Suomen sähköverkko

Suurjännitelinja Iitissä, Kymenlaaksossa. Vasen linja tulee Valkealasta Keltin kautta ja oikeanpuoleinen Korian sähköasemalta. Ne kulkevat tällaisenaan Heinolaan saakka. Linjassa on käytössä 110 kV jännite.

Suomen sähköverkko muodostuu eri toimijoiden ylläpitämistä sähkön siirto- ja jakeluverkoista, jotka yhdessä välittävät voimalaitoksissa tuotetun sähkön maan eri osissa oleville kuluttajille.

Sähkön siirto maan eri osiin valtakunnan tasolla tapahtuu korkeajännitteisessä Fingridin kantaverkossa. Seuraavana vaiheena verkkohierarkiassa ovat alueverkot, joiden alue kattaa yhtä tai kahta maakuntaa laajuudeltaan vastaavan alan. Alueverkkoyhtiöitä on 12. Paikallisten sähköyhtiöiden jakeluverkkoja on noin 80. Verkon tasojen jaottelu perustuu jännitetasoihin ja perustoiminnan luonteeseen; karkeistaen siirtoverkossa sähköä siirretään tuottajilta jakeluverkkoihin ja jakeluverkossa sähkö jaellaan loppukuluttajille.

Fingridin mukaan häviöiden määrä kantaverkossa on 1,2–1,4 TWh vuodessa, mikä vastaa suunnilleen 1,5 prosenttia koko Suomen sähkönkulutuksesta.

Historia

Rautarouva, Suomen ensimmäisen 110 kV:n voimajohdon eli Rautarouva-linjan pylväs, ristiin harustettu teräsportaali.

Kaupunki-, kauppala- ja maaseutusähkölaitokset

Sähkön tultua Suomeen 1880-luvun taitteessa (kokeilu Helsingin rautatieaseman vieressä 10.12.1877 ja Finlaysonin Plevna-tehdassalin valaistus Tampereella 15.3.1882) useimmat sähköverkot olivat aluksi laitoskohtaisia tai paikallisia. Pitkärannan kaivokselle rakennettiin 1898 Suomen ensimmäinen korkeajännitelinja sähkön siirtoa varten. Sähköverkot laajenivat alueellisiksi 1920-luvulle mennessä, jolloin pieniä sähkölaitoksia oli Suomessa noin 200. Suurimmissa kaupungeissa oli omat niin sanotut sähkötehtaat, kun taas pienemmissä teollisuustaajamissa teollisuusyritykset rakensivat ympäröivälle lähialueelle sähköverkon ja toimittivat sähköenergian, joka usein oli vesivoimalla tuotettua.

Teollisuus ja valaistus

Sähkön tärkein julkinen käyttösovellus oli aivan alussa katuvalaistus ja lähinnä lamppukuorman syötössä oli käytössä tasajännitejakelu, usein 120 V. Sähkö tuotettiin yleensä höyry- tai dieselgeneraattoreilla ja samalla ladattiin akkuja, jotka syöttivät vähäisen kuorman aikaan yöllä verkkoa ja moottorigeneraattorit saatettiin sammuttaa. Vaihtosähkön yleistyttyä tasasähkö tehtiin vaihtosähköstä muuttamalla. Tasajännitejakelusta kuitenkin luovuttiin paikkakunnittain 1910–1930-luvuilla sähkön kulutuksen kasvaessa ja vaihtovirtatekniikan teknisten etujen takia. Helsingissä kuitenkin tasasähkön jakamisesta luovuttiin lopullisesti vasta 1962. Monissa kaupungeissa ja asutustaajamissa muutettiin 1950-luvun alussa Suomen Sähkölaitosyhdistyksen ohjelman mukaan 3 kV:n keskijänniteverkkoja 20 kV:n verkoiksi ja samaan aikaan 220/127 V:n jakelujännite kuluttajille nostettiin 380/220 V:n jännitteeksi, koska keskijänniteverkkojen muuntajat piti joka tapauksessa uusia.

Jännitteen nosto 220 volttiin

Jännitteen nostoa 127 voltista 220 volttiin oli tehty pienissä sähkölaitoksissa jo 1930-luvulta asti. Kuluttajien tavallisimpien sähkölaitteiden jännitemuutostyöt (mm. radiot, moottorit, joissa selvittiin kytkentämuutoksella) ja hehkulamppujen vaihdot hoitivat paikalliset sähkölaitokset, muiden sähkölaitteiden muutostyöt ja osan mittaroinnista maksoivat kuluttajat. Näin saatiin sähkön hävikkiä ja siirtohäviöitä vähennettyä ja siirtokapasiteettia kohotettua. Maaseudulla keskijänniteverkot oli jo alun perin rakennettu 20 kV:n jännitteelle ja jakelujännite oli 380/220V.

Suomen ensimmäinen suurjänniteyhteys 7,8 kV:n jännitteellä valmistui 1898 ja yhdisti Laatokan Karjalassa Uuksunjokeen rakennetut vesivoimalat Ylä-Uuksunkoski, Kivikulmankoski ja Jukakoski 7,5 km:n päässä sijainneille E. M. Meyer & Co.:n Pitkärannan kaivoksien uudelle sähkömagneettiselle rikastuslaitokselle. Seuraavana vuonna valmistui samanpituinen suurjännitelinja Läskelän vesivoimalaitokselta Välimäen rautakaivokselle. Täysin suomalaisvoimin toteutetun Lavolankosken vesivoimalan sähköä alettiin siirtää vuoden 1900 syksyltä Viipurin Neitsytniemen muuntoasemalle 33 km:n matkan 15 kV jännitteellä.

Suomen pisin 20 kV:n linja rakennettiin Rauman höyryvoima-asemalta Peipohjaan vuonna 1912 ja 70 kV:n siirtoyhteys Äetsän vesivoimalaitokselta Poriin Rosenlewin tehtaille 1921. Tällaiset lähinnä 1910–1920-luvulla rakennetut alueverkot yhdistivät voimalaitoksia ja kaupunkeja useiden kymmenien kilometrien säteellä. Tornion sähkölaitos osti vuodesta 1924 alkaen sähköä Ruotsista Ekfors Kraftilta 20 kV:n (40 kV vuonna 1943) siirtoyhteydellä.

Suomen valtakunnallinen kantasähköverkko

Varsinaisen kantaverkon alkuhetki oli Imatrankosken vesivoimalaitoksen ja sen Turkuun ja Viipuriin yhdistävän 563 kilometrin mittaisen Suomen ensimmäisen 110 kV:n suurjännitesiirtojohdon, eli niin sanotun Rautarouva-linjan käyttöönotto 16. tammikuuta 1929. Tähän runkoyhteyteen liitettiin sähköasemien kautta sen varrella sijainneita sähkölaitosten alueverkkoja, muun muassa Helsingin 35 kV:n alueverkko. Linjan länsipäähän rakennettiin vuonna 1939 tasaamaan ja varmistamaan sähköntuotantoa Vanajan höyry­voima­laitoksen ensimmäinen yksikkö teholtaan 40 MW.

Vähäsateisten vuosien 1932–1934 aiheuttama vesivoimapula johti teollisuudessa sähköpulaan, joka rajoitti laajentuvaa teollisuustuotantoa ja nosti kustannuksia varsinkin Kymenlaaksossa. Teollisuus joutui ostamaan sähköä Imatran Voimalta ja tuottamaan sitä kivihiilellä vuonna 1932. Teollisuus päätti heti rakentaa Vuokseen oman vesivoimalan ja sille omaa rinnakkaista sähkönsiirtoverkkoa. Verkon ensimmäinen osa rakennettiin samanaikaisesti Vuokseen rakennetun Rouhialan 100 MW:n vesivoimalaitoksen kanssa, joka valmistui 1937.

Rouhialan sähköä käyttivät osakkaat Kymin Osakeyhtiö Kuusankoskella, Enso-Gutzeit Imatralla, Yhtyneet Paperitehtaat, Etelä-Suomen Voima, Tampella ja Ahlström. 120 kV:n siirtolinja rakennettiin Rouhialasta Imatralle, sekä Inkeroisiin, mistä se haarautui Kyminlinnaan ja Kuusankoskelle. Myös Simpeleen paperitehtaan oma 47 kV:n johto liitettiin Rouhialan vesivoimalaitokseen. ESV:n 1930 valmistunut 70 kV:n linja Kymijoelta Porvoon kautta Helsinkiin liitettiin tähän Rouhialan Voima Oy:n verkkoon Kyminlinnasta, sekä Inkeroisista. Imatran Voiman siirtoverkko ja teollisuuden oma siirtoverkko olivat suoraan yhdistettynä toisiinsa vain Korialta aina 1950-luvulle asti.

Moskovan välirauhan menetykset

Sodanjälkeisten alueluovutusten yhteydessä Suomi menetti noin kolmasosan vesivoimatuotannostaan (35 vesivoimalaitosta, 122 MW tehoa, muun muassa Enso ja Rouhiala) ja osan kantaverkkoa, sekä Kannaksen 35 kV:n alueverkon. Tilanne johti sähköpulaan ja sähkönkäytön säännöstely loppui vasta helmikuussa 1949. Teollisuus aloitti Rouhialan korvaavan vesivoimaprojektin jo 1944 Kemijoen Isohaarassa, joka käynnistyi loppuvuodesta 1948. Voimalaitoksen lopullinen teho on 106 MW. Raha- ja tavarapula vaikeuttivat voimalaitoksen ja sen siirtoyhteyksien rakentamista.

Eteläisen Suomen sähköntarve sysäsi liikkeelle Pohjois-Suomen vesivoimaloiden rakentamisen ja sähkön siirtoon rakennettiin 220 kV:n linja Oulunjoen Pyhäkoskelta Hikiälle vuonna 1951, sekä 400 kV:n linja Kemijoen Pirttikoskelta Hyvinkäälle 1960.

Valtioneuvoston poistaessa sähkönvientikiellon vuonna 1959 rakennettiin Torniosta 110 kV:n yhteys Ruotsin kantaverkkoon. Sähkön tuonti Suomeen Enso-Gutzeitille Venäjän puolelta Enson ja Rouhialan vesivoimaloista alkoi 110 kV:n siirtolinjan kautta 1960 ja 1965 Paatsjoen voimalaitoksilta Inariin 45 kV (myöhemmin 110 kV) siirtolinjalla.

Valtakunnallinen sähköistäminen

Asunnon sähkötaulu luultavasti 1950-luvulla.

Sähköjä asennettiin aluksi kaupunkitalouksiin ja teollisuuspaikkakunnille. 1920-luvulla neljäsosassa kodeista oli hehkulamppuvalaistus. Talvisodan syttyessä 1939 Suomen maaseudun asumuksista noin puolet oli sähkön käyttäjiä. Suuri osa näistä talouksista sijoittui Etelä-Suomeen.

1950- ja 1960-luvut olivat vilkasta linjojen rakentamisen aikaa. 1970-luvun alussa sähköttömiä talouksia oli enää Itä- ja Pohjois-Suomessa. 1970-luvun puolivälissä Suomessa oli 35 000 sähkötöntä taloutta. Lapin, Kainuun, Pohjois-Karjalan ja Hämeen perukoille sähköistys eteni hitaasti.

Maaseudun sähköistämisessä oli huomattavia alueellisia eroja. Uudistuksen esteinä olivat köyhyys, harva asutus ja hankalat luonnonolot. Lappi ei ollut viimeisiä alueita sähkön piirissä, sillä Itä-Suomen järvialueet ja saaristo saivat sähkönsä vielä hitaammin.

Viimeisimpinä kylinä Suomessa sähköt sai Kilpisjärvi Enontekiöllä. Se liitettiin valtakunnan sähköverkkoon vuonna 1981. Vuonna 1987 sähköistettiin Kittilän Pokka.

Toiminnallisuus

Suomessa tuotettu ja ulkomailta ostettu energia siirretään verkkoyhtiöille ja teollisuudelle kanta- ja alueverkkojen avulla. Jakeluverkko taas koostuu keski- ja pienjännitejohdoista.

Suomessa suurjänniteverkkoa kutsutaan kanta- ja alueverkoksi. Kantaverkko koostuu 400:n, 220:n ja tärkeimmistä 110 kV:n voimansiirtojohdoista sähköasemineen. Alueverkko puolestaan käsittää muun muassa valtaosan 110 kV:n johdoista. Eristimet ovat nykyään lasia tai komposiittimateriaaleja; ennen ne olivat posliinia. Eristinketju voi olla muodoltaan I-tyyppinen tai V-tyyppinen.

Toimilupa 110 kV:n–440 kV:n sähkön siirtämiseen Suomessa on Enso Alueverkko Oy:llä, EPV Alueverkko Oy:llä, Kittilän Alueverkko Oy:llä, Lapin Sähköverkko Oy:llä, Mäntän Energia Oy:llä, Porvoon Alueverkko Oy:llä, PVO-Alueverkot Oy:llä, Satapirkan Sähkö Oy:llä, Satavakka Oy:llä, Sähkö-Virkeät Oy:llä, UPM Sähkönsiirto Oy:llä, Ääneverkko Oy:llä ja Fingrid Oy:llä. Suomessa kantasähköverkosta vastaa Fingrid Oy.

Jakeluverkot 110 kV:n sähköasemilta kuluttajille koostuvat nykyään suurimmaksi osaksi 20 kV:n johdoista sähköasemien ja jakelumuuntajien välillä sekä 400 voltin pienjänniteverkosta jakelumuuntajilta kuluttajille. Joissain kaupungeissa on käytössä myös 6:n ja 10 kV:n jännitetasot. Käytössä on vähenevissä määrin myös 30:n ja 45 kV:n jakeluverkkoja pienempien asutuskeskusten välillä. Näitä korvataan lyhyemmillä matkoilla vahvistamalla 20 kV:n verkkoja ja pidemmillä matkoilla rakentamalla 110 kV:n johtoja ja sähköasemia.

Suomessa on myös rakennettu (Suur-Savon Sähkö Oy) kolmiportaista jakeluverkkoa, jossa 20 kV:n keskijänniteverkosta sähkö syötetään 20 kV /1 kV muuntajalla kuluttajan lähettyville 1 kV:n verkossa maakaapelilla ennen muuntamista 0,4 kV:iin. 1 000 V:n verkoilla on korvattu häiriöherkkiä 20 kV:n verkon lyhyitä, alle muutamien kilometrien haarajohtoja lähinnä vapaa-ajan asuntoalueille. Nykyisen 230/400 V:n jakelujärjestelmän johdot ja muut komponentit soveltuvat sellaisenaan 1 kV:n vaihtojänniteelle (tai ±1,5 kV:n tasajännitteelle). Järjestelmä vähentää johtokatujen tarvetta ja mahdollistaa kaapelin maahan auraamisen. Lisäkustannuksia syntyy kuitenkin 1/0,4 kV:n muuntajista ja järjestelmän vaatimasta suojalaitteistosta 1 kV-lähdössä, jolla muun muassa rajoitetaan kosketusjännitettä 1 kV-verkon vikatapauksissa.

Suomen sähköverkon omistuksesta ja ylläpidosta huolehtii kaksi eri ryhmää. Fingrid Oyj:n hallinnoimaan kantaverkkoon kuuluu noin 14 400 kilometriä voimajohtoja ja lähes 120 sähköasemaa. Muista verkoista huolehtivat paikalliset sähkönsiirtoyhtiöt.

Yhteydet muiden maiden verkkoihin

Suomen sähköverkko on osa pohjoismaista yhteiskäyttöverkkoa. Kantaverkko on yhdistetty Norjan, Ruotsin, Venäjän ja Viron verkkoihin.

• Ruotsi
  • Vaihtosähkö
    • Pohjois-Ruotsin verkkoon (1 600 MW) yhdellä 220 kV:n johdolla (Ossauskoski-Kalix)
    • Aurora Line Pohjois-Ruotsin verkkoon (800 MW/900 MW) yhdellä 400 kV:n johdolla (Pyhänselkä-Messaure), valmistuu 2025
    • kahdella 400 kV:n (Keminmaa-Svartbyn, Petäjäskoski-Leitsi) johdolla
  • Tasasähkö
    • Etelä-Ruotsin verkkoon (400 kVDC Rauma-Dannebo, Fenno-Skan 1, 572 MW ja Fenno-Skan 2 (500 kVDC ja 800 MW).
• Norjan verkkoon yhdellä 220 kV:n (Ivalo-Varangerbotn, 120 MW)
• Venäjän verkkoon (85 kVDC Viipurin linkki, 1 400 MW) (poistettu keväällä 2022)
  • Venäjän Paatsjoen voimalaitoksilta tuodaan sähköä Ivalon sähköaseman kautta 110 kV:n vaihtosähköyhteydellä (70 MW).
• Viron verkkoon (±150 kVDC Espoo-Harku, Estlink 1, 350 MW, ja Estlink 2, 650 MW).

Aurora Line nimettiin EU:n yhteisen edun mukaisiin hankkeiden PCI-listalle 2017.

Katso myös

• Luettelo Suomen sähkönjakeluyhtiöistä

Lähteet

• Heikki Hartikainen, ”Karjalan voimataloudellinen kehitys”, Karelia Klubi, joulukuu 2008, s. 26-27
• Markku Kumpulainen, Etelä-Suomen Voima oy (ESV) 1916-1995 (Arkistoitu – Internet Archive)
• Jorma Ahvenainen, 1972, "Paperitehtaasta suuryhtiöksi, Kymin Osakeyhtiö vuosina 1918-1939", 1972
• Kouvolan Seudun Sähkölaitos, "Sata vuotta sähköä Pohjois-Kymenlaaksossa", 1984
• T. Kaukonen, Fingrid, ”Suurhäiriö on aina mahdollinen” [1]^{[vanhentunut linkki]}

Aiheesta muualla

• Sähkömarkkinalaki
• Kuvagalleria suomalaisista sähköpylväistä