Pienjännitteisen maakaapeliverkon ennakoiva vianhavainnointi
Tienari, Inka (2018)
2018
Sähkötekniikka
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
2018-11-07
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201810262486
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201810262486
Tiivistelmä
Tässä diplomityössä selvitettiin ennakoivan vianhavainnoinnin mahdollisuuksia Suomen pienjännitteisessä maakaapeliverkossa. Työ tehtiin Elenia Oy:lle, joka on Suomen toiseksi suurin sähköverkkoyhtiö. Elenialla merkittävä osa verkon normaalitilan pitkistä keskeytyksistä aiheutuu pienjänniteverkon maakaapelivioista ja vaikutus kasvaa jatkuvasti kaapeloinnin lisääntyessä. Osa vioista kehittyy pitkän ajan kuluessa ja vaurioiden havaitseminen ennen asiakkaalle aiheutuvaa keskeytystä olisi hyödyllistä.
Diplomityön aiheen taustaksi kuvataan Suomen ja Elenian sähkönjakeluverkon toimintaa ja hallintaa. Työn kirjallisuusosuudessa tutustutaan tutkimustietoon pienjännitekaapeleiden hitaasti kehittyvien vikojen synnystä ja vikojen yhteydessä esiintyvistä ilmiöistä. Työssä käsitellään tunnettuja ennakoivan vianhavainnoinnin menetelmiä ja laitteita sekä arvioidaan niiden soveltuvuutta Elenian pienjänniteverkkoon. Tietoa hankittiin kirjallisuudesta, laitevalmistajilta, jälleenmyyjiltä, verkkoyhtiöiltä ja yliopistoilta. Alkuoletusten vastaisesti pienjänniteverkkoon soveltuvia ratkaisuja ei löydetty, vaikkakin kiinnostus aihetta kohtaan on kasvamassa.
Kirjallisuusselvityksen pohjalta tehtiin virtamittauksia Elenian pienjänniteverkon muuntamolähdöillä, joilla pyrittiin arvioimaan paluuvirran hyödynnettävyyttä vianhavainnoinnissa. Työssä tehtiin osasta mittauskohteista PSCAD-simulointimalli, johon mittaustuloksia verrattiin. Pienjänniteverkon normaalitilasta saatiin lisää tietoa, mutta tiedon hyödyntämiseksi tarvitaan tarkempaa tutkimusta.
Työssä pyrittiin myös arvioimaan pienjänniteverkon ennakoivan vianhavainnoinnin kannattavuutta. Kustannuslaskelmia tehtiin vikatilastojen, KAH-vaikutusten ja työn hintojen perusteella. Ennakolta havaittavien vikojen määrän ja keston arviointi osoittautui hankalaksi, mikä helpottuisi tarkemmalla vikatilastoinnilla. Laskennassa käytetyt hinta-arviot tehtiin useiden epävarmojen muuttujien johdosta varmuudeksi alarajoille. Työssä laskettiin siis karkea ja pessimistinen arvio ennakoinnilla mahdollisesti saatavista säästöistä yhdelle muuntamolle asennettavaa laitteistoa kohden, joka oli muutamien satojen eurojen luokkaa.
Pienjännitekaapeleiden ennakoiva vianhavainnointi ei ole vielä ajankohtaista ja vaatii vielä parempaa ymmärrystä pienjänniteilmiöistä. Työn pohjalta voitaisiin tutkia paluuvirtojen hyödynnettävyyttä tarkemmilla mittauksilla vaurioituneista kaapeleista. Laitevaihtoehdoista seuraavan sukupolven AMR-mittareiden hyödynnettävyys vaatisi tarkempaa selvitystä.
Diplomityön aiheen taustaksi kuvataan Suomen ja Elenian sähkönjakeluverkon toimintaa ja hallintaa. Työn kirjallisuusosuudessa tutustutaan tutkimustietoon pienjännitekaapeleiden hitaasti kehittyvien vikojen synnystä ja vikojen yhteydessä esiintyvistä ilmiöistä. Työssä käsitellään tunnettuja ennakoivan vianhavainnoinnin menetelmiä ja laitteita sekä arvioidaan niiden soveltuvuutta Elenian pienjänniteverkkoon. Tietoa hankittiin kirjallisuudesta, laitevalmistajilta, jälleenmyyjiltä, verkkoyhtiöiltä ja yliopistoilta. Alkuoletusten vastaisesti pienjänniteverkkoon soveltuvia ratkaisuja ei löydetty, vaikkakin kiinnostus aihetta kohtaan on kasvamassa.
Kirjallisuusselvityksen pohjalta tehtiin virtamittauksia Elenian pienjänniteverkon muuntamolähdöillä, joilla pyrittiin arvioimaan paluuvirran hyödynnettävyyttä vianhavainnoinnissa. Työssä tehtiin osasta mittauskohteista PSCAD-simulointimalli, johon mittaustuloksia verrattiin. Pienjänniteverkon normaalitilasta saatiin lisää tietoa, mutta tiedon hyödyntämiseksi tarvitaan tarkempaa tutkimusta.
Työssä pyrittiin myös arvioimaan pienjänniteverkon ennakoivan vianhavainnoinnin kannattavuutta. Kustannuslaskelmia tehtiin vikatilastojen, KAH-vaikutusten ja työn hintojen perusteella. Ennakolta havaittavien vikojen määrän ja keston arviointi osoittautui hankalaksi, mikä helpottuisi tarkemmalla vikatilastoinnilla. Laskennassa käytetyt hinta-arviot tehtiin useiden epävarmojen muuttujien johdosta varmuudeksi alarajoille. Työssä laskettiin siis karkea ja pessimistinen arvio ennakoinnilla mahdollisesti saatavista säästöistä yhdelle muuntamolle asennettavaa laitteistoa kohden, joka oli muutamien satojen eurojen luokkaa.
Pienjännitekaapeleiden ennakoiva vianhavainnointi ei ole vielä ajankohtaista ja vaatii vielä parempaa ymmärrystä pienjänniteilmiöistä. Työn pohjalta voitaisiin tutkia paluuvirtojen hyödynnettävyyttä tarkemmilla mittauksilla vaurioituneista kaapeleista. Laitevaihtoehdoista seuraavan sukupolven AMR-mittareiden hyödynnettävyys vaatisi tarkempaa selvitystä.