BL20A0700
Sähköverkkotekniikan
peruskurssi
Kuormat
BL20A0700 Sähköverkkotekniikan peruskurssi
Kuormitukset
Kiinnostavia asioita
– huipputeho (nyt/ tulevaisuudessa)
– teho tietyllä hetkellä
– tehon ajallinen vaihtelu
sähkön hankinta
häviöenergia
Power (kW)
300
200
100
0
Sat
Sun
Mon
Tue
Wed
Lappeenranta University of Technology
Thu
Fri
2
BL20A0700 Sähköverkkotekniikan peruskurssi
Kuormitukset
Lähtökohta tehojen määritykseen
– tehojen/virtojen mittaustiedot
– laskutustiedot (energia, joskus teho)
– sähkönkäytön kehitysennusteet
Ongelmia
– vähän mittaustietoja (ei kattavasti)
n
Pmax i
– tehojen risteily Pmax
i 1
– tulevaisuuden ennustaminen
Lappeenranta University of Technology
3
BL20A0700 Sähköverkkotekniikan peruskurssi
Kuormitusten käsittelyyn liittyviä käsitteitä
n
Liityntäteho:
P1
Pi
i 1
Huipputeho:
Pmax :: Pmax
P1
T
Keskiteho:
Pk
Tasoituskerroin:
k
Pk
Pmax
Käyttökerroin:
Käyttöaika:
1
P (t )dt
T 0
Pmax
:: k 1
P1
tk
WT
Pmax
Pk T
Pmax
T
Lappeenranta University of Technology
4
BL20A0700 Sähköverkkotekniikan peruskurssi
Kuormitusten käsittelyyn liittyviä käsitteitä
P
20 kV
110 kV
P
P1
Pmax
P2
Pk
Pn
pinta-ala WT
Sähköverkon syöttöpiste ja
kuormituksiin liittyviä käsitteitä
Pmax
Pk
WT
tk
T
0
tk
T
= huipputeho
= keskiteho
= jakson kokonaisenergia
= käyttöaika
= tarkasteltava ajanjakso
Lappeenranta University of Technology
5
BL20A0700 Sähköverkkotekniikan peruskurssi
Kuormitusten käsittelyyn liittyviä käsitteitä
Pysyvyyskäyrä:
P
P
Kuormituskäyrä
T
Pysyvyyskäyrä
t
Lappeenranta University of Technology
T
t
6
BL20A0700 Sähköverkkotekniikan peruskurssi
Kuormitukset
Energia
teho muunnos (W
Pmax)
Huipunkäyttöajan arviointi
Velanderin kaava
– suuri asiakasmäärä (sähköyhtiöt)
Laitetiedot
– teollisuusympäristö
Kuormituskäyrät (kuormitusmallit)
– tyyppikäyttäjien mittaaminen
– tilastollinen käsittely
Lappeenranta University of Technology
7
BL20A0700 Sähköverkkotekniikan peruskurssi
Velanderin kaava
Pmax
Esimerkki 1.
k1W
k2 W
1
10 MWh 2
k1 = 0,25
3
10 MWh
Pmax 2
Pmax 3
0,25 10 2,53
Pmax1
0,25 20 2,53
(P [kW], W [MWh])
k2 = 2,53
10 kW
20 kW
2,5 8,0 kW 10,5 kW
5,0 11,3 kW 16,3 kW
– Esimerkki 2.
W
2 GWh
Pmax
500 113 kW
Lappeenranta University of Technology
613 kW
8
BL20A0700 Sähköverkkotekniikan peruskurssi
Kuormitusmallit
10 vuoden mittausohjelmalla on määritetty
46 tyyppikäyttäjäryhmälle tunnittaiset kuormitusmallit;
– Pk, ,
kaksiviikkoindeksit (26 mallia)
tunnittaiset päivämallit; arki, aatto, pyhä
– koko vuosi voidaan mallintaa 26 x 3 x 24 = 1872 tuntiteholla
– Malleista saadaan tehot, kun tiedetään:
sähkönkäyttäjän tyyppi
sähkönkäyttäjän vuosienergia
sijoittuminen verkkoon (verkostolaskenta)
Lappeenranta University of Technology
9
BL20A0700 Sähköverkkotekniikan peruskurssi
Kuormitusmallit
Tuntikeskitehon laskenta
Pit
Pit
Wi
ki2t
kit
T
Wi
ki2t kit
8760 100 100
T
käyttäjän i tuntiteho ajanhetkellä t
vuosienergia
kaksiviikkoindeksi käyttäjälle i ajanhetkellä t
tunti-indeksi käyttäjälle i ajanhetkellä t
lämpötilariippuvuusindeksi
poikkeama ajanhetken keskilämpötilasta
Esimerkki 1. Omakotiasujan vuosienergia on 10 000
kWh. Mikä on käyttäjän teho tammikuun 1. viikon
lauantai-iltana klo 17-18?
Lappeenranta University of Technology
10
BL20A0700 Sähköverkkotekniikan peruskurssi
Kuormitusmallit – Esimerkki 1
Lappeenranta University of Technology
11
BL20A0700 Sähköverkkotekniikan peruskurssi
Kuormitusmallit – Esimerkki 1
Kuormitusmalleista saadaan;
ki2t = 123, kit = 250
Tuntikeskiteho P tammikuun
ensimmäisen viikon lauantaina
klo 17-18
10000 kWh
P
1,23 2,5 3,5 kW
8760 h
Lappeenranta University of Technology
12
BL20A0700 Sähköverkkotekniikan peruskurssi
Kuormitusmallit
Esimerkki 2.
400 V 1
johdin Swan
(21/4 mm2)
200 m
2
200 m
teollisuuskuluttaja
20 MWh
200 m
3
4
kotitalouskuluttaja
20 MWh
Solmupisteiden:
– tehot
– maksimiarvot
– ajallinen jakauma
Lappeenranta University of Technology
13
BL20A0700 Sähköverkkotekniikan peruskurssi
Kuormitusmallit – Esimerkki 2
400 V
1
200 m
2
P [kW]
25
P2
teollisuuskuluttaja
20 MWh
3
johdin Swan
4
kotitalouskuluttaja
20 MWh
P2
20
P3
P4
P4
15
P3
10
P2 < P3 +P4
5
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
Aika / h
Lappeenranta University of Technology
14
BL20A0700 Sähköverkkotekniikan peruskurssi
Kuormitusmallit – Esimerkki 2
400 V
1
200 m
2
teollisuuskuluttaja
20 MWh
10
3
johdin Swan
4
kotitalouskuluttaja
20 MWh
Solmun 4 teho (kW), pyhä, talvi
9
8
7
6
5
4
3
2
1
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
Aika / h
Lappeenranta University of Technology
15
BL20A0700 Sähköverkkotekniikan peruskurssi
Kuormitusmallit – Esimerkki 2
400 V
1
johdin Swan
200 m
2
teollisuuskuluttaja
20 MWh
3
4
kotitalouskuluttaja
20 MWh
Solmun 3 teho (kW), pyhä, talvi
5,0
4,5
4,0
3,5
3,0
2,5
2,0
1,5
1,0
0,5
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
Lappeenranta University of Technology
Aika / h
16
BL20A0700 Sähköverkkotekniikan peruskurssi
Tuntimittaustiedot
Yksittäinen koje, astianpesukone
(muutaman sekunnin mittaustarkkuus)
2500
Teho, W
2000
1500
1000
500
0
0:00:00
0:28:48
0:57:36
1:26:24
Lappeenranta University of Technology
17
BL20A0700 Sähköverkkotekniikan peruskurssi
Tuntimittaustiedot, kotitalousasiakas (1 vuosi)
Talvi
Kesä
Lappeenranta University of Technology
Talvi
18
BL20A0700 Sähköverkkotekniikan peruskurssi
Tuntimittaustiedot, kotitalousasiakas (3 vrk)
klo 22
klo 22
klo 22
klo 22
klo 22
Vesivaraajan
lämmittäminen
Vesivaraajan
lämmittäminen
Lappeenranta University of Technology
19
BL20A0700 Sähköverkkotekniikan peruskurssi
Tuntimittaustiedot
Pikisaari, Lappeenranta
(n. 700 asukasta)
Saturday
Sunday
Monday
Tuesday
Wednesday
Lappeenranta University of Technology
Thursday
Jukka Lassila
20
15
1.
20
0
.1 3
.2
0
29
0
.1 3
.2
0
12
0
.2 3
.2
2 6 00 3
.2
.2
12 00 3
.3
.2
26 003
.3
.2
0
9. 0 3
4.
20
0
23
.4 3
.2
00
7.
5. 3
2
21 0 03
.5
.2
0
4. 0 3
6.
20
0
18
.6 3
.2
00
2.
3
7.
2
16 0 03
.7
.2
30 00 3
.7
.2
13 00
.8 3
.2
27 003
.8
.2
10 00 3
.9
.2
24 00 3
.9
.2
8. 00
10 3
.
2 2 2 00
.1
3
0.
2
5. 003
11
1 9 .2 0
.1 0 3
1.
2
3 . 0 03
12
1 7 .2 0
.1 0 3
2.
3 1 2 00
3
.1
2.
20
03
1.
Teho [kW]
LTY - 2003
Lappeenranta University of Technology
Lappeenranta University of Technology
21
BL20A0700 Sähköverkkotekniikan peruskurssi
Tuntimittaustiedot, LUT
1800
1600
1400
1200
1000
800
600
400
200
19.1.200 20.1.200 21.1.200 22.1.200 23.1.200 24.1.200 25.1.200 26.1.200 27.1.200 28.1.200
3 0:00 3 0:00 3 0:00 3 0:00 3 0:00
3 0:00 3 0:00 3 0:00 3 0:00 3 0:00
0
2000
1800
1600
1400
1200
1000
800
600
400
200
0
22
Sun 11.01.2004 16:00
Sun 11.01.2004 08:00
Sun 11.01.2004 00:00
Lau 10.01.2004 16:00
Lau 10.01.2004 08:00
Lau 10.01.2004 00:00
Per 09.01.2004 16:00
Per 09.01.2004 08:00
Per 09.01.2004 00:00
Tor 08.01.2004 16:00
Tor 08.01.2004 08:00
Tor 08.01.2004 00:00
Kes 07.01.2004 16:00
Kes 07.01.2004 08:00
Kes 07.01.2004 00:00
Tii 06.01.2004 16:00
Tii 06.01.2004 08:00
Tii 06.01.2004 00:00
Maa 05.01.2004 16:00
Maa 05.01.2004 08:00
Maa 05.01.2004 00:00
r0
3,0
2,5
2,0
1,5
1.
01
.2
00
4
21
00
.0
:0
1.
0
2
Ke
00
s
4
11
20
.0
:0
2.
0
20
Ke
04
s
03
16
.0
:0
3.
0
20
Ke
04
s
24
1
2:
Ke
.0
00
3.
s
20
14
04
.0
4.
0
2
8
Ke
00
:0
0
s
4
05
05
.0
:0
5.
0
20
D
ST
04
Ti
i2
01
5.
:0
05
0
.2
D
00
ST
Ti
4
i1
21
5.
:0
06
0
.2
DS
00
Ti
i0
T
4
17
6.
07
:0
0
.2
DS
00
Ti
4
i2
T
13
7.
:0
07
0
.2
D
00
Ti
ST
4
i1
09
7.
:0
08
0
.2
D
00
Ti
ST
4
i0
05
7.
:0
09
0
.2
M
DS
00
aa
T
4
27
01
.0
:
00
9.
20
M
DS
aa
04
T
18
21
.1
:
0
0.
0
20
D
ST
04
Tuntiteho [MW] M
17
aa
:0
08
0
DS
.1
1.
T
20
M
aa
04
29
12
.1
:0
1.
0
20
M
aa
04
20
08
.1
:0
2.
0
20
04
04
:0
0
Ke
s
To
Tuntiteho [MW]
BL20A0700 Sähköverkkotekniikan peruskurssi
Tuntimittaustiedot, ”jäätelötehdas”
5,0
4,5
4,0
3,5
3,0
2,5
2,0
1,5
1,0
0,5
0,0
4,0
3,5
1,0
0,5
0,0