Source: http://docplayer.fi/3653483-Kunto-ja-kuormitusdatan-kaytto-pienjanniteverkon-saneerauspaatosten-tukena.html
Timestamp: 2016-12-04 21:27:43+00:00
Document Index: 3019345

Matched Legal Cases: ['kko ', 'kko ', 'kko ', 'kko ', 'kko ', 'kko ', 'kko ', 'kko ', 'kko ', 'kko ', 'kko ', 'kko ', 'kko ', 'kko ', 'kko ', 'kko ', 'kko ', 'kko ', 'kko ', 'kko ', 'kko ', 'kko ', 'kko ', 'kko ', 'kko ', 'kko ', 'kko ', 'kko ', 'kko ', 'kko ', 'kko ', 'kko ', 'kko ', 'kko ', 'kko ', 'kko ', 'kko ', 'kko ', 'kko ', 'kko ', 'kko ', 'kko ', 'kko ', 'kko ', 'kko\n', 'kko ', 'kko ', 'kko\n', 'kko ', 'kko ', 'kko ', 'KKO\n', 'KKO ', 'kko ', 'KKO ', 'kko ', 'kko ', 'kko ', 'kko ', 'kko ', 'kko ', 'kko ']

⭐Kunto- ja kuormitusdatan käyttö pienjänniteverkon saneerauspäätösten tukena
Kunto- ja kuormitusdatan käyttö pienjänniteverkon saneerauspäätösten tukena
Download "Kunto- ja kuormitusdatan käyttö pienjänniteverkon saneerauspäätösten tukena"
1 Riikka Hakala Kunto- ja kuormitusdatan käyttö pienjänniteverkon saneerauspäätösten tukena Sähkötekniikan korkeakoulu Diplomityö Espoo Työn valvoja: Työn ohjaaja: Professori Matti Lehtonen DI Osmo Auvinen2 i AALTO-YLIOPISTO SÄHKÖTEKNIIKAN KORKEAKOULU DIPLOMITYÖN TIIVISTELMÄ Tekijä: Riikka Hakala Työn nimi: Kunto- ja kuormitusdatan käyttö pienjänniteverkon saneerauspäätösten tukena Päivämäärä: Kieli: suomi Sivumäärä: 6+74 Koulutusohjelma: Elektroniikka ja sähkötekniikka Vastuuopettaja: Prof. Matti Lehtonen Ohjaaja: DI Osmo Auvinen Tässä työssä rakennettiin jakeluverkkoyhtiön käyttöön pienjänniteverkon saneerauspäätöksiä tukeva pisteytys- ja päätöksentekotyökalu, jolla voidaan aiempaa paremmin hyödyntää verkkotietojärjestelmästä ja muista lähteistä saatavilla olevaa verkkoinformaatiota. Pisteytysjärjestelmässä pienjänniteverkolle annetaan pisteitä johtojen kuormituksen ja jännitteenaleneman rajojen ylityksestä, verkon oikosulku- ja vikasuojauksen puutteista sekä ilmajohtoverkon mekaanisesta kunnosta. Verkon sähköisen laskennan tulosten perusteella annettavia pisteitä painotetaan lisäksi asiakkaiden lukumäärä- ja kokotiedoilla. Kokonaispistemäärän perusteella voidaan tunnistaa saneeraustarpeessa nykyhetkellä ja lähitulevaisuudessa olevat johtolähdöt ja järjestää ne toimenpiteiden kiireellisyyden mukaan. Verkon sähköisessä laskennassa hyödynnettiin asiakkaiden tuntimittausdataa, jota muokattiin muuntopiirikohtaisella lämpötilakorjauskertoimella ja pienen asiakasmäärän kulutuksen tuntivaihtelun huomioivalla ylityskertoimella. Kunto- ja kuormituspisteytyksen lisäksi taulukkomuotoinen päätöksentekotyökalu mahdollistaa muun saneerauspäätökseen ja projektien aikatauluttamiseen vaikuttavan tiedon, kuten kj-tavoiteverkkosuunnitelman, alueen kaavoitustilanteen ja muun infrastruktuurin rakentamisaikataulujen järjestelmällisen keräämisen. Pisteytysjärjestelmää käyttämällä on mahdollista löytää kiireellisimmässä saneeraustarpeessa olevat kohteet, määrittää niille mielekäs toteutusaikataulu ja saada näin kohdistettua kunnossapidon resurssit parhaiten verkon suorituskykyä ja turvallisuutta parantaviin kohteisiin. Avainsanat: sähkönjakelu, pienjänniteverkko, verkko-omaisuuden hallinta, kuormitusanalyysi, kunnonhallinta Tiivistelmä3 ii AALTO UNIVERSITY SCHOOL OF ELECTRICAL ENGINEERING ABSTRACT OF THE MASTER S THESIS Author: Riikka Hakala Title: Evaluating low voltage network renovation projects based on condition and load capacity data Date: Language: Finnish Number of pages: 6+74 Degree programme: Electrical Engineering Supervisor: Prof. Matti Lehtonen Advisor: MSc (Tech) Osmo Auvinen The purpose of this thesis was to create a scoring and evaluation tool to support a distribution network company in their low voltage network renovation decisions. The main targets were to utilize the available network information for identifying the low voltage feeds in most urgent need of renovation measures and to gather the additional information needed in choosing and scheduling the projects. The developed evaluation method scores the low voltage feeds according to their load grade, voltage drop, as well as their short circuit and fault protection qualities. These scores are subsequently weighted by the number and size of the customers along the feed. Additionally, the mechanical condition of the feed is scored. The load flow and short circuit calculations are based on the customers hourly measured energy consumption data, modified with a substation-level temperature correction factor and a factor taking account of the power variation in a small group of customers. This method enables the network company to choose and schedule the low voltage renovation projects in a manner that efficiently uses the resources allocated for improving the performance and safety of the low voltage network. Key words: electricity distribution, low voltage network, network asset management, load analysis, condition management Abstract in English4 iii Alkulause Tämä diplomityö on tehty Keravan Energia -konserniin kuuluvan Etelä-Suomen Energia Oy:n toimeksiannosta, opinnäytteenä Aalto-yliopiston Sähkötekniikan korkeakoululle. Työn valvojana toimi professori Matti Lehtonen ja ohjaajana Keravan Energian sähköverkkoliiketoiminnan johtaja, DI Osmo Auvinen. Haluaisin kiittää lämpimästi molempia näkemyksen ja asiantuntemuksen jakamisesta sekä valaisevista keskusteluista. Keravan Energian aina ystävällisiltä työntekijöiltä löytyi kerta toisensa jälkeen kaikki työssä etenemiseen tarvitsemani tiedot ja neuvot. Lämmin kiitokseni teille avusta ja kannustavasta asenteestanne! Työni aikana sain arvokasta taustamateriaalia ja keskusteluapua myös Helen Sähköverkko Oy:n Pirjo Heineltä ja Loiste Sähköverkko Oy:n Jussi Niskaselta. Kiitos teille kummallekin! Perheeni, ystäväni ja läheiseni tekivät opiskelustani mahdollista ja opettivat keskittymään olennaiseen. Kiitos, rakkaat, olette minulle tärkeitä. Keravalla Riikka Hakala5 iv Sisällysluettelo Tiivistelmä... i Abstract in English... ii Alkulause... iii Sisällysluettelo... iv Lyhenteet... vi 1 Johdanto Toimeksiantaja ja lähtötilanne Keravan Energia -konserni Etelä-Suomen Energia Oy:n jakeluverkkoalue Verkkotietojärjestelmä Pienjänniteverkko Pienjänniteverkon tekninen rakenne Pienjänniteverkon kuormitus Kuormitusmallit Kuormituksen kehittyminen Kuormitusennusteen laskeminen Sähköntoimituksen AMR-mittaus AMR-datan käyttö verkon mitoituslaskennassa Pienjänniteverkon mitoituksen laskeminen Johtojen ja suojalaitteiden sähköinen mitoitus Sähkön laatu Pienjännitejakelun laatuvirheiden syyt Sähkön laatukriteerit ja toimitusvarmuus Verkko-omaisuuden hallinta Verkon kehittäminen Verkon kunnossapito Pj-kuntotarkastukset ESU:n verkossa Ikääntyneen pj-verkon viat Pj-verkon saneerausvaihtoehdot Energiaviraston regulaatiomalli Päätöksentekomallit Priorisointimenetelmät Optimointimenetelmät Aineisto ja pisteytysmenetelmä Tarkasteltavien muuntopiirien valinta Kuormitustarkastelu Indeksisarja- ja AMR-kuormituslaskennan tulosten vertailu AMR-datan lämpötilakorjaus... 396 v AMR-laskenta ja mitoitusmarginaalit Kuormituspisteytys Kuormituksen aikavälitarkastelu ja kaavoitus Kaavoitus Uusien asiakkaiden kytkeminen Kuntopisteytys Saneerausprojektien priorisointi ja aikataulutus Tavoiteverkkotarkastelu Muu kunnallistekniikka Tulokset Verkkotietoa hyödyntävä päätöksentekomalli Esimerkkikohteiden pisteytys Muuntopiiri EM Muuntopiiri EM Muuntopiiri EM Yhteenveto ja johtopäätökset Lähteet... 697 vi Lyhenteet AJK AMKA AMR AXMK CCA EPDB ESU EV KAH KJ MCMK NIS nzeb PEN PJ PJK SLY VTJ aikajälleenkytkentä päällystetty riippukierrekaapeli, jota käytetään yleisesti pienjänniteilmajohtoverkoissa Automated Meter Reading, etäluettava tuntimittarointi alumiinijohtiminen, PEX-muovieristetty maakaapeli kuparia, kromia ja arseenia sisältävä puunsuoja-aine Energy Performance of the Buildings Directive, rakennusten energiatehokkuusdirektiivi Etelä-Suomen Energia Oy Energiavirasto (aik. Energiamarkkinavirasto) keskeytyksestä aiheutunut haitta keskijännitetaso, 1-36 kv kuparijohtiminen, PVC-muovieristeinen maakaapeli Network Information System, verkkotietojärjestelmä, VTJ Nearly Zero-Energy Building, lähes nollaenergiatalo yhdistetty suojamaa- ja nollajohdin pienjännitetaso, 0,4 1 kv pikajälleenkytkentä Suomen Sähkölaitosyhdistys ry., nykyään Sähköenergialiitto SENER ry. verkkotietojärjestelmä8 1 1 Johdanto Vanhenevat sähköverkot ja kasvaneet vaatimukset niiden suorituskyvylle ovat yhdistelmä, joka asettaa haasteita jakeluverkkoyhtiöiden omaisuudenhallinnalle. Yritysten ja yksityishenkilöiden käyttämät, tietotekniikkaa ja automaatiota hyödyntävät laitteistot ovat herkkiä sähkökatkoille ja jännitepoikkeamille, ja monet yhteiskunnan elintärkeätkin toiminnot ovat täysin riippuvaisia keskeytyksettömästä sähkönjakelusta. Tarve paremmalle sähkön laadulle ja käyttövarmuudelle ovat johtaneet niin Suomessa kuin monissa muissakin länsimaissa tiukentuneisiin viranomaisvaatimuksiin ja sähköverkkotoiminnan regulaation lisääntymiseen. Suomen sähkönjakeluverkko on rakennettu pääosin lukujen aikana, joten suuri määrä jakeluverkkoa on tällä hetkellä elinkaarensa loppupäässä tai ylittänyt alun perin suunnitellun pitoaikansa. [1] Ikääntyvän verkon huono kunto tai riittämättömäksi käynyt sähkönsiirtokapasiteetti ovatkin usein perusteina sähköverkon korvausinvestoinneille. Toisaalta alueiden käyttötarpeiden muutokset ja kaavoitussuunnitelmat voivat aikaansaada hyväkuntoisenkin verkon uusimistarpeen, jos verkon kapasiteetti ei riitä kasvavan kuormituksen tarpeisiin tai sen rakenne ei enää palvele muuttunutta ympäristöä. Vaikka sähkönjakelun luotettavuuden kannalta 20 kilovoltin keskijänniteverkon suorituskyky on avainasemassa, suurin verkostomassa, noin 2/3 johtokilometreistä, sijaitsee 0,4 kv:n jännitetasolla. Pienjänniteverkon saneerauspäätöksillä onkin suuri taloudellinen merkitys verkkoyhtiön omaisuudenhallinnassa. Jakeluverkkotoiminta on Suomessa jaettu alueisiin, joilla luvanvaraisesti toimivilla jakeluverkonhaltijoilla on yksinoikeus verkkoliiketoimintaan. Toiminnan monopoliluonteen vuoksi lainsäädäntö ja viranomaisregulaatio antavat paikallisille sähköverkonhaltijoille tarkat raamit liiketoiminnan hinnoittelulle ja investointeihin käytettävissä oleville varoille sitomalla toiminnasta saatavan tuoton suuruuden verkon arvoon ja palvelun laatutasoon. Regulaation tarkoituksena on kannustaa sähköverkkoyhtiöitä tehokkaaseen ja suunnitelmalliseen omaisuudenhallintaan sekä verkon arvon ja käyttövarmuuden kasvattamiseen, jotta asiakkaiden kokema sähköntoimituksen laatu säilyisi riittävän hyvällä tasolla. Verkon ikärakenteesta johtuen uusimisvuoroon tulevaa pienjänniteverkkoa on kuitenkin runsaasti. Jotta rajalliset investointi- ja henkilöresurssit tulisivat käytetyiksi mahdollisimman tehokkaasti, tarvitaan tehokkaita, verkostodataa hyödyntäviä työkaluja saneeraus- ja investointipäätösten avuksi. Verkkotietojärjestelmien ja liittymien tuntiperusteisen energiankulutusmittauksen (AMR) avulla verkon tilasta ja kuormituksesta on saatavissa aiempaa tarkempaa tietoa. Etäluettava mittaus mahdollistaa verkon kuormitustietojen järjestelmällisen keräämisen, hallinnan ja analysoinnin. Tuntimittausdataa on myös mahdollista käyttää verkon nykyisen kuormitustilan analysoinnin lisäksi alueellisen kuormituksen tulevaisuuden kehityksen ja tulevien investointitarpeiden ennustamiseen. Myös verkkokomponenttien määräaikaistarkastuksissa kerättävä kunto- ja vikatietokanta helpottaa verkon uusimistarpeiden ja -aikataulujen määrittelyä. Massiivisen datamäärän muuntaminen hyödylliseksi informaatioksi ja sen käyttö kustannustehokkaan verkkoomaisuudenhallinnan apuna vaativat kuitenkin uusien käytäntöjen ja työtapojen luomista ja käyttöönottoa. Tämä diplomityö on tehty Keravan Energia -konserniin kuuluvan Etelä-Suomen Energia Oy:n toimeksiannosta ja sen tarkoituksena on tutkia, miten verkkotietojärjestelmän avulla kerättävää ja hallinnoitavaa dataa voidaan hyödyntää 400 voltin pienjänniteilmaverkon saneerauspäätöksiä tehtäessä. Työn tavoitteena oli luoda päätöksenteon avuksi työprosessi, pisteytysjärjestelmä ja päätöksentekotyökalu, jonka avulla9 pienjänniteverkon saneerauskohteet voitaisiin tunnistaa ja priorisoida perustuen verkkotietojärjestelmästä saatavissa olevaan kuormitus- ja kuntotietoon sekä käyttövarmuus- ja turvallisuusvaatimuksiin. Työssä keskitytään tarkastelemaan Etelä- Suomen Energia Oy:n jakeluverkkoaluetta Sipoossa. Pisteytysjärjestelmää luotaessa on hyödynnetty Trimble NIS - verkkotietojärjestelmän (aik. Tekla NIS) tarjoamia valmiita työkaluja kuormitus- ja kuntotietojen keräämiseen, hallintaan ja analysoimiseen. Itse pisteytysjärjestelmä rakennettiin tätä työtä varten taulukkolaskentaohjelma avulla, mutta myöhemmin on tarkoitus tutkia, onko se muokattavissa toimimaan Trimblen verkkotietojärjestelmän Paikkatietoanalyysi -sovelluksen sisällä osittain tai kokonaan. Pisteytys voidaan suorittaa pienjänniteverkon osille johtolähdöittäin ja näin saada vastaus kysymykseen, mitkä verkon osista ovat kiireellisimpien toimenpiteiden tarpeessa tällä hetkellä ja lähimmän 5 vuoden sisällä. Samalla johtolähdöille voidaan kerätä saneerausprojektien aikataulutukseen vaikuttavat tiedot, kuten keskijänniteverkon tavoitesuunnitelman tila, mahdolliset kaavoitussuunnitelmat alueella, sekä alueen muiden toimijoiden kaivu- ja rakennustöiden aikataulut. Työn aluksi esitellään työn toimeksiantaja ja kuvaillaan tarkasteltavan jakeluverkkoalueen nykytilannetta ja tulevien vuosien kehitystä. Verkon mitoitukseen ja kuntoon sekä kuormitusennusteisiin liittyvä teoreettinen tausta ja verkko-omaisuuden hallintaa ohjaavat viranomaisvaatimukset käydään myös läpi. Luvussa 8 esitetään pisteytysmenetelmän luomisprosessi ja lopputulos, ja luvussa 9 havainnollistetaan menetelmän käyttöä esimerkkimuuntopiirien avulla. 210 3 2 Toimeksiantaja ja lähtötilanne 2.1 Keravan Energia -konserni Keravan Energia Oy ja sen tytäryhtiö Etelä-Suomen Energia Oy (ESU) muodostavat yhdessä Keravan Energia -konsernin, joka myy ja toimittaa sähköä, kaukolämpöä ja maakaasua toiminta-alueellaan (kuva 1), sekä käy sähkökauppaa koko Suomen alueella. Konsernin omistavat Keravan kaupunki ja Sipoon kunta 96,5 % ja 3,5 % omistusosuuksin. Koko konsernin sähköverkkoliiketoiminnoilla on yhteensä noin sähkönsiirtoasiakasta. Keravan Energia Oy vastaa sähkön siirrosta ja jakelusta sekä sähköverkon rakentamisesta ja ylläpidosta Keravan kaupungin alueella ja Etelä-Suomen Energia Oy:n vastuualue puolestaan kattaa Sipoon kunnan alueen, sekä osan Itä- Helsinkiä ja Porvoota. [2] 2.2 Etelä-Suomen Energia Oy:n jakeluverkkoalue Työn toimeksiantajalla Etelä-Suomen Energia Oy:llä sähkönsiirtoasiakkaita on noin , ja se toimittaa vuosittain noin 220 GWh:n edestä sähköenergiaa asiakkailleen. Johtokilometrejä yhtiön hallinnassa on noin 1800, joista yli 70 % on pienjännitejohtoa. [3] ESU:n jakelualue on aluerakenteeltaan maaseutuvoittoista. Tiheimmät asutuskeskukset ovat Sipoon kunnan keskusta Nikkilä ja Etelä-Sipoossa sijaitseva Söderkulla, joissa keski- ja pienjänniteverkko on suurimmaksi osaksi maakaapeloitua. Keskustaajamien ulkopuolella alue koostuu kylämäisistä pientaloalueista, maatalousalueista, laajoista metsäalueista sekä saaristosta. Maaseutualueilla sähköverkko on suurelta osin iäkästä ilmajohtoverkkoa lähes puolet alueen pienjännitepylväistä on kyllästetty ennen vuotta Kokonaiskaapelointiaste koko jakeluverkkoalueella on tällä hetkellä 26,3 %. Taulukko 1. Etelä-Suomen Energia Oy:n jakeluverkko lukuina. Sähkönjakeluasiakkaita kpl Keskijänniteverkkoa 520 km Pienjänniteverkkoa km Pienjänniteverkon kaapelointiaste 26,3 % Pj-muuntopiirien lukumäärä 611 kpl Toimitettu sähköenergia vuonna GWh Väestön määrän ESU:n alueella odotetaan kasvavan voimakkaasti Sipoon strategisen yleiskaava 2025:n mukaan kunta varautuu uuteen asukkaaseen vuoteen 2025 mennessä. Uusi asutusrakentaminen pyritään keskittämään olemassa olevien taajama-alueiden yhteyteen Nikkilään, Söderkullaan ja Talman alueelle [4][5]. Sipoon kunnan lähivuosien strategiaan kuuluu väestönkasvun lisäksi myös kunnassa toimivien yritysten määrän kasvattaminen, mihin pyritään muun muassa kaavoittamalla lisää tontteja elinkeinoelämän käyttöön. [5] [6]11 4 Tämän hetken tietoihin perustuen Etelä-Suomen Energiassa varaudutaan asiakasmäärän kaksinkertaistumiseen asiakkaaseen vuoteen 2028 mennessä. Tämän lisäksi odotetaan kaavoituspäätöksiä Karhusaaren ja Östersundomin alueilta, joille kaavaillaan yhteensä kymmenien tuhansien asukkaiden asuinalueita. [7] ESU:n jakeluverkkoalueen keski- ja pienjänniteverkoissa on siis tehtävä tulevina vuosina samaan aikaan sekä suuria laajennusinvestointeja että vanhenevan verkon korvausinvestointeja. Kuva 1. Keravan Energia Oy:n ja Etelä-Suomen Energia Oy:n jakeluverkkoalueet 2.3 Verkkotietojärjestelmä Keravan Energia -konsernissa on käytössä paikkatietopohjainen verkkotietojärjestelmä Trimble (aik. Tekla) NIS Energy 14.1, jolla suoritetaan verkon suunnitteluun, dokumentointiin, verkostolaskentaan ja kunnonhallintaan liittyviä tehtäviä. Pienjänniteverkon sähköistä laskentaa varten Trimble NIS:ssä on verkon oikosulkukestoisuuslaskennan ja tehonjakolaskennan moduulit. [8] Kuntotietojen ja niiden pohjalta luotavien korjaustoimenpiteiden käsittelyyn tarkoitettu Trimble NIS Kunnossapito -sovellus otettiin yhtiössä järjestelmälliseen käyttöön vuonna 2012, mistä lähtien maastolaitteella kerätyt kuntotiedot on tallennettu12 5 laitekohtaisesti suoraan verkkotietokantaan. Ennen vuotta 2012 Excel-taulukon avulla kerättyjä kuntotietoja on siirretty järjestelmään jälkeenpäin, mutta ne eivät ole sisällöltään täysin yhdenmukaisia nykyjärjestelmän kanssa. AMR-tuntimittausdata saatiin verkkotietojärjestelmän käyttöön alkuvuodesta Paikkatietoja hyödyntävän Trimble NIS TSA -paikkatietoanalyysimoduulin käyttöönotto suunnittelun apuvälineeksi tapahtui tämän työn tekemisen yhteydessä syksyn 2014 aikana. 3 Pienjänniteverkko Pienjänniteverkko (pj-verkko) sijaitsee sähkönjakelujärjestelmässä lähimpänä kuluttajaa ja sen pääjännite on Suomessa 400 V. Suomen sähkönsiirtojärjestelmän ylimmällä tasolla kantaverkon järjestelmävastaava Fingrid Oy huolehtii maanlaajuisesta sähkönsiirrosta, kansainvälisestä yhteistyöstä ja kantaverkon tehotasapainon ylläpidosta. Kantaverkossa sähköenergiaa siirretään 400 ja 110 kilovoltin suurjännitetasoilla. Siirtoverkko on rakenteeltaan silmukoitu ja sitä myös käytetään silmukoituna, mikä lisää sähkönsiirron luotettavuutta. [9] Paikalliset jakeluverkonhaltijat liittyvät kantaverkkoon yleensä 110 kilovoltin jänniteportaassa. Jakeluverkot on myös osittain rakennettu silmukoiduiksi varasyöttöyhteyksien turvaamiseksi, mutta niitä käytetään säteittäisinä muun muassa jännitteensäädön ja suojausten toteuttamisen yksinkertaistamiseksi. Sähköenergia on perinteisesti kulkenut jakeluverkossa vain yhteen suuntaan, tuotannosta kuluttajalle, mutta hajautetun sähköntuotannon lisääntyminen on muuttamassa tätä tilannetta. Yhä useampi kuluttaja toimii myös sähkön tuottajana ja syöttää ylijäämäsähkönsä paikallisen sähkönjakeluyhtiön sähköverkkoon. Jakeluverkonhaltijan 110 kv:n sähköasemilta syötetään päämuuntajien välityksellä keskijänniteverkon (kj-verkko) johtolähtöjä, joiden nimellisjännitetaso on Suomessa yleisimmin 20 kv. Osa suuria sähkötehoja tarvitsevista asiakkaista liittyy suoraan keskijänniteverkkoon, mutta suurin osa sähkönsiirtoasiakkaista saa sähkönsä pienjänniteverkon välityksellä, jota syötetään keskijänniteverkkoon kytketyillä 20/0,4 kv:n jakelumuuntajilla. Haja-asutusalueiden pienitehoiset, kymmenien tai muutaman sadan kilovolttiampeerin tehoiset muuntamot on rakennettu usein pylväsmuuntamoiksi. Taajamissa ja kaupunkialueilla käytetään enimmäkseen koppimaisia puistomuuntamoita tai muuntamot sijoitetaan kiinteistöjen teknisiin tiloihin. Taajamien muuntajatehot ovat yleensä 1000 kva:n suuruusluokkaa. [10] Yhden jakelumuuntajan syöttämät johtolähdöt ja niihin kytketyt asiakasliittymät muodostavat muuntopiirin. Muuntopiirin rakenne on erityyppisillä alueilla hyvin erinäköinen. Haja-asutusalueilla, joilla asiakkaita on johtokilometreihin nähden vähän, pj-verkko on useimmiten toteutettu säteittäisiksi rakennetuilla ilmajohdoilla. Vian sattuessa varasyöttömahdollisuutta ei välttämättä ole ja asiakkaan käyttökatko kestää niin kauan kunnes vika on saatu korjattua. Tiheään asutetuilla keskusta- tai taajama-alueilla pj-verkko on useimmiten kaapeloitu maan alle. Muuntopiirejä on tiheässä, joten ne voivat vikatilanteissa toimia toistensa varasyöttöjärjestelminä pienillä kytkentämuutoksilla. Sekä kaapelointi että rengasmainen verkkorakenne lisäävät asiakkaiden kokemaa käyttövarmuutta. Toisaalta kaapeliverkossa sattuvan vian paikantaminen ja korjaaminen saattavat kestää huomattavasti ilmajohtoverkkoa kauemmin. Kuvassa 2 a) on esimerkki haja-asutusalueen ja kuvassa 2 b) keskusta-alueen muuntopiirin tyypillisestä rakenteesta.13 6 Kuva 2 a). Pj-verkon tyypillinen rakenne haja-asutusalueella. Kuva 2 b). Pj-verkon tyypillinen rakenne taajama-alueella. Häviöiden määrä suhteessa siirrettäviin tehoihin kasvaa aina pienemmälle jännitetasolle siirryttäessä, joten sähköenergia pyritään siirtämään keskijännitelähdöillä mahdollisimman lähelle asiakasta ennen jännitteen muuntamista pienjännitetasolle. Pienjänniteverkossa johtolähtöjen pituudet ovatkin yleensä suurimmillaan kilometrin luokkaa. Häviöiden ohella etäisyyttä jakelumuuntamosta rajoittaa johtopituuden mukana kasvava jännitteenalenema ja vikavirtojen pieneneminen esimerkiksi oikosulkutilanteessa syntyvän virran on oltava niin suuri, että verkon suojalaitteet pystyvät erottamaan vian normaalitilan kuormitusvirrasta. [10]14 7 3.1 Pienjänniteverkon tekninen rakenne Suomessa on pienjännitejakelukäytössä 400 V:n kolmivaiheinen maadoitettu TN-C - vaihtosähköjärjestelmä. Kolmen vaihejohtimen lisäksi TN-C -järjestelmässä on PENjohdin, joka toimii yhdistettynä 0-johtimena ja suojamaadoitusjohtimena. Muuntamon toisiokäämi maadoitetaan tähtipisteestään ja maadoitukseen kytketään myös kaikkien jännitteelle alttiiden laitteiden suojamaadoitukset (kuva 3). Kuva 3. Pienjänniteverkko, TN-C -järjestelmä. Ilmajohtoasennuksissa on alun perin käytetty vioille ja kosketustapaturmille altista avokuparijohtoa, jota on ESU:n verkossa jäljellä noin 15 kilometriä. 60-luvulta lähtien ilmajohdot on toteutettu muovieristeellä päällystetyllä AMKAriippukierrekaapelilla, jolle riittää avojohtoa kapeampi johtokäytävä ja joka kestää jonkin verran esimerkiksi oksakosketuksia sähkönjakelun keskeytymättä. AMKAjohdon poikkipinnaksi valitaan kuormituksen mukaan mm 2. Eristämätön PEN-johdin toimii myös AMKA-johdon kannattimena, jonka varassa se ripustetaan pylvääseen. AMKA:n lisäksi ESU:n verkossa on jonkin verran myös täysin kosketuseristettyjä ilmakaapeleita, jotka ovat AMKA:a raskasrakenteisempia, mutta säävarmempia ja turvallisempia käytössä. Ilmajohtojen pylvästys on useimmiten toteutettu puupylväillä, jotka on kyllästetty CCA- (kupari-kromi-arseeni), kupariyhdiste- tai kreosoottikyllästeellä. Näistä yleisimmin käytetyn CCA-kyllästeen käyttö on ollut kiellettyä EU-alueella vuodesta 2006 lähtien. [11] Maakaapeloidun pienjänniteverkon uusissa asennuksissa on yleisimmin käytössä PEX-eristeinen AXMK-alumiinikaapeli, jonka neljä johdinta on kerrattu yhteen ja suojattu mekaanisesti kestävillä ja vesitiiviillä eristekerroksilla. Aiemmin yleisessä käytössä olleita kaapelityyppejä kuten MCMK-kuparikaapeleita, on verkossa myös runsaasti. Maakaapeliverkossa johtojen haaroitus ja asiakkaiden liittymisjohtojen kytkeminen tapahtuu yleensä jakokaapeissa. Pienjänniteverkossa johtojen oikosulku- ja ylijännitesuojaukseen käytetään ggtyypin yleissulakkeita, jotka sijaitsevat kaapeliverkon tapauksessa jakokaapissa ja ilmajohtoverkossa muuntamolla tai pitkillä ilmajohto-osuuksilla pylväässä välivarokkeena. [10]15 8 3.2 Pienjänniteverkon kuormitus Pienjänniteverkon johtimet ja suojauslaitteet mitoitetaan siihen liittyvien asiakkaiden huippukuorman perusteella. Erityyppisten asiakkaiden kuormitusprofiilit poikkeavat toisistaan; esimerkiksi asuinkerrostalon ja toimistorakennuksen kulutushuiput ovat erisuuruiset ja osuvat eri ajankohtiin. Suuria käyttäjäjoukkoja tarkasteltaessa myös huippukuormien satunnaisvaihtelun vaikutus pienenee. Näistä syistä erilaisia asiakasliittymiä sisältävän muuntopiirin kokonaishuippukuorma on pienempi kuin yksittäisten asiakkaiden kulutushuippujen summa. [10] Mitoituslaskennan ongelma on kuitenkin tarkkojen hetkellisten kuormitushuipputietojen puute; asiakkaan hetkellistä huipputehoa P max ei yleensä tunneta. Asiakkaiden sähkönkulutus mitataan ja laskutetaan kulutetun energiamäärän perusteella, joten tarkkaa tietoa on ainoastaan laskutuskauden kulutetusta energiasta, tai AMRtuntimittarien tapauksessa jokaisen tunnin aikana kulutetusta energiamäärästä (kw), eli tunnin keskitehosta (kwh/h). Eri asiakastyyppien hetkellisiä kuormitustehoja voidaan arvioida energiankulutustietojen pohjalta kuormitusmallien avulla. [10] Kuormitusmallit Karkea arvio suuren asiakasmäärän yhteen lasketusta huipputehosta P max kilowatteina vuosienergian W perusteella saadaan niin sanotulla Velanderin kaavalla. [10] (2) Kaavassa käytettävät kertoimet k i eri käyttäjäryhmille, kuten kotitalous- tai palveluasiakkaille, on saatu kokemuksen ja mittausten avulla. Huipputehojen ja kulutuksen ajallisen vaihtelun mallintamiseen on käytetty 90- luvulta alkaen silloisen Suomen Sähkölaitosyhdistyksen (SLY) laajojen asiakasmittausten avulla tuottamia tyyppikuormituskäyriä. [12] Niiden avulla voidaan arvioida yksittäisten asiakkaiden kuormitusprofiileja vuosienergian ja käyttäjätyypin perusteella. Tyyppikuormituksen indeksisarjat on määritelty erikseen 40 erilaiselle käyttäjäryhmälle eri vuodenaikoina, viikonpäivinä ja tunteina. Näin on saatu mallinnettua erilaisten sähkönkäyttäjien kulutuksen riippuvuus vuodenajasta, lämpötilasta, vuorokaudenajasta sekä arki-, aatto- tai pyhäpäivistä. Sähköverkkoyhtiöiden asiakastietojärjestelmässä jokainen asiakas on määritelty kuuluvaksi johonkin näistä tyyppikuluttajaryhmistä. Näin ollen verkkotietojärjestelmien verkon mitoituslaskennassa ja kuormitusmallinnuksessa kuormituskäyriä voidaan käyttää mallintamaan kunkin asiakkaan kuorman ajallista ja lämpötilan mukaista käyttäytymistä. Mallissa vuosi on jaettu kahden viikon pituisiin jaksoihin, joista jokaiselle on laskettu käyttäjäryhmäkohtaiset kaksiviikkoisindeksit. Kaksiviikkoisindeksi on prosenttiluku, joka kuvaa, kuinka paljon kyseisen kahden viikon keskiteho poikkeaa käyttäjäryhmän vuotuisesta keskitehosta ja sillä huomioidaan vuodenajan ja lämpötilan vaikutus asiakkaan sähkönkulutukseen. Arki-, aatto- ja pyhäpäiville on vastaavasti laskettu tunti-indeksit, jotka kuvaavat jokaisen tunnin poikkeamaa kyseisen kaksiviikkoisjakson keskitehosta tällä käyttäjäryhmällä. Esimerkkejä erilaisten sähkönkäyttäjäryhmien tyyppikuormitusprofiileista on esitetty kuvassa 4. Ylimmät käyrät kuvaavat sellaisen asuinrakennuksen huippukulutusvuorokausien kulutusprofiilia, jossa on suora sähkölämmitys ja käyttövesi lämmitetään päivällä. Keskimmäiset käyrät kuvaavat varaavan sähkölämmityksen kohteen16 9 huippuvuorokausien kulutusprofiilia, jossa lämmitys kytkeytyy päälle yösähkötariffin ajaksi. Alimpana esitetään kummankin kohteen vuosikulutusprofiilit, joista nähdään sähkölämmityksen voimakas vuodenaikavaihtelu. Kuva 4. Suoran ja varaavan sähkölämmityksen SLY:n tyyppikuormituskäyrien mukaiset vuorokausi- ja vuosikulutusprofiilit. [12]17 10 Arvio tiettyyn ryhmään kuuluvan asiakkaan tietylle kaksiviikkoisjakson tunnille osuvasta tuntikeskitehosta saadaan laskettua asiakkaan vuosienergian sekä kaksiviikkois- ja tunti-indeksien avulla. [10] (3) = käyttäjäryhmään r kuuluvan asiakkaan tuntikeskiteho ajankohdalle i = käyttäjäryhmään r kuuluvan asiakkaan vuosienergia = 2-viikkoisindeksi käyttäjäryhmän r jaksolle i = tunti-indeksi käyttäjäryhmän r ajankohdalle i Tyyppikuormituskäyriä luotaessa mittaustuloksia on korjattu lämpötilakorjauskertoimella, joka kuvaa mittaushetken lämpötilan poikkeamaa kaksiviikkoisjaksolle määritellystä referenssilämpötilasta. [10] [13] Korjauskerrointa voidaan käyttää myös lasketun tuntikeskitehon korjaamiseksi tutkittavana ajankohtana vallitsevan tai verkonsuunnittelun mitoitusperusteeksi valitun ulkolämpötilan mukaiseksi. [13] Esimerkiksi Trimble NIS Laskentasovelluksessa voidaan indeksisarjoja käytettäessä laskentalämpötila valita vapaasti. [14] ( ) ( ) (4) ( ) = lämpötilakorjattu 2-viikkoisindeksi = alkuperäinen 2-viikkoisindeksi käyttäjäryhmän r jaksolle i = käyttäjäryhmälle ominainen lämpötilariippuvuus (esim. 4 % / C) ( ) = lämpötilan poikkeama referenssilämpötilasta W Tyyppikuormituskäyrillä laskettavat tuntitehot kuvaavat melko hyvin suuren käyttäjämäärän tehonvaihtelua. Käyttäjien todelliset huipputehot ovat kuitenkin pjverkon suunnittelussa mitoittavia suureita ja ne saattavat poiketa paljonkin laskennallisista tuntikeskitehoista. Mitä pienempää määrää käyttäjiä tarkastellaan kerralla, sitä suurempaa on satunnaisvaihtelu. Tehohuippujen satunnaisvaihtelua mallinnetaan useimmiten normaalijakaumalla. Jos oletetaan, että satunnaisvaihtelu yhden käyttäjäryhmä sisällä noudattaa normaalijakaumaa, saadaan haluttua ylitystodennäköisyyttä vastaava huipputeho laskettua keskitehon, käyttäjämäärän ja ylitystodennäköisyyden avulla. [10] [13] (5) = valitun todennäköisyyden mukainen tehon huippuarvo = laskennassa mukana olevien käyttäjien määrä = keskiteho = normeeratun normaalijakauman kertymäfunktion arvo valitulle todennäköisyydelle a, esim. taulukkokirjasta = normaalijakauman hajonta18 11 Usean käyttäjäryhmän yhteinen huippukuorma saadaan lopuksi summaamalla käyttäjämäärillä painotetut keskitehot ja hajonnat. [10] [13] ( ) (6) Asiakasryhmälle tyypillinen hajonta ja valittu laskennallisen huipputehon ylitystodennäköisyys vaikuttavat siihen, kuinka suuri marginaali mitoitukseen suunnitellaan. 1 % ylitystodennäköisyyden valinta antaa huomattavasti suuremman maksimitehon arvon kuin esimerkiksi 5 %. Hajonnan vaikutus pienenee siirryttäessä tarkastelemaan suurempaa käyttäjäryhmää. [10] Tunti-indeksisarjoja käytettäessä yksittäisten asiakkaiden huomattavat poikkeamat tyyppikäyristä ja asiakastietojen vanheneminen tuottavat mitoituslaskelmiin virhettä. Esimerkiksi tilanteessa, jossa samassa muuntopiirissä useampi asiakas vaihtaa lämmityksensä öljylämmityksestä sähköä kuluttavaan lämpöpumppulämmitykseen, asiakkaiden kulutusprofiili muuttuu oleellisesti, mutta tieto muutoksista ei välttämättä kulkeudu sähköverkkoyhtiöön saakka. Asiakkaan kuormitusprofiilia saattavat muuttaa merkittävästi monet muutkin liittymissopimuksen solmimisen jälkeen käyttöön otetut asennukset, kuten sähkön pientuotantolaitteistot. Tällöin olemassa olevan verkon mitoituslaskennat suoritetaan pahimmillaan täysin väärillä lähtötiedoilla Kuormituksen kehittyminen Kuormitusennusteita tehdään sähkönjakeluyhtiöissä useisiin käyttötarkoituksiin ja eripituisille aikaväleille. Sähkömarkkinoita ja energianhankintaa varten tarvitaan lyhyen aikavälin ennusteita lähipäiville tai -viikoille, verkon suunnittelun ja kehittämisen tarpeisiin taas tehdään komponenttien pitkien pitoaikojen vuoksi usean kymmenen vuoden pituisia ennusteita. [13] Kuormituksen kasvunopeus vaihtelee erilaisilla alueilla. Kasvavissa taajamissa kasvu voi olla 3-5 %:n luokkaa vuodessa, mikä tarkoittaa kymmenessä vuodessa 60 % kasvua. Maaseudun haja-asutusalueilla taas sähköenergian kulutus saattaa jopa pienentyä. [10] Pitkän aikavälin kuormitusennusteen lähtötietoina ovat nykyisen kuormituksen energiankulutustiedot ja niiden historiallinen kehitys alueella, mistä voidaan tehdä rajoitetusti päätelmiä tulevaisuuden kehityksestä. Kunnan kaavoituksesta ja rakentamislupa-asioista vastaavilta tahoilta on saatavissa tietoja alueen asukas- ja työpaikkamäärissä tapahtumassa olevista muutoksista. Esimerkiksi asemakaavassa määritellään tarkasti rakennettavan alueen kerrosneliömetrit ja se, ovatko ne tyypiltään esimerkiksi erillistaloja, asuinkerrostaloja vai liikehuoneistoja. Näille eri rakennustyypeille on määritelty energiatehokkuuskatselmusten perusteella keskimääräisiä sähkö- ja lämpöenergiankulutuksen ominaisarvoja ja niiden vaihteluvälejä, joiden perusteella voidaan laskea arvio alueelle suunniteltujen rakennusten sähkönkulutuksesta [15][16]. Kun asemakaava vahvistetaan, sen ohjaama rakentaminen alkaa yleensä jo lähivuosina. Se, kuinka suuri osa kaavoitetusta rakennusalasta tullaan todellisuudessa rakentamaan, vaihtelee muun muassa alueen tyypin ja yleisen taloustilanteen mukaan. Uuden rakennuskannan pinta-ala saadaan joka tapauksessa asemakaavan perusteella sekä asiantuntija-arvioiden avulla luotavia skenaarioita käyttäen haarukoitua nykyisen ja kaavassa määritellyn kokonaispintaalan välille.19 12 Kuormituksen kasvunopeuteen vaikuttavat rakentamisen lisäksi yleiset sähkönkäytön trendit eli muutokset sähkölaitteiden määrissä, energiankulutuksessa ja käyttötavoissa. Haja-asutusalueilla, joilla uudisrakentaminen on vähäistä, nämä ovat lähes ainoita kuormituksen muutoksen syitä. Kulutusta muuttavat lukuisat, osittain toisiaan vastaan toimivat mekanismit, mikä tekee muutoksesta pidemmän päälle vaikean ennustettavan. Kotitalouksien sähkönkäyttö on kasvanut viimeiset 30 vuotta ja tulee todennäköisesti kasvamaan myös tulevina vuosikymmeninä huolimatta siitä, että yksittäisten laitteiden energiatehokkuus paranee jatkuvasti [17]. Esimerkiksi asuntojen valaistuksen sähkönkäyttö on vähentynyt huomattavasti energiansäästö- ja led-valaisimiin siirtymisen vuoksi, ja tietokoneiden kulutus pienentynyt sitä mukaa kun pöytäkoneet vaihtuvat kannettaviin ja mobiililaitteisiin. Toisaalta taas asumisväljyys, kotien varustelutaso ja laitteiden määrä pyrkivät kasvamaan jatkuvasti, ja uudet sähkön käyttötavat, kuten ilmastointi ja autojen sisätilalämmittimet yleistyvät, mikä riittää kasvattamaan sähkönkulutusta energiatehokkuuden kehittymisestä huolimatta. [17] Lisäksi eräät energiatehokkuustoimet, kuten öljylämmityksestä luopuminen tai sähköautoihin siirtyminen lisäävät sähkönkäyttöä, vaikka rakennuksen kokonaisenergiankulutus pienenisikin. Tilannetta monimutkaistaa edelleen erilaisten kotitalouksien sähkönkäytön kehityksessä havaittava hajonta; varustelutaso ja kotitalouteen kuuluvien asukkaiden määrä saattavat aiheuttaa samankokoisten asuintalojen vuosikulutuksissa useiden tuhansien kilowattituntien eron [17]. Vuoteen 2020 mennessä tulevat voimaan Euroopan komission Rakennusten energiatehokkuus -direktiivin (EPDB, Energy Performance of the Buildings Directive) mukaiset, uudet rakennusmääräykset. Direktiivin mukaan vuodesta 2019 lähtien viranomaisen omistamien tai niiden käyttöön rakennettavien julkisten rakennusten, ja vuodesta 2021 kaikkien uusien rakennusten, on oltava niin sanottuja lähes nollaenergiataloja (nzeb, Nearly Zero-Energy Building). Tällä tarkoitetaan, että rakennusten nettoenergiankulutuksen neliömetriä kohden on oltava hyvin pieni. Keinot tavoitteen saavuttamiseksi on jätetty direktiivissä auki, mutta ne voivat tarkoittaa esimerkiksi lisäeristämistä, ilmanvaihdon ja jätevesien lämmön talteenottoa, taloautomaatiota ja riittävää määrää tontilla tai lähialueella tuotettavaa uusiutuvaa energiaa, kuitenkin kustannustehokkuus, sisäilman laatu ja rakenteiden toimivuus huomioiden. Direktiiviin jätettyjen tulkinnanvaraisuuksien kuten rakennuksen riittävän pienen energiatehokkuusluvun, energiatehokkuustoimien vaikutusten laskentatapojen ja toteutusvaihtoehtojen määrittelyt on annettu kansallisella tasolla tehtäväksi. Työ onkin Suomessa jo pitkällä ja näillä näkymin määräykset saattavat meillä astua voimaan jopa vuoden etuajassa. [18] [19] Nämä uudet vaatimukset ovat jatkumoa jo toteutuneille uudis- ja korjausrakentamisen energiamääräysten asteittaiselle tiukentumiselle 2000-luvulla. Seurauksena uusien rakennusten kokonaisenergiankulutus on laskenut ja tulee laskemaan edelleen merkittävästi. Rakennusten sähkön käytön kannalta painopiste tulee siirtymään lämmityksestä jäähdytyksen suuntaan. Edellä kuvatut sähkönkäyttötapojen muutokset vaikuttavat käyttäjien kuormitusprofiileihin sekä huipputehojen arvoon ja ajankohtiin ja siten verkon mitoitukseen; esimerkiksi yleistyvät maa- ja ilmalämpöpumput ottavat käynnistyessään verkosta moninkertaisesti nimellistehoaan suurempia tehoja [20], mikä saattaa ylittää verkon suunnitellun huipputehokapasiteetin, vaikka keskimääräinen sähkönkulutus pysyisi ennallaan tai pienenisi. Eräs kuormahuippuja tasoittava sähkön käytön muutos tulevaisuudessa saattaa olla AMR-mittauksen mahdollistama kuormajoustosopimusten käyttöönotto. Kuorma-20 13 joustosopimuksissa asiakas luovuttaa verkkoyhtiölle oikeuden ajoittaa tiettyjen kuormien, kuten lämpöpumppujen käynnistyksen siten, että kuormitus jakautuu verkossa mahdollisimman tasaisesti. Lisääntyvien sähkökäyttöisten ajoneuvojen latauksen älykäs hallinta mahdollistaisi myös kuormituksen ajoittamisen hallinnan ja jopa energian varastoinnin. Huonosti hallittuna sähköautoihin siirtyminen sen sijaan kasvattaa huipputehon ja verkkokapasiteetin tarvetta. [13] [21] Kuormitusennusteen laskeminen Ennuste alueen sähköenergian kulutuksen muutoksesta tarkasteltavalla aikavälillä voidaan laskea kaavoitetulle alueelle, kun tiedot alueen rakennuskannasta, alueelle suunnitellusta uudisrakentamisesta ja rakennusten ominaiskulutuksista ovat tiedossa. [13] Alueen ominaiskulutus määritellään alueella kulutetun vuosienergian suhteena alueen rakennusten yhteenlaskettuun kerrosalaan ja sen yksikkö on kwh / kerros-. Ominaiskulutus = laskutettu vuosienergia / rakennettu kerrosala (7) Odotettavissa oleva vuosienergian lisäys saadaan uuden rakentamisen ja uusien rakennusten ominaiskulutuksen tulona. Jos oletetaan, että huipputeho kasvaa samassa suhteessa kuin vuosienergia, voidaan suuntaa-antava tehon kasvuprosentti laskea energiankulutuksen muutoksen avulla [13]: (Nykyinen vuosienergia + arvioitu nykyisen rakennuskannan kulutuksen muutos (8) + uusi kerrosala * uuden kerrosalan ominaiskulutus) / Nykyinen vuosienergia. Haja-asutusalueiden sähkön käytön muutosten mallintamiseen on tällä hetkellä olemassa hyvin vähän työkaluja. Tilastotietoa kulutuksen alueellisesta kehittymisestä aiempina vuosina on saatavilla, mutta paikallisesti muutosten nopeus saattaa vaihdella paljonkin, koska pienen kuluttajajoukon kuormituksessa esimerkiksi lämmitystavan vaihdokset tai pientuotantolaitteistojen käyttöönotto näkyvät selvästi. Asiakkaiden sähköenergiankulutuksen AMR-tuntimittauksen tuottama tilastotieto saattaa tulevaisuudessa auttaa ennusteiden tekemisessä.21 14 4 Sähköntoimituksen AMR-mittaus AMR-sähkönkulutusmittarit (Automated Meter Reading) ovat elektronisia, etäluettavia asiakkaan sähkönkulutuksen mittauslaitteita, jotka ovat 2000-luvun aikana korvanneet perinteiset mekaaniset, paikan päällä luettavat sähkömittarit. Uudentyyppisten mittarien ansiosta asiakasliittymän sähkönkulutuksen aikakäyttäytymisestä, keskeytyksistä ja jakelujännitteen laadusta on saatavilla aiempaa tarkempaa tietoa, jota voidaan käyttää hyväksi jakeluverkkoyhtiön laskutuksessa, vianhallinnassa, vikojen paikantamisessa sekä sähköverkon rakennus-, kunnossapito- ja saneeraussuunnittelussa. AMR-mittaus tuottaa aikasarjan, joka sisältää sähköenergian kulutustiedon mittauspisteessä kilowatteina jokaiselta vuorokauden tunnilta. Tuntisarja sekä mahdolliset keskeytys- ja sähkönlaadun mittaustiedot siirretään kerran vuorokaudessa sähkönjakeluyhtiön tietokantaan esimerkiksi 3G-yhteyden tai sähköverkon kautta, ja sieltä verkkoyhtiön eri toimintojen, kuten verkonhallinnan ja asiakaspalvelun sekä asiakkaan omaan käyttöön. [13] Osa mittareista voidaan asettaa ilmoittamaan jakeluverkkoyhtiön valvomoon, kun jännite katkeaa tietyn mittaiseksi ajaksi, tai ylittää tai alittaa määritellyt raja-arvot. Sopiviin kohtiin verkkoa sijoitetut, katkosta hälyttävät mittarit voivat helpottaa huomattavasti pienjänniteverkon vianhallintaa ja vikojen paikallistamista. [22] Tilastoituja tietoja sähkönjakelun häiriöistä voidaan myös käyttää hyväksi verkon saneeraussuunnittelussa. Valtioneuvoston asetus sähköntoimitusten selvityksestä ja mittauksesta (66/2009) sääti AMR-mittauksen pakolliseksi Suomessa vuoden 2013 loppuun mennessä, jolloin käyttöpaikoista 80 % oli oltava etäluennan piirissä. [23] Suomi on ollut tässä kehityksessä maailman kärkeä. [24] Asetuksen taustalla on muun muassa EU:n Energiapalveludirektiivin vaatimukset ja pohjoismaisen sähkökaupan harmonisointipyrkimys mittareiden tuottama tarkka kuormitustieto mahdollistaa eri maiden keskenään epäyhdenmukaisista kuormituskäyrämalleista luopumisen energiakaupankäynnissä ja helpottaa sähkömarkkinoilla toimimista. Mittareiden lisäominaisuudet puolestaan mahdollistavat erilaiset energian säästö- ja energiatehokkuustoimet, kuten hajautetun sähköntuotannon liittämisen verkkoon ja kysyntäjouston toteuttamisen, ja niiden kautta CO 2 -päästöjen vähentämisen. [25] Sähköntoimituksen mittauksesta säätävässä asetuksessa kaikilta etäluettavilta mittareilta vaadittavia ominaisuuksia ovat tunneittaisen energialukeman eli tuntikeskitehon mittaus ja tallennus, yli 3 minuuttia kestävien sähkökatkojen rekisteröinti sekä valmius kuormanohjaukseen, jolla tarkoitetaan mahdollisuutta kytkeä asiakkaan laitteistoja automaattisesti päälle ja pois huippukuorma-aikoina. Kuormahuippujen hallintaan etäohjauksen avulla soveltuvia kuormia ovat esimerkiksi varaava sähkölämmitys ja lämpöpumput, ja ohjaussignaalina voidaan käyttää esimerkiksi sähkön tukkuhintaa. [10] Mittausasetuksen mukaan sähköverkkoyhtiön on tarjottava pyynnöstä asiakkaan käyttöön myös ominaisuuksiltaan monipuolisempi AMR-mittari, jolla voidaan edellisten lisäksi seurata sähköenergiankulutusta reaaliaikaisesti, ohjata useita kuormia ja mitata sähkön laatua sekä 3 minuuttia lyhyempiä katkoja. [13][23]22 AMR-datan käyttö verkon mitoituslaskennassa AMR-tuntimittauksella saatavan todellisen, asiakaskohtaisen sähkönkulutustiedon avulla on mahdollista tutkia tyyppikuormituskäyrälaskentaa tarkemmin verkon tehonjakoa ja kuormitusta. Tuhansien asiakkaiden tuntimittaustiedon käsitteleminen ei kuitenkaan valtavan datamäärän takia ole kovin yksinkertaista ja tuntimittaustiedon käytön menetelmät ja niiden kaupalliset sovellukset ovat vasta kehitteillä. Keravan Energia -yhtiöissä kattavaa AMR-mittausdataa on käytettävissä vuoden 2014 alusta alkaen. Kaikkia tuntimittauksen mahdollistamia ominaisuuksia, kuten keskeytyshälytyksiä ja sähkön laadun mittausta ei ole vielä saatu hyötykäyttöön johtuen muun muassa analyysityökalujen puutteesta ja tietojärjestelmien asettamista rajoitteista. Katkoista hälyttäviä mittareita on ESU:n maaseutuverkkoon asennettu valikoiduille paikoille noin 8000 kappaletta. Mittarit on asetettu hälyttämään vähintään 10 minuuttia kestävistä katkoista ja alle 207 voltin jännitteistä yhdessä tai useammassa vaiheessa. [22] Trimble NIS Laskentasovelluksella voidaan tällä hetkellä laskea pj-verkon tehonjako, oikosulkukestoisuus ja suojausten toiminta käyttämällä suoraan asiakkaiden AMR-tuntisarjoja täydennettynä puuttuvien tietojen osalta indeksisarjoilla. Koska toteutuneita lämpötiloja ei ole käytettävissä tuntimittausdatan rinnalla, ei esimerkiksi verkon mitoituslaskennassa vaadittavaa lämpötilakorjausta ole kuitenkaan mahdollista tehdä suoraan ohjelmassa. Näin ollen verkon mitoituksen riittävyys voidaan tarkistaa mittaustietojen avulla ainoastaan tunnin keskitehojen ja mittausjaksolla vallinneiden olosuhteiden osalta, jotka eivät vastaa kriittisintä mahdollista kulutustilannetta. Olemassa olevan verkon mitoituksen tarkistaminen AMR-tiedoilla onnistuu ainoastaan, jos kaikkien kuormitukseen osallistuvien asiakkaiden mittarit ovat tuottaneet mittausjaksolla hyväksyttäviä tuloksia, ja asiakkaiden kuormien lämpötilariippuvuus sekä huippukuormien poikkeamat tuntikeskitehosta voidaan määritellä luotettavasti. Tällaisten asioiden analysoiminen suuresta tietomäärästä vaatii suurta laskentatehoa ja taulukkolaskentaohjelmia kehittyneempiä työkaluja. Myöskään kuormitusennusteiden tai kuormien kasvuskenaarioiden luominen mittaustiedon pohjalta ei ole tällä hetkellä mahdollista suoraan verkkotietojärjestelmässä. Sen sijaan asiakaskohtaisten kulutusprofiilien luominen mittausdatan pohjalta onnistuu ja tätä ominaisuutta voitaisiin käyttää yksittäisten, suurten, kulutusprofiililtaan tyyppikuormituskäyristä poikkeavien asiakkaiden liittymispisteiden mallintamiseen verkostolaskennassa. AMR-datan paremman hyödyntämisen keinoja tutkitaan Suomessa parhaillaan Energia- ja ympäristöalan strategisen huippuosaamisen keskittymän CLEEN Oy:n SGEM-tutkimushankkeessa. [26] Hankkeessa on kartoitettu muun muassa alueellista sähkön käytön muutoksen ennustamista kaavoitusskenaarioiden ja AMR-datan avulla, asiakkaiden ryhmittelemistä kuormituksen koon ja aikakäyttäytymisen mukaan ja uusien tyyppikuormitusmallien luomista AMR-mittaustietoihin perustuen. [27][28][29] Kiinnostavia tuloksia asiakkaiden tarkemmasta luokittelusta kuluttajatyyppeihin on saatu Tampereen yliopiston ja VTT:n tutkimuksessa, jossa pääkomponentti- ja ISODATA -klusterointianalyysin avulla on pyritty tunnistamaan ja uudelleen luokittelemaan asiakkaiden kulutusprofiilit AMR-datasta. [27] Jatkotutkimuksessa selvitettiin myös uusien tyyppikuormituskäyrien luomista tuntimittausdatan pohjalta. Tässä tutkimuksessa käytettiin hyväksi Koillis-Satakunnan Sähkö Oy:n ja Elenia Oy:n hajaasutus- ja kaupunkiverkon asiakkaiden mittaustietoja. AMR-datan pohjalta mallinnettiin asiakkaiden lämpötilariippuvuudet ja kuormitusten satunnaisvaihtelu. Niiden23 avulla päivitettiin ensin olemassa olevat tyyppikuormituskäyrät ja sen jälkeen luokiteltiin asiakkaat uudestaan käyttäjäryhmiin ja laskettiin niille kokonaan uudet tyyppikuormituskäyrät. Suurille, löydettyihin luokkiin sopimattomille asiakkaille muodostettiin yksilölliset kuormitusprofiilit. Tutkimuksessa havaittiin, että molemmilla tavoilla on mahdollista tehdä tarkempia lyhyen aikavälin kuormitusennusteita kuin vanhoilla tyyppikuormituskäyrillä. Huippukuorman ennustamisen tarkkuudessa päivitetyillä kuormituskäyrillä ja uuden ryhmittelyn pohjalta tehdyillä käyrillä ei havaittu suurta eroa. Yksittäisten asiakkaiden kulutuksen satunnaisvaihtelu vaikeutti kuitenkin tarkkojen ennusteiden tekemistä pienille asiakasryhmille myös uusilla tyyppikuormituskäyrillä. [28] Aalto-yliopiston ja Helen Sähköverkko Oy:n yhteistyönä tehdyssä tutkimuksessa on puolestaan esitetty menetelmä uusien tyyppikuormituskäyrien muodostamiseksi jakeluverkkoyhtiöiden pitkän aikavälin suunnittelun tarpeisiin. Menetelmässä haettiin verkon kulutuspisteiden AMR-tuntisarjoista yhdenmukaisuuksia häivyttämällä ensin vuosienergia- eli kulutuksen kokotiedot ja etsimällä sitten pääkomponenttianalyysin avulla kulutuksen vaihtelua selittäviä tekijöitä. Tämän jälkeen kulutuspisteet jaettiin viiteen asiakastyyppiin K-means -klusteroinnin avulla ja niille muodostettiin kuormituskäyrämallit huomioiden kunkin asiakasryhmän kulutusta selittävät tärkeimmät tekijät, kuten ulkolämpötila, valoisan ajan pituus ja viikonpäivät. Kahden asiakasryhmän päiväkohtainen kulutuksen käyttäytyminen saatiin työssä mallinnettua hyvin tarkasti, mutta muun muassa kulutuksen tuntikäyttäytyminen ja kulutuksen hajonnan käyttäytyminen kuluttajaryhmän koon kasvaessa jäivät odottamaan lisätutkimusta.[29] Vaikka AMR-datan hyödyntämisen keinoja tutkitaan vilkkaasti, yksittäisten asiakkaiden tai pienten asiakasryhmien huippukuormien mallintamiseen ja pienjänniteverkon mitoittamiseen suoraan mittausdatan pohjalta ei vielä ole tarjolla valmiita, jakeluverkkoyhtiön käyttöön sopivia työkaluja. 1624 17 5 Pienjänniteverkon mitoituksen laskeminen Pienjänniteverkon sähköistä kuormitettavuutta rajoittaa johtojen terminen ja oikosulkukestoisuus, jännitteenalenema asiakkaiden liittymispisteissä sekä vikasuojalaitteiden toimivuus. Taloudelliselta kannalta verkon mitoituksessa on huomioitava alueen kuormitusten kehittyminen tulevaisuudessa ja sen mukaiset marginaalit sekä häviökustannukset, jotka saattavat muodostua suuriksi alimitoitetuilla johdoilla. Olemassa olevan verkon kuormitettavuuden riittävyys voidaan tarkistaa, kun tiedetään johdinten pituus ja sähköiset ominaisuudet, suojalaitteiden toimintavirrat ja - ajat, tutkittavan johtolähdön kuormitusten tyypit ja laskennalliset tai todelliset huipputehot sekä kuormituksen kasvuprosentit. 5.1 Johtojen ja suojalaitteiden sähköinen mitoitus Johdon sähköinen kuormitettavuus määräytyy suurimmasta johdolle sallittavasta lämpötilasta. Ylikuumeneminen vahingoittaa johdon eristeitä, heikentää johdinmateriaaleja ja aiheuttaa palo- tai tapaturmavaaran johdon ympäristössä. Pj-johdoilla on oltava myös kosketusjännitevikojen varalta suojaus, joka kytkee syötön nopeasti ja automaattisesti pois vikatilanteessa. Runko- ja liittymisjohdoilla suojan toiminta-ajan on nykyisen standardin mukaan jäätävä alle 5 sekunnin, mutta ennen vuotta 2007 rakennetuissa verkoissa ja vahoihin muuntopiireihin rakennettavissa uusissa johtohaaroissa maksimitoiminta-ajaksi on sallittu 15 sekuntia. Pj- johdot suojataan yleensä gg-tyypin yhdistelmäsulakkeilla, jotka toimivat samanaikaisesti ylikuormitus-, oikosulku- ja vikasuojina. [16] Eri johto- ja kaapelityypeille on määritelty niiden asennustavan mukaiset suurimmat sallitut kuormitusvirrat normaalissa käyttötilanteessa ja oikosulkukestoisuus yhden sekunnin arvona. [16][30] Taulukossa 2 on esitetty valmistajan AMKA-johdoille antamia sähköisiä ja kuormitettavuusarvoja. [31] Taulukko 2. AMKA-riippukierrekaapelien sähköisiä arvoja. [31]25 18 Johdon suurin sallittu kuormitusvirta voidaan laskea mitoitustehon (ks. luku 2.4) avulla (9) = kuormitusvirran maksimi = mitoitusteho = nimellisjännite 400 V = kuorman tehokerroin Oikosulkuvirran on pysyttävä johdolle sallittua maksimioikosulkuvirtaa pienempänä, mutta toisaalta oltava riittävän suuri, jotta johdonsuojalaitteet pystyvät erottamaan sen normaalitilan kuormitusvirrasta. Oikosulkuvirran arvo pj-verkossa on pienimmillään kaukana syöttöpisteestä tapahtuvassa vaihe- ja PEN-johtimen välisessä oikosulussa. Pienjänniteasennuksia käsittelevän standardin SFS mukaan oikosulkuvirran minimiarvon pj-liittymän päävarokkeilla tulisi olla vähintään 250 A [30][16]. Ennen vuotta 2000 rakennetuissa verkoissa voidaan sallia alle 63 ampeerin gg-sulakkeille 2,5 kertaa nimellisvirtaa suuremmat, ja yli 63 ampeerin gg-sulakkeille 3 kertaa nimellisvirtaa suuremmat oikosulkuvirran minimiarvot, kunhan pääsulakkeiden luona sulakkeen toiminta-aika pysyy kuitenkin alle 5 sekunnin. [16] Trimble NIS verkostolaskenta -sovelluksessa on otettu huomioon muuttuneet standardit, ja laskenta käyttää suojauksen toimivuuden tarkastelulaskuissa johdon ikätiedon tai muuntamon perustamisvuoden mukaisesti valittuja sähköturvallisuusmääräyksiä. [14] Yksivaiheisen oikosulkuvirran suuruus tarkastelupisteessä saadaan laskettua vaihejännitteen ja syöttävän verkon impedanssitietojen avulla [10]. ( ( )) ( ( )) (10) =1-vaiheinen oikosulkuvirta = vaihejännite = syöttävän muuntajan oikosulkuresistanssi = syöttävän muuntajan nollaresistanssi = syöttävän muuntajan oikosulkureaktanssi = syöttävän muuntajan nollareaktanssi = johdon pituus = vaihejohtimen resistanssi /km = nollajohtimen resistanssi /km = vaihejohtimen reaktanssi /km = vaihejohtimen nollareaktanssi /km = nollajohtimen reaktanssi /km26 19 Kuormitettavuuden ja suojauksen toimivuuden lisäksi johdon mitoituksessa on huomioitava myös kuluttajan sähkön laatuun vaikuttava jännitteenalenema. Jakelujännitteen tulisi Verkostosuositus SA 2:08:n mukaan olla asiakkaan liittymispisteessä korkeintaan 10 % nimellisjännitettä alempi, eli vähintään 207 V [16]. Pj-johdolla tapahtuvan jännitteenaleneman likiarvo prosentteina johdon syöttöpisteestä asiakkaan liittymispisteeseen voidaan laskea kaavalla [32] ( ) (11) jossa = jännitteenalenema prosentteina pääjännitteestä = johdon pituus (km) = pätövirta = loisvirta = johtimen ominaisresistanssi ( / km) = johtimen ominaisreaktanssi ( / km) Kuormituksen aiheuttamaa jännitteenalenemaa ja verkon jännitejäykkyyttä käsitellään tarkemmin sähkön laatuun liittyen luvussa 7.1.27 20 6 Sähkön laatu Sähkön toimituksen heikentynyt laatu on yksi monista pienjänniteverkon saneerausharkintaan johtavista syistä. Sähkön laatu muodostuu toimitusvarmuudesta eli katkottomuudesta, jännitetason pysyvyydestä ja vaihtojännitteen siniaallon laadusta. Laadun virheet häiritsevät monien sähkölaitteiden toimintaa ja saattavat aiheuttaa laiterikkoja. Sähkön laadun ongelmat ovat tähän asti tulleet sähköyhtiön tietoon lähinnä asiakasreklamaation johdosta tehtyjen mittausten kautta. Ikääntyvässä maaseutuverkossa yleisimmät asiakasreklamaatioiden aiheet ovat nopeat, toistuvat jännitemuutokset eli välkyntä (44 %) ja matala jännite (18 %) [33]. Etäluettavat AMR-tuntimittarit mahdollistavat verkkoyhtiöille paremman tiedonsaannin joistakin laatuvirheistä, sillä osaa mittareista voidaan käyttää tallentamaan ja hälyttämään jakelujännitteen poikkeamista kuten ali- tai ylijännitteistä ja katkoista. Kaikkia sähkön laadun tekijöitä, kuten jännitetasojen välkyntää ja sen häiritsevyyttä ei kuitenkaan voida AMR-mittareilla todeta, vaan pistemittauksia on edelleen tehtävä tarpeen mukaan liityntäpisteissä, joissa sähkön laadun epäillään poikkeavan noudatettavista laatuvaatimuksista. [33] 6.1 Pienjännitejakelun laatuvirheiden syyt Sähkönjakelun laatuvirheiden syyt vaihtelevat verkon vioista ja ympäristötekijöistä asiakkaan omien laitteiden aiheuttamiin häiriöihin. Hyväkuntoisessa, mitoitukseltaan riittävässä ja jännitejäykkyydeltään vahvassa pienjänniteverkossa sähkönjakelun laadun häiriöitä koetaan yleensä vähemmän kuin huonokuntoisissa ja heikoissa verkoissa. Sähkönjakelun hetkellinen katkeaminen aiheutuu usein automaattisten verkonsuojalaitteiden tai ylijännitesuojan toiminnasta keskijänniteverkossa. Pika- ja aikajälleenkytkennöillä (PJK ja AJK) saadaan selvitettyä itsestään poistuvat keskijänniteverkon viat, kuten salamaniskun aiheuttamat maasulut tai eläinten aiheuttamat oikosulut johdoilla tai muuntajilla. Pitkäkestoisempia käyttökeskeytyksiä aiheuttavat esimerkiksi huoltotyöt, sulakepalot ja erityisesti linjalle kaatuneet puut, jotka ovat yleisimpiä katkoon johtavia vian aiheuttajia pienjänniteverkossa. [34] Usein sähkönlaatuongelmat ovat peräisin asiakkaan omasta tai samaan johtolähtöön liitetyn toisen asiakkaan laitteistoista tai asennuksista. Esimerkiksi suorakäynnisteisten oikosulkumoottoreiden käynnistysvirrat ovat suuria tyypillisesti 4-8 kertaisia laitteen nimellisvirtaan nähden [33] ja etenkin heikossa verkossa ne aiheuttavat jännitekuoppia ja häiritseväksi koettua valonlähteiden välkyntää. Suuntaajatekniikkaa sisältävät laitteet puolestaan tuottavat verkkoon yliaaltoja, jotka voivat häiritä muiden elektronisten laitteiden toimintaa. Voimassa olevien verkkopalveluehtojen mukaan verkkoon ei saa kytkeä laitteita, jotka aiheuttavat verkkohäiriöitä tai haittaa muille asiakkaille. Asiakkaan tulee myös ilmoittaa sähköyhtiölle aikomuksistaan asentaa suuria käynnistysvirtoja ottavia tai muita verkkohäiriöitä mahdollisesti aiheuttavia laitteita, ja jakeluverkkoyhtiöllä on puolestaan velvollisuus selvittää, voidaanko suunnitellut laitteet kytkeä verkkoon. [35] Ennakkoselvitystä vaativia laitteistoja ovat esimerkiksi sähkön pientuotantolaitteet, lämpöpumput, kompressorit ja taajuusmuuttajakäyttöiset koneet. Käytännössä tietoa asiakkaan asennuksista ei kuitenkaan aina verkkoyhtiöön saada. Verkkopalveluehtojen mukaan jakeluyhtiön on tällöin häiriöiden esiintyessä mahdollista rajoittaa28 21 laitteiston käyttöä esimerkiksi sopimalla asiakkaan kanssa laitteiston käytön aikarajoituksista tai ääritapauksissa kieltää laitteiston käyttö kokonaan [35]. Verkon jännitejousto eli jännitetason vaihtelu kuorman vaihtelun mukana vaikuttaa oikosulku- tai käynnistysvirran aiheuttaman verkkohäiriön kuten jännitekuopan suuruuteen. Jännitejousto määritellään jännitteen muutoksena kuormituksen pätötehon P tai loistehon Q muutoksen suhteen ja sen yksikkö on % /VA. [10] tai (12) Yhtälöissä R on syöttävän verkon kokonaisresistanssi, X syöttävän verkon kokonaisreaktanssi ja verkon nimellisjännite. Verkon impedanssin kasvaessa esimerkiksi johdon pituuden tai liian pienen johdinpoikkipinnan takia jännitejousto siis kasvaa eli verkon jäykkyys pienenee. Samoin liittymispisteen oikosulkuvirran arvo pienenee. Tampereen teknillisessä yliopistossa tehdyn, lämpöpumppujen ja muiden laitteiden aiheuttamia verkkohäiriötä arvioineen selvityksen mukaan laitteiden käynnistysvirran tehollisarvon ja liittymän laskennallisen oikosulkuvirran suhteella voidaan kuvata verkkohäiriön esiintymisen todennäköisyyttä. Suhdeluvun ollessa % oli välkynnän häiritsevyysindeksi standardin raja-arvon lähellä tai ylitti sen. Laitteistojen erilaisten ominaisuuksien vuoksi yleispäteviä vaatimuksia ei voida selvityksen mukaan määritellä, mutta liittymät voidaan karkeasti luokitella niiden oikosulkuvirtojen ja välkyntäongelmien todennäköisyyden perusteella: [33] Välkyntäongelmat mahdollisia pienehköilläkin pumpuilla, todennäköisiä suurilla. Yksittäisten pumppujen aiheuttamat ongelmat epätodennäköisiä. Useamman, samaan haarautumiskohtaan liitetyn pumpun aiheuttamat ongelmat mahdollisia. Välkyntäongelmat epätodennäköisiä (mutta mahdollisia) Taulukkoon 3 on koottu yleisimpiä pienjännitejakelun laatuvirheitä, niiden mahdollisia aiheuttajia sekä virheen rajoittamisen keinoja.29 22 Taulukko 3. Pienjännitejakelun laatuvirheet [10][33][36] Laatuvirhe Määritelmä Mahdollisia aiheuttajia Keinoja virheen rajoittamiseen pienjänniteverkossa Lyhyt käyttökeskeytys Pitkä käyttökeskeytys Liittämispisteen jännite < 5 % nimellisjännitteestä, alle 3 min Liittämispisteen jännite < 5 % nimellisjännitteestä, yli 3 min Verkon suojalaitteiden ja katkaisijoiden toiminta vianselvitystilanteissa (pikajälleenkytkennät, aikajälleenkytkennät) Verkon huoltotyöt, johdolle kaatuneet puut, muuntajaviat Maakaapelointi, johtokatujen raivaus, eläinsuojat muuntamoilla Hyvä kunnossapitosuunnittelu, maakaapelointi, ilmajohtojen sijoittelu, kasvillisuuden raivaus Jännitekuoppa Välkyntä Laitteiden käynnistysvirtojen rajoittaminen teknisesti tai laitevalinnoilla, verkon vahvistaminen Pitkäaikainen alijännite Käyttötaajuinen ylijännite Verkon vahvistaminen, muuntamon rakentaminen lähemmäs liittymää tai muuntopiirien uudelleenjako, jännitteen säätö muuntajalla, jännitteennostomuuntajan asentaminen, loistehon kompensointi Vian mahdollisimman nopea korjaus. Erityisesti nollaviat aiheuttavat vakavaa vaaraa pjverkossa. Transienttiylijännite Jännitteen epäsymmetria Harmoniset yliaallot Taajuuspoikkeamat Jakelujännitteen tilapäinen aleneminen alle 90 %:iin nimellisjännitteestä Nopeista jännitetason muutoksista aiheutuvat valaisimien pintakirkkauden toistuva ja häiritsevä vaihtelu Kuormituksen aiheuttama pitkäaikainen jännitteen lasku alle 90 %:iin nimellisjännitteestä liittämispisteessä Jännitteen pitkäaikainen nousu yli 10 % nimellisarvosta Hyvin nopea, kestoltaan enintään muutamien millisekuntien mittainen ylijännitepiikki Vaiheiden väliset jännite-erot Jakelujännitteen perusaallon monikerrat, jotka tuottavat siniaaltoon säröä Jakelujännitteen taajuuden poikkeama nimellistaajuudesta 50 Hz Hetkellinen vika muualla verkossa, esim. oikosulku, sähkömoottorien, kuten lämpöpumppujen tai induktiivisten kuormien kytkeminen verkkoon Hetkellinen vika muualla verkossa, esim. oikosulku, sähkömoottorien, kuten lämpöpumppujen tai induktiivisten kuormien kytkeminen verkkoon, suuret, nopeasti vaihtelevat kuormat Alimitoitettu verkko, liittymän liian suuri etäisyys syöttävältä muuntajalta, muuntajan virheellinen käämikytkimen asento, suuret kapasitiiviset tai induktiiviset kuormat Jakeluverkon vika, kuten maasulku tai pj-johdon nollajohtimen katkeaminen, asiakkaan laitteiston kytkentävirhe Verkossa tehdyt kytkentätoimenpiteet, salamaniskut Suuret yksivaiheiset kuormat, kuormitusten epätasainen jakaantuminen Epälineaariset kuormat, kuten suuntaajat, hakkuriteholähteet ja purkausvalaisimet, yliaaltoja vahvistavat verkon resonanssit Yli- tai alikuormitustilanne siirtoverkossa, hajautetun tuotannon saarekekäytön hallinnan ongelmat Laitteiden käynnistysvirtojen rajoittaminen teknisesti tai laitevalinnoilla, vikojen nopea poiskytkentä, verkon vahvistaminen Ylijännitesuojien asentaminen muuntamoille ja verkkoon Kuormitusten jakaminen tasaisesti vaiheiden kesken Yliaaltosuodattimet epälineaarisissa kuormissa, tekniset ratkaisut moottoreissa Aktiivisen tehonhallinnan kehittäminen hajautetun tuotannon lisääntyessä30 Sähkön laatukriteerit ja toimitusvarmuus Standardissa SFS-EN määritellään sallitut arvot muun muassa jakelujännitteen tasolle, nopeille jännitetason muutoksille eli välkynnälle, lyhyille ja pitkille keskeytyksille sekä harmonisille yliaalloille asiakkaan liittymispisteessä normaalissa käyttötilanteessa. [36] Standardin määrittelyjä käytetään Sähkömarkkinalaissa kriteerinä virheettömälle sähköntoimitukselle [23]. Standardin vaatimukset ovat kuitenkin melko väljät esimerkiksi jännitetason vaihtelun 10 minuutin keskiarvoille on sallittu ±10 % vaihteluväli vaihejännitteen nimellisarvosta. 95 % viikon aikana mitatuista 10 minuutin keskiarvoista tulee pysyä näiden rajojen sisällä, mutta suurempia ylityksiä ja alituksia sallitaan hetkellisesti ja poikkeavissa käyttöolosuhteissa, kuten tilapäisissä sähkönsyöttötilanteissa ja voimakkaiden sääilmiöiden aikana. [36] Jännitekuopille ei standardissa ole annettu raja-arvoja, vaan ainoastaan määrittely; jännitekuopalla tarkoitetaan jännitteen nopeaa alenemista 1-90 %:iin nimellisjännitteestä ja palautumista nopeasti tämän jälkeen. Tarkkoja raja-arvoja ei myöskään ole määritelty lyhyille tai pitkille keskeytyksille, eikä ylijännitteille. [36] Sähköalalla on tehty omia, standardia tiukempia sähkönlaatusuosituksia verkon suunnittelun avuksi. Esimerkiksi Sener ry:n (nykyisin Energiateollisuus ry) julkaisussa Jakeluverkon sähkön laadun arviointi, sähkön laadun tekijöille määritellään korkean laadun ja normaalilaadun kriteerit, jotka molemmat ovat standardin minimivaatimuksia tiukemmat. Julkaisun mukaan standardin vaatimuksilla täytetään verkkopalvelu- ja sähköntoimitusehdoissa vaaditut laatukriteerit, normaalilaadun kriteereitä voidaan käyttää yleisesti suunnittelun ohjenuorina ja korkeasta laadusta voidaan tarvittaessa sopia tapauskohtaisesti asiakkaan kanssa. [10] [16] [37] Toimitusvarmuuteen eli sähkönjakelun keskeytysten määrään ja pituuteen ei standardi eikä Sener ry:n ohjeistus ota kantaa. Vuonna 2013 voimaan tullut uudistettu Sähkömarkkinalaki (588/2013) sen sijaan määrittelee sähkönjakeluverkon käyttövarmuudelle vähimmäistason ja keskeytyksille maksimikestot erityyppisillä alueilla; myrskyn tai lumikuorman aiheuttama keskeytys saa kestää asemakaava-alueella enintään 6 tuntia ja muilla alueilla enintään 36 tuntia. Näiden säävarmuusvaatimusten täyttämiseen on jakeluverkkoyhtiöille annettu 15 vuoden siirtymäaika ja välitavoitteet siten, että vuoden 2019 loppuun mennessä muista kuin vapaa-ajanasukkaista vähintään puolet on oltava laatuvaatimukset täyttävän verkon piirissä. Poikkeuksia laissa sallitaan etäällä muista liittymistä sijaitseville pienille asiakkaille ja saaristoalueille. Virheellisestä sähköntoimituksesta on laissa säädetty asiakkaalle oikeus verkkopalvelumaksun hinnanalennukseen, joka suurenee keskeytyksen pituuden myötä tunnin keskeytyksen vakiokorvaus on 10 % osuus asiakkaan vuotuisesta verkkopalvelumaksusta ja 288 tunnin ylittävästä keskeytyksestä korvaus on 200 % verkkopalvelumaksusta tai maksimissaan [23] Taulukossa 4 on esitetty vakiokorvauksen suuruus suhteessa katkon pituuteen.31 24 Taulukko 4. Sähkömarkkinalain mukaiset vakiokorvaukset katkon pituuden mukaan. [23] Etenkin haja-asutusalueilla toimivien sähkönjakeluyhtiöiden näkemysten mukaan Sähkömarkkinalain säävarmuusvaatimukset ja niiden toteutusaikataulu ovat kohtuuttoman tiukat ja tulevat nostamaan asiakkaiden sähkönsiirtomaksuja liikaa. Alan edunvalvontajärjestö Energiateollisuus ry onkin esittänyt Työ- ja elinkeinoministeriölle erilaisia keinoja yhtiöiden taloudellisen taakan keventämiseksi, kuten siirtymäaikojen pidentämistä ja poikkeusten laajentamista koskemaan useampia asiakasryhmiä. [38]32 25 7 Verkko-omaisuuden hallinta Käsitteenä verkko-omaisuuden hallinta kattaa kaikkiin verkostomaisiin järjestelmiin liittyvät investointien, elinkaaren aikaisen käytön, suorituskyvyn ja kunnossapidon, riskien ja korvausinvestointien hallinnan periaatteet ja toimintatavat. [39][10] Omaisuudenhallinnan ongelmat ja teoreettinen tausta ovatkin monelta osin yhteisiä kaikelle verkostomaiselle infrastruktuurille, kuten tie- ja rautatie-, vesi-, kaukolämpö- ja sähköverkoille. [40] Monille perinteisen infrastruktuurin aloille on myös yhteistä rakenteiden ikääntyminen samaan aikaan kun niiden suorituskyvylle asetetaan yhä korkeampia odotuksia. Yleisestä taloustilanteesta sekä omistusrakenteen ja liiketoimintaympäristön muutoksista johtuen investointeihin ja ylläpitoon käytetylle rahalle haetaan aiempaa parempaa vastinetta. Viranomaisregulaatio edellyttääkin monissa maissa, myös Suomessa, tehokkaiden ja järjestelmällisten investointi- ja ylläpitosuunnitelmien olemassaoloa ja samaan aikaan tiettyä palvelun tasoa. Onkin ollut tarpeen kehittää omaisuudenhallinnan menetelmiä, joissa voidaan hyödyntää tietotekniikan kehittymisen tuomia mahdollisuuksia ja verkostosta kerättävää tietoa päätöksenteon apuna. [40] Omaisuudenhallinnan perimmäiset kysymykset ovat investointien kannattavuus sekä se, milloin on kustannustehokkainta korjata ja kunnostaa olemassa olevaa ja milloin on korvausinvestoinnin aika. Näihin kysymyksiin vastaamiseen tarvitaan tietoa verkoston nykytilasta, jotta sen suorituskykyä ja komponenttien jäljellä olevaa käyttöikää voidaan arvioida, sekä suunnitelmallista päätöksentekoa tämän informaation pohjalta. Verkon nykytilan lisäksi on myös tunnettava asiakkaiden, omistajatahojen ja viranomaisten nykyiset ja mahdollisesti tulevatkin vaatimukset verkon suorituskyvylle ja hyväksyttävän riskin tasolle. Tältä pohjalta voidaan lopulta arvioida vaihtoehtoisten investointiprojektien kustannus-hyötysuhdetta. Seuraavassa selvitetään verkon kehittämiseen ja verkon kuntoon vaikuttavia tekijöitä. 7.1 Verkon kehittäminen Sähkömarkkinalain 19 :n mukaan Verkonhaltijan tulee riittävän hyvälaatuisen sähkön saannin turvaamiseksi verkkonsa käyttäjille ylläpitää, käyttää ja kehittää sähköverkkoaan sekä yhteyksiä toisiin verkkoihin sähköverkkojen toiminnalle säädettyjen vaatimusten ja verkon käyttäjien kohtuullisten tarpeiden mukaisesti.. Verkonhaltijalla on lain mukaan myös velvollisuus liittää asiakkaan pyynnöstä verkkoonsa alueellaan sijaitseva sähkönkäyttöpaikka. [23] Lain toteutumista valvovan Energiaviraston regulaatiomallissa kannustetaan jakeluverkkoyhtiöitä verkon kehittämiseen sitomalla verkkoomaisuuden kohtuullinen tuotto verkon uus- ja korvausinvestointeihin sekä asiakkaiden sähkön toimitusvarmuuteen. Sähkömarkkinalain mukaisten säävarmuusvaatimusten toteutuksen valvontaa varten jakeluverkonhaltijoilta vaaditaan vuodesta 2014 alkaen myös kahden vuoden välein päivitettävä kehittämissuunnitelma, jossa esitetään suunnitellut luotettavuuteen ja käyttövarmuuden parantamiseen tähtäävät toimenpiteet. [23] Sähkömarkkinalaissa vaaditun toimitusvarmuuden kasvattamisen toteutustavat on jätetty jakeluverkkoyhtiöiden päätäntävaltaan. Keinovalikoimaan kuuluvat esimerkiksi keski- ja pienjänniteilmajohtojen maakaapelointi tai siirtäminen metsistä tienvarsiin, johtokatujen leventäminen ja raivausten tehostaminen, varayhteyksien rakentaminen ja verkostoautomaation lisääminen.33 26 Jakeluverkon pitkän aikavälin kehittämissuunnittelun työkalu on tavoiteverkko, jonka avulla pyritään määrittämään verkon tavoitetila esimerkiksi 25 vuoden päästä ja kuvataan, millaisilla toimenpiteillä ja investoinneilla tavoitteeseen päästään. [10] Koska suunnittelun aikaväli on pitkä, on suunnittelun reagoitava toimintaympäristön ja ennusteiden muutoksiin ja muokattava myös pitkän tähtäimen suunnitelmia niiden mukaisesti. Tavoiteverkosta voidaan myös tehdä useita versioita perustuen erilaisiin skenaarioihin muun muassa sähkön käytön ja väestömäärän kehityskuluista. Lyhyen aikavälin suunnittelussa puolestaan keskitytään lähikuukausien tai - vuosien konkreettisiin investointiprojekteihin ja niiden toteutustapoihin. Jakeluverkkosuunnittelun taloudelliset tavoitteet voidaan esittää kaavalla, jossa pyritään minimoimaan eri verkostokustannustyyppien nykyarvojen summaa tarkasteltavalla aikavälillä, sähköteknisten, turvallisuus- ja käyttövarmuusreunaehtojen puitteissa. [10] (( ( ) ( ) ( ) ( ) ) ( ( ) ( ) ( ) ( ) (13) ( ) = investointikustannukset vuonna t ( ) = häviökustannukset vuonna t ( ) = keskeytyskustannukset vuonna t ( ) = kunnossapitokustannukset vuonna t = tarkastelujakson pituus 7.2 Verkon kunnossapito Sähköverkon kunnossapito on yksi verkko-omaisuuden riskienhallinnan työkaluista ja sen tarkoituksena on säilyttää olemassa oleva verkko toiminnaltaan riittävän luotettavana ja turvallisena käyttää sekä mahdollisuuksien mukaan pidentää verkon komponenttien käyttöikää. Myös sähköturvallisuuslaki edellyttää sähköverkonhaltijalta sähköturvallisuutta ylläpitävää kunnossapitosuunnitelmaa ja viiden vuoden välein tehtäviä määräaikaistarkastuksia laitteiston kunnon ja turvallisuuden tarkkailemiseksi. [41] [42] Kunnossapidon strategiat voidaan jakaa lähestymistapansa perusteella korjaavaan ja ennakoivaan kunnossapitoon. Korjaava kunnossapito on yksinkertaisin kunnossapidon muoto; huoltotoimenpiteitä suoritetaan laitteille vain vian ilmetessä. Kun laitteiston suunniteltu käyttöikä tulee täyteen tai vikataajuus kasvaa, yksittäinen laite tai koko laitteisto uusitaan. Tällainen lähestymistapa saattaa olla toimiva silloin, kun vian aiheuttamat vahingot eivät todennäköisesti ole taloudellisesti suuria tai turvallisuusmielessä merkittäviä. Ennakoivalla kunnossapidolla puolestaan pyritään vähentämään vikataajuutta, ja sen muotoja ovat aikaperusteinen ja kuntoperusteinen kunnossapito. Aikaperusteisessa kunnossapidossa laitteistolle suoritetaan huoltotoimenpiteitä valmistajan tai laitteiston haltijan näkemyksen mukaisen huoltoaikataulun mukaisesti. Tämä kunnossapidon muoto on perinteisesti ollut se tapa, jolla sähkölaitokset ovat pitäneet laitteistonsa toimintakuntoisina. Kuitenkin kustannustehokkuusvaatimukset ja tarve piden-34 27 tää laitteiden käyttöikää ovat ohjanneet hakemaan kunnossapitostrategioita, joilla rajalliset resurssit pystytään kohdentamaan tarkemmin huollon tarpeessa oleviin laitteisiin. Tällainen lähestymistapa on laitteiston kuntoon perustuva kunnossapito; määräajoin tehtävien kuntotarkastusten perusteella huolto- ja korjaustoimenpiteet kohdistetaan niille laitteille, joiden kunnon havaitaan alittavan jonkin ennalta määritellyn tason. Tarkastuksista saatavan kuntotiedon lisäksi laitteiden vanhenemisprosesseja ja niihin liittyviä epävarmuustekijöitä voidaan mallintaa matemaattisesti, etenkin jos käytettävissä on luotettavia, komponentti- ja mallikohtaisia vikatilastoja. [40][43] Riskiperusteiseen kunnossapitoon päästään, kun tiedostetaan eri verkonosien ja komponenttien kriittisyys koko systeemin luotettavuuden kannalta ja sovelletaan kuhunkin kriittisyysluokkaan sille sopivinta kunnossapitostrategiaa tai niiden yhdistelmää. Laitteiden kriittisyyttä voidaan arvioida empiirisesti tai matemaattisesti vikaantumistapoja, vikataajuuksia ja vikojen vaikutuksia analysoimalla. Nämä menetelmät ovat yleisesti käytössä kantaverkkotasolla ja niillä pyritään optimoimaan laitteiston käyttövarmuutta ja kunnossapitokuluja sekä seuraamaan kunnossapitotoimien vaikuttavuutta järjestelmän käyttövarmuuteen. [9] Jakeluverkkotasolla menetelmiä on otettu käyttöön lähinnä kriittisimpien komponenttien kunnossapidossa. [43] Kuva 5. Kunnossapitostrategiat Sähkönjakeluverkoissa keskeytyskriittisimpiä laitteita ovat 110 kv:n jännitetason laitteet kuten päämuuntajat, katkaisijat ja erottimet. Useimmiten näitä laitteita huolletaan huolto-ohjelman mukaisesti ja lisäksi niiden toiminta ja kunto tarkastetaan säännöllisin väliajoin sekä silmämääräisesti että mittauksin. Tärkeimpien verkon osien, kuten keskijännitejohtolähtöjen toimintaa voidaan valvoa myös jatkuvasti ja reaaliaikaisesti automatisoidun valvontajärjestelmän avulla. Toisessa ääripäässä keskeytyskriittisyyden kannalta ovat pienjännitejohtolähdöt, joilla on pieni kuormitus ja vain vähän asiakkaita. Pienjänniteverkko on rakenteeltaan yksinkertainen ja suhteellisen käyttövarma; vikakeskeytyksen pj-verkossa aiheuttaa tyypillisesti johdon ylikuormitussuojana toimivan sulakkeen palaminen asiakkaan pääkeskuksessa tai syöttävässä verkossa, tai puun kaatuminen ilmajohdon päälle [34]. Koska pienjänniteverkossa esiintyy vain harvoin katkoja aiheuttavia vikoja ja keskeytyksen aiheuttama haitta on pieni verrattuna keskijänniteverkkoon, jossa tapahtuu % asiakkaan kokemiin keskeytyksiin johtavista vioista [44], niihin sovelletaan useimmiten kuntoperusteista tai jopa korjaavaa kunnossapitostrategiaa; kuntotarkastuksessa tai käyttötoimenpiteiden yhteydessä havaitut turvallisuuspuutteet korjataan35 28 välittömästi, mutta muuten huoltotoimenpiteet pidetään minimissä. Vanhenevan ilmajohtoverkon suunnitelmallinen ylläpito ja saneeraaminen edellyttävät myös ennakoivaa lähestymistapaa, koska huonokuntoista verkon uusimisurakka on budjettisyistä pystyttävä jakamaan pidemmälle aikavälille. Määräaikaistarkastuksissa kerättävää, varsin kattavaa kuntotietoa kannattaakin hyödyntää verkon jäljellä olevan käyttöiän ja korvausinvestoinnin ajankohdan arvioimisessa. 7.3 Pj-kuntotarkastukset ESU:n verkossa ESU:n jakeluverkko on jaettu viiteen kunnossapitoalueeseen, joiden keski- ja pienjänniteverkoille suoritetaan määräaikaistarkastukset vuorovuosina. Tarkastuksen yhteydessä kerätään verkkotietojärjestelmään komponenteille ennalta määritellyt kuntotiedot, jotka sisältävät tarkat kuvaukset mahdollisista vioista ja puutteista, sekä arvion niiden korjauksen kiireellisyydestä neliportaisella asteikolla (ei toimenpiteitä, erityistarkkailuun, huollettava, korjattava). Tarkastuksessa havaituista, suoranaista vaaraa tai lisävahinkoja aiheuttavista vioista ilmoitetaan välittömästi Keravan Energian verkonhallintayksikköön, ja ne korjataan viipymättä. Muut vikatiedot tallennetaan tarkastustyön valmistuttua verkkotietojärjestelmään, josta ne ovat haettavissa ja analysoitavissa korjaustöiden priorisointia ja aikataulutusta varten. Trimble NIS:ssä kuntotietoja voi tarkastella vikalistoina, teksti- tai taulukkomuotoisina raportteina tai visuaalisesti teemakarttojen avulla. Pienjänniteverkko tarkastetaan kulkemalla ilmajohto-osuudet läpi ja havainnoimalla tarkastuskohteiden kunto silmämääräisesti. Jokaisesta pylväästä kirjataan sen ikätiedot kyllästysvuosinaulan tai arvion perusteella, mekaaninen kunto, suoruus, upotussyvyys, harustukset, johtimien kiinnitykset ja mahdollisten maadoitusjohtimien kunto. Vanhemmille, yleensä yli 30 vuoden ikäisille pylväille suoritetaan lisäksi lahotarkastus. Mahdollinen onttous todetaan koputtamalla ja pintalahon määrä millimetreinä tutkitaan piikkikokeella hiukan maarajan alapuolelta, missä laho etenee nopeimmin. Pylväälle määritellään terve tyvihalkaisija Verkostosuositus RJ 33:09 mukaisesti, sekä sen ja pylvään pituuden perusteella laholuokka asteikolla 0-3, jossa 0 tarkoittaa uutta tai täysin tervettä pylvästä, 1 alkavaa lahoa, 2 ympäri lahonnutta pylvästä ja 3 pahoin lahonnutta pylvästä. [45] Luokan 2 ja 3 pylväät muodostavat työturvallisuusriskin asentajille ja ne merkitään keltaisilla varoitusnauhoilla. Luokan 2 pylvääseen kiinnitetään yksi varoitusnauha ja siihen voi kiivetä vain riittävän lisätuennan jälkeen. Luokan 3 pylvääseen kiinnitetään kaksi varoitusnauhaa, mikä tarkoittaa, että asennustyöt on suoritettava henkilönostimen avulla, eikä pylvääseen saa kiivetä. [44] Tiedot olemassa olevista ja asennetuista lahonauhoista kirjataan verkkotietojärjestelmään. Pj-ilmajohtojen tarkastuslista sisältää havainnot riittävistä etäisyyksistä maahan, ympäröiviin rakenteisiin ja kasvillisuuteen sekä mahdollisista vierasesineistä johdoilla. Kuvassa 6 on esitetty näkymä yksittäisen pylvään kuntotiedoista Trimble NIS:ssä.36 29 Kuva 6. Esimerkki pj-pylvään kuntohavainnoista Trimble NIS -verkkotietojärjestelmässä. 7.4 Ikääntyneen pj-verkon viat Pj-johdon ja pylväiden teknistaloudelliseksi pitoajaksi lasketaan Etelä-Suomen Energialla 35 vuotta, jonka jälkeen niiden laskennallinen rahallinen arvo on nolla. Pylväiden todellinen tekninen käyttöikä on useimmiten kuitenkin paljon pidempi, kreosoottikyllästeisillä pylväillä keskimäärin vuotta ja CCA-pylväillä keskimäärin vuotta [45]. ESU:n verkossa vanhimmat täysin käyttökunnossa olevat pylväät on asennettu 50-luvulla. Pj-verkon jäljellä olevan käyttöiän määrittää yleensä puupylväiden kunto. Johtimia vaihdetaan vanhoihin pylväisiin lähinnä kuormituksen kasvun takia. Pylväiden kunto huononee ajan mittaan muun muassa lahon, mekaanisten vaurioiden tai perustusten nousemisen vuoksi. Yksittäiset huonokuntoiset pylväät eivät useinkaan aiheuta kat-37 30 koon johtavia vikoja, vaan ne ovat ensisijaisesti riski niiden kanssa työskenteleville asentajille. Harustusten ja johdinten pylvääseen kohdistamat voimat tukevat yksittäisiä huonoja pylväitä, mutta useampi peräkkäinen huonokuntoinen pylväs heikentää linjan mekaanista kestävyyttä, jolloin esimerkiksi kaatuvat puut saattavat aiheuttaa erityisen pahoja vahinkoja. Asennustöissä huonokuntoisten pylväiden aiheuttamat vaaratilanteet syntyvät usein vanhojen linjojen purku- ja muutostöiden yhteydessä, kun pylväisiin kiivetään tai pylväsrakennetta tukevia johtimia ja harustuksia irrotetaan. Lahon etenemisnopeus pylväässä on yksilöllistä ja riippuu muun muassa kyllästystavasta, asennusympäristöstä, maaperän laadusta, perustusten toteutuksesta ja ilmasto-olosuhteista. Tämän takia yksittäisen pylvään lahoamisen tarkka ennustaminen tai mallintaminen ei ole mahdollista. Lahottajasienet tarvitsevat toimiakseen riittävän korkean lämpötilan, kosteutta ja happea. Olosuhteet ovatkin lahottajasienille parhaat pylvään juuressa hiukan maarajan alapuolella. [45] Lahon etenemisnopeus pylväässä ei ole vakio, vaan se kiihtyy kun lahottajasieni on edennyt pylvään parhaiten kyllästyneen pintakerroksen läpi. Pylväiden latvat suojataan yleensä metallisella pylväshatulla latvan lahoamisen hidastamiseksi. Pylväshatun puuttuminen ja mahdolliset tikankolot nopeuttavat latvalahon etenemistä, mikä saattaa lopulta johtaa johdon kannatuskoukkujen kiinnityksen pettämiseen. Lahonneille tai taipuneille pylväille ainoa korjauskeino on pylvään vaihto. Sen sijaan roudan nostamat tai kallistamat, muuten käyttökelpoiset pylväät on mahdollista asentaa uudestaan tai suoristaa. Uudelleenupotetun pylvään käyttöikä jää tosin tavanomaista lyhyemmäksi, koska kyllästysainetta on huuhtoutunut pois maarajan yläpuolisesta osasta, ja joutuessaan maanrajan alapuolelle se lahoaa nopeasti [45]. Johtimien etäisyydet maasta ja ympäröivistä rakenteista saattavat esimerkiksi rakennus- ja maansiirtotöiden tai johdinten lisäämisen vuoksi muodostua ajan mittaan pienemmiksi kuin niiltä vaadittu minimietäisyys. Etäisyyksien korjaaminen riittäviksi vaatii usein pylvään vaihtamisen pidemmäksi. Etäisyydet puista ja kasvillisuudesta pidetään yleensä kunnossa säännöllisillä raivauskierroksilla, jotka voidaan suorittaa aikaperusteisesti tai tarpeen mukaan. Koska suuri osa pj-verkon vikakeskeytyksistä aiheutuu juuri johtimen päälle kaatuneista puista, ovat ennaltaehkäisevät raivaukset yksi tärkeimmistä pj-verkon kunnossapidon menetelmistä. Muita ikääntyvässä pienjänniteilmajohtoverkossa yleisimmin esiintyviä, useimmiten korjattavissa olevia puutteita ovat harustusten tai kalliorautojen kiinnitysten viat, maadoitusjohtimien tai -elektrodien viat, maadoitusjohtimien suojausten vaurioituminen ja yhteiskäyttömerkintöjen puuttuminen. 7.5 Pj-verkon saneerausvaihtoehdot Jos pj-verkon osa todetaan sähköisiltä ominaisuuksiltaan riittämättömäksi tai sen kunto riittävän huonoksi, on päätettävä, millä keinoin se voidaan saattaa nykymääräysten mukaiseksi ja mikä vaihtoehdoista on taloudellisesti kannattavin. Verkon vahvistamisen vaihtoehdot ovat yleensä muuntopiirien jakorajojen tarkistaminen, ilmajohdon vahvistaminen johtimen vaihdolla tai lisäyksellä tai kaapelointisaneeraus. Muuntopiirien jakorajoja muuttamalla voidaan joissain tapauksissa siirtää raskaasti kuormitettujen johtolähtöjen asiakkaita viereiselle, vähemmän kuormitetulle muuntamolle. Toinen vaihtoehto muuntopiirijaolle on uuden muuntamon rakentaminen, jolloin johtolähtöjen pituudet lyhenevät ja jäljelle jäävä vanhakin verkko täyttää vaatimukset. Tämä vaihtoehto vaatii myös uuden, muuntamoa syöttävän kjjohtohaaran rakentamista, mikä kasvattaa kustannuksia [47].38 31 Pelkkä pienjänniteilmajohdon vaihtaminen tai johdon lisääminen olemassa oleviin pylväisiin puolestaan edellyttää pylväiltä hyvää kuntoa. Ilmajohtolinjan nykykäyttöarvo lasketaan pylväiden iän perusteella, joten jos pylväät ovat teknistaloudellisen käyttöikänsä loppupuolella, on yleensä kannattavinta vaihtaa ne uusiin. Tällöin saneeraus kasvattaa verkkoon sitoutuneen pääoman määrää ja verkkoyhtiön kohtuulliseksi katsottavaa tuottoa. Ilmajohtosaneeraus muuttuu erityisen kannattavaksi, jos vanha AM- KA-johto voidaan jättää käyttöön, koska myös vanhaa johtoa sisältävän ilmajohtolinjan nykykäyttöarvo lasketaan pelkkien pylväiden ikätietojen perusteella. [47] [48] Maakaapelointi on asemakaava-alueella ainoa vaihtoehto ja haja-asutusalueella suositeltavaa myrskyvaurioille alttiilla paikoilla. Maakaapelointi ei kuitenkaan aina ole mahdollista, jos alue on kallioista tai esimerkiksi kaivulupia ei saada. Vaikka pjjohtojen maakaapelointi lyhentääkin suurhäiriötilanteissa korjaustöiden ja keskeytysten kestoaikoja huomattavasti, vikaantumisalttius ei välttämättä pienene paljoakaan. Koillis-Satakunnan Sähkö Oy:n selvityksestä vuodelta 2008 käy ilmi, että erityisesti varomaton maankaivuu lisää pj-vikoja niin paljon, että ero AMKA-johtoihin kutistuu alle yhteen vikaan 100 kilometriä kohden (taulukko 5.) [49]. Lisäksi yksittäisen vian sattuessa maakaapeliverkossa, sen paikallistaminen ja korjaaminen on usein huomattavasti hitaampaa kuin ilmajohtoverkossa. Taulukko 5. Koillis-Satakunnan Sähkö Oy:n keskimääräisiä pj-verkon vikataajuuksia. [49] Johtotyyppi vikoja /100 km, kpl vuodessa AMKA 4,5 Avojohto 20,4 Maakaapeli 3,6 Maakaapeli ilman kaivuvikoja 2,2 Säävarman verkon rakentamisen kannalta ilmajohtoa pidetäänkin Keravan Energia -yhtiöissä edelleen käyttökelpoisena vaihtoehtona etenkin pelloilla ja tienvarsissa, joissa myrskyvaurioiden riski katsotaan vähäiseksi.39 Energiaviraston regulaatiomalli Jakeluverkkotoiminta on Suomessa luvanvaraista ja tiukasti valvottua liiketoimintaa. Viranomaissäätelyllä on suora yhteys verkkoyhtiöiden tulonmuodostukseen ja investointien kannattavuuteen. Näin ollen myös verkkoyhtiöiden saneeraus- ja kunnossapitostrategiat ovat vahvasti sidoksissa kulloinkin voimassa olevaan regulaatiomalliin. Energiavirasto (EV, aikaisemmin Energiamarkkinavirasto) on verkonhaltijoiden toimilupia hallinnoiva ja sähköverkkoliiketoiminnan lainmukaisuutta valvova viranomaistaho. Sähkömarkkinalain mukaan Energiavirasto päättää menetelmistä, joilla verkonhaltijoiden toiminnasta syntyvän tuoton ja siten asiakkailta perittävien maksujen kohtuullisuutta valvotaan [23]. Näillä menetelmillä eli jakeluverkkotoiminnan kohtuullisen tuoton valvontamallilla ja siihen rakennetuilla kannustimilla pyritään ohjaamaan verkkoyhtiöitä toiminnan tehostamiseen ja aktiiviseen verkon kehittämiseen Sähkömarkkinalain mukaisesti sitomalla verkkoon sitoutunut pääoma ja verkkoinvestoinnit sallittuun, kohtuulliseksi katsottuun tuottotasoon [48]. Valvontamalli on voimassa neljä vuotta kerrallaan ja sen perusteella EV laskee vuosittain verkkoyhtiökohtaisesti kunakin vuonna yhtiölle sallittavan kohtuullisen tuoton suuruuden. Toteutuneen tuoton ylittäessä kohtuulliseksi katsotun tuoton nelivuotiskauden aikana, voidaan verkkoyhtiö velvoittaa laskemaan siirtotariffejaan. Mahdollisen alituoton yhtiö voi puolestaan kattaa nostamalla tariffeja seuraavan valvontajakson aikana [48]. Voimassa olevassa mallissa yhtiön taseesta lasketaan aluksi verkkoliiketoiminnan kohtuullinen tuotto liiketoimintaan sitoutuneen pääoman ja WACC-kertoimen (Weighted Average Cost of Capital) avulla. WACC, eli pääoman painotettu keskikustannusmalli on yleisesti käytössä oleva yrityksen oman ja vieraan pääoman kustannusten arvioimismenetelmä, joka huomioi oman ja vieraan pääoman tuotto-odotukset ja riskit sekä yhtiön rahoitusrakenteen, eli velan ja oman pääoman suhteen [48]. Verkkoon sitoutunut pääoma tässä mallissa verkon nykykäyttöarvo puolestaan saadaan verkkokomponenttien lukumäärien, jälleenhankinta-arvojen sekä pitoaika- ja keskiikätietojen avulla. Näin laskettua kohtuullista tuottoa verrataan yhtiön oikaistusta tuloksesta kannustinvähennysten jälkeen saatavaan toteutuneen tuoton arvoon. Kuluvalla neljännellä valvontajaksolla kannustintekijöiksi on valittu investointi-, tehostamis-, laatu- ja innovaatiokannustimet. Investointikannustimella seurataan yhtiön verkkoonsa tekemien korvausinvestointien määrää, siis verkon tason ylläpitoa ja kehittämistä, vertaamalla korvausinvestointeja verkon jälleenhankinta-arvosta laskettaviin vuosittaisiin tasapoistoihin. Poistot ylittävä korvausinvestointisumma pienentää mahdollista kohtuullisen tuoton ylijäämää tai kasvattaa sen alijäämää, ja siten mahdollistaa yhtiölle suuremman sallitun tuoton. [50] Laatukannustin liittyy verkkoinvestointeihin välillisesti, koska sen mittarina käytetään sähkönjakelun keskeytyksistä yhtiön asiakkaille aiheutunutta haittaa (KAH, keskeytyksen aiheuttama haitta). Oikein kohdistetuilla korvausinvestoinneilla pyritäänkin kasvattamaan sähkönjakelun luotettavuutta ja pienentämään yhtiön keskeytyskustannuksia. Kuvassa 7 on esitetty kaaviona jakeluverkkotoiminnan kohtuullisen tuoton valvontamalli kuluvalla valvontakaudella. Pienjänniteilmajohtoverkossa verkosto-osuuden iän ja sitä kautta sen arvon määrittää tukirakenne, eli pylväät [50]. Pylvään ikätietona käytetään ESU:n verkossa kyllästysvuotta.40 Kuva 7. Energiaviraston jakeluverkkotoiminnan kohtuullisen tuoton valvontamalli vuosille [50] 3341 Päätöksentekomallit Kunnossapito- ja saneerauspäätökset tehdään verkostoinfrastruktuurialoilla yleisesti joko priorisoimalla tai optimoimalla. Molemmilla menetelmillä tähdätään verkon riittävän suorituskyvyn ylläpitoon kustannus-hyöty -suhteiltaan mahdollisimman hyvin valituilla projekteilla ja niiden oikea-aikaisella toteutuksella. [40] Priorisointimenetelmät Priorisointimenetelmää käytettäessä mahdollisista kunnossapidon tai saneerauksen kohteista muodostetaan hyödyn ja kustannusten perusteella järjestetty lista, jonka alkupäästä voidaan toteuttaa projekteja, kunnes budjetti tai henkilöstöresurssit on käytetty. Projektien järjestämiseksi on määriteltävä tarkasti niistä järjestelmän suorituskyvylle saatava kokonaishyöty, mikä voi olla hyvin monitahoinen käsite. Sähköverkon tapauksessa hyötyjä ovat esimerkiksi turvallisuuden ja sähköisen kapasiteetin lisääntyminen, verkko-omaisuuden arvon kasvu ja sitä kautta kasvanut tuotto sekä käyttövarmuuden paraneminen keskimäärin tai yksittäisen asiakkaan kannalta. Erilaiset hyödyt on siis pystyttävä arvottamaan keskenään siten, että tuloksena olevan listan alussa olevat projektit ovat juuri niitä, joiden toteuttamatta jättäminen vaarantaisi verkon toimintakyvyn tai laitteiston kunnon pysymisen lakien ja viranomaismääräysten puitteissa. Toteutuslistalle valittujen projektien kannattavin toteutusajankohta voidaan määritellä esimerkiksi kunnossapito- ja investointikustannusten nykyarvon summakäyrää minimoimalla. [40] [52] Priorisointimenetelmä on intuitiivinen ja helposti ymmärrettävä tapa valita toteutettavat projektit, mutta se vaatii taakseen ennalta määritellyn kunnossapitostrategian, jonka mukaisesti projektit poimitaan toteutuslistalle. Verkon kokonaissuorituskyvyn kehittämiseksi verkon kaikkien jännitetasojen kaikkia projekteja tulisi voida verrata toisiinsa, jotta resurssit tulisi käytettyä tavoitteiden kannalta tehokkaimmalla tavalla. [52] Optimointimenetelmät Optimointimenetelmillä haetaan laskennallisin keinoin verkkoinvestointien kokonaishyödyn maksimia tai kulujen, riskien tai käyttökatkojen määrän minimiä samalla, kun laitteiston kuntotaso pysyy ennalta määritellyllä tavoitetasolla. Voidaan esimerkiksi mallintaa koko järjestelmän vikakeskeytys- ja kunnossapitokeskeytyskustannuksia erilaisilla vaihtoehtoisilla kunnossapidon strategioilla ja hakea niille verkon suorituskyvyn ja kustannusten kannalta parasta yhdistelmää [40] [53]. Olemassa olevan verkostojärjestelmän vikataajuuksia ja komponenttien kriittisyyttä pystytään tarkastelemaan esimerkiksi Monte-Carlo -simulaation avulla kun käytössä on tietoa yksittäisten komponenttien vikataajuuksista ja korjausajoista. [54] Markov-ketjuihin perustuvia päätöksentekomenetelmiä voidaan soveltaa, jos järjestelmän komponenteille pystytään määrittelemään yksiselitteiset kuntoluokat, joiden kautta niiden kunnon heikkeneminen etenee ja joihin ne ovat kunnossapitotoimin palautettavissa. Optimointimenetelmät vaativat taakseen verkon komponenttien vikaantumisen pitkäaikaista seurantaa ja tilastotietoa, jota ei pienjännitetasolta ole juurikaan saatavissa.42 35 8 Aineisto ja pisteytysmenetelmä Työn tilaajan toiveena oli rakentaa päätöksentekotyökalu, jonka avulla ESU:n jakeluverkkoalueen pienjännitemuuntopiirit voitaisiin käydä systemaattisesti läpi ja saada kokonaiskuva niiden nykyisestä tilasta sekä kuormituksen ja kunnon kehittymissuunnasta lähitulevaisuudessa. Tarkoituksena oli ottaa verkosta saatavissa oleva data tehokkaampaan käyttöön ja saada verkkotietojärjestelmä tukemaan paremmin verkkoomaisuudenhallinnan päätöksentekoa. Perimmäinen tavoite oli saada kohdistettua pjverkon kunnossapitoon ja saneerauksiin varatut resurssit mahdollisimman taloudellisesti sähkönjakelun laadun parantamisen ja katkojen vähentämisen kannalta oikein valittuihin kohteisiin. Tavoitteen toteuttamiseksi päätettiin luoda kaksivaiheinen pisteytysjärjestelmä, jonka avulla lähivuosina saneeraustarpeessa olevat muuntopiirit ja johtolähdöt voidaan ensin tunnistaa ja sen jälkeen asettaa keskenään kiireellisyysjärjestykseen. Pisteytysjärjestelmästä pyrittiin rakentamaan selkeä ja helposti ymmärrettävä, mutta samalla sen haluttiin kuvaavan riittävän hyvin verkon osan sähköistä kuormitettavuutta, asiakkaiden sähkön laatua sekä ilmajohtolinjojen mekaanista kuntoa. Myös kaavoituksen ja tavoiteverkon näkökulmat haluttiin sisällyttää järjestelmään. Pisteytysjärjestelmä pyrittiin rakentamaan käyttäen mahdollisimman paljon hyväksi verkkotietojärjestelmässä jo olemassa olevia ominaisuuksia. Järjestelmän rakentamisessa ja tarvittavien tietojen kokoamisessa käytettiin taulukkolaskentaohjelmaa, mutta tavoitteena on lopulta saada rakennetuksi verkkotietojärjestelmän paikkatietoanalyysejä hyödyntävä työkalu, jolla tietojen kerääminen ja johtolähtöjen pisteyttäminen tapahtuisi mahdollisimman helposti. Pisteytysjärjestelmää luotaessa jouduttiin ottamaan kantaa erityisesti siihen, minkä aineiston pohjalta kuormituslaskenta kannattaisi suorittaa. ESU:ssa, kuten monissa muissakin jakeluverkkoyhtiöissä on ongelmana asiakasluokittelun vanhentuneet tiedot ja tästä johtuva indeksikäyrälaskennan epätarkkuus. Vuoden 2014 alusta alkaen käytettävissä oleva AMR-tuntimittausdatasta saadaan luotettavaa tietoa toteutuneista kulutuksista, mutta se ei sovellu sellaisenaan pj-verkon mitoituslaskentaan. Tätä ongelmaa käsitellään luvuissa ja Tarkasteltavien muuntopiirien valinta ESU:n verkossa on yli 600 pienjännitemuuntopiiriä ja niiden mitoituksen tarkistamiseksi säännöllisesti tehtävän massalaskennan tulosten läpikäyminen yksi kerrallaan on melko työlästä. Saneerausharkintaa vaativien johtolähtöjen tunnistamista helpottamaan päätettiinkin aluksi luoda kuormitus- ja oikosulkulaskentatuloksia verkkokartalle visualisoivia SQL-tietokantahakuja käyttäen Trimble NIS Paikkatietoanalyysit - moduulia. Analyysien avulla voidaan havainnollistaa tyyppikuormituskäyrälaskennalla suoritettavan massalaskennan tuloksia, kuten johtojen ja muuntajien kuormitusasteita, jännitteenalenemia ja oikosulkuvirran arvoja värikoodein ja tulostamalla arvot lukuina kartalle tai tiedostoon. Myös verkostotarkastuksissa kirjatut kuntohavainnot ja niiden korjausten kiireellisyys sekä ilmajohtolinjoille lasketut kuntoindeksit voidaan esittää verkkotietojärjestelmässä väreinä ja symboleina ja näin valita huonokuntoisilta vaikuttavat kohteet pisteytettäviksi. Kuvissa 8 ja 9 on esimerkkejä kuormitus- ja kuntotilanteen sekä pylväiden ikäjakauman esittämisestä verkkokartalla.43 36 Kuva 8. Pylväiden laholuokat väreinä ja kyllästysvuodet pylväsdiagrammina. Punainen piste tarkoittaa yli 20 mm:n lahoa. [Trimble NIS] Kuva 9. Johtojen ja muuntajan kuormitusasteet väreinä. Johtojen kuormitukset ovat matalat, mutta muuntaja on täydessä kuormassa huippukuormituksen aikana. [Trimble NIS]44 37 Muuntopiirejä ja yksittäisiä johtolähtöjä voidaan ottaa pisteytystarkasteluun myös esimerkiksi asentajien havaintojen tai asiakkaiden sähkönlaatureklamaatioiden perusteella. Myös AMR-mittareiden antamista alijännite- ja katkohälytyksistä saadaan tähän tarkoitukseen sopivaa tietoa. Näiden hälytysten käsittely ja hyödyntäminen on kuitenkin ESU:ssa vielä kehitysasteella. Jos pisteytysjärjestelmästä saadaan rakennettua nopea ja helposti käytettävä työkalu, voidaan laskea sopivin väliajoin pisteet kaikille johtolähdöille. Näin päästäisiin tilanteeseen, jossa sähkönlaatuongelmia ja verkon kapasiteetin täyttymistä voitaisiin ennakoida nykyistä paremmin. 8.2 Kuormitustarkastelu Tarkasteluun valittujen muuntopiirien saneeraustarpeen määrittely aloitettiin tehonjako- ja oikosulkulaskennasta eli verkon osan sähköisen suorituskyvyn analysoinnista. Aluksi verrattiin tähän saakka mitoituslaskennan perusteena olleiden tyyppikuormituskäyrien antamia tuloksia vuoden 2014 alusta saatavilla oleviin AMR-mittareista saataviin lukemiin sen selvittämiseksi, kuinka paljon virhettä nykyisessä tyyppikuormituskäyrillä tehtävässä mitoituslaskennassa syntyy. Vertailun perusteella päädyttiin käyttämään mitoituslaskennan aineistona AMR-dataa muuntopiirikohtaisesti käsiteltynä, vaikka tarkkoja huipputehon arvoja ei tällä menetelmällä saadakaan aikaan. Laskentatuloksille määriteltiin säännösten ja yhtiön suunnittelulinjausten mukaiset raja-arvot, ja niistä poikkeaville tuloksille pisteytykset ja pisteiden painokertoimet. Kokonaispisteille annettiin raja, jonka ylittävien johtolähtöjen voidaan katsoa olevan saneeraustoimenpiteiden tarpeessa nykyhetkellä. Viiden vuoden aikavälitarkastelu suoritettiin lopuksi niille kohteille, joiden pistemäärä jäi nollan ja saneerausrajan välille Indeksisarja- ja AMR-kuormituslaskennan tulosten vertailu Aluksi selvitettiin, kuinka paljon tyyppikuormituskäyrillä ja AMR-datalla lasketut kuormitusvirran maksimin arvot poikkeavat toisistaan muuntamotasolla. Tätä varten verrattiin tammikuun kahden ensimmäisen kaksiviikkoisjakson indeksisarjoilla ja AMR-tuntisarjoilla saatuja tuloksia keskenään. Tarkasteluajalle osui yli kahden viikon mittainen pakkasjakso, jolloin vuorokauden keskilämpötila pysyi alle -10 C:een. Alin mitattu lämpötila Ilmatieteen laitoksen Helsinki-Vantaan mittauspisteessä oli -19,6 C. Mittausajan kylmimmän jakson, toisen kaksiviikkoisjakson keskilämpötila mittauspisteessä vuonna 2014 oli -11,6 C. [55] Mittaustietoa saatiin siten normaaleista talviolosuhteista, mutta ei huippukuormaolosuhteita vastaavista lämpötiloista. Jotta laskentatulokset olisivat vertailukelpoisia, indeksisarjalaskennan laskentalämpötilaa korjattiin tässä tarkastelussa vastaamaan tammikuun 2014 olosuhteita. Indeksisarjalaskenta suoritettiin lisäksi kuormituksen ylitystodennäköisyydellä 50 %, eli kuormituksen tuntikeskiarvoa vastaavilla arvoilla, koska hajontoja ei käytetä Trimble NIS:in AMRlaskennassakaan. Suurimpia kuormitusvirran arvoja verrattaessa havaittiin esimerkkimuuntopiireissä suurimmillaan noin 25 %:n eroja kumpaankin suuntaan. Näin suuret virheet indeksisarjalaskennassa muuntamotasolla aiheutuvat todennäköisesti sekä asiakkaiden virheellisestä tyyppikuormitusluokittelusta asiakastietojärjestelmässä että tyyppikuormituskäyrien vanhentumisesta asiakkaiden laitteistojen ja sähkönkäyttötapojen muuttuessa. Myös suuret, kuormitusprofiililtaan poikkeavat kulutuspisteet tuottavat virhettä laskentatuloksiin.45 38 Laskettaessa kuormituksia AMR-mittausdatalla, korvaa Trimble NIS automaattisesti puuttuvan mittaustiedon kyseisen asiakkaan indeksisarjalla. Tammikuussa 2014 AMR-mittaustietoa saatiin noin 88 %:lta ESU:n pienjänniteasiakkaista. Vertailtavista muuntopiireistä tarkistettiin niiden asiakkaiden määrä, joilta ei ollut saatavissa mittaustietoja ja havaittiin, että tällaisia asiakkaita oli esimerkkimuuntopiireissä vain muutamia. Kuvassa 10 on ylhäällä indeksisarjoilla ja alhaalla AMR-datan avulla lasketut kuormituskäyrät vuoden 2014 toiselta kaksiviikkoisjaksolta. Kuvan tapauksessa toteutunut kuormitusvirran huippuarvo on huomattavasti pienempi kuin indeksisarjoilla mallinnettu huippuarvo ja se myös sijoittuu eri ajankohtaan eri laskentatavoilla. Esimerkkimuuntopiiri sijaitsee 90-luvulla rakennetulla omakotialueella. Asiakastietojärjestelmän tietojen mukaan asiakkaista 29 kuuluu muulla kuin sähköllä lämmitettävien, mutta sähkökiukaan omistavien rivitaloasukkaiden kuluttajaryhmään, 39 asiakkaista on suoran ja 1 varaavan sähkölämmityksen omakotitaloasukkaita. Lisäksi alueella sijaitsee päiväkoti, jonka vuosittainen energiankulutus kattaa 10 % koko muuntopiirin kulutuksesta. Kuva 10. Muuntamon kuormituskäyrä laskettuna tyyppikuormituskäyrillä (ylhäällä) ja AMR-mittareista saadulla toteutuneen kulutuksen tiedoilla (alhaalla). Trimble NIS.46 39 Tyyppikuormituskäyrälaskennan tuloksissa on havaittavissa suuria eroja toteutuneeseen kulutukseen. Kuormituskäyrälaskennassa ylikorostuu lauantai-illan kulutushuippu, joka ajoittuu kuormituskäyrissä samaan ajankohtaan kaikilla asukastyypeillä. AMR-laskennan tuloksista havaitaan, että näin ei todellisuudessa tapahdu. Vertailun perusteella on selvää, että kuormitusanalyysissä kannattaa hyödyntää AMR-dataa, vaikka sitä ei olisi saatu mitattua verkon mitoitusperusteena pidetyissä olosuhteissa. Ongelmaksi jäävät AMR-datan muokkaaminen mitoituslämpötilaa vastaaviksi sekä mitoitusmarginaalin määrittely lämpötilakorjatulle aineistolle AMR-datan lämpötilakorjaus Tässä työssä tehtävää vanhan verkon kuormitustarkastelua varten päätettiin selvittää esimerkkimuuntopiirien asiakaskuormien lämpötilariippuvuudet muuntamotasolla. Tämä suoritettiin laskemalla tammikuun toteutuneet vuorokausien keskilämpötilat ja vertaamalla niitä AMR-datan avulla laskettuihin vuorokauden huippukeskitehoihin muuntajalla. Lämpötilakerroin eli kuorman kasvu lämpötila-astetta kohden saatiin teho-lämpötila -pisteparveen sovitetun suoran kulmakertoimena (Kuva 11). Huippukuorma muuntamolla mitoitustilanteessa voitiin laskea sijoittamalla sovitussuora yhtälöön haluttu mitoitusvuorokauden keskilämpötila, joka ESU:n tapauksessa haluttiin olevan -25 C. Tällä menetelmällä saadaan karkea arvio muuntopiirin asiakkaiden kulutuksen suurimmalle tuntikeskiteholle mitoitustilanteessa. Epätarkkuutta tuloksiin tuottavat kuitenkin kuormitukseen liittyvä satunnaisuus, asiakkaiden keskinäiset erot, yksittäisten suurten asiakkaiden kuormituskäyttäytyminen sekä se, ettei kaikilla asiakastyypeillä kuormituksen lämpötilariippuvuus ole lineaarinen. Esimerkiksi yösähkötariffin mukaan ohjattu varaava sähkölämmitys käyttää paljon sähköä öisin ja vähän päivisin. Lisäksi sillä on maksimiteho, jonka ylittävä lämmitystehontarve siirtyy ajallisesti eteenpäin seuraaville tunneille, vaikka ne eivät olisi enää yhtä kylmiä. Kulutus siis seuraa lämpötilan muutosta viiveellä. Toisaalta ilmalämpöpumppua käyttävissä suoran sähkölämmityksen kohteissa hyvin kylmien päivien sähkönkulutus saattaa riippua lisälämmityksen tarpeesta ja siitä, kuinka paljon kylmyys vaikuttaa pumpun hyötysuhteeseen. [56] Kokemusperäisesti tiedetään, että kulutuksen kasvu lämpötilan funktiona alkaa taittua noin -25 C:ssa, joten tätä kylmempiin lämpötiloihin ekstrapolointi tuottaisi luultavasti liian suuria kulutuksia [57]. Laskennassa oletettiin, että mittausajanjakson huippukuorma sijoittuu tammikuun kylmimpään aikaan, joten näin saatu kuorman lämpötilariippuvuus vastaa lämmityskauden kulutuksen käyttäytymistä. Tilanne on todennäköisesti erilainen kesällä jäähdytystä vaativissa kohteissa ja esimerkiksi saaristossa, jossa enemmistö asiakasliittymistä sijaitsee loma-asunnoissa.47 Maksimiteho, S_max, kva 40 EM Vrkn tuntikeskitehon maksimi muuntamolla Lin. (Vrkn tuntikeskitehon maksimi muuntamolla) AMR-mittauksella saadaan siis kullekin asiakkaalle suurimman tuntikeskitehon arvo, jota voidaan karkeasti lämpötilakorjata muuntopiiri- tai johtolähtökohtaisesti. Mitoitusperusteena on kuitenkin aina huipputehon arvo, jota ei tunneta ja joka on pjjohtotasolla huomattavasti tuntikeskitehoa suurempi. Poikkeaminen keskitehosta on prosentuaalisesti sitä suurempaa, mitä pienempää asiakasjoukkoa tarkastellaan ja riippuu myös asiakkaan kuormituksen tyypistä. Muuntopiiritasolla asiakkaiden kuormien risteily yleensä tasoittaa huippukuormien summaa lähemmäs muuntajalta mitattua tuntikeskitehoa. [10] Tyyppikuormituskäyrälaskennassa tämä satunnainen, asiakaskohtainen tehonvaihtelu huomioidaan asiakasryhmäkohtaisella, normaalijakauman mukaisella keskihajonnalla ja ylitystodennäköisyydellä, jonka suuruuden käyttäjä voi valita verkkotiey = -1,4655x + 62,911 R² = 0, ,0 5,0 0 0,0-5,0-10,0-15,0-20,0 Lämpötila, C Kuva 11. Muuntopiirikohtaisen kuorman lämpötilakertoimen määrittäminen tammikuun 2014 vuorokausien keskilämpötilan ja muuntajan maksimikuorman avulla. Tarkempien tulosten saaminen vaatisi lämpötilariippuvuuden laskemista vähintään jokaiselle asiakastyypille erikseen. ESU:n tapauksessa, jossa asiakkaiden ryhmittelytieto on vanhentunutta ja sisältää paljon virheitä, tarvittaisiin myös asiakaskohtaista lämpötilariippuvuustarkastelua. Näin toteutettuna datan käyttö vaatisi paljon työtä ja sopisi huonosti koko pj-verkon järjestelmälliseen läpikäymiseen. Toiveena onkin saada nopealla aikataululla käyttöön sovellustyökaluja datan joustavampaan käsittelyyn. AMR-datan analysoinnista tekeillä olevasta tutkimuksesta on kerrottu tarkemmin luvussa AMR-laskenta ja mitoitusmarginaalit48 41 tojärjestelmän laskentaparametreissa. Luottamustason valinta määrittää suoraan sen, kuinka suuri mitoitusmarginaali verkon osan kapasiteettiin lasketaan. Tämä tilastollisiin todennäköisyyksiin perustuva laskentatapa on melko tarkka suurilla asiakasmäärillä, mutta johdoilla, jotka syöttävät yhtä tai vain muutamaa asiakasta, voivat todelliset kuormitukset poiketa lasketuista arvoista kymmenillä prosenteilla, vaikka asiakkaat olisi tyypitelty oikein. Kuitenkin myös pienjänniteverkon mitoitukset lasketaan yleisesti tällä menetelmällä. Tässä työssä johtolähtöjen kuormituspisteytys päätettiin tehdä lämpötilakorjatun AMR-datan avulla. Koska näin suoritettu tehonjakolaskenta antaa monissa tapauksissa liian pieniä kuormitusarvoja, päätettiin asiakkaiden mitattuja energiankulutuksia kasvattaa kaikille samankokoisella kertoimella. Tämän kertoimen suuruusluokan arvioimiseksi tutkittiin ensin, millaisia mitoitusmarginaaleja indeksisarjalaskenta antaisi esimerkkimuuntopiireissä eri luottamustason prosenteilla. Trimble NIS:in kuormituskäyrälaskennasta saatuja eri luottamustason antamia muuntajan kuormitusvirran huippuarvoja verrattiin ilman ylitystodennäköisyyksiä laskettuihin huippukuormitusvirran arvoihin. Näin saadut vuoden ensimmäisen kaksiviikkoisjakson indeksisarjoista lasketut mitoitusmarginaalikertoimet esimerkkimuuntopiireille ovat nähtävissä kuvassa 12. 1,800 1,700 1,600 1,500 1,400 1,300 1,200 1,100 1, viikkoisjakso 2014 EM1062 EM1067 EM128 EM219 EM211 EM364 EM % 95 % Kuva 12. Tyyppikuormituskäyrälaskennassa valitun luottamustason vaikutus pj-verkon mitoitukseen muuntamotasolla. Kuvasta voidaan havaita, että mitoitusmarginaaleihin muodostuu erittäin suuria eroja muuntopiirin asiakastyypeistä riippuen. Muuntopiirissä EM364 indeksisarjalaskennan luottamustasolla 95 % mitoitusmarginaaliksi muodostuu esimerkkitilanteessa noin 17 %. Muuntopiirissä on 28 kulutuspistettä, joista suurin osa kuuluu suoran sähkölämmityksen asiakasryhmään. Kuormituksen hajonta tämän asiakasryhmän sisällä on melko pientä ja asiakkaiden kokonaismäärä suhteellisen suuri. Muuntopiirissä EM150 puolestaan on vain 7 kulutuspistettä, joista yhdessä sijaitsee suuri, maatalousasiakasryhmään kuuluva liittymä ja loput on merkitty suoran sähkölämmityksen asiakasryhmään kuuluviksi. Tälle muuntopiirille muuntajatason laskettu mitoitusmarginaali on 74 %, eli todennäköisesti liian suuri. Kun yksittäinen, suuri asiakas jätetään laskennasta pois, saadaan tämän muuntopiirin mitoitusmarginaaliksi noin 35 %. Koska todellista, asiakasryhmistä riippuvaa hajontaa ei ole tiedossa ja lämpötilakorjattu AMR-data antaa liian pieniä kuormituslukemia runko- ja liittymisjohtotasolla, päätettiin pj-johtojen pisteytyslaskennan kuormituslaskennassa käyttää AMR-datalle korjauskerrointa 1,25. Näin menettelemällä arvioitiin saatavan todennäköisesti 100 %49 42 kuormitusrajan ylittävät johdot näkyviin vanhan verkon pisteytyksessä, vaikka varsinaiseen mitoituslaskentaan tämä menetelmä ei sovellukaan. Ne kohteet, joissa sijaitsee suuria, yksittäisiä asiakkaita, on syytä tarkastella erikseen ja todeta mahdolliset johtojen suuret kuormitukset mittaamalla. Todellista tietoa johtojen nimelliskuormitustason ylityksistä saadaan, kun johtojen suojalaitteet toimivat eli pj-sulakkeet palavat muuntamolla tai välivarokkeilla ylikuormitustilanteessa. Sulakkeen vaihdoista ei ole ESU:ssa pidetty tähän mennessä järjestelmällisesti kirjaa, joten historiallista tilastotietoa aiheesta ei ole saatavilla. Tätä asiaa päätettiin kehittää siten, että tulevasta talvesta eteenpäin kaikki sulakkeenvaihdot kirjataan verkkotietojärjestelmän kunnossapitosovellukseen. Tämä tieto voidaan sitten ottaa pisteytysjärjestelmään mukaan kuormituslaskennan rinnalle, jolloin ylikuormitukset saadaan tulevaisuudessa selkeämmin esiin Kuormituspisteytys Tehonjako- ja oikosulkulaskennan tuloksista valittiin pisteytettäväksi sellaisten tekijöiden yhdistelmä, joiden katsottiin parhaiten kuvaavan verkon kuormankeston riittämättömyyttä, asiakkaiden kokemia sähkönlaatuongelmia sekä vikasuojauksen puutteita. Näitä tuloksia ovat johdon kuormitusaste, jännitteenalenema ja pienin yksivaiheinen oikosulkuvirta sekä ehto oikosulkuvirran nopeasta poiskytkeytymisestä asiakkaan liittymispisteessä eli niin sanotun 1. nollausehdon toteutuminen. Pisteytyksiä ja painotuksia muokattiin koepisteyttämällä useita kymmeniä erikuntoisia muuntopiirejä, kokeilemalla erilaisia pisteyhdistelmiä ja vertaamalla niillä saatuja tuloksia yhtiössä olevaan kokemusperäiseen tietoon muuntopiirien sähköisestä kunnosta, asiakkailta saatuihin sähkönlaatureklamaatioihin ja AMR-mittareiden tuottamien alijännitehälytysten lukumääriin. Kuormituksen pisteytys ja painokertoimet on esitetty taulukossa 6.50 43 Taulukko 6. Kuormituslaskennan tulosten pisteytys. Kuormituspisteytys Kertoimet Johdon kuormitusaste Jännitteenalenema Pienin 1-vaiheinen oikosulkuvirta 1. nollausehto ei täyty liittymis- tai runkojohdolla, eikä ole korjattavissa sulakkeen vaihdolla. 1-2 asiakasta, < 50 MWh/a 3-5 asiakasta, yli 5 asiakasta, < 50 MWh/a < 50 MWh/a TAI TAI 1 asiakas, yli 1 asiakas > 50 MWh/a > 50 MWh/a Luokitus Pisteet % % 750 > 120 % ,5-10 % ( V) % ( V) ,5 2 > 13 % (< 200 V) , A < 250 A TOSI Johdon kuormitusasteen eli kuormitusvirran arvon huippukuormassa normaalissa käyttötilanteessa suhteessa johdon nimelliseen kuormitettavuuteen on pysyttävä normaalissa käyttötilanteessa alle 100 %:n, joten täyden kuorman ylittymisen haluttiin nostavan johtolähdön suoraan saneerauslistalle. Yli 120 %:n kuormitusasteella johtolähdölle annettiin kaksinkertaiset pisteet ja 80 % kuormitusastetta pidettiin hälytysrajana, jonka ylittymisestä johtolähtö sai pienen pistemäärän, joka ei kuitenkaan yksinään riitä saneerausrajan ylittymiseen. Liian alhainen jännite on yksi yleisimmistä sähkön laatuun liittyvistä asiakasreklamaatioiden aiheista. Jos liittymispisteessä mitattu jännite on riittävän usein ja pitkään alle 90 % nimellisjännitteestä, on kyseessä sähkönjakelun laatuvirhe, jolloin verkkoyhtiö on velvollinen hinnanalennukseen asiakkaan siirtomaksusta [23][36], kunnes ongelma on korjattu. Jännitteenalenema pisteytettiin siten, että 10 % arvon ylittyminen mitoitusolosuhteissa johtaa lähdön nostamiseen suoraan saneerauslistalle ja 6,5 %:n rajan ylittymisestä johtolähtö saa pienen pistemäärän. Jos jännitteenalenema on johtolähdön ainoa ongelma tai koskee koko muuntopiiriä, on syytä tarkistaa myös jännitteenalenema syöttävällä muuntamolla; jos se on suuri, ongelma saattaa olla korjattavissa pelkällä jännitteen säädöllä tai muuntajakoneen vaihtamisella suurempaan. Liian pienestä yksivaiheisesta oikosulkuvirrasta annetut pisteet osoittavat pisteytysjärjestelmässä johdon oikosulkusuojauksen mahdollisesti heikkoa toimintaa. Lisäksi pienellä oikosulkuvirralla on yhteys verkon jännitejäykkyyden puutteisiin sekä alttiuteen suurten kuormitusvirtapiikkien aiheuttamalle välkynnälle, joka myös on yleinen sähkönlaatureklamaatioiden syy [33]. Pienin vanhassa jakeluverkossa sallittu oikosulkuvirran arvo 110 A, kun käytössä on 3x25 A:n gg-sulakesuojaus. Suositus oikosulkuvirran minimiarvoksi uusien asiakasliittymien pääkeskuksella on 250 A, mutta51 standardissa jätetään jakeluverkonhaltijalle ennen vuotta 2008 rakennettujen verkkojen osalta harkintavaraa, kunhan liittymässä toteutuu riittävän nopea oikosulkuvirran katkaisu. [16] Pisteytyksessä saneerauslistalle noston rajana käytettiin 250 A:n arvoa, mutta jo 350 A:n oikosulkuvirran arvolla johtolähtö sai pisteitä. 1. nollausehdon täyttyminen eli syötön riittävän nopea, automaattinen poiskytkeytyminen vikatilanteessa ja vaarallisten kosketusjännitteiden syntymisen estäminen on tärkeä sähköturvallisuustekijä pj-jakeluverkossa. Usein suojauksen ongelmat voidaan korjata vaihtamalla verkon tai liittymän sulakkeet nimellisvirraltaan pienemmäksi, mutta aina tämä ei onnistu liian pienen oikosulkuvirran tai liian suuren kuormitusvirran takia tai siksi, että tällöin menetettäisiin sulakesuojauksen selektiivisyys. Trimble NIS -verkkotietojärjestelmän laskentamoduulista löytyy valmis väritystoiminto, jolla voidaan korostaa sellaiset kohteet, joilla 1. nollausehto ei täyty, eikä vikaa voida sulakkeita vaihtamalla korjata. Tämän toiminnon avulla voitiin antaa saneerauslistalle nostavat pisteet sellaisille johtolähdöille, joiden suojausta ei voi toteuttaa johtoja vaihtamatta. Näin annetuille kuormituspisteille määriteltiin lopuksi painokertoimet, joilla huomioitiin niiden johtolähdöllä sijaitsevien asiakkaiden määrä ja kuormituksen kokoluokka, joihin kukin ongelma vaikuttaa. Jos ongelma koski vain 1-2 asiakasta, joiden energian vuosikulutus jää alle 50 MWh:n, painokertoimeksi annettiin 1. Jos ongelmasta kärsiviä asiakkaita oli 3-5 tai vaihtoehtoisesti yksi suurempi asiakas, painokertoimeksi annettiin viasta riippuen 1,5-2. Jos taas pienempiä asiakkaita oli yli 5 tai suurempia asiakkaita enemmän kuin 1, painokerroin oli 2-3. Johdon ylikuormitukselle ei käytetty painokertoimia vaan täyden kuorman ylityksestä päätettiin antaa suoraan suhteellisen suuret pistemäärät, jotta ylikuormitettu johtolähtö nousisi joka tapauksessa korkealle saneerauslistalla. 4452 Kuormituksen aikavälitarkastelu ja kaavoitus Nykytilanteen lisäksi haluttiin selvittää, miten ESU:n pienjänniteverkon suorituskyky riittää viiden vuoden tarkasteluaikavälillä ja kuinka suuri osa verkosta on lähitulevaisuudessa sähköisen kapasiteettinsa tai kuntonsa puolesta saneeraustarpeessa. Keinoina käytettiin kunnan kaavoitusviranomaisilta saatavia tietoja nykyisistä ja lähiaikoina vahvistettavista asemakaavoista sekä yksinkertaista skenaariotarkastelua uusien asiakkaiden kytkemistä haja-asutusalueiden verkkoihin Kaavoitus Sipoon kunnan kaavoitusyksiköstä on saatavissa tiedot voimassa olevista asemakaavoista ja valmisteltavista asemakaavahankkeista, joiden odotetaan tulevan lähivuosina vahvistettaviksi. Kuvassa 13. nähdään vuosina kaavavalmistelussa olevia kohteita Söderkullan alueella. Kuva 13. Vuosina valmisteltavat asemakaavat Söderkullan alueella. [6] Suunnittelu ja rakentaminen etenevät ESU:ssa samaan tahtiin kaavoitusprosessin kanssa siten, että kaavaluonnosvaiheessa tehdään alustavat suunnitelmat ja laskelmat alueen tulevan sähköverkon rakentamiseksi ja budjetoimiseksi. Kun asemakaava vahvistetaan, aloitetaan myös tarkempi verkostosuunnittelu. Verkon rakentaminen tapahtuu samanaikaisesti alueen muun infrastruktuurin rakentamisen kanssa. [58]53 46 Asemakaavakohteiden rakentaminen voi alkaa nopeastikin kaavan vahvistamisen jälkeen, tai se voi lykkääntyä vuosilla riippuen kohteesta ja esimerkiksi yleisestä taloustilanteesta. Myös valitukset voivat viivästää kaavoitushankkeita. Tämän vuoksi kaavoitusprosessien seurannan ja yhteistyön kaavoitusviranomaisten ja sähköverkkoyhtiön välillä on oltava tiivistä. Sipoossa asemakaava-alueiden ulkopuolella rakentamisen edellytyksenä on niin sanottu poikkeamislupa. Näistä yksittäisistä rakennuskohteista ei tällä hetkellä tule tietoa ESU:n verkkosuunnitteluun luvanhankintavaiheessa, vaan vasta asiakkaan tilatessa liittymää. Tämä nähtiin ongelmana, koska kytkettävät kohteet tulevat yllätyksenä verkkoyhtiölle, eivätkä asiakkaat osaa aina varautua pitkiin liittymän toimitusaikoihin. [58] Uusien asiakkaiden kytkeminen Tiedossa on, että kuormituksen kasvuprosentti Sipoossa vaihtelee suuresti eri alueilla. Pienjänniteasiakkaiden kuormien kasvusta ei sen sijaan ole saatavilla aluekohtaista tilastotietoa. Kuormituksen kehittymistä tarkasteltiin sähköasemittain, jolloin mukana tarkastelussa olivat myös keskijänniteverkkoon liittyvät asiakkaat. Koko verkkoalueen vuosittaiseksi kasvuprosentiksi kuluneen kuuden vuoden aikana laskettiin noin 1 %, kun laskuista jätettiin pois rakenteilla olevaa logistiikkakeskusta syöttävä Bastukärr ja eri vuosien keskilämpötilat otettiin huomioon. Kun tiedetään, että suurin osa rakentamisen aiheuttamasta kasvusta sijoittuu keskustojen tuntumaan sijoittuville uusille asemakaava-alueille, voidaan päätellä, että haja-asutusalueilla pienjänniteasiakkaiden kulutuksen kasvuprosenttina voidaan yleissuunnittelutasolla käyttää 0 %:a. Muuntopiiri- ja johtolähtötasolla tarkasteltuna taas yksittäisetkin asiakas- tai laitteistomuutokset voivat tuottaa suuria ja nopeita hyppäyksiä kulutukseen, mikä voi johtaa yllättäviin, vaikeasti ennakoitaviin johtolähtösaneerauksiin. Etelä-Suomen Energiassa onkin linjattu tavoitetilaksi, että jokaiseen johtolähtöön on voitava ilman verkon vahvistamista kytkeä vähintään yksi uusi, pääsulakkeiltaan 3x35 A:n asiakas, jonka vuosikulutus on enintään 18 MWh vuodessa. Tämä kytkemisehto koskee ESU:n liittymähinnastossa määriteltyjä vyöhykkeitä I-III, eli asemakaava-alueita ja hajaasutusalueita enintään 600 metrin etäisyydellä olemassa olevalta muuntamolta [59]. Tätä ehtoa käyttäen voitiin tarkastella niitä johtolähtöjä ja muuntopiirejä, jotka saivat kuormituspisteytyksessä pisteitä, mutta jotka jäivät saneeraustarkastelurajan alle. Trimble NIS -verkkotietojärjestelmässä ei ole valmista toimintoa, jolla koko pjverkon tilanne voitaisiin helposti tutkia lisäämällä kulutuspisteitä muuntopiireihin, joten tätä työtä varten tarkastelu jouduttiin suorittamaan käsityönä. Esimerkkimuuntopiirien johtolähtöihin piirrettiin noin 600 metrin etäisyydelle muuntamosta uudet kulutuspisteet ja laskettiin kuormitus- ja oikosulkukestoisuudelle uudet pisteytykset. Tällä menetelmällä saatiin esiin ne johtolähdöt, joiden kuormitettavuuden raja saattaa lähivuosina tulla vastaan, jos alueelle rakennetaan uusia liittymiä tai kulutus kasvaa muista syistä.54 Kuntopisteytys Johtolähtöjen kuntotarkastelua varten luotiin aluksi yksittäisille pj-pylväille ja johtojen jänneväleille yksinkertaiset kuntoindeksit käyttäen hyväksi verkostotarkastusten kuntohavaintoja ja verkkotietojärjestelmän Kunnossapito-sovelluksen kuntoindeksityökalua. Tavoitteena oli tunnistaa pylväsmassasta tällä hetkellä vaihtokunnossa olevat pylväät painottamalla sellaisia vikoja, joita ei yleensä voida korjata ilman koko pylvään vaihtamista, kuten lahon määrää, taipumaa, tikankoloja ja perustusten tai koukkujen kiinnityksen pettämistä. Ilmajohdon osalta pisteet laskettiin niistä vikahavainnoista, jotka liittyvät riittämättömiin etäisyyksiin ympäröivistä rakenteista tai maasta. Pisteytystä hiottiin koepisteyttämällä ja käymällä paikan päällä maastossa tarkastelemassa erilaisia pistemääriä saaneiden pylväiden kuntoa. Pylväiden lahotiedoissa ja niiden kirjaustavassa on tällä hetkellä eroja ESU:n kunnossapitoalueiden välillä riippuen siitä, minä vuonna alueen verkon tarkastus on suoritettu. Ennen vuotta 2012 tehdyistä, Excel-taulukoihin kirjatuista tarkastusmerkinnöistä lahon määrä ja kiipeämiskieltonauhat on siirretty osittain verkkotietojärjestelmään, mutta tiedoissa ei esimerkiksi ole säilynyt havainnon tekoaikaa ja osa pylvästiedoista, kuten pylväsluokka ja uuden pylvään tyvihalkaisija puuttuvat kokonaan. Vuodesta 2012 alkaen verkostotarkastukset on tehty ja tallennettu suoraan verkkotietojärjestelmään käyttäen Trimblen Kunnossapitojärjestelmän MMS Offline-sovellusta, ja tätä tietoa voidaan pitää luotettavana ja ajan tasalla olevana. Tältä ajalta peräisin olevissa lahomerkinnöissä on kuitenkin suurimpana lahon määrän vaihtoehtona yli 20 mm, joten tarkka lahomitta hyvin huonokuntoisista pylväistä on jäänyt sen varaan, onko tarkastaja kirjannut sen tekstimuotoisena tietona havainnon huomautuskenttään. Osasta tarkastuksia on myös päätetty jättää pienjännitepylväiden lahotarkastus kuluvalla kierroksella väliin. Vuodesta 2014 alkaen lahotiedot on kirjattu tarkemmin ja Offline-sovelluksella tehtyjen tarkastusten jäljiltä myös pylvästiedot ovat melko hyvin paikkansa pitäviä. Pisteytysjärjestelmässä päätettiin käyttää lahoastetta vastaavana kuntohavaintona kiipeämiskieltonauhatietoa, koska se on kerätty yhdenmukaisimmin kaikista verkkoalueen pj-pylväistä ja tieto itsessään sisältää tarkastajan arvion pylvään jäljellä olevasta lujuudesta ja sen aiheuttamasta työturvallisuusriskistä [45]. Kun tarkastukset etenevät ja kaikilta pylväiltä on saatu tarkempi lahotieto ja pylvään kokotiedot, voidaan myöhemmin siirtyä käyttämään pisteytyksen pohjana kullekin pylväälle laskettua kuormankeston suhteen kriittistä tyvihalkaisijaa. Kahden lahonauhan pylväälle annettiin pistemääräksi 180, joka itsessään ylittää reilusti vaihtokuntoisuuden 120 pisteen rajan. Yhden nauhan pylväs sai 90 pistettä, joten vasta yhdistettynä muihin vikoihin tällainen pylväs voi olla pistemäärältään vaihtokuntoinen. Muut vikahavainnot pisteytettiin sen mukaan, kuinka paljon vian arvioitiin vaikuttavan pylvään kykyyn kannatella johdinta ja sähköturvallisuusmääräysten täyttymiseen. Pisteet painotettiin kertoimilla 0-3 sen mukaan, kuinka kiireelliseksi tarkastaja on arvioinut vian korjauksen. Jos vian vakavuus on arvioitu sellaiseksi, ettei korjaustoimenpiteitä tarvita, kertoimeksi annettiin 0. Kiireellistä korjausta vaativat viat saivat kolminkertaisen pistemäärän.55 48 Kun yksittäisten pylväiden kyky selvitä tehtävästään on määritelty, voidaan johtolähdön kunto puolestaan pisteyttää sen perusteella, kuinka monta vaihtokuntoista pylvästä tai etäisyyspuutehavaintoa sille on merkitty. Kuntoindeksin ja verkkotietojärjestelmän Finder-kyselyn avulla pylväille laskettujen indeksien arvot visualisoitiin väreinä verkkokartalle ja poimittiin huonokuntoiselta vaikuttavat johtolähdöt saneeraustarvevertailuun (Kuva 14). Kuva 14. Esimerkki kuntoindeksin visualisoinnista. Vaihtokuntoiset pylväät kuntoindeksin perusteella. Kuntoperusteisen saneeraustarpeen alarajaksi määriteltiin joko 5 kappaletta tällaisia vikoja johtolähdöllä, tai hyvin lyhyen johtolähdön tapauksessa yhtä monta vikaa kuin sillä on pylväitä. Viittä pienempi määrä huonoja pylväitä ja etäisyysvikoja pidettiin tarkoituksenmukaisempana korjata yksittäisinä pylväänvaihtoina kuin koko johtolähdön saneerauksena, jos johtolähtö on kuormituksen ja oikosulkukestoisuuden puolesta muuten kunnossa. Näin ollen saneeraustarpeen rajaksi määriteltiin myös pelkkien kuntopisteiden osalta 500 pistettä. Tätä alemmatkin pisteet kasvattavat kuormituspisteytyksessä saatua pistemäärää ja nostavat johtolähdön korkeammalle yhteispisteissä. Koko kuntopisteytys ja sen painokertoimet on esitetty taulukoissa 7 ja 8.56 49 Taulukko 7. Kuntoindeksi pylväille ja ilmajohdoille. Kuntoindeksi, yksittäiset vaihtokuntoiset pylväät ja etäisyysviat Pylväs vaihtokuntoinen jos indeksi > =120 TAI Pisteet (indeksin arvo) Kertoimet Ei toimenpitei Erityistarkkailuun Huollettava tä Korjattava Luokitus 1 - nauha 90 Kiipeämiskieltonauhat 2 - nauhaa 180 Asennettu 1 nauha 90 Asennettu 2 nauhaa mm 30 Lahon määrä mm 60 > mm 180 Harusvaijeri Ruosteessa 40 Poikki / Puuttuu 60 Perustus ja tuenta Kallioraudat irti Pylväs noussut Suoruus Kallistunut Taipuma Paljon taipumaa Koukkujen kiinnitys Viallinen Tikankoloja Paljon Maadoituselektrodin kunto Poikki Maadoitusjohtimien kunto Viallinen Muu vika pylväs Kyllä Etäisyydet, ilmajohto Riittämättömät Taulukko 8. Johtolähdön kuntopisteytys. Kuntopisteytys, koko johtolähtö Saneerauslistalle kunnon takia, jos vaihtokuntoisia ja etäisyysvikoja yhteensä > = 5kpl johtolähdöllä (tai alle 5 pylvään johtolähdöllä kaikki) Vaihtokuntoisia pylväitä etäisyysvikoja, kpl tai Määrä Pisteet jne. 100 pistettä /pylväs57 Saneerausprojektien priorisointi ja aikataulutus Kunnon tai kuormitustilanteen takia listalle nostetut johtolähdöt järjestettiin keskenään yhteispisteiden mukaiseen kiireellisyysjärjestykseen. Listassa huomioitiin myös muuntopiiriä syöttävän kj-verkon tilanne tavoiteverkon ja muun kunnallistekniikan rakentamisen näkökulmista. Näitä tietoja ei enää pisteytetty, vaan ne kerättiin omiin sarakkeisiinsa, jotta ne voitaisiin huomioida saneerausprojektien aikatauluttamisessa. Näin ollen sellaiset listalle nousseet saneerauskohteet, jotka liittyvät lähivuosina kaapeloitavaan kj-verkon osaan tai jotka sijaitsevat tulevien kunnallistekniikan rakennuskohteiden alueilla, voidaan aikatauluttaa mahdollisuuksien mukaan muiden alueen projektien aikataulun mukaisesti. Järjestetty johtolähtöjen saneerauslista on esitetty liitteessä Tavoiteverkkotarkastelu Saneerauslistan järjestämisen jälkeen tutkittiin jokaisen listalla olevan johtolähdön tila ESU:n tavoiteverkkosuunnitelmassa. Jokaiselle pisteitä saaneelle muuntopiirille ja johtolähdölle kirjattiin sitä syöttävän kj-johdon tavoiteverkon mukainen tila. Pjverkon saneeraussuunnittelun kannalta kiinnostavat tiedot olivat se, jääkö kj-johto ilmaan vai onko sen maakaapeloinnille määritelty toteuttamisaikataulu, sekä muuntamon sijainnin mahdollinen muutos tulevaisuudessa. Jos mahdollista, pj-verkon saneeraus toteutetaan samassa yhteydessä kj-verkon maakaapeloinnin kanssa, koska tällöin voidaan suunnitella kokonaisuus kerralla hyvin ja hyödyntää yhteisiä kaapeliojia. Jos pj-verkon pisteet ovat korkeat, mutta kj-verkon maakaapelointi on suunniteltu pitkälle tulevaisuuteen, ovat vaihtoehtoina pj-verkon korjaus pienimmillä mahdollisilla toimenpiteillä sellaiseen kuntoon, että sitä voidaan käyttää kj-verkon saneeraamiseen saakka, tai tavoiteverkkosuunnitelman aikataulun muuttaminen Muu kunnallistekniikka Muita ESU:n verkkoalueella toimivia, verkostokaivutöitä tekeviä toimijoita ovat Keravan Energian kaukolämpöliiketoiminta, kunnalliset vesilaitokset sekä teleoperaattorit. Tällä hetkellä tieto muiden tahojen kaivutöistä on hajallaan eri tahoilla, mikä hankaloittaa yhteistyötä ja kaivutöiden koordinointia. Keravan Energia -yhtiöiden sisällä tietoa kaivusuunnitelmasta jaetaan melko sujuvasti ja Sipoon kunnan verkkosivuilta on saatavissa kunnan vesi- ja viemäriverkon rakennussuunnitelmia karttamuodossa [60]. Muilta tahoilta tietoa saadaan lähinnä erikseen kyselemällä. Kaivusuunnitelmia ei jaeta suunnitelmallisesti, vaan projekteista sovitaan useimmiten tapauskohtaisesti ja yksitellen. [58] Pisteytystaulukkoon luotiin omat sarakkeensa tiedoille muun verkostorakentamisen mahdollisista aikatauluista, jotta ne saataisiin paremmin huomioitua verkkosaneerausprojektien aikataulutuksessa. Taulukkoon kirjataan kunkin saneeraustarpeessa olevan muuntopiirin tai johtolähdön alueella tiedossa olevat kaivusuunnitelmat ja niiden arvioitu aikataulu. Tietojen keräämistä tulisi kehittää järjestelmällisemmäksi ja edistää esimerkiksi kunnallisen, karttapohjaisen kaivutietokannan käyttöönottoa.58 51 9 Tulokset Työn tuloksena saatiin rakennettua pj-verkon kuormitus- ja kuntopisteytysmenetelmä ja ESU:n pienjännitesaneerausprojektien valintaa ja aikataulutusta tukeva päätöksentekotyökalu. Tässä luvussa esitellään pj-saneerauspäätöksen prosessi ja miten kehitetty menetelmä liitetään prosessin osaksi. Lopuksi esitetään kolmen esimerkkimuuntopiirin johtolähtöjen pisteytys ja arvioidaan tuloksia. 9.1 Verkkotietoa hyödyntävä päätöksentekomalli Kuvassa 15 on esitetty yhteenveto koko pienjänniteverkon saneeraussuunnittelun päätöksentekoprosessista, johon on sisällytetty johtolähtöjen pisteytysjärjestelmä. Kuva 15. ESU:n pienjänniteverkon saneeraussuunnittelun työvaiheet.59 Saneeraussuunnittelu alkaa kohteiden valinnasta, joka suoritetaan verkkotietojärjestelmän Analyysi-työkalun ja Finder-kyselyiden avulla. Tehonjako- ja oikosulkulaskennan tulokset sekä kuntoindeksit lasketaan ja haetaan kartalle. Huonokuntoiset muuntopiirit poimitaan pisteytettäviksi. Tarkasteluun otetaan myös ne kohteet, joiden alueella on valmisteilla asemakaava. Jos pisteytystyökalu saadaan myöhemmin rakennettua verkkotietojärjestelmään, voidaan koko verkkoalueen pienjännitemuuntopiirit laskea esimerkiksi vuosittain läpi, jolloin suunnittelulla on jatkuvasti ajan tasalla oleva tilannekuva pj-verkon saneeraustarpeesta. Kun johtolähdöille on laskettu pisteet, täytyy tulosten uskottavuutta arvioida. Jos tuloksissa on nähtävissä epäluotettavilta vaikuttavia arvoja, kuten hyvin korkeita johtojen kuormitusasteita, saattaa kyseessä olla esimerkiksi virhe verkon dokumentoinnissa. Tällaiset kohteet on käytävä tarkistamassa maastossa ja mahdollisesti tarkistusmitattava, minkä jälkeen niille on laskettava uudet tulokset ja pisteet. Dokumentointi kannattaa tarkistaa myös esimerkiksi sellaisissa kohteissa, joissa tapahtuu toistuvia sulakepaloja vaikka laskenta ei osoita ylikuormitusta. Yhteispisteissä alle 500 pistettä saaneet kohteet jäävät saneerausrajan alapuolelle ja ne siirretään tarvittaessa kunnossapitosuunnitteluun. 500 tai sitä enemmän pisteitä saaneet johtolähdöt järjestetään kokonaispistemäärän mukaiseen järjestykseen ja kirjataan niille tiedot syöttävän kj-verkon tavoiteverkkotilanteesta, kaavoitusaikataulusta ja alueen muun kunnallistekniikan rakennustilanteesta. Näiden tietojen perusteella voidaan määritellä johtolähdölle sopiva saneerausajankohta. Lopullinen saneeraustavan valinta tehdään verkosto- ja maastosuunnittelussa perustuen verkonosien kuntoon, iän perusteella laskettavaan nykykäyttöarvoon, verkon rakenteen tarkoituksenmukaisuuteen suhteessa kuormitukseen, ympäristötekijöihin kuten metsäisyyteen ja kaivuolosuhteisiin sekä saatavissa oleviin kaivu- ja sijoituslupiin ja yhtiön suunnittelulinjauksiin. Kuvassa 16 on hahmoteltu saneeraustavan valintaan vaikuttavia lukuisia tekijöitä, joista riippuen saneeraus voidaan toteuttaa maakaapeloimalla, ilmajohdon vahvistamisella tai vaihtamisella vanhoihin tai uusiin pylväisiin, muuntopiirijaolla tai näiden yhdistelmällä. Tarkempi kohdekohtainen suunnittelu ja kannattavuuslaskenta ovat hyvin tapauskohtaisia ja ne jätetään tämän työn rajauksen ulkopuolelle. 5260 53 Kuva 16. Saneeraustapaan vaikuttavia tekijöitä ja saneerausvaihtoehdot pienjänniteverkossa. 9.2 Esimerkkikohteiden pisteytys Esimerkkikohteiksi valittiin seitsemän erilaista muuntopiiriä, joille jokaiselle laskettiin AMR-datan lämpötilakorjauskerroin ja niiden avulla johtolähtöjen kuormituspisteytykset. Kuntohavaintojen perusteella laskettiin pylväille ja johdoille kuntoindeksit ja niiden perusteella kuntopisteytykset. Tiedot alueiden kaavoituksesta, syöttävän kjverkon tilasta tavoiteverkossa sekä muun kunnallistekniikan kaivusuunnitelmista haettiin ja kirjattiin ylös. Tuloksena saatiin järjestetty lista (Liite 1), jossa yhteensä 500 tai enemmän pisteitä saaneet kohteet katsottiin saneeraussuunnittelua vaativiksi. Alle 500, mutta enemmän kuin 0 pistettä saaneiden johtolähtöjen kuormituksen kasvuvara tutkittiin lisäämällä niihin yhtiön suunnittelulinjan mukainen 3x35 A:n pääsulakekoon liittymä, jon-61 54 ka vuosienergia on kwh. Tämän jälkeen ne pisteytettiin uudestaan ja tutkittiin, onko kuormituksen kasvattaminen mahdollista ilman verkon vahvistamista. Kuvassa 17 on esitetty esimerkkikohteiden pisteiden jakautuminen kunnon ja kuormituksen suhteen. Kuvasta voidaan havaita, että suurin osa pisteistä on saatu tehonjako- ja oikosulkulaskennassa havaittujen puutteiden takia. Pelkän kunnon perusteella saneeraustarpeessa olevia kohteita on huomattavasti vähemmän, vaikka pylväiden keski-ikä onkin monessa kohteessa korkea ja yleiskunto heikentynyt. Tämä on tarkoituksenmukaista, koska sähköisesti hyvin toimivaa verkkoa ei haluta saneerata pylväiden huonon kunnon takia ennen kuin koko linjan pylväät ovat vaihtokuntoisia. Sitä ennen linjaa on kannattavampaa korjata paikoillaan vaihtamalla tarpeen mukaan yksittäisiä pylväitä. Kuitenkin huonokuntoiset pylväät nostavat tässä pisteytysjärjestelmässä sähköisten puutteiden vuoksi listalle noussutta johtolähtöä kiireellisyysjärjestyksessä ylemmäs. Kuva 17. Esimerkkijohtolähtöjä kunto- ja kuormituspisteiden mukaan luokiteltuina. Viivan oikealle puolelle jäävät kohteet vaativat saneeraustoimenpiteitä nykyisen kuormitus- ja kuntotilanteen perusteella. Viivan vasemmalle puolelle jäävien kohteiden saneeraustarpeen kehitystä on tarkasteltava kunnon ja kuormituksen kannalta seuraavan viiden vuoden aikajänteellä.62 Muuntopiiri EM128 Muuntopiiri EM128 sijaitsee Keski-Sipoossa ja se on suurimmaksi osaksi vanhaa ilmajohtoverkkoa. Alue on vahvistetussa yleiskaavassa (Sipoon yleiskaava 2025) hajaasutus- ja kyläalueeksi, eikä sille ole voimassa tai valmistelussa olevaa asemakaavaa. Kuvissa on esitetty muuntopiirin kuormitus- ja kuntotilanne Trimble NIS kyselyjen ja visualisointien avulla. Kuva 18. Johtojen ja muuntajan suurimmat kuormitusasteet, EM128.63 56 Kuva 19. Suurimmat jännitteenalenemat, EM128. Kuva 20. Pienimmät yksivaiheisen oikosulkuvirran arvot, EM128.64 57 Kuva 21. Toteutumattomat 1. nollausehdot, jotka eivät ole korjattavissa sulakkeenvaihdolla, EM128. Kuva 22. Kuntoindeksit ja pylväiden ikätiedot, EM128.65 58 Tehonjako- ja oikosulkulaskennan tuloksia tarkasteltaessa havaittiin lähdöissä 2 ja 4 liian suuret jännitteenalenemat, liian pienet yksivaiheiset oikosulkuvirrat ja toteutumattomia 1. nollausehtoja useissa liittymispisteissä. Suuria, yli 50 MWh:a vuodessa kuluttavia asiakkaita on lähdöllä 2 kaksi kappaletta, kun taas lähdöllä 4 kaikkien asiakkaiden kulutus jää alle 50 MWh:n. Suurin kuormitusaste lähdöllä 2 on yksittäisellä johtoalkiolla lähellä 100 %:a, mutta ei ylitä sitä. Suuresta kuormituksesta johtolähtö saa kuitenkin 150 lisäpistettä. Lähdössä 3 ei tässä tarkastelussa havaittu muuta vikaa kuin liian pieni yksivaiheinen oikosulkuvirta. Näiden pisteiden kertoimeksi tulee 2, koska ongelma koskee viittä alle 50 MWh:n asiakasta. Muuntopiirin kaikki johtolähdöt ylittävät saneeraustarpeen rajan, joten saneeraussuunnittelu kannattaa tehdä samalla kertaa koko muuntopiirille. Muuntopiirin kuormituspisteytys nähdään taulukossa 9. Taulukko 9. Kuormituspisteet, EM128 Muuntamo Lähtö Johtopit uus, m Kaapeloint iaste K-aste/% - Suurin kuormitusaste > 80 % Uh/% - Loppusolmun suurin jännitteenalenema > 6,5 % Ik1min/A - Pienin yksivaiheinen oikosulkuvirta liittymässä < 350 A Toteutumaton 1. nollausehto runkojohdolla tai liittymässä. Ei korjattavissa sulakkeen vaihdolla. Kuormitus pisteet yht. Huonoin arvo Pisteet Huonoin arvo Kerroin Pisteet Huonoin arvo Kerroin Pisteet 1 = TOSI Kerroin Pisteet EM ,06 95, , , EM ,00 37,9 0 6, , EM ,02 52,1 0 10, , Kuntotarkastelussa löydettiin lähdöltä 4 kaksi lahoasteen perusteella vaihtokuntoista pylvästä ja viiden jännevälin mitalta liian lähellä maata sijaitseva johto (taulukko 10). Näiden puutteiden perusteella johtolähdölle annettiin 700 pistettä, mikä nostaa lähdön 4 tämän muuntopiirin kiireellisimmäksi saneerattavaksi. Muissa johtolähdöissä ei havaittu välittömiä pylväänvaihtotarpeita. Kuntopisteet on esitetty taulukossa 10. Taulukko 10. Kuntopisteet, EM128 Muuntamo Lähtö Johtopit uus, m Kaapeloint iaste Kuntopisteet Huonot pylväät Kaikki pylväät Etäisyydet Pisteet EM , EM , EM , Kj-verkon tavoiteverkkosuunnitelmassa tätä muuntopiiriä syöttävä kj-johto on jäämässä ilmajohdoksi. Vanha ja huonokuntoinen puistomuuntamo on kuitenkin suunniteltu saneerattavaksi entiselle paikalleen vuonna 2015, joten samassa yhteydessä kannattaa suunnitella koko muuntopiirin parannustyöt.66 Muuntopiiri EM364 Muuntopiiri EM364 sijaitsee Länsi-Sipoossa lähellä Vantaan rajaa. Yleiskaavassa alue on merkitty haja-asutusalueeksi. Muuntopiirin neljästä johtolähdöstä yksi on suurimmaksi osaksi maakaapeloitu, muut lähdöt ovat ilmajohtoa. Verkon vanhimmat komponentit ovat 1950-luvulta, mutta huonokuntoisia pylväitä on uusittu vähitellen, joten tällä hetkellä muuntopiirin pylväiden ikä ja kunto vaihtelevat vanhoista ja huonokuntoisista uusiin ja hyväkuntoisiin. Osasta pylväitä ikätiedot puuttuvat kokonaan. Kuvissa esitetään muuntopiirin sähköinen ja mekaaninen kunto verkkotietojärjestelmän visualisointityökalujen avulla. Kuva 23. Johtojen ja muuntajan suurimmat kuormitusasteet, EM364.67 60 Kuva 24. Suurimmat jännitteenalenemat, EM364. Kuva 25. Pienimmät yksivaiheisen oikosulkuvirran arvot, EM364.68 61 Kuva 26. Toteutumaton 1. nollausehto, joka ei ole korjattavissa sulakkeenvaihdolla, EM364. Kuva 27. Kuntoindeksit ja pylväiden ikätiedot, EM364. Tämän muuntopiirin laskentatulokset osoittivat niin suuria puutteita lähtöjen 1 ja 3 jännitetasoissa, että johtojen ja kytkentöjen dokumentoinnin oikeellisuus on tarkistettava paikan päällä ja jännitteet mitattava. Koska jännitteet ovat matalia myös muissa lähdöissä, kannattaa myös muuntamon todellinen syöttöjännite tarkistaa. Suurimmat kuormitusasteet olivat kaikilla johtolähdöillä alle 100 %, mutta lähdöllä 3 ylittyi 90 %:n raja.69 62 Yksivaiheisen oikosulkuvirran minimiarvot jäivät lähdöillä 1 ja 3 myös liian pieniksi ja lähdöllä 1 todettiin toteutumaton 1. nollausehto kolmessa alle 50 MWh:a vuodessa kuluttavassa liittymässä. Näin ollen saneerauslistalle päätyivät kuormituspisteiden perusteella lähdöt 1 ja 3. Lähtöjen 2 ja 4 pisteet jäivät nollan ja viidensadan pisteen väliin, joten niiden kuormituksen kasvuvara on tarkistettava lisäämällä niille verkkotietojärjestelmässä kuormaa ja laskemalla pisteet uudestaan. Taulukossa 11 on johtolähtöjen pistetilanne ennen kuorman kasvattamista uudella, 3x35 A:n pääsulakkeen ja 18 MWh vuodessa kuluttavalla liittymällä. Taulukossa 12 nähdään tilanne asiakkaan lisäämisen jälkeen. Taulukko 11. Kuormituspisteet nykytilanteessa, EM364. Muuntamo Lähtö K-aste/% - Suurin Johtopit Kaapeloint kuormitusaste > uus, m iaste 80 % Uh/% - Loppusolmun suurin jännitteenalenema > 6,5 % Ik1min/A - Pienin yksivaiheinen oikosulkuvirta liittymässä < 350 A Toteutumaton 1. nollausehto runkojohdolla tai liittymässä. Ei korjattavissa sulakkeen vaihdolla. Kuormitus pisteet yht. Huomautus Huonoin arvo Pisteet Huonoin arvo Kerroin Pisteet Huonoin arvo Kerroin Pisteet 1 = TOSI Kerroin Pisteet EM ,2 0 25, , Avojohtoa 129 m EM ,72 30,8 0 9, , EM ,05 93, , , Avojohtoa 307 m EM ,5 0 7, , Taulukko 12. Kuormituspisteet, kun lähtöihin 2 ja 4 on lisätty uudet sähkölämmitysasiakkaat, EM364. Muuntamo Lähtö K-aste/% - Suurin Johtopit Kaapeloint kuormitusaste > uus, m iaste 80 % Uh/% - Loppusolmun suurin jännitteenalenema > 6,5 % Ik1min/A - Pienin yksivaiheinen oikosulkuvirta liittymässä < 350 A Toteutumaton 1. nollausehto runkojohdolla tai liittymässä. Ei korjattavissa sulakkeen vaihdolla. Kuormitus pisteet yht. Huomautus Huonoin arvo Pisteet Huonoin arvo Kerroin Pisteet Huonoin arvo Kerroin Pisteet 1 = TOSI Kerroin Pisteet EM ,2 0 25, , Avojohtoa 129 m EM ,72 35,5 0 10, , EM ,05 93, , , Avojohtoa 307 m EM ,6 0 7, , MWh:n sähkölämmitysasiakkaan lisäämisen jälkeen lähdöllä 2 ylittyi 10 % jännitteenaleneman raja, jolloin lähtö nousee saneerauslistalle 1000 pisteellä. Tämä tarkoittaa, että yhdenkin sähkölämmitteisen omakotitalon lisärakentaminen aiheuttaisi lähdöllä vähintään johdon vahvistamisen tarpeen. Lähdön 4 pisteet sen sijaan pysyivät kuormituksen lisäämisen jälkeenkin ennallaan ja näin ollen kuormituksen kasvuvara tällä lähdöllä on riittävä lähivuosien aikana. Kuntotarkastelussa muuntopiiristä löytyi kaksi kappaletta kuntoindeksiltään yli 120 pisteen vaihtokuntoista pylvästä, joista toinen on yhteinen lähdöille 3 ja 4 (Taulukko 13). Lisäksi lähdössä 3 on kuusi kappaletta pylväitä, joiden kuntoindeksin arvo sijoittuu vaihtokuntoisuutta edeltävään pisteluokkaan pistettä. Vaikka pylväiden kunnon huonontumisen etenemistä ei voida käytettävissä olevilla tiedoilla tarkasti ennustaa, voidaan olettaa, että osa näistä pylväistä tulee lähivuosina vaihdettavaksi. Tämä kannattaa myös huomioida saneerausaikataulua päätettäessä.70 63 Taulukko 13. Kuntopisteet, EM364. Muuntamo Lähtö Johtopit Kaapeloint uus, m iaste Kuntopisteet Huonot pylväät Kaikki pylväät Etäisyydet Pisteet EM EM , EM , EM Tavoiteverkkosuunnitelmassa tätä muuntopiiriä syöttävä kj-linja on ajateltu maakaapeloitavan vuonna 2024 eri reitille kuin nykyinen ilmajohto, jolloin myös muuntamo siirtyisi toiseen paikkaan. Näin korkeat kuormituspisteet saaneet johtolähdöt eivät voi nykyisessä kunnossaan odottaa sinne saakka, joten jos dokumentoinnin tarkistuksen jälkeen johtolähtöjen jännitteenalenema on edelleen huonolla tasolla, täytyy tavoiteverkon toteutusta ja aikataulua tarkastella tältä osin uudelleen tai tehdä pj-verkkoon väliaikaisia vahvistuksia. Muita, saneerausaikatauluun vaikuttavia kaivu- tai rakennustöitä alueelle ei ole tiedossa Muuntopiiri EM211 Muuntopiiri EM211 sijaitsee Nikkilän keskustan itäpuolella ja syöttää tällä hetkellä noin neljääkymmentä pientalo- ja muutamaa maatalousasiakasryhmään kuuluvaa liittymää. Verkko on pääosin vanhaa, huonokuntoista ilmajohtoverkkoa, johon on vuosien mittaan vaihdettu osa pylväistä. Alue on yleiskaavassa merkitty keskustatoimintojen alueeksi ja sille on valmisteilla kaksi asemakaavahanketta, joista toisen odotetaan tulevan lainvoimaiseksi mahdollisesti jo kuluvana vuonna. Alueen sähkönjakelu uusitaan siis todennäköisesti kokonaan lähivuosien aikana. Muuntopiirin johtolähdöille ei siten varsinaisesti tarvita erillistä saneeraustarvetarkastelua, vaan se voidaan siirtää suoraan suunnitteluun. Tässä tarkastelu on kuitenkin suoritettu esimerkin vuoksi. Muuntopiirin laskentatulokset ja kuntoindeksit on esitetty kuvissa71 64 Kuva 28. Johtojen ja muuntajan suurimmat kuormitusasteet, EM211. Kuva 29. Suurimmat jännitteenalenemat, EM211.72 65 Kuva 30. Pienimmät yksivaiheisen oikosulkuvirran arvot, EM211. Kuva 31. Toteutumaton 1. nollausehto, joka ei ole korjattavissa sulakkeenvaihdolla, EM211.73 66 Kuva 32. Kuntoindeksit ja pylväiden ikätiedot, EM211. Tarkan kyllästysvuositiedon puuttuessa osa 1950-luvun pylväistä on merkitty vuodelle Tämän muuntopiirin kaikki lähdöt saivat kuormituspisteytyksessä saneerauslistalle johtavat pistemäärät lukuun ottamatta lähtöä 1, joka syöttää vain yhtä liittymää. (Taulukko 14) Myös huonokuntoisia pylväitä lähdöillä on useita, mikä nostaa kokonaispistemääriä. (Taulukko 15) Pelkän kunnon kannalta katsottuna muuntopiiri voitaisiin pitää toimintakuntoisena pelkästään huonot pylväät vaihtamalla, mutta sähköisen suorituskyvyn näkökulmasta verkko on vanhentunut ja alueen uudelleen rakennus osuu siltä kannalta sopivaan ajankohtaan. Taulukko 14. Kuormituspisteet, EM211. Muuntamo Lähtö Johtopit K-aste/% - Suurin Kaapeloint kuormitusaste > uus, m iaste 80 % Uh/% - Loppusolmun suurin jännitteenalenema > 6,5 % Ik1min/A - Pienin yksivaiheinen oikosulkuvirta liittymässä < 350 A Toteutumaton 1. nollausehto runkojohdolla tai liittymässä. Ei korjattavissa sulakkeen vaihdolla. Kuormitus pisteet yht. Huonoin arvo Pisteet Huonoin arvo Kerroin Pisteet Huonoin arvo Kerroin Pisteet 1 = TOSI Kerroin Pisteet EM ,46 6,3 0 2, , EM ,04 114, , , EM ,02 39,9 0 5, , EM ,07 71,8 0 10, , EM ,04 145, , , Taulukko 15. Kuntopisteet, EM211. Muuntamo Lähtö Johtopit Kaapeloint uus, m iaste Kuntopisteet Huonot pylväät Kaikki pylväät Etäisyydet Pisteet EM , EM , EM , EM , EM , Näytä lisää
BL20A0500 Sähkönjakelutekniikka Pienjänniteverkot Jarmo Partanen Pienjänniteverkot Pienjänniteverkot 3-vaiheinen, 400 V Jakelumuuntamo pylväsmuuntamo, muuntaja 16 315 kva koppimuuntamo, 200 800 kva kiinteistömuuntamo, Lisätiedot Pohjoismaisen sähköjärjestelmän käyttövarmuus
Pohjoismaisen sähköjärjestelmän käyttövarmuus 26.11.2003 Professori Jarmo Partanen Lappeenrannan teknillinen yliopisto 1 Skandinaavinen sähkömarkkina-alue Pohjoismaat on yksi yhteiskäyttöalue: energian Lisätiedot BL20A0500 Sähkönjakelutekniikka
BL0A0500 Sähkönjakelutekniikka Jakeluverkkojen tekninen laskenta Sähköjohdot - sähkönjakelujohtojen ominaisarvoja Johto r [ohm/km] x [ohm/km] Jännite [kv] Oikosulkukestoisuus Kuormitettavuus [A] Jäähtymisaikavakio Lisätiedot 4 Suomen sähköjärjestelmä
4 Suomen sähköjärjestelmä Suomen sähköjärjestelmä koostuu voimalaitoksista, siirto- ja jakeluverkoista sekä sähkön kulutuslaitteista. Suomen sähköjärjestelmä on osa yhteispohjoismaista Nordel-järjestelmää, Lisätiedot Sähköautojen ja plug-in hybridien vaikutukset sähköverkkoihin. Antti Mutanen TTY / Sähköenergiatekniikka
Sähköautojen ja plug-in hybridien vaikutukset sähköverkkoihin Antti Mutanen TTY / Sähköenergiatekniikka Esimerkkejä sähköajoneuvoista Tesla Roadster Sähköauto Toimintasäde: 350 km Teho: 185 kw (248 hp) Lisätiedot Siirtokapasiteetin määrittäminen
1 (5) Siirtokapasiteetin määrittäminen 1 Suomen sähköjärjestelmän siirtokapasiteetit Fingrid antaa sähkömarkkinoiden käyttöön kaiken sen siirtokapasiteetin, joka on mahdollinen sähköjärjestelmän käyttövarmuuden Lisätiedot Loissähkön hallinnan muutosten vaikutus jakeluverkkoyhtiölle
Loissähkön hallinnan muutosten vaikutus jakeluverkkoyhtiölle Turo Ihonen Käyttöpäällikkö, Elenia Oy Fingrid käyttötoimikunnan kokous 24.6.2015 Helsinki Palvelun ja säävarman sähkönjakelun suunnannäyttäjä Lisätiedot SÄHKÖÄ TUOTANTOPISTEILTÄ ASIAKKAILLE. Otaniemessä 13.4.2015
SÄHKÖÄ TUOTANTOPISTEILTÄ ASIAKKAILLE Otaniemessä 13.4.2015 Sisältö Yritystietoa Helen Oy Helen Sähköverkko Oy Sähkö tuotteena Sähkön siirto Sähkön myynti Sähkönjakelujärjestelmän perusrakenteita Sähkövoimajärjestelmät Lisätiedot Säävarma sähkönjakeluverkko Prof. Jarmo Partanen 040-5066564, jarmo.partanen@lut.fi
Säävarma sähkönjakeluverkko Verkostomessut 30.1.2013,Tampere Prof. Jarmo Partanen 040-5066564, jarmo.partanen@lut.fi Säävarma sähkönjakeluverkko Säävarmassa sähkönjakeluverkossa sääilmiöt eivät aiheuta Lisätiedot EVE-seminaari 6.11.2012
EVE-seminaari 6.11.2012 esini: Sähkötekniikan laitoksen tutkimusryhmä Matti Lehtonen Eero Saarijärvi Antti Alahäivälä Latausinfrastruktuuri ja sen vaatimukset Sähköautoilu aiheuttaa vaikutuksia sähköverkkoon Lisätiedot Turku Energia LIITTYMISHINNASTON SOVELTAMISOHJE 1.1.2013. Tässä soveltamisohjeessa tarkennetaan liittymishinnastossa esitettyjä liittymismenettelyjä.
LIITTYMISHINNASTON SOVELTAMISOHJE 1.1.2013 Tässä soveltamisohjeessa tarkennetaan liittymishinnastossa esitettyjä liittymismenettelyjä. LIITTYMISJOHTO PIENJÄNNITELIITTYMISSÄ Yleistä Liittymismaksulla katetaan Lisätiedot Kiinteistön sähköverkko
Kiinteistön sähköverkko Pekka Rantala k2015 Mikä on kiinteistö? Sähköliittymä jakeluyhtiön sähköverkkoon tehdään kiinteistökohtaisesti. Omakotitalo on yleensä oma kiinteistö. Rivi- ja kerrostalo ovat kiinteistöjä Lisätiedot ETÄLUENNALLA ENERGIATEHOKKAAMMAKSI
ETÄLUENNALLA ENERGIATEHOKKAAMMAKSI Energianeuvontailta 1 Energia-alan energiatehokkuusopimus Keravan Energia -yhtiöt liittyivät energiatehokkuussopimukseen huhtikuussa 2008 Energian tuotanto, siirto ja Lisätiedot BL20A0500 Sähkönjakelutekniikka
BL20A0500 Sähkönjakelutekniikka Maasulkusuojaus Jarmo Partanen Maasulku Keskijänniteverkko on Suomessa joko maasta erotettu tai sammutuskuristimen kautta maadoitettu. pieni virta Oikosulku, suuri virta Lisätiedot Kehittämissuunnitelmista toteutukseen
Kehittämissuunnitelmista toteutukseen Verkostomessut, Tampere Miljardi-investoinnit sähköverkkoon -seminaari Johtaja Simo Nurmi, Energiavirasto 28.1.2015 Yleistä sähkönjakeluverkon kehittämisestä Sähkön Lisätiedot 4 SÄHKÖVERKKOJEN LASKENTAA
4 SÄHKÖVERKKOJEN LASKENTAA Sähköverkkoja suunniteltaessa joudutaan tekemään erilaisia verkon tilaa kuvaavia laskelmia. Vaikka laskelmat tehdäänkin nykyaikana pääsääntöisesti tietokoneilla, suunnittelijoiden Lisätiedot BL20A0700 Sähköverkkotekniikan peruskurssi
BLA7 Sähköverkkotekniikan peruskurssi Kuormat Kuormitukset Kiinnostavia asioita huipputeho (nyt/ tulevaisuudessa) teho tietyllä hetkellä tehon ajallinen vaihtelu sähkön hankinta häviöenergia ower (kw) Lisätiedot Harmonisten yliaaltojen vaikutus johtojen mitoitukseen
Harmonisten yliaaltojen vaikutus johtojen mitoitukseen Pienjännitesähköasennukset standardin osassa SFS6000-5-5 esitetään johtojen mitoitusperusteet johtimien ja kaapelien kuormitettavuudelle. Lähtökohtana Lisätiedot BL20A0400 Sähkömarkkinat. Kuormat ja kuormitusennusteet Jarmo Partanen
BL20A0400 Sähkömarkkinat Kuormat ja kuormitusennusteet Jarmo Partanen Kuormat ja kuormitusennusteet Kuormat nykyiset kuormat; energia, teho kuormitusennusteet; energia, teho Kuormitustiedoissa olevilla Lisätiedot Tuulivoimalaitos ja sähköverkko
Tuulivoimalaitos ja sähköverkko Mikko Tegel 25.5.20 Tarvasjoki Voimantuotannon sähköverkkoon liittymistä koskevat säännökset ja ohjeet 2 / Tuulivoimalatyypit 3 / Suosituksia Tekniset vaatimukset Tuulivoimalan Lisätiedot Kohti uusiutuvaa ja hajautettua energiantuotantoa
Kohti uusiutuvaa ja hajautettua energiantuotantoa Mynämäki 30.9.2010 Janne Björklund Suomen luonnonsuojeluliitto ry Sisältö Hajautetun energiajärjestelmän tunnuspiirteet ja edut Hajautetun tuotannon teknologiat Lisätiedot Verkosto2011, 2.2.2011, Tampere
Verkosto2011, 2.2.2011, Tampere Sähköverkkoliiketoiminnan tavoitetila 2030 Jarmo Partanen, 040-5066564 Jarmo.partanen@lut.fi Perususkomuksia, vuosi 2030 sähkön käyttö kokonaisuutena on lisääntynyt energiatehokkuus Lisätiedot PIENJÄNNITELASKUTUSMITTARIN MITTAROINTIOHJEET
Ohje SUM6 1 (9) PIENJÄNNITELASKUTUSMITTARIN MITTAROINTIOHJEET Ohje SUM6 2 (9) Sisällysluettelo 1 Yleistä... 3 2 Vastuut... 3 2.1 Liittyjän vastuut... 3 2.2 Vantaan Energian vastuut... 3 3 Tekniset ohjeet... Lisätiedot BL20A0500 Sähkönjakelutekniikka. Johdanto Jarmo Partanen
BL20A0500 Sähkönjakelutekniikka Johdanto Jarmo Partanen BL20A0500 Sähkönjakelutekniikka, 8.0 op Luennot: Prof. Jarmo Partanen, vko 44-49 ja 9-8, ma 10-12 ja ti 16-18, sali 6323 Harjoitukset: TkT Jukka Lisätiedot Tele-sähköprojekti - case
Tele-sähköprojekti - case 7.11.2007 Paula Ala-Nojonen Kainuun Sähköverkko Oy Esityksen sisältö Lyhyesti yhtiöstämme Muutamia tietoja verkostamme ja toimintaympäristöstämme Miten olemme lähteneet purkamaan Lisätiedot Liittymismaksu on siirto- ja palautuskelpoinen eikä siitä peritä arvonlisäveroa. LIITTYMISMAKSUPERIAATTEET PIENJÄNNITEVERKOSSA
Naantalin Energia Oy LIITTYMIEN HINNOITTELUPERIAATTEET 1.5.2011 ALKAEN YLEISTÄ Alla olevia hinnoittelumenetelmiä ja periaatteita sovelletaan jakeluverkossa ja suurjännitteisessä jakeluverkossa. LIITTYMIEN Lisätiedot Lisätään kuvaan muuntajan, mahdollisen kiskosillan ja keskuksen johtavat osat sekä niiden maadoitukset.
MUUNTAMON PE-JOHDOT Kun kuvia piirretään kaaviomaisina saattavat ne helposti johtaa harhaan. Tarkastellaan ensin TN-C, TN-C-S ja TN-S järjestelmien eroja. Suomessa käytettiin 4-johdin järjestelmää (TN-C) Lisätiedot LÄMMITYSENERGIA- JA KUSTANNUSANALYYSI 2014 AS OY PUUTARHAKATU 11-13
LÄMMITYSENERGIA- JA KUSTANNUSANALYYSI 2014 AS OY PUUTARHAKATU 11-13 2 LÄMMITYSENERGIA- JA KUSTANNUSANALYYSI 2014 Yhtiössä otettiin käyttöön lämmön talteenottojärjestelmä (LTO) vuoden 2013 aikana. LTO-järjestelmää Lisätiedot Sähkönkulutuksen mittauksen uudistus. Elinkeinoministeri Mauri Pekkarinen tiedotustilaisuus 5.2.2009
Sähkönkulutuksen mittauksen uudistus Elinkeinoministeri Mauri Pekkarinen tiedotustilaisuus 5.2.2009 Sähkönkulutuksen mittaus uudistuu Valtioneuvoston asetukset sähkömarkkinoista sekä sähköntoimitusten Lisätiedot Helsinki 21.11.2013. Sähkötekniset laskentaohjelmat. Pituus-sarja (versio 1-3-4) ohjelman esittely
Sähkötekniset laskentaohjelmat. Helsinki 21.11.2013 Pituus-sarja (versio 1-3-4) ohjelman esittely Pituus-sarja ohjelma on Microsoft Excel ohjelmalla tehty laskentasovellus. Ohjelmat toimitetaan Microsoft Lisätiedot EQL sähkön laadun hallinta sähkönjakeluverkoille
EQL sähkön laadun hallinta sähkönjakeluverkoille Seppo Vehviläinen Tekninen johtaja, MX Electrix Oy seppo.vehvilainen@electrix.fi puh. +358 3 5784847 gsm, +358 405 797844 www.electrix.fi Anssi Seppälä Lisätiedot Sähkönjakeluverkkojen kehittäminen, yleissuunnitelman laatiminen, esimerkkejä Syksy 2010 Jarmo Partanen
Sähkönjakeluverkkojen kehittäminen, yleissuunnitelman laatiminen, esimerkkejä Syksy 2010 Jarmo Partanen 1 Yleissuunnitelman laatiminen Verkon yleissuunnitteluprosessi lähtötietojen määritys tarkka analyysi Lisätiedot Liittymismaksuhinnasto. Fortum Sähkönsiirto Oy 1.6.2013
Liittymismaksuhinnasto Fortum Sähkönsiirto Oy 1.6.2013 Mitä liittymismaksulla tarkoitetaan? Liittymismaksulla katetaan jakeluverkon rakennuskustannuksia liittämiskohtaan saakka. Jakeluverkoston rakentamiskustannuksilla Lisätiedot Pienjänniteverkon vikojen analysointi
Jussi Tolonen Pienjänniteverkon vikojen analysointi Sähkötekniikan korkeakoulu Diplomityö, joka on jätetty opinnäytteenä tarkastettavaksi diplomi-insinöörin tutkintoa varten Espoossa 23. helmikuuta 2015 Lisätiedot Lähes nollaenergiarakennus (nzeb) käsitteet, tavoitteet ja suuntaviivat kansallisella tasolla
Lähes nollaenergiarakennus (nzeb) käsitteet, tavoitteet ja suuntaviivat kansallisella tasolla 1 FinZEB hankkeen esittely Taustaa Tavoitteet Miten maailmalla Alustavia tuloksia Next steps 2 EPBD Rakennusten Lisätiedot Energiatehokkuussopimus - Energiapalvelujen toimenpideohjelman toteuttaminen
Energiatehokkuussopimus - Energiapalvelujen toimenpideohjelman toteuttaminen Kaukolämmön jakelun energiatehokkuuden parantaminen verkkosimuloinnilla 14.12.2011 Jari Väänänen Kaukolämmön jakelun energiatehokkuuden Lisätiedot 3 SÄHKÖN SIIRTO- JA JAKELUVERKOT
3 SÄHKÖN SIIRTO- JA JAKELUVERKOT Sähköenergian tuotannossa käytettävien voimalaitosten sijoituspaikat määräytyvät pitkälti ympäristötekijöiden perusteella. Vesivoimalaitokset on sijoitettava koskien varsille. Lisätiedot HE 20/2013 Sähkömarkkinalain muutos: Jakeluverkonhaltijan ja vähittäismyyjän laskutus sekä laskutusta koskeva siirtymäsäännös (57, 69, 122 )
HE 20/2013 Sähkömarkkinalain muutos: Jakeluverkonhaltijan ja vähittäismyyjän laskutus sekä laskutusta koskeva siirtymäsäännös (57, 69, 122 ) Energiateollisuus ry, lakimies eeva.kurkirinne@energia.fi GSM Lisätiedot SÄHKÖLÄMMITYKSENOHJAUKSIEN KYTKENTÄOHJEET
Ohje SUM5 1 (9) SÄHKÖLÄMMITYKSENOHJAUKSIEN KYTKENTÄOHJEET Ohje SUM5 2 (9) Sisällysluettelo 1 Yleistä... 3 2 Vastuut... 3 2.1 Liittyjän vastuut... 3 2.2 Vantaan Energian vastuut... 3 3 Tekniset ohjeet... Lisätiedot 8.1. Pientalot... 18 8.2. Vapaa-ajan asunnot... 19 8.3. Kerrostalot ja suuret rivitalot... 19 8.4. Maatalous ja teollisuus... 19
112849 2 8.1. Pientalot... 18 8.2. Vapaa-ajan asunnot... 19 8.3. Kerrostalot ja suuret rivitalot... 19 8.4. Maatalous ja teollisuus... 19 1. Tarkoitus 2. Soveltamisala 3. Vastuut 4. Turvaluokitus 5. Lähtöarvot Lisätiedot Siirtyisikö sähkö vielä luotettavammin maan alla? Käyttövarmuuspäivä 2.12.2010 Johtaja Jussi Jyrinsalo Fingrid Oyj
Siirtyisikö sähkö vielä luotettavammin maan alla? Käyttövarmuuspäivä Johtaja Fingrid Oyj 2 Taustaa myrskyjen haitat synnyttäneet vaateita kaapeloimisesta kantaverkossa kaapeleita ei käytetä poikkeuksena Lisätiedot KESKEYTYSTILASTO 2012
KESKEYTYSTILASTO 2012 (i) ALKUSANAT Vuoden 2012 keskeytystilasto perustuu 71 jakeluverkonhaltijan keskeytystietoihin. Tilasto kattaa 96,7 % Suomen jakeluverkkotoiminnan volyymistä. Tiedot tähän tilastoon Lisätiedot Sähköpalveluhinnasto. LIITTYMISHINNASTO Pysyvät liittymät. Turun Sataman palveluhinnasto 2014 Sähköpalveluhinnasto 1/5. Yleistä.
Sähköpalveluhinnasto 1/5 Sähköpalveluhinnasto Voimassa 1.6.2014 alkaen. LIITTYMISHINNASTO Pysyvät liittymät Yleistä Liittymishinnastossa on esitetty liittymis- ja kytkentämaksut. Liittymismaksulla liittyjä Lisätiedot Tyyppikäyrämenettelyn laskentaohje
20.12.2007 Anssi Seppälä Tyyppikäyrämenettelyn laskentaohje Vuosikäyttöarvion ja tase-energiaennusteen laskenta 1 JOHDANTO Tyyppikäyrämenettelyn laskutoimituksista löytyy lyhyt maininta asetuksissa. Tyyppikäyrälaskentaa Lisätiedot Sähkölämmityksen toteutus. SÄHKÖLÄMMITYSFOORUMI RY ( www.lamminkoti.fi)
Sähkölämmityksen toteutus 1.7.2012 jälkeen SÄHKÖLÄMMITYSFOORUMI RY ( www.lamminkoti.fi) Mihin rakennuksiin sovelletaan Normaalit asuinrakennukset Vuokra-tai vastaavaan käyttöön tarkoitetut vapaa-ajan rakennukset Lisätiedot Keskusesimerkki: LOMAKIINTEISTÖN KESKUKSET JA PÄÄJOHTOVERKKO
Keskusesimerkki: LOMAKIINTEISTÖN KESKUKSET JA PÄÄJOHTOVERKKO Esimerkkinä on loma-asuntokiinteistö, jossa on erillinen uusi asuinrakennus sekä vanha, peruskorjattu saunarakennus. Kohteessa uudistetaan kaikki Lisätiedot BL20A0500 Sähkönjakelutekniikka
BL0A0500 Sähkönjakelutekniikka Oikosulkusuojaus Jarmo Partanen Oikosulkuvirran luonne Epäsymmetriaa, vaimeneva tasavirtakomponentti ja vaimeneva vaihtovirtakomponentti. 3 Oikosulun eri vaiheet ja niiden Lisätiedot ALUEELLISEN SÄHKÖKUORMAN ENNUSTAMISEN KEHITTÄMINEN
Elektroniikan, tietoliikenteen ja automaation tiedekunta Sähkötekniikan laitos Timo Kaartio ALUEELLISEN SÄHKÖKUORMAN ENNUSTAMISEN KEHITTÄMINEN Diplomityö, joka on jätetty opinnäytteenä tarkastettavaksi Lisätiedot Verkkopalveluosasto / Hannu Ahokas 30.5.2011 1 / 5
Verkkopalveluosasto / Hannu Ahokas 30.5.2011 1 / 5 LIITTYMISEHDOT 1.6.2011 1. Yleistä arikkalan Valo Oy noudattaa sähköverkkoon liittymisessä yleisiä liittymisehtoja (LE05), sekä Energiamarkkinaviraston Lisätiedot Lähienergialiitto ry:n lausunto E 36/2015 VP E 37/2015 VP
Lähienergialiitto ry:n lausunto E 36/2015 VP E 37/2015 VP Jouni Juntunen 24.9.2015 Suomen Lähienergialiitto ry. / Lähienergialiitto ry:n keskeiset ehdotukset lausunnossa Yhteisöenergian (osto- ja tuotantoyhteenliittymien) Lisätiedot Uudet energiatehokkuusmääräykset, E- luku
Tietoa uusiutuvasta energiasta lämmitysmuodon vaihtajille ja uudisrakentajille 31.1.2013/ Dunkel Harry, Savonia AMK Uudet energiatehokkuusmääräykset, E- luku TAUSTAA Euroopan unionin ilmasto- ja energiapolitiikan Lisätiedot Johtimien kuormitettavuus
Johtimien kuormitettavuus Pekka Rantala Kevät 2015 Suurin jatkuva virta Suurin jatkuva virta, jolla johdinta saa kuormitta = kuormitettavuus. Sen pitää olla sellainen, että johtimen eristysaineen lämpötila Lisätiedot Sähkölämmityksen toteutus 1.7.2012 jälkeen SÄHKÖLÄMMITYSFOORUMI RY
Sähkölämmityksen toteutus 1.7.2012 jälkeen SÄHKÖLÄMMITYSFOORUMI RY Mihin rakennuksiin sovelletaan Normaalit asuinrakennukset Vuokra- tai vastaavaan käyttöön tarkoitetut vapaa-ajan rakennukset Yksityiskäyttöön Lisätiedot SÄHKÖNMITTAUS PIENJÄNNITTEELLÄ
OHJE 1 (5) SÄHKÖNMITTAUS PIENJÄNNITTEELLÄ Yleistä Ohjeeseen on koottu Kymenlaakson Sähköverkko Oy:n uusien ja saneerattavien pysyvien pienjännitteisten suora- ja virtamuuntaja liitäntäisten mittausten Lisätiedot Määräys. sähkönjakeluverkon kehittämissuunnitelmasta. Annettu Helsingissä 13 päivänä tammikuuta 2014
1/3 dnro 823/002/2013 Määräys sähkönjakeluverkon kehittämissuunnitelmasta Annettu Helsingissä 13 päivänä tammikuuta 2014 Energiavirasto on määrännyt 9 päivänä elokuuta 2013 annetun sähkömarkkinalain (588/2013) Lisätiedot Valitun siirtotuotteen voi vaihtaa toiseen tuotteeseen aikaisintaan yhden vuoden käytön jälkeen.
Verkkopalveluhinnasto 1.1.2015 Verkkopalveluhinnasto 1.1.2015 Verkkopalveluhinnaston mukaisilla maksuilla tarjoamme seuraavia palveluita: Siirrämme sähköenergian tuotantolaitokselta asiakkaalle, mittaamme Lisätiedot ENERGIANKULUTUKSEN OHJAUS- MAHDOLLISUUDET Sähkön kysyntäjousto (demand response/demand side management) Seppo Kärkkäinen
ENERGY USE -KIRJAN JULKISTUSTILAISUUS 28.5.2007 ENERGIANKULUTUKSEN OHJAUS- MAHDOLLISUUDET Sähkön kysyntäjousto (demand response/demand side management) Seppo Kärkkäinen KYSYNTÄJOUSTON TAVOITTEET Kuormituskäyrän Lisätiedot Virtuaali-amk TEHTÄVÄT JOHDON MITOITUS Sähköpätevyys RATKAISUT
1. (1998.15) Ryhmäkeskukseen liitetään MMJ 5x2,5 johdolla uusi pistorasiaryhmä. Oikosulkuvirta ryhmäkeskuksessa on 146 A. Kuinka pitkä saa ryhmäjohto kosketusjännitesuojauksen kannalta (automaattisen poiskytkennän) Lisätiedot Sähkö. Hinnasto 1.7.2010 alkaen
Sähkö Hinnasto 1.7.2010 alkaen Sähkön hinnat Yleissähkö Sähköenergia Sähkön siirto Kokonaishinta Perusmaksu /kk 1,81 2,52 4,33 Mittalaitemaksu /kk 1,21 1,21 Energiamaksu snt/kwh 6,05 2,82 8,87 Tuulisähkö Lisätiedot Plusenergiaklinikka Tulosseminaari 16.1.2014. Pellervo Matilainen, Skanska
Plusenergiaklinikka Tulosseminaari 16.1.2014 Pellervo Matilainen, Skanska Alueiden energiatehokkuus Kruunuvuori, Helsinki Finnoo, Espoo Kivistö, Vantaa Härmälänranta, Tampere Energiatehokkuus Energiantuotanto Lisätiedot Energiatehokkuus ja rakennuksen automaation luokitus
Energiatehokkuus ja rakennuksen automaation luokitus Energiatehokkuus enemmän vähemmällä Tulos: hyvä sisäilmasto ja palvelutaso Panos: energian kulutus Rakennuksen energiatehokkuuteen voidaan vaikuttaa Lisätiedot MENETELMÄT SÄHKÖNKÄYTTÖPAIKKOJEN LIITTÄMISESTÄ PERITTÄVIIN MAKSUIHIN
SISÄLLYS: MENETELMÄT SÄHKÖNKÄYTTÖPAIKKOJEN LIITTÄMISESTÄ PERITTÄVIIN MAKSUIHIN 1. YLEISTÄ... 2 2. LIITTYMIEN HINNOITTELUPERIAATTEET... 2 2.1. Liittymismaksuperiaatteet pienjänniteverkossa (0,4 kv)... 2 Lisätiedot Lausunto Energiamarkkinaviraston luonnoksesta sähköverkkotoiminnan tunnuslukuja koskevaksi määräykseksi
SÄHKÖVERKKO LAUSUNTO 1(5) Tuomas Maasalo 14.12.2011 Energiamarkkinavirasto virasto@emvi.fi Viite: Lausuntopyyntö 25.11.2011 dnro 963/002/2011 Lausunto Energiamarkkinaviraston luonnoksesta sähköverkkotoiminnan Lisätiedot Moderni muuntajaomaisuuden kunnonhallinta. Myyntipäällikkö Jouni Pyykkö, Infratek Finland Oy Tuotepäällikkö Juhani Lehto, Vaisala Oyj
Moderni muuntajaomaisuuden kunnonhallinta Myyntipäällikkö Jouni Pyykkö, Infratek Finland Oy Tuotepäällikkö Juhani Lehto, Vaisala Oyj Kunnonhallinnan strategia Muuntajan kunnossapito ja kunnonhallinta tulee Lisätiedot MENETELMÄT TUOTANNON LIITTÄMISESTÄ PERITTÄVIIN MAKSUIHIN
MENETELMÄT TUOTANNON LIITTÄMISESTÄ PERITTÄVIIN MAKSUIHIN SISÄLLYS: 1. YLEISTÄ...2 2. LIITTYMIEN HINNOITTELUPERIAATTEET...2 2.1. Enintään 2 MVA sähköntuotantolaitteisto...2 2.2. Yli 2 MVA sähköntuotantolaitteisto...2 Lisätiedot Ylivirtasuojaus ja johdon mitoitus
Ylivirtasuojaus ja johdon mitoitus Kaikki vaihejohtimet on varustettava ylivirtasuojalla Kun vaaditaan nollajohtimen poiskytkentää, se ei saa kytkeytyä pois ennen vaihejohtimia ja sen on kytkeydyttävä Lisätiedot SÄHKÖN TOIMITUSVARMUUS
SUOMEN ATOMITEKNILLISEN SEURAN VUOSIKOKOUS 21.2.2007 Eero Kokkonen Johtava asiantuntija Fingrid Oyj 1 14.2.2007/EKN Tavallisen kuluttajan kannalta: sähkön toimitusvarmuus = sähköä saa pistorasiasta aina Lisätiedot OHJE 1 24.1.2013 SÄHKÖNMITTAUS PIENJÄNNITTEELLÄ. Yleistä
OHJE 1 SÄHKÖNMITTAUS PIENJÄNNITTEELLÄ Yleistä Ohjeeseen on koottu Kymenlaakson Sähköverkko Oy:n uusien ja saneerattavien pysyvien pienjännitteisten suora- ja virtamuuntaja liitäntäisten mittausten toteutusvaatimukset. Lisätiedot Sähkön käytön ja tuotannon yhteensovittaminen
Sähkön käytön ja tuotannon yhteensovittaminen Matti Lehtonen, 8.10.2015 Rakennusten energiaseminaari Uusiutuvan energian haaste: vaihteleva ja vaikeasti ennustettava tuotantoteho Tuulivoimatuotanto Saksassa Lisätiedot REMA Rakennuskannan energiatehokkuuden. arviointimalli Keskeisimmät tulokset. Julkisivumessut
Talotekniikan sähkö Huoneistosähkö 18.1.211 1 OKT 21 normi OKT 198-> OKT 196-1979 OKT RAT 196-1979 RAT LPR 196-1979 LPR Lisätiedot Sähkö. Hinnasto 1.1.2015 alkaen
Sähkö Hinnasto 1.1.2015 alkaen Sähkönsiirto on sähköenergian siirtämistä markkinapaikalta, Suomen kantaverkosta sähkönkäyttöpaikalle, asiakkaalle. Kuopion Sähköverkko Oy vastaa hyvästä sähkön toimitusvarmuudesta Lisätiedot JÄRVI-SUOMEN ENERGIA OY:N OHJE SÄHKÖURAKOITSIJOILLE JA SUUNNITTELIJOILLE
JÄRVI-SUOMEN ENERGIA OY:N OHJE SÄHKÖURAKOITSIJOILLE JA SUUNNITTELIJOILLE JÄRVI-SUOMEN ENERGIA OY:N YLEISOHJEET SÄHKÖURAKOITSIJOILLE JA SUUNNITTELIJOILLE 1 Asiakkaan vastuut liittymisessä jakeluverkkoon Lisätiedot Aurinkopaneelin lataussäädin 12/24V 30A. Käyttöohje
Aurinkopaneelin lataussäädin 12/24V 30A Käyttöohje 1 Asennuskaavio Aurinkopaneeli Matalajännitekuormitus Akku Sulake Sulake Invertterin liittäminen Seuraa yllä olevaa kytkentäkaaviota. Sulakkeet asennetaan Lisätiedot SÄHKÖNSIIRTOHINNAT 1.1.2016 ALKAEN Hinnasto on voimassa Savon Voima Verkko Oy:n jakelualueella.
Hinnasto on voimassa Oy:n jakelualueella. SÄHKÖNKÄYTÖN SIIRTOHINNAT KAUSI-, YÖ-, JA YLEISSÄHKÖN SIIRTOMAKSUT (sis. alv. 24 %) Siirtotuote perushinta VEROLUOKKA 1 VEROLUOKKA 2 kokonaishinta kokonaishinta Lisätiedot Älykäs kaukolämpö. Risto Lahdelma. Yhdyskuntien energiatekniikan professori. Energiatekniikan laitos. Insinööritieteiden korkeakoulu Aalto-yliopisto
Älykäs kaukolämpö Risto Lahdelma Yhdyskuntien energiatekniikan professori Insinööritieteiden korkeakoulu Aalto-yliopisto risto.lahdelma@aalto.fi 1 Älykäs kaukolämpö Lähtökohtana älykkyyden lisäämiseen Lisätiedot Pirkko Harsia Yliopettaja, sähköinen talotekniikka Koulutuspäällikkö, talotekniikka 14.2.2014 ASTA/ RT. P Harsia 1
Kohti nollaenergiarakentamista Rakennusten energiatehokkuusdirektiivi tuo uusia haasteita rakennusalalle Kehittyvä rakentaminen 2014 seminaari ASTA-messut Pirkko Harsia Yliopettaja, sähköinen talotekniikka Lisätiedot Tuntimittalaitteiden sähkön laadun mittausominaisuuksia
Tuntimittalaitteiden sähkön laadun mittausominaisuuksia 2009 9.6.2009 1 AMR-mittarit ja laatumittausvaatimukset Valtioneuvoston asetus sähköntoimituksen selvityksestä ja mittauksesta (mittausasetus) Yli Lisätiedot FInZEB-hankkeen yhteenveto ja keskeiset johtopäätökset. Lämmitystekniikka 2015-seminaari 21.5.2015. Ilkka Salo/Talotekniikkateollisuus ry
FInZEB-hankkeen yhteenveto ja keskeiset johtopäätökset Lämmitystekniikka 2015-seminaari 21.5.2015 Ilkka Salo/Talotekniikkateollisuus ry EPBD Rakennusten energiatehokkuusdirektiivi (EPBD) edellyttää, että Lisätiedot Sähkönjakeluverkon hallinnan arkkitehtuuri. Sami Repo
Sähkönjakeluverkon hallinnan arkkitehtuuri Sami Repo Miksi? Energiansäästö Muut lämmitysmuodot korvautuvat lämpöpumpuilla Nollaenergiarakentaminen (ZEB) Sähköautot Lämmityskuormien ohjaaminen hinnan perusteella Lisätiedot Asiakkaan energiatalouden optimointi
Asiakkaan energiatalouden optimointi Rakennusautomaatiolla energiatehokkuuteen - teemapäivä 4.6.2009 YIT Kiinteistötekniikka Oy, Kimmo Liukkonen 1 Rakennusautomaatiolla energiatehokkuuteen Sisältö 1. YIT Lisätiedot Akku-ohjelmalla voidaan mitoittaa akuilla syötettyjä verkkoja. Ohjelma laskee tai ilmoittaa seuraavia mitoituksessa tarvittavia arvoja:
Sähkötekniset laskentaohjelmat. Helsinki 19.1.14 AKKU (versio 1.1.8) ohjelman esittely AKKU-ohjelma on Microsoft Excel ohjelmalla tehty laskentasovellus. Ohjelmat toimitetaan Microsoft Office Excel 7 XML-pohjaisessa, Lisätiedot Esimerkkejä suomalaisista älyverkkohankkeista1 Kalasatama, Helsinki
Esimerkkejä suomalaisista älyverkkohankkeista1 Kalasatama, Helsinki Markku Hyvärinen Helen Sähköverkko Oy Sähkötutkimuspoolin tutkimusseminaari 7.10.2010 Kuva: Adactive Ltd / Jari Lantiainen Älyverkon Lisätiedot Sähkötekniikan peruskäsitteet Osa 1 Jännite
Sähkötekninen standardointi Sähkötekniikan peruskäsitteet Osa 1 Jännite www.sesko.fi ja www.sfsedu.fi 1 Suure ja yksikkö Jännite on kansainvälisen suurejärjestelmän (ISQ) johdannaissuure ja sen tunnus Lisätiedot 24.5.2012 Gasum Petri Nikkanen 1
24.5.2012 Gasum Petri Nikkanen 1 UUSIA OHJEITA, OPPAITA JA STANDARDEJA KAASULÄMMITYS JA UUSIUTUVA ENERGIA JOKO KAASULÄMPÖPUMPPU TULEE? 24.5.2012 Gasum Petri Nikkanen 2 Ajankohtaista: Ympäristöministeriö: Lisätiedot Toimitusvarmuus keskiössä. ST-Poolin seminaari 18.10.2012 Helsinki Jouni Pylvänäinen
Toimitusvarmuus keskiössä ST-Poolin seminaari 18.10.2012 Helsinki Jouni Pylvänäinen Mistä puhutaan Muuttuva maailma - muuttuvat vaatimukset Toimitusvarmuuden parantaminen mitä, missä, milloin Kaapeliverkon Lisätiedot UUSIUTUVA ENERGIA HELSINGIN ENERGIAN KEHITYSTYÖSSÄ. 4.11.2014 Atte Kallio Projektinjohtaja Helsingin Energia
UUSIUTUVA ENERGIA HELSINGIN ENERGIAN KEHITYSTYÖSSÄ 4.11.2014 Projektinjohtaja Helsingin Energia ESITYKSEN SISÄLTÖ Johdanto Smart City Kalasatamassa Aurinkovoimalan teknisiä näkökulmia Aurinkovoimalan tuotanto Lisätiedot Kehittyvät energiatehokkuus- vaatimukset. Ympäristöministeriö
Kehittyvät energiatehokkuus- vaatimukset Pekka Kalliomäki Ympäristöministeriö 1 EU:n asettamat raamit ilmasto- ja energiastrategialle Eurooppa-neuvoston päätös Kasvihuonekaasupäästötavoitteet: vuoteen Lisätiedot TUTKIMUS IKI-KIUKAAN ENERGIASÄÄSTÖISTÄ YHTEISKÄYTTÖSAUNOISSA
TUTKIMUS IKI-KIUKAAN ENERGIASÄÄSTÖISTÄ YHTEISKÄYTTÖSAUNOISSA IKI-Kiuas Oy teetti tämän tutkimuksen saatuaan taloyhtiöiltä positiivista palautetta kiukaistaan. Asiakkaat havaitsivat sähkölaskujensa pienentyneen, Lisätiedot Aamuseminaari 25.5.2012. Toimitusvarmuuden parantaminen
Aamuseminaari 25.5.2012 Toimitusvarmuuden parantaminen Arto Gylén PKS Sähkönsiirto Oy Arto Jukka Gylén Ahonen 18.5.2012 1.4.2012 1/10 1/14 PKS Sähkönsiirto Oy Liikevaihto 44 milj. Investoinnit 17 milj. Lisätiedot Sähkömarkkinat - hintakehitys
Sähkömarkkinat - hintakehitys Keskeiset muutokset kuluttajan sähkölaskuun 1.1.2014-1.1.2015 Kotitalouskäyttäjä 5000 kwh/vuosi Sähkölämmittäjä 18000 kwh/vuosi Sähköenergian verollinen hinta (toimitusvelvollisuushinnoilla) Lisätiedot Rakennuskannan energiankulutus. BETONIPÄIVÄT 23.11.2011 Turo Eklund Helsingin Energia
0 Rakennuskannan energiankulutus BETONIPÄIVÄT 23.11.2011 Turo Eklund Helsingin Energia Energiatehokkuuden määrittely Hyvä sisäilma, miellyttävät asumisolosuhteet ja rakennusten kunnon turvaaminen Energiankulutuksen Lisätiedot BL20A0700 Sähköverkkotekniikan peruskurssi
BL20A0700 Sähköverkkotekniikan peruskurssi Sähkönlaatu Sähkön toimituksen laatu Sähkön laatu Sähkön toimittamiseen liittyvien palvelujen laatu, informaatio asiakkaille Jännitteen laatu Verkon käyttövarmuus, Lisätiedot Sähkön säästökeinot omakotitalossa - Jyväskylän energia 5.10.2015. Keski-Suomen Energiatoimisto www.kesto.fi/energianeuvonta energianeuvonta@kesto.
Sähkön säästökeinot omakotitalossa - Jyväskylän energia 5.10.2015 Keski-Suomen Energiatoimisto www.kesto.fi/energianeuvonta energianeuvonta@kesto.fi 1 Energianeuvontaa Keski-Suomessa Energianeuvontaa taloyhtiöille Lisätiedot Sähkölämmityksen toteutus 1.7.2012 jälkeen SÄHKÖLÄMMITYSFOORUMI RY
Sähkölämmityksen toteutus 1.7.2012 jälkeen SÄHKÖLÄMMITYSFOORUMI RY Mihin rakennuksiin sovelletaan Normaalit asuinrakennukset Vuokra- tai vastaavaan käyttöön tarkoitetut vapaa-ajan rakennukset Yksityiskäyttöön Lisätiedot Pumppujen käynnistys- virran rajoittaminen
Pumppujen käynnistys- virran rajoittaminen Seppo Kymenlaakson Sähköverkko Oy Urakoitsijapäivä Sokos Hotel Vaakuna 12.3. 2014 Kouvola Käynnistysvirrat, yleistä Moottori ottaa käynnistyshetkellä ns. jatkuvan Lisätiedot KAUKOLÄMMITYSJÄRJESTELMIEN KEVENTÄMISMAHDOLLISUUDET MATALAN ENERGIAN KULUTUKSEN ALUEILLA TUTKIMUS
KAUKOLÄMMITYSJÄRJESTELMIEN KEVENTÄMISMAHDOLLISUUDET MATALAN ENERGIAN KULUTUKSEN ALUEILLA TUTKIMUS ESITTELY JA ALUSTAVIA TULOKSIA 16ENN0271-W0001 Harri Muukkonen TAUSTAA Uusiutuvan energian hyödyntämiseen Lisätiedot 2016 © DocPlayer.fi Yksityisyyskäytäntö | Palveluehdot | Palaute