Jakeluverkon loistehohallinnan suunnitelma
Kenttälä, Atte-Ilari (2016)
2016
Sähkötekniikan koulutusohjelma
Tieto- ja sähkötekniikan tiedekunta - Faculty of Computing and Electrical Engineering
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Hyväksymispäivämäärä
2016-12-07
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201611084695
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201611084695
Tiivistelmä
Elenian tavoitteena on nostaa jakeluverkon maakaapelointiaste 70 prosenttiin vuoteen 2028 mennessä, jotta päästään työ- ja elinkeinoministeriön asettamiin toimitusvarmuustavoitteisiin. Tulevina vuosina asennettavat maakaapelit tuottavat merkittävästi loistehoa verkkoon, mikä aiheuttaa teknisiä ja taloudellisia haasteita verkkoyhtiöille. Liiallinen kapasitiivinen loisteho nostaa verkon jännitettä ja aiheuttaa ylimääräisiä loistehomaksuja Fingridin uuden kantaverkkosopimuksen mukaisesti.
Työn tavoitteena oli tutkia Elenian jakeluverkon loistehon kehittymistä, vertailla eri kompensointilaitteita ja -tapoja sekä suunnitella kustannus-hyötyanalyysien kautta optimaalinen kompensointistrategia Elenian jakeluverkolle. Tavoitteena oli myös laatia karkea kompensointisuunnitelma vuoteen 2023 asti, jossa määritellään jokaisen liittymispisteen loistehon kehitys, kompensointilaitteiden investointitarve ja -ajankohta.
Loistehon nykytilaa ja kehittymistä tarkasteltaessa havaittiin, että loistehon kompensoinnille on tarvetta, sillä merkittävien taloudellisten kustannusten lisäksi verkon jännite on noussut paikoin korkeaksi. Tulevaisuudessa myös koko verkon loistehon tuotanto tulee kasvamaan niin merkittävää vauhtia, että loistehomaksuista muodostuvat kustannukset kasvavat hyvin suuriksi ellei kompensointilaitteita hankita.
Maaseutuverkkojen loistehoa voidaan kompensoida hajautetusti verkon varrella, keskitetysti sähköasemilla, hyödyntämällä verkkoon liitettyjä voimaloita tai laatimalla netotussopimuksia muiden kantaverkkoon liittyvien asiakkaiden kanssa. Kompensointitavasta riippuen voidaan hyödyntää erilaisia laitteita, kuten kuristimia tai suuritehoisempia reaktoreita. Teknisestä näkökulmasta rajoitteita laitevalinnoissa aiheuttaa laitteiden aiheuttamat kytkentäilmiöt ja verkon rakenne.
Kustannus-hyötyanalyysien perusteella optimaalisin kompensointistrategia Elenian jakeluverkolle on keskitetty kompensointi 20 kV:n verkossa, koska 110 kV:n kompensoinnissa pienitehoiset päämuuntajat kuormittuvat liikaa ja hajautettu kompensointi on vielä toistaiseksi kustannuksiltaan huomattavasti kalliimpaa. Teknis-taloudellisesti kannattavin laite kompensointiin on mahdollisimman pienihäviöinen 3 MVAr reaktori.
Kompensointi on yleisesti kannattavaa liittymispisteessä, kun suurimmat laskutettavat loistehorajojen ylitykset ovat yli 3 MVAr. Suositellun kompensointisuunnitelman perusteella Elenian verkkoon tarvitaan arviolta noin 40–50 reaktoria vuoden 2023 loppuun mennessä, mikäli tavoitteena on saada loismaksut minimoitua kannattavasti.
Työn tavoitteena oli tutkia Elenian jakeluverkon loistehon kehittymistä, vertailla eri kompensointilaitteita ja -tapoja sekä suunnitella kustannus-hyötyanalyysien kautta optimaalinen kompensointistrategia Elenian jakeluverkolle. Tavoitteena oli myös laatia karkea kompensointisuunnitelma vuoteen 2023 asti, jossa määritellään jokaisen liittymispisteen loistehon kehitys, kompensointilaitteiden investointitarve ja -ajankohta.
Loistehon nykytilaa ja kehittymistä tarkasteltaessa havaittiin, että loistehon kompensoinnille on tarvetta, sillä merkittävien taloudellisten kustannusten lisäksi verkon jännite on noussut paikoin korkeaksi. Tulevaisuudessa myös koko verkon loistehon tuotanto tulee kasvamaan niin merkittävää vauhtia, että loistehomaksuista muodostuvat kustannukset kasvavat hyvin suuriksi ellei kompensointilaitteita hankita.
Maaseutuverkkojen loistehoa voidaan kompensoida hajautetusti verkon varrella, keskitetysti sähköasemilla, hyödyntämällä verkkoon liitettyjä voimaloita tai laatimalla netotussopimuksia muiden kantaverkkoon liittyvien asiakkaiden kanssa. Kompensointitavasta riippuen voidaan hyödyntää erilaisia laitteita, kuten kuristimia tai suuritehoisempia reaktoreita. Teknisestä näkökulmasta rajoitteita laitevalinnoissa aiheuttaa laitteiden aiheuttamat kytkentäilmiöt ja verkon rakenne.
Kustannus-hyötyanalyysien perusteella optimaalisin kompensointistrategia Elenian jakeluverkolle on keskitetty kompensointi 20 kV:n verkossa, koska 110 kV:n kompensoinnissa pienitehoiset päämuuntajat kuormittuvat liikaa ja hajautettu kompensointi on vielä toistaiseksi kustannuksiltaan huomattavasti kalliimpaa. Teknis-taloudellisesti kannattavin laite kompensointiin on mahdollisimman pienihäviöinen 3 MVAr reaktori.
Kompensointi on yleisesti kannattavaa liittymispisteessä, kun suurimmat laskutettavat loistehorajojen ylitykset ovat yli 3 MVAr. Suositellun kompensointisuunnitelman perusteella Elenian verkkoon tarvitaan arviolta noin 40–50 reaktoria vuoden 2023 loppuun mennessä, mikäli tavoitteena on saada loismaksut minimoitua kannattavasti.