Työraportti 99 - 41

loppusijoituslaitoksen sähkönsyöttöjärjestelmien kuvaus

Jaakko Tuominen

Toukokuu 1999

POSIVA OY

Mikon ,katu 15 A, FIN-001 00 HELSINKI, FINLAND

Tel. +358-9-2280 30

Fax +358-9-2280 3719

Työ raportti 9 9-41

loppusijoituslaitoksen sähkönsyöttöjärjestelmien kuvaus

Jaakko Tuominen

Toukokuu 1999

• TYÖRAPORTTI 1 (1)

Fortum EPCE7 1 Jaakko Tuominen ~ \J 6.5.1999 YDIN-A6-849

Jakelu : Tarkastaja, pvm

Hyväksyjä, pvm

Korvaa

Avainsanat

Loppusij oituslaitos, kapselointilaitos, sähkönsyöttöjärjestelmä

LOPPUSIJOITUSLAITOKSEN SÄHKÖNSYÖTTÖJÄRJESTELMIEN KUVAUS

TIIVISTELMÄ

Tässä kuvauksessa tarkastellaan käytetyn ydinpolttoaineen loppusijoituslaitoksen sähkönsyöttöjär­jestelmien perusperiaatteita, kun rakentaminen tehdään koskemattomalle rakennuspaikalle. Esi­merkkikohteena on käytetty Kuhmon Romuvaaraa.

Kuvauksessa esitetään loppusijoituslaitoksen sähköjärjestelmien perusratkaisut, joita voidaan käyt­tää kustannusarvion laadinnassa ja perussuunnittelun lähtökohtana.

Loppusijoituslaitos liittyy yleiseen sähköverkkoon 20 kV:n voimansiirtolinjalla. Investointikustan­nuksiltaan 20 kV:n liittymä on edullisempi, jos sitä verrataan 110 kV:n liittymään. Voimansiirtolin­jasta tulee noin 25 km:n pituinen. Linjan rakentamiseen ja sähköliittymän sopimusneuvotteluihin on varauduttava myös ajallisesti.

Loppusijoituslaitoksen sähköenergiankulutuksen painopisteet, Romuvaaran tapauksessa, voidaan jakaa neljään hajautettuun keskittymään laitosalueella. 20 kV:n kytkinlaitokset sijoitetaan kapse­lointilaitokseen, työkuilurakennukseen, loppusijoitustilaan ja louheen murskausasemalle. Työkuilu­rakennuksen kytkinlaitos AJ02 on näistä keskeisin paikka. Kytkinlaitokselle AJ02 tuodaan verkko­yhtiön suurjännitejohto ja mitataan ostettava sähköenergia. Tarvittavat sähkötilat integroidaan lop­pusijoituslaitoksen rakennuksiin. Pelkästään sähkönjakeluun tarkoitettua kytkinlaitosrakennusta ei tämän kuvauksen perusteella tarvitse rakentaa.

Suurjännitekytkinlaitosten välittömään läheisyyteen sijoitetaan 20/0,4 kV:n muuntamot ja pääkes­kukset Pääkeskuksista syötetään suoraan loppusijoituslaitoksen rakennuksissa olevia tehontarpeel­taan suurimpia sähkönkuluttajia. Prosessitiloihin sijoitetaan tarvittavat alajakokeskukset, joista säh­kö jaetaan prosessin laitteille. Omat 20/0,4 kV:n 1nuuntamot tarvitaan edellisten lisäksi kapseli- ja työkuiluhissille sekä loppusijoitustilan louhintatyöskentelyn sähkönjakeluun.

Loppusijoituslaitoksen rakennukset varustetaan maadoitusjärjestelmällä. Järjestelmään liitetään uk­kossuojaus. Automaatio- ja tietoliikenneyhteydet on varn1istettava ylijännitesuojin.

Loppusijoituslaitoksen laitteiden tarvitsema loisteho on kompensoitava. Kompensoinnilla vältytään tuotannon aikana verkkoyhtiön perimästä loistehomaksusta.

Fortum Engineering Oy Rajatorpantie 8, Vantaa 0! 0 19IVO

Puhelin (09) 856 1567 Faksi (09) 8561 4451 , 566 8204 http://ivope.ivo.fi Ly 0477940-2 krnro 299 406 Kotipaikka He!sinki

Työ r a p o r t t i 9 9- 4 1

Loppusijoituslaitoksen sähkönsyöttöjärjestelmien kuvaus

Jaakko Tuominen

Fortum Engineering Oy

Toukokuu 1999

Pesivan työraporteissa käsitellään käynnissä olevaa

tai keskeneräistä työtä. Esitetyt tulokset ovat alustavia.

Raportissa esitetyt johtopäätökset ja näkökannat

ovat kirjoittajien omia, eivätkä välttämättä

vastaa Posiva Oy:n kantaa .

LOPPUSIJOITUSLAITOKSEN SÄHKÖNSYÖTTÖJÄRJESTELMIEN KUVAUS

TIIVISTELMÄ

Tässä kuvauksessa tarkastellaan käytetyn ydinpolttoaineen loppusijoituslaitoksen säh­könsyöttöjärjestelmien perusperiaatteita, kun rakentaminen tehdään koskemattomalle rakennuspaikalle. Esimerkkikohteena on käytetty Kuhmon Romuvaaraa.

Tämän kuvauksen tarkoituksena on kuvata ja perustella loppusijoituslaitoksen sähköjär­jestelmien perusratkaisuja. Kuvauksessa esitetään sähkönjakelujärjestelmän perusperi­aatteet kustannusarvion laadinnan avuksi ja perussuunnittelun aloittamiseksi.

Loppusijoituslaitos liittyy yleiseen sähköverkkoon 20 kV:n voimansiirtolinjalla. Inves­tointikustannuksiltaan 20 kV:n liittymä on edullisempi, jos sitä verrataan 110 kV:n liit­tymään.

Voimansiirtolinjasta tulee noin 25 km:n pituinen. Linjan rakentamiseen ja sähköliitty­män sopimusneuvotteluihin on varauduttava myös ajallisesti.

Loppusijoituslaitoksen sähköenergiankulutuksen painopisteet, Romuvaaran tapauksessa, voidaan jakaa neljään hajautettuun keskittymään laitosalueella. 20 kV:n kytkinlaitokset sijoitetaan kapselointilaitokseen, työkuilurakennukseen, loppusijoitustilaan ja louheen murskausasemalle. Työkuilurakennuksen kytkinlaitos AJ02 on näistä keskeisin paikka. Kytkinlaitokselle AJ02 tuodaan verkkoyhtiön suurjännitejohto ja mitataan ostettava säh­köenergia. Tarvittavat sähkötilat integroidaan loppusijoituslaitoksen rakennuksiin. Pel­kästään sähkönjakeluun tarkoitettua kytkinlaitosrakennusta ei tämän kuvauksen perus­teella tarvitse rakentaa.

Suurjännitekytkinlaitosten välittömään läheisyyteen sijoitetaan 20/0,4 kV:n muuntamot ja pääkeskukset Pääkeskuksista syötetään suoraan loppusijoituslaitoksen rakennuksissa olevia tehontarpeeltaan suurimpia sähkönkuluttajia. Prosessitiloihin sijoitetaan tarvitta­vat alajakokeskukset, joista sähkö jaetaan prosessin laitteille. Omat 20/0,4 kV:n muun­tamot tarvitaan edellisten lisäksi kapseli- ja työkuiluhissille sekä loppusijoitustilan lou­hintatyöskentelyn sähkönj akeluun.

Loppusijoituslaitoksen rakennukset varustetaan maadoitusjärjestelmällä. Järjestelmään liitetään ukkossuojaus. Automaatio- ja tietoliikenneyhteydet on varmistettava ylijännite­SUOJin.

Loppusijoituslaitoksen laitteiden tarvitsema loisteho on kompensoitava. Kompensoin­nilla vältytään tuotannon aikana verkkoyhtiön perimästä loistehomaksusta.

Avainsanat: Loppusijoituslaitos, kapselointilaitos, sähkönsyöttöjärjestelmä

DESCRIPTION OF POWER SUPPLY SYSTEMS FOR FINAL DISPOSAL PLANT

ABSTRACT

This description covers the basic principles of the power supply systems of a final dis­posal plant for nuclear fuel, when the plant is built at an untouched site. Romuvaava in Kuhmo was used as an example.

The purpose of this description is to inform and justify the basic technologies of the electrical systems of a final disposal plant. The description give the basic principles of the power supply system, in order to give assistance for the preparation of a cost estima­te and to start the basic design work.

The final disposal plant is connected to the public electricity network with a 20 kV po­wer transmission line. Compared with a 110 kV connection, the investment costs of a 20 k V connection are lower.

Sufficient time shall be reserved for the building of the appr. 25 km-long power trans­mission line and for the contract negotiations of the electrical connection.

In case of Romuvaara, the focal points of the consumption of electrical energy of the fi­nal disposal plant can be divided between four decentralised points at the plant area. The 20 kV switchgears are located in the encapsulation building, working shaft buil­ding, final disposal space and blasted stone crushing station. Switchgear AJ02 of the working shaft building is the central place for these switchgears. High-voltage line of the network company will be brought to switchgear AJ02, and the electrical energy to be purchased is measured. The necessary electrical spaces are integrated with the buil­dings of the final disposal plant. It is unnecessary to build a switchgear building for electric power supply only.

20/0.4 kV transformer stations and main switchgears are located in the immediate vici­nity of the high-voltage switchgears. The main switchgears supply power for the major consumers of electricity in the buildings of the final disposal plant. The necessary switchgears and controlgears are located in the process rooms, and electricity is distri­buted to the process equipment. In addition, 20/0.4 kV transformer stations are necessa­ry for the encapsulation and working shaft lifts and for the power supply of the excava­tion work of the final disposal plant.

The buildings of the final disposal plant are equipped with an earthing system, and a surge arrester is connected to the system. The instrumentation, control and communica­tion connections shall be secured with overvoltage protection.

The reactive power required by the equipment of the final disposal plant shall be com­pensated. Thus the reactive power charge of the network company can be avoided.

Key words: Final disposal plant, encapsulation plant, power supply system

SISÄLLYSLUETTELO

1 SÄHKÖNJAKELUJÄRJESTELMÄT ........................................................... 3 1 .1 Johdanto ............................................................................................ 3 1.2 Yleistä ................................................................................................ 3 1.3 Sähköjärjestelmien komponenttien kuvaus ....................................... 3

2 SÄHKÖLIITTYMÄ ...................................................................................... 5 2.1 Yleistä sähköliittymästä ..................................................................... 5 2.2 Sähköliittymä, vaihtoehto 1 ................................................................ 5 2.3 Sähköliittymä, vaihtoehto 2 ................................................................ 5 2.4 Sähköliittymä, vaihtoehto 3 ................................................................ 6

3 ALUESÄHKÖISTYS ................................................................................... 7 3.1 Työmaasähköistys ............................................................................. 7 3.2 Työmaan puistomuuntamo ................................................................ 7

3.2.1 Puistomuuntamon asennus työmaakäyttöön ................................... 8 3.2.2 Työmaasähköverkon rakentaminen ................................................. 8

3.3 Työmaa-aikainen tie- ja aluevalaistus ................................................ 8

4 TYÖKUILURAKENNUKSEN SÄHKÖISTYS .............................................. 9 4.1 Sähkötilat ......................................................................................... 10

4.1.1 20 kV:n sähkö- ja kaapelitila .......................................................... 1 0 4.1.2 0,4 kV:n sähkö- ja kaapelitila ......................................................... 11 4.1.3 Työkuilun hissin 0,4 kV:n sähkötila ................................................ 11 4.1.4 Tasavirtajärjestelmien sähkötilat. ................................................... 11 4.1.5 Akkutilat ......................................................................................... 11

4.2 Työkuilurakennuksen 20 kV:n jakelu ............................................... 12 4.3 Työkuilurakennuksen 0,4 kV:n jakelu .............................................. 12 4.4 Työkuilun hissin 0,4 kV:n sähkönjakelu ........................................... 14 4.5 Työkuilurakennuksen ±24 V:n sähkönjakelu .................................... 15 4.6 Työkuilu ........................................................................................... 16

4.6.1 Työkuilun kaapelireitti .................................................................... 16 4.6.2 Työkuilun kaapeliasennukset ........................................................ 17

5 LOPPUSIJOITUSTILOJEN SÄHKÖISTYS .............................................. 18 5.1 Loppusijoitusluolaston sähkötilat ..................................................... 19 5.2 Loppusijoitustilan louhinta ............................................................... 19

5.2.1 20 kV:n sähkötila ........................................................................... 19 5.2.2 0,4 kV:n sähkötila .......................................................................... 20 5.2.3 Keskustunnelin voimanjakelu ........................................................ 21 5.2.4 Sijoitustunnelin voimanjakelu ......................................................... 23 5.2.5 Keskustunnelin valaistusjärjestelyt ................................................ 23 5.2.6 Sijoitustunnelin valaistusjärjestelyt ................................................ 24 5.2. 7 Loppusijoitustilan poistumistie- ja varavalaistus ............................. 24

6 TYÖKUILURAKENNUKSEN VAIKUTUSALUEEN SÄHKÖNJAKELU ..... 26 6.1 Työkuilun konttorirakennuksen sähkönjakelu .................................. 26 6.2 Vesilaitoksen sähkönjakelu ............................................................. 26 6.3 Lämpökeskuksen sähkönjakelu ....................................................... 26

2

6.4 Jätevedenpuhdistamon sähkönjakelu .............................................. 27

7 KAPSELOINTILAITOKSEN SÄHKÖNJAKELU ........................................ 28 7.1 Sähkötilat ......................................................................................... 29

7.1.1 20 kV:n sähkö- ja kaapelitila .......................................................... 29 7.1.2 0,4 kV:n sähkö- ja kaapelitila ......................................................... 29 7.1.3 Kapselihissin 0,4 kV:n sähkötila ..................................................... 30 7.1.4 Tasavirtajärjestelmien sähkötilat .................................................... 30 7.1.5 Akkutilat ......................................................................................... 30 7.1.6 Varavoimakoneen sijoitustilat ........................................................ 30

7.2 Kapselointilaitoksen 20 kV:n sähkönjakelu ...................................... 31 7.3 Kapselointilaitoksen 0,4 kV:n sähkönjakelu ..................................... 31 7.4 Kapselihissin 0,4 kV:n sähkönjakelu ................................................ 33 7.5 Kapselointilaitoksen ±24 VDC sähkönjakelu .................................... 34 7.6 0,4 kV:n varavoiman sähkönjakelu .................................................. 35

8 KAPSELOINTILAITOKSEN VAIKUTUSALUEEN SÄHKÖNJAKELU ....... 38 8.1 Bentoniittilohkojen puristamon sähkönjakelu ................................... 38 8.2 Kapselointilaitoksen konttorin sähkönjakelu .................................... 38 8.3 Informaatiorakennuksen sähkönjakelu ............................................ 39 8.4 Vierasmajojen sähkönjakelu ............................................................ 39

9 LOUHEEN MURSKAUSASEMAN SÄHKÖNJAKELU .............................. 40

10 ALUEVALAISTUKSEN SÄHKÖNJAKELU ............................................... 42 10.1 Tie- ja aukiovalaistus ....................................................................... 42 10.2 Julkisivuvalaistus ............................................................................. 42

11 MAADOITUKSET ..................................................................................... 43

12 LOISTEHON KOMPENSOINTI ................................................................ 44

VIITTEET .......................................................................................................... 45

LIITTEET .......................................................................................................... 45

3

1 SÄHKÖNJAKELUJÄRJESTELMÄT

1.1 Johdanto

Seuraavassa on kuvattu loppusijoituslaitoksen sähköjärjestelmien vahvavirtalaitteistot, kun loppusijoituslaitos perustetaan koskemattomalle laitospaikalle. Esimerkkipaikkana käytetään Kuhmon Romuvaaraa.

Tämä kuvaus ei sisällä heikkovirtalaitteistojen sähkönjakelujärjestelmiä, kuten tietolii­kenne-, tele-, turva- ja valvontajärjestelmiä. Kyseiset järjestelmät saavat varmistamatto­man syöttöjännitteensä tämän kuvauksen järjestelmistä. Laitteistojen riippumattomuus normaalisähkönjakelusta varmistetaan järjestelmäkohtaisilla akkuvarmennetuilla vara­sähköj ärj estelmillä.

1.2 Yleistä

Laitoksen toiminta levittäytyy laajalle, mutta kuitenkin tarkasti rajatulle alueelle maan päällä ja ulottuu noin 500 m:n syvyyteen peruskallioon louhittuun mittavaan luolastoon. Suurien sähkönkuluttajien keskinäiset välimatkat ovat laitoksen arkkitehtuurin ja toi­minnan luonteen mukaisesti etäällä toisistaan. Pitkät välimatkat ja suuret paikalliset säh­kökuormat johtavat helposti suuriin kaapelipoikkipintoihin käytettäessä energian siir­toon 400/231 V:n pienjännitettä. Kaapelipoikkipinnan suurentamisella kompensoidaan siirtomatkan aiheuttamaa jännitteenalenemaa. Laitoksen sähkönjakelu on kriittisimpien pienjännitekuluttajien osalta varmistettava paikallisella dieselgeneraattorilla. Laitoksen automaatiojärjestelmät tarvitsevat toimiakseen tasajännitettä. Tarvittavat sähköjärjestel­mät voidaan jaotella seuraavasti:

1. 20 kV -suurjännitejärjestelmä 2. 400/231 V ---pienjännitejärjestelmä 3. 400/231 V -dieselvarmennettu pienjännitejärjestelmä 4. 400/231 V -UPS varmennettu pienjännitejärjestelmä 5. ± 2x24 VDC -tasavirtapienjännitejärjestelmä (äärijohtimien väliltä 48 VDC)

Loppusijoituslaitoksen prosessilaitteiden ja rakennussähkön pääasiallinen käyttöjännite on 400/231 V:n pienjännite. Järjestelmä on käyttömaadoitettu 5 -johdin järjestelmä (TN-S -järjestelmä). Käyttöjännite muunnetaan 20 kV:n välijännitteestä 500 ... 1600 kV A:n nimellistehoisilla muuntajilla sähkönkuluttajille soveltuvaksi pienjännitteeksi.

1.3 Sähköjärjestelmien komponenttien kuvaus

Laitosalueella oleviin rakennuksiin integroidaan tilat sähköjärjestelmille. Tiloihin pääsy on rajoitettu vain laitoksen sähköammattilaisille ja yksilöityjen käyttötoimenpiteiden suoritukseen opastetuille henkilöille.

Alueen 20 kV:n jakelun kytkinlaitostilat, muuntamotilat ja pääkeskustilat rakennetaan työkuilurakennukseen, loppusijoitusluolastoon ja kapselointilaitokseen. Muille nimellis­jännitteeltään 400/231 V:n normaaleille alajako-ja ryhmäkeskuksille varataan tilat tuo­tantotiloista normaalien teollisuuskiinteistöjen rakennustavan mukaan. Tuotantotiloihin

4

sijoitettujen jakokeskusten eteen on jäätävä vähintään 0,8 m vapaa tila, joka mahdollis­taa turvallisen käytön.

Tasasähköjärjestelmien akut SIJOitetaan omaan rakennuskohtaiseen akkuhuoneeseen. Tasavirtakeskukset ja varaajat voidaan sijoittaa rakennuksen sähkötiloihin.

Työkuilu-ja kapselointilaitoksen hissikäytät vaativat suuren tehon. Niille on asennetta­va hissikohtainen muuntaja pääkeskuksineen. Muuntaja ja pääkeskus voidaan sijoittaa hissikonehuoneeseen tai sen välittömään läheisyyteen rakennettuun erilliseen sähköti­laan. Ratkaisun etuina on lyhyet energiansiirtokaapelit sekä käytön helppous ja jousta­vuus komponenttien pienten etäisyyksien johdosta.

Rakennusaikana tarvitaan 400/231 V:n jännitettä työmaan valaistuksen ja työkoneiden tarvitseman sähköenergian jakeluun. Koska rakennuspaikalla ei ole käytettävissä 400/231 V:n jännitettä on se muunnettava 20 kV:n suurjännitteestä rakennuspaikalle hanki tulla puistomuun ta j alla. Puistomuuntaja on tehdasvalmisteinen ulkoasennukseen soveltuva käyttövalmis kokonaisuus, sisältäen kytkinlaitteet, muuntajan ja sähkökeskuk­sen. Puistomuuntamo on joustavasti siirrettävissä rakennustyön edistymisen mukaan työkuilurakennukselta kapselointilaitokselle ja viimein lopulliselle sijoituspaikalleen louheenmurskausasemalle. Puistomuuntamo kannattaa investoida heti työmaata perus­tettaessa. Se palvelee rakennusaikana ja se voidaan sijoittaa rakennustöiden päätyttyä laitokselle hyötykäyttöön. Komponenttina puistomuuntamo on hyvin hoidettuna ja huol­lettuna pitkäikäinen.

5

2 SÄHKÖLIITTYMÄ

Loppusijoituslaitos perustetaan koskemattomalle laitospaikalle, tässä esimerkissä Ro­muvaaralle. Sähkötehon tarve on alustavien arvioiden mukaan pyöristettynä noin 6,5 MW 11/. Romuvaaralla, eikä sen lähialueella ole tällä hetkellä laitoksen tehotarpeen tyy­dyttämiseen soveltuvaa sähkönjakeluverkkoa. Lähin mahdollinen liittymispiste on 25 km:n päässä Kuhmon kaupungissa, Kainuun Sähkö Oy:n 20 kV:n kytkinlaitoksella.

2.1 Yleistä sähköliittymästä

Romuvaara kuuluu Kainuun Sähkö Oy:n sähkönsiirtoalueeseen. Kainuun Sähkö Oy:llä on 110 kV:n jakeluverkkoa Kuhmon keskustassa, joka liittyy valtakunnalliseen Suomen Kantaverkko Oyj :n 11 0 k V :n siirtoverkkoon. Edelleen Kainuun Sähkö Oy muuntaa 110 kV :n jännitteen 20 kV :n välijännitteeksi omalla muuntoasemallaan Kuhmossa. Loppusi­joituslaitoksen liittyminen sähköverkkoon on periaatteessa ratkaistavissa kolmella eri vaihtoehdolla:

1. Liittymällä Kainuun Sähkö Oy:n suurjännitekuluttajaksi (energian mittaus loppu­sijoituslaitoksen 20 kV:n kytkinlaitoksessa AJ02).

2. Ostamalla sähkö Kainuun Sähkö Oy:n 110/20 kV:n muuntoasemalta (energian mittaus Kainuun Sähkö Oy:n 110/20 kV:n muuntoasemalla).

3. Liittymällä 110 kV:n johdolla Suomen Kantaverkko Oyj :n valtakunnalliseen 110 kV:n verkkoon.

2.2 Sähköliittymä, vaihtoehto 1.

Tässä vaihtoehdossa Kainuun Sähkö Oy rakentaa Kuhmon kaupungista 20 kV:n suur­jännitejohdon loppusijoituslaitokselle. Johdon pituus on 25 km. Johto sijoitetaan maas­toon tietä seuraillen. Huollon ja vikatapauksien nopean selvittämisen kannalta tien vie­reen sijoittaminen on perusteltua.

Johto rakennetaan Kuhmon kaupungin alueella 1,5 km:n matkalla maakaapeliasennuk­sena. Kaksi 185 mm2:n kaapelia asennetaan rinnan, jolloin vaiheen poikkipinnaksi tulee 370 mm2

. Kaapelina käytetään alumiinimaakaapelia. Kaupunkialueen ulkopuolella kaa­pelit nostetaan pylvääseen ja loppusijoituslaitokselle rakennetaan SAX -avojohto (päällystetty avojohto suurjännitteelle ). Johto rakennetaan kaksoisjohtona, jossa asenne­taan rinnan kaksi 150 mm2 johdinta vaihetta kohden. Näin asennettuna vaihejohtimen poikkipinnaksi saadaan 300 mm2

. Loppusijoituslaitoksen alueella johto muutetaan ly­hyeltä osin jälleen maakaapeliksi ja liitetään 20 kV:n kytkinlaitoksen tulokennoon.

Tässä liittymävaihtoehdossa kuluttaja ostaa sähköenergian 20 kV:n kytkinlaitoksellaan Kainuun Sähkö Oy:n omistaessa siirtoyhteyden. Energian siirrosta koituu huomattava vuosittainen kustannus.

2.3 Sähköliittymä, vaihtoehto 2.

Tässä vaihtoehdossa loppusijoitusyhtiö rakentaa oman 20 kV:n suurjännitelinjan Kai­nuun Sähkö Oy:n 110/20 kV:n muuntoasemalta loppusijoituslaitokselle. Sähkön osto ja

6

mittaus tapahtuvat Kainuun Sähkö Oy:n 20 k V :n kytkinlaitoksessa. Näin 25 km:n siirto­yhteyden vuotuiset siirtokustannukset todennäköisesti vähenisivät merkittävästi, koska 110 kV:lla valtakunnan tasolla siirtokustannukset eivät ole 20 kV:lla siirretyn energian siirtokustannuksien luokkaa. Siirtoyhteyden kunnossapidon loppusijoitusyhtiö voinee kilpailuttaa alan yrityksillä, mukaan lukien Kainuun Sähkö Oy. Tämä vaihtoehto kan­nattaa ottaa yhdeksi aiheeksi energianhankintaneuvotteluissa, mikäli sähkön siirtohin­noista ei muuten päästä kohtuulliseen neuvottelutulokseen.

Kuva 1. SAX -eristepäällystetty suurjänniteavo johto 121.

2.4 Sähköliittymä, vaihtoehto 3.

Kolmantena vaihtoehtona loppusijoitusyhtiöllä on rakennuttaa 110 kV:n johtohaara lop­pusijoituslaitokselle Suomen Kantaverkko Oyj:n 110 kV:n johdosta. Johto rakennettai­siin samaa reittiä kuin 20 kV:n johto Kuhmon keskustasta loppusijoituslaitokselle. 110 kV:n johdon investointikustannukset ovat kaksinkertaiset 20 kV:n johtoon verrattuna. Lisäksi 110 kV:n johdon rakentaminen alkaa kannattaa taloudellisesti vasta noin 40-50 MW :n siirtoteholla.

Jotta tehonsiirto 110 kV:lla on mahdollista tulee loppusijoituslaitokselle rakentaa 110/20 kV:n muuntamo kytkinlaitoksineen. Tämä lisää jonkin verran investointikustan­nuksia. Muuntamo ja kytkinlaitos on sijoitettava omaan rakennukseen erilleen tuotanto­laitoksista.

7

3 ALUESÄHKÖISTVS

Loppusijoituslaitos rakennetaan vaiheittain. Sähköä tarvitaan koko rakennusprojektin ajan. Työmaa aloitetaan alueen tieyhteyksien rakentamisella ja tutkimuskuilun louhin­nalla, josta edetään työkuilurakennuksen, sen ympäristöön tulevien rakennusten rakenta­miseen ja itse loppusijoitustilan louhimiseen. Viime vaiheessa rakennetaan kapselointi­laitos ja siihen läheisesti liittyvät rakennukset. Loppusijoituslaitoksen sähköjärjestelmät on siten rakennettava myös vaiheittain rakentamisen rytmiä seuraten.

3.1 Työmaasähköistys

Työmaa-aikaisen sähköhuollon järjestämiseksi asennetaan laitospaikalle tehdasvalmis­tein en puistomuuntamo, johon kytketään valitun jakeluyhtiön sähkösyöttö. Loppusijoi­tuslaitokselle tarvittava voimansiirtolinja on rakennettava hyvissä ajoin ennen työmaan perustamista.

3.2 Työmaan puistomuuntamo

Puistomuuntamoksi kannattaa valita heti riittävän tehokas laite, jotta sitä voidaan käyt­tää tuotannon käynnistyttyä louheen murskausalueen sähkönjakelujärjestelmän syöt­töön. Katso tarkemmin kohta 9. Kotimaisista valmistajista mm. ABB Transmit Oy ra­kentaa tuotenimellä Ecosafe tunnettua puistomuuntamosarjaa. Tässä tapauksessa kysee­seen tulisi myöhemmät tarpeet huomioiden tyyppi Maxi 1250. Puistomuuntamon saa tehtaalla asennusvalmiiksi kalustettuna pakettina. Pakettiin kuuluu 20 kV:n suurjännite­kojeisto, 1250 kVA:n öljyeristeinen muuntaja valuma-altaineen ja 0,4 kV:n pienjännite­kojeisto. Muuntaja on mahdollista ostaa erikseenkin ja asentaa puistomuuntamoon tilaa­jan toimesta.

i n.2l00

U:Ul\ 2470

n.B7(J

2520

2200

Kuva 2. Ekosafe -puistomuuntamon rakennetta /3/

8

3.2.1 Puistomuuntamon asennus työmaakäyttöön

Muuntamo kannattaa asentaa ensimmäiseksi tutkimuskuilun rakennustyömaan välittö­mään läheisyyteen. Muuntamo perustetaan routimattoman maa-aineksen varaan. Teh­dasvalmisteinen elementtiperustus asennetaan paikoilleen. Muuntamo nostetaan perus­tuksen päälle. Muuntamon asennusvaiheessa muuntaja ja öljynkeräysallas voivat olla paikoillaan.

3.2.2 Työmaasähköverkon rakentaminen

Sähköenergian siirtoyhtiön 20 kV:n suurjännitejohto kytketään puistomuuntamon SF6-eristeiseen suurjännitekojeistoon. Kojeisto on katkaisijana varustettu ns. rengassyöttö­kojeisto. Energianmittaus tapahtuu suurjännitemittauksena 20 kV:n puolelta.

Työmaakäyttöön sähköenergia jaetaan tehdasvalmisteisten työmaan pääkeskuksien avulla. Keskukset liitetään työmaa-aikaisella kaapeloinnilla puistomuuntamon 0,4 kV:n jakelun jonovarokekytkinlähtöihin. Työmaan pääkeskukset sijoitetaan työmaan sähkön­kulutuksen keskeisimpiin kohtiin. Keskuksien syöttökaapeloinnit asennetaan normaali­na maakaapelointina vähintään 0, 7 m:n syvyyteen maahan. Maahan asennettuna ne ovat suojassa työmaaliikenteeltä. Ainoastaan kaivutöiden yhteydessä on vaara kaapelien rik­koutumisesta tarjolla. Tähän voidaan varautua suunnittelemalla työmaajärjestelyt enna­kolta ja dokumentoimaila maahan asennettu työmaasähköverkko riittävällä tarkkuudel­la. Työmaan pääkeskuksista urakoitsijat ottavat tarvitsemansa sähköenergian tarkoituk­seen soveltuvilla siirrettävillä työmaan alakeskuksilla. Työmaan alakeskukset liitetään pääkeskuksiin kumikaapelein.

Työmaasähköverkko voidaan rakentaa veivoittamalla urakoitsijat hankkimaan tarvitse­mansa työmaasähköverkon syöttökaapelit sekä työmaan pää- ja alakeskukset Rakennut­taja antaa vain 0,4 kV:n lähdön muuntamolta urakoitsijan käyttöön. Mikäli urakoitsija veivoitetaan maksamaan käyttämästään sähköenergiasta on työmaan pääkeskuksiin asennettavissa energiamittarit

3.3 Työmaa-aikainen tie- ja aluevalaistus

Työmaa-aikana alueella tarvitaan aluevalaistus. Rakennusurakoitsijat voidaan velvoittaa valaisemaan omat työmaansa työmaasähköverkon kautta. Alueelle rakennettujen teiden valaistus voidaan alkuvaiheessa toteuttaa hankitun muuntamon tievalaistusosalla. Muuntamo on varustettavissa keskuksella, jossa tie- ja aluevalaistukselle on kytkin- ja ohjauslaitteet Valaistus voidaan automatisoida hämäräkytkimellä ja ohjauskellolla. Tievalaistusosaa voidaan hyödyntää myöhemmin louheen murskausalueen valaistusjär­j estel yissä.

Ne loppusijoituslaitoksen tiet, jotka suunnitellaan heti myös lopullisiksi laitosalueen yh­teysteiksi, voidaan varustaa pysyvällä tievalaistuksella. Edellytyksenä on, että verkko voidaan rakentaa sähkötekniset vaatimukset täyttäväksi. Valaisimet asennetaan teräksi­siin kuumasinkityksellä pintakäsiteltyihin tievalaisinpylväisiin. Työmaa-aikaiset valais­tussyötöt käännetään tuotantorakennuksien valmistuttua lopullisiin aluevalaistuskeskuk­snn.

9

4 TYÖKUILURAKENNUKSEN SÄHKÖISTVS

\olork shaft btilding J>.JOl

20 kV:n syöttö k apse loi n tilai to ks elle

'iork shaft building AJOl 3L • 50 Hz 20 kV

0

~~shattbuilding

3L+N+PE • 50 Hz 4001231 V

'w'ater purificaticn plant BJ.I.2J 3L•N•PE • 50 Hz 400/231 V

ö~

~~

\lork <hait o rfic~ BJA21

~

o;::: ~E

3

~-

3L•N•PE • 50 Hz 4001231 V

~ ::::~ ~~ ;:: ,.. c;: ,.. =-

:te~· ~1

~ ~

~

N'-iCMK3x

ffi ~ ;ll:;"g.,. <.5

~

~ ~ i

<»~ ,.-= ~~

\lorksla11boiding BUB 2L•M•PE - 48 VOC

Kuva 3. Työkuilurakennuksen kautta tapahtuvan sähkönjakelun periaate.

10

Laitosalueelle rakennetaan ensi vaiheessa työkuilu ja sen päälle työkuilurakennus. Työ­kuilurakennuksen pääasiallinen käyttötarkoitus on toimia loppusijoitustilojen louhintaa ja täyttää tukevana rakennuksena. Rakennuksessa on raskas konepaja, jossa työkoneita korjataan ja kunnostetaan. Lisäksi rakennuksessa on varastotiloja bentoniittikonteille. Loppusijoitustilojen valvomatloman alueen tulo- ja poistoilmastoinnin koneikot sijaitse­vat työkuilurakennuksessa.

Loppusijoituslaitoksen käyttämä sähköenergia otetaan laitokselle työkuilurakennuksen kytkinlaitostilaan sijoitettavan 20 kV:n kytkinlaitoksen AJ02 kautta. Kytkinlaitos AJ02 sijaitsee laitosalueen sähkökuormiin nähden keskeisellä paikalla. Suurjännitejakelu­verkosta rakennetaan tähtimäisellä periaatteella toimiva. Mahdollinen vika esimerkiksi loppusijoitustilojen 20 kV:n verkossa ei välittömästi saa vaikuttaa kapselointilaitoksen toimintaan tai päinvastoin. Tavoitteen toteuttamiseksi on sähköiset suojauspiirit raken­nettava selektiivisiksi. Koko loppusijoituslaitoksen energiankulutus (pätö- ja loisener­gia) mitataan työkuilurakennuksen kytkinlaitostilaan sijoitetuilla mittalaitteilla.

4.1 Sähkötilat

20 kV:n kytkinlaitokselle varataan oma lukittu tila. Normaalisti sähkötilaan, johon sijoi­tetaan kiinteistön energianmittauslaitteet, järjestetään myös esteetön pääsy energian myynnistä ja siirrosta vastaavien yhtiöiden edustajille. Ulko-oven pieleen tilojen pääkul­kureitillä upotetaan avainlieriö, johon pääkulkureitin ovien avaimet on sijoitettu. Ener­giayhtiöiden edustajat saavat omilla avaimillaan avainlieriön kannen auki ja pääsevät etenemään lieriöstä ottamillaan avaimilla sähkö tiloihin. Koska loppusijoituslaitos on jat­kuvasti miehitetty on em. järjestely tarpeeton. Energiayhtiöiden edustajat pääsevät pää­kytkinlaitostilaan laitoksen edustajan tai vartijan seurassa.

4.1.1 20 kV:n sähkö- ja kaapelitila

20 kV:n kojeisto AJ02 sijoitetaan työkuilurakennuksen maanpinnan tasoon rakennetta­vaan sähkötilaan. Tilan alapuolelle on sijoitettava kaapeli tila, jonka kautta 20 kV:n syöt­tökaapelit asennetaan 20 kV:n kojeistoon. Kojeistosta lähtevät kaapelit asennetaan ala­kautta kaapelitilaa hyödyntäen. Energiansiirtoyhtiön syöttökaapelit tuodaan maassa vä­hintään 0, 7 m:n syvyydessä kaapelitilan seinän läpi tilaan. Samoin seinän läpi viedään suurjännitekaapelit kapselointilaitokselle ja louheen murskauskentälle. Seinärakentee­seen on hankittava vedenpitävät kaapeliläpiviennit suurjännitekaapeleille.

Kytkinlaitostilaan tai sen kaapelitilaan ei ole syytä suunnitella minkään muun järjestel­män laitteita, kuin on tarpeellista tilojen toimivuuden kannalta. Esimerkiksi LVI -järjes­telmiä tarvitaan sähkökojeiden käydessään tuottaman häviölämmön poistoon. Tilat on pyhittävä pelkästään sähkölaitteille, koska vikatapauksissa nestevuodot voivat aiheuttaa häiriöitä sähkölaitteisiin. Lisäksi 20 kV:n kytkinlaitostila on pidettävä turvallisuusmää­räysten vaatimuksesta lukittuna, joka haittaa muiden järjestelmien huoltoja ja korjauk­sia.

11

4.1.2 0,4 kV:n sähkö- ja kaapelitila

0,4 kV:n sähkötila sijoitetaan työkuilurakennuksen maanpinnan tasoon. Tilaan varataan riittävät ja selväpiirteiset kulkutiet, joita pitkin pääkeskus ja muuntaja saadaan haalattua sijoituspaikalleen. Tilojen rakentamisen jälkeenkin voi esimerkiksi muuntaja vikaantua. Kulkutiet on siten oltava käytössä myös valmiissa rakennuksessa suurikokoisten kom­ponenttien joustavan vaihdon mahdollistamiseksi. Sähkötilan lopullinen layout määräy­tyy sinne sijoitettavien keskuksien koon ja turvallisuusmääräysten /4/ vaatimien turva­etäisyyksien mukaan.

Sähkötilan alapuolelle sijoitetaan kaapelitila joka voi olla yhteinen 20 kV:n sähkötilan kaapelien kanssa.

4.1.3 Työkuilun hissin 0,4 kV:n sähkötila

Työkuilun hissin konehuone on työkuilurakennuksen neljännessä kerroksessa tasolla + 1 0,80. Hissi on suuri tehonkuluttaja ja se varustetaan omalla niroellisteholtaan 1000 kVA:n muuntajalla. Hissikonehuone pidetään normaalisti lukittuna. Muuntaja ja hissin sähkökeskus sijoitetaan samaan tilaan hissin käyttökoneiston kanssa huomioiden sähkö­laitteiden kotelointiluokat ja vaadittavat hoito tilat. Hissikonehuoneeseen on järjestettävä työkuilurakennuksen katolta oviaukko, josta hissin käyttökoneisto ja tarvittavat sähkö­laitteet voidaan haalata asennuspaikalleen. Hissikonehuoneeseen on pääsy vain ammat­titaitoisilla henkilöillä.

4.1.4 Tasavirtajärjestelmien sähkötilat

Automaatiojärjestelmien tarpeisiin rakennetaan tasavirtajärjestelmä, jonka keskuskojeet ja varaajat voidaan sijoittaa 0,4 kV:n sähkötiloihin. Kaapelitiloina käytetään edellä mai­nittujen sähkötilojen kaapelitiloja.

20 kV:n ja 0,4 kV:n kojeistojen ohjausjännitteenä käytetään myös tasajännitettä. Oh­jaus- ja suojausjännitettä varten on erillinen jakelujärjestelmä, jota ei liitetä automaatio­järjestelmän tasasähköjätjestelmiin. Laitteille varataan tilat 0,4 kV:n sähkötiloista.

4.1.5 Akkutilat

Tasavirtajätjestelmien akut vaativat omat muista laitteista erilliset tilansa. Akkutilojen tulee olla mielellään ikkunattomia, kuivia ja lämpötila-alueeltaan + 15 ... +25°C. Tilan pintakäsittelyssä on käytettävä elektrolyytin (happo) kestäviä materiaaleja ja maaleja. Akkujen varaus tapahtuu akkutilassa. Tilassa on oltava akuston koosta riippumatta hyvä tuuletus ja sitä on tarvittaessa koneellisesti tehostettava. Poistoputken suu on asennetta­va lähelle katonrajaa, enintään 150 mm etäisyydelle katosta, ettei huoneen yläosaan pää­se kertymään vetyä. Jos akkuhuoneen katossa kulkee palkki on imu jätjestettävä palkin kummaltakin puolelta. Poistoputkea ei saa sijoittaa suoraan akuston yläpuolelle. Poisto­ilma-aukko varustetaan palonrajoittimella mikäli poistoilmaharmi yhdistetään raken­nuksen keskusilmanvaihtolaitteistoon ja palo-osastointi sen vaatii. Puhdas lämmin kor­vausilma otetaan huoneeseen rakennuksen sisätiloista seinäläpiviennistä läheltä lattian rajaa. Korvausilma-aukko varustetaan säleiköllä ja palo-osastoinnin edellyttäessä palo­pellillä. Valaisimet sijoitetaan poistoilma-aukon tason alapuolelle ja ohjauskytkimet ti-

12

lan ulkopuolelle. Akkutilojen sijoitus on suunniteltava niin, että tasavirtakeskuksien, va­raajien ja akustojen välimatkat jäävät mahdollisimman lyhyiksi.

4.2 Työkuilurakennuksen 20 kV:n jakelu

Sähköenergian pääjakelujärjestelmänä loppusijoituslaitoksella käytetään 3 -vaiheista 20 kV:n välijännitejärjestelmää. Järjestelmä rakennetaan hajautetuksi. Sähköenergian siir­tävän verkkoyhtiön suurjännitekaapelit kytketään työkuilurakennuksen 20 kV:n kytkin­laitoksen AJ02 tulokennoihin. Suurjännitesyöttö kaapeloidaan 2 x 185 mm2:n alumiini­maakaapelilla laitosalueelle tuodusta SAX -suurjänniteavojohdosta.

Kytkinlaitos muodostuu:

tulokennosta (varustettuna kuormanerottimella) järjestelmän pääkatkaisij akennosta mittauskennosta (pätö- ja loistehon mittaus) seitsemästä katkaisijalla varustetusta lähtökennosta (sisältää kaksi kennoa laajen­nusvarana).

Kytkinlaitos on rakenteeltaan nykyaikainen ja pienikokoinen. Siinä on täysin koteloidut ilmaeristeiset kokoojakisko-ja kaapelipäätetilat, SF6 -eristeiset katkaisijat ja kuorman­erottimet. Tarkoitukseen soveltuva kojeisto voi olla esimerkiksi ABB:n tai Groupe Schneiderin valmistetta. Kytkinlaitoksen layout tarkentuu yksityiskohtaisen suunnitte­lun yhteydessä.

20 kV:n välijännite jaetaan maakaapeleilla kytkinlaitoksesta AJ02 edelleen työkuilura­kennuksen ulkopuolelle:

kapselointilaitoksen 20 kV:n kytkinlaitokseen AJOI , loppusijoitustilan 20 kV:n kytkinlaitokseen AJ03 sekä louheen murskausaseman puistomuuntamoon BBT05.

Työkuilurakennuksen sisälle asennetaan kaksi 20/0,4 kV:n kuivamuuntajaa, BBT03 ja BBT04, joille kaapeloidaan omat muuntajakohtaiset syötöt kytkinlaitoksesta AJ02. Syöttökaapelit kytketään suoraan muuntajien yläjännitepuolen liittimiin. 20 kV:n kyt­kinlaitoksen AJ02 vastaavat katkaisijakennot varustetaan vakioaikaylivirtareleillä sekä suunnatuilla maasulkusuojareleillä. Suojausta suunniteltaessa on varauduttava myös verkossa peräkkäin asennettujen katkaisijoiden suojauksien lukituksiin verkon selektii­visyyden säilyttämiseksi.

4.3 Työkuilurakennuksen 0,4 kV:n jakelu

Loppusijoituslaitoksen sähkönkuluttajien yleisesti käyttämä sähköenergian jakelujärjes­telmä on 400/231 V:n 50 Hz:n TN-S -järjestelmä (5 -johdinjärjestelmä). Järjestelmä on pienjännitejärjestelmä /5/.

Pääkeskustilaan sijoitetaan työkuilurakennuksen 20/0,4 kV:n kuivamuuntaja BBT04, jo­ka yhdistetään kiskosillalla pääkeskukseen BFD. Muuntaja on koteloitu kuivamuuntaja.

13

Pääkeskustilaan sijoitetaan työkuilurakennuksen 20/0,4 kV:n kuivamuuntaja BBT04, jo­ka yhdistetään kiskosillalla pääkeskukseen BFD. Muuntaja on koteloitu kuivamuuntaja. Yleensä muuntaja sijoitetaan pääkeskuksen välittömään läheisyyteen. Määräysten mu­kaiset /4/ turvaetäisyydet huomioimaila saadaan tilaa säästävä asennusratkaisu. Etuna on myös kuivamuuntajasta muodostuva pieni palokuorma, joka on murto-osa vastaavaan öljyeristeiseen muuntajaan verrattuna.

Kuva 4. ABB Transmit Oy; Resibloc -kuivamuuntaja suojakotelo avattuna 161.

Muuntajan alustavat nimellisarvot ovat:

SN = 800 kVA UIN= 20 kV kytkentäliuskat ±2x2,5 %

U2N =400V Uk=6% kytkentäryhmä Dyn 11

Pääkeskus BFD syöttää suoraan rakennuksen konepajan suuria kuormituksia kuten nos­tureita, hitsauslaitteita ja työstökoneita. Syötöt koneille kaapeloidaan suoraan pääkes-

14

jausto1m1nnot. Työstäkoneiden sähkönjakelu tarkentuu hankittavan konekannan, tila­suunnittelun ja koneiden layout-sijoittelun myötä. Sijoittelusta riippuen koneet voidaan sähköistää yläjakeluna, joko jakelukiskojen kautta tai kaapeloimalla kaapelihyllyltä tai alajakeluna tuomalla kaapelit työstäkoneille lattiaan upotettuna. Lattian kautta tapahtu­va sähkönjakelu ei ole suositeltavin ratkaisu, koska sitä ei rakennuksen valmistumisen jälkeen helposti muuteta. Konepajahalliin on mahdollisesti sijoitettava alajakokeskus 1 keskuksia pienitehoisimpien työstäkoneiden sähköistämiseksi.

Loppusijoitustilojen valvomatloman alueen tulo- ja poistoilmakeskukset sijaitsevat työ­kuilurakennuksen toisessa kerroksessa. Kumpaankin ilmastointihuoneeseen on asennet­tava oma sähkökeskus. Keskuksien lähtöyksiköiden kansiin tulee ilmastoinnin ohjauk­sessa tarvittavia kytkimiä ja käyttötilaa indikoivia merkinantoja. Käytettävyyden kan­nalta on järkevää sijoittaa ilmastointia ohjaavat ja syöttävät keskukset mahdollisimman lähelle kulutuskojeita.

Työkuilurakennuksen valaistus toteutetaan tilojen luonteeseen sopivilla valaisimilla. Konepajahalli on korkeaa (h = 7,2 m) tilaa. Konepajahallin olosuhteita voidaan pitää pitkällä ajalla likaavina. Konepajatilat yleisvalaistaan syväsäteilijöillä. Polttimona käy­tetään elohopeahöyry- tai värikorjattuja suurpainenatriumlamppuja. Muut tilat ovat ma­talahkoja (h = 3,6 m), joissa loisteputkivalaistuksen käyttö on perusteltua. Valaistuksen ohjaus yleisissä tiloissa voidaan järjestää keskitetysti esimerkiksi taloautomaatio-oh­jauksella. Konttorihuoneiden, varastojen ja sosiaalitilojen valaistusta ohjataan perintei­sesti huonekohtaisilla kytkimillä tai painikkeilla.

4.4 Työkuilun hissin 0,4 kV:n sähkönjakelu

Työkuilun hissi on suuri tehonkuluttaja. Hissille asennetaan oma muuntaja, jotta sen käyttö ei häiritse muita sähkönkuluttajia. Muuntaja asennetaan työkuilurakennuksen his­sikonehuoneeseen varattavaan tilaan. Tästä saadaan lyhyt energiansiirtomatka hissin sähkökäytölle. Muuntajan alustavat niroellisarvot ovat:

SN = 1000 kVA UlN=20kV kytkentäliuskat ±2x2,5 % U2N = 400 V uk=6% kytkentäryhmä Dyn 11

20 kV:n kytkinlaitoksella on hissille katkaisijalähtö. Hissiä syöttävän 20 kV:n verkon ja muuntajan BBT03 yläjännitepuolen suojaus toteutetaan siten, että 20 kV:n kytkinlaitok­sella lähdön kennossa on suunnattu maasulkusuoja ja vakioaikaylivirtarele. Suojarelei­den toimiessa ohjautuu hissiä syöttävän 20 kV:n kennon katkaisija auki.

Muuntaja kytketään työkuilun hissin pääkeskukseen BFC kiskosillalla. Kiskosilta ra­kennetaan mahdollisimman lyhyeksi. Sijoituksia suunniteltaessa huomioidaan kojeiston tarvitsemat hoitokäytävät ja turvallisuusmääräysten /4/ turvaetäisyydet

15

Hissikonehuoneen pääkeskuksella BFC on muuntajan BBT03 jälkeen kuormankytkin. Pääkeskuksen BFC ja muuntajan suojaus rakennetaan siten, että muuntajan toisionapo­jen ulostuloihin (mahdollisimman lähelle toisiokäämiä) asennetaan virtamuuntaja kaik­kiin kolmeen virtakiskoon. Pääkeskuksen syöttökenttään asennetaan ylivirta-aikarele, jossa on yli virta- ja momenttilaukaisut Oikosulku muuntajan ja pääkeskuksen välisessä kiskosillassa tai itse keskuksen kiskostossa aiheuttaa suojareleen aktivoitumisen ja pää­kytkinlaitoksella AJ02 muuntajaa syöttävän 20 kV:n lähdön katkaisijan laukaisun.

Työkuilun hissin käyttö toimii tasajännitteellä. Pääkeskuksesta 400 V:n vaihtovirta joh­detaan muuttajayksikön kautta koneiston käyttömoottorille, jonka teho on alustavasti mitoitettu 600 kW:si. Hissin käyttö- valvontayksikkö on mikroprosessoripohjainen. Operointi voidaan tehdä käsin tai automaattisesti. Tarvittavat hissin automaatio- ja vah­vasähköohjauslaitteet sijaitsevat pääkeskuksessa BFC sekä muuHajayksikön automaa­tio-osassa. Työkuilun hissin jarrutusteho voidaan syöttää takaisin verkkoon.

Sähkölaitteiden lisäksi hissikonehuoneeseen sijoitettavia laitteita ovat mm. /7/:

hydraulisella jarrujärjestelmällä varustettu <1> 2,15 m köysipyörästä vaihteisto käyttömoottori, PN = 600 kW, 792 rpm, tasavirtakäyttö AC/DC -muuttaja 400 V hissikäytön pääkeskus hissikäytön automaatiokaapit ja mikrotietokonepohj ainen ohj ausj ärj estelmä

Laitteiden keskinäinen sijoittelu ja tarvittava lattiapinta-ala selviää yksityiskohtaisen suunnittelun yhteydessä.

4.5 Työkuilurakennuksen ±24 V:n sähkönjakelu

Automaatiojärjestelmien sähköistyksessä tarvitaan ±24 V akustovarmennettua sähköjär­jestelmää. Järjestelmä rakentuu tasasähkökeskuksesta, kahdesta 24 V:n tasajänniteva­raajasta sekä kahdesta akustosta. Keskuksen + -kiskon varaajan tunnus on BTP ja sen akuston tunnus BTD. Vastaavasti- -kiskon varaajantunnus on BTN ja sen akuston tun­nus BTC. Normaalisti tasasähkökeskuksen syöttämät kuormat saavat jännitteen 400/231 V:n vaihtosähköverkosta em. varaajien kautta. Varaajat on kytketty siten, että niiden toi­set äärinavat on yhdistetty keskuksen yhteiseen M -kiskoon ja toiset äärinavat + -kis­koon ja- -kiskoon. Näin+ ja- -kiskojen välille muodostuu 48 V:n tasajännite. Vaihto­jännitteen kadotessa tasavirtakuormien syöttö siirtyy akustojen perään. Alustavasti on arvioitu tarvittavan + -akustolta noin 210 A purkausvirta 3 h ajan ja - -akustolle 70 A purkausvirran niinikään 3 h ajan. Järjestelmän - puoli voidaan mitoittaa pienemmälle purkausvirralle, koska automaatiojärjestelmän kojeet kytketään useimmin + -navan ja keskinavan (M) väliin. Äärijohtimien ( 48 VDC) tai -24 VDC (--napa ja keskinapa(M)) jännitteelle ei käytännössä useinkaan kytketä suurempia laitekuormia. Arvioitu 3 h vara­käyntiaika on tarkoitettu järjestelmien hallittuun alasajoon sikäli kun se on pääkäyttö­jännitteen puuttuessa mahdollista. Automaation mittaukset toimivat tuon 3 h varakäyn­tiajan.

16

Tasajännitekeskus BUB ja varaajat BTN ja BTP sijoitetaan samoihin sähkötiloihin mui­den työkuilurakennuksen sähkökeskusten kanssa. Akustot BTC ja BTD on sijoitettava omiin ilmastoituihin akkuhuoneisiinsa.

L+ BUS ;< . z ,; 'CC

M

L-

:no B-r, LJ=4UI.:l ·J L.2=213 '/

1 ...

s :s:

u <l >

s-;:: L 1=4CO V U2=26 'i

Kuva 5. 2x24 V tasasähkökolmijohdinjärjestelmän periaatekaavio.

4.6 Työkuilu

Työkuilu on työkuilurakennuksen alla, kuilun syvyys on noin 500 m. Kuiluun kaapeloi­daan loppusijoitustilojen sähköjärjestelmien runkoyhteydet maanpinnalla oleviin kes­kuksiin sekä ohjaus- ja hälytyslaitteisiin. Sähkösyöttöjen lisäksi kuilussa kulkee henki­lö-/tavarahissi, tulo- ja poistoilmakanavat, käyttö- ja vuotovedet ym. toimintojen kan­nalta tarpeelliset liitännät maanpäällisiin tukiasemiin.

4.6.1 Työkuilun kaapelireitti

Kaikki loppusijoitustiloissa tarvittavat sähköyhteydet kaapeloidaan työkuilun kautta. Työkuiluun rakennetaan paloeristetty kaapelikuilu esimerkiksi Partek Paroc Oy Ab:n Paroc -rakennuselementeistä. Työkuilusta erotettua suljettua kaapelikuilua käytettäessä mm. palotilanteessa muodostuvien vahingollisten palokaasujen leviäminen työkuiluun ja poistumistielle voidaan estää. Kuilun yläpää voidaan varustaa savuimurilla tai palo­kunnan savuimuriyhteellä. Edellä mainitulla varustelulla kuilussa syntyvät palokaasut on mahdollista tuulettaa hallitusti pois. Kaapelien eristemateriaali voi olla myös halo­geenitonta. Oikeilla materiaalivalinnoilla kaapelipalon mahdollisuus työkuilussa on hy­vin epätodennäköistä. Työkuilun kaapelireittielementit on mahdollista kalustaa valmiik-

17

si pystykaapelihyllyillä jo maan päällä. Elementit hyllyineen lasketaan työkuiluun ja lii­tetään toisiinsa sekä tuetaan työkuiluun rakennetusta väliseinästä. Kaapelireitin asemoi­minen työkuiluun on suunniteltava siten, että johtoasennuksien rakentaminen ja myö­hemmin kaapelien lisääminen on tehtävissä kohtuullisin kustannuksin työturvallisuutta vaarantamatta. Kuilu kannattanee asentaa siten, että esimerkiksi pääportaan lepotasoilta päästään tikkaita hyödyntäen kiinnittämään kaapelit pystykaapelihyllyyn.

4.6.2 Työkuilun kaapeliasennukset

Halogeenittomat ja palo-ominaisuuksiltaan IEC 332-3 mukaiset kaapelit eivät ylläpidä paloa vaan sammuvat itsestään. Kaapeleista ei muodostu myöskään myrkyllisiä palo­kaasuja. Henkilöturvallisuuden kannalta halogeenittomien kaapelien käyttö on suositel­tavaa. Kaapelit kiinnitetään huolellisesti kaapelikuiluun. Pitkästä pystysuorasta asen­nuksesta johtuen kaapeleita ei saa asennusvaiheessa käsitellä huolimattomasti ja kiinni­tyksien tekoa laiminl yödä. Pystysuorien kaapeli en omapaino muodostuu niin suureksi, että on pelättävissä johdinmateriaalin viruminen johtimen eristeen sisällä. Asennettaessa on käytettävä oikeita työtapoja ja asennustarvikkeita. Erityisellä huolella on asennettava 20 kV:n kaapelin pystysuora asennusosuus työkuilurakennuksen kytkinlaitoksesta AJ02 loppusijoitustilan kytkinlaitokseen AJ03. Asennuksessa voidaan käyttää esimerkiksi NK Cables Oy:n tuotetta AHXCMK-WTC-HF 3x70/25 20 kV. Kaapeli on halogeenitontaja sopii siten erinomaisesti tarkoitukseen. Kaapelin asennus voidaan tehdä apukannatus­vaijeria käyttäen. Kaapelin kolmen johtimen ja suojajohtimen ympäri kulkee yhteinen vaippa. Noin 50 m:n välein asennetaan kaapelin pystyosuudelle 0,6 m:n mittaisia veto­sukkia. Vetosukat kiinnitetään apukannatusvaijeriin siten, että kaikille vetosukille tulee kaapelista tasainen kuorma. Kaapeli lasketaan apukannatusvaijerin varaan asennuspai­kalleen. Vaijeri kiinnitetään huolellisesti kaapelikuilun yläosaan, tarkoitusta varten suunniteltuun kiinnityspisteeseen. Kaapeli kiinnitetään vielä sivuttaisliikkeen ( oikosulkuvoimat) eliminoimiseksi tasaisin välein pystykaapelihyllyyn. 20 kV:n kaapeli on häiriöiden vähentämiseksi asennettava omalle kaapelihyllylleen vähintään 0,6 m:n etäisyydelle muista kaapeleista. Tilan säästämiseksi häiriöitä voidaan eliminoida myös käyttämällä häiriösuojattua kaapelia tyypiltään AHXCCMK-WTC-HF 3x70/25 20 kV. Häiriösuojattu kaapeli on hinnaltaan kalliimpi suojaamattomaan kaapeliin verrattuna.

18

5 LOPPUSIJOITUSTILOJEN SÄHKÖISTYS

Loppusijoitustilat sijaitsevat noin 400-700 m:n syvyydessä peruskalliossa. Luolatilojen rakentamisen ensivaiheessa louhitaan osa työkuilun alapään yhteydessä olevista tiloista. Loppusijoitustilojen pääkytkinlaitos sijaitsee aputilojen yhteyteen louhitussa sähkölai­tetilassa. Sähkölaitetilalta edellytetään ehdotonta vesitiiveyttä.

20 kV:n syM tö työkuilurakennukse s t o.

BTQ U1=400 V U2=26 VDC -

~5r{ shaft building

2L~ti•Pf - 46 VDC

~ ~

~jg~sitory spaces

3L - 50 Hz 20 kV

-.Jo:> -or ._,<= "-'10' ,..,.;:;: ~::'; ~~- ~.~·

~ "' g·

cnr ~-

....-=:: :E:~-

l BTF

o-- r """ ;~ 0~

0

"""' ~ ..::::::

~ c:

~

UJ"'-0 0.3::2 ~-2

~il ~~-Ef 5~

VI ~

~~ g - ·

~ ~-

cnr ·~a.o o,ö' ~- ~

~1 ,.....~:; .e::o= i~ FP2" V'l ~

-,

"'..., =~ ..::= s ~ € 3

~-

~o ·t;;~ "'~ C) = ~g_ :-::-=:;i "

1 ..:.o '2'

[ 3 BBT08

D 12 50. kVA ?0 kV

~- :±2x25 % 400 V Oyn 11

o-.. 35" ~o e;~ VlO-c; ""~

;:~-i. <::::)~

~ ,.,.:::; ..::=

V>~

g· 3 ~-

0

~ ~- ~-

Kuva 6. Loppusijoitustilojen sähkönjakeluverkon periaate.

19

5.1 Loppusijoitusluolaston sähkötilat

Työkuilun alaosaan muiden aputilojen yhteyteen louhitaan tilat loppusijoitustilan 20 kV:n pääkytkinlaitokselle (AJ03), 20/0,4 kV:n muuntajalle (BBT06), 0,4 kV:n keskuk­selle (BFF), mittauksen ja suojauksen 110 V:n tasavirtajärjestelmälle, automaatiojärjes­telmää syöttävälle tasavirtakeskukselle (BUC) akustoineen (BTE ja BTF) sekä varava­laistusjärjestelmän keskuslaitteille. Keskustunneli on louhittu kallioon neliön muotoon. Keskustunnelin aputiloista katsoen vasemmalle ja oikealle sivulle louhitaan muuntamo­tilat (muuntajille BBT07 ja BBT08) palvelemaan loppusijoitustilojen louhinnan vaati­maa sähkönjakelua (katso kuva 7, sivulla 21).

5.2 Loppusijoitustilan louhinta

Loppusijoitustunnelit louhitaan poraamalla tunnelin perään tarpeellinen määrä reikiä, jotka panostetaan ja räjäytetään. Irrotettu louhe ajetaan kuormausdumppereilla pois. Tä­mä työkierto toistuu kunnes tunneli on louhittu suunnittelupituuteen. Louhinnassa tar­vittavat koneet liikkuvat yleensä dieselmoottorin avulla. Poraus tapahtuu sähköhydrau­lisella porausjumbolla. Porausjumbon iskuporakoneet toimivat sähkömoottoreilla joiden teho on 45 ... 55 kW. Jumbon kokonaistehontarve on 160 kW:n luokkaa. Porat käynnis­tetään yksitellen ja käytössä on heikon verkon kannalta hyvänä pidettävä Y ID -käynnis­tys tarpeen vaatiessa. Panostuskentän porauksen valmistuttua jumbo peruuttaa tekeillä olevasta loppusijoitustunnelista pois ja kenttä räjäytetään. Jumbo kantaa tarvitsemansa taipuisan kaapelin mukanaan kaapelikelassa. Pitkiä tunneleita louhittaessa käytetään yleisimmin 690 V:n jännitettä. Normaalissa kaivostoiminnassa jännitteenjakeluverkois­sa on yleisesti käytössä 400 V:n pienjännite. Louhintaurakoitsijoiden vakiokalustoon kuuluu mm. jännitteenkorotusmuuntajia; 400/690 V. Suomessa muuntajia valmistaa esi­merkiksi Muuntosähkö Oy. Muuntaja on koteloitu roiskevesitiiviiksi ja siinä on trukki­haarukalle nostopaikat Muuntaja on siten helppo siirtää sopivaan, sille louhittuun kal­lion koloon. Muuntajassa on jatkuvasti jännite ja se pysyy kuivana tyhjäkäynnissä syn­tyväliä häviöteholla, joka riittää lämmitykseen.

Loppusijoitustunnelin valmistuttua aloitetaan loppusijoitusreikien poraus porauslaitteel­la, jossa on porausyksikkö ja tyhjäimuyksikkö joka imee porauksessa syntyvän poraus­jätteen porareiästä. Imu- ja porausyksikön yhteinen tehontarve on 333 kW.

Loppusijoitustilassa voidaan louhia yhtä aikaa loppusijoitustunneleita ja porata loppusi­joitusreikiä. Yhtäaikainen sähkötehontarve porauskalustolle on alustavasti arvioituna noin 700 kW. Lisäksi sähköenergiaa tarvitaan tunnelien valaistukseen, vuotovesien pumppaukseen ja tuuletukseen. Tiloissa käytetään myös pultitusjumboa, ruiskubetoni­yksikköä yms. Jotta ei sido ta tulevaa urakoitsijaa porausjumbojen ja reikien porausyksi­köiden lukumäärän suhteen, varaudutaan tässä vaiheessa 1 000 k W :n sähkötehontarpee­seen.

5.2.1 20 kV:n sähkötila

Loppusijoitustilan pääkytkinlaitokselle louhittuun tilaan sijoitetaan 20 kV:n kytkinlaitos AJ03. Jännitehäviöiden hallitsemiseksi sähköenergian pääjakelujärjestelmä loppusijoi­tusluolastossakin on 3 -vaiheinen 20 kV:n välijännitejärjestelmä.

20

Loppusijoitustilan 20 kV:n kytkinlaitos muodostuu:

tulokennosta (varustettuna kuormanerottimella) mittauskennosta (jännitemittaus) viidestä katkaisijana varustetusta lähtökennosta (sisältää kaksi kennoa laajennus­varana).

Kytkinlaitos on rakenteeltaan nykyaikainen ja pienikokoinen. Siinä on täysin koteloidut ilmaeristeiset kokoojakisko-ja kaapelipäätetilat sekä SF6- eristeiset katkaisijat ja kuor­manerottimet. Kuvattu kojeisto voi olla esimerkiksi ABB:n tai Groupe Schneiderin val­mistetta. Kytkinlaitoksen layout tarkentuu yksityiskohtaisen suunnittelun yhteydessä.

Suojausta ja ohjauksia varten asennetaan 110 V akkuvarmennettu tasavirtalähde. Tasa­virtalähde on sijoitettavissa yhteiseen tilaan 20 kV:n kytkinlaitoksen kanssa. Suojauk­siin ja ohjauksiin tarkoitettua tasajännitettä voidaan tarvittaessa käyttää myös 0,4 kV:n pääkeskukseen asennettujen suojareleiden ohjausjännitteenä.

Kaapeloinnit tehdään halogeenittomilla kaapeleilla. Erillistä kaapelitilaa ei välttämättä ole tarpeen louhia sähkötilojen alle, joskin se sähköteknisessä mielessä on suositelta­vaa. Kaapelit on mahdollista tuoda myös kaapelihyllyillä yläkautta kojeistoille. Yksi­tyiskohtaisen suunnittelun aikana on syytä tutkia mahdolliset toteutusvaihtoehdot talou­dellisuusnäkökohtien valossa.

5.2.2 0,4 kV :n sähkötila

Loppusijoitustilassa sähkönkuluttajien yleisesti käyttämä sähköenergian jakelujärjestel­mä on 400/231 V:n 50 Hz:n TN-S -järjestelmä (5 -johdinjärjestelmä). Järjestelmä on pienjännitejärjestelmä /5/.

Pääkeskustilaan sijoitetaan loppusijoitustilan apujärjestelmien sähkönsyöttöön tarkoitet­tu 20/0,4 kV:n kuivamuuntaja BBT06, joka yhdistetään kiskosillalla pääkeskukseen BFF. Muuntaja on koteloitu kuivamuuntaja. Muuntaja sijoitetaan turvallisuusmääräyk­set /4/ huomioiden pääkeskuksen kanssa samaan sähkötilaan. Kuivamuuntajan palo­kuormat ovat huomattavasti pienemmät öljytäytteiseen muuntajaan verrattuna. Kuiva­muuntajat ovat siten turvallisempia komponentteja kuin öljytäytteiset luolatiloihin sijoi­tettaviksi. Muuntajan alustavat nimellisarvot ovat:

SN = 800 kVA UIN= 20 kV kytkentäliuskat ±2x2,5% U2N = 400 V uk=6% kytkentäryhmä Dyn 11

Pääkeskus BFF syöttää loppusijoitustilan apulaitteita kuten nostureita, kuljettimia, täyt­tömateriaalin sekoittimia, vuotovesipumppu ja, rakennussähköistystä ja valaistusta. Suu­rimpien sähkönkuluttajien syötöt kaapeloidaan suoraan pääkeskuksen BFF kytkinvaro­kelähdöistä. Pääkeskukseen rakennetaan myös kulutuskojekohtaisia lähtöyksiköitä, joita

21

voidaan ohjata prosessin tarpeiden mukaan automaatiolla tai käsikäytöllä. Suuremmissa laitekokonaisuuksissa voi olla myös omia alakeskuksia joihin liitytään suoraan pääkes­kuksesta kaapeloitavalla syöttökaapelilla. Kaapelit asennetaan kaapelihyllyille.

Tarvittaessa on mahdollista asentaa luolastoon alajakokeskus sellaisille laiteryhmille, joille ei kannata asentaa jokaiselle omaa kaapelointia pääkeskukselta lähtien. Pääkes­kustilan ulkopuolelle sijoitettavien jakokeskusten tiiveydelle asetetaan korkeammat vaa­timukset. On käytettävä vähintään roiskeveden pitävää rakennetta. Sähkölaitteiden kote­lointiluokka on tarkennettava yksityiskohtaisen suunnittelun yhteydessä. Keskuksiin on järjestettävä sisäpuolelle riittävä ilmankierto ja lämmitys ehkäisemään kostumisesta (kondenssivesi) aiheutuva häiriövaara. Yksinkertainen keino asian ratkaisemiseksi on asentaa keskuksen alaosaan sisäpuolelle itsesäätyvä lämmityskaapeli tai tehdasvalmis­teinen kotelolämmitin. Tuuletuksen ja ilmankierron järjestäminen edellisen lisäksi eh­käisee mahdollisia kosteusongelmista johtuvia häiriöitä.

5.2.3 Keskustunnelin voimanjakelu

BBT07

--- BBT08

BBT06

Kuva 7. Loppusijoitustilan muunlajien sijoitus louhittuihin sähkö tiloihin.

Keskustunnelin voimanjakelun järjestämiseksi louhitaan työkuilusta katsoen vasemman ja oikean sivun keskivaiheille muuntamotilat. Kumpaankin tilaan asennetaan muuntaja. Muuntajien tunnukset ovat BBT07 ja BBT08.

Muuntajien alustavat nimellisarvot ovat:

SN = 1250 kVA U1N = 20 kV kytkentäliuskat ±2x2,5 % U2N=400V Uk=6% kytkentäryhmä Dyn 11

22

Loppusijoitustyöskentelyn painottuessa ensivaiheessa luolaston oikealle puolelle on kuormitus suurimmaksi osaksi muuntajalla BBT08. Muuntaja BBT07 syöttää pelkäs­tään keskustunnelin vasemman sivun valaistusta. Muuntajat ovat kuitenkin täysin vaih­tokelpoisia keskenään. Jos jostain syystä tapahtuu muuntajavaurio, on varamuuntaja no­peasti siirrettävissä vaurioituneen muuntajan paikalle. Muuntajat ovat suhteellisen hal­poja komponentteja mikä sekin puolustaa osaltaan investointia kahteen muuntajaan.

Keskustunnelin sivuihin asennetaan kaapelien asennuksessa tarvittavat kaapelihyllyt tunnelin kattoon. Kaapelihyllyt asennetaan yhteiskannattimien varaan. Kaapelihyllyihin tai yhteiskannattimille asennetaan 2000 A nimellisvirtaiset virtakiskot kiinteästi keskus­tunnelin koko sivun pituudelle. Kumpaankin keskustunnelin sivuun asennettuna virta­kiskoa tarvitaan noin kilometri. Tunnelin sivunpituus on noin 500 m. Virtakiskoja syö­tetään niiden keskeltä muuntajilla BBT07 ja BBT08. Virtakiskot kytketään suoraan syöttävän muuntajan alajännitepuolen liittimiin. Muuntajan alajännitepuolen liittimiin asennetaan lisäksi virtamuuntajat joilla suojaudutaan virtakiskostossa mahdollisesti ta­pahtuvaa oikosulkua vastaan.

Kuva 8. Virtakiskoja 900 - 5000 A:n nimellisvirroille 110/.

23

Virtakisko on saatavissa jopa IP54 kotelointiluokkaan luokiteltuna. Virtakisko on suo­jattu pölyitä (rajoitettu sisäänpääsy) sekä kaikista suunnista roiskuvalta vedeltä. Virta­kiskojen etuna on kaapeleihin verrattuna pienempi palokuorma ja virranottopaikkojen joustava muunneltavuus. Haittapuolena on korkeahko hinta joskin muuntajan jälkeinen keskus voidaan jättää kiskoa käytettäessä pois. Kiskoon voidaan järjestää sopiviin paik­koihin virranottokohtia, joista esimerkiksi kytkinvarokelähdöllä voidaan ottaa alas syöt­tökaapeli tunnelin sivuun aseunettavalle pistorasiakeskukselle, valaistuskeskukselle tai esimerkiksi jumbo -porakoneen j änni tteenkorotusmuuntaj an lii täntäkeskukselle.

5.2.4 Sijoitustunnelin voimanjakelu

Sijoitustunnelissa loppusijoitusreikien poraus on hidasta ja vaatii suuria sähkötehoja. Ensimmäisiä reikiä sijoitustunnelin perällä porattaessa on porauskalusto noin 200 m:n päässä keskustunnelin virtakiskosta. Yli 300 kW:n tehon siirtäminen vaatii suuripoikki­pintaista kaapelointia. Kaapelin käyttö on joustamatonta. Porattaessa kaapelia tulee voi­da siirtää porauksen edetessä porauskaluston tieltä pois. Jäykän kaapelin kyseessä ollen se ei onnistu. Pahimmaksi vaihtoehdoksi jää kaapelin lyhentäminen katkaisemalla jokai­sen porattavan loppusijoitusreiän kohdalla ja uudelleen liittäminen porauskalustoon. Yhden loppusijoitustunnelin reikien porauksen jälkeen yli 200 m:n kaapelista on tullut kasa hukkapätkiä edellä kuvatulla työskentelytavalla. Käyttökelpoisena ratkaisuna tässä­kin tapauksessa on nimellisvirraltaan 900 .. .1600 A:n virtakiskoo asentaminen sijoitus­tunnelin seinään. Virtakisko voidaan asentaa seinään juotettujen teräskiinnikkeiden va­raan riittävän korkealle. Kiskoon varataan 8 m:n välein virranottopaikat porauskalustol­le. Kisko siis asennetaan ennen loppusijoitusreikien porauksen aloittamista. Ensimmäi­sen reiän valmistuttua tunnelin perälle siirretään porauskalustoa tunnelin alkuun päin noin 8 m, jonka jälkeen tarpeettomaksi jäänyt virtakisko puretaan pois ja siirretään seu­raavaan tunneliin. Purettu kisko kootaan heti seuraavan loppusijoitustunnelin alkuun. Näin menetellen seuraavaksi työn alle otettavassa loppusijoitustunnelissa on virtakisko valmiina, kun viimeinen sijoitusreikä on saatu valmiiksi edellisessä tunnelissa. Kiskon liitoksiin tarvitaan uudet tiivisteet, koska tiivisteet ovat kulutustavaraa. Ennen kiskon uudelleen asennusta tarkastetaan ja koestusmittauksin varmistetaan kiskon asianmukai­nen kunto.

5.2.5 Keskustunnelin valaistusjärjestelyt

Loppusijoitustilan kallioon louhittujen aputilojen ja keskustunnelin valaistus toteutetaan esimerkiksi tunnelikäyttöön hyvin soveltuvilla A Ahlström Oy/I-valon valmistamilla tunnelivalaisimilla. Valaisimissa käytettään teholtaan 100 W:n suurpainenatriumpoltti­moita (SpNa). Valaisimien asennusväli voi olla keskustunnelissa noin 7 m:n luokkaa. Valaisimet ovat tiiviitä ja niissä käytettävällä polttimolla on pitkä polttoikä. Valaisimet asennetaan esimerkiksi kaapelihyllyn alapintaan tai sivupaarteeseen. Korkeammat ja laajemmat alueet valaistaan vastaavilla 250 W:n tehoisilla valaisimilla. Suurpainenat­riumlamppujen käytön haittapuolena on muutaman minuutin pituinen syttymisaika het­kellisen sähkökatkon tai jännitteenaleneman aiheuttaman sammumisen jälkeen. Poltti­mon on jäähdyttävä ennen kuin se voi syttyä uudelleen. Asiaa voidaan auttaa suunnitte­lemalla valaistusjärjestelmään sopiviin kohtiin pikasytytysjärjestelmällä varustetut va­laisimet, jotka syttyvät katkoksen jälkeen välittömästi. Tunnelit eivät kuitenkaan jää pi­meiksi, jos varavalaistukseen käytetään loisteputkivalaisimia ja ne sijoitetaan noin 20

24

m:n välein tunnelin seinälle. Varavalaistus voidaan lisäksi rakentaa siten, että se toimii myös silloin kun päävalaistuskin on toiminnassa. Päävalaistuksen hävitessä varavalot jäävät toimintaan akuston syöttäminä. Järjestelyllä on helppo valvoa varavalojen kun­toa, koska vikaantunut yksikkö on heti havaittavissa. Väriltään tavalliset suurpainenat­riumlamput ovat kellertäviä ja kaikki värit eivät toistu oikeina. Saatavana on myös väri­korjattuja polttimoita, joita käyttämällä värintoisto on vähintäänkin tyydyttävä. SpNa -polttimaiden valotehokkuus ja pitkäikäisyys on ylivoimainen muihin polttimaihin näh­den.

Valaistuksen ohjaus keskustunnelissa voidaan järjestää keskitetysti esimerkiksi taloau­tomaatio-ohjauksella. Työkuilun alaosan aputilojen, varastojen, korjaamon, sähkölaiteti­lan, ruokalan, pysäköintihallien, näyttelytilan ym. valaistusta voidaan ohjata perinteises­ti tilakohtaisilla kytkimillä. Ohjaustapa on harkittava yksityiskohtaisen suunnittelun yh­teydessä tarkemmin.

5.2.6 Sijoitustunnelin valaistusjärjestelyt

Sijoitustunnelin valaistus toteutetaan tunnelivalaisimilla, jotka kiinnitetään kallioseinään juotettuihin teräskiinnikkeisiin. Valaisinväli voi olla hieman pidempi kuin keskustunne­lissa eli noin 8- 9 m. Valaisimet asennetaan pystylinjasta noin 30° .. .45° kulmaan. Kaa­pelointi tehdään käyttämällä ripustusvaijerilla varustettua kaapelia. Voidaan käyttää myös valaisinkiinnikkeiden väliin ripustettua erillistä vaijeria, johon valaisinten ryhmä­johto sidotaan. Kannatusvaijeriin asennetaan valaisimen kohdalle ripapistorasia. Valai­sin liitetään puolikiinteänä asennuksena pistotulpalla ryhmäjohtoon kytkettyyn pistora­siaan. Asennustavan etuna on valaisimen huoltotyön helpottuminen, kun koko valaisin­ryhmää ei tarvitse ottaa jännitteettömäksi vikaantuneen valaisimen vaihtotyön ajaksi.

Vaihtoehtoisesti valaistus voi tukeutua sijoitustunnelin seinään riittävän korkealle asen­nettavaan virtakiskoon. Valaistuksen ohjaus on tässä vaihtoehdossa hankala järjestää, koska virtakiskoon asennettavalla virranottolaitteella otetaan valaisinkohtaisesti kytkin­varokkeen kautta jännite valaisimelle. Valaisimet olisivat aina toiminnassa, kun virta­kisko on jännitteinen. Sijoitustunneliin sijoitettavien valaisimien määrä olisi suurinpiir­tein luokkaa 20 ... 25 kpl. Tehonkulutus ratkaisun toteutuessa ei olisi kokonaisuuteen nähden merkittävä. Virtakiskoa ei kuitenkaan voisi poistaa ja siirtää viereiseen tunneliin ennen kuin kaikki työvaiheet työn alla olevassa loppusijoitustunnelissa on tehty.

5.2.7 Loppusijoitustilan poistumistie- ja varavalaistus

Loppusijoitustilan poistumistie ja varavalaistus toteutetaan katkeamattomalla sähkön­syöttöjärjestelmällä (UPS-järjestelmällä). Järjestelmä on 400/231 V:n akkuvarmennettu pienjännitejärjestelmä. Järjestelmän peruskojeena on joko yksi tai kaksi UPS-laitetta. Kahta laitetta käytettäessä tulee varmistua niiden rinnankäyntikelpoisuudesta. Lisäksi niiden on oltava teholtaan sellaisia, että toisen laitteen vikaantuessa pystyy toinen syöt­tämään yksinään koko loppusijoitusluolaston poistumistie- ja varavalaistuksen. Tarvitta­va UPS-laitteiden määrä tarkentuu pelastusviranomaisten kannanoton jälkeen. UPS -järjestelmän tarvitsema käyttöjännite otetaan normaalista sähkönsyöttöjärjestelmästä. UPS -laiteeseen on yhdistetty akusto, jonka se pitää varauksessa. Jännitekatkossa UPS­laite siirtyy automaattisesti (katkottomasti) toimimaan akuston syöttämänä. Akuston ka-

25

pasiteetti mitoitetaan siten, että UPS-järjestelmä toimii nimellisvirrallaan akuston syöt­tämänä vaaditun varakäyntiajan.

UPS-laitteiden käyttö poistumistie- ja varavalaistusjärjestelmien syötössä mahdollistaa opaste- ja turvavalaisimissa normaalien loisteputkien käytön. Normaalin loisteputken antama valovirta on hehkulamppuun tai pienoisloisteputkeen verrattuna huomattavasti parempi. Etenkin kalliotiloissa, joissa ympäristö on tumma, vaaditaan valonlähteeitä te­hokkuutta.

UPS-laite syöttää ryhmäkeskusta. Ryhmäkeskuksessa on poistumistie- ja turvavalais­tuksen lähtöjen suoja-, kytkentä- ja ohjauslaitteet Luolastoon kaapeloitujen poistumis­tie- ja turvavalaisimien ryhmäjohdot kytketään ryhmäkeskuksen liittimiin. Ryhmäjoh­toina on käytettävä palonkestävää halogeenitonta kaapelia. Ryhmäjohtimien suojaukses­sa on sulakkeiden tai johdonsuojakatkaisijoiden lisäksi käytettävä vikavirtasuojia. UPS­laitteiden oikosulkuvirrat eivät ole useinkaan riittäviä laukaisemaan johdonsuojakatkai­sijaa, jos ryhmän vikapaikka on etäällä syöttöpisteestä. Vikatapauksessa vikavirtasuojat varmistavat ryhmäjohdon kytkeytymisen jännitteettömäksi.

Turvavalaistuksen toiminta on integroitu normaalioloissa päävalaistuksen kanssa sa­manaikaiseksi. Tämä tarkoittaa sitä, että kun poistumisteille on ohjattu normaalivalais­tus päälle, syttyy myös turva valaistus. Turvavalaistus on jatkuvasti päällä niillä luolas­ton alueilla, joissa työskennellään ja joihin on ohjattu valaistus toimintaan. Turvavalojen toimintavalmius on siten helppo todeta. Mikäli normaalivalaistusta syöttävästä verkosta katoaa jännite, jää turvavalaistus päälle. Loppusijoitusluolaston ollessa miehittämätön kytketään myös valaistus pois. Turvavalaistus sammuu, mutta poistumistieopasteet ovil­la ja muualla luolastossa jäävät toimintaan. Mikäli normaalisähkönjakelussa tapahtuu katkos luolaston ollessa pimeänä ja miehittämättömänä ei turvavalaistus syty automaat­tisesti. Poistumistievalot toimivat edelleen UPS-laitteiston syöttäminä. Turvavalot on kytkettävissä toimintaan käsiohjauksella, jos luolatiloihin on mentävä sähkökatkon aika­na.

26

6 TYÖKUILURAKENNUKSEN VAIKUTUSALUEEN SÄHKÖNJAKELU

Työkuilurakennuksen vaikutusalueella oleviin rakennuksiin jaetaan sähkö pääkeskuk­sesta BFD. 0,4 kV:n keskuksesta kaapeloidaan maakaapelilla 400/231 V:n syötöt kont­torirakennukseen, lämpökeskukselle, vesilaitokselle ja jätevedenpuhdistamolle. Työkui­lurakennuksen ja edellämainittujen oheisrakennusten väliset ulkoalueet valaistaan tar­peellisin osin työkuilurakennuksen sähkötilaan sijoitettavasta tarkoitusta varten raken­netusta keskuksesta.

6.1 Työkuilun konttorirakennuksen sähkönjakelu

Työkuilun konttorirakennus sijoittuu työkuilurakennuksen vaikutusalueelle. Rakennus on kolmekerroksinen ja noin 44 m pitkä. Ensimmäisessä kerroksessa on varasto- ja pu­kutiloja. Toinen kerros on laboratoriotiloja ja kolmannessa kerroksessa on toimisto- ja ilman vaihtokonehuoneet

Pääsähkönjakelu konttorirakennukselle kaapeloidaan maassa työkuilurakennuksen 0,4 kV:n pääkeskukselta BFD. Konttorirakennuksen ensimmäiseen kerrokseen varataan mielellään keskeiselle paikalle sähkökeskukselle BJA22 keskustila tai -huone. Sähkö­keskushuone on suositeltava vaihtoehto, koska se on helposti lukittavissa.

Konttorirakennukseen ryhmäkeskukset on asennettavissa periaatteessa kahdella tavalla:

rakennuksen keskelle joka kerrokseen yksi ryhmäkeskus tai rakennuksen kumpaankin päätyyn oma kerroskohtainen ryhmäkeskus.

Ensimmäisessä vaihtoehdossa rakennuksen kerroksien sähkönkuluttajia syötetään tähti­mäisesti, kun taas toisessa vaihtoehdossa rakennuksen kummastakin päädystä rakennuk­sen keskelle rakennetaan syöttökaapelit sähkönkuluttajille.

Ilmastointikonehuoneeseen asennetaan oma keskus.

6.2 Vesilaitoksen sähkönjakelu

Vesilaitoksen tarkoituksena on tuottaa juomakelpoista vettä laitoksen henkilökunnalle ja prosessin käyttöön. Vesilaitos ja lämpökeskusrakennus yhdistetään samaksi rakennus­kokonaisuudeksi.

Vesilaitokselle sähköenergia otetaan työkuilurakennuksen pääkeskuksesta BFD. Vesi­laitokselle asennetaan alajakokeskus BJA24. Keskuksien välinen kaapelointi asennetaan maahan. Vesilaitoksen sähkönjakelua ei varmenneta.

6.3 Lämpökeskuksen sähkönjakelu

Lämpökeskus tuottaa loppusijoituslaitosalueen rakennusten tarvitseman lämmitysener­gian. Energialähteenä käytetään kevyttä polttoöljyä.

27

Lämpökeskuksen syöttö on kaapeloitu vesilaitoksen keskukselta BJA24. Lämpökeskuk­seen sijoitetaan oma alajakokeskus BJA25. Pienen tehontarpeen johdosta vesilaitoksen ja lämpökeskuksen sähkö syötetään samalla syöttökaapelilla työkuilurakennuksen pää­keskukselta BFD. Lämpökeskuksen sähkönjakelua ei varmenneta.

6.4 Jätevedenpuhdistamon sähkönjakelu

Laitosalueella syntyvät jätevedet johdetaan alueella olevaan jätevedenpuhdistamoon. Jätevedenpuhdistamo on noin 350 m:n päässä työkuilurakennuksesta. Puhdistamon säh­kökuormat eivät ole alustavien suunnitelmien mukaan kovinkaan suuria, muutaman kymmenen kilowatin luokkaa. Sähköenergia kaapeloidaan maakaapelilla jäteveden puh­distamolle työkuilurakennuksen pääkeskuksesta BFD. Maakaapeli asennetaan puhdista­molle johtavaa tietä seuraten esimerkiksi samaan kaapeliojaan tievalaistuksen kaapelien kanssa. Kaapeloitava matka on noin 400 m.

Jätevedenpuhdistamo on rakennettu yhteen tasoon. Sähkökeskukselle on valvoman vie­ressä oma huone. Alustava keskuksen tunnus on BJA23. Puhdistamon kaapelointi teh­dään kuten teollisuustiloissa yleensä. Kaapelointi asennetaan pääasiassa kaapelihyllyil­le. Hyllymateriaalina käytetään kuumasinkittyä terästä tai alumiinia.

Valaistus toteutetaan laitehallissa teollisuushalleihin tarkoitetuilla laajasäteilijöillä. Polt­timona voidaan käyttää suurpainenatrium- tai elohopeahöyrylamppua. Valvomatilassa ja kemikaalivarastossa, mukaanlukien muut aputilat, valaistus hoidetaan loistevalaisi­milla. Valaistus ohjataan tilakohtaisilla ohjauskytkimillä tai -painikkeilla. Poistumistie­ja varavalaistuksen suunnittelu perustuu standardivalmisteiseen turvavalokeskukseen.

28

7 KAPSELOINTILAITOKSEN SÄHKÖNJAKELU

~~~'Fulotion pl.ant

3L - 50 Hz 20 kV

f f ~ ~ J z ~ ~

L--------------------------------------7' ~~~~:;;l~r~~~~1:Uksesta

Encapsulotion plant BFB 3L•N+PE ~ 50 Hz 4.00/231 V

~1~ftulation plant 3l•N•PE • 50 Hz 400/2~1 V

Bentonite b\o[k prodiJ[\ion plant BJAD2 3L>N+PE - 50 Hz 400/231 V

""' ~ ~=. lllC:

~- ~-

~ ~

BBTOt 1000 kVA 20 kY !2x2.5 X 400 V Oyn 11

NS. V16:

1 :i g g·

~~s~al site areo

3L•N•PE • 50 Hz 4001231 V

~'}'2iulation plant olfice

3L+N•PE - 50 Hz 400/231 V

~~ 21~ o-..c;· ~ ~e:

,.-; ~ ~~ Q ~~

~

- ~ ö [ ~ g· ~ lnfor~ntion [entre "'· BJ.I.OS

.3" 3L+N•Pf • 50 Hz 400/231 V

~ ""' ~ ~~~ VlCi:

~ ~- ~-

~ i-

'i-..3!:. VlEi

~ ~ ,. !3. g·

Kuva 9. Kapselointilaitoksen sähkönjakelun p eriaate.

~ ~-

Ernp11lolianpkllt 6UA 2L>N+PE - 48 VOC

29

Kapselointilaitoksessa käytetty ydinpolttoaine otetaan vastaan ja kapseloidaan.

Maanalaisten tilojen rakentamisen jälkeen rakennetaan kapselointilaitos. Kapselointilai­toksen ja työkuilurakennuksen välille rakennetaan maakaapelireitti, johon asennetaan rakennuksien 20 kV:n laitteistoja yhdistävä välijännitekaapeli.

Kuten luvussa 4 todettiin, on työkuilurakennuksen kytkinlaitostilassa oleva 20 kV:n kyt­kinlaitos AJ02 paikka, jossa tapahtuu koko loppusijoituslaitoksen pätö- ja loisenergian mittaus. Kapselointilaitoksen sähkötilaan ei liene enää tarpeen rakentaa erillistä alamit­tausta, jollei sitten haluta seurata pelkän kapseloinnin ja siihen liittyvien toimintojen sähköenergian kulutusta erikseen.

7.1 Sähkötilat

Kapselointilaitokselle rakennetaan sähkötilat 20 kV:n, 0,4 kV:n ja ±24 VDC jakelujär­jestelmille. Varavoiman dieselgeneraattorille on rakennuksessa oma varavoimahuone.

7.1.1 20 kV:n sähkö- ja kaapelitila

20 kV:n kytkinlaitokselle varataan oma lukittu tilansa. Kapselointilaitoksen 20 kV:n kytkinlaitokseen ei ehkä ole tarvetta asentaa energianmittauksia. Yksittäisten prosessis­sa olevien laitteiden energiankulutusta on mahdollista seurata, jos niille asennetaan energiamittaus 0,4 kV:n jakelujärjestelmän puolelle.

20 kV:n kojeisto AJOI sijoitetaan kapselointilaitoksen maanpinnan tasoon rakennetta­vaan sähkötilaan. Tilan alapuolelle on sijoitettava kaapeli tila, jonka kautta 20 kV:n syöt­tökaapelit asennetaan 20 kV:n kojeistoon. Kojeistosta lähtevät kaapelit asennetaan ala­kautta kaapelitilaa hyödyntäen. Ulkoa tulevat kojeiston syöttökaapelit tuodaan maassa vähintään 0,7 m:n syvyydessä kaapelitilan seinän läpi. Seinärakenteeseen hankitaan ve­denpitävät kaapeliläpiviennit suurjännitekaapeleille.

Kytkinlaitostilaan tai sen kaapelitilaan ei ole syytä suunnitella minkään muun järjestel­män laitteita kuin on tarpeellista tiloissa olevien sähkölaitteiden häviölämmön poistami­seksi. Vaatimus tilojen rauhoittamisesta pelkästään sähkölaitteille perustuu siihen, että vikatapauksissa nestevuodot saattavat aiheuttaa häiriöitä sähkökeskuksissa. Lisäksi 20 kV:n kytkinlaitostila on pidettävä lukittuna, joten muiden järjestelmien huolto- ja vika­korjaukset hankaloituvat.

7.1.2 0,4 kV:n sähkö- ja kaapelitila

0,4 kV:n sähkötila sijoitetaan kapselointilaitoksen maanpinnan tasoon. Tilaan varataan riittävät ja selväpiirteiset kulkutiet, joita pitkin pääkeskus ja muuntaja saadaan haalattua sijoituspaikalleen. Keskukset ja muuntajat ovat suurikokoisia ja painavia komponentte­ja, joiden haalaaminen rakentamisvaiheessa ja myöhemmin vaihdettaessa on vaativaa. Kulkutiet on siten oltava käytössä myös valmiissa rakennuksessa suurikokoisten kom­ponenttien joustavan vaihdon mahdollistamiseksi. Sähkötilan lopullinen layout määräy­tyy sinne sijoitettavien keskuksien koon ja vaadittujen turvaetäisyyksien mukaan.

30

Sähkötilan alapuolelle sijoitetaan kaapelitila, joka voi olla yhteinen 20 kV:n sähkötilan kaapelien kanssa. Eri jännitetason kaapelit on kuitenkin sijoitettava omille hyllyilleen sähkökenttien aiheuttaman mahdollisen häiriövaaran vähentämiseksi.

7.1.3 Kapselihissin 0,4 kV:n sähkötila

Kapselihissin konehuone sijoitetaan kapselointilaitokseen kapselikuilun päälle. Hissi on suuri tehonkuluttaja ja se varustetaan omalla niroellisteholtaan 1000 kV A muuntajalla. Hissikonehuone pidetään lukittuna. Muuntaja ja hissin sähkökeskus voidaan sijoittaa sa­maan tilaan hissin käyttökoneiston kanssa, kun huomioidaan sähkölaitteiden kotelointi­luokat ja vaadittavat hoitotilat Hissikonehuoneeseen on järjestettävä kapselointilaitok­sen katolta oviaukko, josta hissin käyttökoneisto ja tarvittavat sähkölaitteet voidaan haa­lata asennuspaikalleen. Toiminnan aikana voi tulla eteen myös vikaantumisen vuoksi komponentti vaihtoja.

7.1.4 Tasavirtajärjestelmien sähkötilat

Automaatiojärjestelmien tarpeisiin rakennetaan tasavirtajärjestelmä, jonka keskuskojeet ja varaajat voidaan sijoittaa 0,4 kV:n sähkötiloihin. Kaapelitiloina käytetään edellä mai­nittujen sähkötilojen kaapelitiloja.

20 kV:n ja 0,4 kV:n kojeistojen ohjausjännitteenä käytetään myös tasajännitettä. Oh­jaus- ja suojausjännitteelle on erillinen jakelujärjestelmä, jota ei liitetä automaatiojärjes­telmän tasasähköjärjestelmiin. Laitteille varataan tilat 0,4 kV:n sähkötiloista.

7 .1.5 Akkuti lat

Tasavirtajärjestelmien akut vaativat omat muista laitteista erilliset tilansa. Akkutilojen tulee olla mielellään ikkunattomia, kuivia ja lämpötila-alueeltaan + 15 ... 25°C. Tilan pin­takäsittelyssä on käytettävä elektrolyytin (happo) kestäviä materiaaleja ja maaleja. Ak­kujen varaus tapahtuu akkutilassa. Tilassa on oltava akuston koosta riippumatta hyvä tuuletus ja sitä on tarvittaessa koneellisesti tehostettava. Poistoputken suu on asennetta­va lähelle katonrajaa, enintään 150 mm etäisyydelle katosta, ettei huoneen yläosaan pää­se kertymään vetyä. Jos akkuhuoneen katossa kulkee palkki on imu järjestettävä palkin kummaltakin puolelta. Poistoputkea ei saa sijoittaa suoraan akuston yläpuolelle. Poisto­ilma-aukko varustetaan palonrajoittimella mikäli poistoilmaharmi yhdistetään raken­nuksen keskusilmanvaihtolaitteistoon ja palo-osastointi sen vaatii. Puhdas lämmin kor­vausilma otetaan huoneeseen rakennuksen sisätiloista seinäläpiviennistä läheltä lattian rajaa. Korvausilma-aukko varustetaan säleiköllä ja palo-osastoinnin edellyttäessä palo­pellillä. Valaisimet sijoitetaan poistoilma-aukon tason alapuolelle ja ohjauskytkimet ti­lan ulkopuolelle. Akkutilojen sijoitus on suunniteltava niin että keskuksien, varaajien ja akustojen välimatkat jäävät mahdollisimman lyhyiksi.

7.1.6 Varavoimakoneen sijoitustilat

Varavoimalaitos käsittää dieselgeneraattorin apulaitteineen. Laitteiden sijoituspaikka valitaan maanpinnalla olevista tiloista sähkötilojen läheisyydestä. Sähkökeskukset sijoi­tetaan sähkötilaan. Lyhyet etäisyydet varavoimakoneen ja sähkötilojen välillä ovat

31

eduksi kaapelointien kannalta. Maanpäälliset tilat mahdollistavat laitteiston hyvän huol­lettavuuden. Laitteiston suuret komponentit ovat helposti vaihdettavissa tai vietävissä huoltoon. Lisäpolttoaine on voitava vaivattomasti purkaa säiliöautosta. Pakokaasut on johdettava ulos.

7.2 Kapselointilaitoksen 20 kV:n sähkönjakelu

Sähköenergia siirretään työkuilurakennuksen 20 kV:n pääkytkinlaitokselta AJ02 kapse­lointilaitoksen 20 kV:n kytkinlaitokselle AJOI. Siirto tapahtuu maakaapelilla 20 kV:n siirtojännitteellä. Maakaapeli asennetaan laitoksia yhdistävän tien varteen rakennettaval­le kaapelireitille. Kaapelireitille sijoitetaan myös laitoksen tietoliikennejärjestelmiin liit­tyviä kaapeleita. Suurjännitekaapeli on asennettava vähintään 0,6 m:n etäisyydelle sa­massa kaapelikaivannossa olevien muiden kaapelien suhteen.

Kytkinlaitos AJOI muodostuu seuraavista pääkomponenteista:

tulokennosta (varustettuna kuormanerottimella) mittauskennosta (jännite/virta) neljästä katkaisijalla varustetusta lähtökennosta (sisältää kaksi kennoa laajennus­varana).

Kytkinlaitos on nykyaikainen ja rakenteeltaan pienikokoinen. Siinä on täysin koteloidut ilmaeristeiset kokoojakisko-ja kaapelipäätetilat sekä SF6 -eristeiset katkaisijat ja kuor­manerottimet. Kuvattu kojeisto voi olla esimerkiksi ABB:n tai Groupe Schneiderin val­mistetta. Kytkinlaitoksen layout tarkentuu yksityiskohtaisen suunnittelun yhteydessä.

20 kV:n välijännite jaetaan kaapeleilla kytkinlaitoksen AJOI katkaisijalähtöjen kautta kapselointilaitoksen 20/0,4 kV:n kuivamuuntajille BBTOI ja BBT02. Syöttökaapelit kytketään suoraan muuntajien yläjännitepuolen liittimiin. 20 kV:n kytkinlaitoksen AJOI katkaisijakennot on varustettu vakioaikaylivirtareleillä sekä suunnatuilla maasulkusuo­jareleillä. Suojausta suunniteltaessa on varauduttava myös verkossa peräkkäin asennet­tujen katkaisijoiden suojauksien lukituksiin verkon selektiivisyyden säilyttämiseksi.

7.3 Kapselointilaitoksen 0,4 kV:n sähkönjakelu

Kapselointilaitoksen sähkönkuluttajien yleisesti käyttämä sähköenergian jakelujärjestel­mä on 400/23I V:n 50 Hz:n TN-S -järjestelmä (5 -johdinjärjestelmä). Järjestelmä on pienjännitejärjestelmä /5/.

0,4 kV:n pääkeskustilaan sijoitetaan kapselointilaitoksen 20/0,4 kV:n kuivamuuntaja BBT02, joka yhdistetään kiskosillalla pääkeskukseen BFB. Muuntaja on koteloitu kui­vamuuntaja. Kuivamuuntajan käyttö mahdollistaa sen sijoituksen pääkeskuksen yhtey­teen samaan huonetilaan. Määräysten mukaiset /4/ turvaetäisyydet huomioimaila saa­daan tilaa säästävä asennusratkaisu. Lisäksi kuivamuuntajan palokuormat ovat murto­osa vastaavaan öljyeristeiseen muuntajaan verrattuna.

Muuntajan alustavat niroellisarvot ovat:

SN = 1600 kVA UIN= 20 kV kytkentäliuskat ±2x2,5 % U2N = 400 V Uk = 6 o/o kytkentäryhmä Dyn 11

32

Pääkeskus BFB syöttää kapselointilaitoksen suuria kuormituksia kuten nostureita, hit­sauslaitteita, työstäkoneita ja kuljettimia suoraan kytkinvaroke- tai katkaisijalähtöjen kautta. Edellä mainituissa koneissa voi olla usein omat alakeskukset joihin liitytään suo­raan pääkeskuksesta kaapeloitavilla syöttökaapeleilla. Suurien sähkökuormien sähkön­jakelu tarkentuu tilasuunnittelun ja tarvittavien koneiden sijoittelun myötä. Sijoittelusta riippuen koneet voidaan sähköistää yläjakeluna joko jakelukiskolla tai kaapeloimalla kaapelihyllyjä käyttäen. Kaapeloitavan tilan ja sähköistettävän koneen tarpeiden mu­kaan voimasyötöt on mahdollista myös upottaa suojaputkeen asennettuna rakenteisiin esim. lattiaan. Lattian kautta toteutettu sähkönjakelu ei ole välttämättä suositeltavin rat­kaisu, koska se ei ole rakennuksen valmistumisen jälkeen helposti muunneltavissa. Pro­sessitiloihin on mahdollista sijoittaa tapauskohtaisesti myös alajakokeskuksia prosessin laitteiden sähköistämiseksi. On kuitenkin huomioitava että alajakokeskukset asennetaan sellaisiin paikkoihin, joissa niiden huolto ja käyttö ei vaikeudu. Alajakokeskuksia käyt­tämällä kaapelireiteille sijoitettavia kaapeleita saadaan vähennettyä, joka taas osaltaan vähentää kaapelihyll ytarvetta.

Kapselointilaitoksen ilmastointikonehuoneet sijaitsevat tasolla + 7,20 rakennuksen kol­mannessa kerroksessa. Valvonta-alueen ja valvomatloman alueen ilmastointikoneet on sijoitettu omiin erillisiin huonetiloihinsa. Loppusijoitustilan tulo- ja poistoilmanvaihdon tarvitsemat koneet on sijoitettu myös kapselointilaitoksen kolmanteen kerrokseen. 11-mastointikonehuoneisiin hankitaan kuhunkin huoneeseen alajakokeskus, joka syötetään kapselointilaitoksen pääkeskuksesta BFB. Keskuksien lähtöyksiköiden kansiin tulee il­mastoinnin ohjauksessa tarvittavia kytkimiä ja käyttötilaa indikoivia merkinantoja. Säh­könjakoverkon kannalta on edullista sijoittaa ilmastointia ohjaavat ja syöttävät keskuk­set mahdollisimman lähelle kulutuskojeita. Ilmastoinnin ohjauksen ja säädön tarpeisiin on suunniteltava automaatiojärjestelmä.

Kapselointilaitoksen valaistus toteutetaan tilojen luonteeseen sopivilla valaisimilla. Ta­solla -7,20 huonetilat pääprosessin alueella ovat hallimaisia, yli 7 m korkeita tiloja. Va­laistus kannattanee toteuttaa purkauslamppuvalaisimilla. Jos Värintoistosta ei haluta tin­kiä on valaisimissa käytettävä monimetallipoltinta. Tarvittavat valaistustehot muotoutu­vat yksityiskohtaisen suunnittelun kuluessa. Purkauslamppujen etuna on pitkä pohtoaika valotehon merkittävästi alenematta. Huoltoväli pitenee. Loisteputkivalaisimiin verrattu­na valaisinmäärä ei myöskään kasva kohtuuttomaksi. Prosessin kriittisimpiin kohtiin asennetaan halogeenipolttimolla varustetut valonheittäjät. Halogeenivalojen käyttösähkö saadaan dieselvarmistetusta keskuksesta BME. Valonheittäjät käynnistyvät heti ( dieselin käynnistyksen vaatiman ajan kuluttua), jos normaali valaistus tilapäisesti me­netetään. Halogeenivalaisimilla varmistetaan osaltaan prosessin turvallinen käyttö.

33

Kapselointilaitoksen -3,60 välitasolla huonekorkeus on 3,6 m:n luokkaa. Tällä huone­korkeudella loisteputkivalaistus on järkevin valaistuksen toteutusvaihtoehto. Tasolla on huoltokäytävä sekä kaapeli- ja varastotiloja. Varavalaistuksen osalta riittää normaali kulkemisen mahdollistava valaistus. Ovimerkki-ja opastevalot sekä harkinnan mukaan turvavalaisimet sopivissa kohdissa.

Maanpinnan tasolla (0,00 -tasolla) tapahtuu käytetyn ydinpolttoaineen vastaanotto. Kap­selointilaitoksen vastaanottotilassa polttoaineen kuljetussäiliöt puretaan kuljetusajoneu­vosta ja varastoidaan tilaan. Vastaanottohalli on yli 440 m2:n kokoinen ja yli 10 m kor­kea tila. Valaistus on paras toteuttaa teollisuushallien valaisuun tarkoitetuilla laajasätei­lijöillä. Polttimona voi olla esimerkiksi värikorjattu suurpainenatriumpoltin. Halogeeni­valonheittimiä voidaan tarvittaessa käyttää hätävalaisimina.

Kapselointilaitoksen 0,00 -tasolla sijaitsevat koko prosessin vaativimpien työvaiheiden suoritustilat, kuuma- ja hitsauskammio. Edellä mainitut tilat kapselivarasto mukaanlu­kien ovat suhteellisen korkeaa yli 7 m:n tilaa. Ko. tilat on valaistava teollisuuskäyttöön tarkoitetuilla laajasäteilijöillä. Valaisinpisteiden määrä ei kasva suureksi mutta siitä huo­limatta tiloihin saadaan hyvä valaistusteho. Kuten muissakin kapselointilaitoksen pro­sessitiloissa, myös näissä on kriittisimpiin paikkoihin hyvä laittaa dieselvarmennettuun järjestelmään liitettyjä halogeenivalonheittimiä mahdollisen sähkökatkon varalta. Muis­sa 0 -tason tiloissa valaistus on paras toteuttaa loisteputkivalaisimilla. Omasta järjestel­mästään syötetyt ovimerkki-ja opastevalaisimet asennetaan kulkuteille sekä harkinnan mukaan tarpeellisiin kohtiin turva valaistus.

Kuumakammion valaisimet tulee voida vaihtaa kammion ulkopuolelta.

Rakennuksen konepajahalli on korkeudeltaan 7,2 m:n tilaa. Valaistus siellä toteutetaan samalla periaatteella kuin työkuilurakennuksen konepajahallissa.

Bentoniittilohkojen puristamon sähkönjakelua on käsitelty omassa kappaleessaan kohta 8.1.

7.4 Kapselihissin 0,4 kV:n sähkönjakelu

Kapselihissi on suuri tehonkuluttaja, aivan samoin kuin työkuilun hissikin. Myös kapse­lihissille asennetaan oma muuntaja, jotta sen käyttö ei häiritse muita sähkönkuluttajia. Muuntaja asennetaan kapselointilaitoksen hissikonehuoneeseen varattavaan tilaan. Tästä saadaan lyhyt energiansiirtomatka hissin sähkökäytölle.

Muuntajan alustavat nimellisarvot ovat:

SN = 1000kVA UIN= 20 kV kytkentäliuskat ±2x2,5 o/o U2N =400 V Uk =6% kytkentäryhmä Dyn 11

34

20 kV:n kytkinlaitoksella AJOI on hissille katkaisijalähtö. Hissiä syöttävän 20 kV:n verkon ja muuntajan BBTOI yläjännitepuolen suojaus toteutetaan siten, että 20 kV:n kytkinlaitoksella lähdön kennossa on suunnattu maasulkusuoja ja vakioaikaylivirtarele. Suojareleiden toimiessa ohjautuu hissiä syöttävän 20 kV:n kennon katkaisija auki.

Muuntaja kytketään kapselointilaitoksen hissin pääkeskukseen BF A kiskosillalla. Kiskosilta rakennetaan mahdollisimman lyhyeksi. Sijoituksia suunniteltaessa huomioi­daan kojeiston tarvitsemat hoitokäytävät ja turvallisuusmääräysten /4/ turvaetäisyydet

Hissikonehuoneen pääkeskuksella BFA on muuntajan BBTOI jälkeen kuormankytkin. Hissikeskuksen BF Aja muuntajan suojaus rakennetaan siten, että muuntajan toisiona­pojen ulostuloihin (mahdollisimman lähelle toisiokäämiä) asennetaan virtamuuntaja kaikkiin kolmeen virtakiskoon. Pääkeskuksen syöttökenttään asennetaan ylivirta-aikare­le, jossa on ylivirta-ja momenttilaukaisut Oikosulku muuntajan ja pääkeskuksen väli­sessä kiskosillassa tai itse keskuksen kiskostossa aiheuttaa suojareleen aktivoitumisen ja pääkytkinlaitoksella AJOI muuntajaa syöttävän 20 kV:n lähdön katkaisijan laukaisun.

Kapselihissin käyttö toimii tasajännitteellä. Pääkeskuksesta 400 V:n vaihtovirta johde­taan muuttajayksikön kautta koneiston käyttömoottorille, jonka teho on alustavasti mi­toitettu 500 kW:si. Hissin käyttö- valvontayksikkö on mikroprosessoripohjainen. Ope­rointi voidaan tehdä käsin tai automaattisesti. Tarvittavat hissin automaatio- ja vahva­sähköohjauslaitteet sijaitsevat hissikeskuksessa BFA sekä muuttajayksikön automaatio­osassa. Jarrutusteho voidaan syöttää takaisin verkkoon.

Sähkölaitteiden lisäksi hissikonehuoneeseen sijoitettavia laitteita ovat mm. /7/:

hydraulisella jarrujärjestelmällä varustettu <t> 2,8 m köysipyörästä vaihteisto käyttömoottori, PN = 500 kW, 727 rpm, tasavirtakäyttö ACIDC -muuttaja 400 V hissikäytön pääkeskus hissikäytön automaatiokaapit ja mikrotietokonepohjainen ohjausjärjestelmä

Laitteiden keskinäinen sijoittelu ja tarvittava lattiapinta-ala selviää yksityiskohtaisen suunnittelun yhteydessä.

7.5 Kapselointilaitoksen ±24 VDC sähkönjakelu

Kapselointilaitoksen automaatiojärjestelmien sähköistyksessä tarvitaan ±24 V akusto­varmennettua tasavirtasähköjärjestelmää. Järjestelmä rakentuu tasasähkökeskuksesta, kahdesta 24 V:n tasajännitevaraajasta sekä kahdesta akustosta. Keskuksen+ -kiskon va­raajan tunnus on BTM ja sen akuston tunnus BTB. Vastaavasti - -kiskon varaajan tun­nus on BTL ja sen akusto tunnus BTA. Normaalisti tasasähkökeskuksen syöttämät kuormat saavat jännitteen 400/231 V:n vaihtosähköverkosta em. varaajien kautta. Va­raajat on kytketty siten, että niiden toiset äärinavat on yhdistetty keskuksen yhteiseen M -kiskoon ja toiset äärinavat + -kiskoon ja- -kiskoon. Näin +ja- -kiskojen välille muo­dostuu 48 V:n tasajännite. Vaihtojännitteen kadotessa tasavirtakuormien syöttö siirtyy

35

akustojen perään. Alustavasti on arvioitu tarvittavan + -akustolta noin 210 A purkaus­virta 3 h ajan ja - -akustolle 70 A purkausvirran niinikään 3 h ajan. Järjestelmän- puoli voidaan mitoittaa pienemmälle purkausvirralle, koska automaatiojärjestelmän kojeet kytketään useimmin+ -navan ja keskinavan (M) väliin. Äärijohtimien ( 48 VDC) tai - 24 VDC (--napa ja keskinapa(M)) jännitteelle ei käytännössä useinkaan kytketä suurempia laitekuormia. Arvioitu 3 h varakäyntiaika on tarkoitettu järjestelmien hallittuun alas­ajoon sikäli kun se on pääkäyttöjännitteen puuttuessa mahdollista. Automaation mittaukset toimivat tuon 3 h varakäyntiajan.

Tasajännitekeskus BUA ja varaajat BTL ja BTM SIJOitetaan samoihin sähkötiloihin muiden työkuilurakennuksen sähkökeskusten kanssa. Akustot BT A ja BTC on sijoitet­tava omiin ilmastoituihin akkuhuoneisiinsa.

7.6 0,4 kV:n varavoiman sähkönjakelu

Varavoimajärjestelmän tehtävänä on syöttää jännitekatkoksen aikana sähkötehoa diesel­varmennettuun keskukseen BME. Varavoimatehon syöttämiseen arvioidaan tarvittavan noin 310 kV A:n nimellistehoinen generaattori. Generaattori pystyy syöttämään nimel­listehokertoimella 0,8 noin 248 kW:n pätötehon. Dieselvarmennettu keskus saa normaa­listi syöttönsä kapselointilaitoksen 0,4 kV:n pääkeskuksesta BFB. Dieselvarmennettuun keskukseen BME on valittava ne kuormitukset prosessista, jotka tarvitsevat mahdolli­sessa jännitekatkostilanteessa sähköä.

Encnpsu !at ion plant

BFB 3L+N+PE - 50 Hz 400 12 31 V

t t t f --·rr KISKOSILTA

Kuva 10. Dieselvaravoimasyötön periaatekaavio.

Encapsulntion plont

BME 3l+N+PE- 50 Hz 400/231 V

BTL U1 =400 V

U2=26 VOC

Enu1p sula t ion plont

BUA

J> :s: n 3: 7'. w X

"' V)

'<

"0 p

w

;:

BTB 1

36

Varavoimajärjestelmään kuuluvat seuraavat komponentit:

dieselmoottori generaattori diesellaitteiston ohjauskeskus omakäyttökeskus ilmastointikanavat sulkupelteineen pol ttoainesäiliö pakoputkisto käynnistys/ohjausakusto akkuvaraaja

Laitteet sijoitetaan samaan dieselgeneraattorihuoneeseen. Pakoputkisto johdetaan ulos huoneesta.

Kuva 11. F. G. Wilson Engineering Ltd:n valmistama dieselgeneraattori /81.

Varavoimalaitoksen ohjaustaulun valintakytkimellä valitaan käyttötavat

seis -asento käsin paikallisohjaus automaattikäyttö ja koekäynnistys.

37

Normaalisti varavoimalaitteisto on automaattikäytöllä. Generaattorin dieselmoottori esi­lämmitetään ja se on siten jatkuvasti käyntilämmin. Laitteisto valvoo normaaliverkon keskuksen BFB jännitettä. Havaitessaan jännitekatkon laitteiston automatiikka käynnis­tää muuntaman sekunnin aikaviiveellä dieselgeneraattorin. Kun diesel on käynnistynyt avaa automatiikka normaaliverkon pääkeskuksen BFB Verkkokatkaisijan ja sulkee gene­raattorikatkaisijan keskuksessa BME. Dieselgeneraattori on kytkeytynyt syöttämään dieselvarmennettua keskusta BME. Normaalin jännitteen palautuessa keskukseen BFB, valvoo dieselgeneraattorin automatiikka määritellyn ajan verkkojännitteen stabiilisuutta. Mikäli jännitekatkoja ei enää tapahdu tahdistuu dieselgeneraattori automaattisesti syöt­tävän verkon rinnalle, sulkee Verkkokatkaisijan keskuksessa BFB ja avaa generaattori­katkaisijan keskuksessa BME. Dieselgeneraattori pysähtyy jälkikäynnin jälkeen jääden käyntivalmiiseen tilaan.

38

8 KAPSELOINTILAITOKSEN VAIKUTUSALUEEN SÄHKÖNJAKELU

Kapselointilaitoksen vaikutusalueella oleviin rakennuksiin jaetaan sähkö pääkeskukses­ta BFB. 0,4 kV:n keskuksesta kaapeloidaan maakaapelilla 400/231 V:n syötöt kapse­lointilaitoksen konttorirakennukseen, informaatiorakennukseen ja vierasmajoille. Kap­selointilaitosrakennuksen ja edellämainittujen oheisrakennusten väliset ulkoalueet va­laistaan tarpeellisin osin kapselointilaitoksen keskuksesta BJA03.

8.1 Bentoniittilohkojen puristamon sähkönjakelu

Hentoniittilohkojen puristamo on integroitu kapselointilaitoksen yhteyteen. Puristamoon asennetaan alajakokeskus BJA02. Keskuksen syöttökaapelointi asennetaan kapselointi­laitoksen pääkeskukselta BFB rakennuksen kaapelihyllyreittejä hyödyntäen. Keskus BJA02 syöttää puristamon prosessilaitteita; kuljettimia, sekoittimia ja bentoniittilohko­puristimia. Sähkönsyöttöä ei ole tarvetta varmistaa.

Bentoniittilohkopuristamon tilat ovat korkeita hallitiloja. Valaistus toteutetaan teolli­suusvalaistukseen tarkoitetuilla laajasäteilijöillä. Matalammissa tiloissa käytetään loiste­putki valaisimia.

Puristamon merkki-, poistumistieopasteet ja turvavalot liitetään rakennuksen normaaliin varavalojärjestelmään.

8.2 Kapselointilaitoksen konttorin sähkönjakelu

Rakennus käsittää kellarikerroksen lisäksi viisi maanpäällistä kerrosta. Pituutta raken­nuksella on noin 42 m ja leveyttä 15 m. Kellarikerroksessa sijaitsevat pukuhuoneet ja tekniset tilat. Ensimmäisessä kerroksessa on ravintola ja kulunvalvontapiste. Toinen, kolmas ja neljäs kerros sisältää toimistotiloja. Viidennessä kerroksessa on ilmanvaihto­konehuoneet

Pääsähkönjakelu konttorirakennukselle kaapeloidaan maassa kapselointilaitoksen 0,4 kV:n pääkeskukselta BFB. Konttorirakennuksen kellarikerrokseen varataan teknisiin ti­loihin pohja-layoutiin keskeiselle paikalle sähkökeskukselle BJA04 keskustila tai -huo­ne. Sähkökeskushuone on suositeltava vaihtoehto, koska se on helposti järjestettävissä lukituksi sähkötilaksi.

Konttorirakennukseen ryhmäkeskukset on asennettavissa periaatteessa kahdella tavalla:

rakennuksen keskelle joka kerrokseen yksi ryhmäkeskus tai rakennuksen kumpaankin päätyyn oma kerroskohtainen ryhmäkeskus.

Ensimmäisessä vaihtoehdossa rakennuksen kerroksien sähkönkuluttajia syötetään tähti­mäisesti, kun taas toisessa vaihtoehdossa rakennuksen kummastakin päädystä rakennuk­sen keskelle rakennetaan syöttökaapelit sähkönkuluttajille.

Ilmastointikonehuoneeseen asennetaan oma keskus. Ilmastoinnin ohjaukset liitetään alu­een rakennusautomaatiojärjestelmään.

39

8.3 Informaatiorakennuksen sähkönjakelu

Informaatiorakennuksessa on loppusijoituslaitoksen tiedotuskeskus. Vierailijat vastaan­otetaan rakennuksessa. Rakennus on kolmikerroksinen. Rakennuksessa ei ole maanalai­sia tiloja. Ensimmäisessä kerroksessa on ravintola ja auditoriotilat. Toisessa kerroksessa on näyttelytilat ja toimistohuoneita. Kolmannessa kerroksessa sijaitsee sauna ja semi­naariosasto.

Informaatiorakennuksen sähkösyöttö kaapeloidaan maassa kapselointilaitoksen 0,4 kV:n pääkeskuksesta BFB. Sähkönjakelu rakennuksessa on toteutettava konttoriraken­nuksien tavoin. Keskukset sijoitetaan jokaiseen kerrokseen pääkeskuksen sijaitessa en­simmäisessä kerroksessa. Kerroskohtaiset keskukset voivat olla joko keskellä kerrosta yksi keskus tai sitten kumpaankin päätyyn sijoitetaan kaksi keskusta. Kaapelinousut suunnitellaan pääkeskustilasta kerroksissa oleville alajakokeskuksille.

Informaatiorakennuksen valaistussuunnittelu tehdään tasokkaammin kuin alueen kontto­rirakennuksissa. Rakennus on laitoksen edustustila ja valaistussuunnittelu on tehtävä arkkitehtoonisia ratkaisuja seuraten.

8.4 Vierasmajojen sähkönjakelu

Majoitusta varten loppusijoituslaitoksen alueella on neljän rakennuksen vierasmajaryh­mä. Majat on tarkoitettu laitoksen vierailijoiden käyttöön. Sähköistys noudattaa normaa­lia sisäasennustapaa. Vierasmajoja syöttävä keskus on kapselointilaitoksen pääkeskus BFB. Syöttö kaapeloidaan maakaapeliasennuksena pääkeskusta lähinnä olevan vieras­majan ryhmäkeskukselle BJA06, josta se edelleen ketjutetaan muiden vierasmajojen ryhmäkeskuksille BJA07, BJA08 ja BJA09.

Vierasmajojen ryhmäkeskuksista sähkö jaetaan majojen kulutuspisteisiin. Majojen pää­asiallinen sähkönkulutus koostuu:

sähkölämmityksestä autolämmityspistorasioista valaistuksesta taloussähköstä ja ilman vaihdosta.

Vierasmajojen piha-alueella pysäköintipaikat varustetaan autolämmityspistorasioilla se­kä aluevalaistuksella. Autolämmityspistorasiat ovat vieraiden itsensä ohjelmoitavissa. Aluevalaistuksen ohjaus integroidaan laitosalueen yleisen tie-, ulko- ja julkisivuvalais­tuksen ohjauksen piiriin ja hoidetaan keskitetysti.

40

9 LOUHEEN MURSKAUSASEMAN SÄHKÖNJAKELU

Tuotannon alettua työmaakäyttöön hankittua puistomuuntajaa käytetään louheen murs­kausalueen sähkönjakeluun. Murskekuljettimet ovat kiinteästi asennettuja laitteita. Murskaimet ja seulat ovat siirrettävä. Loppusijoituslaitos toimittaa murskausurakoitsi­jalle työssä tarvittavan sähköenergian.

20 kV: -1 syö lö k opselo1 n ti loi tok se l to

CrushinQ s-otion BFE 3L+f~+PE N 50Hz 400/231 V

--.] ::D IJl f\ ~ (/)

coo N' N-o lJ.) "

c ;:r;:-~. '?" ~VI

7<:"" <' =:;- ~~ zq --m

CL - · c ::J VJ -, lO :::r 0

" ::J ~ lO

" 0 ::J < m '< 0 -, VI

3BTOS 12':0 <V A 20 kV ±2x2,S % 400 V Jyr1 11

Kuva 12. Louheen murskausaseman sähkönjakelun periaate.

Murskausasemalle, energiansiirron kannalta keskeiselle, mutta mahdollisuuksien mu­kaan vähän pölyävälle alueelle, sijoitetaan rakennusvaiheen alussa hankittu puistomuun­taja. Puistomuuntajaa ja sen asennusta on kuvattu luvussa 3 sivulla 7. Pääkaaviossa muuntajan tunnus on BBT05 ja sen 0,4 kV:n jakokeskus BFE. Muuntajalle asennetaan 20 kV:n välijännitesyöttö työkuilurakennuksen 20 kV:n kytkinlaitokselta AJ02. Syöttö asennetaan maakaapeliasennuksena.

Murskekuljettimet ovat itsenäisiä laitteita ja niille yleensä riittää pelkkä syöttö puisto­muuntajan 0,4 kV:n keskuksesta. Käynnistys tapahtuu käsiohjauksena laite kerrallaan. Suurimpien moottoreiden, 130 .. .160 kW, käynnistyksessä on käytetään Y ID -kytkentää. Suuremmat sähkömoottorit ovat liukurengaskoneita. 1250 kVA:n muuntaja riittää

41

käynnistämään laitteet mainiosti. Koska murskekuljettimet ovat kiinteitä voidaan niiden sähkönsyötöt rakentaa kiinteiksi maakaapeloinnilla.

Siirrettävälie murskausasemalle tarvittavan sähköenergian jakelua varten murskausalu­eelle rakennetaan työn etenemisen mukainen katujakokaappiverkosto. Katujako­kaapeista murskausasema liitetään puolikiinteästi sähköverkkoon. Katujakokaapit kaa­peloidaan maakaapelilla kiinteästi muuntamon BBT05 0,4 kV:n sähkökeskuksesta BFE.

Kuva 13. Siemens Oy:n tuotantoa oleva puistomuuntaja asennettuna käyttöpaikalle 191.

42

10 ALUEVALAISTUKSEN SÄHKÖNJAKELU

Loppusijoitusalueen valaistus järjestetään niin kattavaksi, että laitosalueen turvallisuutta voidaan valvoa myös pimeän aikana esimerkiksi kameravalvonnalla. Vaivattavien alueiden aidat valaistaan. Ne rakennukset, joissa ei ole aitaa ympärillä, valaistaan aina­kin kulkuovien kohdilta niin, että videokameralla kuvattu tunkeutuja pystytään riittäväl­lä tarkkuudella tunnistamaan. Valaistuksen vaihtoehtona saattaa tulla kysymykseen myös pimeänäkemiseen kehitettyjen laitteiden käyttö.

10.1 Tie- ja aukiovalaistus

Loppusijoituslaitoksen alueelle rakennettavat rakennuksia yhdistävät tiet valaistaan. Va­laisimina käytetään pylväisiin aseunettavia tie- ja katuvalaisimia. Loppusijoituslaitoksen alueella ei käytetä ilmakaapelointia ja siten alueella ei ole valmiita pylväitä, joita voitai­siin hyödyntää valaisimien asennuksessa. Valaisinpylväät sijoitetaan normaaliin tapaan ajoratojen reunaan. Alueella valaistuksen pitkittäistasaisuusvaatimukselle ei aseteta ko­vin korkeita vaatimuksia, josta johtuen voidaan käyttää suurempaa pylväsväliä. Valai­sinpylväitä yhdistävä valaistuskaapeli asennetaan maahan. Kaapelit sijoitetaan hyödyn­täen alueen rakennuksien välille maahan rakennetavia kaapelikaivantoja ja ne on pyrit­tävä asentamaan yhdessä muiden maakaapeliasennusten kanssa.

Tievalaisimien syöttö tapahtuu kapselointilaitoksen ja työkuilurakennuksen sähkötiloi­hin sijoitetuista pääkeskuksista (BFB, BFD) ja niiden alakeskuksina olevista aluevalais­tuskeskuksista (BJA03, BJA21 ). Aluevalaistuskeskuksista jaetaan valaistussyötöt edel­leen kentälle asennettaviin katujakokaappeihin, joista ryhmäjohdot valaisinpylväille kaapeloidaan. Valaisinpylväät varustetaan pylväskohtaisilla ylivirtasuojilla.

Tievalaistuksen ohjaus tapahtuu esimerkiksi taloautomatiikalla tai perinteisellä hämärä­ja kellokytkimen yhdistelmäohjauksella. Ohjauksien tehoasteet sijoitetaan aluevalaistus­keskuksiin BJA03 ja BJA21. Keskukset liitetään ohjausväylään joka mahdollistaa sa­manaikaiset ohjaukset kummankin keskuksen syöttämällä tievalaistuksen alueella.

10.2 Julkisivuvalaistus

Alueen rakennuksien arkkitehtuuria voidaan korostaa sopivalla julkisivuvalaistuksella vuorokauden hämärinä ja pimeinä aikoina. Julkisivuvalaisimet on sijoitettavissa itse ra­kennuksiin tai sitten valaisu tehdään etäämpää valaisinpylväisiin sijoitetuilla valonheitti­millä.

Julkisivuvalaistuksen syötöt ja ohjaukset sijoitetaan samoihin aluevalaistuskeskuksiin tie- ja aukiovalaistuksen kanssa. Niille on ohjelmoitavissa omat syttymis- ja sammumis­aj at tievalaistuksesta riippumatta.

43

11 MAADOITUKSET

Kaikki loppusijoituslaitoksen rakennukset varustetaan rakennuskohtaisella määräykset /4 ja 5/ täyttävillä maadoitusjärjestelmillä. Loppusijoitustilan maadoituselektrodi tai elektrodit on asennettava sopivaan paikkaan maan pintakerrokseen. Loppusijoitustilaan on tehtävä lisäelektrodeja, mikäli kallioperän johtavuus antaa siihen mahdollisuuden. Maadoituselektrodeja ei saa sijoittaa 100 m lähemmäksi räjähdysvaarallista tilaa eikä sähkönalleilla panostettavaa räjäytyskenttää. 111/

Yhteistä maadoituselektrodia (tai -elektrodien yhdistelmää) käytettäessä on eri järjestel­mien maadoitettavat osat yhdistettävä elektrodiin (tai elektrodien yhdistelmään) siten, että maanpäälliseltä maadoituselektrodilta (tai elektrodien yhdistelmästä) asennetaan vä­hintään kaksi runkomaadoitusjohdinta loppusijoitustilan muuntoasemien läheisyyteen mieluummin rengasmaisesti. Johtimien katkeamisvaaran vuoksi on ne asennettava vä­hintään kahta eri reittiä loppusijoitustilaan. Runkomaadoitusjohtimet on sijoitettava si­ten, että niiden vahingoittumisvaara on vähäinen. Niitä ei saa sijoittaa samalle kaapeli­hyllylle tai samaan kaapelikanavaan yli 1000 V:njärjestelmänjohtojen kanssa. /11/

Loppusijoitustilan muuntamotiloissa on oltava maadoituskisko, johon on yhdistettävä suurjännitejärjestelmän suojamaadoitettavat osat, muuntajan n-napa tai pääkeskuksen N-kisko, runkomaadoitusjohdin (vähintään kahdella johtimella) mahdolliset lisämaadoi­tuselektrodit, metalliputkistot, kaapelihyllyt yms. laajat metallirakenteet 1111

Ilmastollisia ylijännitteitä vastaan rakennetaan maadoitusjärjestelmiin liittyvänä laitok­selle ukkossuojausjärjestelmä. Erityisesti on pyrittävä estämään ylijännitteiden siirtymi­nen automaatio- ja tietoliikennejärjestelmiin. Niiden liitoskoteloissa on käytettävä yli­jännitesuojia. Suojaus on huomioitava myös kalliotiloissa.

44

12 LOISTEHON KOMPENSOINTI

Jotkut sähkölaitteet tarvitsevat pätötehon ja -energian lisäksi myös loistehoa ja -energi­aa. Mikäli näiden laitteiden tarvitsemaa loistehoa ei kehitetä laitteen välittömään lähei­syyteen sijoitetuilla kondensaattoreilla, joudutaan loistehoa siirtämään sähkönjakelujär­jestelmän kautta. Tällöin on sähköverkon mitoituksessa otettava huomioon loistehon vaikutus kuormitusvirtaan. Useinkin tämä johtaa suurempien muuntajien ja paksumpien kaapelien sekä johtimien hankintaan. Lisäksi loistehon siirrosta aiheutuu ylimääräistä energian hukkaa sähköverkon siirtohäviöiden lisääntymisenä. Loistehon kompensoinnil­la pyritään pienentämään sähkönjakelujärjestelmän kautta siirrettävän loistehon määrää siten, että sillä ei ole sanottavaa merkitystä verkoston mitoitukseen eikä siirtohäviöihin.

Sähkömoottoreissa loistehoa tarvitaan pyörimisliikkeen aikaansaavan magneettikentän ylläpitämiseksi. Purkauslamppuvalaisinten kuristimet ja tyristorikäytöt sekä jossainmää­rin kuormitetut kaapelit ja muuntajat ottavat verkosta loistehoa.

Loppusijoituslaitoksen loistehon kompensointia suunniteltaessa olisi pyrittävä parhaa­seen taloudelliseen ratkaisuun niin, että kompensoinnilla saavutettavat säästöt verkos­ton rakentamiskustannuksissa ja siirtohäviöissä ovat mahdollisimman suuret verrattuna loistehon hankintakustannuksiin.

Kompensointi voidaan tehdä periaatteessa kahdella tavalla tai niiden yhdistelmällä. Kes­kitetyssä kompensoinnissa kompensointiparistot sijoitetaan keskitetysti esimerkiksi säh­kötilaan, syöttävien keskuksien yhteyteen,. Kondensaattoriparisto voidaan sijoittaa kom­pensoitavan sähkölaitteen välittömään läheisyyteen, tällöin puhutaan laitekohtaisesta kompensoinnista.

45

VIITTEET

111 Työraportti 99-30 Loppusijoituslaitoksen maanpäällisten osien kuvaus, T. Kukkola, Fortum Engineering Oy, Huhtikuu 1999.

/2/ NK Cables Oy; Voimakaapeliesite, SAX -johdot /3/ ABB Transmit Oy; Ecosafe puistomuuntamot esite /4/ Sähköturvallisuusmääräykset A1-1993 /51 Rakennusten sähköasennukset A2-1994 /61 ABB Transmit Oy; Tekninen esite, jakelumuuntajat , Recibloc -hartsimuuntajat /71 ABB Industry Oy; Budjettitarjous ASY /FGM 8 FI 028. SEASY /FGM,

Juri Jansen 1 Mikko Grundström 26.11.1998 /8/ F.G.Wilson Engineering Ltd; Dieselgeneraattoriesite. Edustaja Suomessa

Elektro-Diesel Oy 191 Siemens Oy; Muuntamotekniikka 3-36 kV esite. 110/ Klöckner Moeller; LD Busbar Trunking System esite. 1111 Sähkötarkastuskeskus, Tiedonanto T 60-80; Kaivosten sähkölaitteet ja

-asennukset.

LIITTEET

Loppusijoitustila, Kuhmo, Romuvaara, 20/0,4 kV sähköjärjestelmät, Yleiskaavio (alustava) J. Tuominen 23.4.1999.