Haja-asutusalueen keskijänniteverkon kaapeloinnin ja automaation suunnittelumetodiikka

Tässä diplomityössä tutkitaan erilaisia keskijänniteverkon kehittämismenetelmiä sekä suunnittelua haja-asutusalueelle. Suunnittelumetodiikan perustana on vertailla sähköverkon käyttövarmuuden tunnuslukujen sekä kokonaiskustannusten kehittymistä erilaisilla investointiratkaisuilla. Lähemmässä tarkastelussa ovat erilaiset kaapelointimenetelmät sekä automaatiolaitteet kuten maastoon sijoitettavat katkaisijat sekä kauko-ohjattavat erottimet. Kehittämisratkaisujen vertailemiseksi sähköverkosta muodostetaan laskentaa varten malli, jonka avulla on mahdollista tarkastella mm. käyttövarmuuden tunnuslukujen sekä verkon kustannusten kehittymistä. Verkon kustannuksissa otetaan huomioon investointikustannukset, käyttö- ja kunnossapitokustannukset, viankorjauskustannukset sekä keskeytyskustannukset. Keskeytysten laskentaa varten toteutetaan erilliset laskentalohkot, jotta keskeytyskustannukset saadaan mallinnettua tarkasti. Kaapelointistrategia-analyysissä vertaillaan kaapeloinnin erilaisia toteuttamisperiaatteita. Erilaisia tutkittavia kaapelointimenetelmiä ovat vyörytysmenetelmä, vikaherkimpien kohteiden uusinta, vanhimpien kohteiden uusinta, täydellinen kaapelointi sekä optimiverkostoratkaisu, jossa on hyödynnetty keskijännitejohtojen kaapeloinnin lisäksi mm. automaatioratkaisuja ja 1000 V tekniikkaa. Kaapelointimenetelmiä vertailtaessa on havaittu, että vikaherkimmistä kohteista aloitettava saneeraus tuottaa parhaimman tuloksen, jos optimiratkaisua ei oteta huomioon.

The aim of this Master’s thesis is to study various development methods and network design for a medium-voltage network in a rural area. The design methodology is based on the comparison of the development of reliability indices and total costs between different investment solutions. In this thesis, various cabling methods and automation devices such as reclosers and remote-controlled switches are taken into closer examination. In this study, a model of the distribution network is constructed for the comparison of the network development solutions; with the model, it is possible to analyze the development of reliability indices and costs of the distribution network. The costs of the electricity network consist of investment costs, operating costs, maintenance costs, fault correction costs, and outage costs. Separate calculation applications are implemented for outage computation so that outage costs can be accurately modeled. Different cabling methods are studied in the cabling strategy analysis. The methods are rolling strategy, renovation of the oldest part of the network, renovation of the most unreliable network section, full-scale cabling, and an optimal network that can be reached by using automation such as reclosers, 1000 V technology, and cabling of MV conductors. Renovation of an electricity network was considered to provide the best result if the process is started from the conductors that are most exposed to faults, assuming that the optimal solution is not taken into account.