Sähkönjakeluverkon komponenttien pitoajat

Abstract

Suomessa sähkönjakeluverkkoyhtiöt toimivat verkkovastuualueillaan yksinoikeudella. Verkkovastuualuiden ominaispiirteet voivat olla hyvin erilaiset. Energiamarkkinavirasto valvoo sähkömarkkinalainsäädännön noudattamista jakeluverkkotoiminnassa. Jakeluverkonhaltijat on velvoitettu Energiamarkkinaviraston valvontamallin kautta määrittämään tiettyjen rajoitusten mukaisesti verkkokomponenteillensa sopivimmat teknistaloudelliset pitoajat. Nämä pitoajat vaikuttavat varsinkin verkkoyhtiön tuottomahdollisuuksiin ja asiakkaiden siirtohintoihin. Lisäksi huomioon on otettava jaettavan sähkön laatu, verkon käyttövarmuus sekä vaikutukset ympäristöön ja turvallisuuteen. Pitoaikojen matemaattinen mallintaminen on usein monimutkaista. Teknistaloudellinen pitoaika valitaankin monesti kokemuksen ja harkinnan perusteella. Tärkeimmät reunaehdot jakeluverkkokomponenttien teknistaloudellisten pitoaikojen valinnalle muodostavat verkkovastuualueen sähkönkulutuksen kasvun sekä infrastruktuurin muutoksen nopeudet. Hitaan muutoksen alueilla verkkokomponenttien teknistaloudelliset pitoajat lähenevät teknisiä pitoaikoja, joihin vaikuttavat voimakkaasti verkkovastuualueen maantieteelliset ja ilmastolliset ominaispiirteet. Yhtiöittäin vaihtelevat verkon rakennus- ja ylläpitomenetelmät tulee myös huomioida. Tässä diplomityössä keskitytään pääosin sähkönjakeluverkon komponenttien teknistaloudelliseen pitoaikaan verkon ja verkkovastuualueen ominaispiirteiden kautta. Aluksi määritellään jakeluverkon pitoaika usealla eri tavalla, sekä selvitetään pitoajan merkitystä nykytilanteessa. Lisäksi työn alkuosassa esitellään Energiamarkkinaviraston vuoden 2005 alusta käyttöönotettu jakeluverkkotoiminnan hinnoittelun kohtuullisuuden valvontamalli ja käydään läpi teknistaloudellisen pitoajan merkitys siinä. Sen jälkeen tarkastellaan jakeluverkkokomponenttien ja niiden osien tekniseen pitoaikaan vaikuttavia tekijöitä. Erityisesti puupylväisiin ja niihin liittyviin ajankohtaisiin asioihin kiinnitetään huomiota, koska puupylväät määräävät monesti koko ilmajohtorakenteen uusimisajankohdan. Lisäksi suolakyllästeiselle puupylväälle esitetään yleinen rappeutumismalli ja jakelumuuntajan rappeutumistapahtumaa tutkitaan. Lopuksi tarkastellaan Graninge Kainuu Oy:tä jakeluverkonhaltijana sekä määritetään sen verkkovastuualueelle ominaisia komponenttien teknisiä ja teknistaloudellisia pitoaikoja haastattelujen, tuoreimpien lähteiden, tutkimustulosten, vertailun ja harkinnan avulla.

Electricity distribution network companies in Finland operate in their geographical areas of responsibility as natural monopolies. Characteristics of these geographical areas of responsibility can vary in many ways. Compliance of network operation with the Electricity Market Act is supervised by the Energy Market Authority. The regulation model of the Energy Market Authority obliges network operators to define the most suitable technical-economic lifetimes for their network components, taking certain limitations into account. These lifetimes particularly affect the earnings potential of network operators and consequently the transmission prices of electricity. Furthermore, the quality of distributed electricity, network reliability, safety and environmental issues should be considered. Mathematical modelling of the lifetimes is often complex. Therefore, the combination of technical and economic lifetime is often chosen based on experience and practical considerations. When selecting technical-economic lifetimes of network components, the most important boundary conditions are set by the rate of electricity consumption growth and infrastructure change. Under conditions of low rate of growth and change, technical-economic lifetimes converge with technical lifetimes which depend on the geographical and climatic characteristics of the area of responsibility. Company-specific network construction and maintenance methods must also be taken into account. This thesis consentrates mainly in presenting an approach to the technical-economic lifetime of electricity distribution network components, especially considering the characteristics of the network and geographical area of responsibility. The lifetime of components in electricity distribution network is first defined in various ways and the significance of the concept under present conditions is described. The pricing reasonableness regulation model of 2005 by the Energy Market Authority and the role of technical-economic lifetime in it is studied. The middle chapters of this thesis concentrate in the factors affecting the technical lifetime of network components. Attention is particularly paid to wooden poles and associated topical issues, because the wooden pole is often the key factor when scheduling the renovation of an overhead line. An ageing model for a salt impregnated wooden pole is presented and the ageing process of a distribution transformer is studied. Finally, electricity distribution network operator Graninge Kainuu Ltd. is described, and technical and technical-economic lifetimes of network components characteristic to its area of responsibility are defined based on interviews, latest source material, findings of this thesis, comparisons and practical considerations.