Støy på nettet, årsaker og løsninger
Støy på nettet, årsaker og løsninger Seminar ELiSØR 29. og 30.10.2015 Rolf Erlend Grundt, AEN Innholdsplan 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. Effektkrevende nye utfordrende apparater Utfordrer spenningskvaliteten og kapasiteten i eksisterende nettet Hva er normale apparater? Spenningskvalitet Svake lavspentnett Muligheter uten forsterkning AMS – fremtidens smarte måling av spenning og strøm Min bakgrunn Utdannet sivilingeniør elkraft Jobber i Agder Energi Nett (AEN) • Fagansvar dimensjoneringskriterier • Fagansvar spenningskvalitet • AMS og bruk for nettnytte • Elbilladning – veiledning og råd Nettselskapene Samfunnsoppgave: • Levere produktet spenning og • kapasitet for effektforbruk Ledningsnett i km – 3 nettnivå Type Linjer Kabler Sum Lavspent 8 189 5 368 13 557 Høyspent 4 029 1 613 5 642 Regionalnett 1 178 38 1 216 13 396 7 019 20 415 Sum Forsyner 188 000 kunder 8 100 fordelingstransformatorer AEN nettkunder – 188 000 Kundene fordelt på nettype • 120 000 kunder tilknyttet TT-nett • 46 000 tilknyttet IT-nett, Kristiansand, Arendal og Flekkefjord • 22 100 tilknyttet TN-nett, stort sett alle nye boligfelt fra 1990-tallet Utvikling av elnettet fram til i dag • Først bygd til lys • Så for matlaging og romoppvarming – krevde mer kapasitet/kvadrat • Komfort - strøm til alle – ut til hver en grend • Utvalget av elektriske apparater og forbruk vokser. Nett-stammen ferdig utbygd • Medførte behov for fokus på spenningskvaliteten hos kunden og nettselskapets ansvar for at apparatene skulle virke Dermed kom Forskrift om leveringskvalitet (FoL) i 2005 • Omfatter tilgjengelighet – avbrudd • Og spenningskvalitet • Tilgjengelighet krever kvalitet og tilsyn på elanleggene og beskyttelse av de mot klima og natur • Spenningskvalitet satte fokus på kundens spenningsforhold med grenseverdier for netteier og bruker • Krav til håndtering av spenningsklager • Mulig å sette planleggingsgrenser for dimensjonering av nett • Et tillegg til dimensjonerende effekt for hver bolig Krav fra omverden til nettselskap Høyspenningsfordelingsnettet: • Tilgjengelighet – 100 % av året • Få feil, kort tid til grov- og fin lokalisering av feilsted, kort reparasjonstid • Mulighet for omleggingsveier vha automatikk Lavspenningsfordelingsnettet: • Spenningskvalitet • Kapasitet Faglig fokus siste 25 årene Beregne kortslutningsverdier i tilknytningspunktet hos kunder - ca 1990 Innføring av 400 V forsyningsspenning – 90-tallet Alarm eller utkobling jordfeil hos forbruker – 1994 Forskrift om leveringskvalitet - 2005 Rapportering av avbrudd i nettstasjoner - KILE Spenningskvalitet i tilknytningspunkt kunde Referanseimpedans i tilknytningspunkt – 2011 (styrken på nettet) Så skjer det noe nytt! • Verden – økt fokus på klima • Krav til lavere energibruk i elektriske apparater og fokus på mindre bruk av fossilt brensel • Medført apparater som trekker større effekt-/strøm • Nettet blir utsatt for 1-fase apparater som trekker mer strøm enn hva en 16 A sikringskurs tåler • Et eksempel er varmtvannsbeholderen på 2 kW den kan erstattes med 15 kW gjennomstrømmingsvannvarmer (21 A, 3 fase 400 V) Utvikling siste 5 årene - lavspent • Effektkrevende apparater – høye strømtopper • Apparatene styres elektronisk av og på - ofte • Produksjon, solceller, småkraftverk, vind • Elbilladning Smarte apparater Hva er effektkrevende apparater Induksjonstopp Varmepumpe vann til vann eller luft Høytrykksspyler Gjennomstrømmingsvannvarmer Elbilladning Apparater 1-fase over 16 A og mindre som går ofte av og på Er dette normale apparater? Utfordringer • Økt strømtrekk - enfase • Skjev belastning – usymmetriske spenninger • Mer elektronisk styring og korte av og på koblinger • harmoniske strømmer – forvrenger sinusen, styringssvikt • spenningssprang – merker lyset blir svakere • flimmer – stadige blunk i lyset, svikt i utstyr • cos phi – øker belastning • jordstrømmer - øker Dette utfordrer spenningskvaliteten hos nettkunde. Skjev last og påvirkning spenning Hva betyr det for nettet? • Spenningen kan falle mer enn 3 % ved av- og påslag • Mer variasjon i lysstyrken • I svake nett kan spenningen komme oftere under 207 V • Kapasiteten til nettet må dobles for å unngå dette og brudd i spenningskvaliteten? Spenningskvalitet – hva sier FoL? Langsomme spenningsvariasjoner 1. • Spenningsusymmetri 2. Ikke større enn 2 % i snitt over 10 min • 3. Spenningssprang • 4. Ikke over 3 %, 6,9 V, maks 24 ganger i døgnet Dipp • 5. +/- 10 % av 230 eller 400 V, hhv 207 og 360 V Kortvarig under 207 eller 360 V, maks 24 ganger i døgnet Flimmer Fenomener som merkes av kunden. De 3 siste er verdier ut fra synlighet for øyet, ikke skader eller funksjonssvikt på utstyr Generelle bestemmelser i FoL § 2.1 Utbedring De som omfattes av denne forskriften skal, dersom deres anlegg er skyld i at bestemmelsene i denne forskriften ikke kan overholdes, utbedre forholdet uten ugrunnet opphold. Utbedringsplikten gjelder ikke for nettkunder, dersom grenseverdiene kun overskrides i eget tilknytningspunkt, og tilknyttet nettselskap ikke opplever problemer som følge av dette. Utbedringsplikten kan være • Fordele skjeve laster mellom fasene • Installere 3-fase kontakter og utstyr (også 400 V) • Installere mykstarter eller frekvensomformer til elmotor • Bytte apparat til mindre strømtrekk • Forsterke ledningsnett til tilknytningspunkt • Forsterke fra tilknytningspunkt til forbruksapparat Hva er utfordrende elektrisk apparat Fra Sintefrapport 3/2015: Et apparat som tilfredsstiller en eller flere av disse kriteriene (230 og 400 V nett): Enfaseapparat med sikringsstørrelse høyere enn 25 A, men i svake nett kan også apparater med sikring over 16 A bli utfordrende. Direktestartet asynkronmotor med ytelse høyere enn 2.3 kW enfase eller 4 kW trefase (10 A), og asynkronmotorer med startstrømbegrensning med ytelse høyere enn 5 kW enfase eller 8 kW trefase. Fortsettelse, hva er UEA Apparater med start stopp syklus raskere enn 10 ganger i minuttet og effekt over 2,3 kW enfase eller 4 kW trefase, men i svake nett kan start stopp sykluser raskere enn 10 per time også bli utfordrende. Apparater med likerettere uten tilstrekkelig filtrering og ytelse over 2,3 kW enfase eller 4 kW trefase. Sikringer helst med utløsekarakteristikk B! Hvorfor blir UEA utfordring lavspentnett? Undersøkelse fra nettselskap i 2012: IEC norm sier nettstyrken, Ik2, bør være minst 1172 A i 230 V nett. Avstanden fra trafo til nettkunde kan være for lang! Kilde: Energi Norge og Sintef energi Utfordringen i dag Nye apparater utfordrer bestående elnettet på overholdelse av grenseverdiene i FoL og kapasitet, og det igjen medfører stort omfang på tiltak Gjennomstrømmingsvannvarmer Vannet varmes direkte med en gang kranen åpnes, gir varmtvann med en gang, og kontinuerlig til armaturen stenges igjen. Varmeren slås automatisk på og av med kranen. Varmeren er helt avslått utenom bruk. Kilde: CoaX Den minste varmeren (3,5 kW) er kun beregnet til å gi varmtvann til en håndvask. En 1-fas modell med effekt 3,5 - 5,5 kW benyttes for flere tappesteder i ved å forgrene mellom kjøkken og bad i hytter, hybler, anneks ol. Effekt på 15 (21 A) – 18 kW gir varmtvann til dusj i bad i leiligheter og boliger. Det kan monteres 1 stk varmer først, og evt ettermontere varmer nr 2. Direktestartende asynkronmotorer Høytrykkspyler 1,8 kW (7,8 A) • startstrøm opp mot 4 ganger merkestrøm • hyppig av- og påslag av vannpumpa • kan gi over 20 V spenningsfall - avhengig av styrke på nettet • kan gi flimmer Induksjonsovner • Har høyere effektforbruk enn tradisjonell komfyr • Styres av kraftelektronikk som kan gi forvrengning på sinuskurven til spenningen • Plater på 1,4 til 2,8 kW • Ved boosting 3,7 kW, 16 A • Total tilkoblingseffekt 7,4 kW, 32 A. (Hørt om 11 kW) Elbiler • Fleste kan lade hjemme på 10 eller 16 A kurs • Tesla: • Adapter for 230 V 1-fase, 32 A sikring. Kan trekke 7,4 kW • Adapter for 400 V 3-fase, tilkoblet 230 V 3-fase 32 A sikring. Kan trekke 12,7 (bruker 11) kW • Hurtig ladning - krever spesielle ladestasjoner (125 ++ kW) • Ladning hjemme • Utfordring når lader samtidig med effekttoppen i nettet • Laderen, likeretteren, kan være utfordrende last i svake nettet Normallading bil i svakt nett Kilde: Sintef energi Hva er nettstyrke Sterkt nett har lav impedans fra trafo til kunde og høy kortslutningsstrøm Ik2 Svakt nett har høy impedans til kunde og dermed lav kortslutningsstrøm Hva kan gi svakt nett? • Høy impedans (elektrisk motstand) fra trafo til kunde – gir spenningsfall når strøm passerer • Årsak høy impedans: • Lange ledninger (linje og/eller kabel) til nettkunde • Ledninger med lavt kvadrat • Dårlige eller svekkede skjøter • Lange strekk inne i installasjonen Hva er ok nett? For å unngå at elektriske apparater ikke skal forstyrre seg selv eller naboen eller gi funksjonssvikt, er det internasjonalt (IEC) definert en standard nettstyrke vha en standard referanseimpedans. - Verdi på minste motstand fra kunde til trafo. Den er så regnet om til minste kortslutningsytelse kunden må ha for å oppnå standard nettstyrke Ytelsen hos kunden er enkel å regne ut i et nettinformasjonssystem og gir oss nyttig viten om styrken på nettet Grenser for kortslutningsevne Beregnet ut fra IECs referanseimpedans ved 20 grader • Apparater < 75 A og hovedsikring < 100 A: a) 400 V TN: Ik2 >= 800 A b) 230 V IT og TT: Ik2 >= 1172 A AEN krav i nye kretser til alle kunder. Nye kunder tilknyttet eksisterende nett har lavere verdi. (Forholdet Ik2min ved 80 grader / Ik2 ved 20 grader = 0,806) Kravenes konsekvenser - elektrisk 1. Mer beregninger - krever kompetanse og tar mer tid 2. Stor økning på tiltak i eksisterende og nye nett: Større tverrsnitt Mer høyspentnett Flere nettstasjoner Flere lavspentkurser A. Får sterkere nett og toleranse for krevende apparater B. Færre spenningsklager og ryddejobber etter tiltak Hva medfører det for nye kunder til eksisterende nett • Ombygging av bestående svake kretser til anbefalte verdier vil koste milliarder i Norge. • Løft av de under 500 A til over – 9-33 milliarder kr • Løft av alle til over 1 kA – 113 milliarder kr (AEN 8 millard) • I grisgrendte områder – en trafo per kunde Alternativer – mest aktuelt: 1. Innføre grense for nye tilkoblinger: 350 eller 500 A 2. Gi råd for muligheter uten tiltak for bruk av UEA. Verdier referert Ik2 min Gode tiltak hos kunde for å utnytte nettet bedre 1. 2. I 400 V nett: 1. Monter 3-fase kontakt på husvegg, garasje, etc 2. Monter 3-fase kontakt på kjøkken, kjeller 3. Oppfordr kunde til å kjøpe 400 V utstyr (komfyr, vann/luft-, vann/vann varmepumpe, motorer, etc) I 230 V nett: 1. Monter 3-fase kontakt på husvegg, garasje Mykstarter eller frekvensomformer på alle motorer Effekt over døgnet Måling nullhus – en helg Samme hus - en time på søndagen Samme søndag og innenfor 2 min Økt kompetansebehov Inkludere og kommunisere med installatører • Effektkrevende apparater • Kan kreve forsterkning, men kan det utsettes? • Velge teknisk/økonomiske tiltak (trefase, begrense startstrøm) • Spenningskvalitet • Kjenne sammenheng årsak og tiltak • AMS etter 2019 • Måle tilstand spenning og sammenheng mellom effekt og spenning hos kunde og ved trafo AEN råd og kriterier for ladning av elbil og særdeles i svake nett Se egen presentasjon fra AEN på ELiSØR seminaret AMS – inn i ny tid Smart måler Får kjennskap til kundens spenning og dens variasjon med effektbruket, over døgnet, over året Grunnlag for drift av nettet Spenningsklager Prosjektering Styring av effekttopper Tariffer Lokal produksjon Display Sikkerhets produkter Smarte apparater El-bil og lokal magasinering Elnett produkter Smarthuskontroller Lokal magasinering Smart måler Oppsummering - framtiden AMS måling av I og U, grunnlag for • bedre tiltak, • viten til utsettelse av tiltak/forsterking – • styring av effekt, • batterilager, • automatisk trinning trafo Mulig utvikling • Kunder tilbys effekttariff – årlig beløp knyttet til sikringsstørrelse m/ reduksjonsfaktor eller avtalt maks effekt • Smart hus løsninger der maks effektgrense kjøpes og apparater styres inn og ut for ikke å overstige effektgrensen eller holde effekttopper nede • F.eks. behøver varmtvannsbereder, varmekabler, elbil- ladning eller induksjonstopp stå på samtidig? – De kan styres. • AMS – struping eller utkobling av last i effekttopp perioder «Den som har kontroll på effekten har kontroll på investeringene» Takk for oppmerksomheten!
© Copyright 2024