Jakeluverkon sähkötekninen nykytila-analyysi ja suojaus- sekä korvauskytkentätarkastelut

Abstract

Suomen yhteiskuntaa laajasti koskettava energiamurros, jossa pyritään siirtymään fossiilisista polttoaineista kohti vähähiilisiä ja uusiutuvia energiamuotoja, asettaa sähköverkolle merkittäviä haasteita. Uusiutuvien energialähteiden, kuten aurinko- ja tuulivoiman, hajautettu tuotanto, sähköistymisen lisääntyminen liikenteessä ja teollisuudessa sekä uudet suuret kuormat, kuten sähkökattilat ja akkuvarastot, muuttavat sähkön kulkusuuntia ja lisäävät verkon kuormitusta sekä sen vaihtelua. Tämän opinnäytetyön tavoitteena oli analysoida Savon Voima Verkko Oy:n jakeluverkon sähköteknistä nykytilaa ja arvioida sen kykyä vastata energiamurroksen mukanaan tuomiin muutoksiin. Työssä selvitettiin, mitkä verkonosat ja sähköasemat vaativat erityistä huomiota ja mahdollisia kehitystoimenpiteitä jakeluverkon luotettavuuden ja toimintavarmuuden turvaamiseksi tulevaisuudessa. Työssä hyödynnettiin Savon Voima Verkko Oy:n TietoEvry NIS -verkkotietojärjestelmää, jonka avulla analysoitiin sähköasemien nykytilaa tehonjaon, kuormitettavuuksien ja jännitteenalenemien osalta. Tämän jälkeen viidelle merkittävien tulevaisuuden muutosten kohteena olevalle sähköasemalle tehtiin yksityiskohtaiset suojaus- ja korvauskytkentätarkastelut. Tässä julkisessa raportissa näistä tarkasteluista esitellään case-esimerkkinä Vieremän sähköaseman analyysit. Muiden sähköasemien tarkastelujen tulokset on annettu tilaajalle eikä niitä esitetä tässä julkisessa opinnäytetyössä. Suojaustarkasteluissa arvioitiin suojauksen toimivuutta ja johto-osuuksien oikosulkukestoisuutta, huomioiden myös tulevat suurliittymät ja kantaverkon ääriolosuhteet. Korvauskytkentätarkasteluissa selvitettiin asemien kykyä ylläpitää sähkönjakelua päämuuntajan vikatilanteessa (N-1-tilanne) ja arvioitiin kytkentäohjelmien ajantasaisuutta. Tulokset osoittivat, että jakeluverkon nykytilassa tietyillä johtolähdöillä esiintyy kehityskohteita tehokertoimissa, tehohäviöissä, kuormitusasteissa ja jännitteenalenemissa Savon Voima Verkon ohjeistukseen nähden. Tarkasteluissa havaittiin kehitystarpeita johto-osuuksien valmiuksissa ja jakelumuuntamoiden maadoitusjärjestelmissä. Suunnitellut uudet suuret kuormat vaikuttavat olennaisesti N-1-tilanteiden hallintaan. Joidenkin asemien nykyiset korvauskytkentäohjelmat vaativat päivitystä tai kuormanrajoituksia päämuuntajien kuormituksen hallitsemiseksi uusien kuormien myötä. Erityisesti tietyillä asemilla, kuten Kiuruveden, Vieremän ja Pitkälahden sähköasemilla yhden päämuuntajan varassa toimiminen uusien kuormien kanssa voi johtaa merkittävään ylikuormitukseen. Myös joidenkin asemien, kuten Vieremän ja Keiteleen korvauskytkennöissä naapuriasemilta syötettäessä havaittiin ylikuormituksia ja suuria jännitteenalenemia tietyillä syöttöreiteillä sekä tarvetta tarkastella suojauksen selektiivisyyttä. Työ tuotti Savon Voima Verkolle tärkeää tietoa verkon kehitystarpeista.