Sähkönjakeluverkot (5 op)

Arviointiasteikko

H-5

Sisällön jaksotus

Kurssin sisältö on opetussuunnitelman mukainen.

Kurssi käsittelee keski- ja pienjännitteisiä sähkönjakeluverkkoja painottuen yleisiin jakeluverkkoihin. Erilaisten teollisuuden sähköverkkojen erityispiirteitä käsitellään myöhemmin kurssilla Teollisuuden sähköjärjestelmät.
Suurjänniteverkkoja (110 - 400 kV) ja niihin liittyviä sähköasemia käsitellään kurssilla "Sähkönsiirtoverkot ja suurjännitetekniikka".

Käsiteltävät sisällöt ja niiden ajoitus:
Viikko 36: Johdatus jakeluverkkotoimintaan
Viikko 37: Jakeluverkkojen rakenne ja komponentit
Viikko 38: Sähköverkkoon liittynyt tuotanto ja kulutus
Viikko 39: Tehonjakolaskenta
Viikko 40: Jännitteiden hallinta
Viikko 41: Kustannuslaskenta ja kannattavuuden tarkastelu
Viikko 43: Välikoe I
Viikko 44: Jakeluverkon vikatilanteet
Viikko 45: Jakeluverkon suojaus
Viikko 46: Keskijänniteverkkojen suunnittelu
Viikko 47: Pienjänniteverkkojen suunnittelu
Viikko 48: Sähkönjakeluverkkojen luotettavuus ja sähkön laatu
Viikko 49: Käyttö- ja kunnossapito, rakentaminen
Viikko 50: Älykkäät sähköverkot
Viikko 51: Välikoe II

Tavoitteet

Opintojakson tavoitteena on perehtyä sähkönjakeluverkkoihin. Opintojakson suoritettuaan opiskelija:
- Tuntee nykyaikaisten älykkäiden sähkönjakeluverkkojen rakenteen, komponentit ja toiminnan tavoitteet
- Osaa analysoida jakeluverkkojen toimintaa erilaisissa kuormitus- ja vikatilanteissa
- Tuntee jakeluverkon suojauksen ja suojalaitteiden perusteet
- Osaa suunnitella jakeluverkkoja perustapauksissa
- On tutustunut sähköverkkorakentamisen toteutusprojekteihin
- Tuntee turvalliseen työskentelyyn liittyvät sähköverkkojen erityispiirteet

Sisältö

Älykkään jakeluverkon rakenne ja komponentit
Jakeluverkon analysointi ohjelmistotyökaluilla
Jakeluverkkojen suojaus ja suojalaitteet
Verkostoautomaatio
Suunnitteluharjoitus
Verkonrakentamisprojektit
Sähkötyöturvallisuus sähköverkoissa

Oppimateriaalit

Kurssin oppimisalustalla julkaistava materiaali.
E. Lakervi, J. Partanen: Sähkönjakelutekniikka. Otatieto, 2008.
SFS 6000 standardisarja soveltuvin osin. Uusin painos.
SFS 6001 standardi. Uusin painos.
Electric Grid Modernization, Mahmoud Ghofrani (editor). IntechOpen, 2022.
Erikseen ilmoitettava sähkönjakeluverkon komponentteihin liittyvä materiaali.

Kurssin sisältö mukailee soveltuvin osin kirjaa "Sähkönjakelutekniikka", Otatieto 2008 mutta lähitunneilla esitetään lisämateriaalia/korjauksia 2020-luvun sähköverkkotoimintaan liittyen.

Opetusmenetelmät

Kurssiin liittyvän teorian opiskelu perustuu pääasiassa itsenäiseen työskentelyyn.
Kontaktitunneilla painopiste on aihealueisiin liittyvissä yhteenvedoissa, harjoitustehtävien kanssa työskentelemisessä ja ryhmätöissä.

Tenttien ajankohdat ja uusintamahdollisuudet

Välikokeiden tarkat ajankohdat selviävät viimeistään kurssin aloituskertaan mennessä.
Välikokeet ovat viikoilla 43 ja 51.
Muutokset aikatauluihin ovat mahdollisia ja niistä tiedotetaan kurssin kuluessa.

Välikokeista ei järjestetä uusintaa.

Pedagogiset toimintatavat ja kestävä kehitys

Opetus painottuu opiskelijan aktiiviseen rooliin tiedon soveltamisessa ja oppijoiden väliseen vuorovaikutukseen.
Kurssilla hyödynnetään myös digitaalista oppimista.

Toteutuksen valinnaiset suoritustavat

Ei valinnaisia suoritustapoja.

Opiskelijan ajankäyttö ja kuormitus

Kurssiin kuuluu palautettavia harjoitustehtäviä.
Kontaktitunnit 40 h
Itsenäinen opiskelu 40 h
Tehtäväpalautukset 35 h
Välikokeet ja niihin valmistautuminen 20 h

Kurssin suorittaminen edellyttää sähkövoimatekniikan perusteiden hallintaa, erityisesti:
- kolmivaihejärjestelmä
- komponenttien kuormitettavuuden, jännitealeneman, häviöiden ja vikavirtojen määrittäminen

Arviointimenetelmät ja arvioinnin perusteet

Arvioinnin kohteet kuvattu tarkemmin arviointiasteikon yhteydessä (alla).
Arviointi muodostuu kolmesta osasta:
- Välikoe I, luentosalissa järjestettävä tentti (painotus 30 %)
- Välikoe II, luentosalissa järjestettävä tentti (painotus 30 %)
- Tehtäväpalautukset Itslearning oppimisalustalla (painotus 40 %)

Hylätty (0)

Opiskelija
- ei osaa kuvata sähkönjakeluverkon toimintaa, rakennetta eikä siihen liittyviä pääkomponentteja.
- ei tunne alaan liittyvää terminologiaa
- ei tunnista sähkönjakeluverkkojen suunnitteluun liittyviä keskeisiä teknisiä reunaehtoja
- ei osaa nimetä sähkönjakeluverkkojen suojaukseen liittyviä vaatimuksia ja erityispiirteitä
- ei tunne sähkönjakeluverkkojen käyttöön ja kunnossapitoon sekä niihin liittyviä turvallisen työskentelyn erityispiirteitä
- ei tunne verkostoautomaatioon ja älykkäisiin sähköverkkoihin liittyviä keskeisiä konsepteja

Arviointikriteerit, tyydyttävä (1-2)

Kurssin hyväksytty suorittaminen edellyttää, että opiskelijalla on kattavat perustiedot nykyaikaisten sähkönjakeluverkkojen kanssa toimimisesta.
Erityisesti opiskelija
- osaa kuvata sähkönjakeluverkkojen toiminnan, rakenteen ja sen pääkomponentit
- osaa keskustella sähkönjakeluverkoista käyttämällä alaan liittyvää terminologiaa
- tuntee keskeiset tekniset reunaehdot sähkönjakeluverkkojen suunnittelulle
- tuntee sähkönjakeluverkkojen suojaukseen liittyvät vaatimukset ja erityispiirteet
- tuntee sähkönjakeluverkkojen käyttöön ja kunnossapitoon sekä niihin liittyvän turvallisen työskentelyn erityispiirteet
- tuntee verkostoautomaatioon ja älykkäisiin sähköverkkoihin liittyvät keskeiset konseptit

Arviointikriteerit, hyvä (3-4)

Edellisen lisäksi hyvä osaaminen edellyttää, että opiskelija osaa laatia toteuttamiskelpoisen suunnitelman sähkönjakeluverkosta uudis- ja korvausrakentamisen tilanteissa. Lisäksi opiskelija tuntee verkkon käytön ja kunnossapidon perusteet. Erityisesti opiskelija:
- osaa soveltaa sähkönjakeluverkkojen rakenteeseen ja pääkomponentteihin liittyvää tietoa verkon suunnittelussa: verkon muodon suunnittelu, komponenttien valinta.
: osaa ratkaista sähkönjakeluverkkojen mitoitukseen liittyviä tehtäviä ja soveltaa tuloksia verkon suunnittelussa ja käyttötoiminnassa
- osaa valita sähköverkon suojalaitteet siten, että ne täyttävät sähköturvallisuusmääräysten vaatimukset
- osaa hyödyntää verkostoautomaation ja älykkäiden sähköverkkojen mahdollisuuksia jakeluverkkojen suunnittelussa
- tuntee verkon rakentamisen ja rakentamisprojektien perusteet

Arviointikriteerit, kiitettävä (5)

Edellisen lisäksi kiitettävä osaaminen edellyttää, että opiskelija tuntee myös sähkönjakeluverkkoihin liittyviä erikoistapauksia ja hallitsee vaativampien kohteiden suunnittelua. Erityisesti opiskelija
- osaa ratkaista haastavia sähkönjakeluverkkojen suunnitteluun liittyviä tehtäviä
- tuntee sähkönjakeluverkkojen toimintaan liittyviä erikoistapauksia kuten maasulkuvirtojen kompensointi, loistehon kompensointi, luotettavuustarkastelut,
- tuntee ja osaa hyödyntää laajasti relesuojauksen mahdollisuuksia verkkojen suojauksessa
- osaa huomioida suunnittelussa teknis-taloudelliset näkökohdat

Esitietovaatimukset

Sähkövoimatekniikan perusteet, Muuntajat ja sähkökoneet, Introduction to power electronics

Lisätiedot

Kurssin asioista tiedotetaan Itslearning oppimisalustalla.