Elkvalitet och störningar i samband med laddning av kommunens elbussar på Röbäck samt Carlshöjd

Sammanfattning: En god elkvalitet är ett begrepp som syftar på en god teknisk kvalitet på en elleverans, och är en grundförutsättning för att elektronik som ansluts till elnätet ska fungera som förväntat. Lasterna på Sveriges elnät var länge framförallt resistiva, men en stark utveckling mot mer sofistikerad elektronik ställer nu nya krav på elnätet. Modern elektronik genererar mer störningar som kan spridas på elnätet, samtidigt som de har en lägre tålighet mot störningar. Laster som inte tar vara på hela strömmens sinusvåg kallas olinjära och ger upphov till störningar på det elnät de är anslutna till. En sådan last är likriktaren, som framförallt genererar övertoner. Övertonerna uppkommer i strömkurvan och vandrar uppåt i elnätet och riskerar därför att fastna i transformatorer och skapa en onormal upphettning i transformatorlindningarna. Strömövertonerna övergår också till spänningen enligt Ohms lag, och kallas då spänningsövertoner. Dessa vandrar istället nedåt i elnätet och påverkar andra laster på närliggande område. Mängden spänningsövertoner som får finnas i en ledning begränsas av elkvalitetsnormerna enligt förordningen EIFS (2013:1) och det är elnätsägarens uppgift att säkerställa att dessa hålls. Detta arbete fokuserar på övertoner och andra störningar som uppkommer i samband med snabbladdning av elbussar på två platser i Umeå. Laddningsstationerna har effekter på 650 kW respektive 300 kW kombinerat med ett energilager i form av batterier. Den större laddaren är placerad under en egen transformator och stör därför inte några andra kunder, medan laddaren med energilager är placerad vid ett bostadsområde. I arbetet har det undersökts hur lastströmmen hos dessa laddare påverkar spänningsnivå, övertoner och THD, samt hur dessa störningar kan förebyggas vid nya installationer. Undersökningen har utförts genom elkvalitetsmätningar vid laddningsstationerna innan samt efter idrifttagning, som analyserats med stöd av experter inom området. Belastningsberäkningar för en närliggande transformator har också gjorts. Undersökningen visar att laddningsstationerna har en viss påverkan på elkvaliteten, då de genererar övertoner och skapar en tydlig deformering av matningsspänningen som kan komma att påverka andra kunder. Övertonerna som växt mest under laddning är av ordning 11, 13, 23 och 25. Även THD ökar och matningsspänningen sänks 4,3 % under laddning vid stationen på 650 kW. De parametrar som påverkats är samma vid de båda stationerna, men magnituden på störningarna är högre vid laddningsstationen på 650 kW, just på grund av den höga effekten. Det står dock klart att fokus legat på annat än elkvalitet under utvecklingsfasen av dessa laddare, och det finns en stor potential till förbättringar för framtida laddningssystem. Kunskapen om de laddare som undersökts i detta arbete och de störningar de gett upphov till bör användas som ett underlag för framtida installationer, där högre krav bör ställas på de emissioner i form av störningar på elmiljön som får förekomma. För att underlätta ett sådant arbete kan planeringsnivåer för emission upprättas, kombinerat med en tydlig struktur för hur störningsutrymme vid olika nätområden bör fördelas till stora laster som kan antas verka störande.