Uusi verkkokoodi vaatii 24 h toimintavalmiuden myös isommilta tuulipuistoilta

Kantaverkon suurhäiriö on jotain, mitä toivottavasti tapahtuu vain pahoissa unissa ja huoltovarmuusorganisaation Voimatalouspoolin järjestämissä, keksityissä Jäätyvä-harjoitustilanteissa. Sähköverkon laaja kaatuminen eli blackout-tila, jossa koko maa tai suuri osa maasta olisi sähkötön, on meillä äärimmäisen harvinainen mutta kuitenkin mahdollinen tapahtuma, ja siksi sen estämiseen ja siitä toipumiseen varaudutaan jatkossa entistä jykevämmin. Uudet varautumistoimet koskevat myös lukuisia tuulivoimatoimijoita.

Tuulivoimatuotanto - Julkaistu: 17.4.2020 - Teksti: Heidi Paalatie, Suomen Tuulivoimayhdistys ry Kuvat: wpd windmanager Suomi oy & Fingrid Oyj

Suomessa on edellisen kerran ollut kantaverkon suurhäiriö 1970-luvulla. Sen jälkeen sekä sähköverkko että maailma ovat muuttuneet merkittävästi, mutta suurhäiriön mahdollisuus on yhä olemassa. ”Blackoutiin ja siitä mahdollisimman nopeasti toipumiseen meidän on oltava valmiita”, sanoo Jari Siltala, kantaverkkoyhtiö Fingrid Oyj:n vanhempi asiantuntija. ”Eivät blackoutit tavattomia ole. Muista maista on esimerkkejä suurhäiriöistä viime vuosiltakin.”

Suurhäiriö tarkoittaa eri toimijoille eri asioita. Jakeluverkkoyhtiölle esimerkiksi kova myrsky ja sen aiheuttamat tuhot voivat olla suurhäiriö. Fingridille suurhäiriö tarkoittaa niin kutsuttua blackout-tilannetta, jossa vähintään 50 prosenttia Suomen sähkönkuluttajista on ilman sähköä tai kantaverkko on jännitteetön vähintään kolmen minuutin ajan. Normaalioloissa kantaverkon taajuus on 50 hertsiä, ja se saa vaihdella vain 0,1 hertsiä suuntaansa pysyäkseen normaalin rajoissa. 

Jos esimerkiksi taajuus jää pidemmäksi aikaa normaalialueen ulkopuolelle, ollaan hälytystilassa. Tilanteen mennessä hälytystilasta huonommaksi päädytään hätätilaan, josta pahimmillaan seuraa blackout. Hätätilassa blackoutin uhka on merkittävästi kohonnut ja Fingrid joutuu järjestelmävastaavan oikeuksin tekemään toimenpiteitä, joita se ei normaalitilassa tekisi. Tällaisia ovat muun muassa kulutuksen kytkeminen pois verkosta alitaajuusjännitesuojan avulla tai kulutusyksiköiden tai tuotantolaitosten käskyttäminen tiettyihin toimiin, kuten kulutuksen tai tuotannon nopeaan leikkaamiseen. Blackoutin tai hätätilan jälkeen on palautustila, jonka aikana verkko saatetaan normaalitilaan.

 

 

 

 

 

 

 

NC ER -verkkosääntömuutos koskee sähköjärjestelmän hätätilaa, suurhäiriö- eli blackout-tilaa ja niitä seuraavaa palautustilaa.

”Suurhäiriö on hurja tilanne, jollaista kukaan ei toivo. Vaikka kuinka varaudumme ja harjoittelemme, emme voi etukäteen tietää, kauanko tilanteen korjaaminen vie. Selvää on se, että tilanteen korjaaminen vaatii täysin saumatonta yhteistyötä Fingridin ja muiden osapuolten, kuten sähköntuottajien ja -kuluttajien sekä jakeluverkonhaltijoiden välillä. Pitää myös olla käytössä työkaluja, joiden avulla saumaton yhteistyö toteutuu. Tavoite blackout-tilanteissa on, että sähköt pystytään palauttamaan koko Suomeen mahdollisimman ripeästi”, Siltala kertoo. 

Suurhäiriön syntyminen vaatii todennäköisesti useamman syyn joko yhtäaikaisesti tai peräkkäin. Syyt voivat olla esimerkiksi sääilmiöihin liittyviä, laitevikoja tai onnettomuuksia. ”Jäätyvä-harjoitusten keksittyinä tapauksina on ollut muun muassa tilanne, jossa jäätävä myrsky oli jäädyttänyt koko johtorakenteen laajalla alueella.” 

Uusi verkkosääntö

Uusi verkkosääntö tuli voimaan vuoden 2017 joulukuussa. NC ER (Network Code for Emergency and Restoration) -verkkosäännön taustalla on eurooppalaisten kantaverkkoyhtiöiden tekemä valmistelutyö, jonka EU-komissio on vahvistanut koko EU-aluetta velvoittavaksi lainsäädännöksi.  24 h toimintakykyvaatimuksen ja alitaajuussuojausjärjestelmän osalta lainsäädäntö astuu voimaan 18.12.2022.

”Uudet vaatimukset teettävät työtä ja vaativat paljon panostuksia niin meillä Fingridissä kuin toimijoillakin, mutta taustalla on hyvä ja tärkeä sanoma. Vaikka tämä on nyt työlästä määräajan lähestyessä, olen iloinen näistä muutoksista. Niiden myötä meillä on paljon paremmat mahdollisuudet toipua kantaverkon suuristakin häiriötilanteista”, Siltala toteaa. ”Suomen osalta tilanne on useimpien muutosten osalta hyvä – asiat ovat jo hyvällä tolalla. Isoimpien ja keskeisimpien asioiden kanssa on kuitenkin paljon tekemistä.”

Siltalan mainitsemia isoimpia asioita uudessa NC ER -verkkosäännössä ovat 24 tunnin toimintakyky ja alitaajuussuojaus. Jälkimmäinen velvoittaa suoraan kantaverkkoon liittyneitä suuria sähkönkuluttajia ja jakeluverkkoyhtiöitä, eikä se siis koske tuulivoimatoimijoita. Kyse on siitä, että jos kantaverkon taajuus hätätilassa tipahtaa todella alas, voidaan 30 prosenttia kulutuksesta automatiikan avulla silmänräpäyksessä kytkeä irti verkosta. Näin pyritään viime hetkellä ennen blackoutia pitämään kantaverkko pystyssä – ja turvaamaan, että 70 prosenttia kulutuksesta voitaisiin pelastaa. Kyse on viimeisestä oljenkorresta sen jälkeen, kun muut keinot on jo käytetty. Suomessa on vanhastaan ollut samalla ajatuksella mutta eri tavalla toteutettu järjestelmä, jossa kantaverkon 110 kilovoltin katkaisijoita on avattu automaattisesti ja näin pystytty vähentämään kulutusta 10 prosentin osalta – mikä on riittämätön määrä kulutusta NC ER:n näkökulmasta.

24 tunnin toimintavalmius koskettaa suurta osaa tuulivoimatoimijoista. ”Olemme koonneet listan Suomen merkittävimmistä voimalaitoksista. Voi ajatella, että nämä voimalaitokset ovat eliittiporukkaa ja tärkeänä osana käytönpalautusta suurhäiriötilanteessa, palauttamassa Suomen sähköverkkoa takaisin jaloilleen. Voimalaitoksille tämä tuo velvoitteita, mutta myös mahdollisuuksia: suurhäiriötilanteessa Fingrid ensimmäisenä pyrkii palauttamaan sähköt merkittävien voimalaitosten luo, jotta ne pääsevät mahdollisimman nopeasti jälleen tuottamaan sähköä.  Muista voimalaitoksista huolehditaan siinä sivussa ja heti tilanteen niin salliessa.”

Fingridin käytönpalautussuunnitelmassa merkittäviksi voimalaitoksiksi on määritelty laitokset, jotka ovat vähintään 30 MW tai liittyvät suoraan kantaverkkoon. Tuulipuistojen osalta tämä tarkoittaa, että puisto liittyy verkkoon yhden liittymispisteen kautta ja liittymäpisteen takana olevien voimaloiden yhteenlaskettu teho on vähintään 30 MW. 

24 h toimintavalmius

Fingrid on siis määritellyt ne osapuolet, joiden kanssa yhteistyössä se tekee suurhäiriön jälkeisen kantaverkon jännitteenpalautuksen. Tämä tarkoittaa, että Fingridin ja voimalaitosten omistajien käyttämien valvomoiden välisten tietoliikenne- ja puheyhteyksien toiminnan pitää olla varmistettu 24 tunnin ajaksi myös tilanteessa, jossa sähköverkko ei toimi. Yhteyden pitää toimia riippumatta siitä, missä voimalaitoksen valvomo fyysisesti sijaitsee. Voimalaitoksilla tulee olla 24 tunnin ajan kyky tehdä toimenpiteitä, joilla pyritään pitämään laitos omakäytöllä mahdollisimman pitkään ja mahdollistamaan uudelleenkäynnistystoimenpiteiden aloittaminen sekä verkkoon tahdistus mahdollisimman pian jännitteen palattua.  

Fingrid on määritellyt perustyökalut 24 tunnin varmennetun puheviestinnän ja reaaliaikaisen tiedonvaihdon osalta. Suomen Erillisverkot Oy toteuttaa korkean varautumisen KoVa-palvelut siten, että ne ovat määräaikaan 18.12.2022 mennessä käytettävissä kaikilla osapuolilla. Valvomoiden välinen puhepalvelu, Kova –puhe, toimii Erillisverkkojen VoIP-yhteyden (Voice over Internet Protocol) kautta. Palvelu tulee olemaan helppokäyttöinen ja sitä käytetään toimitettavilla pöytäpuhelimilla. Myös asiakkaiden jo olemassa olevia kiinteän verkon puhelinjärjestelmiä voidaan tietyissä tapauksissa hyödyntää. Reaaliaikaiseen tiedonvaihtoon SCADA -järjestelmien välille tulee oma palvelunsa, KoVa FEN. Lisäksi Fingrid suosittelee KoVa Krivat -palvelun hankkimista tilannekuvan tehokkaaseen viestimiseen poikkeustilanteessa. Kaikki KoVa palvelut;  -FEN, -Puhe ja -Krivat toimitetaan saman, asiakkaiden valvomoihin rakennettavan valokuituliittymän kautta. Voimalatoimijan vastuulla on huolehtia, että heidän tiloihinsa asennettavien KoVa -tietoliikennelaitteiden varavoima on varmistettu vähintään 24 tunniksi.

”Nykyisin käytössä olevat matkapuhelin- ja Virve-verkot eivät täytä 24 tunnin toimintakykyvaatimusta. Ei ole takeita siitä, että sähköverkko saadaan takaisin toimintaan 24 tunnissa, mutta kyllä siihen on merkittävästi paremmat mahdollisuudet näiden uusien verkkosääntöjen myötä kuin nykytilassa”, Siltala pohtii tyytyväisenä. ”Satelliittipuhelimet toimivat periaatteessa niin kauan kuin akkua riittää, mutta niillä operointi on jossakin määrin muuten hankalampaa. Jos viestiyhteydet eivät ole käytössä, joudutaan turvautumaan muihin konsteihin, jotka ovat väistämättä aina hitaampia ja hankalampia. 24 tuntia antaa mahdollisuuden olennaisesti nopeampaan ja järkevämpään kantaverkon toimintakyvyn palauttamiseen.”

”Me Fingridiltä palautamme verkkoa toimintaan alue kerrallaan, ja kun verkko on pystyssä voimaloiden alueella, on sähköntuottajan voitava kytkeä voimala tuotantokäyttöön ja syöttämään sähköä verkkoon. Viestinpitoon tarvitaan nämä yhteydet, jotka varmasti toimivat 24 tuntia siitä hetkestä, kun sähköverkko kaatuu”, Siltala summaa muuttuvaa verkkokoodistoa.

NC ER -verkkosääntö vetää raamit sille, kuinka toimintavalmius jatkossa määritellään ja testataan. Valvomoiden välisen puheyhteyden toiminta tulee varmistaa määräajoin molempiin suuntiin soittamalla. Myös valvomon sähkönsyötölle asetetaan vaatimuksia niin mitoituksen kuin testauksen osalta: aika ajoin tulee valvomon ulkoinen sähkönsyöttö katkaista ja varmentua varasähkölähteiden käynnistymisestä ja toiminnasta. Laskennallisesti todennetaan, että varasähkölähde todella riittää vuorokauden ajan kattamaan kaikki määrätyt ja tarvittavat järjestelmät. Fingrid on jo lisännyt nettisivuilleen ohjeet testausten suorittamisesta.  ”Valvomoratkaisut ovat keskenään erilaisia, ja tarvittaessa tapauskohtaisesti käymme läpi, miten homma saadaan toimimaan mallikkaasti ja hyväksyttävällä tavalla”, Siltala kertoo.

Hommia vielä piisaa

”Monelle toimijalle tämä asia saattaa edelleen tulla melko uutena. Noin vuosi sitten olin sähköpostiyhteydessä kaikki toimijoihin, joiden voimalaitokset listattiin merkittävien voimalaitosten listalle. Aivan kaikkia ei tuolloin tavoitettu, osa kuittasi viestin saaduksi ja osan kanssa alkoi heti hyvä dialogi aiheesta. Toivottavasti kaikissa organisaatioissa viesti välittyy oikealle henkilölle!”, Siltala toivoo. ”Vuosi on kuitenkin pitkä aika etenkin tuulivoimarakentamisessa, ja kentälle on ehtinyt tulla monia uusia puistoja rakennushankkeiden myötä ilman että listaa merkittävistä sähköntuottajista on päivitetty. Toimijat voivat olla meihin itsekin yhteydessä, mutta kyllä meistä kuuluu ennemmin tai myöhemmin”, Siltala lupaa.

Sanktioiko Fingrid toimijoita, jotka eivät huolehdi velvoitteistaan? ”Me turvaudumme neuvomiseen, tiedusteluihin ja patisteluun. Sanktiot asiasta jakaa tarpeen vaatiessa määritelty viranomaistaho yleisten lainrikkomusten perusteiden mukaan. Me luotamme hyvän yhteistyön kantavan hedelmää.” Siltala korostaa varhaisen vuoropuhelun tärkeyttä etenkin uusien hankkeiden osalta: ”Meillä Fingridissä ei ole välttämättä tietoa etukäteen siitä, mitä puistoja on milloinkin rakentumassa. Mielellämme keskustelemme ja neuvomme ja varhaisessa hankesuunnittelun vaiheessa. Nämä uudet ER-verkkovaatimukset tulevat kaikkien aiempien verkkovaatimusten lisäksi, joten niistä voidaan keskustella samalla kertaa.”

”Kyllä tässä töitä piisaa kaikille osapuolille, mutta uudet ER-verkkovaatimukset ovat hyvä ja tarpeellinen juttu. Aiemmillakin konsteilla verkko olisi totta kai laitettu pystyyn, mutta koska kantaverkon suurhäiröistä ei – onneksi – ole kokemuksia, kukaan ei varmasti tiedä kauanko urakkaan menisi. Tämä luo merkittävästi lisää turvaa sähköverkon ja sitä kautta koko yhteiskunnan toimintaedellytysten säilymiselle – ja niissä talkoissa merkittävä rooli on paitsi kantaverkkoyhtiöllä, myös sähköntuottajilla”, Siltala kannustaa.

***

Lisätietoa aiheesta saat myös Fingridin webinaaritallenteesta ja -aineistosta.

Lisätietoja:

Jari Siltala, Fingrid Oyj, jari.siltala@fingrid.fi

www.fingrid.fi/sahkomarkkinat/markkinoiden-yhtenaisyys/verkkosaannot/kayttosaannot/

www.fingrid.fi/en/electricity-market/market-integration/network-codes/operating-codes/

Mainoskuva