Sähkön toimitusvarmuustilanteen nykytila-analyysi sekä toimenpide-ehdotukset Kajave Oy:n sähköverkossa
Lahtinen, Lauri (2022)
Diplomityö
Lahtinen, Lauri
2022
School of Energy Systems, Sähkötekniikka
Kaikki oikeudet pidätetään.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe202201209542
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe202201209542
Tiivistelmä
Sähkömarkkinalain muutos vuonna 2021 ohjaa jakeluverkkoyhtiöitä tekemään investoinnit lain määrittämien toimitusvarmuustavoitteiden saavuttamiseksi kustannustehokkaasti. Työ on tehty Kajave Oy:lle, joka toimii jakeluverkonhaltijana pääosin Kainuun maakunnassa. Verkkoalueen erityisominaisuuksiin kuuluu kohonnut lumituhoriski sekä alhainen asiakastiheys, jotka aiheuttavat haasteita toimitusvarmuustavoitteiden saavuttamiseen kustannustehokkaasti.
Diplomityössä selvitettiin Kajave Oy:n sähköverkon toimitusvarmuuden nykytila sekä muodostettiin toimitusvarmuustilanteen perusteella verkolle priorisoidut toimenpide-ehdotukset. Toimitusvarmuuden nykytila selvitettiin erikseen asemakaava-alueelle ja asemakaava-alueen ulkopuolelle käyttöpaikkapohjaisten kumulatiivisten KJ-vikatietojen sekä toimitusvarmuuskriteerien ylitysten avulla. Nykytila-analyysin aikavälinä käytettiin vuosia 2016–2020. Vikatietojen perusteella karttapohjalle havainnollistettiin asemakaava-alueen ulkopuolella sijaitsevat toimitusvarmuuden kannalta hyvät ja huonot alueet. Toimitusvarmuuden kannalta huonoille alueille muodostettiin priorisointijärjestys ja lopuksi neljälle esimerkkialueelle tehtiin elinkaarikustannusvertailu.
Kustannusvertailun perusteella maakaapelointi ei ole kustannustehokas ratkaisu haja-asutusalueilla sijaitseville haarajohdoille. Muiden tekniikoiden välille ei saatu merkittäviä eroja kustannustehokkuuden kannalta, joten haarajohdoille suositellaan tapauskohtaista valintaa saneeraustekniikaksi. Tienvarteen siirto oli kannattavinta alueilla, joissa KJ-verkon johtopituus kasvoi vähiten. Uudelleenpylvästämisen ja 1000 V tekniikan välillä ei ollut merkittäviä eroja kustannustehokkuuden kannalta. Suurhäiriöiltä varautumisen kannalta tienvarteen siirto ja 1000 V tekniikka ovat kuitenkin uudelleenpylvästystä pa-remmat tekniikat. The amendment to the Electricity Market Act in 2021 will guide distribution network companies to make investments to achieve the security of supply targets set by law in a cost-effective manner. This master’s thesis has been done for Kajave Oy, which operates as a distribution network operator mainly in the province of Kainuu. The special features of the network area include an increased risk of snow damage and a low customer density, which pose challenges to achieving security of supply targets in a cost-effective manner.
In the thesis, the current state of security of supply of Kajave Oy's electricity network was investigated and priority-based proposals for measures were formed for the network based on the security of supply situation. The current state of security of supply was investigated separately for the town plan area and outside the town plan area by means of cumulative medium voltage fault data and exceedances of supply security criteria. The period 2016–2020 was used as the interval for the current situation analysis. Based on the fault data, the good and bad areas for security of supply outside the town plan area were illustrated on a map layout. A prioritization plan was made for the areas that are poor in terms of security of supply, and finally a life cycle cost comparison was made for the four example areas.
Based on a cost comparison, underground cabling is not a cost-effective solution for branch lines in sparsely populated areas. No significant differences were found between other technologies in terms of cost-effectiveness, so a case-by-case selection of renewal technology is recommended for branch lines. Roadside relocation was most profitable in areas where the line length of the medium voltage network increased the least. There were no significant differences in cost-effectiveness between re-columning and 1000 V technology. However, roadside transmission and 1000 V technology are better technologies in terms of preparedness for major disturbances.
Diplomityössä selvitettiin Kajave Oy:n sähköverkon toimitusvarmuuden nykytila sekä muodostettiin toimitusvarmuustilanteen perusteella verkolle priorisoidut toimenpide-ehdotukset. Toimitusvarmuuden nykytila selvitettiin erikseen asemakaava-alueelle ja asemakaava-alueen ulkopuolelle käyttöpaikkapohjaisten kumulatiivisten KJ-vikatietojen sekä toimitusvarmuuskriteerien ylitysten avulla. Nykytila-analyysin aikavälinä käytettiin vuosia 2016–2020. Vikatietojen perusteella karttapohjalle havainnollistettiin asemakaava-alueen ulkopuolella sijaitsevat toimitusvarmuuden kannalta hyvät ja huonot alueet. Toimitusvarmuuden kannalta huonoille alueille muodostettiin priorisointijärjestys ja lopuksi neljälle esimerkkialueelle tehtiin elinkaarikustannusvertailu.
Kustannusvertailun perusteella maakaapelointi ei ole kustannustehokas ratkaisu haja-asutusalueilla sijaitseville haarajohdoille. Muiden tekniikoiden välille ei saatu merkittäviä eroja kustannustehokkuuden kannalta, joten haarajohdoille suositellaan tapauskohtaista valintaa saneeraustekniikaksi. Tienvarteen siirto oli kannattavinta alueilla, joissa KJ-verkon johtopituus kasvoi vähiten. Uudelleenpylvästämisen ja 1000 V tekniikan välillä ei ollut merkittäviä eroja kustannustehokkuuden kannalta. Suurhäiriöiltä varautumisen kannalta tienvarteen siirto ja 1000 V tekniikka ovat kuitenkin uudelleenpylvästystä pa-remmat tekniikat.
In the thesis, the current state of security of supply of Kajave Oy's electricity network was investigated and priority-based proposals for measures were formed for the network based on the security of supply situation. The current state of security of supply was investigated separately for the town plan area and outside the town plan area by means of cumulative medium voltage fault data and exceedances of supply security criteria. The period 2016–2020 was used as the interval for the current situation analysis. Based on the fault data, the good and bad areas for security of supply outside the town plan area were illustrated on a map layout. A prioritization plan was made for the areas that are poor in terms of security of supply, and finally a life cycle cost comparison was made for the four example areas.
Based on a cost comparison, underground cabling is not a cost-effective solution for branch lines in sparsely populated areas. No significant differences were found between other technologies in terms of cost-effectiveness, so a case-by-case selection of renewal technology is recommended for branch lines. Roadside relocation was most profitable in areas where the line length of the medium voltage network increased the least. There were no significant differences in cost-effectiveness between re-columning and 1000 V technology. However, roadside transmission and 1000 V technology are better technologies in terms of preparedness for major disturbances.