Teollisuuslaitoksen keskijänniteverkon nykytila ja kehittämissuunnitelma

Abstract

Sähköverkko on oleellinen osa teollisuuslaitosta ja mahdollistaa teollisuuden prosessien toiminnan. Luotettava ja tehokas sähkönjakelu voi varmistaa teollisuuslaitoksen sujuvan ja turvallisen toiminnan. Katkokset sähkönjakelussa aiheuttavat taloudellisia menetyksiä yritykselle ja voivat pahimmillaan johtaa henkilöstön turvallisuuden vaarantumiseen.

Työn toimeksiantaja on A-Insinöörit Suunnittelu Oy ja tapaustutkimus on tehty yhteistyössä Nokian Renkaat Oyj -yrityksen kanssa. Tavoitteena on selvittää sähkönjakelun tyypillisiä vika- ja häiriötilanteita sekä näiden vaikutuksia teollisuuden sähkönjakeluun keskijännitteellä. Lisäksi selvitetään teollisuusverkon erityispiirteitä ja verkonlaskentaohjelmiston hyödyntämistä teollisuuden sähkönjakelun nykytilan selvityksessä.

Tutkimuksessa hyödynnettiin kirjallisuutta sekä aineistoa tarkasteltavasta teollisuusverkosta. Kirjallisuuden avulla muodostettiin käsitys teollisuusverkoille tyypillisistä haasteista ja verkon toiminnan kannalta huomioitavista erityispiirteistä. Aineistoa hyödynnettiin tapaustutkimuksessa laskentamallin luomisessa sekä laskennan tulosten arvioinnissa.

Tapaustutkimuksessa tarkasteltavalle teollisuusverkolle suoritettiin tehonjakolaskenta ja vikavirtalaskenta sekä verkon suojausjärjestelmän selektiivisyystarkastelu. Saatujen laskentatulosten avulla selvitettiin teollisuusverkon nykytilaa, jonka perusteella tunnistettiin verkossa esiintyviä haasteita ja suunniteltiin kehitysehdotuksia verkon toiminnan tehostamiseksi ja kehittämiseksi. Lisäksi arvoitiin teollisuusverkon kehittämismahdollisuuksia tulevaisuudessa.

Tapaustutkimuksessa havaittiin pitkään käytössä olleelle teollisuuden sähköverkolle tyypillisiä haasteita, kuten verkon rakenteen muuttuminen epäsuotuisaksi teollisuuslaitoksen nykyisen käyttötilanteen kannalta. Lisäksi havaittiin verkon suojauksen selektiivisyyden toteutumisen olevan haasteellista etenkin kytkentätilanteiden muuttuessa. Verkon topologiaa kehittämällä voitaisiin saavuttaa verkon optimaalisempi toiminta sekä parantaa suojausjärjestelmän selektiivisyyttä. Tutkimuksessa kuitenkin havaittiin verkon olevan toimintakykyinen nykytilassaan.

Electrical network is an essential part of an industrial facility, enabling the operation of industrial processes. Reliable and efficient power distribution can ensure smooth and safe operation of the facility. Interruptions in power distribution cause financial losses to the company and, in the worst case, may compromise personnel safety.

This work was commissioned by A-Insinöörit Suunnittelu Oy and the case study was conducted in collaboration with Nokian Renkaat Oyj. The aim is to investigate typical fault and disturbance scenarios in power distribution and their effects on industrial medium voltage electricity supply. Additionally, the study explores the specific characteristics of industrial networks and the use of network calculation software in assessing the current state of industrial power distribution.

The research utilized literature and data from the examined industrial network. These materials helped form an understanding of the typical challenges in industrial networks and the specific features that must be considered for network operation. The data was used in the case study to create a calculation model of the network and to evaluate the results of the analysis.

In the case study, power flow and fault current calculations were performed for the industrial network, along with a selectivity analysis of the network’s protection system. The results provided insight into the current state of the network, identifying existing challenges and forming development proposals to improve and enhance network performance. Future development opportunities for the industrial network were also assessed.

The case study revealed typical challenges in an industrial network that has been in use for a long time, such as the network structure becoming unfavorable for the facility’s current operation. It was also found that achieving selectivity in the protection system is particularly challenging when switching conditions change. By developing the network topology, more optimal operation and improved selectivity of the protection system could be achieved. However, the study concluded that the network is operational in its current state.