Spänningsdippar – Spänningsdippskaraktäristik i en knutpunkt till följd av fel i omgivande nät

Sammanfattning: Numera ställer kunder större krav på elleverantörer än tidigare. Det har blivit allt mer viktigt att den el som levereras har vissa egenskaper. Tidigare motordrifter som var relativt stabila drivs idag via frekvensomriktare vilka är känsliga för bland annat spänningsdippar. Målet med det här arbetet var att kartlägga hur elleveransen till en större industrikund till Vattenfall Elnät påverkas av spänningsdippar till följd av uppkomna fel på 400 kV, 130 kV respektive 40 kV. Resultatet skall ge en bild av överförningskvaliteten på den energi som Vattenfall Elnät levererar. I det här arbetet studerades spänningen i en verklig knutpunkt på 130 kV då fel inträffade i det omgivande nätet. Knutpunkten som betraktades benämns som den aktuella knutpunkten. Denna studie avgränsades till att enbart studera det nätområde inom vilket ett fel medför att den kvarvarande spänningen i den aktuella knutpunkten, under fel, understiger 80 % av den nominella spänningen. Detta nätområde benämns i rapporten som det aktuella nätområdet. Ytterligare en avgränsning var att enbart trefasiga kortslutningar behandlades. Sannolikheten för att ett fel inträffar i det aktuella nätområdet baserades på felstatistik. Använd felstatistik beskriver antalet fel per 100 km och år på respektive spänningsnivå. Även om denna felstatistik omfattar flera typer av fel behandlades samtliga fel som trefasfel. De fel som inträffar förutsättes vara av övergående natur. Spänningsdipparnas varaktighet baserades på en uppskattning av felbortkopplingstider för befintliga skydd i det aktuella nätområdet. Samtliga skydd förutsattes fungera som planerat. Sett utifrån den aktuella knutpunkten definierades steg 1 som de första 80 % av ledningen och steg 2 som de resterande 20 % av ledningen. För att uppnå ett överskådligt resultat betraktades i studien en tioårsperiod. Ett simuleringsprogram togs fram för att göra beräkningar av den kvarvarande spänningen i den aktuella knutpunkten under fel som funktion av felläge. Samtliga simuleringar genomfördes i programmet PSS/E. Utifrån de simuleringar som genomfördes togs det aktuella nätområdet fram och avläsningar gjordes av spänningen i den aktuella knutpunkten under fel. I och med att den totala ledningslängden för respektive steg på de olika spänningsnivåerna i det aktuella nätområdet var känd kunde antalet förväntade fel under tio år beräknas. Totalt beräknades 227 stycken fel inträffa i det aktuella nätområdet under tio år. I nästa steg avgjordes hur kraftiga spänningsdippar som kunde förväntas i den aktuella knutpunkten. För varje spänningsnivå och steg togs andelen avlästa värden, vilka representerade en specifik kvarvarande spänning i den aktuella knutpunkten, och multiplicerades med antalet förväntade fel. Slutligen bestämdes varaktigheten på de förväntade spänningsdipparna utifrån uppskattningar av vilka felbortkopplingstider som kunde förväntas på de olika spänningsnivåerna. Det slutgiltiga resultatet beskriver i en graf spänningsdippskaraktäristiken i den aktuella knutpunkten på grund av de 227 stycken fel som kan förväntas inträffa under tio år i det aktuella nätområdet. En slutsats som kan dras av resultatet är att merparten, närmare 75 %, av spänningsdipparna härrör ur fel på 130 kV. Ytterligare slutsatser som kan dras är att majoriteten av spänningsdipparna har en varaktighet mellan 75-155 ms och att merparten av de kraftigaste spänningsdipparna återfinns inom detta tidsområde. Det förekommer dock kraftiga spänningsdippar orsakade av fel på 130 kV som har en varaktighet mellan 460-500 ms. Då resultatet studeras bör hänsyn tas till att enbart trefasfel har simulerats. Antalet spänningsdippar kan dock förväntas vara detsamma som om även andra typer av fel hade tagits i beaktande.