Electricity distribution networks (5 cr)

Evaluation scale

H-5

Content scheduling

Contents follows the curriculum.

Course covers medium- and low voltage technologies focusing to public distribution networks. Special features of industrial electricity distribution networks are covered in the course "Industrial Electricity Systems".
High voltage networks (110 - 400 kV) and primary substations related are covered in the course "Electricity Transmission Networks and High Voltage Engineering".

Topics covered and timing:
Week 36: Introduction to Electricity Distribution Networks
Week 37: Topology and components of distribution networks
Week 38: Power generation and loads
Week 39: Load flow calculations
Week 40: Voltage management
Week 41: Cost calculations and profitability assessment
Week 43: Mid-term exam
Week 44: Faults in distribution networks
Week 45: Protection systems
Week 46: Medium voltage network design
Week 47: Low voltage network design
Week 48: Reliability and voltage quality
Week 49: Operation & Maintenance, Construction
Week 50: Smart Grid technologies
Week 51: Final exam

Objective

Course deals with the topics related to electricity distribution grids. After completing the course, student:
- Know the structure, components and operation objectives of modern smart distribution grids
- Can analyze distribution grids in various loading and fault situations
- Know basics of power system protection and protection devices
- Can design distribution systems in basic situations
- Is familiar with the power system construction projects
- Know special features of safe working in transmission and distribution grids

Content

Structure and components of smart distribution grid
Distribution grid analysis by using dedicated software
Distribution grid protection and protection devices
Grid automation
Design exercise
Grid construction projects
Electric working safety in distribution grid

Materials

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.

Teaching methods

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

Exam schedules

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.

Pedagogic approaches and sustainable development

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

Completion alternatives

Ei valinnaisia suoritustapoja.

Student workload

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

Evaluation methods and criteria

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 %)

Failed (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

Assessment criteria, satisfactory (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

Assessment criteria, good (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

Assessment criteria, excellent (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

Qualifications

Introduction to power engineering, Transformers and electric machines, Introduction to power electronics

Further information

Kurssin asioista tiedotetaan Itslearning oppimisalustalla.