Sähköverkon teknistaloudellisen ohjeiston laatiminen maastosuunnittelijoiden ja käyttöhenkilöiden käyttöön

Abstract

TIIVISTELMÄ Kemi-Tornion ammattikorkeakoulu, Tekniikan yksikkö Koulutusohjelma Sähkötekniikka Opinnäytetyön tekijä Lauri Smeds Opinnäytetyön nimi Sähköverkon teknistaloudellisen ohjeiston laatiminen maastosuunnittelijoiden ja käyttöhenkilöiden käyttöön Työn laji Opinnäytetyö Päiväys 09.12.2010 Sivumäärä 50+36 liitesivua Opinnäytetyön ohjaaja Insinööri Antero Martimo Yritys Rovakaira Oy Yrityksen yhteyshenkilö/valvoja DI Arto Miettinen

Opinnäytetyössä laadittiin teknistaloudellinen ohjeistus Rovakairan maastosuunnittelijoiden ja käyttöhenkilöiden käyttöön. Ohjeiston laatimisessa painotettiin erityisesti häviöiden merkitystä sähköverkon taloudellisessa mitoittamisessa, koska verkostohäviöt ovat merkittävä osa verkoston kokonaiskustannuksia.

Työssä selvitettiin ja tutkittiin laskennallisesti tekniset ja taloudelliset käytönrajat jakelumuuntajille, keskijännitejohdoille, PAS-johdoille ja pienjännitemaakaapeleille. Laskentatuloksien perusteella valittiin häviökustannuksiltaan taloudellisimmat vaihtoehdot. Rovakairan tekninen ohjeistus päivitettiin pien- ja suurjännitestandardien avulla nykypäivän määräyksien mukaiseksi. Tekninen ohjeistus käsittelee jännitteenaleneman, oikosulkukestoisuuden, kuormitettavuuden ja sähköturvallisuusmääräyksissä suojaukselle määritetyt ehdot.

Laskelmien avulla saatujen kuvaajien perusteella saatiin selvitettyä ja tutkittua, mitä poikkipintoja ja muuntajia on taloudellisesti järkevä käyttää. Pienjännitekaapeleista on hyvä käyttää AXMK 240, -95, -50 ja -25. Päällystetyistä keskijännitejohdoista taloudelliset käyttöalueet voidaan hoitaa PAS 150 ja -95:lla. Keskijännitejohtojen poikkipintasarjana olisi suositeltavaa käyttää Sparrowia, Pigeonia ja AL 132:sta. Jakelumuuntajista kannattaa käyttää 50, 100, 200, 315, 500, 800 ja 1000 kVA:n muuntajakokoja. Muuntajien kuormitusmallien vertailussa häviökustannuksiltaan taloudellisin vaihtoehto saavutetaan, kun muuntaja mitoitetaan alussa suurimpaan mahdolliseen alkukuormaan riippuen muuntajan koosta. Muissa kuormitusmalleissa häviökustannukset ovat huomattavasti suuremmat.

Työn lopputuloksen muodostaa teknistaloudellinen ohjeistus, jota suunnittelijat voivat tarvittaessa käyttää apuna verkostosuunnittelussa. Taloudellisen ohjeistuksen lopputuloksen muodostaa Excel-taulukko, johon voidaan päivittää vuosittain tarvittavat tekniset ja taloudelliset parametrit. Excel-taulukon pohjalta saadaan kuvaajat, joiden avulla suunnittelijat voivat valita häviökustannuksiltaan taloudellisimman vaihtoehdon.

Keri-Tornio University of Applied Sciences, Technology Degree Programme Electrical Engineering Name Lauri Smeds Title Technical and Economic Instructions of Electrical Network for Rovakaira Oy Type of Study Bachelor’s Thesis Date 9 December 2010 Pages 56 + 36 appendices Instructor Antero Martimo, BSc Company Rovakaira Oy ContactPerson/Supervisor from Company Arto Miettinen, MSc

The aim of this thesis was to make technical and economic instructions for the grid-designers and other staff at the company of Rovakaira Oy. Losses in electrical transmissions were especially highlighted in the economic dimensioning of grids, since losses in electrical transmissions are a major part of a grids total costs.

In this thesis technical and economic limits were investigated and resolved computationally for distribution transformers, middle voltage conductors, PAS-conductors and low voltage underground cables. As a result, the best alternatives were chosen, taking into consideration the future cost of losses. The technical directions of Rovakaira were updated with the help of low and high voltage standards. The technical instruction covers voltage reduction, short-circuit durability, loading capacity and electrical safety specifications.

With help of diagrams, made of computational results, it was stated which cross-sections of conductors and which distribution transformers should be used, from a economical point of view. In the case of low voltage cables, it is recommended to use AXMK 240, -95, -50 and -25 type of cables. Coated overhead wires of type cables PAS 150 and 95 are to be used in medium voltage grids. Medium voltage conductors of the type Sparrow, Pigeon and AL 132 are recommended. In the case of distribution transformers it is recommended to use 50, 100, 200, 315, 500, 800 and 1000 kVA transformers. By comparing load diagrams, the most economic distribution transformers, in case of cost losses is found when the transformer is dimensioned according to the largest initial load, depending on the size of the transformer. In other load diagrams the cost losses are notably higher.

The result of this thesis is a technical and economic instruction that designers can use as help, when designing grids. The result of the economic directions is an excel-table, which can be updated yearly with needed technical and economical parameters. Using the excel-table as base a diagram can be made, from which designers can select the most cost effective alternative.