehittyy, jolloin mie-lellään puhutaan tuotantolaitteiston taimekatronisen laitteen kunnonvalvon-nan ja vikadiagnostiikan kehittämises-tä. Tuotantolaitteen vikadiagnostiikkasisältää laitteen mekaanisten ja säh-köisten järjestelmien toimintojen jakunnonvalvonnan joko sen ohjausjär-jestelmän ja anturoinnin avulla tai eril-listen laitteeseen liitettävien diagnostii-kan apuvälineiden avulla.

Sähkölaitteiden kunnonvalvonnan mit-taavat menetelmät, kuten lämpökuva-us, värähtelyjen mittaus, öljy/kaasu-analyysi, osittaispurkausmittaukset jasähkön laadun mittaus kehittyvät jatku-vasti. Kehitystä tapahtuu mittausantu-reiden, laitteiden, mittausjärjestelmien,tulosten analysoinnin ja diagnostiikka-ohjelmistojen alueella. Tietotekniikanja elektroniikan voimakas kehittymi-nen ja uudet sovellukset parantavat jatuovat esille uusia kunnonvalvonnanmenetelmiä ja tuloksia jo lähitulevai-suudessa.

Kunnossapidon tietojärjestelmienkäyttäjäliityntä kehittyy edelleen, yhte-ydet muihin tietojärjestelmiin ja kentänlaitteisiin paranevat, tiedon tallennusja informaation analysointimahdolli-suudet paranevat. Laitteiston historia,sähköiset dokumentit, vianhakuohjeetesim. multimediasovelluksena löytyvättietojärjestelmästä tai sen avulla ja neon käytettävissä kentällä laitteen luo-na ennakkohuoltoa tehtäessä tai toi-mintahäiriötä selvitettäessä.

Tulevaisuudessa voidaan ehkä esim.katkaisijakennon toimintaongelmiatutkittaessa ottaa kannettavalta mikro-tietokoneelta yhteys valmistajan tietä-mysjärjestelmään, joka analysoi kat-kaisijakennon vikatietoja. Analysointivoi perustua kennon toimintaa seuraa-van modulin ja/tai vianetsijän antamiintietoihin. Tiedot voivat olla tila- ja toi-minta-arvoja tai esimerkiksi videoku-vaa. Tietojärjestelmien kehittymiseenvaikuttavat keskeisesti kunnossapidon

toimintamallien muutostarpeet sekäohjelmistotyökalujen ja tietokoneidenerittäin nopea kehittyminen.

Lähdeluettelo

Lähdeluettelo

1. Kunnossapitotekniikan perusteet,Heikki Aalto, Kunnossapitoyhdistys1994. 96 s.

2. Koneautomaation kunnossapito,Risto Heinonkoski, Helsinki 1993.129 s.

3. Ennakoiva kunnossapito konepa-jassa, Ahti Rossi, MET, Tekninen tie-dotus 5/93. 127 s.

4. Kunnossapidon johtaminen, talousja kehittäminen, Veli Siekkinen, lisen-siaattiseminaari, 1996. 105 s.

5. Kunnossapito. Käsitteet ja määritel-mät, PSK6201 Standardi,1994. 11s.

6. Kapitaleffektiva underhållsstrate-gier, Ahlman Hans, STF Ingenjörsut-bildning, 1985.10 s.

7. Käyttövarmuuskäsikirja, Antti Lyyti-käinen, VTT Tiedote 678, Espoo1987, 147 s.

8. Handbook of Condition Monitoring,Rao B.K.N.1996, 603 s.

9. Käyttövarmuuden tekniikat, Holm-berg Kenneth, Ronkainen Helena(toim.), VTT Tiedote 1557, 96 s.

10. Kunnossapidon käsitteet ja ter-minologia, Jalo Pirhonen. Kunnossa-pito 5(1990), 12 s.

11. Käyttöhäiriötietojen järjestelmälli-nen jatkoanalyysi, Kari Laakso. Kun-nossapito 7(1994), 3 s.

12. Käyttövarmuuden tekniikat, Ken-neth Holmberg, Helena Ronkainen.Espoo 1994, VTT 1557. 96 s.

13. Käyhän! Käyttöhäiriöiden analyy-simenetelmä prosessilaitoksen ja senkäytön jatkuvaan kehittämiseen. Es-poo1990, VTT 1178. 59 s.

14. Kunnossapidon kehitystrenditmaailmalla, Kurt Rönnqvist. Tehdas-palvelu 95 kongressi, Lahti, Kunnos-sapitoyhdistys, 1995, 12 s.

15. Kunnossapitoliiketoiminnan kehi-tysnäkymiä, Jarmo Heinonen. Ener-giapäivät 96 kongressi, Tampere,Kunnossapitoyhdistys, 1996, 11 s.

16 KUNNOSSAPITO koulu

16. Kunnossapidon kehittymisen seu-ranta ja tulosten havainnollinen esit-täminen, Jorma Järviö. Kunnossapito-päivät 95, Kunnossapitoyhdistys ry.1995, 12 s.

17. Teollisuuden kunnossapidon or-ganisointi-näköaloja tietojärjestelmi-en kehittyessä, Seppo Väyrynen, Jou-ko Leinonen, Salla Paldanius. Kun-nossapito 5(1994), 7 s.

18. Kunnossapidon tietojärjestelmät,Jaakko Etto. Sähkölaitosalan uudettekniikat III, raportti 8-96, Tampereenteknillinen korkeakoulu. Tampere1996, 29 s.

19. Kunnonvalvonnan värähtelymit-taukset, Petri Nohynek, Veli-ErkkiLumme. Kunnossapitoyhdistys 1996,159 s.

20. TEKUS-järjestelmä, Oy Metsä-Botnia Ab, Kemin tehtaat. Käyttöohjeja toimintaesimerkit,1996.

21. Kunnossapitokustannusten seu-ranta- ja laskentajärjestelmä osanakunnossapidon ohjausjärjestelmää,Harri Pehkonen. Diplomityö, Oulu1994, 147 s.

22. Kunnossapidon tietojärjestelmänkäyttöönotto, Kari Vekara, Juha Lam-berg, Pekka Nissi, Juha Vainikka,Kunnossapito 1(1993), 11 s.

23. Kunnossapidon hallinnan ATK-ohjelmistot Suomen markkinoilla1996, Kari Vekara. Kunnossapitoyh-distys, Tampere 1996, 61 s.

24. Sähköasennuksien ja laitteidenkorjaus, Ammattikasvatushallitus. Hel-sinki. 221 s.

25. Valaistuksen laskenta, mittauksetja huolto, Ahponen, Kasurinen, Timo-nen. Sähköinfo, 1996. 301 s.

26. Relesuojaustekniikka, JormaMörsky, Hämeenlinna 1992. 459 s.

27. Prosessilaitoksen sähkönjakeluntoteutus tämän päivän tekniikalla, KariBovellan, Kunnossapitolehti 1 1995. 4 s.

28. Teollisuuslaitoksen sähköverkonuusiminen, Kalevi Pitkänen, Kunnos-sapitolehti 1/1995. 3 s.

29. Prosessiteollisuuden sähkönjake-luverkoston perusvalinnat, Kalevi Pit-känen, INSKO 104-86. 23 s.

30. Toisiojakelujärjestelmän muoto,Paavo Sääski, INSKO 104-86. 25 s.

31. Teollisuuden sähköverkkojen re-lesuojauksesta, Jaakko Etto, Sähkö-verkkojen relesuojaus osa I, LTKKEN C-84, Lappeenranta 1995, 25 s.

32. Moottorikeskusten vakiokytkennätenintään 1000 V nimellisjännitteelle,SFS käsikirja 16, Suomen standardoi-misliitto SFS, 1990.140 s.

33. ST teollisuussähköistyskansio,1997. 6 s.

34. Suurjännitetekniikka, Aro M., Elo-vaara J., Karttunen M., Nousiainen K.,Palva V., Espoo 1996. 483 s.

35. Sähkökoneiden eristykset, Palo-niemi Paavo, Keskinen Eero, Otanie-mi 1996. 63 s.

36. CIGRE Working Group 33/15.08:Dielectric diagnosis of electricalequipment for AC applications and itseffects on insulation coordination.State of the art Report. CIGRE Sessi-on 1990, Paris,34 s.

37. Teollisuuden sähköverkkojenkunnonvalvonta ja huolto, Timo Hon-kanen, Sähkökunnossapitopäivät`95,Lahti. 18 s.

38. Kytkinlaitoksen modernisointi,Juha Lehtonen, Sähkökunnossapito-päivät`95, Lahti. 9 s.

39. Sähkö- ja automaatiojärjestelmienennakkohuollot ja kunnonvalvonta,Kari Heinonen, Erkki Tuohiniemi,Tehdaspalvelu kongressi 1997, Lahti15 s.

40. Sähkökäyttö, Matti Mård. Otaniemi1995/10, 275 s.

41. Sähkökäyttöjen kunnonvalvonnantarve ja toteuttamismahdollisuudet,Antti Vinko. Diplomityö, Otaniemi1987, 96 s.

42. Tasavirtamoottorikäyttöjen ehkäi-sevä kunnossapito, Vesa Karri. Diplo-mityö Tampere, 1986, 58 s.

43. Pyörivän sähkökoneen käytönai-kaisen kunnonvalvonnan ja suojauk-sen toteuttamismahdollisuudet, Hai-konen Juha. Diplomityö Otanie-mi1992, 89 s.

44. Oikosulkumoottorin vikadiagnoo-si, Helakorpi T. Diplomityö Otaniemi1993,62 s.

45. Analysis of failure and maintenan-ce experiences of large electrical mo-tors, Seppo Hänninen, LicenciateThesis, Otaniemi 1991, 73 s.

46. Condition Monitoring of ElectricalMachines, Tavner Peter J., PehmanJames, 1987, 286 s.

47. Sähköaseman kunnonvalvonta,Kari Heinonen, INSKO 105-88. 17 s.

48. Oikosulkusuojaus, Tapio Hakala,INSKO 183-89. 16 s.

49. Oikosulkuvaikutusten huomioon-ottokytkinlaite- , kojeisto- ja kiskosto-valinnoissa, Esko T. Haaparanta,INSKO 183-89. 29 s.

50. Maasulkusuojaus, Tapio Hakala,INSKO 131-85. 16 s.

51. Oiko- ja maasulut teollisuusver-kossa, Jaakko Lehtonen, INSKO 131-85. 23 s.

52. Suojeluohjekansio, suojeluohjeet,Teollisuusvakuutus. Helsinki.

53. Sähkön siirtoverkon tehokas kun-nossapito, Jari Helander. Energiapäi-vät 96 kongressi, Tampere, Kunnos-sapitoyhdistys, 1996, 23 s.

54. Katkaisijat, Leif Ågren, INSKO 88-89. 18 s.

55. Sähköasemien elinjaksokustan-nukset ja kunnonhallinta, Timo Kiiveri.Sähkö-Tele (1996)2, 3 s.

56. Teollisuusverkon jännitevalintojenja rakenteen teknistaloudellinen mer-kitys suuren puunjalostusyrityksenmittakaavassa, Lehtonen Jaakko.Lisensiaattityö. Lappeenranta. 1997,94 s.

57. Teollisuussähköjärjestelmien käy-töntukitoimintojen määritys, LindhTuomo. Diplomityö. Lappeenranta.1997. 100 s.

58. Teollisuuden sähköverkkojensuunnittelun perusteet, KoskinenTimo. Diplomityö. Tampere. 1996.120 s.

59. Teollisuuslaitoksen sähköverkontoiminta ja siihen kohdistuvat vaati-mukset, Joensivu Leena. Diplomityö.Tampere. 1997. 76 s.