DYNAAMISTEN LIITTYMÄVIRTOJEN MITTAAMINEN JA ANALYSOINTI

(1)

KARELIA-AMMATTIKORKEAKOULU Talotekniikan koulutusohjelma

Ari Kananen

Opinnäytetyö Joulukuu 2018

(2)

OPINNÄYTETYÖ Joulukuu 2018

Talotekniikan koulutusohjelma Tikkarinne 9

80220 JOENSUU 013 260 600 Tekijä

Ari Kananen

Nimeke

Dynaamisten liittymävirtojen mittaaminen ja analysointi Toimeksiantaja

Granlund Joensuu Oy Tiivistelmä

Opinnäytetyön tarkoituksena oli mitata ja analysoida eri tyyppisten kiinteistöjen virtojen dynaamista vaihtelua ja verrata virtoja mitoitettuun pääsulakekokoon sekä tarkastella laajennuksen ja tehon mahdollista kasvattamista.

Kohteina oli viisi erityyppistä ja kokoista-kiinteistöä, joita mitattiin useiden päivien ajan verkkovirta-analysaattorilla. Tarkastelussa kiinnitettiin huomiota virtojen keskiarvoon, maksimeihin ja jakautumiseen eri vaiheiden välillä. Analysoinneista koostettiin kiinteistö- kohtaiset yhteenvedot ja kuvaajat.

Analyysien perusteella voitiin päätellä ST13.31-mitoitusohjeiden ylimitoittavan kohteet ja kiinteistöissä on havaittavissa paljon käyttämätöntä potentiaalia. Tulevaisuudessa dynaamisten virtojen hallinta on tärkeässä osassa kiinteistöjen ylläpidossa.

Kieli suomi

Sivuja 29 Liitteet 5

Liitesivumäärä 10 Asiasanat

pääsulake, virtojen mitoitus, analysointi, ST-kortti 13.31, dynaaminen virta

(3)

THESIS

December 2018

Degree Programme in Building Services Engineering

Tikkarinne 9 80220 JOENSUU FINLAND

+ 358 13 260 600 Author

Ari Kananen

Title

Measuring and Analyzing Dynamic Main Currents Commissioned by

Granlund Joensuu Oy Abstract

The aim of this thesis was to measure and analyse dynamic currents from the various properties and to compare the measured currents with the designed main fuse capacity.

Another aim was to inspect the possibilities for increasing and expanding the power out- put.

Five target properties that were of a different type and size were measured over several days with a network analyser. The inspection was focused on current averages, maxi- mums and distribution between different phases. From the analyses it was possible to produce a summary and graph on each property.

Based on the analysis, it can be concluded that the ST13.31 designing guide will over- size the properties and there will be a lot of untapped power potential. In future, the management of dynamic currents will have a major role in property upkeep.

Language Finnish

Pages 29 Appendices 5

Pages of Appendices 10 Keywords

main fuse, measuring currents, analyze, ST card 13.31, dynamic current

(4)

Sisältö

1 Johdanto ... 5

2 Granlund Joensuu Oy ... 6

3 Liittymien mitoittaminen ja hankinta ... 6

Liittymän mitoittaminen ... 6

Liittymän avaus, kaapelin valinta ja muut vaatimukset ... 7

Liittymäkoon hintavertailu ... 9

Kiinteistöliittymän kuukausimaksu ... 9

4 Liittymävirtojen mittaus ... 10

Pääkeskus, liittymäkaapeli ja pääsulakkeet ... 10

gG-tyypin pienjännitesulake ... 11

Mittauskohteiden valinta ... 13

Mittalaitteet ja niiden asentaminen ... 13

Mittalaitteiden mittaamat suureet ... 15

Mittausten analysointi ... 17

5 Kohteet, mittaukset ja analysointi... 17

Asunto Oy Joensuun Häkkilinnuntie 3 ... 18

5.1.1 Mittalaitteiden asennus ... 18

5.1.2 Mittausdata ja analyysi... 18

Joen Nikkarituote Oy ... 19

Osakeyhtiö Koskikatu 9 ... 21

5.3.2 Päämittausdata ja analyysi ... 22

5.3.3 Osakeyhtiö Koskikatu 9:n asuntojen mittausdata ja analyysi ... 22

Ruuhitie 52 ja Ruuhitie 54 ... 23

Joensuun Ykköspaikoitus Oy ... 25

6 Analysointien yhteenveto ... 26

7 Pohdinta ... 27

Lähteet ... 29 Liitteet

Liite 1 Mittaukset, Asunto Oy Joensuun Häkkilinnuntie 3 Liite 2 Mittaukset, Joen Nikkarituote Oy

Liite 3 Mittaukset, Osakeyhtiö Koskikatu 9 Liite 4 Mittaukset, Ruuhitie 52 ja Ruuhitie 54 Liite 5 Mittaukset, Joensuun Ykköspaikoitus Oy

(5)

1 Johdanto

Toimiessani sähkötöidenjohtajana 2016 sain projektiksi suunnitella ja toteuttaa viisi asuinhuoneistoa käsittävän rivitalokiinteistön. Laskiessani ST-kortin 13.31 ohjeen mukaisesti kiinteistön maksimikuormaa ja mitoittaessani kiinteistön nou- suvarokkeita huomasin saavani pääsulake kooksi 3 x 35 ampeeria. Kyseinen vastaus arvelutti, ja päädyimme kollegoiden kanssa mietinnän jälkeen korotta- maan pääsulake kokoa seuraavaan pykälään, 3 x 50 ampeeriin.

Projektin edetessä rupesin pohtimaan sulakkeiden kokemaa maksimikuormaa ja sen ajallista kestoa. Kuinka paljon laitteita olisikaan samaan aikaan päällä ja sitä kautta uhkaisi liittymän pääsulakkeita? Olisivatko sittenkään kaikki asukkaat yhtä aikaa saunomassa ja paistamassa kinkkua? Nibe:n maalämpöpumpun va- kiovarusteisiin kuului lisäksi virtamuuntajat, jotka asennettiin liittymäkaapeliin mittaamaan virtaa ja säätämään maalämpöpumpun käyntiä tehohuipuilla. Oli- siko sittenkin 3 x 35 ampeerin sulakkeet olleet riittävät, kuten aiemmin olin mi- toittanut?

Kiinteistöjen mitoittamisen pohjalla käytetty materiaali on luotu pääosin 80-lu- vulla ja sitä on päivitetty sen jälkeen useasti. Perusteet laskujen pohjalla ovat kuitenkin pysyneet muuttumattomina, vaikka energiaa kuluttavat laitteet ovat ke- hittyneet vähävirtaisimmiksi. Opinnäytetyön tarkoituksena oli selvittää verkko- analysaattorin avulla, minkälaisia virtoja pienjänniteliittymissä liikkuu sen jäl- keen, kun kiinteistö on valmistunut ja otettu päivittäiseen käyttöön.

Tarkoituksena oli analysoida kiinteistön dynaaminen kuormitus ja verrata analy- soitua dataa pääsulakekokoon sekä kartoittaa analyysin pohjalta mahdollinen laajentumisvara lisätehon tarpeelle.

(6)

2 Granlund Joensuu Oy

Nykymuotoinen Granlund Oy on aikaisemmin vuonna 1960 perustetun Insinöö- ritoimisto Olof Granlund Oy:n pohjalle kasvanut kiinteistö- ja rakennusalan asi- antuntijakonserni. Vuonna 2018 Granlund konserni työllisti jo 875 henkilöä ja kasvua edellisestä vuodesta yli 10 %:ia.

Opinnäytetyö tehtiin toimeksiantona Granlund Joensuu Oy:lle, joka tarjosi mittalaitteiston lainaan tähän työhön. Granlund Joensuu Oy on Granlund Kuopio Oy:n tytäryhtiö ja on 2009 perustetun Joensuun aluetoimiston ja 2015 hankitun Insinööritoimisto Eskelinen Oy:n osake-enemmistön yhteen sulautuma. Joen- suun toimistolla työskentelee jo yli 30 henkilöä. Toiminta käsittää taloteknisen suunnittelun ja kiinteistönpidon palvelut, LVI-, sähkö- ja rakennusautomaatio- suunnittelua ja työmaavalvontaa sekä energiakonsultointia. [1]

3 Liittymien mitoittaminen ja hankinta

Rakennusprojektissa sähkönjakelun ja liittymän mitoittaminen ovat tärkeimpiä asioita rakennusten sähkösuunnittelussa [2, 1]. Liittymän toimittaa alueella toi- miva jakeluverkkoyhtiö ja Suomessa toimii kymmenittäin jakeluyhtiötä. Tule- vissa esimerkeissä on käytetty Caruna Espoo Oy:n ohjeita ja hinnastoja. Joen- suun kaupunkialue on verkkoyhtiön jakelussa.

Liittymän mitoittaminen

Liittymän mitoittamisessa käytetään yleensä apuna ST-kortistoja jotka opasta- vat kuormien laskemisessa. Yleisin käytetty kiinteistöjen mitoitusohje ST-kortti 13.31 sisältää hyvät ohjeet yleisimpien kiinteistöjen kuormien mitoittamiseen.

(7)

Jokaiselle huoneistolle lasketaan kuorma, jonka jälkeen kaikki kuormat summa- taan ja kerrotaan tasauskertoimella. Tasauskerroin pienenee huoneistojen luku- määrän kasvaessa, pienentäen mitoitettavaa kokonaistehoa (kuva 1). Tasattu laskelma kerrotaan 1,3:lla, jolla varaudutaan tulevaisuuden 30 %:n tehotarpeen lisääntymiseen. [2, 5]

Mitoituksessa saatu teho ja siitä laskettu päävarokkeen koko määrittää tulevan pääkeskuksen ja liittymäkaapelin koon. Suunnittelijan on huomioitava, että kohteen luovutuksen jälkeen tehtävä liittymäkaapelin, pääsulakkeiden ja/tai keskuksen vahvistaminen ovat kalliita toimenpiteitä suhteessa rakennusaikana tehtyi- hin investointeihin.

Kuva 1. ST-kortti 13.31, tasauskerrointaulukko.

Liittymän avaus, kaapelin valinta ja muut vaatimukset

Liittymän hinta määräytyy pääsulakekoon mukaan ja kasvaa jokaisella pykälällä (taulukko 1). Liittymisen kustannukset maksaa tilaaja. Liittymiskaapelin poikki- pinta-alaa joudutaan kasvattamaan pääsulakekoon mukana, jolloin sulakkeiden vaatima oikosulkuvirta tulee saavutettua (taulukko 2). Kaapelin hankintakustan- nukset maksaa yleensä sähköurakoitsija.

(8)

Lisäksi jos kiinteistön tai yhtenäisen kiinteistöryhmän haltijan sähköliittymien liit- tymistehojen summan ylittäessä 1600 kVA:ia, täytyy lisäksi nimetä käytönjoh- taja, joka tuo vuotuisia lisäkustannuksia. [3]

Taulukko 1. Caruna Espoo liittymähinnasto [4, 3]. Hinnat sis. alv. 24 %.

Taulukko 2. Carunan yleisohje liittymäkaapelin valintaan [5, 7]. Esimerkki alv. 0

% hinnat kaapeleille, ei sisällä alennuksia [6].

(9)

Liittymäkoon hintavertailu

Kaapelimitoitukset on laadittu Caruna:n ohjeen mukaisesti, 50 metrin liittymis- matkalla. Taulukkoon on koottu eri kokoisten liittymien avausmaksujen ja kaa- pelien hinnat. Tämä on suuntaa antava laskelma, joka ei ota huomioon tarkem- paa kiinteistön oikosulkumitoitusta, mutta antaa hyvän peruskäsityksen sähkö- liittymien kokoluokista ja niiden hinnoista. (taulukko 3)

Taulukko 3. Vertailutaulukko eri kokoisten liittymien avauskustannuksista ja 50 metrin liittymiskaapeleista. Hinnat alv 0%

Kiinteistöliittymän kuukausimaksu

Sähkönsiirron kuukausimaksu määräytyy mitattavan liittymän sulakekoon mukaan ja Caruna:lla yli 63:n ampeerin koon mitattavat liittymät ovat tehosiirtoliitty- miä (taulukko 4). Tehosiirtoliittymällä on pienempi peruskuukausimaksu, mutta erilliset maksut kiinteistön tuottamasta loistehosta ja kuukauden huipusta mak- settava tehomaksu, joka on kuitenkin vähintään 40kW:a. Mitoitettaessa liittymä

(10)

63:n ampeerin tai alle on rahallinen säästö kiinteistöyhtiölle yli tuhat euroa vuodessa, verrattuna tehosiirtoliittymään. (taulukko 5)

Taulukko 4. Caruna Oy:n liittymien kuukausimaksut [7, 3].

Taulukko 5. Caruna Espoo Oy:n hinnasto yli 63 ampeerin mittattaville liittymille [8, 4].

4 Liittymävirtojen mittaus

Pääkeskus, liittymäkaapeli ja pääsulakkeet

Pääkeskus (PK) on kiinteistössä ensimmäinen keskus sähkönsiirtoyhtiön jako- kaapilta katsottuna. Pääkeskuksessa virta jaetaan muille kiinteistön keskuksille (kuva 2). Suurin kuormitus kasautuu pääkeskukseen ja liittymäkaapeliin, jota suojataan pääsulakkeilla. Pääsulakkeina toimii yleensä gG-tyypin tulppa- tai

(11)

kahvasulake. Pääkeskuksessa tehdään liittymiskaapelissa käytetyn TN-C- järjestelmän muunnos kiinteistönjaossa käytettyyn TN-S-järjestelmään.

Kuva 2. Esimerkki nousujohtokaaviosta. [9, 9.]

gG-tyypin pienjännitesulake

Pääsulakkeina kohteissa toimii aina yleensä gG-tyypin sulake. Sulakkeet kestä- vät ylivirtaa lyhyitä aikoja ja niiden ominaisuudet on määritetty tarkemmin stan- dardissa SFS-EN 60269-1. Standardi asettaa pienjännitevarokkeille tiettyjä raja- virtoja ja aikoja, portteja, joita valmistajien on noudatettava. Standardi määrittää esimerkiksi ¹/100, 5, 10 sekunnin ja 1, 2, 3, 4 tunnin ylitysten minimi- ja maksimi- virrat, jonka sulakkeen on kestettävä. [10, 24]

(12)

Sulakkeiden valmistajilta löytyy logaritmiset laukaisukäyrästöt, joista voidaan katsoa laukaisuun vaadittavan virran ja ajan suhde helposti. Tässä työssä hyö- dynnettiin ABB:n Curves-ohjelmistoa. Ohjelmisto antaa tarkat lukemat usealle erityyppiselle sulakkeelle samanaikaisesti, mikä nopeuttaa virran ja ajan tarkas- telua. (kuva 3)

Ohjelmistolla saadaan jokaiselle ajanhetkelle minimi- ja maksimivirran arvot.

Virran maksimiarvot ovat minimiarvoja noin 22 %:a korkeampia. Curves-ohjelmiston ja standardin SFS-EN 60269-1 avulla luotiin taulukko niiden antamista minimiarvoista. Tällöin saatiin määritettyä virran arvo, jonka sulake kestää val- mistajan ohjeiden ja standardin mukaisesti (taulukko 6).

Kuva 3. ABB Curves-ohjelmisto.

(13)

Taulukko 6. Minimilaukaisuvirrat eri kokoisilla sulakkeilla eri ajanhetkillä.

Mittauskohteiden valinta

Kiinteistön pääkeskus ja nousukaapeli sijaitsevat teknisessä tilassa tai erilli- sessä sähkökeskustilassa. Pääsy tilaan on estetty sivullisilta ja sallittu vain talo- huollolle. Mittauskohteiksi valikoitui erikokoisia ja erilaisia kiinteistöjä, joihin oli helppo hankkia kulkuun tarvittavat luvat ja avaimet.

Mittalaitteet ja niiden asentaminen

Mittalaitteina toimi Chauvin Arnoux CA8335 -verkkovirta-analysaattori ja Chauvin Arnoux PEL103 -teho- ja energiatallennin. Mittalaitteesta riippuen se kytketään joko liittymiskaapelin TN-C tai kiinteistön TN-S-järjestelmään ennen kuin se jakaantuu muille keskuksille (kuva 4). Liittymävirtojen mittaaminen suori- tetaan mahdollisimman lähellä liittymäkaapelia ja sitä suojaavia johdonsuojia.

Liittymäkaapelin liittäminen keskukseen tapahtuu esimerkiksi riviliittimillä, ruuvi- kaapelikengillä tai puristettavilla kaapelikengillä. Nämä jännitteiset pinnat ovat

(14)

osin suojaamatta keskuskansien alla. Yleensä sähköjen katkaiseminen mittalaitteiden asennuksen ajaksi ei ole mahdollista ja siksi mittauspäät on asennettava jännitteisten osien välittömään läheisyyteen. Mittalaitteiden asennuksissa on osoitettava suurta varovaisuutta, käytettävä suojaavia varusteita ja vain jännite- työhön soveltuvia työkaluja (kuva 5).

Kuva 4. Mittalaitteiston kytkentäperiaate PEL 103 -loggerille ja CA 8335 -analy- saattorille. Vasemmalla syöttökaapelin TN-C-järjestelmä ja oikealla kiinteistön TN-S-kytkentä.

(15)

Kuva 5. OP-talon pääkeskus ja CA8335 -virtalenkkien asunnus eristävien käsineiden kanssa.

Mittalaitteiden mittaamat suureet

Mittalaitteet voivat tallentaa paljon dataa sähkönkäytöstä ja sähkönlaadusta koko kiinteistöstä. Analyysissä tarkastellaan virran keskiarvoa 10 minuutin jak- solla (kuva 6 ja 7). Analysointi tapahtuu tallennuksista luoduilla Excel-taulu- koilla. Ehdollinen muotoilu ja solujen värittäminen arvojen mukaan mahdollistaa nopean havainnoinnin satojen rivien keskeltä. (kuva 8)

(16)

Kuva 6. PAT2-ohjelmiston näkymä CA8335-tallennuksesta.

Kuva 7. PEL Transfer -ohjelmiston näkymä PEL103-tallennuksesta.

Kuva 8. Värit Excelin ehdollisessa muotoilussa helpottavat poikkavien lukujen löytämistä.

(17)

Mittausten analysointi

Analyysista koostetaan yhteenveto, josta on helppoa tarkastella kiinteistön omi- naisuuksista ja virtojen jakaantumisesta. Vasemmalla on vaihekohtainen kes- kiarvo ja niiden välinen suhde. Seuraavana on keskiarvojen välinen suhde prosentteina, vaihevirtojen suhde tulisi olla suositellusti ±10 %:a [11,1]. Keskellä on 10 minuutin maksimi koko mittauksenajalta. Käyttämättömään potentiaaliin on laskettu pääsulakkeiden ja 10 minuutin maksimin erotus ja sen perusteella laskettu teho vaihekohtaisesti. Keskellä virranjaon donitsikuvaajaa on päivänkes- kiarvo ja ulkokehällä maksimi mittajaksolta. Alhaalla on potentiaaliset tehot yhteen lasketusti ja tasaamattomana 3-vaihetehona. (kuvaaja 2)

Kuvaaja 1. Esimerkki analyysista koostetusta yhteenvedosta.

5 Kohteet, mittaukset ja analysointi

Kohteet on listattu siinä järjestyksessä, kun mittaukset on suoritettu vuoden 2018 aikana.

(18)

Asunto Oy Joensuun Häkkilinnuntie 3

Asunto Oy Joensuun Häkkilinnuntie 3 on Reijolassa 2012 valmistunut rivitaloyh- tiö, joka koostuu 10:sta eri kokoisesta asunnosta. Lämmitysmuotona toimii kau- kolämpö ja mittauksen kohteena on käyttösähkö ilman lämmitystä.

5.1.1 Mittalaitteiden asennus

Mittalaitteena kohteessa toimi CA8335. Pääkeskus sijaitsee teknisessä tilassa, varastorakennuksessa, josta huoneistojen syötöt jaetaan muihin kiinteistöihin.

Liittymäkaapelina toimii AXMK 4 x 70 S ja pääsulakkeina toimii 3 x 80A gG sulakkeet. Mittalaitteet asennettiin syöttökaapeliin ennen pääsulakkeita. Mittaus- jakson ajankohtana oli 26.1 – 12.2.2018 ja käsitti 17 päivää ja kolme viikonloppua.

5.1.2 Mittausdata ja analyysi

Mittauksen datassa nähtiin selvästi piikki iltapäivällä klo 17:n jälkeen, lisäksi oli havaittavissa selvästi lauantain ja keskiviikon, perinteisten saunapäivien aiheut- tamat piikit (liite 1). Tässä on havaittavissa myös kolmannen vaiheen alikäyttö kovimman kuormituksen aikana. Vaiheiden virrat ovat pieniä ja siten ampeerin heitto vaiheelta toiselle muuttaa suhdetta useita prosentteja ja suositeltuun ±10

%:n kuormasuhteeseen ei päästä. (kuvaaja 3)

(19)

Kuvaaja 2. Häkkilinnuntien virranjaon analyysi.

Joen Nikkarituote Oy

Joen Nikkarituote Oy on Joensuussa Alasintie 2:ssa, sijaitseva teollisuus- ja toi- mistokiinteistö. Kiinteistö lämpiää kaukolämmöllä. Samassa kiinteistössä sijaitsee myös KOLO Desing Oy:n tuotantotila, jossa on käytössä laserleikkuri ja suuritehoinen kompressori, jotka ottavat hetkellisesti paljon tehoa. Kiinteistössä on vain yksi sähköliittymä Joen Nikkarituote Oy:n nimissä ja kaikki vuokralaiset maksavat sähköstä alimittauksen perusteella Joen Nikkarituote Oy:lle.

Mittalaitteena toimi PEL103. Pääkeskus sijaitsee teknisessä tilassa, josta keskusten syötöt jaetaan muihin vuokrahuoneistoihin. Liittymäkaapelina toimii AXMK 4 x 150 S ja pääsulakkeina toimii 3 x 100A gG sulakkeet. Mittalaitteet asennettiin syöttökaapeliin ennen pääsulakkeita. Mittausjakson ajankohtana oli 20.2 – 22.2.2018 ja käsitti 2 päivää.

(20)

Mittausdatassa erottuu selvästi ensimmäisen vaiheen L1 ylikorostus suhteessa muihin vaiheisiin yöaikaan ja työpäivän kulutuksen kasvun aikaan kolmannen L3 vaiheen vajaakäyttö. Kohteesta PEL Transfer -ohjelmiston luoma Excel-tiedosto mahdollistaa tarkemman tarkastelun työpäivän aikana tapahtuvasta dy- naamisesta virran vaihtelusta. Vaikka virtapiikit ovat yli kaksi kertaa 10 minuutin keskiarvon ja ylittävät sulakkeiden nimellisvirran, ei se ole ongelma pääsulak- keiden kestolle (liite 2).

Kohteessa on havaittavissa vaiheiden kuorman vinoutumaa, joka voitaisiin korjata järjestämällä ensimmäiseltä vaiheelta 6 ampeeria kolmannelle vaiheelle.

Suositeltuun ±10 %:n kuormasuhteeseen ei tällä hetkellä päästä. (kuvaaja 4)

Kohteen kannalta suurin hyöty saataisiin tasaamalla vaiheiden kuormat mahdollisimman tasaisiksi ja alle 63 ampeerin. Tällöin voitaisiin harkita kiinteistöliitty- män pienentämistä 100 ampeerista 63 ampeeriin. Liittymätyyppi muuttuisi teho- liittymästä normaaliksi liittymäksi ja halvempi kuukausimaksu maksaisi liittymän vaihdon kustannukset takaisin alle vuodessa.

Kuvaaja 3. Alasintien virranjaon analyysi.

(21)

Osakeyhtiö Koskikatu 9

Osakeyhtiö Koskikatu 9 on Joensuun keskustassa sijaitseva rakennus, jossa sijaitsee muun muassa Joensuun Keittäjät Oy:n ylläpitämän Local Bistro, Pohjois- Karjalan Osuuspankki Joensuun konttori ja ylimmissä kerroksissa osakehuo- neistoissa 48 asuinhuoneistoa. Kiinteistö lämmitetään kaukolämmöllä ja mit- tausjakso ajoittui lämmityskaudelle ja siitä puuttuu kesän vaatima jäähdytyste- hon tarve.

Päämittalaitteena kohteessa toimi CA8335. Pääkeskus sijaitsee omassa huo- neessaan kellarikerroksessa, jossa se on jaettu kahdelle seinälle. Liittymäkaa- peleina toimii 4 kappaletta AXMK 4 x 240 S:ää ja jokaisella kaapelilla on johdonsuojana 3 x 200 A gG sulakkeet. Pääkytkimenä toimii Siemens

kompaktikatkaisija, joka mahdollistaa tuhansien ampeerien virrankatkaisukyvyn.

Mittalaitteet asennettiin virranjakokiskostoon heti kompaktikatkaisijan jälkeen.

Lisäksi kohteessa asennettiin mittalaitteet A, B ja C asuinrappuihin, näin saatiin myös pelkkien asuntojen vaatima teho mitattua. Näissä mittauksissa A rappu hoidettiin CA8335-mittalaitteella ja B- ja C-rappu PEL103-mittalaitteella. Mitta- laitteet asennettiin johtimiin ennen kunkin rapun kytkintä ja 125A gG sulakkeita.

Kokorakennuksen ja B-rapun alamittauksella mittausjakson ajankohtana oli 28.3 – 10.4.2018, joka sisälsi 13 päivää ja kaksi viikonloppua. A- ja C-rapun alamit- tauksilla mittausjakson ajankohtana oli 15.3 – 28.3.2018, joka sisälsi 13 päivää ja kaksi viikonloppua.

(22)

5.3.2 Päämittausdata ja analyysi

Mittausdatassa erottuu selvästi arkipäivänä lounasravintolan aiheuttama kulutuksen kasvu kello 10-13:ta. Suurimman kulutuksen aikana nähdään 25 %:n piikkejä virran keskiarvoon verrattuna. (liite 3) Vaikka virrat ovat suuret, ne eivät ole kuin murto-osan pääsulakkeiden kestosta. Ensimmäisessä vaiheessa on havaittavissa kuorman vinoutumaa, jota voitaisiin korjata järjestämällä uudel- leen lähtöjä 20 ampeerilla pois ensimmäiseltä vaiheelta. Suositeltuun ±10 %:n kuormasuhteeseen ei tällä hetkellä päästä (kuvaaja 5).

Kuvaaja 4. Koskikadun virranjaon analyysi.

5.3.3 Osakeyhtiö Koskikatu 9:n asuntojen mittausdata ja analyysi

Asuinhuoneistoja on A-rapussa 17, B-rapussa 13 ja C-rapussa 18. Kulutuksissa on nähtävissä pientä eroa ja vinoutumaa. Kolmannen vaiheen alikäyttö on suuri A-rapussa maksimikuormituksessa. Tämä vinouma ei kuitenkaan ole suurta suhteessa virtoihin ja siihen että nämä keskukset ovat kiinni pääkeskuksessa.

Mitoituksellisesti keskiarvovirrat olivat todella pienet suhteessa sulakkeisiin (kuvaaja 6).

(23)

Kuvaaja 5. Koskikadun asuntojen virranjaon analyysi.

Ruuhitie 52 ja Ruuhitie 54

Ruuhitie 52 ja Ruuhitie 54 ovat Rantakylässä sijaitsevat vuonna 86 rakennettu 27:n asunnon ja vuonna 79 rakennettu 22:n asunnon taloyhtiöt. Lämmitysmuo- tona toimii kaukolämpö ja mittauksen kohteena käyttösähkö ilman lämmitystä.

(24)

Ruuhitie 54:n liittymän sähkönsyöttö kulkee Ruuhitie 52:n pääkeskuksen kautta, vaikka taloyhtiöt ovat valmistuneet päinvastaisessa järjestyksessä. Pääkeskus sijaitsee talousrakennuksessa omassa keskustilassa, josta muiden keskusten syötöt jaetaan. Ruuhitie 52:ssä toimii liittymäkaapelina AXMK 4 x 150 S, joka haarautuu pääkeskukseen ja toinen haara syöttää AXMK 4 x 150 S kautta Ruu- hitie 54:en pääkeskusta. Ruuhitie 52:n ja 54:n pääkeskuksissa molemmissa on suojana 3 x 250A gG sulakkeet.

Mittalaitteena toimi PEL103-mittalaite ja kohteessa se asennettiin ennen liitty- mäkaapelin haarautumista, niin tallennettiin molempien kiinteistöyhtiöiden kulu- tukset samanaikaisesti. Mittausjakson ajankohtana oli 16.5 – 26.6.2018 ja käsitti 40 päivää ja 6 viikonloppua.

Mittauksen datassa nähdään selvä kulutuksen kasvu illalla kello viiden jälkeen.

Havaittavissa on ensimmäisen vaiheen suurin käyttö kovimman kuormituksen aikana. (liite 4) Vaiheiden virrat ovat normaalisti pieniä ja ampeerin heitto vaiheelta toiselle muuttaa suhdetta ja suositeltuun ±10 %:n kuormasuhteeseen ei päästä (kuvaaja 7).

Kuvaaja 6. Ruuhitie 52 ja Ruuhitie 54 virranjaon analyysi.

(25)

Joensuun Ykköspaikoitus Oy

Joensuun Ykköspaikoitus Oy on Joensuun keskustassa Kauppakatu 21:ssä sijaitseva vanha kiinteistö, joka on saneerattu ja remontoitu vuonna 2015. Kiin- teistössä sijaitsee muun muassa Granlund Joensuu Oy, Joensuun Ykkös-Pai- koitus Oy:n paikoitushalli, Suomen Terveystalo Oy. Kiinteistö lämmitetään kaukolämmöllä. Terveystalo tarjoaa myös magneettitutkimukset erillisellä re- kalla siirrettävällä vaunulla, joka on paikoillaan vain muutamana päivänä kuu- kaudesta. Siirrettävä kuvaamisvaunu ottaa hetkellistä tehoa paljon ja vaunu lii- tetään kiinteistöön 125 ampeerin voimavirtapistokkeella.

Mittalaitteena toimi CA8335. Pääkeskus sijaitsee kellarikerroksessa omassa keskustilassa, josta muiden keskusten syötöt jaetaan. Liittymäkaapelina toimii 3 kappaletta AXMK 4 x 240 S ja jokaisella kaapelilla on johdonsuojana 3 x 160 A gG sulakkeet. Mittalaitteet asennettiin syöttökaapeliin ja pääkytkimen lähetty- ville. Mittausjakson ajankohtana oli 12.11 – 21.11.2018 ja käsitti 9 päivää, joista 12 ja 20 päivä oli magneettikuvausrekka paikalla.

Mittausdatassa erottuu magneettikuvasrekan aiheuttama kulutuksen kasvu kah- tena päivänä. Suurimman kulutuksen aikana nähdään melkein kaksinkertaisia piikkejä virran keskiarvoon verrattuna. (liite 5) Kohteen virrat ovat todella tasai- set ja suositeltuun ±10 %:n kuormasuhteen mukaiset. Vaikka virrat ovat suuret, ne eivät ylitä sulakkeiden nimellisestä virtaa. Kohde on varustettu myös kiinteis- töautomaatiolla, joka mittaa virtaa liittymästä ja säätää jäähdytystehoa jos virrat alkaisivat lähentyä sulakkeiden nimellisvirtaa (kuvaaja 8).

(26)

Kuvaaja 7. Kauppakadun virranjaon analyysi.

6 Analysointien yhteenveto

Analyysien pohjalta voidaan todeta, että kohteet ovat väljästi mitoitettu. Kaikista lähimmäksi mitoituksessa on päästy Kauppakatu 21:ssä ja Joen Nikkarituote OY:n hallilla, muissa kohteissa on laajenemisvaraa useita satoja prosentteja.

(kuvaaja 9) Monessa kohteessa on havaittavissa vinokuormaa ja suositeltuun

±10 %:n kuormasuhteeseen ei päästä, joka on nähtävissä nollajohtimen kuor- mana liittymäkaapelissa. Kyseessä on kuitenkin vain suositus ja se ei ole vel- voittava pienjännite liittymissä.

Mikäli sähköautojen pikalataus yleistyy tulevaisuudessa, voi analyysien perusteella todeta niille olevan vapaata kapasiteettia tarjolla. Yhden sähköauton la- tausaseman tehon ollessa 22 kW:ia voidaan tarvittavat tehot saada nykyisillä pääsulakkeilla kaikissa kohteissa. Lisäksi kun latauspisteet ja kiinteistöt raken- netaan tukemaan dynaamista virran hallintaa, olemassa olevat asennukset ovat laajennettavissa helposti yli tehopotentiaalin. [12]

(27)

Kuvaaja 8. Mitattujen kohteiden analyysit ilmaistuna prosentteina.

7 Pohdinta

Mitoitus tehdään projektin lähtötietoihin perustuen ja arviolla, voi mennä vuosia ennen kuin voidaan todentaa todellinen kuormitus valmiissa kiinteistössä. ST- kortin 13.31 ohjeen mukaisilla mitoituksilla ylityksen mahdollisuus on 1 %:n luokkaa [2, 4]. Käytännössä näiden mittausten perusteella voidaan päätellä, että ylityksen todennäköisyys olisi vieläkin pienempi.

Sähkösuunnittelijana mitoituksessa on dilemmana, että säästö liittymänkoon muuttamisesta seuraavaan portaaseen on noin promillen luokkaa koko ura- kassa. Säästö on marginaalisen pieni suhteessa riskiin, joka seuraisi liian niu- kasta mitoituksesta. Tässä tilanteessa suunnittelija kantaa riskin, mutta tilaaja saa säästön.

Kuitenkin tulevaisuudessa sähkönsiirtoyhtiöt pyrkivät veloittamaan asiakkaita entistä enemmän tehoperusteisesti ja tunnin tehopiikki määrittelee koko kuu-

(28)

kauden tai jopa vuoden sähkönsiirron hinnan. Tällöin dynaamisten virtojen hallinta on entistä tärkeämpää kiinteistöjen ylläpidonkustannusten kannalta. Tämä vaatii eri suunnittelualojen yhteistyötä, jotta esimerkiksi voidaan LVI-

suunnittelussa varata kiinteistöön energiavaraajia, joita vuorotellaan rakennus- automaatiolla silloin kun energian tarve on korkeimmillaan ja näin tasataan kulu- tus huippuja.

Haluaisin lopuksi kiittää erityisesti Granlund Joensuu oy:n sähkösuunnittelu- osaston väkeä hyvistä vinkeistä ja keskusteluista. Sekä Taisto Aaltoa, joka opasti ja perehdytti mittareiden käyttöön, kävi suorittamassa mittauksia kans- sani, selitti ja havainnollisti sähkönlaatua ja analysointia. Opin näiden mittausten ja keskustelujen ansiosta ymmärtämään sähkön laatua ja suunnittelua aivan uu- della tavalla.

(29)

Lähteet

1. Granlund konsernin-verkkosivut [web-sivu]. [Viitattu 30.11.2018]

https://www.granlund.fi/granlund/

2. Finni, E., Hietaniemi, J., Karppinen, R., Insinööritoimisto Olof Granlund Oy.

ST-kortisto, ST 13.31. RAKENNUKSEN SÄHKÖVERKON JA PIENJÄNNITELIITTYMÄN MITOITTAMINEN. Espoo. 2015. 10 s.

3. Turvallisuus- ja kemikaalivirasto (Tukes) [web-sivu]. [Viitattu 30.11.2018]

https://tukes.fi/sahko/sahkolaitteistot/sahkolaitteiston-haltija-ja-kaytonjohtaja 4. Caruna Espoo Oy. Liittymismaksuhinnasto. https://caruna-cms-prod.s3-eu-

west-1.amazonaws.com/liittymismaksuhinnasto_caruna-espoo-

oy_1.4.2018_web.pdf?ltUEc8S8zTNxch1cgoubPqM2PvpTJSS9 2018. 6 s.

5. Caruna Oy, Caruna Espoo Oy. CARUNAN YLEISOHJEET SÄHKÖURAKOITSIJOILLE JA –SUUNNITTELIJOILLE.

URAKOITSIJAOHJE. https://caruna-cms-prod.s3-eu-west-1.amazonaws.com/carunan_yleisohjeet_sahkourakoitsijoille_ja_suunnitteli- joille_0.pdf?vN4id5IYkJW4ZA1Ut28J5mmy5fuYnzxL 2018. 19 s.

6. SLO Oy [web-sivu]. [Viitattu 30.11.2018] https://verkkokauppa.slo.fi/fi/tuote- luettelo/kaapelit/voimakaapelit/prysmian-voimakaap-axmk?p=2

7. Caruna Oy, Caruna Oy. Verkkopalveluhinnasto. https://caruna-cms-prod.s3- eu-west-1.amazonaws.com/verkkopalveluhinnasto_caruna-

oy_1.7.2018_web.pdf?pAyI.7xmKIGqt3PDPKpjq3e4PQu1VEWE 2018. 6 s 8. Caruna Oy, Caruna Espoo Oy. Verkkopalveluhinnasto. https://caruna-cms-

prod.s3-eu-west-1.amazonaws.com/web_30693845_caruna_ces_verkkopal- veluhin_espoo_6s_2018_fi.pdf?xv7kYW..81MvcW_w5uKyPfXBdMRvS1QD 2018. 6 s.

9. Linström, R., Insinööritoimisto Olof Granlund Oy. ST-esimerkit 5. Esimerkki- piirustukset Asuintalo. Espoo. 2007. 25 s. ISBN 952-5382-82-6.

10. SESKO ry. SUOMEN STANDARDISOIMISLIITTO SFS STANDARDI SFS- EN 60269-1, PIENJÄNNITEVAROKKEET. OSA 1: YLEISET

VAATIMUKSET. Helsinki. 2008. 79 s.

11. Viitala, J. ST-kortisto, ST 52.51.04. SÄHKÖN LAATU. VINOKUORMITUS, NOLLAJOHDIN JA TRANSIENTTIYLIJÄNNITTEET. Espoo. 2006. 2 s.

12. ENSTO [web-sivu]. [Viitattu 30.11.2018] https://www.ensto.com/fi/tuot- teet/sahkoauton-lataus/

13. Sähkölaskun uusin tulokas – Tehomaksu rankaisee kulutushuipuista. Yle Uutiset [web-sivu]. [Viitattu 30.11.2018] https://yle.fi/uutiset/3-9797317

(30)

Häkkilinnuntien mittauksen PAT2 ohjelman näkymä mittausjaksolta.

(31)

PAT2 ohjelmiston luoma Excel näkymä kovimman kulutuksen aikana.

(32)

Alasintien mittauksen PEL Transfer ohjelman näkymä mittausjaksolta.

(33)

PEL Transfer ohjelmiston luoma Excel näkymä kovimman kulutuksen aikana.

(34)

Koskikadun mittauksen PAT2 ohjelman näkymä mittausjaksolta.

(35)

PAT2 ohjelmiston luoma Excel näkymä kovimman kulutuksen aikana.

(36)

Ruuhitie 52 & Ruuhitie 54 PEL Transfer ohjelman näkymä mittausjaksolta.

(37)

PEL Transfer ohjelmiston Excel kovimman kulutuksen aikana.

(38)

Kauppakadun PAT2 ohjelman näkymä mittausjaksolta.

(39)

PAT2-ohjelmiston Excel-tiedosto kovimman kulutuksen aikana.