...

PÄÄSÄHKÖNJAKELUN TARKASTELU OSANA ENERGIAKATSELMUSTA

by user

on
Category: Documents
47

views

Report

Comments

Transcript

PÄÄSÄHKÖNJAKELUN TARKASTELU OSANA ENERGIAKATSELMUSTA
PÄÄSÄHKÖNJAKELUN
TARKASTELU OSANA
ENERGIAKATSELMUSTA
Joni Blom
Opinnäytetyö
Huhtikuu 2013
Sähkötekniikka
Sähkövoimatekniikka
TIIVISTELMÄ
Tampereen ammattikorkeakoulu
Sähkötekniikan koulutusohjelma
Sähkövoimatekniikan suuntautumisvaihtoehto
BLOM, JONI:
Pääsähkönjakelun tarkastelu osana energiakatselmusta
Opinnäytetyö 57 sivua, joista liitteitä 8 sivua
Huhtikuu 2013
Tämän opinnäytetyön tavoitteena oli tarkastella Tampereen ammattikorkeakoulun Kuntokadun kampuksen nykyistä pääsähkönjakelua. Koska tämän tarkastelun on tarkoitus
olla osa suurempaa Motiva Oy:n kiinteistön energiakatselmuksen toteutusohjeen mukaista katselmusta, käytettiin selvyyden vuoksi työn rakenteena kyseisessä ohjeessa
määriteltyä etenemisjärjestystä.
Työ käsittelee varsinaisen sähkönjakeluverkon rakenteen lisäksi sähkönkulutuksen mittauksen nykytilaa sekä sähkönhankintakustannuksia. Kustannusten pohjalta suoritettiin
vielä liittymätyyppi- ja tariffivertailu.
Kuntokadun kampuksen pääsähkönjakelussa havaittiin puutteita loistehon kompensoinnissa sekä energiankulutusseurannan kannalta sähkönkulutuksen mittauksessa. Sähkönhankintaan liittyen taas voitiin todeta tulevaisuudessa yksistään käyttöön tulevan keskijänniteliittymän selvät edut kustannuksissa vanhaan usean pienjänniteliittymän käyttöön
verrattuna.
Pääsähkönjakelun tarkastelu pyrittiin tekemään siten, että johtopäätökset nojaavat aina
alan kirjallisuuteen ja standardeihin tai muusta luotettavasta lähteestä saatuun tietoon.
Näin tarkastelulle saatiin vankka tietoon perustuva kanta, jonka ansiosta sen uskottavuus ja sen käytettävyys ehdotettuja toimenpiteitä toteutettaessa vahvistuvat.
Asiasanat: energiakatselmus, sähkönjakelu, sähkötariffit
ABSTRACT
Tampereen ammattikorkeakoulu
Tampere University of Applied Sciences
Degree programme in Electrical Engineering
Option of Electrical Power Engineering
BLOM, JONI:
Examination of the main electricity supply as a part of the energy audit
Bachelor's thesis 57 pages, appendices 8 pages
April 2013
The aim of this thesis was to carry out an examination of the main electricity supply on
the main campus of Tampere University of Applied Sciences. This examination is intended to be part of a larger Motiva –energy audit.
Besides the regular examination of the distribution network, this thesis included a review of the measuring of the current energy consumption, and a summation of the power acquisition costs. The summation of the power acquisition costs was followed by
comparisons between various electrical connections and electricity transmission tariffs.
Some shortcomings were found out in the reactive power compensation and in the electric supply meters from the viewpoint of energy monitoring. It was also discovered that
the medium voltage connection that will be used alone in the future, has obvious advantages compared to the use of multiple low voltage connections, which were the old
electricity connection type.
The examination of the main electricity supply was attempted to be done so that the
conclusions are always based on relevant literature and standards or on another reliable
source. This made it possible that the examination got a sound basis, which gave it more
reliability and hence its usability has been improved.
Key words: energy audit, electricity supply, electricity transmission tariff
4
SISÄLLYS
1 JOHDANTO ................................................................................................................ 6
2 POHJATIETOA .......................................................................................................... 7
2.1 Tampereen ammattikorkeakoulu ......................................................................... 7
2.1.1 Kuntokadun kampus ................................................................................. 7
2.1.2 Kuntokadun kampuksen sähkölaitteisto.................................................... 9
2.1.3 Kuntokadun kampus sähkönkäyttäjänä ................................................... 10
2.2 Energiakatselmus ............................................................................................... 11
2.2.1 Hankkeen toteutus ................................................................................... 12
2.2.2 Pääsähkönjakelun tarkastelun vaatimukset ............................................. 12
3 SÄHKÖNJAKELUVERKON RAKENNE .............................................................. 14
3.1 Jakelujärjestelmä ................................................................................................ 14
3.1.1 Jakelujärjestelmätyyppien määritykset ................................................... 14
3.1.2 Kuntokadun kampuksen sähkölaitteiston jakelujärjestelmä ................... 15
3.2 Liittymä .............................................................................................................. 15
3.2.1 Vanha pääsähkönjakelu ........................................................................... 15
3.2.2 Keskijänniteurakka ja uusi pääsähkönjakelu .......................................... 16
3.2.3 Nykytilanne ja tulevaisuus ...................................................................... 17
3.3 Muuntamot ......................................................................................................... 18
3.3.1 E-rakennuksen muuntamo....................................................................... 18
3.3.2 G-rakennuksen muuntamo ...................................................................... 19
3.3.3 Puistomuuntamo...................................................................................... 22
3.4 Pääkeskukset ...................................................................................................... 22
3.4.1 Pääkeskus PK1 ........................................................................................ 23
3.4.2 Pääkeskus PK2 ........................................................................................ 24
3.4.3 Pääkeskus PK3 ........................................................................................ 25
3.4.4 Pääkeskus PK4 ........................................................................................ 26
3.4.5 Pääkeskus PK5 ........................................................................................ 26
3.5 Loistehon kompensointi ..................................................................................... 27
3.5.1 Toteutus ................................................................................................... 28
3.5.2 Toimivuus ............................................................................................... 30
4 SÄHKÖNKULUTUKSEN MITTAUS ..................................................................... 34
5 SÄHKÖNHANKINTA ............................................................................................. 36
5.1 Sähkönhinnan muodostuminen .......................................................................... 36
5.2 Jakeluverkonhaltija ja nykyiset sähkösopimukset ............................................. 37
5.2.1 Myyntitariffivertailu................................................................................ 37
5.2.2 Siirtotariffivertailu................................................................................... 39
5
5.2.3 Pienjänniteliittymien ja keskijänniteliittymän vertailu ........................... 42
6 EHDOTETTAVAT TOIMENPITEET ..................................................................... 44
6.1 Loistehon kompensointi ..................................................................................... 44
6.2 Sähkönkulutuksen mittaus ................................................................................. 45
6.3 Sähkönhankinta .................................................................................................. 46
7 POHDINTA............................................................................................................... 47
LÄHTEET ....................................................................................................................... 48
LIITTEET ....................................................................................................................... 50
Liite 1. Kuntokadun kampuksen yksinkertaistettu pääjohtokaavio ........................... 50
Liite 2. Pääkeskuksen PK4 yliaaltoanalyysi ja tehotarkastelu .................................. 51
Liite 3. Sähkönkulutus- ja kustannuslaskenta ........................................................... 53
Liite 4. Keskijänniteliittymän siirtotariffivertailu ..................................................... 56
Liite 5. Pienjänniteliittymien ja keskijänniteliittymän vertailu ................................. 57
6
1
JOHDANTO
Työn tarkoituksena oli tehdä Pirkanmaan ammattikorkeakoulu Oy:lle pääsähkönjakelun
tarkastelu osana Tampereen ammattikorkeakoulun Kuntokadun kampuksella tehtävää
energiakatselmushanketta. Hanke suoritetaan energian tehokkaaseen käyttöön kannustavan asiantuntijayritys Motiva Oy:n kiinteistön energiakatselmuksen toteutusohjeen
mukaisesti syyskuun 2012 ja syyskuun 2013 välillä. Motiva Oy:n ohjeen mukaisen
energiakatselmuksen tulee pääsähkönjakelun osalta sisältää yleinen kuvaus sähkönjakeluverkon rakenteesta, energian mittauksesta ja sähkönhankinnasta sekä näille suoritetun
tarkastelun ja mahdollisten mittausten pohjalta ehdotettavat toimenpiteet.
Tämä työ käsittää edellä mainitun Motiva Oy:n toteutusohjeen mukaisen pääsähkönjakelun tarkastelun hieman vaadittua laajempana. Tarkoituksena ei ole kuitenkaan ottaa
kantaa sähkölaitteiston nykykuntoon eikä tarkastelu sisällä pääkeskustasoa pidemmälle
vietyä tarkastelua. Loistehon kompensoinnin kuntoon ja toimivuuteen kuitenkin otetaan
kantaa, koska kompensoinnin tila vaikuttaa suoraan loistehomaksuihin ja näin myös
sähkönhankintakustannusten suuruuteen.
7
2
POHJATIETOA
2.1
Tampereen ammattikorkeakoulu
Pirkanmaan ammattikorkeakoulu Oy hallinnoi Tampereen ammattikorkeakoulua, joka
tarjoaa korkeakoulutusta Pirkanmaan alueella useassa eri toimipisteessä ja kunnassa
(Tampereen ammattikorkeakoulu 2012). Päätoimipiste on Tampereella Kuntokadun
kampuksella, jonka vuoden 2010 alusta lähtien, Pirkanmaan ammattikorkeakoulun ja
Tampereen ammattikorkeakoulun yhdistyttyä, on muodostanut osoitteissa Kuntokatu 3
ja Kuntokatu 4 olevat kiinteistökokonaisuudet. Pirkanmaan ammattikorkeakoulu Oy
omistaa Kuntokadun kampuksen kiinteistöt, mutta opetusta on myös useassa eri vuokratilassa. Tämän vuoksi strategiana on kehittää Kuntokadun kampusta siten, että suurin
osa vuokratiloissa järjestetystä opetuksesta saataisiin siirrettyä Kuntokadun kampukselle
(Ojala 2010, 16).
2.1.1
Kuntokadun kampus
Kuntokadun kampuksen kiinteistömassa on kokonaisuudessa suuruudeltaan noin
260 000 m3 (Pihlajamaa 2012). Kuntokatu 3 kiinteistö on näistä suurempi, pinta-alan
ollessa 59 900 m2 kun taas Kuntokatu 4 kiinteistön pinta-ala on suuruudeltaan noin
11 400 m2. Kuntokatu 3 kiinteistön tiloissa koulutus keskittyy lähinnä tekniikkaan, ja
terveysalan koulutus taas on keskitetty Kuntokatu 4 kiinteistön tiloihin, joskin osittain
terveysalan opetusta on myös viereisten T-, U- ja V-rakennusten vuokratiloissa
(kuva 1).
8
KUVA 1. Tampereen ammattikorkeakoulun Kuntokadun kampus (Tampereen ammattikorkeakoulu 2013)
Kuntokatu 3 kiinteistö koostuu yhteensä kymmenestä rakennuksesta. Näistä kymmenestä rakennuksesta yhdeksän on nimetty aakkosilla kronologisesti A:sta I:hin ja ne muodostavat yhtenäisen rakennuskokonaisuuden. Näiden rakennusten tilat ovat pääasiallisesti opetuskäytössä siten, että osa rakennuksista koostuu pääosin teoria- ja ATKluokista, kun taas osa rakennuksista on lähinnä jonkun tietyn alan opetukseen tarkoitettuja, jolloin niissä on myös laboratoriotiloja. Kymmenennessä, muiden rakennusten
muodostamasta rakennuskokonaisuudesta erillään olevassa, L-rakennuksessa ei ole opetusta, vaan siellä on liikuntasali ja kuntosali pukuhuoneineen sekä opiskelijakuntayhdistys TAMKO ry:n toimisto- ja kerhotilat. Vuonna 1998 tehtiin kokonaishankesuunnitelma mittavasta rakentamis- ja perusparannusohjelmasta, johon kuului uusien C- ja Frakennuksien rakentaminen, G-rakennuksen purkaminen ja uuden isomman rakennuksen rakentaminen sen tilalle sekä kaikkien muiden kuuden opetuskäytössä olevan rakennuksen perusparantaminen (Kilpinen 2011, 7). Suunnitelma on vuoteen 2013 mennessä toteutettu jo lähes kokonaan, enää B-rakennuksen keittiön ja H-rakennuksen perusparantamisten ollessa kesken. Keskeneräisten saneeraustöiden on määrä valmistua
vuoteen 2014 mennessä.
Kuntokatu 4 kiinteistön rakennuskokonaisuus on rakennettu 1960-luvulla ja se muodostuu kolmesta rakennuksesta, jotka ovat P-, R- ja S-rakennukset. Näistä S-rakennus on
9
vielä suurilta osin alkuperäiskunnossa muutamista osittaisista 1990- ja 2000-luvulla
tehdyistä peruskorjaus- ja perusparannustöistä huolimatta, kun taas P- ja Rrakennuksille on molemmille tehty perusparannukset 2000-luvulla. Kesällä 2012 aloitettiin G- ja H-rakennusten hankkeiden yhteydessä Kuntokatu 3 ja Kuntokatu 4 kiinteistöt
yhdistävän Kuntokadun ylittävän yhdyskäytävän rakennustyöt. (Ojala 2010, 16)
2.1.2
Kuntokadun kampuksen sähkölaitteisto
Kuntokadun kampuksen sähkölaitteistokokonaisuus muodostaa luokan 2c sähkölaitteiston, koska sähkölaitteistoon kuuluu 20 kV nimellisjännitteeltään olevia muuntamoja.
Sähkölaitteistoluokitus perustuu Kauppa- ja teollisuusministeriön päätökseen sähkölaitteistojen käyttöönotosta ja käytöstä 5.7.1996/517, jonka pykälässä 2 sähkölaitteistosta
2c sanotaan seuraavaa:
Tässä päätöksessä tarkoittaa:
2) luokan 2 sähkölaitteisto:
c) sähkölaitteistoa, johon kuuluu yli 1 000 voltin nimellisjännitteisiä osia,
lukuun ottamatta sellaista sähkölaitteistoa, johon kuuluu vain enintään
1 000 voltin nimellisjännitteellä syötettyjä yli 1 000 voltin sähkölaitteita
tai niihin verrattavia laitteistoja. (KTMp 517 2§ 1996)
Luokan 2c sähkölaitteistolle tulee myös nimetä käytönjohtaja, koska Kauppa- ja teollisuusministeriön päätöksessä sähköalan töistä 5.7.1996/516 pykälässä 2 on säädetty seuraavaa:
Sähkölaitteiston haltijan on nimettävä käyttötöitä varten käytön johtaja,
1) jos sähkölaitteistoon kuuluu yli 1 000 voltin nimellisjännitteisiä osia,
lukuun ottamatta enintään 1 000 voltin nimellisjännitteellä syötettyjä yli
1 000
voltin
sähkölaitteita
tai
niihin
verrattavia
laitteistoja.
(KTMp 516 2§ 1996)
Näin ollen Tampereen ammattikorkeakoulun Kuntokadun kampuksen koko sähkölaitteistolle, myös sen pienjännitteiselle osuudelle, täytyy olla nimettynä käytönjohtaja,
10
jonka tehtävät on määritetty Kauppa- ja teollisuusministeriön päätöksessä sähköalan
töistä 5.7.1996/516 pykälässä 5 seuraavasti:
Käytön johtajan on huolehdittava siitä, että
1) sähkölaitteiston käytössä ja huollossa noudatetaan sähköturvallisuuslakia sekä sen nojalla annettuja säännöksiä ja määräyksiä sekä
2) käyttötöitä tekevät henkilöt ovat ammattitaitoisia ja riittävästi opastetut
tehtäviinsä. (KTMp 516 6§ 1996)
Yli 1 000 voltin vaihtojännitteisen sähkölaitteiston käytön johtajalla on oltava sähköpätevyys 1, mutta saman yhtenäisen sähkölaitteiston käytönjohtajuus voidaan jakaa osiin
useammalle riittävän sähköpätevyyden omaavalle henkilölle. Tällöin jos esim. suurjännitteisillä ja pienjännitteisillä laitteisto-osilla on nimettynä eri käytön johtajat, riittää
pienjännitteisen laitteisto-osuuden käytön johtajan pätevyydeksi sähköpätevyys 2.
(Tukes 2012)
Tampereen ammattikorkeakoulun Kuntokadun kampuksen käytön johtajia on nimettynä
kaksi; sähköpätevyyden 2 omaava Jarmo H. Lehtonen Pirkanmaan ammattikorkeakoulu
Oy:stä sekä rajoitetun sähköpätevyyden 1 omaava Hannu Kurkinen HK Sähköstä. Käytön johtajien tehtävät on jaettu siten, että Jarmo H. Lehtonen toimii kampuksen opetusja laboratoriokäyttöön tarkoitetun sähkölaitteisto-osan käytön johtajana ja Hannu Kurkinen toimii muun laitteisto-osan, eli kampuksen yli 1 000 V nimellisjännitteisten osien
sekä muun sähkönjakelun käytön johtajana (Kurkinen 2013).
2.1.3
Kuntokadun kampus sähkönkäyttäjänä
Kampuksen merkittävimpiä sähkönkäyttökohteita ovat ilmanvaihto, ATK-laitteet, suurkeittiölaitteet, valaistus sekä laboratoriotiloissa käytettävät laitteet. Valaistus on toteutettu pääosin loisteputkivalaisimilla. Tietokoneita kampuksella on varsin paljon, vähän
yli 2 000 kappaletta, joten niiden käyttämien hakkurivirtalähteiden voidaan olettaa vaikuttavan huomattavasti sähkön laatuun sekä esiintyvän loistehon suuruuteen.
11
Sähkönkulutus on suurimmillaan lukuvuoden aikana, eli syyskuun ja toukokuun välillä.
Sähköntoimittajalta saatavien keskituntitehojen perusteella voitiin tehdä havainnollistava kuvaaja, josta käy ilmi normaalin arkipäivän kuormitusprofiili (kuvio 1).
KUVIO 1. Vuorokauden keskituntitehot (Tampereen Sähkönmyynti Oy 2013)
Kuvaajasta nähdään tyypillisen arkipäivän pätö- sekä loiskeskituntitehot. Nähdään, että
yöllä iltakymmenen ja aamuviiden välisenä aikana tehot pysyvät hyvin pitkälti samana,
mutta aamukuudesta keskipäivän tienoille pätöteho suurenee selvästi, jonka jälkeen se
vakiintuu taas hetkeksi. Iltapäivästä pätöteho pienenee suhteellisen tasaisesti aina iltakymmeneen asti. Kuormitushuippu painottuu siis selvästi keskipäivälle. Loistehon jääminen suhteellisen pieneksi kuormitushuipunkin aikana puhuu vahvasti sen puolesta,
että kampuksella on käytössä loistehon kompensointilaitteisto tai -laitteistoja.
2.2
Energiakatselmus
Pirkanmaan ammattikorkeakoulu Oy on liittynyt kesällä 2012 Elinkeinoelämän yleiseen
toimenpideohjelmaan – palvelualan energiatehokkuusohjelmaan. Ohjeellisena energiansäästön kokonaistavoitteena on kulutuksen pieneneminen vähintään yhdeksällä prosentilla vuodesta 2005 vuoteen 2016 (Pihlajamaa 2012). Tämän johdosta Kuntokadun
kampuksella suoritetaan syyskuun 2012 ja syyskuun 2013 välillä työ- ja elinkeinoministeriön tukema energiakatselmus, jonka tavoitteena on aikaansaada energiatodistus sekä
tehdä Motiva Oy:n kiinteistön energiakatselmuksen ohjeiden mukainen raportti. Pääta-
12
voitteiden ohella pyritään kehittämään kampuksen jatkuvaa energiatehokkuusseurantaa
kokonaisuutena sekä mahdollisuuksien mukaan myös yksittäisten rakennuksien osalta.
2.2.1
Hankkeen toteutus
Energiakatselmushanke toteutetaan Tampereen ammattikorkeakoulun henkilökunnan ja
opiskelijoiden sekä Schneider Electric Finland Oy:n yhteistyönä. Työ- ja elinkeinoministeriön tukemaa energiakatselmusta tehdessä tulee hankkeessa olla nimettynä kaksi
katselmuksen vastuuhenkilöä, jotka vastaavat katselmuksesta ja sitä koskevan ohjeistuksen noudattamisesta ja joista toisella on Motivan myöntämä pätevyys LVI- ja toisella
sähköjärjestelmien katselmointiin (Motiva Oy 2013). Tämän vuoksi vastuuhenkilöiksi
on nimetty LVI-järjestelmien katselmointiin Motiva-pätevöitynyt Pirkko Pihlajamaa
Pirkanmaan ammattikorkeakoulu Oy:stä sekä sähköjärjestelmien katselmointiin Motivapätevöitynyt Juhani Manner Schneider Electric Finland Oy:stä.
Hankkeeseen osallistuvia insinööriopiskelijoita on yhteensä kymmenen, ja he ovat pääosin kolmannen vuosikurssin sähköisen talotekniikan tai LVI-talotekniikan opiskelijoita. Mukana on tosin myös yksi rakennustekniikan ja yksi sähkövoimatekniikan opiskelija. Opiskelijoiden päärooli hankkeessa on tietojen keräys tarkasteltavista kiinteistöistä ja
energiakatselmukseen vaadittavien mittausten suorittaminen sekä niiden tulkinta ja niistä raportointi.
2.2.2
Pääsähkönjakelun tarkastelun vaatimukset
Motivan ohjeen mukaisen energiakatselmuksen tulee pääsähkönjakelun osalta sisältää
yleinen kuvaus sähkönjakeluverkon rakenteesta, energian mittauksesta ja sähkönhankinnasta sekä näille suoritetun tarkastelun ja mahdollisten mittausten pohjalta ehdotetut
toimenpiteet.
Keskeisimmät asiat sähkönjakeluverkon rakennetta tarkasteltaessa ovat liittymän jännite
ja liittymisteho, sähkönjakelujärjestelmän tyyppi, muuntamoiden ja pääkeskusten sijainti sekä loistehon kompensoinnin toteutus. (Kiinteistön energiakatselmuksen toteutus…
2004, 34)
13
Energian mittauksen tarkastelussa tulee kuvata laskutus- ja alamittauksista vaikutusalueineen ja ottaa kantaa nykyisen mittaroinnin riittävyyteen ja tarkoituksenmukaisuuteen
energian käytön ja kustannusten hallinnan kannalta tarkasteltuna. (Kiinteistön energiakatselmuksen toteutus… 2004, 34)
Sähkönhankinnan tarkastelussa kuvataan kohteen sähkönhankintaa myynnin ja siirron
osalta sekä arvioidaan nykyisten tariffien edullisuutta. Tariffivertailu tulisi esittää kaikkien kohteessa mahdollisesti kyseeseen tulevien paikallisen jakeluverkonhaltijan vaihtoehtoisten siirto- ja myyntitariffien välillä. Tariffivertailua ei kuitenkaan tarvitse myyntitariffin osalta tehdä, mikäli kohteen sähkönmyynti on kilpailutettu. (Kiinteistön energiakatselmuksen toteutus… 2004, 34)
Tarkastelun lopuksi tehtävien lausuntojen ja toimenpide-ehdotusten tulisi ottaa kantaa
sähkökustannusten säästömahdollisuuksiin. Hyviä toimenpidekohteita sähkökustannusten pienentämiseksi voivat esimerkiksi olla siirto- ja/tai myyntitariffin vaihto, huipputehomaksujen rajoittaminen, loistehon kompensoinnin parantaminen loistehomaksujen
välttämiseksi, kulutuksen ajoittaminen sekä perus- ja vuosimaksujen mahdollinen pienentäminen. (Kiinteistön energiakatselmuksen toteutus… 2004, 43)
14
3
SÄHKÖNJAKELUVERKON RAKENNE
3.1
Jakelujärjestelmä
Sähkölaitteistoissa käytettävät jakelujärjestelmät luokitellaan maadoitustavan perusteella TT-, IT- tai TN-järjestelmäksi. TT-järjestelmä on hyvin harvinainen Suomessa, mutta
se on yleinen Keski- ja Etelä-Euroopassa. IT-järjestelmä on Suomessa käytössä sairaaloiden leikkaussaleissa sekä yleisesti myös teollisuusprosesseissa, koska se ei ole yhtä
käyttökeskeytysaltis vikatilanteessa kuin muut jakelujärjestelmät, ja näin sähkönsyöttö
pystytään turvaamaan mahdollisimman pitkään. TN-järjestelmä on Suomessa sähkönjakelussa yleisimmin käytetty näistä kolmesta, koska sillä on suuri etu muihin järjestelmiin verrattuna; suureksi kasvavien vikavirtojen ansiosta syötön nopea poiskytkentä
voidaan toteuttaa yleensä ylivirtasuojilla. (Tiainen 2008, 35–39)
3.1.1
Jakelujärjestelmätyyppien määritykset
TT-järjestelmässä yksi piste on maadoitettu suoraan, ja sähkölaitteiston jännitteelle alttiit osat on yhdistetty jakelujärjestelmän maadoituselektrodeista sähköisesti riippumattomiin erillisiin maadoituselektrodeihin. (Tiainen 2008, 39)
IT-järjestelmässä kaikki jännitteiset osat on eristetty maasta tai yksi piste voi olla yhdistetty maahan impedanssin kautta, mutta sähkölaitteiston jännitteelle alttiit osat on yhdistetty suoraan maahan. (SFS 6000-1 2012, 46)
TN-järjestelmissä yksi piste on yhdistetty suoraan maahan ja sähkölaitteiston jännitteelle alttiit osat on yhdistetty tähän pisteeseen suojamaadoitusjohtimella tai PENjohtimella. TN-järjestelmiä on kolmea eri tyyppiä, ja ne jaotellaan nolla- ja suojajohtimen keskinäisen järjestelyn perusteella siten, että TN-S-järjestelmässä on erillinen nolla- (N) ja suojamaadoitusjohdin (PE) koko järjestelmässä, TN-C-järjestelmässä on nolla- ja suojamaadoitusjohdintoiminnot yhdistetty yhteen johtimeen (PEN) koko järjestelmässä ja näiden kahden yhdistelmässä TN-C-S-järjestelmässä nolla- ja suojamaadoitusjohdintoiminnot on yhdistetty yhteen johtimeen osassa järjestelmää. (SFS 6000-1
2012, 39)
15
3.1.2
Kuntokadun kampuksen sähkölaitteiston jakelujärjestelmä
Kuntokadun kampuksella on aikaisemmin ollut käytössä TN-C-järjestelmä, mutta viimeisen 15 vuoden aikana tehtyjen laajojen saneeraustöiden johdosta kampuksen sähkölaitteiston jakelujärjestelmä on uusittu lähes täysin TN-S-järjestelmäksi. Tämä johtuu
siitä, että 1990-luvulla elektroniikkalaitteiden nopean lisääntymisen myötä kiinteistöjen
sähköverkkoja yleisesti muutettiin häiriösuojauksen kannalta parempaan TN-Sjärjestelmään. Mutta koska vanha TN-C-järjestelmä on ainakin osittain käytössä D-, Lja S-rakennuksissa, on jakelujärjestelmä ainakin näiltä osin TN-C-S-järjestelmää. Yleisesti sähkönjakelujärjestelmissä käytettyyn tapaan, myös Kuntokadun kampuksella
muuntajien ja pääkeskusten välinen pienjänniteverkko on TN-C-järjestelmää, eli muuntajien tähtipisteet on yhdistetty suoraan maahan. Näistä tähtipisteistä lähtevät PENjohtimet on erotettu vasta pääkeskustasolla erillisiksi PE- ja N-johtimiksi.
3.2
Liittymä
Tampereen ammattikorkeakoulun Kuntokadun kampuksen sähköliittymä on muodostunut neljästä erillisestä pienjänniteliittymästä vuoteen 2012 saakka, jolloin aloitettiin
kampuksen pääsähkönjakeluun kohdistuva keskijänniteurakka. Keskijänniteurakka tehtiin kesällä 2012, mutta sen myötä tehtäväksi tulevien muiden pääsähkönjakeluun kohdistuvien muutosten on kuitenkin tarkoitus valmistua vasta kesällä 2013. Kun kaikki
pääsähkönjakeluun kohdistuvat muutokset ovat valmiita, on koko Kuntokadun kampuksen tarkoitus olla liitettynä samaan keskijänniteliittymään, jolloin sähkönsyöttö saadaan
turvattua nykyistä paremmin. Koko kampuksen kattavan yhden keskijänniteliittymän
toinen suuri hyöty tulee olemaan säästön aikaansaaminen sähkönhankintakustannuksissa aikaisempaan verrattuna.
3.2.1
Vanha pääsähkönjakelu
Vanhan pääsähkönjakelun neljästä liittymästä kolme oli Kuntokatu 3 kiinteistön liittymiä ja yksi oli Kuntokatu 4 kiinteistön liittymä. Kaikki liittymät olivat nimellisjännitteeltään 400 V olevia pienjänniteliittymiä. Kampuksen alueella oli kaksi muuntamoa,
mutta muuntajat olivat paikallisen jakeluverkonhaltijan Tampereen sähköverkko Oy:n
16
omistuksessa. Toinen muuntamoista sijaitsi Kuntokatu 3 kiinteistön E-rakennuksessa ja
sen kaksi 20/0,4 kV nimellisjännitteeltään olevaa muuntajaa, T1 ja T2, syöttivät kahta
Kuntokatu 3 kiinteistön pääkeskusta, PK1 ja PK2. Toinen muuntamo oli puistomuuntamo, joka sijaitsi H-rakennuksen Kuntokadun puoleisen päädyn lähellä. Puistomuuntamossa oli yksi muuntaja, T3, ja se syötti Kuntokatu 3 kiinteistön pääkeskusta PK3
sekä Kuntokatu 4 kiinteistön pääkeskusta PK4.
Muuntajan T1 nimellisteho oli 500 kVA, kun taas muuntajien T2 ja T3 kummankin nimellisteho oli 800 kVA. Pääkeskuksen PK1 liittymän koko oli 3x800 A, pääkeskuksien
PK2 ja PK3 liittymien koot olivat 3x1 000 A ja PK4 liittymän koko taas oli
3x630 A. Ainoa vanhassa pääsähkönjakelussa ollut varasyöttöyhteys oli pääkeskusten
PK1 ja PK2 välillä. Koska pääkeskusta PK1 syöttävä muuntaja T1 ei ollut teholtaan
riittävän suuri kattamaan molempien pääkeskusten kuormituksia, piti varasyöttötilanteessa verkosta kytkeä pois vähemmän välttämättömiä kuormituksia, jotta kokonaiskuormitus olisi korkeintaan muuntajan nimellistehon suuruinen. Koska muuntajan T3
syöttämien pääkeskusten PK3 ja PK4 jakelusta varasyötöt puuttuivat kokonaan, olisi
esimerkiksi muuntajavian tai -huollon vuoksi molempien pääkeskusten jakelualueet
jääneet täysin sähköttä.
3.2.2
Keskijänniteurakka ja uusi pääsähkönjakelu
Kesän 2012 aikana kampuksella aloitettiin keskijänniteurakka, jonka tarkoituksena oli
muuttaa kampuksen sähköliittymä keskijänniteliittymäksi. Keskijänniteurakkaan ryhtymisen syy oli sähkönsyötön turvaaminen, koska aikaisemmassa pääsähkönjakelussa ei
ollut toimivia koko kuormituksen kattavia varasyöttöyhteyksiä. Keskijänniteurakkaan
ryhtymistä puolsi suuresti myös puretun G-rakennuksen tilalle rakennettavan suuremman G-rakennuksen suuri tehontarve, jota ei jo olemassa olevilla pienjänniteliittymillä
olisi kyetty kattamaan, eikä Tampereen Sähköverkko Oy olisi suostunut tuomaan Kuntokadun kampukselle enää enempää pienjänniteliittymiä. Pienjänniteliittymien lisääminen ei myöskään olisi ollut pitkällä aikavälillä tarkasteltuna taloudellisesti yhtä kannattavaa kuin molempien kiinteistöjen saattaminen yhden ja saman keskijänniteliittymän
taakse. Keskijänniteliittymä on pienjänniteliittymiä taloudellisesti kannattavampi vaihtoehto, koska tällöin siirtotariffin hinnat pienenevät oleellisesti kun vertaa useaan eri
pienjänniteliittymään, joista jokaisesta peritään liittymäkohtaiset perusmaksut ja joilla
17
on myös keskijänniteliittymää kalliimmat siirtotariffit (Tampereen Sähköverkko Oy
2013).
Nykyistä 20 kV keskijänniteverkkoa rakennettaessa E-rakennuksen kellarissa sijaitsevan muuntamon molemmat muuntajat sekä keskijännitekojeisto siirtyivät Pirkanmaan
ammattikorkeakoulu Oy:n omistukseen, ja muuntamon muuntajista T1 vaihdettiin suurempaan 800 kVA nimellisteholtaan olevaan muuntajaan, jotta pääkeskusten PK1 ja
PK2 välinen varasyöttöyhteys saadaan täydentehon kattavaksi yhteydeksi. Uuden Grakennuksen kellaritilaan rakennettiin uusi muuntamo, johon sijoitettiin kaksi uutta
1 000 kVA nimellisteholtaan olevaa muuntajaa T4 ja T5 sekä pien- ja keskijännitekojeistot. G-rakennukseen tuli myös oma pääkeskuksensa PK5. Lisäksi vielä Crakennuksen päähän rakennettiin erillinen puistomuuntamo, jonne tuli keskijännitekojeisto sekä tilavaraukset kahdelle muuntajalle tulevaisuuden mahdollisen lisärakentamisen vuoksi. Uusi 20 kV keskijänniteliittymä tulee Tampereen Sähköverkko Oy:n kahdelta eri sähkölaitteistolta G-rakennuksen muuntamoon. Tältä G-rakennuksen muuntamolta tehtiin keskijänniteyhteys E-rakennuksen muuntamoon suoraan sekä uuden puistomuuntamon kautta, jolloin saatiin muodostettua sisäinen rengasverkkorakenne.
3.2.3
Nykytilanne ja tulevaisuus
Kesällä 2012 rakennetun keskijänniteverkon myötä tarvittavat pääsähkönjakelun muutokset eivät vielä ole kaikki valmiita, joten Kuntokadun kampuksella on keskijänniteliittymän lisäksi olemassa vielä kaksi pienjänniteliittymää. Näistä nimellisjännitteeltään
400 V olevista pienjänniteliittymistä toinen kattaa koko Kuntokatu 4 sähkönjakelun ja
toinen kattaa kokonaan I- ja H-rakennuksen sekä osittain B-rakennuksen osalta Kuntokatu 3 kiinteistön sähkönjakelun. Tampereen Sähköverkko Oy:n omistukseen jäänyt
Kuntokadulla sijaitseva vanha puistomuuntamon muuntaja T3 syöttää näitä vielä käytössä olevia pienjänniteliittymiä, ja ne ovat 3x1 000 A kooltaan oleva pääkeskukselle
PK3 tuleva liittymä sekä 3x630 A kooltaan oleva pääkeskukselle PK4 tuleva liittymä.
Muutoin Kuntokatu 3 kiinteistön sähkönjakelu on jo nimellisjännitteeltään 20 kV olevan keskijänniteliittymän jakelussa.
Pääsähkönjakeluun tehtävät muutokset on tarkoitus saattaa valmiiksi kesällä 2013, jolloin näistä kahdesta vielä olemassa olevasta pienjänniteliittymästä päästäisiin eroon ja
18
koko Kuntokadun kampuksen sähkönjakelu saataisiin saman keskijänniteliittymän taakse. Tehtäviä muutoksia ovat pääkeskuksien PK3 ja PK4 uusien liittymiskaapelien vedot
G-rakennuksen muuntamo- ja pääkeskustiloihin sekä näihin liittyvät kojeistoihin kytkennät ja PK4 tapauksessa vanhojen ja uusien kaapelien jatkoliitokset. Pääkeskuksen
PK3 on tarkoitus tulevaisuudessa saada syöttönsä muuntamotiloissa sijaitsevalta pienjännitekojeistolta G-PJK-T4 ja pääkeskuksen PK4 syöttö taas tulisi pääkeskukselta
PK5. Pienjännitekojeiston ja pääkeskuksen PK5 välille tulee myös varasyöttöyhteys,
jolloin pääkeskuksien PK3, PK4 ja PK5 syötöt on mahdollista toteuttaa kummalta tahansa G-rakennuksen muuntajalta. Liitteenä 1 on itse tekemäni yksinkertaistettu pääjohtokaavio, josta käy ilmi verkon rakenne liittymältä pääkeskustasolle, kun kaikki pääsähkönjakelun muutokset ovat valmiita.
3.3
Muuntamot
Pirkanmaan ammattikorkeakoulu Oy:n omistuksessa olevia muuntamoita Kuntokatu 3
kiinteistön alueella on yhteensä kolme, jotka ovat edellä mainitut; E-rakennuksen muuntamo, G-rakennuksen muuntamo sekä erillinen puistomuuntamo. Muuntajia muuntamoissa on nykyhetkellä yhteensä neljä, mutta myös tulevaisuuden mahdollinen lisärakentaminen ja tämän todennäköisesti tuovan tehontarpeenkasvu on huomioitu rakentamalla puistomuuntamoon tilavaraukset kahdelle muuntajalle.
3.3.1
E-rakennuksen muuntamo
E-rakennuksen muuntamo sijaitsee 0-kerroksessa tilassa E0-23. Muuntamossa on kaksi
jakelumuuntajaa, T1 ja T2, sekä keskijännitekojeisto E-KJK-01. Molemmat muuntajat
ovat nimellisjännitteeltään 20/0,4 kV ja nimellisteholtaan 800 kVA olevia hermeettisesti
suljettuja öljyeristeisiä jakelumuuntajia.
Muuntaja T1 on keskijänniteurakan yhteydessä kesällä 2012 vaihdettu 500 kVA tehoisesta muuntajasta suurempitehoiseen GBE:n valmistamaan 800 kVA muuntajaan, jotta
muuntajien T1 ja T2 syöttämien pääkeskusten välisestä varasyöttöyhteydestä saataisiin
täysitehoinen. Muuntaja T2 on aikaisemmin Tampereen Sähköverkko Oy:n omistuksessa ollut France Transfon valmistama jakelumuuntaja.
19
Keskijännitekojeisto E-KJK-01 on muuntajan T2 tapaan aikaisemmin Tampereen Sähköverkko Oy:n omistuksessa ollut. Kojeisto on Merlin Gerinin valmistama ja se muodostuu yhteensä neljästä kennosta; kahdesta syöttökennosta sekä kahdesta jakelumuuntajakennosta. Toisesta syöttökennosta on yhteys G-rakennuksen muuntamoon ja toisesta
uuteen puistomuuntamoon. Katkaisijat ovat SF6-eristeisiä. Molempien jakelumuuntajakennojen sulakkeiden koot ovat 3x40 A ja niiltä tulee syötöt muuntajille T1 ja T2.
3.3.2
G-rakennuksen muuntamo
Vuonna 2012 uuteen G-rakennukseen rakennettu muuntamo sijaitsee rakennuksen kellaritiloissa ja siellä on omiin huoneisiinsa sijoitettuna kaksi jakelumuuntajaa, T4 ja T5.
Muuntaja T4 sijaitsee tilassa G00-33 ja muuntaja T5 tilassa G00-32, lisäksi tilassa G0031 on keskijännitekojeisto G-KJK-01 sekä pienjännitekojeisto G-PJK-T4.
Molemmat muuntajat ovat samaan aikaan vuonna 2012 käyttöönotettuja nimellisjännitteeltään 20/0,4 kV ja nimellisteholtaan 1 000 kVA olevia valuhartsieristeisiä kuivamuuntajia. Toisin kuin E-rakennuksen muuntamon muuntajien tapauksessa, Grakennuksen molemmilla muuntajilla on lämpötilavahdit, jotka on kytkettyinä kampuksella käytössä olevaan Schneider Electricin ylläpitämään rakennusautomaatiojärjestelmään (kuva 2).
KUVA 2. Muuntajien T4 ja T5 lämpötilavahdit (Kuva: Joni Blom 2013)
20
Muuntajien lämpötilavahdeille on asetettu muuntajavalmistajan antamat lämpötilan hälytys- ja laukaisurajat. Rakennusautomaatiojärjestelmän kautta muuntajien lämpötiloja
voidaan tarkkailla sekä lisäksi kiinteistöautomaatiojärjestelmään tulee hälytys esimerkiksi muuntajan lämpötilan ylittäessä sille asetetun hälytysrajan arvon. Tällöin voidaan
välttyä muuntajan ylikuumenemisen aiheuttamalta mahdolliselta sähkökatkokselta tai
muuntajan vahingoittumiselta, koska hälytystiedon tultua voidaan ryhtyä tilanteen vaatimiin toimenpiteisiin ennen kuin lämpötila ehtii ylittämään asetellun laukaisurajan tai
vahingoittaa muuntajaa. Vastaavan järjestelmän toteutus E-rakennuksen muuntamoonkin olisi suositeltavaa. Sen ei pitäisi olla vaikeasti toteutettavissa, koska molemmat
muuntajat on varustettu lämpömittareilla, mutta lämpötilatietoja ei vaan ole viety rakennusautomaatiojärjestelmään.
Keskijännitekojeisto G-KJK-01 on Siemensin Simosec -mallia ja se muodostuu kymmenestä kennosta; kaksi liittymäkennoa rengassyöttöyhteyksille, pitkittäiskatkaisijakenno, mittauskenno, syöttökennot puistomuuntamolle ja E-rakennuksen muuntamolle
sekä yhteensä neljä jakelumuuntajakennoa, joista kaksi muuntajille T4 ja T5 sekä kaksi
varalle tulevaisuuden lisäyksiä varten (kuva 3).
KUVA 3. Keskijännitekojeiston G-KJK-01 liittymä- ja katkaisijakennot (Kuva: Joni
Blom 2013)
21
Kuvassa 3 vasemmalla ja keskellä näkyvien liittymäkennojen rengassyötöt tulevat
Tampereen Sähköverkko Oy:n sähkölaitteistoilta M76 Hipposkylä ja M1443 Kuntokatu.
Koska syötöt tulevat kyseiselle keskijännitekojeistolle, toimii kuvassa oikealla näkyvä
pitkittäiskatkaisijakenno koko kiinteistön pääkatkaisijana. Katkaisijakennon viereinen
mittauskennoon liitetty sähkömittari mittaa näin ollen koko liittymän kulutusta. Kojeiston nimellisjännite on 24 kV ja sen terminen oikosulkukestoisuus on 20 kA. Katkaisijat
ovat SF6-eristeisiä.
Pienjännitekojeisto G-PJK-T4 on UTU Oy:n NALLE -mallin kojeisto, jonka nimellisvirta on 1 600 A, terminen nimelliskestovirta on 30 kA ja dynaaminen kestovirta on
65 kA. Keskuksen pääkytkimenä on Schneider Electricin Masterpact -tehokatkaisija,
jonka tarkempi malli on NW16 H1 (kuva 4).
KUVA 4. G-PJK-T4 pienjännitekojeiston Schneider Electricin Masterpact pääkatkaisija (Kuva: Joni Blom 2013)
22
Pääkatkaisijan nimellisvirta on 1 600 A ja se on varustettu Micrologic 5.0H suojareleellä. H-tyypin suojareleellä on sen päätoimintojen lisäksi monia muita ominaisuuksia, siltä on esimerkiksi mahdollista saada paljon eri mittaustietoja väyläliitännän
kautta. Katkaisijoita on kaksi samanlaista rinnan; toinen muuntajalta T4 tulevalle syötölle ja toinen pääkeskukselta PK5 tulevalle varasyöttöyhteydelle. Molempien katkaisijoiden asettelu on 1 600 A. Samanlainen katkaisija on myös pääkeskuksen PK3 lähdölle, mutta tämän katkaisijan asettelu on 1 000 A.
3.3.3
Puistomuuntamo
Puistomuuntamo on erillinen vuonna 2012 keskijänniteurakan yhteydessä rakennettu
muuntamorakennus C-rakennuksen Teiskontien puoleisen päädyn vieressä. Puistomuuntamossa on keskijännitekojeisto MU-KJK-01 sekä tilavaraukset kahdelle jakelumuuntajalle. Muuntamossa ei vielä ole muuntajia, koska sen rakentamisen pääsyy oli
tulevaisuuden lisärakentamisen tuoma tehontarpeen kasvu.
Keskijännitekojeisto MU-KJK-01 on Siemensin Simosec -mallia ja se muodostuu viidestä kennosta; syöttökennot G- ja E-rakennuksen muuntamoille, kaksi jakelumuuntajakennoa muuntajavarauksille (T6 ja T7) sekä yksi tyhjä varakenno. Kojeiston nimellisjännite on 24 kV ja sen terminen oikosulkukestoisuus on 20 kA. Katkaisijat ovat SF6eristeisiä.
3.4
Pääkeskukset
Pääkeskuksia Kuntokadun kampuksella on yhteensä viisi, joista neljä, PK1, PK2, PK3
ja PK5, sijaitsee Kuntokatu 3 kiinteistössä ja yksi, PK4, Kuntokatu 4 kiinteistössä
(kuva 5).
23
KUVA 5. Pääkeskusten sijainnit ja jakelualueet (Pääjohtokaavio 2013)
Kuvassa 5 on esitettynä jokaisen pääkeskuksen sijainti sekä niiden jakelualueet. Lisäksi
kuvasta käy hyvin ilmi edellä esiteltyjen E- ja G-rakennuksien muuntamoiden sijainnit;
PK1 ja PK2 sijaitsevat E-rakennuksen muuntamotilassa ja kuvassa pääkeskusten lisäksi
esitetty pienjännitekojeisto G-PJK-T4 taasen sijaitsee G-rakennuksen muuntamotiloissa.
Kuntokatu 4 kiinteistöä ei ole esitetty oikeassa muodossaan, koska muutoinkin käy ilmi,
että sen jakelun hoitaa kiinteistön ainoa pääkeskus PK4.
3.4.1
Pääkeskus PK1
Muuntajalta T1 syöttönsä saava pääkeskus PK1 sijaitsee E-rakennuksen muuntamotilassa E0-23. Pääkeskuksen PK1 jakelualueeseen kuuluvat A-, E- ja F-rakennukset.
Pääkeskus PK1 on vuonna 2000 F-rakennuksen rakentamisen yhteydessä uusittu Ikaalisten Keskussähkö Oy:n valmistamaan IKNB kojeistoon, jonka nimellisvirta on
24
1 250 A, terminen nimelliskestovirta on 31,5 kA ja dynaaminen kestovirta on 66,2 kA.
Syöttökatkaisijana keskuksessa on ABB:n SACE S7 -katkaisija (kuva 6).
KUVA 6. Pääkeskuksen PK1 ABB:n SACE S7 -pääkatkaisija (Kuva: Joni Blom 2013)
Katkaisija ei itsessään sisällä ylivirtarelettä, joten suojaus on toteutettu mikroprosessoripohjaisella PR211 -ylivirtareleellä, jonka asettelu on 750 A. Asettelun ollessa 750 A,
vastaa se noin 520 kVA tehoa.
Keskuksella on lisäosa PK1.A, joka on vuonna 1998 A-rakennuksen saneerauksen yhteydessä asennettu Ikaalisten Keskussähkö Oy:n IKN mallinen kojeisto, jonka nimellisvirta on 800 A, nimelliskestovirta on 21,6 kA ja dynaaminen kestovirta on 42,6 kA.
Pääkeskuksella PK1 lähtö PK1.A kojeistolle on suojattu PR211 -ylivirtareleellä varustetulla ABB:n SACE S6 -katkaisijalla, jonka asettelu on 720 A, itse PK1.A kojeiston pääkytkimenä on 800 A nimellisvirraltaan oleva kuormankytkin.
3.4.2
Pääkeskus PK2
Muuntajalta T2 syöttönsä saava pääkeskus PK2 sijaitsee pääkeskus PK1:n tavoin Erakennuksen muuntamotilassa E0-23 ja sen jakelualueeseen kuuluvat C-, D- ja L-
25
rakennukset kokonaisuudessaan sekä B-rakennuksen Teiskontien puoleinen puolikas
rakennuksen suurkeittiö mukaan lukien.
Pääkeskus PK2 on vuonna 1999 C-rakennuksen rakentamisen yhteydessä asennettu
Ikaalisten Keskussähkö Oy:n valmistama malliltaan IKN oleva kojeisto, jonka nimellisvirta on 1 250 A, terminen nimelliskestovirta on 31,5 kA ja dynaaminen kestovirta on
66,2 kA. Syöttökatkaisijana keskuksessa on ABB:n SACE S7 -katkaisija, jonka suojaus
on
toteutettu
pääkeskuksen
PK1
tavoin
mikroprosessoripohjaisella PR211
-
ylivirtareleellä, jonka asettelu on 1 125 A, vastaten noin 780 kVA tehoa. Pääkeskusten
PK1 ja PK2 välisen varasyöttöyhteyden pääkytkimenä toimii 1 250 A nimellisvirraltaan
oleva kuormankytkin.
3.4.3
Pääkeskus PK3
Pääkeskus PK3 sijaitsee H- ja B-rakennuksien rajamailla pohjakerroksessa tilassa
B00-27. Keskuksen jakelualuetta ovat B-rakennuksen Kuntokadun puoleinen puolikas
sekä H- ja I-rakennukset. Keskukselle tulee vielä muusta kiinteistön verkosta erillään
oleva pienjänniteliittymä vanhan puistomuuntamon jakelumuuntajalta T3. Tulevaisuudessa keskuksen on tarkoitus saada syöttönsä G-rakennuksen pienjännitekojeistolta
G-PJK-T4.
Pääkeskuksen PK3 kojeisto on Tampereen Keskustekniikka Oy:n valmistama ja sen
nimellisvirta on 1 250 A, terminen nimelliskestovirta on 25 kA ja dynaaminen kestovirta on 50 kA. Syöttökatkaisijana keskuksessa on ABB:n SACE S7 -katkaisija, jonka suojaus on toteutettu pääkeskusten PK1 ja PK2 tavoin mikroprosessoripohjaisella PR211 ylivirtareleellä, jonka asettelu on 1 250 A. Liittymiskaapelointi on toteutettu viidellä
kaapelilla, joiden jokaisen suojana toimii 200 A nimellisvirraltaan olevat kahvasulakkeet. Rinnakkaisten kahvasulakkeiden yhteenlaskettu nimellisvirta on tällöin 1 000 A.
Liittymän koon ollessa 1 000 A, vastaa se noin 690 kVA tehoa.
26
3.4.4
Pääkeskus PK4
Pääkeskus PK4 on Kuntokatu 4 kiinteistön ainoa pääkeskus ja näin sen jakeluun kuuluu
koko kiinteistö. Kojeisto sijaitsee P-rakennuksen kellarissa tilassa P0-06. Keskukselle
tulee vielä pienjänniteliittymä vanhan puistomuuntamon jakelumuuntajalta T3. Tulevaisuudessa keskuksen on tarkoitus saada syöttönsä G-rakennuksen pääkeskukselta PK5.
Keskuksen tunnus ennen Pirkanmaan ammattikorkeakoulun ja Tampereen ammattikorkeakoulun yhdistymistä oli PKB01 ja vain tämä tunnus löytyy keskuksen kannesta.
Keskus on Ikaalisten Keskussähkö Oy:n IKNB mallin kojeisto, jonka nimellisvirta on
630 A, terminen nimelliskestovirta on 21,6 kA ja dynaaminen kestovirta on 42,6 kA.
Keskus on asennettu vuonna 2002 P-rakennuksen saneerauksen yhteydessä. Keskuksella ei ole katkaisijaa, vaan erotuslaitteena toimii kytkinvaroke, jossa suojana on nimellisvirraltaan 630 A olevat kahvasulakkeet. Liittymän ollessa kooltaan 630 A, vastaa se
tällöin noin 440 kVA tehoa.
3.4.5
Pääkeskus PK5
Pääkeskus PK5 sijaitsee G-rakennuksen alimmassa kerroksessa tilassa G00-35. Kojeisto
vastaa G-rakennuksen sähkönjakelusta. Koska sähkönjakeluun kohdistuvien muutostöiden jälkeen kojeisto tulee syöttämään pääkeskusta PK4, kuuluu periaatteessa tällöin
koko Kuntokatu 4 kiinteistökin pääkeskuksen PK5 jakeluun.
Keskus on vuonna 2012 valmistettu ja käyttöönotettu keskusvalmistaja UTU Oy:n kojeisto mallia N400. Kojeiston nimellisvirta on 1 600 A, terminen nimelliskestovirta on
50 kA ja dynaaminen kestovirta on 110 kA. Keskuksen pääkatkaisijana on kojeiston
G-PJK-T4 tapaan Schneider Electricin Masterpact -tehokatkaisija, jonka tarkempi malli
on NW16 H1. Pääkatkaisijan nimellisvirta on 1 600 A ja se on varustettu myös Micrologic 5.0H -suojareleellä. Katkaisijan asettelu on 1 600 A ja tämä vastaa noin 1 100
kVA tehoa. Katkaisijoita on kaksi samanlaista rinnan, koska keskukselle tulee kaksi
syöttöä; toinen syöttö suoraan muuntajalta T5 ja toinen varalle tarkoitettu syöttö pienjännitekojeistolta G-PJK-T4.
27
Pääkeskuksen kaikki lähdöt alakeskuksille on toteutettu uudenaikaisilla kompaktikatkaisijoilla kytkinvarokkeiden sijaan. Kompaktikatkaisijat ovat NXS -mallia ja ne ovat
lähdön koosta riippuen nimellisvirraltaan 100 - 630 A. Katkaisijat on varustettu Etyypin Micrologic -suojareleillä. Suojareleiltä on mahdollista saada kuormitustietoja
niihin kytkettävän väylän kautta ja tämä ominaisuus olisikin tarkoitus jatkossa ottaa
käyttöön ensisijaisesti verkon seurantaa varten. Tämä palvelee huoltoa ja kunnossapitoa,
mutta lisäksi ominaisuutta voidaan käyttää opetuksessa (TSS Group Oy 2010, 18).
3.5
Loistehon kompensointi
Loisteho kuvaa jännitteen ja virran vaihe-erosta johtuvaa näennäistehon ja pätötehon
erotusta ja se on pätötehon ohella joidenkin kulutuslaitteiden, kuten muuntajien ja moottorien, toiminnalle välttämätön. Lisäksi epälineaariset kuormat, kuten useimmat elektroniikkalaitteet, tuottavat verkkoon yliaaltovirtoja eli perustaajuuden monikertoja, jotka
vaikuttavat kuormituksen ottamaan kokonaisvirtaan ja lisäävät näin verkkoon loistehon
lisäksi säröä. Loisteho ei kuitenkaan ole pätötehon tavalla työtä tekevää tehoa, vaan se
värähtelee kuorman ja siirtoverkon välillä, jolloin se aiheuttaa käytännössä työn tekemisen kannalta ylimääräisiä siirtohäviöitä ja jännitehäviöitä (Mäkinen & Kallio 2004, 17–
18).
Koska sähköverkossa esiintyvä loisteho on yleensä induktiivista, voidaan sitä kompensoida kapasitiivisella loisteholla kondensaattorien avulla, jotka on kannattavinta sijoittaa
mahdollisimman lähelle loistehoa tarvitsevaa kulutuspistettä (Kauppila, Tiainen & Ylinen 2009, 65). Tästä johtuen sähkönjakeluyhtiöt perivät kuluttajilta loistehomaksuja,
jotta kuluttajat kompensointinsa kautta pienentäisivät siirtoverkkojen kuormittamista
loisteholla. Näin ollen loistehon kompensointi hyödyttää kuluttajaa siten, että loistehon
pienenemisen johdosta verkon mitoitus pienenee, loistehomaksujen pienenemisen johdosta kustannukset pienenevät sekä oikeanlaisella kompensointilaitteistolla saadaan
suodatettua elektronisten laitteiden aiheuttamia yliaaltoja ja näin parannettua sähkönlaatua.
Kompensointitapoja on useita; kompensointi voi olla laite- tai ryhmäkohtaista tai se voi
olla pää- tai ryhmäkeskuksille keskitettyä. Koska kompensoinnin kokonaistaloudellisin
toteutustapa on erilainen erityyppisissä verkoissa, tulee kompensointitavan valinta olla
28
juuri kyseiseen verkkoon soveltuvan mukainen. Kompensoinnin toteutus yliaaltopitoisessa verkossa on nykyään viisasta tehdä usealla tehoportaalla varustetulla estokelaparistolla, jonka kondensaattorin ja kuristimen viritystaajuus on valittu siten, että se on
matalampi kuin alin verkossa esiintyvä yliaalto eikä se tällöin voi resonoida tyypillisillä
yliaaltotaajuuksilla ja näin vahvistaa niitä. Koska viritystaajuuksina käytetään yleisimmin 130 Hz, 141 Hz ja 189 Hz taajuuksia, ja estokelaparisto kykenee myös suodattamaan taajuudesta riippuen noin 15 – 50 % verran alemmista yliaaltovirroista, soveltuu
se hyvin yliaaltopitoisen verkon kompensointiin (Tiainen & Vitikka 2004, 152).
Kompensointiparistoa ohjataan loistehonsäätimellä, joka kytkee verkkoon kulloinkin
tarvittavan määrän tehoportaita kuormituksen loistehotarpeen mukaan (Tiainen & Vitikka 2004, 150). Yhdessä estokelaparistolaitteistossa portaita on tyypillisesti kolmesta
seitsemään ja yhden portaan teho voi olla vain muutamasta kilovarista aina lähemmäs
sataa kilovaria. Koska paristoja valmistetaan vain noin 450 kVAr tehoon saakka, saadaan suuremmat tehot yhdistämällä useita paristoja saman säätimen taakse.
3.5.1
Toteutus
Kuntokadun kampuksen loistehon kompensointi on toteutettu niin sanotusti keskitetysti.
Tämä tarkoittaa sitä, että kompensointi on toteutettu pääkeskusten yhteydessä ja lisäksi
myös joillain loistehontarpeeltaan isoja käyttöjä syöttävillä ryhmäkeskuksilla on omat
kompensointiparistonsa. Tällaisia ryhmäkeskuksia ovat esimerkiksi IV-konehuoneiden
keskukset, joiden kuorma on suurimmilta osin verkkoon yliaaltoja aiheuttavia taajuusmuuttajakäyttöjä.
Tällä hetkellä Kuntokadun kampuksen sähkönjakeluverkossa on käytössä yhteensä yhdeksän kompensointilaitteistoa, joista jokainen on Nokian Kondensaattorit Oy:n valmistama estokeloilla varustettu kondensaattoriparisto. Kompensointilaitteistot sijaitsevat
pääkeskusten PK1, PK2 ja PK3, ryhmäkeskusten JKB701, JKC501 ja JKF301 sekä
nousukeskuksen NKC001 yhteydessä (taulukko 1).
29
TAULUKKO 1. Kompensointiparistot
Keskus
Paristotyyppi
Teho (kVAr) Portaat (kVAr) Sulakkeet (A)
Kaapelointi
PK1
1)
D300
400
6x50+2x50
3x630
2x(MCMK 3x185+95)
PK1
PK2
2)
D100
100
2x50
3x250
2x(MCMK 3x70+35)
4ACDKR
200
4x50
3x400
2x(AMCMK 4x185+57)
PK3
4ACDKR
200
4x50
3x400
2x(MCMK 3x95+50)
PK_vanha
4ACDKR
200
4x50
-
JKB701
D150
150
2x25+2x50
3x315
MCMK 3x120+70)
JKC501
3ACDKR
150
3x50
3x315
2x(MCMK 3x70+35)
JKF301
-
D150
150
3x50
3x315
2x(MCMK 3x70+35)
1)
3ACDKR
150
3x50
3x315
2x(MCMK 3x70+35)
NKC001 2)
3ACDKR
150
3x50
3x315
2x(MCMK 3x70+35)
NKC001
Taulukossa 1 on listattuna kaikkien käytössä olevien kompensointiparistojen sijainti,
tyyppi, teho, portaat, sulakkeet sekä pariston kaapelointi. Käytössä olevien kompensointiparistojen lisäksi taulukossa on esitetty nykyisin käyttämättömänä olevan vanhan pääkeskuksen PK_vanha kompensointipariston tyyppi, teho ja portaat. Kaikkien kompensointiparistojen viritystaajuus on 189 Hz. Taulukon merkintä 1) tarkoittaa, että kyseinen
paristo on pääparisto sisältäen säätimen ja merkintä 2) tarkoittaa, että kyseinen paristo on
orjaparisto, jolla ei ole omaa säädintä vaan se saa ohjauksensa pääpariston säätimeltä.
Paristot on yhdistetty saman säätimen ohjaukseen, jotta on aikaansaatu suurempi tehokapasiteetti. Jokaisen kompensointipariston ohjaus on toteutettu Nokian Kondensaattorit
Oy:n A12 -tyyppisellä loistehonsäätimellä (kuva 7).
KUVA 7. Nokia Kondensaattorit Oy:n valmistama A12 -tyypin loistehonsäädin (Kuva:
Joni Blom 2013)
30
Kyseisellä loistehonsäätimellä saadaan ohjattua yhteensä enintään 12 porrasta. Säätimelle tulee syöttää portaiden määrä ja niiden koko sekä tavoitetehokerroin ja havahtumisrajat, jotta se saadaan toimimaan halutusti. Ohjauksen lisäksi säätimen ominaisuuksiin kuulu se, että siltä saadaan hetkellisiä mittaustietoja, kuten kuvassa näytössä näkyvä
tehokerroin sekä lisäksi kokonaisvirran ja loisvirran suuruudet sekä jännitesärö verrattuna nimellisjännitteeseen THD-arvona, joka ilmoitetaan prosenttilukuna. Säädin näyttää näytöllä myös portaiden kytkentätilanteen viivoilla kunkin portaan numeron kohdalla. (Loistehonsäädin käyttöohje, 2)
Jokaisen loistehonsäätimen tavoitetehokertoimen arvoksi on asetettu 0,99 ind., jolloin
sen myös tulisi kuvan osoittamalla tavalla pystyä pitämään verkon tehokerroin kyseisessä arvossa ja näin aikaansaada induktiivisen loistehon pieneneminen. Koska tavoitetehokerroin on asetettu niin lähelle arvoa 1,00 ja joidenkin paristojen portaat ovat melko
suuria, voi tämä mahdollisesti aiheuttaa ylikompensointia, joka tarkoittaa verkosta loistehon ottamiseen sijaan sen syöttöä verkkoon. Ylikompensoinnilla tarkoitetaan, että
kompensointilaitteisto säätääkin tehokertoimen induktiivisesta kapasitiiviseen, eli yli
0,99 ind. arvon.
3.5.2
Toimivuus
Jokaiselle Kuntokadun kampuksen verkossa olevalle kompensointiparistolle, mukaan
lukien käytöstä poistetulle vanhan pääkeskuksen PK_vanha paristolle, on suoritettu
Tampereen Vera Oy:n tekemä kuntotarkastus vuoden 2010 loppupuolella silloisen Kuntokadun kampuksen sähkölaitteiston käytön johtajan tilauksesta. Kuntotarkastuksessa
käytiin läpi kompensointiparistojen loistehonsäätimien asettelut sekä itse paristoille tehtiin kuormitusmittaukset paristojen sen hetkisen kunnon selvittämiseksi pääjakelun esisuunnittelua varten. Samalla loistehonsäätimiltä tarkastettiin yliaaltojen aiheuttama sen
hetkinen jännitesärö, jotta saataisiin osviittaa verkon sähkönlaadusta. Kompensointiparistojen kuntotarkastusten mittauspöytäkirjoista on poimittu edellä mainitut tiedot ja ne
ovat taulukoituna samaan taulukkoon itse vuoden 2013 huhtikuussa tarkastamieni jännitesäröarvojen kanssa (taulukko 2).
31
TAULUKKO 2. Vuoden 2010 paristojen kuntotarkastuksen tiedot (Tampereen Vera Oy
2010) ja vuoden 2013 jännitesäröjen arvot
Keskus
Paristotyyppi
Havahtumisraja
a)
UTHD (% ) a) UTHD (% ) b) Muuta huomioitavaa
PK1 1)
D300
0,36 ind./0,36 kap.
2,3
1,5
Paristovirrat alentuneet
2)
D100
0,36 ind./0,36 kap.
2,3
1,5
Paristovirrat alentuneet
4ACDKR
0,30 ind./0,30 kap.
2,0
1,7
Paristovirrat alentuneet
PK3
4ACDKR
0,30 ind./0,30 kap.
2,9
2,0
-
PK_vanha
4ACDKR
0,36 ind./0,36 kap.
3
-
JKB701
D150
0,45 ind./0,45 kap.
3,7
3,3
Suuri jännitesärö
JKC501
3ACDKR
0,60 ind./0,60 kap.
2,5
2,3
Porrasjako liian karkea
JKF301
D150
1,20 ind./1,20 kap.
2,6
1,7
Porrasjako liian karkea
NKC001
1)
3ACDKR
0,36 ind./0,36 kap.
1,8
2,0
-
NKC001
2)
3ACDKR
0,36 ind./0,36 kap.
1,8
2,0
-
PK1
PK2
Taulukon 2 merkintä
a)
Paristovirrat alentuneet
tarkoittaa, että kyse on kuntotarkastuksen tehneen Tampereen
Vera Oy:n tekemistä tarkastuksista ja merkintä
b)
tarkoittaa, että kyseessä on itseni te-
kemä jännitesäröprosenttien luenta.
Tampereen Vera Oy:n (2010) tekemässä kuntotarkastuksessa on todettu pääkeskusten
PK1 ja PK2 sekä nykyisin käytöstä poistetun keskuksen PK_vanha kompensointiparistojen virtojen hieman alentuneen normaalisti ikääntymisestä ja käytöstä johtuen. Näille
kompensointiparistoille on ehdotettu toimenpiteenä yhden vuoden välein tehtäviä seurantamittauksia, joissa paristojen kuntoa tarkkailtaisiin. Lisäksi ryhmäkeskusten
JKC501 ja JKF301 kompensointiparistojen kohdalla huomattiin käyttökohteeseen nähden näiden porrasjaon olevan turhan karkea, sen ollessa kummallakin paristolla 3x50
kVAr. Tämän vuoksi näiden paristojen käyttöaste on pieni, jota hienompien portaiden
asennuksella saataisiin tarvittaessa kasvatettua. Muutoin itse kompensointiparistot vaikuttivat tuolloin olevan kunnossa, mutta keskuksien PK3, PK_vanha ja JKB701 jännitteiden säröt olivat suuria. Pääkeskuksen PK3 ja keskuksen PK_vanha kompensointiparistojen tilanteessa kyseessä oli ilmeisesti niiden käyttö rinnakkain, joka voi joskus aiheuttaa säädön pumppausta siten, että jännitesärö kasvaa. Keskuksen JKB701 tilanteessa ei kuitenkaan kyseisen kuntotarkastuksen pohjalta kyetty tarkemmin sanomaan mikä
suuren jännitesärön aiheuttaa ja tämän vuoksi tarkastuspöytäkirjassa (2010) onkin kehotettu yliaaltopitoisuuden vuoksi jatkotoimenpiteinä taajuusmuuttajien aiheuttamien yliaaltojen tarkastelua keskuksen syöttäessä paljon taajuusmuuttajaohjattuja käyttöjä tai
suodatinparistomahdollisuuden tarkastelua.
32
Itse tarkistamieni jännitesäröarvojen perusteella vuoden 2013 huhtikuuhun mennessä
kompensointiparistoilla varustettujen verkkojen yliaaltopitoisuus ei ole kasvanut ainakaan selvästi. Kompensointiparistojen kuntotarkastuksen toimenpidekehotuksesta huolimatta näyttäisi siltä, että pääkeskuksien PK1 ja PK2 kompensointiparistoille ei ole
tehty seurantamittauksia eikä keskuksen JKB701 suuren jännitesärön suhteen ole tehty
toimenpiteitä, sen ollessa edelleen yli 3 % luokkaa.
Kompensoinnin tarkastelun pohjalta kompensointiparistoihin liittyen toimenpideehdotukseksi tulee pääkeskuksien PK1 ja PK2 kompensointiparistoille suositeltujen
seurantamittausten suorittaminen sekä keskuksen JKB701 jännitesärön tarkastelun suorittaminen ja toimenpiteiden toteuttaminen siten, että yliaaltojen oikeanlaisen suodatuksen kautta saataisiin jännitesäröä pienemmäksi. Nykyisellään keskuksen JKB701 sähkönlaatu ei täytä sähkönlaatusuosituksen mukaan hyvän sähkönlaadun rajaa, joka jännitesärölle kaikki yliaallot huomioiden on 3 % (ST 52.50 Sähkön laatu, käsitteet ja vaatimukset 2006).
Nykyisen kompensoinnin toimivuuden huomioimisen lisäksi tulee tarkastella myös
pääkeskuksia PK4 ja PK5, joilla ei ole lainkaan loistehon kompensointia käytössä. Pääkeskuksen PK5 tilanteessa kyse on siitä, että sen kompensoinnin tarvetta ei vielä ole
pystytty kartoittamaan, koska sen jakelualueen muutokset eivät ole vielä täysin valmiita.
Tämän vuoksi kompensoinnin tarve tulee pääkeskuksen PK5 osalta kartoittaa mahdollisimman pian kun muutokset on saatu valmiiksi. Pääkeskuksen PK4 tilanteessa sen sijaan kompensoinnin tarve tulisi kartoittaa nopeammin, koska Kuntokatu 4 koko kiinteistön sähköverkossa ei nykyisellään ole lainkaan toimivaa loistehon kompensointia nykyisen pääkeskustilassa sijaitsevan kompensointipariston ollessa kohteeseen käyttökelvoton. Pääkeskukselle PK4 on jo vuoden 2010 lokakuussa suoritettu kuormitus- ja yliaaltoanalyysi Tampereen Vera Oy:n toimesta.
Pääkeskukselle PK4 suoritetun kuormitus- ja yliaaltoanalyysin mittausraportin yliaaltoanalyysin ja tehotarkastelun kuvaajat ovat liitteessä 2. Liitteessä 2 esitetyn jännitesärön
vuorokausikuvaajista nähdään, kuinka jännitesärö ylittää hyvälle sähkönlaadulle määritetyn 3 % rajan päiväaikaan eli opetusajankohtina kuormituksen ollessa suurimmillaan.
Tampereen Vera Oy:n mittausraportissa (2010) on kehotettu, että suurivirtaisimpien
keskusten kuormitukset tulisi mitata yliaaltosisältöineen ja vähentää yliaaltovirtojen
syntymistä varustaen kuormitukset oikeanlaisilla laitteistoratkaisuilla, erilaisilla taa-
33
juusmuuttajilla tai suodattimilla. Liitteessä 2 esitetyn tehotarkastelun perusteella huomataan loistehon oton käyttäytyvän pätötehon kanssa samassa suhteessa joka kertoo siitä,
että kompensointi ei toimi oikein. Yliaaltoanalyysin perusteella voidaan siis todeta, että
pääkeskuksen PK4 sähkönlaatu ei ole hyvälle sähkönlaadulle määritetyn rajan sisällä
eikä loistehon kompensointi toimi oikein. Tämän perusteella mittausraportissa ehdotetaan, että kiireellisenä toimenpiteenä kompensointilaitteisto uudistetaan estokelaparistoksi ja että suurivirtaisille keskuksille suoritettaisiin kuormitusmittaukset sekä yliaaltoanalyysit korkean jännitesärön vuoksi.
Yliaaltoanalyysin pohjalta annetuista toimenpide-ehdotuksista huolimatta vielä vuoden
2013 huhtikuussa pääkeskus PK4 on edelleen ilman toimivaa loistehon kompensointilaitteistoa. Koska esiintynyt jännitesärö on suuri ja kompensoimattoman loistehon takia
sähkönjakeluyhtiön perimä loistehomaksu aiheuttaa Pirkanmaan ammattikorkeakoulu
Oy:lle kustannuksia, tulisi loistehon kompensointi pääkeskuksen PK4 osalta saattaa
toimivaksi. Käytöstä poistetun keskuksen PK_vanha kompensointilaitteiston siirto pääkeskuksen PK4 yhteyteen voisi tulla harkittavaksi, koska sillä ei nykyisessä olinpaikassaan ole enää tarvetta. Tulisi myös suorittaa tarkastelu, jossa kartoitettaisiin vaaditaanko
uudessa käyttökohteessa hienompia tehoportaita, ja missä kunnossa paristot nykyään
ovat, koska paristovirrat olivat alentuneet vuonna 2010 tehdyssä kompensointiparistojen
kuntotarkastuksessa.
34
4
SÄHKÖNKULUTUKSEN MITTAUS
Kuntokadun kampuksen sähkönkulutuksen mittaus oli ennen keskijänniteliittymään
ryhtymistä toteutettu tuntitehomittareilla pienjänniteliittymäkohtaisesti, ja koska jokaisella neljällä pääkeskuksella oli oma pienjänniteliittymänsä, oli näin ollen sähkönkulutuksen mittaus myös pääkeskuskohtainen. Nämä sähkömittarit olivat etäluettavia ns.
älykkäitä sähkömittareita (kuva 8).
KUVA 8. Pääkeskuksen PK3 etäluettava sähkömittari (Kuva: Joni Blom 2013)
Tällöin kulutustiedot olivat saatavissa joko sähköntoimittajalta tai paikallisesti pääkeskuksien mittareita lukemalla. Sähköntoimittajalta saatavia pääkeskuskohtaisia tietoja
olivat sekä todelliseen kulutukseen perustuvan laskutuksen yhteydessä saatavat laskutusjakson kilowattituntilukemat ja laskutettavien pätö- ja loistehojen suuruudet että erikseen tarvittaessa pyydettävissä olevat pätö- ja loistehon keskituntitehot pidemmältäkin
ajalta.
Keskijänniteliittymä kesällä 2012 käyttöön otettaessa pääkeskuskohtaiset sähkönkulutusmittaukset kuitenkin jäivät osittain pois siten, että sähköntoimittajalta on saatavilla
enää tiedot keskijänniteliittymästä sekä PK3 ja PK4 osalta pääkeskuskohtaisesti. Kui-
35
tenkin kesällä 2013, kun näistä kahdesta viimeisimmästä pienjänniteliittymästä tullaan
pääsähkönjakelun valmistumisen myötä pääsemään eroon, ei sähköntoimittajalta tule
olemaan enää saatavilla muuta kuin yksistään koko keskijänniteliittymän sähkönkulutustieto. Tämä siis johtaa siihen, että kesästä 2013 eteenpäin sähkönkulutusseuranta
heikkenee selvästi, koska pääkeskuskohtaisia kulutustietoja ei ole enää saatavilla sillä
keskuskohtaiset mittarit on poistettu keskusten mittauskennoista.
Ainoan poikkeuksen sähkönkulutuksen seurannan puuttumisessa tekevät uudet Grakennuksen kojeistot; pienjännitekojeistolla G-PJK-T4 ja pääkeskuksella PK5 olevilta
tehokatkaisijoilta saadaan väylän kautta sähköisiä parametreja. Pääkatkaisijoiden Micrologic 5.0H -suojareleiltä saa käyttöohjeen (Micrologic control units…, 2012, 69–83)
mukaan taajuuden, virtojen, jännitteiden ja pätö-, lois- sekä näennäistehojen mittausarvot. Näin ollen saadaan myös tehokertoimien arvot sekä energiankulutustiedot. Lisäksi
saadaan vaihe- ja nollajohtimien virtojen ja jännitteiden käyrämuodot sekä yliaaltojen
suuruudet THD-lukuina. Katkaisijoilta johdotettuun Modbus -väyläliitäntään on kytketty Ethernet -liitäntäyksikkö, jonka avulla mittaustiedot voidaan tuoda tietokoneille, joihin on asennettu Schneider Electricin energianhallintajärjestelmä. Energiahallintajärjestelmältä saatavat mittaustiedot saadaan tallennettua palvelimelle ja sillä voidaan lisäksi
asetella halutut raporttijaot sekä hälytysrajat mittaussuureille ja laitteille. Molemmissa
kojeistossa on lisäksi kanteen asennettuna Schneider Electricin Magelis -mallin 10”
kosketusnäyttö, jolla mittaustietoja pystytään lukemaan paikallisesti.
Sähkönkulutuksen seurannan kannalta olisi erittäin tärkeää, että muille pääkeskuksille
asennettaisiin monipuoliset mittausominaisuudet omaavat verkkoanalysaattorit, joiden
mittausarvot saadaan tuotua samaan Schneider Electricin energianhallintajärjestelmään.
Näin jokaisen keskuksen kuormitus- ja kulutustiedot saataisiin tuotua tietokoneille tarkkailtaviksi helposti saman ohjelman kautta. Tallennusominaisuuksien avulla saataisiin
kulutustiedot pidemmältä aika väliltä ja nämä tiedot talteen keräämällä kulutuksen seurannan mahdollisuudet olisivat huomattavasti nykyistä paremmat. Koska jokaiselle pääkeskukselle jää mittarien poiston seurauksena mittauskenno tyhjäksi, olisi verkkoanalysaattoreille olemassa jo sijoituspaikatkin.
36
5
5.1
SÄHKÖNHANKINTA
Sähkönhinnan muodostuminen
Sähkönhinta muodostuu kolmesta eri osuudesta; sähkön siirrosta, myynnistä sekä arvonlisä- ja sähköveron muodostavista veroista. Näistä vain myynnin osuuteen voidaan
vaikuttaa sähköntoimittajan valinnalla, koska se sähkönjakeluverkonhaltija, jonka verkkoon kuluttaja on liittynyt, huolehtii ja täten myös laskuttaa sähkönsiirrosta aina, vaikka
itse sähkö tilattaisiinkin joltain toiselta yhtiöltä (Mäkinen 2003, 44). Jakeluverkonhaltijoilla on kuitenkin olemassa eri siirtotariffeja, joiden valinnalla voidaan vaikuttaa sähkönsiirrosta aiheutuvien kustannusten suuruuteen.
Yleisesti käytetyt pienjänniteliittymien siirtotariffit muodostuvat kiinteästä kuukausittaisesta perusmaksusta sekä energiamaksusta kutakin siirrettyä kilowattituntia kohden ja
ne eroavat keskenään siten, että perusmaksut ovat erisuuruiset ja energiamaksut joko
vaihtelevat vuorokaudenajan tai vuodenajan mukaan tai ovat näistä seikoista riippumattomia ja ovat näin ollen kiinteitä. Lisäksi on olemassa suuritehoisille sähköliittymille
suunnattuja pien- ja keskijännitetehosiirtotariffeja, jotka eroavat edellä mainituista siirtotariffeista siten, että energia- ja perusmaksun lisäksi asiakkaalta laskutetaan pätö- ja
loistehomaksu. (Kärkkäinen & Farin 2000, 12–16.) Laskutettava pätötehomaksu määräytyy tyypillisesti liukuvan 12 kuukauden aikana mitatun suurimman kuukausittaisen
tuntitehon tai useamman suurimman kuukausittaisen tuntitehon keskiarvon mukaan.
Loistehomaksun suuruuden taasen määrää kunkin kuukauden suurin mitattu induktiivinen loisteho, josta on vähennetty jakeluverkonhaltijan määrittämä yleensä noin
16 - 20 % laskutuspätötehon määrästä tai usein vähintään jokin kiinteä loistehon suuruus, kuten esimerkiksi monien jakeluverkonhaltijoiden käyttämä 50 kVAr (Tampereen
Sähköverkko Oy 2013).
Myyntitariffi muodostuu yleensä kuukausittaisesta perusmaksusta sekä energiamaksusta
kutakin käytettyä kilowattituntia kohden. Myyntitariffit eroavat tyypillisesti keskenään
siten, että niiden hinnat määräytyvät vuorokaudenajan, vuodenajan tai tilatun sähkön
tuotantotavan mukaan. Sähkönmyynti voidaan kilpailuttaa eri sähköntoimittajien kesken, jolloin tätä kautta sähkönhankintakustannuksissa voidaan saada aikaan säästöä.
37
5.2
Jakeluverkonhaltija ja nykyiset sähkösopimukset
Kuntokadun kampuksen keskijänniteliittymän sekä molempien vielä olemassa olevien
pienjänniteliittymien sähkönmyyntisopimukset on tehty Tampereen Sähkölaitos yhtiöihin kuuluvan Tampereen Sähkönmyynti Oy:n kanssa. Koska sähkönsiirrosta vastaava jakeluverkonhaltija Tampereen Sähköverkko Oy kuuluu myös samaisiin Tampereen Sähkölaitos -yhtiöihin, laskuttaa Tampereen Sähkönmyynti Oy sähkönmyyntisopimuksen sopimusehtojen mukaisesti sekä sähköenergiasta että sähkönsiirrosta. Näin
ollen jokaisen liittymän yhtä laskutusjaksoa kohden tulee yksi lasku, jolla samalla kertaa laskutetaan sähköenergia sekä sähkönsiirto.
Liitteessä 3 on esitettynä vuoden 2012 sähkönkulutus liittymittäin, sen hetkisen siirtotariffin
hinnasto
kustannukset
sekä
koko
näiden
vuoden
pohjalta
osalta.
laskettu
Vuoden
sähkönsiirrosta
sähkönkulutus
oli
aiheutuneet
yhteensä
noin 5 826 MWh. Hinnastoissa esitetyt hinnat eivätkä tehdyt laskennat sisällä arvonlisäveroa, joka vuonna 2012 oli 23 %, joten se tulee lisätä laskentoihin lopullisen maksettavaksi tulevan summan saamiseksi. Liitteen 3 laskentojen tulokseksi saatiin, että
Kuntokadun kampuksen sähkönkäytöstä aiheutuvien vuoden 2012 kustannuksista sähkönsiirron osuus oli 214 232 euroa. Sähkönmyynnin osuutta ei esitetä, koska sopimuksen tiedot eivät ole julkisia. Koska tarkasteltavan kohteen sähkönkäytöstä aiheutuvat
kustannukset ovat näinkin suuret, voidaan tariffivertailun avulla löytää merkittäviä säästömahdollisuuksia.
5.2.1
Myyntitariffivertailu
Keskijänniteliittymän sekä molempien vielä olemassa olevien pienjänniteliittymien sähkönmyyntisopimukset on tehty Tampereen Sähkönmyynti Oy:n kanssa, ja hinnat ovat
kaikille kolmelle liittymälle samat. Nykyiset sähkönmyyntisopimukset ovat määräaikaisia ja ne ovat voimassa vuoden 2010 alusta vuoden 2016 loppuun, joskin keskijänniteliittymän sähkönmyyntisopimuksen alkamispäivä oli 11.7.2012, koska se otettiin tällöin
vasta käyttöön. Keskijänniteliittymän sopimus jää yksistään voimaan sellaisenaan, kun
pienjänniteliittymät poistetaan käytöstä. Sähkönmyyntisopimukset on tehty Tampereen
Sähkönmyynti Oy:n tekemän tarjouksen perusteella ilman kilpailutusta.
38
Sähköenergian laskutus perustuu täysin kulutetun energian määrään, koska sopimuksessa ei ole kuukausittaista perusmaksua. Pätö- tai loistehosta ei myöskään laskuteta. Itse
energian hinta on kiinteä, eli se on vuorokauden- ja vuodenajoista riippumatta aina sama. Tätä sopimusta voidaan pitää edukkaana Tampereen ammattikorkeakoulun kannalta
energian kiinteän hinnan vuoksi, koska sähkö on yleisesti kalleimmillaan päivä- ja talviaikaan, eli juuri silloin kun kampuksen sähkönkulutus on suurimmillaan. Näin ollen
sopimukset, joissa yö- tai kesäajan energia on kiinteästi halvempaa, eivät ole kannattavia näin ajoittuvalla sähkönkulutuksella.
Koettaessa etsiä Tampereen Sähkönmyynti Oy:n ja muiden suurimpien sähköntoimittajien taulukkohintoja huomataan, ettei kiinteähintaisia sopimuksia ole kellään suoraan
esillä asiakkaille, joiden sähkönkulutus on näin suurta. Kaikki sähköntoimittajat, joiden
hinnastot tarkistettiin, kehottavat ottamaan yhteyttä sähkönmyyntineuvojiinsa, jotka
sitten tekevät tarjouksen kulutuksen suuruuden, kuormitusprofiilin ja nykyisen sähköenergian hintatason perusteella.
Ainoat yli 5 000 MWh sähkönkuluttajille sopivat sähkönmyyntisopimukset, joiden hintatiedot olivat saatavilla, olivat Nord Pool -sähköpörssin toteutuneen keskihinnan mukaan hintansa saavat sopimukset. Saatavilla olleet hinnat olivat aikaisempina vuosina
toteutuneet kuukausittaiset hinnat asiakkaille, joilla ei ole tuntimittausta. Nord Poolin
hinta määräytyy Suomen, Ruotsin, Norjan ja Tanskan markkina-alueiden energiantuotannon ja niihin liittyvien päästöoikeuksien sekä alueen sähkönkulutuksen perusteella
(Nord Pool 2013).
Sopimuksen, jonka hinta määräytyy Nord Poolin toteutuneen keskihinnan mukaan, hinnat eivät näin ollen ole kiinteitä. Tällaista sopimusta kutsutaan Spot -sähkösopimukseksi
ja asiakkaan, jonka mittaustapa on tuntimittaus, hinta määräytyy tunneittain mitatun
käytön sekä Spot -sähkön Suomen alueen tuntihinnan perusteella toteutuneen kuukausikeskihinnan perusteella ja tähän lisätään vielä sähköntoimittajasta riippuvan suuruinen
välityspalkkio. (Fortum Oyj 2013.) Koska saatavilla olleet hinnat olivat toteutuneita
hintoja asiakkaille, joilla ei ole tuntimittausta, ei näiden hintojen pohjalta voida tehdä
suoraa vertailua vuonna 2012 syntyvissä kustannuksissa nykyiseen sähkösopimukseen,
koska mittaustapana on tuntimittaus. Aikaisemmin toteutuneet kuukausihinnat eivät
kuitenkaan ole tae tulevista hinnoista, joten tämänkin vuoksi vertailun hyöty olisi tulevaisuuden kannalta vähäinen.
39
5.2.2
Siirtotariffivertailu
Molempien vielä olemassa olevien pienjänniteliittymien siirtotariffina on käytössä pienjännitetehosiirto (taulukko 3).
TAULUKKO 3. Pienjännitetehosiirtotariffin hinnat 1.1.2013 alkaen (Tampereen Sähköverkko Oy 2013)
PIENJÄNNITETEHOSIIRTO
Loistehomaksu
1,25 €/kVAr
Perusmaksu
143,50 €/kk
Päiväenergiamaksu
0,0126 €/kWh
Pätötehomaksu
1,73 €/kW
Yöenergiamaksu
0,0083 €/kWh
Sähkövero
0,01703 €/kWh
Sähköverkkopalveluhinnaston sovellutusohjeen mukaan laskutettava pätöteho määräytyy käyttöpaikkakohtaisesti liukuvan 12 kuukauden aikana mitatun kahden suurimman
kuukausittaisen tuntitehon keskiarvona, kun taas laskutettava loisteho on kuukauden
suurin mitattu induktiivinen loisteho, josta on vähennetty 20 % laskutuspätötehon määrästä tai vähintään 50 kVAr. (Tampereen Sähköverkko Oy 2013)
Keskijänniteliittymän siirtotariffina on käytössä keskijännitetehosiirto 1 (taulukko 4) ja
pätö- sekä loistehomaksun laskutusperusta on sama kuin pienjännitetehosiirtotariffilla.
TAULUKKO 4. Keskijännitetehosiirto 1 -tariffin hinnat 1.1.2013 alkaen (Tampereen
Sähköverkko Oy 2013)
KESKIJÄNNITETEHOSIIRTO 1
Loistehomaksu
1,25 €/kVAr
Perusmaksu
143,50 €/kk
Päiväenergiamaksu
0,0111 €/kWh
Pätötehomaksu
1,22 €/kW
Yöenergiamaksu
0,0067 €/kWh
Sähkövero
0,01703 €/kWh
Siirtotariffivertailu tulisi esittää kaikkien kohteessa mahdollisesti kyseeseen tulevien
paikallisen jakeluverkonhaltijan vaihtoehtoisten siirtotariffien välillä, mutta koska pienjänniteliittymistä on tarkoitus hankkiutua eroon jo kesällä 2013, ei siirtotariffivertailua
niiden osalta ole tarpeen tehdä. Siirtotariffivertailussa tulee ennemmin keskittyä nimen-
40
omaan tulevaisuudessa yksistään käytössä olevan keskijänniteliittymän siirtotariffiin.
Näin ollen keskijänniteliittymän siirtotariffivertailu tehdään siten, että laskennassa ei
käytetä keskijänniteliittymän nykyisiä kulutustietoja vertailun pohjana, vaan koko Kuntokadun kampuksen kulutusta. Laskenta tehdään siis käyttämällä koko vuoden 2012
sähkölaskujen laskutusperustana annettuja arvoja. Näin saadaan realistisemmat vertailun
tulokset tulevaisuutta ajatellen, vaikkakin vertailua voi tällöin hieman vääristää nykyisten pätö- ja loistehomaksujen käyttö, sillä niiden laskutukseen perustuvat mitatut arvot
ovat eri ajanhetkiltä, eikä niitä tällöin periaatteessa voisi laskea suoraan yhteen. Sähköntoimittajalta saatujen pätökeskituntitehojen pohjalta voidaan kuitenkin kuvaajan avulla
havainnollistaa, mille ajankohdalle kuormitushuiput ajoittuvat normaalisti (kuvio 2).
KUVIO 2. Pätökeskituntitehot liittymittäin normaalin arkipäivän aikana (Tampereen
Sähkönmyynti Oy 2013)
Koska kuvaajasta nähdään eri liittymien pätökeskituntitehojen ajoittuvan hyvin lähelle
samaa ajankohtaa, eli keskipäivän tienoille, voidaan pätötehomaksun laskutuksen perustana olevat eri liittymien mitatut pätökeskituntitehojen arvot laskea yhteen ilman, että se
aiheuttaa kovinkaan suurta vääristymää vertailun lopputulokseen.
Loistehomaksujen perustana olevien mitattujen loistehoarvojen aiheuttamaa vääristymää onkin taas paljon vaikeampi arvioida, koska niiden mittausajankohdat voivat vaihdella paljon eikä myöskään tulevaisuuden loistenhotarvetta tarkkaan voida tietää muutostöiden ollessa vielä kesken. Tämän vuoksi jotta siirtotariffivertailu ylipäänsä voidaan
41
tehdä, poimitaan laskennassa tarvittavat arvot suoraan vuoden 2012 laskutuksen perustana olleista arvoista tiedostaen, että vertailutulokset ovat loistehomaksujen osalta vain
suuntaa antavia. Muutoin vertailulla saadaan suhteellisen tarkat arvot siitä, että mikä
keskijännitesiirtotariffi vuoden 2012 sähkönkulutuksella olisi edullisempi kokonaiskustannuksiltaan.
Jakeluverkonhaltija Tampereen Sähköverkko Oy:llä on tarjota vaihtoehtona nykyisen
Kuntokadun kampuksella käytössä olevan keskijännitetehosiirto 1 -tariffin lisäksi keskijänniteasiakkaalle keskijännitetehosiirto 2 -tariffi (taulukko 5).
TAULUKKO 5. Keskijännitetehosiirto 2 -tariffin hinnat 1.1.2013 alkaen (Tampereen
Sähköverkko Oy 2013)
KESKIJÄNNITETEHOSIIRTO 2
Loistehomaksu
1,25 €/kVAr
Perusmaksu
1 525,00 €/kk
Päiväenergiamaksu
0,0053 €/kWh
Pätötehomaksu
2,30 €/kW
Yöenergiamaksu
0,0034 €/kWh
Sähkövero
0,01703 €/kWh
Keskijänniteliittymän tariffivertailu suoritettiin 1.1.2013 alkaen käytössä olevia siirtohinnastoja sekä vuoden 2012 sähkönkulutustietoja käyttäen, ja tämä vertailu on esitetty
liitteessä 4. Liitteessä 4 esitetyn tariffivertailun tulokseksi saatiin, että vuoden 2012 sähkönkulutuksella nykyisen keskijännitetehosiirto 1 -tariffin vuosikustannukset nykyisellä
hinnastolla olisivat 182 248 euroa, kun taas vastaavasti laskettuna keskijännitetehosiirto
2 -tariffin vuosikustannukset olisivat 189 055 euroa. Tämä tarkoittaa sitä, että vuositasolla nykyinen keskijännitetehosiirto 1 -tariffi tulee vuoden 2012 suuruisella kulutuksella noin 6800 euroa, eli noin 3,7 %, halvemmaksi kuin toisena vaihtoehtona oleva keskijännitetehosiirto 2 -tariffi. Laskennassa ei ole huomioitu arvonlisäveroa, joka tulee lisätä
laskentoihin lopullisen maksettavaksi tulevan summan saamiseksi.
Siirtotariffivertailun lopputulokseksi saadaan, että kesällä 2013 pienjänniteliittymistä
luovuttaessa ja keskijänniteliittymän kattaessa koko Kuntokadun kampuksen sähkönsyötön, ei keskijänniteliittymän siirtotariffia ole kannattavaa vaihtaa. Nykyinen siirtotariffi tulee toista jakeluverkonhaltijan tarjoamaa siirtotariffia edullisemmaksi, jollei tulevaisuudessa sähkönkulutus merkittävästi suurene vuoden 2012 sähkönkulutuksesta. Jos
42
kuitenkin pääsähkönjakelun muutostöiden valmistuttua voidaan todeta sähkönkulutuksen selvästi suurentuneen, tulisi vastaava vertailu suorittaa uudelleen sen hetkisiä todellisia kulutustietoja käyttäen.
5.2.3
Pienjänniteliittymien ja keskijänniteliittymän vertailu
Koska keskijänniteliittymän käyttöön siirtyminen on Kuntokadun kampuksella vielä
osittain kesken, ei siitä ja neljästä pienjänniteliittymästä aiheutuvien kustannusten eroa
vielä näin ollen voida nähdä suoraan sähkölaskuista. Tämän vuoksi tariffivertailujen
lisäksi Kuntokadun kampuksen tapauksessa on myös tärkeää suorittaa vertailu, jossa
laskennallisesti verrataan kuinka paljon keskijänniteliittymän käyttöön siirtyminen pienentää kampuksen sähkönkäytöstä aiheutuvia kustannuksia. Jo aiempana esitettyjen
taulukon 3 ja taulukon 4 arvoja keskenään vertaamalla voidaan todeta, että keskijänniteliittymä tulee pienjänniteliittymiä halvemmaksi, sillä jokainen keskijännitetehosiirto 1 tariffin osatekijä on hinnaltaan joko halvempi tai samanhintainen kuin pienjännitetehosiirtotariffilla. Kuntokadun kampuksen osalta ylimääräisiksi miellettäviä kustannuksia
aiheutti se, että pienjänniteliittymiä oli aikaisemmin samanaikaisesti neljä, joten myös
perusmaksut olivat nelinkertaiset yhteen keskijänniteliittymään verrattaessa. Koska sähkönmyyntisopimusten hinnat ovat pienjänniteliittymillä ja keskijänniteliittymällä samat,
on sähkönmyynnin osuus molemmissa tapauksissa sama.
Liittymien vertailu suoritettiin siten, että laskennassa käytettiin nykyisiä voimassa olevia jakeluverkonhaltijan hinnastoja sekä sähkönkulutuksen oletettiin olevan vuoden
2012 mukainen ja tästä sähkönkulutuksesta aiheutuvien sähkönsiirtokustannusten ajateltiin jakautuvan joko neljän pienjänniteliittymän tai yhden keskijänniteliittymän kesken.
Liitteessä 5 on esitettynä tehty vertailu sekä sen tulokset. Tulokseksi saatiin, että vuoden
2012 sähkönkulutus neljällä pienjänniteliittymällä katettuna aiheuttaa nykyhinnastolla
vuoden sähkönsiirtokustannuksiksi 205 914 euroa kun taas vastaavasti yhden keskijänniteliittymän sähkönsiirtokustannukset vuodessa olisivat 182 248 euroa. Tämä tarkoittaa
sitä, että vuoden 2012 sähkönkulutuksella yhden keskijänniteliittymän sähkönsiirtokustannukset ovat vuodessa noin 23 670 euroa, eli noin 11,5 %, neljän pienjänniteliittymän
sähkönsiirtokustannuksia pienemmät. Laskennassa ei ole huomioitu arvonlisäveroa,
joka tulee lisätä laskentoihin lopullisen maksettavaksi tulevan summan saamiseksi.
43
Tuloksista huomataan, että keskijänniteliittymään siirtyminen oli taloudellisesti kannattavaa, koska vanhaan monen pienliittymän käyttöön verrattuna siirtokustannuksista kertyy säästöä yli 20 000 euroa vuodessa ja verotus huomioiden on vuoden kokonaissäästön määrä jo lähemmäs 30 000 euroa.
44
6
6.1
EHDOTETTAVAT TOIMENPITEET
Loistehon kompensointi
Nykyisellään loistehon kompensointi on pääosin melko hyvällä mallilla. Kuitenkin
Kuntokatu 4 kiinteistön jakelusta vastaavan pääkeskuksen PK4 liittymän sähkölaskuista
käy ilmi, että vuoden 2012 aikana lähes joka kuulta on peritty loistehomaksua. Koko
vuoden ajalta loistehomaksuista johtuneet kustannukset olivat yhteensä vain noin 35
euroa, joten liittymän loistehomaksuista aiheutuvat kustannukset eivät kuitenkaan ole
suuria. Mutta koska keskuksella ei ole toimivaa loistehon kompensointia, esiintyy kiinteistön verkossa suuria jännitesäröjä kuten Tampereen Vera Oy:n (2010) tekemistä mittauksista voitiin huomata. Jännitesäröjen vuoksi pääkeskuksen PK4 jakelualueen sähkönlaatu ei täytä hyvälle sähkönlaadulle esitettyjä vaatimuksia, joten varsinkin sen takia
kompensointi tulisi saada kuntoon.
Toimenpide-ehdotuksena on, että pääkeskuksen PK4 yhteyteen asennetaan estokeloilla
varustettu kompensointiparisto, jolloin loistehomaksuista päästäisiin eroon ja näin myös
sähkönlaatu paranisi. Mutta koska pääkeskuksen PK4 syöttö tulee jatkossa pääkeskukselta PK5, jonka kompensoinnin tarve on tarkoitus kartoittaa vasta kun pääsähkönjakelun muutokset on saatu valmiiksi, ei välttämättä ole kannattavaa tehdä muutoksia yksistään pääkeskuksen PK4 kompensointiin sitä ennen, vaan ottaa se yhtä aikaa tarkastelun
kohteeksi pääkeskuksen PK5 kanssa.
Tampereen Vera Oy:n tekemässä kuntotarkastuksessa mainittujen puutteiden vuoksi
myös pääkeskukset PK1 ja PK3 sekä ryhmäkeskus JKB701 olisi syytä ottaa tarkastelun
kohteeksi. Pääkeskusten tapauksessa kyse oli siitä, että paristovirrat olivat iän myötä
alentuneet ja niille tulisi suorittaa tarkastusmittaukset niiden nykykunnon selvittämiseksi. Keskuksella JKB701 voitiin havaita olevan suuri jännitesärö eikä sen sähkönlaatu
täytä hyvän laadun rajoja. Tämän vuoksi keskuksella tulisi suorittaa mittauksia sen
kuormalaitteille ja koettaa näin löytää suurien yliaaltojen aiheuttajat. Jollei muuta ratkaisua sähkönlaadun parantamiseksi ole, tulisi harkittavaksi suodatinpariston hankinta.
Monet käytössä olevat kompensointiparistot on varustettu pelkästään karkeilla tehoportailla, joten pääsähkönjakelun muutosten valmistuttua tulisi myös ylikompensoinnista
45
johtuva kapasitiivinen loisteho ottaa tarkasteluun. Kapasitiivisen loistehon esiintymistä
tulisi tarkastella varsinkin siksi, että jakeluverkonhaltija Tampereen Sähköverkko Oy
tulee vuoden 2014 alusta lähtien muuttamaan pien- ja keskijännitetehosiirtoasiakkaiden
loistehon laskutusperusteitaan. Aikaisemmin kapasitiivisesta loistehosta ei ole peritty
maksua, mutta jatkossa kapasitiivisesta loistehosta laskutetaan kuukauden suurin mitattu
kapasitiivinen loisteho, josta on vähennetty 5 % tai vähintään 12,5 kVAr laskutuspätötehon lukuarvosta ja tämän yli menevän osan laskutus tapahtuu kaavalla 5x €/kVAr
(Tampereen Sähköverkko Oy 2012, 2). Näin ollen myös ylikompensoinnista voi alkaa
kertyä kustannuksia ja tämän ehkäisemiseksi olisi syytä kartoittaa, että tarvitaanko joillain kompensointilaitteistolla hienompia tehoportaita, jottei ylikompensointia esiintyisi.
6.2
Sähkönkulutuksen mittaus
Pääkeskuksille PK1, PK2, PK3 sekä PK4 tulisi hankkia verkkoanalysaattorit, kuten TSS
Group Oy:n tekemässä esiselvityksessä (2010, 18) on esitetty, koska pelkän keskijänniteliittymän käyttöön siirryttäessä vanhojen pääkeskusten kulutusmittaus poistuu sähkömittarien poiston myötä. Näin ollen analysaattoreille jää hyvä asennustila tyhjiksi jääviin mittauskennoihin. Mittausjärjestelmää pitäisi laajentaa siten, että se kattaisi koko
kampuksen ja mittaustiedot tulisi saada energiankulutuksesta, taajuudesta, virroista,
jännitteistä, pätö-, lois- ja näennäistehoista, tehokertoimesta sekä yliaalloista.
Valittavan analysaattorimallin tulisi olla liitettävissä Modbus -väylään. Tällöin analysaattoreilta saatavat mittaustiedot saataisiin siirrettyä käyttöön tulevaan Schneider
Electricin energianhallintajärjestelmään, johon myös pienjännitekojeiston G-PJK-T4 ja
pääkeskuksen
PK5
pääkatkaisijat
sähköparametreja
mittaavien
Micrologic
-
suojareleiden kautta liitetään. Verkkoanalysaattorien hankinnalla ja hyvien mittausominaisuuksien omaavilla pääkatkaisijoilla sähkönkulutuksen seuranta ja sähkönlaadun
tarkkailu paranisivat huomattavasti sekä myös helpottuisivat tietokoneilta luettavuuden
ansiosta. Koska mittaustiedot olisi myös mahdollista tallentaa suoraan palvelimelle,
pystyttäisiin energiankulutustiedot poimimaan palvelimelta jälkeenpäin omaan kirjanpitoon.
Harkittavaksi tulisi hankkia myös joillekin nousukeskuksille omat verkkoanalysaattorit,
jotka mahdollistaisivat koko pääkeskuksen jakelualueen kulutuksen seurannan lisäksi
46
esimerkiksi yksittäisen rakennusosan seurannan. Koska kaikissa tapauksissa nousukeskus ei kuitenkaan vastaa yksistään koko rakennusosan sähkönjakelusta, voi nousukeskuksille analysaattorien asentaminen tulla varsin kalliiksi siitä saatavaan hyötyyn nähden. Tämän vuoksi nousukeskuksille asennettavien verkkoanalysaattorien tarvetta tulisi
kartoittaa tarkemmin.
6.3
Sähkönhankinta
Kuntokadun kampuksen pääsähkönjakelun muutosten valmistuminen johtaa sähkönhankinnan muutoksiin siten, että kaksi pienjänniteliittymää poistetaan käytöstä ja koko
kampus siirtyy yhden keskijänniteliittymän jakeluun. Pelkän keskijänniteliittymän käyttöön siirryttäessä sähkönhankintakustannukset pienenevät halvemman siirtotariffin
myötä. Nykyisin käytössä oleva siirtotariffi todettiin koko kampuksen kulutuksella
edullisemmaksi vaihtoehdoksi jakeluverkonhaltijan kahdesta keskijänniteasiakkaalle
suunnatusta siirtotariffista, joten jos kulutus ei tule merkittävästi kasvamaan ei siirtotariffia tule vaihtaa. Sähköenergian hinnat eivät kuitenkaan muutu, koska myyntitariffi
pysyy samana sähkösopimuksen ollessa voimassa vuoden 2016 loppuun saakka.
Varsinaisesti parannettavaa sähkönhankinnasta ei löytynyt, mutta tämänhetkisen sähkönmyyntisopimuksen päättyessä vuoden 2016 lopussa olisi sähkönmyyntisopimus syytä kilpailuttaa mahdollisimman edullisen sopimuksen saamiseksi. Koska kampuksen
sähkönkulutus on vuositasolla 6 GWh luokkaa, jo esimerkiksi 0,20 snt/kWh ero tariffien
energianhinnoissa vastaa vuositasolla noin 12 000 euroa. Näin huomataan, että jo pienellä hintaerolla on pidemmällä tarkastelujaksolla todella suuri vaikutus sähkönkulutuksen ollessa näin suurta. Myös tässä työssä esiteltyyn Spot -sähkösopimukseen siirtymistä tulisi harkita, mutta tämä ei varmaankaan ole toisinaan suurienkin hintavaihtelujen
vuoksi sopivin mahdollinen sopimusmuoto.
47
7
POHDINTA
Tarkastelun perusteella voidaan todeta Tampereen ammattikorkeakoulun Kuntokadun
kampuksen pääsähkönjakelun olevan keskeneräisten muutostöiden vuoksi tällä hetkellä
melko vaikeaselkoinen. Tämän takia ajankohta ei ollut mikään paras tariffivertailulle,
mutta tehtyä vertailua voidaan pitää hyvin suuntaa antavana, mikäli sähkönkulutus ei
oleellisesti tule muuttumaan. Kuitenkin kesällä 2013 valmistuvien muutostöiden jälkeen
verkon rakenne tulee selkiytymään huomattavasti ja se tulee varmasti olemaan myös
entistä parempi luotettavuuden sekä tässäkin työssä todistetusti sähkönkäytöstä aiheutuvien kustannusten kannalta. Ehdotettavia toimenpiteitä energiakatselmukseen liittyvissä
asioissa löytyi loppujen lopuksi melko vähän, joskin loistehon kompensoinnissa sekä
sähkönkulutuksen seurannassa olisi syytä tehdä oleellisia parannuksia. Loistehon kompensointiin liittyvien toimenpiteiden suoritusajankohta olisi kuitenkin järkevintä ajoittaa
vasta pääsähkönjakelun muutosten valmistumisen jälkeiselle ajalle, koska silloin vasta
saadaan todelliset tiedot kompensoinnin tarpeesta ja verkoissa esiintyvistä yliaalloista.
Työn aihealue oli hyvin laaja ja vaikkei jokaisen osa-alueen yksityiskohtia tässä raportissa esitettykään, piti moniin asioihin perehtyä melko syvällisesti, että löysi haluamansa
tiedon. Työn tavoite tarkastella Kuntokadun kampuksen pääsähkönjakelua Motiva Oy:n
kiinteistön energiakatselmuksen toteutus- ja raportointiohjeen mukaisesti toteutui hyvin.
Tätä työtä ei kuitenkaan tällaisenaan pituutensa vuoksi tulla sisällyttämään lopulliseen
energiakatselmusraporttiin, vaan tarkoituksena oli saada kerättyä kaikki tieto näihin
yksiin kansiin, mitä raportissa suinkin voidaan tarvita. Tällöin lopullisen raportin teko
sähköjärjestelmien osalta helpottuu kun kaikkein oleellisimmat tiedot saa poimittua suoraan tästä opinnäytetyöstä. Lopullisen kuvauksen sähköjärjestelmästä energiakatselmusraporttiin kuitenkin laatii mitä ilmeisimmin hankkeessa mukana oleva sähköjärjestelmien katselmointiin Motiva-pätevöitynyt Juhani Manner Schneider Electric Finland
Oy:stä, joten hän myös viime kädessä päättää mitä tietoja raporttiin kirjataan.
Haluan kiittää Kuntokadun kampuksen sähkölaitteiston käytön johtajia Jarmo H. Lehtosta ja Hannu Kurkista sekä Tampereen ammattikorkeakoulun kiinteistönhallintapäällikköä Petri Ojalaa avusta ja hyvistä neuvoista työn tekoon liittyen.
48
LÄHTEET
Fortum Oyj. 2013. Fortum YritysTarkka myyntiehdot. Luettu 1.4.2013.
http://www.fortum.com/countries/fi/yritysasiakkaat/sahkosopimus/fortumyritystarkka/Pages/Sopimusehdot.aspx
Kauppa- ja teollisuusministeriön päätös sähköalan töistä 5.7.1996/516.
Kauppa- ja teollisuusministeriön päätös sähkölaitteistojen käyttöönotosta ja käytöstä
5.7.1996/517.
Kauppila, J., Tiainen, E. & Ylinen, T. 2009. Sähköasennukset 3. 1. painos. Espoo: Sähköinfo Oy.
Kilpinen, P. 2011. Sähköteknisten järjestelmien dokumentoinnin hallinta. Sähkötekniikan koulutusohjelma. Tampereen ammattikorkeakoulu. Opinnäytetyö.
Kurkinen, H. käytön johtaja. 2013. Haastattelu 20.3.2013. Haastattelija Blom, J. Tampere.
Kärkkäinen, S & Farin, J. 2000. Jakeluverkon siirtotariffien rakenteet. Sähkömarkkinakeskuksen julkaisuja 1/2000. VTT Energia. Luettu 17.3.2013.
http://www.energiamarkkinavirasto.fi/files/Jakelutariffirakenteet_VTT.pdf
Motiva Oy. 2013. Energiakatselmustuet. Luettu 17.3.2013.
http://www.motiva.fi
Motiva Oy. 2004. Kiinteistön energiakatselmuksen toteutus- ja raportointiohjeet. Helsinki.
Mäkinen, M. 2003. Sähkötekniikan perusoppi 1. Sähkö- ja työturvallisuus. 2. painos.
Helsinki: Otava.
Mäkinen, M. & Kallio, R. 2004. Teollisuuden sähköasennukset. 1. Painos. Helsinki:
Otava.
Nokian kondensaattorit. Loistehonsäädin mallit A12 ja B12 käyttöohje.
Nord Pool. 2013. About us. Luettu 1.4.2013.
http://www.nordpoolspot.com/About-us/
Ojala, P. 2010. Kiinteistöjen ylläpidon organisointi Pirkanmaan ammattikorkeakoulu
Oy:ssä. Rakennustekniikan koulutusohjelma. Tampereen ammattikorkeakoulu. Ylempi
AMK-tutkinto. Opinnäytetyö.
Pihlajamaa, P. LVI-talotekniikan lehtori. TAMK-campuksen energiakatselmointi ja
energiatodistuksen laadinta. Esitelmä. 17.9.2012. Tampereen ammattikorkeakoulu.
Tampere
Pääjohtokaavio. 2013. Airix talotekniikka Oy. Tampereen ammattikorkeakoulu.
49
Schneider Electric. 2012. Micrologic control units 5.0 H, 6.0 H and 7.0 H. User manual.
SFS 6000-1. 2012.
ST-kortisto. 2006. ST 52.50 Sähkönlaatu, käsitteet ja vaatimukset.
Sähkönmyyntisopimukset. 2010, 2012. Tampereen Sähkönmyynti Oy. Pirkanmaan
ammattikorkeakoulu Oy.
Tampereen ammattikorkeakoulu. 2012. Hallinto ja organisaatio. Luettu 30.1.2013.
http://www.tamk.fi
Tampereen ammattikorkeakoulu. 2013. TAMK kirjasto Kuntokatu. Noudettu 15.2.2013.
http://www.tamk.fi
Tampereen Sähkönmyynti Oy. 2013. Keskituntitehoraportti Tampereen ammattikorkeakoulun liittymistä. Tampere.
Tampereen Sähköverkko Oy. 2012. Loistehon hinnoittelu- ja kompensointiohje. Luettu
6.4.2013.
https://www.tampereensahkolaitos.fi/sahkoverkkopalvelut/sahkoverkkoonliittyminen/T
SV-urakoitsijalle/Sivut/default.aspx
Tampereen Sähköverkko Oy. 2013. Sähkön verkkopalveluhinnasto. Siirtohinnat
1.1.2013 alkaen. Luettu 3.4.2013.
https://www.tampereensahkolaitos.fi/sahkoverkkopalvelut/Sivut/default.aspx
Tampereen Vera Oy. 2010. Kompensointiparistojen kuntotarkastuksen mittauspöytäkirjat.
Tampereen Vera Oy. 2010. Pääkeskuksen PK4 kuormitus- ja yliaaltoanalyysin mittausraportti.
Tiainen, E. 2008. Sähköasennukset 1. 1. painos. Espoo: Sähköinfo Oy.
Tiainen, E & Vitikka, V. 2004. Sähköasennustekniikka 3. 2. painos. Espoo: Sähköinfo
Oy.
TSS Group Oy. 2010. Tampereen ammattikorkeakoulun 400 V verkon esiselvitys.
Tukes. 2012. Sähkölaitteiston käytön johtaja. Luettu 15.3.2013.
http://www.tukes.fi
50
LIITTEET
Liite 1. Kuntokadun kampuksen yksinkertaistettu pääjohtokaavio
51
Liite 2. Pääkeskuksen PK4 yliaaltoanalyysi ja tehotarkastelu (Tampereen Vera Oy
2010)
1 (2)
Kuvaajassa on esitetty jokaisen vaiheen jännitesärökäyrä kolmen arkivuorokauden ajalta. Vaaka-akselilta luetaan vuorokaudenaika ja pystyakselilta jännitesärön suuruus
THD-arvona.
52
2 (2)
Kuvaajassa on esitetty pätö- ja loistehokäyrät kolmen arkivuorokauden ajalta. Vaakaakselilta luetaan vuorokaudenaika ja pystyakselilta ylemmän käyrän tapauksessa pätötehön suuruus ja alemman käyrän tapauksessa loistehon suuruus.
53
Liite 3. Sähkönkulutus- ja kustannuslaskenta
1 (3)
54
2 (3)
55
3 (3)
56
Liite 4. Keskijänniteliittymän siirtotariffivertailu
57
Liite 5. Pienjänniteliittymien ja keskijänniteliittymän vertailu
Fly UP