1. No category

Spenningskvalitet – scenario 2020
Helge Seljeseth
[email protected]
SINTEF Energi
www.energy.sintef.no
Teknologi for et bedre samfunn
1
"Utfordringen"
• Norske lavspenningsnett er relativt svake
• Lavt nivå av forsterkning/reinvesteringer de siste 20 år
• Vi har en høy andel 230 V IT-Nett
• Flere "utfordrende elektriske apparater" (UEA) tas i bruk av nettkundene
• Flere nye typer apparater (noen få eksempel)
• Gjennomstrømmingsvannvarmere
• Lading av elbiler
• Induksjonstopper
• Flere tar i bruk UEA som i lengre tid har vært tilgjengelig (noen få eksempel)
• Jordvarmepumper
• Kloakkpumper
• Høytrykkspylere
Teknologi for et bedre samfunn
2
Emisjon og immunitet
Normer/standarder for hvor mye elektriske
apparater får lage av forstyrrelser i spenningen
og hvor store forstyrrelser de skal tåle.
Kundens anlegg
Kunde A
Lyn
~
Kunde B
Koblinger
App.A
Ulineære komp./
Feil på komp.
Støy
Dårlig immunitet?
Trær, dyr,
snø o.s.v.
App.B
Teknologi for et bedre samfunn
3
Dette gjelder fortsatt (Thevenin) :
Produksjon
ZG
Nett
Last/kunde
Znett
Impedansene bestemmer
spenningskvaliteten!
ZLast
Teknologi for et bedre samfunn
4
IEC referanseimpedans: IEC TR 60725
• IEC TR 60725:2005 ”Considerations on reference impedances and public supply
network impedances for use in determining the disturbance characteristics of
electrical equipment having a rated current < 75A per phase”.
•
Brukes til å teste apparater tilkoblet et "standard nett"
•
Elektriske apparater skal ikke genere "for store" forstyrrelser når de er tilkoblet et slikt
standard nett
•
Referanseimpedansen finnes kun for 230/400 V TN-nett, men de samme apparater
brukes i stor grad i 230V IT-nett (unntak mht 3-fase apparater 230 vs 400 V)
•
Målsetningen med referanseimpedansen (IEC TR 60725) var at 99 % (95 %) av
kundene skulle ha en nettstyrke tilsvarende referanseimpedansen eller sterkere!
Teknologi for et bedre samfunn
5
Følgende verdier er gitt i IEC TR 60725:
Apparater < 16 A 230V/400V (50Hz)
Faseleder
0,24+j0,15 Ω (Sk= 565 kVA, Ik=0.8 kA) tallverdi: 0,28 Ω
Nøytralleder
0,16+j0,10 Ω
Fase-nøytral
0,40+j0,25 Ω
Apparater < 75 A 230V/400V (50Hz) med inntak > 100A
Faseleder0,15+j0,15 Ω (Sk= 755 kVA, Ik=1.1 kA)
Nøytralleder
0,10+j0,10 Ω
Fase-nøytral
0,25+j0,25 Ω
tallverdi: 0,21 Ω
Det finnes ikke referanseimpedanser for 230 V IT. Men dersom man i et 230V IT nett skal ha
samme nettstyrke som referanseimpedansen gir blir transformasjonen som følger:
2302 ∙ 𝑍400
𝑍230 =
4002
Dette betyr at referanseimpedansene referert 230V blir:
Apparater < 16 A 230V (50Hz)
Faseleder
0,08+j0,05 Ω
Apparater < 75 A 230V (50Hz) med inntak > 100A
Faseleder
0,05+j0,05 Ω
tallverdi: 0,093 Ω
tallverdi: 0,070 Ω
Teknologi for et bedre samfunn
6
Hva tilsvarer dette i
kortslutningsytelse/kortslutningsstrøm?
′′
𝐼𝑘2
1000𝐴 ∙ 0,109Ω
>
= 𝟏𝟏𝟕𝟐𝐀
0.093Ω
Teknologi for et bedre samfunn
7
Undersøkelser av "styrken" til det norske lavspenningsnettet
• Undersøkelser basert på kortslutningsytelse Ik2min i kundepunkt
• 2011-2012: Energi Norge, SINTEF Energi og 6 nettselskap
•
•
•
•
•
•
Skagerak Nett
Eidsiva Nett
Istad Nett
Helgeland Kraft
Agder Energi Nett
Fortum
• 2013-2014: NVE m/flere nettselskap
Teknologi for et bedre samfunn
8
Tabell 1 Estimat på nettstyrke i norske lavspenningsnett.
Prosentvis fordeling av nettstyrke (Ik2min)
< 350 A
350 – 500 A
500 – 750 A
750 – 1000 A
>= 1 kA
6,2 %
7,5 %
13,5 %
13,2 %
59,7 %
Estimatene er basert på en kartlegging av dagens nettstyrke
hos 6 nettselskap v.hj.a. kortslutningsberegninger:
•
•
•
•
•
•
Skagerak Nett
Eidsiva Nett
Istad Nett
Helgeland Kraft
Agder Energi Nett
Fortum
Teknologi for et bedre samfunn
9
NVEs undersøkelse:
• Etter undersøkelsen foretatt av nettbransjen i 20112012 foretok NVE etterpå egne undersøkelser mht
kortslutningsytelsen i det norske lavspenningsnettet
• På Brukermøte Spenningskvalitet 2014 (17.-18./09)
uttalte NVE at resultatene så langt (og grovt sett) er i
størrelsesorden ganske likt det man fant i
undersøkelsen foretatt av Energi Norge og 6
nettselskap.
Teknologi for et bedre samfunn
10
En vedkløyver på "bare" 1500 W
Normal bruk, 1,5 kW Vedkløyver – kundeinntak sterkere enn IEC referanseimpedans!
Teknologi for et bedre samfunn
11
Hva med "snillere" apparat, men på svakt nett?
• 1 fase inntak 50 A hovedsikring
• Kortslutningsytelse (NB! Ik2) på bare ca. 360 A
• Målinger av spenning og strøm i kundens sikringsskap ved
normal bruk av 2200 W kjedesag
Teknologi for et bedre samfunn
12
Normal bruk av 2200 W kjedesag
Teknologi for et bedre samfunn
13
Hva med "enda snillere" apparat…
men på enda svakere nett?
• 1 fase inntak 40 A hovedsikring
• Kortslutningsytelse (NB! Ik2) på bare ca. 250 A
• Målinger av spenning og strøm i kundens sikringsskap ved
normal bruk av 1800 W høytrykkspyler
Teknologi for et bedre samfunn
14
1800 W høytrykkspyler
Teknologi for et bedre samfunn
15
Eventuelle fordeler ved å gå over til 230/400 V ?
Samtidig forsterke nettet?
• Bli kvitt det vanvittige kaoset det er med jordfeil i en del IT-nett!
• Slipper de problemer som moderne utstyr med innebygget
spenningsovervåkning får ifm jordfeil i det norske IT-Nettet.
• Gjøre nettet vesentlig sterkere for trefase utstyr og apparater (UTEN
nettforsterkning)
• Unngå at utstyr og apparater som ankommer Norge må tilpasses vårt "sære
nett"
Teknologi for et bedre samfunn
16
L3
N
L1
N
L2
N
Teknologi for et bedre samfunn
17
Teknologi for et bedre samfunn
18
L3
N
N
N
N
N
N
L1
N
N
N
L2
Teknologi for et bedre samfunn
19
N
Intermitterende jordfeil
gjennom induktans
L3
L1
L2
Teknologi for et bedre samfunn
20
Intermitterende jordfeil
• Kan "komme og gå":
• I et relativt fast mønster
• Helt tilfeldig uten mønster og med svært varierende varighet
• Langsomme variasjoner som eksempelvis av og på en gang i
døgnet eller noen få ganger i døgnet
• Hurtige variasjoner der store endringer i fase-jord spenningene
kan forekomme mange ganger i sekundet
Teknologi for et bedre samfunn
21
Teknologi for et bedre samfunn
22
• Fra jordfeilen ble målt og nettselskap ble varslet
gikk det 47 dager før jordfeilen ble funnet/fjernet
• Kilden til "problemet" - gatelys
Teknologi for et bedre samfunn
23
Teknologi for et bedre samfunn
24
Teknologi for et bedre samfunn
25
Teknologi for et bedre samfunn
26
Ca 7.minutter > 450 V
Teknologi for et bedre samfunn
27
Greier nettselskapene å etterleve forskrift om
leveringskvalitet i 2020?
• JA! …men da trenger de bedre verktøy enn de har i dag:
• God men enkel måling med AMS (gode filtre som reduserer
datamengden!)
• Noe avansert måling
• God programvare for automatisk analyse (og rapportering) av måledata
• Personell med spenningskvalitet kompetanse
• Gode rutiner når man oppdager problemer
Teknologi for et bedre samfunn
28
Finnes det – og bør det finnes oversikt over «rikets tilstand»?
Hvem sitter på dette?
• Fra 70-tallet og fram til i dag har det i økende grad blitt foretatt
målinger og laget statistikk på rikets tilstand mht
spenningskvalitet
• Til å begynne med var omfanget LITE, men dette har økt relativt
jevnt
• Fra 2006 med kravene i FoL er antall målepunkt økt betraktelig
Teknologi for et bedre samfunn
29
Periode
Målinger blant nettselskap
Målinger ved SINTEF
Type målinger, måleutstyr, formål.
Type målinger, måleutstyr, formål.
Målekampanjer
Til og med For det meste enkle
70-tallet
målinger ved kundeklager
med håndholdt voltmeter
og/eller papirskrivere
Problemløsningsmålinger for
industri og nettselskap.
Transientrecordere, papirskrivere
Ingen "kjente"
1980-1992
Problemløsningsmålinger for
industri og nettselskap
Transientrecordere, enkle
støyanalysatorer, papirskrivere. 1 målekampanje ->
EnFO/SINTEF
Kun transienter og
dipp i et begrenset
antall punkt
1993-2003 Målinger ved kundeklager
og litt statistikkmålinger.
Enkle og avanserte støyanalysatorer, papirskrivere.
1 målekampanje ->
Problemløsningsmålinger for
industri og nettselskap
Transientrecordere, avanserte
støyanalysatorer, 1
målekampanje ->
EBL/SINTEF/Nettselskap/Industri.
PQNode (Medcal)
Ikke flimmmer og
spenningssprang
2004-2014 Målinger ved kundeklager.
Enkle og avanserte støyanalysatorer, papirskrivere.
Problemløsningsmålinger for
industri og nettselskap og
"forskningsprosjektmålinger"
Avanserte støyanalysatorer og
transientrecordere/"skop"
SINTEF i prosjekt:
- SPESNETT
- Distribusjon 2020
- Offshore wind
- DeVID
_________
__________
"
Teknologi for et bedre samfunn
30
Kort om målekampanjer i Norge fram til 2014
•
•
•
1980-tallet og fram til 1993:
• EnFO (Energi Norge), EFI (SINTEF Energi) og noen få nettselskap.
• Målinger foretatt på 11 steder med Dranetz 606 og 646 (Data kun ut på papir  ! )
• "Manuelle" analyser" og resultater nyttiggjort av energiforsyningen i Norge, UNIPEDE
DISDIP og CIGRE/CIRED.
1993-2003:
• EBL Kompetanse (Energi Norge), SINTEF Energi og mange nettselskap
• Målinger foretatt med BMI PQNoder 8010 (og 8020) og litt med MEDCAL
• Over 700 målepunkter 7000 MB (7 GB) med måledata
• Avanserte analyser med PQView og resultater nyttiggjort av energiforsyningen i Norge,
CENELEC, IEC, CIGRE/CIRED. Rapport: 2 rapporter inkl. Rikets tilstand 1993-2003
2007-2014:
• SINTEF Energi, Energi Norge og mange nettselskap
• Målinger foretatt med Elspec Blackbox G4420, G4430 og G4500
• Har passert 110 målepunkter med til sammen over 3000 GB (3 TB) med måledata
• Avanserte analyser med Elspec Investigator og Matlab Toolbox.
• Resultater nyttiggjort av energiforsyningen i Norge, CENELEC, IEC, CIGRE/CIRED.
Teknologi for et bedre samfunn
31
Målinger foretatt av nettselskapene 2006 – 2015 (og videre)
• I tillegg til målekampanjene nevnt på forrige side/slide har norske
nettselskap foretatt såkalte FoL-målinger siden 2006.
• Dette er imidlertid måleresultater som er spredt rundt hos nettselskapene
uten noe sentral databank der analyser kan foretas og statistikk utarbeides
med hensyn til
• Utvikling over tid (mer eller mindre forstyrrelser)?
• Geografiske variasjoner?
• Forskjeller mellom spenningsnivå?
• Forskjeller mellom jordingssystemer inkludert IT- kontra TN-Nett?
• Forskjeller mellom luftnett og kabelnett?
• Forskjeller mellom kyst og innland?
• Med mer…
• NVE har startet innsamling av data til en sentral norsk spenningskvalitet
database der en etter hvert kan få oversikt over forhold som nevnt over.
Teknologi for et bedre samfunn
32
Hvor kan netteiere som vil gripe fatt i dette ta kontakt?
• Det er allerede flere nettselskap som begynner å bli flinke på
spenningskvalitet både mht planlegging og drift samt også målinger og
feilanalyse!
• SINTEF Energi vil fortsatt være et kompetansesenter på spenningskvalitet
• SPESNETT-prosjektet fortsetter ut 2016
• "Søknad inne" på spenningskvalitetsprosjekt: Støybeskyttelse og
supraharmoniske
• Forbereder søknad på prosjekt med "spenningskvalitet forecast" basert
på rådata/måledata
• Problemløsningsoppdrag, målinger og målekompetanse
• NVE må alltid ha kompetanse på spenningskvalitet og skal også kunne gi råd
mht korrekt måling og krav til oppfølging av kunder som klager med mer
Teknologi for et bedre samfunn
33
Behov for mer arbeid/forskning på området?
• I så overskuelig framtid som 2020 vil det helt klart være behov for "løft" både
på arbeid med spenningskvalitet i nettselskapene og på forskning.
• Veldig viktig med gode systemer og god utnyttelse av måledata fra AMS
• Viktig med programvare som i mest mulig grad automatiserer nettselskapenes
håndtering av leveringskvalitet (inkl. spenningskvalitet) måledata
• Avanserte måleinstrumenter (ikke AMS) har blitt så gode og avanserte og
fanger opp så å si alt av selv små forstyrrelser -> det vil være mulig å kjøre
automatisk analyse av rådata for å få en "værmelding" (early warning) på en
del feil/hendelser i nettet
Teknologi for et bedre samfunn
34
Takk for oppmerksomheten
Teknologi for et bedre samfunn
35