Development and compensation of reactive power and ground fault currents in Oulun Energia Siirto ja Jakelu Oy’s distribution network

Vuonna 2013 voimaan tullut sähkömarkkinalaki asettaa jakeluverkkoyhtiöille tiukat vaatimukset sähkön toimintavarmuudesta. Näihin vaatimuksiin päästäkseen jakeluverkkoyhtiöt ovat aloittaneet mittavat investoinnit ilmajohtojen maakaapeloimiseksi. Maakaapelilla on kuitenkin ilmajohtoja huomattavasti suurempi kapasitanssi, josta seuraa suuri muutos jakeluverkkojen loistehoihin ja maasulkuvirtoihin. Jakeluverkkoyhtiöiden loistehon kasvu on aiheuttanut ongelmia etenkin kantaverkon kuormitukselle. Kantaverkon reaktorikapasiteetti on mitoitettu kantaverkon oman loistehon mukaan, ja jakeluverkkoyhtiöiden puolelta kantaverkkoon päätynyt loisteho on kuluttanut tätä reaktorikapasiteettia. Reaktorikapasiteetin loppumisesta kantaverkosta seuraa jännitteen nousua ja epästabiilisuutta. Tästä syytä Fingrid haluaa rajoittaa jakeluverkoista kantaverkkoon päätyvän loistehon määrään ja on ottanut käyttöön loistehomaksut, joiden pyrkimyksenä on asettaa jakeluverkkoyhtiöille taloudellinen paine kompensoida oman verkkonsa loisteho. Kahdelle Oulun Energia Siirto ja Jakelu Oy:n sähköasemalle asennettiin joulukuussa 2016 kapasitiivisen loistehon kompensointikuristimet. Nämä 1 Mvar suuruiset kuristimet eivät kuitenkaan ole riittäviä kompensoimaan asemien kantaverkon liittymispisteiden loistehokuormaa sillä tavalla, etteikö liittymispisteiltä muodostuisi loistehomaksuja. Loistehomaksuista muodostuu OESJ:lle suuri kuluerä, jonka välttämien olisi kannattavaa. Tätä työtä varten selvitettiin liittymispisteiden loistehokuorman suuruus nykyhetkellä sekä tulevaisuudessa OESJ:n verkostostrategia 2035 mukaisesti kehitetyssä jakeluverkossa. Näiden tietojen pohjalta on muodostettu ehdotukset lisäkompensoinnin määrästä ja sijoituspaikoista, sekä arvioitu investointien takaisinmaksuaikaa. Verkkoon tarvittaisiin lisää kompensointitehoa yhteensä 4 Mvar edestä. Tällöin kompensoinnin määrä olisi riittävällä tasolla jolla vältytään loistehomaksuilta. Liittymispisteiden loistehon lisäksi työssä tarkasteltiin Yli-Iin verkkoalueen, joka on muusta OESJ:n jakeluverkosta erillinen verkko, maasulkuvirtojen kompensointia. Yli-Iissä tapahtuu huomattava osa OESJ:n jakeluverkon lyhytkestoisista keskeytyksistä. Kompensoimalla maasulkuvirrat pyritään vähentämään valokaari- ja maasulkuvikojen määrä, josta seuraa pienempi määrä lyhytkestoisia keskeytyksiä. Tämän lisäksi pienemmät maasulkuvirrat parantavat verkon turvallisuutta. Yli-Iin maasulkuvirtojen kompensointi johtolähtökohtaisesti hajautetulla kompensoinnilla todettiin pääosin kannattavaksi