loppusijoituslaitoksen sähkönsyöttöjärjestelmien kuvaus · puistomuuntaja on...
TRANSCRIPT
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.