Suurjännitemuuntaja. Öljyllä täytetty tankki, jonka päällä näkyy sylinterin muotoinen konservaattoritankki.
Kuvan lähde ja krediitit: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:CG_Autotrafo_4002904.jpg
12. huhtikuuta 1991 Olkiluoto 2:n päämuuntaja syttyi yhtäkkiä tuleen aiheuttaen koko voimalaitoksen irtoamisen verkosta. Reaktorin turvallisuus- ja jäähdytysjärjestelmät olivat tämän seurauksena 7,5 tuntia dieselgeneraattorien varassa. Mutta mitä oli oikein tapahtunut? Miksi muuntaja syttyy tuleen, tai jopa räjähtää, kesken käytön?
Valtakunnanverkon suurjännitemuuntajat ovat rakenteeltaan öljytäytteisiä, ja muuntajan käämien eristeenä toimii paperi. Vuosikymmenien saatossa tämä paperieriste voi alkaa haurastua, varsinkin jos muuntajaöljyssä on kosteutta seassa. Haurastumisen saatosta muuntajassa voi tapahtua läpilyöntejä, valokaaria yms. ei-haluttuja ilmiöitä.
Duvalin kolmio. PD = osittaispurkaus, T1 = terminen vika alle 300 °C, T2 = terminen vika 300-700 °C, T3 = terminen vika yli 700 °C, D1 = matalan energian purkaus (kipinöinti), D2 = korkean energian purkaus (valokaari), DT = sekoitus sähköisiä ja lämpövikoja.
Kuvan lähde ja krediitit: https://commons.m.wikimedia.org/wiki/File:Duval_Triangle_1.png
Tällaisen seurauksena muuntajaöljy, joka on useimmiten mineraaliöljyä, eli kohtalaisen yksinkertaisista hiilivedyistä koostuvaa ainetta, voi alkaa hajota ja tuottaa nk. vikakaasuja. Näihin vikakaasuihin lukeutuvat mm. vety, metaani, eteeni ja asetyleeni. Nämä kaasut kuullessaan lukija saa varmaankin käsityksen siitä, miten muuntaja voi syttyä tuleen. Palava kaasu ja kipinä kun eivät ole ideaalinen yhdistelmä.
Muuntajan rakenteeseen kuuluu sen päällä oleva konservaattori, tyhjä tankki, joka mahdollistaa öljyn lämpölaajenemisen käytön ja ulkolämpötilan mukaan. Tähän yhteyteen on yleensä asennettu nk. Buchholzin rele, laite joka havaitsee mikäli jotain kaasua alkaa muodostua ja katkaisee virran muuntajasta. Tämä laite kuitenkin havaitsee vain tilanteen jossa kaasua muodostuu runsaasti.
Muuntajien kuntoa voidaan valvoa nk. vikakaasuanalyysillä (englanniksi dissolved gas analysis, DGA). Perinteisesti tätä on tehty niin, että joku menee välillä paikan päälle muuntajalle, ottaa sieltä öljynäytteen ja tälle tehdään analyysi laboratoriossa esim. kaasukromatografialla. Nykyään markkinoilla on laitteita, jotka kiinnitetään muuntajaan, ja jotka analysoivat öljyä automaattisesti 24/7. Näin vikoihin voidaan reagoida heti, toisin kuin laboratorionäytteillä, ja nämä kunnonvalvontalaitteet lisäävätkin merkittävästi sähköverkon toimintavarmuutta.
DGA-analyysin hyvä puoli on myös se, että se ei pelkästään kerro että muuntajassa on vikakaasua, vaan sen avulla voidaan päätellä kaasujen koostumuksesta, millainen vika muuntajassa tarkalleen ottaen on. Tähän on käytössä apuna Duvalin kolmio, joka kertoo 3 yleisimmän vikakaasun (metaani, eteeni ja asetyleeni) suhteiden avulla vian tyypin.
Lähtökohtaisesti öljytäytteinen muuntaja paperieristeillä on hyvin kestävä. Niitä on käytetty yli 100 vuotta, ja jotkut ovat kestäneet jopa tuon vuosisadan verran käytössä. Keskimäärin puolet muuntajista kestää 50 vuotta käytössä. Nämä isot muuntajat maksavat satojatuhansia, jopa miljoonia, per yksikkö, joten niiden käyttöikä halutaan maksimoida niin ekologisista kuin taloudellisistakin syistä.
Vikakaasuanalyysi havaitsee pienetkin pitoisuudet kaasuja, joten ongelmiin voidaan puuttua varhaisessa vaiheessa ja pitää muuntaja kunnossa. Vikakaasujen lisäksi on tärkeää tarkkailla myös muuntajaöljyn kosteutta, sillä öljyn tulisi olla mahdollimman kuivaa paperin eliniän pidentämiseksi. Näillä avuilla nykyään esimerkiksi Olkiluoto 2:n vuoden 1991 muuntajapalon kaltainen tilanne voidaan välttää kokonaan. •
Taneli Prittinen