Tasasähkö ja tehoelektroniikka vähentävät sähkökatkoja ja luovat älykkään sähköverkon

Maailman ensimmäinen jatkuvassa sähkönjakelukäytössä oleva, pienjännitteiseen tasasähköön (LVDC) perustuva mikroverkko syntyi yhteistyössä Lappeenrannan teknillisen yliopiston (Lappeenranta University of Technology, LUT) ja Suur-Savon Sähkö Oy:n kanssa. Verkossa käytettävä tasasähkö ja tehoelektroniikka vähentävät sähkökatkoja ja mahdollistavat sähköverkon älykkään käytön.

Diplomi-insinööri Pasi Nuutisen väitöstutkimuksessaan käsittelemä tasasähkönjakelun tutkimusverkko on maailman ensimmäinen jatkuvassa sähkönjakelukäytössä oleva haja-asutusalueen ±750 voltin pienjännitteinen tasasähkömikroverkko, joka syöttää todellisia sähkönkäyttäjiä. LUT:n LVDC-tutkimusryhmän Suur-Savon Sähkö Oy:n jakeluverkkoon kehittämä järjestelmä sisältää vajaa kaksi kilometriä pitkän LVDC-jakeluverkon lisäksi tasasuuntaajan, akkuenergiavaraston sekä kolme asiakasvaihtosuuntaajaa. Vaihtosuuntaajilla tasasähkö muutetaan neljälle pientaloasiakkaalle sopivaksi vaihtosähköksi.

Yhteensopivuus sähkön loppukäyttäjän kanssa on asiakasvaihtosuuntaajan tärkeimpiä ominaisuuksia. Nykyiseen sähköverkkoon verrattuna tasasähkönjakelujärjestelmä sisältää tehoelektroniikkaa, joka ei kuitenkaan aiheuta häiriöitä asiakkaalle ja ympäristölle. Häiriöt on väitöksessä saatu hallintaan oikein toteutetulla suodatuksella ja vaihtosuuntaajan rakenteella.

Nykyisen asiakasverkon suojaus perustuu sulakkeisiin ja johdonsuojakatkaisijoihin. Niiden toiminnan varmistamiseksi vaihtosuuntaajan täytyy syöttää oikosulkuvirtaa ja suuntaaja täytyy ylimitoittaa huomattavasti normaaliin käyttötilanteeseen nähden. Käyttämällä tutkimuksessa kehitettyjä vaihtoehtoisia suojausmenetelmiä, kuten vaihtosuuntaajan älyyn perustuvaa suojalaitetta, kustannuksia ja monimutkaisuutta lisäävästä ylimitoituksesta voidaan luopua.

Pienjännitteisessä tasasähkönjakelussa olemassa olevaa vaihtosähköverkkoa korvataan osittain tai kokonaan tasasähköverkolla. Eräs tasasähkönjakelun tuomista eduista on mahdollisuus siirtää vaihtosähköön verrattuna moninkertainen määrä tehoa pienjännitekaapelissa, jolloin metsän keskellä kulkevaa vika-altista, ilmajohtoihin perustuvaa keskijänniteverkkoa voidaan korvata edullisemmalla pienjännitekaapelilla. Tämä lisää sähkönjakelun luotettavuutta erityisesti haja-asutusalueilla.

Diplomi-insinööri Pasi Nuutisen sähkötekniikan alaan kuuluva väitöskirja Power Electronic Converters in Low-Voltage Direct Current Distribution – Analysis and Implementation (Tehoelektroniset suuntaajat tasasähkönjakelussa – analyysi ja toteutus) tarkastetaan 18.12.2015 klo 12 Lappeenrannan teknillisen yliopiston salissa 1383. Vastaväittäjänä toimii professori Kimmo Kauhaniemi Vaasan yliopistosta. Kustoksena toimii professori Pertti Silventoinen Lappeenrannan teknillisestä yliopistosta.

Väitöskirja on julkaistu yliopiston Acta Universitatis Lappeenrantaensis -tutkimussarjassa numero 677. ISBN 978-952-265-890-6 ja ISSN 1456-4491. Väitöskirja on luettavissa Lappeenrannan teknillisen yliopiston LUTPub-tietokannassa osoitteessa http://urn.fi/URN:ISBN:978-952-265-891-3. Väitöskirjan painetun version voi ostaa Aalef-kirjakaupasta, puh. 044 744 5511 tai kirjakauppa(at)aalef.fi, sekä LUT Shopin verkkokaupasta osoitteessa https://lutshop.lut.fi.

 

Tietoja väittelijästä:

Nimi: Pasi Nuutinen

Syntymävuosi ja -paikka: 1981, Joutseno

Kotikunta: Lappeenranta

Koulutus: Diplomi-insinööri, LUT, 2007

Työsuhteet: Nuorempi tutkija, LUT, 2007-2015

Lisätietoja:

Pasi Nuutinen, 050 555 3050, pasi.nuutinen@lut.fi