Toimitusvarmuustasojen arviointi ja vaatimuksiin vastaavan verkon kaapelointitarpeiden määrittämien
Rannanmaa, Joona (2021)
Diplomityö
2021
School of Energy Systems, Sähkötekniikka
Kaikki oikeudet pidätetään.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2021062239422
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2021062239422
Tiivistelmä
Vuoden 2013 sähkömarkkinalainmuutoksen asettamat toimitusvarmuusvaatimukset ohjaavat saneeraamaan jakeluverkkoa toimitusvarmemmaksi lain vaatimusten täyttämiseksi. Työ on tehty PKS Sähkönsiirto Oy:lle, joka toimii pääasiassa Pohjois-Karjalan ja Pohjois-Savon alueilla. Toimitusvarmuusvaatimusten täyttämiseksi yhtiö on pääasiassa kaapeloinut asemakaava-alueet ja kaapelointi alkaa painottua haja-asutusalueille. Haja-asutusalueiden kaapeloinnin määrittämistä vaikeuttaa erityisesti käyttöpaikkojen alhainen tiheys johtokilometriä kohti.
Työssä selvitettiin nykyisen PKSS:n tavoiteverkon toimitusvarmuus mallintamalla tapahtuneista suurhäiriöstä kerättyjen tietojen avulla. Toimitusvarmuutta tarkasteltiin tekemällä suurhäiriömalli ja mallintamalla nykyinen tavoiteverkko ja tarkasteltavien suurhäiriöiden aikainen verkko. Lisäksi työssä tarkasteltiin yhtiön nykyistä kaapelointistrategiaa ja sitä verrattiin runkojohtopainotteiseen kaapelointiin. Kaapelointistrategioita vertailtiin valitsemalla alueita, joille mallinnetiin niillä syntyvät KAH-kustannukset. Alueiden erilaisia kaapelointitoteutuksia vertailtiin niiden aiheuttamien KAH-kustannusten perusteella ja maakaapeloidulle alueelle tulevien käyttöpaikkojen ja sähkönkulutuksen mukaan.
Suurhäiriövarman verkon määrää suositellaan kasvatettavan 16 % KJ-verkossa ja 8 % PJ-verkossa, jotta toimitusvarmuusvaatimukset täyttyvät. Tykkylumisuurhäiriöihin tavoiteverkon suurhäiriövarman verkon määrä on riittävä. Yhtiön nykyinen kaapelointistrategia on parempi johtolähdöillä, joissa kulutus ja käyttöpaikat keskittyvät lähelle sähköasemaa ja runkopainotteinen on parempi vaihtoehto niiden keskittyessä runkojohdoille tai kauas sähköasemasta. The security of supply requirements set by the 2013 amendment to the Electricity Market Act guide the restructuring of the distribution network to make it more secure to meet the requirements of the law. The work has been done for PKS Sähkönsiirto Oy which operates mainly in the regions of North Karelia and North Savo. To meet security of supply requirements, the company has mainly cabled town plan areas and now cabling focuses on sparsely populated areas. Determining the cabling of sparsely populated areas is made more difficult by the low density of customers per line kilometer.
The work investigated the security of supply during a major disturbance of the current PKSS target network by modeling the data collected from the major disturbances. Security of supply was examined by making a major disturbance model and modeling the current target network and the network at the time of the major disturbances. In addition, the work examined the company's current underground cabling strategy and compared it to trunk-line-weighted cabling. Cabling strategies were compared by selecting areas for which the interruption costs they generated were modeled. The different cabling implementations in the areas were compared based on the interruption costs they caused and by the number of customers and electricity consumption were in the cabled areas.
The amount of major-disturbance-proof line must be increased by 16 % in the MV-network and 8 % in the LV-network to meet the security of supply requirements. For major crown snow loads, the current target network is sufficient in meeting security of supply demands. The company’s current cabling strategy is more suitable when consumption and customers are concentrated close to the substation and trunk-focused-cabling is preferred when consumption and the customers are concentrated on trunk lines or far away from the substation.
Työssä selvitettiin nykyisen PKSS:n tavoiteverkon toimitusvarmuus mallintamalla tapahtuneista suurhäiriöstä kerättyjen tietojen avulla. Toimitusvarmuutta tarkasteltiin tekemällä suurhäiriömalli ja mallintamalla nykyinen tavoiteverkko ja tarkasteltavien suurhäiriöiden aikainen verkko. Lisäksi työssä tarkasteltiin yhtiön nykyistä kaapelointistrategiaa ja sitä verrattiin runkojohtopainotteiseen kaapelointiin. Kaapelointistrategioita vertailtiin valitsemalla alueita, joille mallinnetiin niillä syntyvät KAH-kustannukset. Alueiden erilaisia kaapelointitoteutuksia vertailtiin niiden aiheuttamien KAH-kustannusten perusteella ja maakaapeloidulle alueelle tulevien käyttöpaikkojen ja sähkönkulutuksen mukaan.
Suurhäiriövarman verkon määrää suositellaan kasvatettavan 16 % KJ-verkossa ja 8 % PJ-verkossa, jotta toimitusvarmuusvaatimukset täyttyvät. Tykkylumisuurhäiriöihin tavoiteverkon suurhäiriövarman verkon määrä on riittävä. Yhtiön nykyinen kaapelointistrategia on parempi johtolähdöillä, joissa kulutus ja käyttöpaikat keskittyvät lähelle sähköasemaa ja runkopainotteinen on parempi vaihtoehto niiden keskittyessä runkojohdoille tai kauas sähköasemasta.
The work investigated the security of supply during a major disturbance of the current PKSS target network by modeling the data collected from the major disturbances. Security of supply was examined by making a major disturbance model and modeling the current target network and the network at the time of the major disturbances. In addition, the work examined the company's current underground cabling strategy and compared it to trunk-line-weighted cabling. Cabling strategies were compared by selecting areas for which the interruption costs they generated were modeled. The different cabling implementations in the areas were compared based on the interruption costs they caused and by the number of customers and electricity consumption were in the cabled areas.
The amount of major-disturbance-proof line must be increased by 16 % in the MV-network and 8 % in the LV-network to meet the security of supply requirements. For major crown snow loads, the current target network is sufficient in meeting security of supply demands. The company’s current cabling strategy is more suitable when consumption and customers are concentrated close to the substation and trunk-focused-cabling is preferred when consumption and the customers are concentrated on trunk lines or far away from the substation.