Suomen sähköverkko

Kaupunki- kauppala- ja maaseutusähkölaitokset

Sähkön tultua Suomeen 1880-luvun taitteessa (kokeilu Helsingin rautatieaseman vieressä 10.12.1877 ja Finlaysonin Plevna tehdassalin valaistus Tampereella 15.3.1882) useimmat sähköverkot olivat aluksi laitoskohtaisia, tai paikallisia ja laajenivat alueellisiksi 1920-luvulle mennessä, jolloin pieniä sähkölaitoksia oli Suomessa noin 200. Suurimmissa kaupungeissa oli omat niin sanotut sähkötehtaat, kun taas pienemmissä teollisuustaajamissa teollisuusyritykset rakensivat ympäröivälle lähialueelle sähköverkon ja toimittivat sähköenergian, joka usein oli vesivoimalla tuotettua.

Teollisuus ja valaistus

Sähkön tärkein julkinen käyttösovellus oli aivan alussa katuvalaistus ja lähinnä lamppukuorman syötössä oli käytössä tasajännitejakelu, usein 127 V. Sähkö tuotettiin yleensä höyry-, tai dieselgeneraattoreilla ja samalla ladattiin akkuja, jotka syöttivät vähäisen kuorman aikaan yöllä verkkoa ja moottorigeneraattorit saatettiin sammuttaa. Tasajännitejakelusta kuitenkin luovuttiin paikkakunnittain 1910–1930 -luvuilla sähkön kulutuksen kasvaessa ja vaihtovirtatekniikan teknisten etujen takia. Monissa kaupungeissa ja asutustaajamissa muutettiin 1950-luvun alussa Suomen Sähkölaitosyhdistyksen ohjelman mukaan 3 kV keskijänniteverkkoja 20 kV verkoiksi ja samaan aikaan 220/127 V jakelujännite kuluttajille nostettiin 380/220 V jännitteeksi, koska keskijänniteverkkojen muuntajat piti joka tapauksessa uusia.

Jännitteen lisääminen 220 volttiin

Muutoksia 127 voltista 220 volttiin oli tehty pienissä sähkölaitoksissa jo 1930-luvulta asti. Kuluttajien tavallisimpien sähkölaitteiden jännitemuutostyöt (mm. radiot, moottorit, joissa selvittiin kytkentämuutoksella) ja hehkulamppujen vaihdot hoitivat paikalliset sähkölaitokset, muiden sähkölaitteiden muutostyöt ja osan mittaroinnista maksoivat kuluttajat. Näin saatiin sähkön hävikkiä ja siirtohäviöitä vähennettyä ja siirtokapasiteettia kohotettua. Maaseudulla keskijänniteverkot oli jo alun perin rakennettu 20 kV jännitteelle ja jakelujännite oli 380/220V.
Suomen ensimmäinen suurjänniteyhteys 7,8 kV:n jännitteellä valmistui 1898 ja yhdisti Laatokan Karjalassa Uuksunjokeen rakennetut vesivoimalat Ylä-Uuksunkoski, Kivikulmankoski ja Jukakoski 7,5 km:n päässä sijainneille E. M. Meyer & Co.:n Pitkärannan kaivoksien uudelle sähkömagneettiselle rikastuslaitokselle. Seuraavana vuonna valmistui samanpituinen suurjännitelinja Läskelän vesivoimalaitokselta Välimäen rautakaivokselle. Täysin suomalaisvoimin toteutetun Lavolankosken vesivoimalan sähköä alettiin siirtää vuoden 1900 syksyltä Viipurin Neitsytniemen muuntoasemalle 33 km:n matkan 15 kV jännitteellä.
1912 rakennettiin Suomen pisin 20 kV:n linja Rauman höyryvoima-asemalta Peipohjaan ja vuonna 1921 70 kV:n siirtoyhteys Äetsän vesivoimalaitokselta Poriin Rosenlewin tehtaille. Tällaiset lähinnä 1910–1920-luvulla rakennetut alueverkot yhdistivät voimalaitoksia ja kaupunkeja useiden kymmenien kilometrien säteellä. Tornion sähkölaitos osti v. 1924 alkaen sähköä Ruotsista Ekfors Kraftilta 20 kV (v. 1943 40 kV) siirtoyhteydellä.

Suomen valtakunnallinen kantasähköverkko

Varsinaisen kantaverkon alkuhetki oli Imatrankosken vesivoimalaitoksen ja sen Turkuun ja Viipuriin yhdistävän 563 kilometrin mittaisen Suomen ensimmäisen 110 kV:n suurjännitesiirtojohdon, eli niin sanotun Rautarouva-linjan käyttöönotto 16. tammikuuta 1929. Tähän runkoyhteyteen liitettiin sähköasemien kautta sen varrella sijainneita sähkölaitosten alueverkkoja, muun muassa Helsingin 35 kV alueverkko. Linjan länsipäähän rakennettiin v. 1939 tasaamaan ja varmistamaan sähköntuotantoa Vanajan höyry­voima­laitoksen ensimmäinen yksikkö teholtaan 40 MW.
Vähäsateisten vuosien 1932–1934 aiheuttama vesivoimapula johti teollisuudessa sähköpulaan, joka rajoitti laajentuvaa teollisuustuotantoa ja nosti kustannuksia varsinkin Kymenlaaksossa. Teollisuus joutui ostamaan sähköä Imatran Voimalta ja tuottamaan sitä kivihiilellä vuonna 1932. Teollisuus päätti heti rakentaa Vuokseen oman vesivoimalan ja sille omaa rinnakkaista sähkönsiirtoverkkoa. Verkon ensimmäinen osa rakennettiin samanaikaisesti Vuokseen rakennetun Rouhialan 100 MW vesivoimalaitoksen kanssa, joka valmistui 1937. 
Rouhialan sähköä käyttivät osakkaat Kymin Osakeyhtiö Kuusankoskella, Enso-Gutzeit Imatralla, Yhtyneet Paperitehtaat, Etelä-Suomen Voima, Tampella ja Ahlström. 120 kV:n siirtolinja rakennettiin Rouhialasta Imatralle, sekä Inkeroisiin, mistä se haarautui Kyminlinnaan ja Kuusankoskelle. Myös Simpeleen paperitehtaan oma 47 kV:n johto liitettiin Rouhialan vesivoimalaitokseen. ESV:n 1930 valmistunut 70 kV:n linja Kymijoelta Porvoon kautta Helsinkiin liitettiin tähän Rouhialan Voima Oy:n verkkoon Kyminlinnasta, sekä Inkeroisista. Imatran Voiman siirtoverkko ja teollisuuden oma siirtoverkko olivat suoraan yhdistettynä toisiinsa vain Korialta aina 1950-luvulle asti.

Valtakunnallinen sähköistäminen

Sähköjä asennettiin aluksi kaupunkitalouksiin ja teollisuuspaikkakunnille. 1920-luvulla neljäsosassa kodeista oli hehkulamppuvalaistus. Talvisodan syttyessä 1939 Suomen maaseudun asumuksista noin puolet oli sähkön käyttäjiä. Suuri osa näistä talouksista sijoittui Etelä-Suomeen. 
1950- ja 1960-luvut olivat vilkasta linjojen rakentamisen aikaa. 1970-luvun alussa sähköttömiä talouksia oli enää Itä- ja Pohjois-Suomessa.
1970-luvun puolivälissä Suomessa oli 35 000 sähkötöntä taloutta. Lapin, Kainuun, Pohjois-Karjalan ja Hämeen perukoille sähköistys eteni hitaasti.
Maaseudun sähköistämisessä oli huomattavia alueellisia eroja. Uudistuksen esteinä olivat köyhyys, harva asutus ja hankalat luonnonolot. 
Lappi ei ollut viimeisiä alueita sähkön piirissä, sillä Itä-Suomen järvialueet ja saaristo saivat sähkönsä vielä hitaammin.
Viimeisimpinä kylinä Suomessa sähköt sai Kilpisjärvi Enontekiöllä. Se liitettiin valtakunnan sähköverkkoon vuonna 1981.
Vuonna 1987 sähköistettiin Kittilän Pokka.

Toiminnallisuus

Suomessa tuotettu ja ulkomailta ostettu energia siirretään verkkoyhtiöille ja teollisuudelle kanta- ja alueverkkojen avulla. Jakeluverkko taas koostuu keski- ja pienjännitejohdoista.
Suomessa suurjänniteverkkoa kutsutaan kanta- ja alueverkoksi. Kantaverkko koostuu 400-, 220- ja tärkeimmistä 110 kV:n voimansiirtojohdoista sähköasemineen. Alueverkko puolestaan käsittää muun muassa valtaosan 110 kV:n johdoista. 
Eristimet ovat nykyään lasia tai komposiittimateriaaleja; ennen ne olivat posliinia. Eristinketju voi olla muodoltaan I-tyyppinen tai V-tyyppinen. 
Toimilupa 110 kV:n - 440 kV:n sähkön siirtämiseen Suomessa on Enso Alueverkko Oy:llä, EPV Alueverkko Oy:llä, Kittilän Alueverkko Oy:llä, Lapin Sähköverkko Oy:llä, Mäntän Energia Oy:llä, Porvoon Alueverkko Oy:llä, PVO-Alueverkot Oy:llä, Satapirkan Sähkö Oy:llä, Satavakka Oy:llä, Sähkö-Virkeät Oy:llä, UPM Sähkönsiirto Oy:llä, Ääneverkko Oy:llä ja Fingrid Oy:llä. Suomessa kantasähköverkosta vastaa Fingrid Oy.
Jakeluverkot 110 kV:n sähköasemilta kuluttajille koostuvat nykyään suurimmaksi osaksi 20 kV:n johdoista sähköasemien ja jakelumuuntajien välillä sekä 400 voltin pienjänniteverkosta jakelumuuntajilta kuluttajille. Joissain kaupungeissa on käytössä myös 6 ja 10 kV:n jännitetasot. Käytössä on vähenevissä määrin myös 30 ja 45 kV:n jakeluverkkoja pienempien asutuskeskusten välillä. Näitä korvataan lyhyemmillä matkoilla vahvistamalla 20 kV:n verkkoja ja pidemmillä matkoilla rakentamalla 110 kV:n johtoja ja sähköasemia.
Kokeilukäyttöön on Suomessa rakennettu (Suur-Savon Sähkö Oy) kolmiportaista jakeluverkkoa, jossa 20 kV:n keskijänniteverkosta sähkö siirretään kuluttajan lähettyville 1 kV:n verkossa ennen muuntamista 0,4 kV:iin. 1 000 V:n verkoilla voidaan korvata häiriöherkkiä 20 kV:n verkon lyhyitä, alle muutamien kilometrien haarajohtoja lähinnä vapaa-ajan asunnoille. Nykyisen 230/400 V jakelujärjestelmän johdot ja muut komponentit soveltuva sellaisenaan 1 kV:n vaihtojänniteelle (tai ±1,5 kV tasajännitteelle). Järjestelmä vähentää johtokatujen tarvetta ja mahdollistaa kaapelin maahan auraamisen. Lisäkustannuksina on kuitenkin 1/0,4 kV muuntaja, sekä järjestelmän vaatima suojalaitteisto, jolla muun muassa rajoitetaan kosketusjännitettä vikatapauksissa.
Suomen sähköverkon omistuksesta ja ylläpidosta huolehtii kaksi eri ryhmää. Fingrid Oyj:n hallinnoimaan kantaverkkoon kuuluu yli 14 000 kilometriä voimajohtoja ja noin sata sähköasemaa. Muista verkoista huolehtivat paikalliset sähkönsiirtoyhtiöt.