Loistehon hallinta sähkönjakeluverkossa

Abstract

Sähköverkkoyhtiöt ovat investoineet viime vuosina voimakkaasti sähköverkkoon. Tähän on vaikuttanut Sähkömarkkinalain muutos vuonna 2013, jonka myötä kiristyviin sähkön toimitusvarmuuskriteereihin on pyritty vastamaan esimerkiksi maakaapeloinnin avulla. Maakaapelointi on lisääntynyt ja sen osuus keskijänniteverkosta voi olla yli puolet vuonna 2028. Maakaapelointi lisää keskijänniteverkon tuottamaa loistehon määrää, koska maakaapelit tuottavat ilmajohtoja enemmän kapasitiivista loistehoa. Kasvanut loisteho heikentää siirtoyhteyksien pätötehon siirtokykyä, lisää häviöitä ja vaikeuttaa Fingridin kantaverkon loistehoikkunassa pysymistä. Työssä on tarkoitus selvittää maakaapeliasteen nousun vaikutus loistehon tuotantoon ja esitellä menetelmät loistehon kompensointiin. Lisäksi on tarkoitus tehdä lyhyt katsaus tulevaisuuden haasteisiin ja mahdollisuuksiin. Työssä hyödynnetään aiheesta tehtyjä opinnäytteitä ja kirjallisuutta. Loistehon kasvu riippuu voimakkaasti toteutuneista kaapelointimääristä ja kaapeloinnissa käytetyistä kaapeleista. Työssä tehdyin olettamuksin kasvuksi saatiin 1730 MVAr. Kasvanutta loistehoa joudutaan kompensoimaan. Kompensointiin on monia vaihtoehtoja ja se onnistuu osin hajautetusti ja osin keskitetysti. Kompensoitavan loistehon suuruus, toistuvuus ja sijainti määrittävät teknisesti ja taloudellisesti parhaat kompensointilaitteet ja -menetelmät. Tulevaisuudessa toimitusvarmuusinvestointien painopiste siirtyy kaupunki- ja taajama-alueilta haja-asutusalueelle. Siellä käytettävillä verkkoratkaisuilla on keskeinen merkitys, niin säävarmuudesta aiheutuviin kustannuksiin, kuin myös loistehoonkin. Verkostoratkaisujen tulisi toimia myös kymmenien vuosien päästä. Epävarmuustekijöitä tähän aiheuttaa muun muassa alueen sähkönkulutuksen muutos, hajautetun tuotannon ja sähköautojen yleistyminen ja näiden kaikkien muutosnopeus.

Distribution network companies have invested a lot in the distribution network last years. It has been influenced by the amendment to the electricity market act in 2013, which obligated companies to improve the electricity supply security of the grid. It has led to the construction of underground cable networks, which generates more capacitive reactive power than overhead power lines. Underground cabling may account for more than half of the medium voltage network in 2028. Increased reactive power production reduces grid’s transfer capacity, increases losses and makes it more difficult to stay in the reactive power window of the main grid. The purpose is to find out how underground cabling affects to the production of reactive power and show the methods of compensation and compensation systems. In addition, a brief overview to future challenges and possibilities. The sources of this thesis are theses and literature. The increase in reactive power depends on realized cabling volumes and cable types. With the presumptions of this thesis, increase in reactive power was 1730 MVAr. Increased reactive power has to be compensated, at least partly. There are many alternatives for compensation and it can be done by partly decentralized and partly centralized. Magnitude, recurrence and location determine the best compensation units and methods technically and economically. Distribution security investments shift from urban areas to rural areas in the future. Network solutions in rural area have a heavy effect to costs but also to reactive power production. Network solutions have to be suitable for future demands. Uncertainty factors are, among other things, a change in electricity consumption, decentralized production, the number of electric vehicles and the speed of all these changes.