Tasasähkön hyödyntämismahdollisuudet sähkönjakelussa

Abstract

Tässä työssä on tutkittu tasasähkönsiirron tuomia mahdollisuuksia sähkönjakelussa, kun pienjännitedirektiivin pienjännitemäärittelyn soveltamista laajennetaan koskemaan vaihtojännitteen lisäksi myös tasajännitettä. Aiemmin tasasähköjärjestelmiä on käytetty ainoastaan sähköistymisen alkuaikoina 1900-luvun alussa. Viime vuosikymmeninä on sähkönjakelussa käytetty pelkästään vaihtosähköverkkoja, koska tehoelektronisten laitteiden korkea hintataso ja tekniset ominaisuudet ovat mahdollistaneet tasasähkön käytön vain suurjännitteellä.

Suomalaisten sähkönkäyttö on lisääntynyt muutamalla prosenttiyksiköllä vuosittain ja kasvun taantumista ei ole odotettavissa lähiaikoina. Samaan aikaan yhteiskunta muuttuu jatkuvasti yhä riippuvaisemmaksi sähköstä ja odotukset toteutuvasta sähkönlaadusta ovat jatkuvasti korkeammat. Sähkönlaadun näkökulmasta ilmasto on tuonut aiempia suurempia haasteita sähkön toimitusvarmuudelle, kun myrskyjen aiheuttamat tuhot ovat olleet yhä entisiä suurempia. Toimitusvarmuuden parantamiseksi ovat muutamat vuosikymmenen alun rajut myrskyt johtaneet pohdintaan tulevien haasteiden hoitamiseksi ja edelleen uuden 3-portaiseen 20/1/0,4 kV vaihtosähköjärjestelmän kehittämiseen.

Tasasähkönsiirron avulla halutaan tuoda käyttöön niitä hyötyjä, joita järjestelmän vaihdolla on saavutettavissa. Täysimääräisellä tasajännitteen hyödyntämisellä voidaan saavuttaa mm. aiempaa edullisempia investointivaihtoehtoja,parempi sähkönlaatu, parempi hajautetun tuotannon liitettävyys verkkoon ja erilaisten asiakaskohtaisten laitteiden helppo integroitavuus osaksi jakelujärjestelmää. Tämän työn puitteissa on pohdittu sekä teknisiä ratkaisuja että järjestelmän teknistaloudellista käyttöaluetta. Lisäksi on pyritty hahmottamaan eri tekijöiden vaikutuksia sähkönjakeluun.

In this master's thesis has been examined benefits of DC distribution that arise from LV directive DC voltage definition. In the earlier the DC distribution has been used only in the beginning of electritization in early 1900's. In the passed years there have only been used AC systems in electricity distribution becouse the power electronic component prices and technical characteristics have led the DC utilization possible only at high voltages (HVDC).

Theusage of electricity in Finland has been arisen couple of percents year by yearwithout any decline on view. At the same time the society have becamed more andmore depending of electricity and expectations of power quality have been arisen constantly. From the quality point of view the climate changes have brought more challenges to win in electricity distribution when damages caused by the storms have been greater than before. The few storms occurred in beginnig of currentdecade have led considerations to find solutions for tomorrows challenges of increasing demand of realibility. By this far the examination has caused the implementation 20/1/0.4 kV AC distribution system.

With the DC distribution examination aims to arise those benefits that DC distribution system can offer. The full usage of the potential gained from DC distribution will introduce the favorable investment alternatives than before, better power quality, better connectivity of small scale DG and better integrativity for different kind of aiding devices located at customers end. In this master's thesis have been examined the basic technical solutions and techno-economical ranges of DC distribution. The influences of different factors to distribution have also been examined.