Source: http://docplayer.fi/3936514-Loppusijoituslaitoksen-sahkonsyottojarjestelmien-kuvaus.html
Timestamp: 2018-02-21 02:11:14+00:00
Document Index: 2317552

Matched Legal Cases: ['kko ', 'kko ', 'kko ', 'kko ', 'kko ', 'kko ', 'kko ', 'kko ', 'kko ', 'kko ', 'kko ', 'kko ']

loppusijoituslaitoksen sähkönsyöttöjärjestelmien kuvaus - PDF
loppusijoituslaitoksen sähkönsyöttöjärjestelmien kuvaus
Download "loppusijoituslaitoksen sähkönsyöttöjärjestelmien kuvaus"
1 Työraportti loppusijoituslaitoksen sähkönsyöttöjärjestelmien kuvaus Jaakko Tuominen Toukokuu 1999 POSIVA OY Mikon,katu 15 A, FIN HELSINKI, FINLAND Tel Fax
2 Työ raportti loppusijoituslaitoksen sähkönsyöttöjärjestelmien kuvaus Jaakko Tuominen Toukokuu 1999
3 Fortum TYÖRAPORTTI 1 (1) EPCE7 1 Jaakko Tuominen \J 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) Faksi (09) , Ly krnro Kotipaikka He!sinki
4 Työ r a p o r t t i 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.
5 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 ylijännite SUOJin. Loppusijoituslaitoksen laitteiden tarvitsema loisteho on kompensoitava. Kompensoinnilla vältytään tuotannon aikana verkkoyhtiön perimästä loistehomaksusta. Avainsanat: Loppusijoituslaitos, kapselointilaitos, sähkönsyöttöjärjestelmä
6 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
7 SISÄLLYSLUETTELO 1 SÄHKÖNJAKELUJÄRJESTELMÄT Johdanto Yleistä Sähköjärjestelmien komponenttien kuvaus SÄHKÖLIITTYMÄ Yleistä sähköliittymästä Sähköliittymä, vaihtoehto Sähköliittymä, vaihtoehto Sähköliittymä, vaihtoehto ALUESÄHKÖISTYS Työmaasähköistys Työmaan puistomuuntamo Puistomuuntamon asennus työmaakäyttöön Työmaasähköverkon rakentaminen Työmaa-aikainen tie- ja aluevalaistus TYÖKUILURAKENNUKSEN SÄHKÖISTYS Sähkötilat kv:n sähkö- ja kaapelitila ,4 kv:n sähkö- ja kaapelitila Työkuilun hissin 0,4 kv:n sähkötila Tasavirtajärjestelmien sähkötilat Akkutilat Työkuilurakennuksen 20 kv:n jakelu Työkuilurakennuksen 0,4 kv:n jakelu Työkuilun hissin 0,4 kv:n sähkönjakelu Työkuilurakennuksen ±24 V:n sähkönjakelu Työkuilu Työkuilun kaapelireitti Työkuilun kaapeliasennukset LOPPUSIJOITUSTILOJEN SÄHKÖISTYS Loppusijoitusluolaston sähkötilat Loppusijoitustilan louhinta kv:n sähkötila ,4 kv:n sähkötila Keskustunnelin voimanjakelu Sijoitustunnelin voimanjakelu Keskustunnelin valaistusjärjestelyt Sijoitustunnelin valaistusjärjestelyt Loppusijoitustilan poistumistie- ja varavalaistus TYÖKUILURAKENNUKSEN VAIKUTUSALUEEN SÄHKÖNJAKELU Työkuilun konttorirakennuksen sähkönjakelu Vesilaitoksen sähkönjakelu Lämpökeskuksen sähkönjakelu... 26
8 2 6.4 Jätevedenpuhdistamon sähkönjakelu KAPSELOINTILAITOKSEN SÄHKÖNJAKELU Sähkötilat kv:n sähkö- ja kaapelitila ,4 kv:n sähkö- ja kaapelitila Kapselihissin 0,4 kv:n sähkötila Tasavirtajärjestelmien sähkötilat Akkutilat Varavoimakoneen sijoitustilat Kapselointilaitoksen 20 kv:n sähkönjakelu Kapselointilaitoksen 0,4 kv:n sähkönjakelu Kapselihissin 0,4 kv:n sähkönjakelu Kapselointilaitoksen ±24 VDC sähkönjakelu ,4 kv:n varavoiman sähkönjakelu KAPSELOINTILAITOKSEN VAIKUTUSALUEEN SÄHKÖNJAKELU Bentoniittilohkojen puristamon sähkönjakelu Kapselointilaitoksen konttorin sähkönjakelu Informaatiorakennuksen sähkönjakelu Vierasmajojen sähkönjakelu LOUHEEN MURSKAUSASEMAN SÄHKÖNJAKELU ALUEVALAISTUKSEN SÄHKÖNJAKELU Tie- ja aukiovalaistus Julkisivuvalaistus MAADOITUKSET LOISTEHON KOMPENSOINTI VIITTEET LIITTEET... 45
9 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: kv -suurjännitejärjestelmä /231 V ---pienjännitejärjestelmä /231 V -dieselvarmennettu pienjännitejärjestelmä /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 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
10 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.
11 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 mm 2 :n kaapelia asennetaan rinnan, jolloin vaiheen poikkipinnaksi tulee 370 mm 2. Kaapelina käytetään alumiinimaakaapelia. Kaupunkialueen ulkopuolella kaapelit nostetaan pylvääseen ja loppusijoituslaitokselle rakennetaan SAX -avojohto (päällystetty avojohto suurjännitteelle ). Johto rakennetaan kaksoisjohtona, jossa asennetaan rinnan kaksi 150 mm 2 johdinta vaihetta kohden. Näin asennettuna vaihejohtimen poikkipinnaksi saadaan 300 mm 2. 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
12 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 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 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.
13 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 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 Kuva 2. Ekosafe -puistomuuntamon rakennetta /3/
14 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 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.
15 9 4 TYÖKUILURAKENNUKSEN SÄHKÖISTVS \olork shaft btilding J>.JOl 'iork shaft building AJOl 3L 50 Hz 20 kv 0 20 kv:n syöttö k apse loi n tilai to ks elle shattbuilding 3L+N+PE 50 Hz V ö o;::: E 3 - ffi ;ll:;"g.,. <.5 i <»,.-= \lork <hait o rfic BJA21 3L N PE 50 Hz V :::: ;::,.. c;:,.. =- :te 1 'w'ater purificaticn plant BJ.I.2J 3L N PE 50 Hz 400/231 V \lorksla11boiding BUB 2L M PE - 48 VOC N'-iCMK3x Kuva 3. Työkuilurakennuksen kautta tapahtuvan sähkönjakelun periaate.
16 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 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.
17 ,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 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 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 Akkutilat Tasavirtajätjestelmien akut vaativat omat muista laitteista erilliset tilansa. Akkutilojen tulee olla mielellään ikkunattomia, kuivia ja lämpötila-alueeltaan 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-
18 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 mm 2 :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.
19 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-
20 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 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
21 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.
22 16 Tasajännitekeskus BUB ja varaajat BTN ja BTP sijoitetaan samoihin sähkötiloihin muiden työkuilurakennuksen sähkökeskusten kanssa. Akustot BTC ja BTD on sijoitettava omiin ilmastoituihin akkuhuoneisiinsa. :no B-r, LJ=4UI.:l J L.2 =2 13 '/ s :s: u <l > s-;:: L 1=4CO V U2=26 'i 1... L+ M L- BUS ;<. z,; 'CC 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 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-
23 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 Työkuilun kaapeliasennukset Halogeenittomat ja palo-ominaisuuksiltaan IEC 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.
24 18 5 LOPPUSIJOITUSTILOJEN SÄHKÖISTYS Loppusijoitustilat sijaitsevat noin 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. jgsitory spaces 3L - 50 Hz 20 kv 20 kv:n sym tö työkuilurakennukse s t o. -.Jo:> -or._,<= "-'10',..,.;:;: ::'; -. "' g o-- r ; c: 0 """ 0..:::::: """' "'..., =..::= s 3 - BTQ U1=400 V U2=26 VDC - 5r{ shaft building 2Lti Pf - 46 VDC l BTF cnr -...-=:: :E: - UJ"'-0 0.3::2-2 il -Ef VI 5 g - - o "' C)= :-::-=:;i" t;; g_ [ 13..:.o '2' D BBT kva?0 kv - :±2x25 % 400 V Oyn 11 cnr o,ö' a.o - 1,...:;.e::o= i FP2" V'l -, o-.. 35" o VlO-c; "" <::::),.,.:::; e; ;:-i...::= V> g Kuva 6. Loppusijoitustilojen sähkönjakeluverkon periaate.
25 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 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 k W :n sähkötehontarpeeseen 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.
26 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 ,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
27 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 Keskustunnelin voimanjakelu BBT 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.