Jordfelssimulering och modell-validering med PSCAD av ett impedansjordat distributionsnät

Sammanfattning: Detta examensarbete har utförts hos Vattenfall Eldistribution på avdelningen Kontroll och Skydd med målsättningen att utforma och utvärdera en nätmodell avsedd för jordslutningssimuleringar i PSCAD. Ombyggnationen från luftledningar till markkablar har medfört att kapacitansen i distributionsnätet ökat, vilket ställer högre krav på jordfelsutrustning och på nätanalyser för att kunna försäkra att en säkerställd frånkoppling kan ske enligt de myndighetskrav som föreligger. Syftet med arbetet har varit att undersöka hur en nätmodell bör utformas för analys av stationära in-svängningsförlopp och utvärdera hur stor noggrannhet som kan förväntas gentemot verkliga jordfelsprov vid felresistanser på främst 3 kΩ och 5 kΩ. Nätmodellen har ut-formats efter ett verkligt impedansjordat mellanspänningsnät med π-länkar i PSCAD och utifrån de nätuppgifter som förekommer i Vattenfalls näthanteringsprogram Netbas. Simuleringsresultaten har jämförts mot resultat från det verkliga nätets jord-felsprover vid olika inställningar på den centrala kompenseringsutrustningen som är placerad mellan den matande transformatorns nollpunkt och jord. Jordslutningssimuleringarna visar, trots antaganden och en viss osäkerhet omkring de verkliga nollföljdskomponenterna, godtyckliga simuleringsresultat vid avstämt och snedavstämt nät motsvarande ± 30 A gentemot ledningarnas kapacitiva strömmar vid en felresistans på 3 kΩ. Jordslutningssimuleringarnas händelseförlopp överensstäm-mer överlag väl mot det verkliga nätet samtidigt som jordslutningar vid 5 kΩ medför en större procentuell avvikelse. Särskilt framträdande avvikelser kunde urskiljas vid analys av fasvinkeln mellan nollföljdsspänning och nollföljdsström. En analys av nätmodellens resultat och troliga orsaker till uppkomna simulerings-avvikelser gentemot det verkliga nätet indikerar på att nätmodellens tillförlitlighet bör kunna optimeras ytterligare om noggrannare hänsyn tas gällande nollföljdsimpedanser, dc-komponenter och de toleranser som förekommer i det verkliga nätets avstäm-ningsutrustning och mätkretsar.