Madalpinge rippkeerdkaabli mõju rikete vähendamisele

Aksalu, Lauri (2020) Madalpinge rippkeerdkaabli mõju rikete vähendamisele. [thesis] [en] Low Voltage Aerial Bundled Power Cables Effect on Decreasing Failures.

[thumbnail of lõputöö - digidoc] PDF (lõputöö - digidoc) - Published Version
Restricted to Registered users only

Download (3MB)

Abstract

Käesoleva lõputöö Madalpinge rippkeerdkaabli mõju rikete vähendamisele peamiseks eesmärgiks oli uurida madalpinge rippkeerdkaabli mõju rikete vähendamisele. Üheks eesmärgiks oli ka võrgu toimimise mõtestamine ehk varahalduse kasutamine. Lõputöö esimeses osas kirjeldati uurimisprobleemi püstitust. Madalpinge paljasjuhtmelised õhuliinid on ilmastiku suhtes väga tundlikud, mistõttu tormiga kaasneb tihti jaotusvõrgus hüppeliselt rikkeliste elektrikatkestuste arvu suurenemine. Rippkeerdkaabel on tavalisest paljasjuhtmelisest õhuliinist oluliselt ilmastikukindlam ja maakaablist soodsam, võimaldades seeläbi efektiivselt ja suuremas mahus elektrivarustuse kvaliteeti parandada ja tormidega kaasnevat rikete arvu vähendada. Teises osas anti ülevaade varahalduse juhtimissüsteemi rakendamisest vara koosluse muutuse kavandamisel ning mõjude saavutamisel. Kirjeldatud on rahvusvahelist standardit ISO 55000, mis on varahalduse aluseks. Samuti ka strateegilist varahaldusplaani ja varahaldusplaani, millest viimase koostamisel tasakaalustatakse vara väärtusloome komponendid (risk, kulu ja kvaliteet), et mõju selgitada. Kolmandas osas kirjeldati elektriliini mõistet ja anti ülevaade erinevatest elektrijuhtidest, milleks on peamiselt juhtmed ja kaablid. Neljandas osas anti ülevaade madalpinge õhu- ja maakaabelliinidest üldiselt. Samuti kaitsevööndist, õhu- ja maakaabelliinide omavahelisest võrdlusest ning rippkeerdkaabli tasuvusest võrreldes maakaabliga. Viiendas osas kirjeldati madalpinge õhuliinide kooslust, mille alla kuuluvad paljas- ja isoleerjuhtmed. Isoleerjuhtmete kolm faasi keerutatakse ümber kandetrossi, moodustades rippkeerdkaabli (AMKA), milles kandetross toimib ka PEN-juhtmena. Kasutatakse ka isoleeritud juhtmetega võrdselt kandvate soontega rippkeerdkaablit (EX ALUS). Ülevaade anti ka õhuliinide parameetrite, hinnavõrdluse ja üleminekul ühelt tüübilt teise kohta. Kuuendas osas tutvustati madalpinge õhuliini juhtmete strateegiat kuni aastani 2030, mille eesmärk on suurendada isoleeritud juhtmete osakaalu madalpingeliinidel tasemeni 100% selleks aastaks. Anti ülevaade madalpinge varagrupi visioonist aastani 2030. Kirjeldati investeeringuid rikete vähendamiseks. Ühe alapeatükina käsitleti eesmärke, kasutusala ja madalpinge varagrupi üldiseloomustust kui ka õhuliini juhtmete vara koosluse oodatud muutust aastani 2030. Seitsmendas osas kirjeldati erinevate juhtmetüüpide paigalduspiirkondi Eestis ja ka madalpinge elektriliinide varade mahte 2000. ning 2019. aastal. Anti ülevaade varahaldusplaanist aastateks 2020-2023 kui ka madalpinge elektriliinide paiknemise määratlemisest ja varade mahtudest asustuse järgi Eestis aastatel 2016-2019. Ühe alapeatükina käsitleti piirkondlikke erisusi Nõmme näitel, kuid ka probleeme ja rippkeerdkaabli süsteemse paigalduse algust. Samuti tutvustati võrgutööde kavandamist. Kaheksandas osas anti ülevaade elektrikatkestuste põhjustest õhuliinidel. Elektrikatkestused saab jaotada kaheks: rikkelisteks ja plaanilisteks katkestusteks. Kirjeldati õhuliinide rikete olemust ja näitena kasutati ühes alapeatükis madalpinge elektrivõrgu rikkeid perioodil 04.2009-03.2010. Samuti anti ülevaade laiaulatuslikke elektrikatkestusi põhjustanud tugevatest tormidest Eestis läbi aastate, mille tõttu jaotusvõrgus on eriolukord välja kuulutatud. Üheksandas osas käsitleti saavutatud mõju analüüsi ja tulemust seoses investeeringutega rippkeerdkaablisse aastatel 2000-2019. Samuti ka madalpinge rippkeerdkaabli mõju rikete vähenemise trendile. Anti ka soovitused ning ettepanekud edaspidiseks suunaks madalpinge õhu- ja maakaabli kasutamisel jaotusvõrgus. Lõputöö käigus selgus, et investeeringust uude tehnoloogiasse ehk madalpinge rippkeerdkaablisse on selge mõju rikete vähendamisele, mis kajastus rikkeliste katkestuste vähenemise trendist arvestades tugevate tormide sageduse kasvuga aastast aastasse. Rippkeerdkaabli kasutamine on majanduslikult tõhus võte ilmastikukindlama võrgu ehitamisel. Seoses sellega võrgu halduskulud vähenevad ja klientide rahulolu suureneb. Samamoodi tagatakse rippkeerdkaabli kasutuselevõtuga nõuetekohasus ja elektriohutuse tase, elektrienergia läbilaskevõime ning madalpingevõrgu uuenemistsükkel. Väheneb ka Elektrilevi juhtimiskeskuse ja kõnekeskuste koormus. Kindlasti valitud suund oli õige ja mõistlik, sest Elektrilevi hallatav madalpinge õhuliin on juba muutunud ja muutub ka edaspidi järjest ilmastikukindlamaks.

Abstract [en]

The main objective of this graduation thesis Low voltage aerial bundled power cables effect on decreasing failures is to study the impact of suspended low voltage aerial bundled cable on the reduction of faults. One of the goals was to make sense of the operation of the network, or the use of asset management. The first chapter of the thesis describes the setting of the research problem. Low voltage bare conductors of overhead power lines are very sensitive to the weather, which is why the storms often increases the number of outages that are in the distribution network. An aerial bundled cable is more durable to the weather than bare conductor and is cheaper than the insulated cable. Thereby enabling to improve the quality of the electricity supply and reduces the number of failures associated with storms by being durable and cheaper. The second chapter gives an overview of the implementation of the asset management system when planning the change in the composition of assets and achieving the effects. The international standard ISO 55000, which is the basis for asset management, has been described as well as the strategic asset management plan and the asset management plan, the latter of which balances the asset value components (risk, cost and quality) in order to explain the impact. The third chapter characterises the concept of a power line and provides an overview of different electrical conductors, which mainly include wires and cables. The fourth chapter gives an overview of low voltage overhead power lines and underground cable lines in general. In addition, the protection zone, the comparison between overhead power lines and underground cable lines and profitability of twisted suspension cable compared to underground cable. The fifth chapter describes the combination of low voltage overhead power lines, which includes bare and insulated conductors. The three phases are twisted around the carrier cable to form an aerial bundled cable (AMKA) in which the carrier cable also acts as PEN cable. A suspended aerial bundled cable (EX ALUS) with equal conductors is also used. Besides, an overview of the parameters of overhead power lines, the price comparison and the transition from one type to another were included. The sixth chapter contains a presentation of a strategy for low voltage overhead power lines until 2030, which aims to increase the share of insulated cables on low voltage lines to 100% by that year. An overview of the vision of the low voltage asset group until 2030 was given. Investments into reduction of failures are described. One subchapter deals with the objectives, the general description of the area of use and the low voltage asset group, as well as the expected change in the overhead power line asset composition until 2030. In the seventh chapter, the installation areas of different types of wires in Estonia and the volume of assets of low voltage power lines in 2000 and 2019 are described. An overview is given of the asset management program for 2020-2023 as well as the definition of the location of low voltage power lines and the volumes of assets by population in Estonia in 2016-2019. One of the subchapters deals with regional differences on the example of Nõmme district, including also problems and the beginning of the systematic installation of a suspension cable. Network planning is also introduced. The eighth part reviews the causes of power outages on overhead power lines. Power outages can be divided into two types: the faulty and planned ones. The nature of overhead power line failures is described and as an example, failures of the low voltage electricity network in the period 04.2009-03.2010 are listed in one subchapter. An overview is also provided of the strong storms that have caused large-scale power outages in Estonia over the years, due to which an emergency situations are declared in the distribution network. The ninth part analyses the impact achieved and the result of the investments in the suspension cables over the period 2000-2019. In addition, the effect of low voltage aerial bundled cable on the trend of failure reduction. Recommendations and suggestions are also shared for the future direction of using low voltage overhead and underground cables in the distribution network. In the course of the thesis preparation, it became clear that the investment in a new technology, i.e. low voltage aerial bundled cable, has a clear impact on failure reduction observed against the increasing frequency of severe storms from year to year. Using an aerial bundled cable is a cost-effective way to build a more weatherproof network. As a result, network administration costs are reduced and customer satisfaction is increased. Similarly, the introduction of suspended aerial bundled cable ensures compliance and the level of electrical safety, electricity capacity and the renewal cycle of the low voltage network. The load on the Elektrilevi control center and call centers will also decrease. The direction chosen definitely appears to be correct and reasonable as the low voltage overhead power line managed by the Elektrilevi has already changed and will continue to get more and more weatherproof.

Item Type: thesis
Advisor: Jaanus Ojangu
Co-advisor: Kristo Vaher
Subjects: Mechanical Engineering > Electrical Engineering and Electrical Equipment > Energy Technology and Automation
Mechanical Engineering > Electrical Engineering and Electrical Equipment
Divisions: Institute of Engineering > Electrical Engineering
Depositing User: Lauri Aksalu
Date Deposited: 05 Jun 2020 08:07
Last Modified: 05 Jun 2020 08:07
URI: https://eprints.tktk.ee/id/eprint/5293

Actions (login required)

View Item View Item