Utredning av övertonsproblematik vid Bolidens industriella nät

Sammanfattning: Inom Bolidens industriella nät förekommer övertonsströmmar med sådan amplitud att de förorsakar en övertonshalt i spänningen av 12%. Inom nätet finns ett stort antal olinjära laster som kan vara orsak till förekomsten av dessa övertonsströmmar, dessutom finns faskompenseringsutrustning ansluten vilket sannolikt orsakar förstärkning av övertoner genom resonans. För att kartlägga utbredningen av övertoner inom Bolidens industriella nät så utförs mätningar vid fyra olika driftfall. Inledningsvis görs omfattande mätningar vid normal drift vilket ger en tydlig överblick av problemet i dagsläget. därefter utförs mätningar på strategiska platser i nätet i samband med att kondensatorbatterierna kopplas bort. Avsikten är då att undersöka om faskompenseringsutrustningen ingår i en resonanskrets som påverkar övertonsströmmarna i nätet. Slutligen genomförs en mätning under tiden som kvarnarna i anrikningsverket tas ur drift för reparation och underhåll samt ett antal mätningar under tiden som dessa står stilla. När resultatet från dessa mätningar sedan vägs samman så kan man se att det sannolikt är så att de fyra kvarnarna vid anrikningsverket, vilka regleras med hjälp av frekvensomriktare, genererar stora övertonsströmmar. En övervägande stor andel av problemens ursprung kan alltså avgränsas till ett litet antal maskiner. Mätningar indikerar dessutom att övertonsströmmarna förstärks genom resonans till följd av de kondensatorbatterier som finns anslutna till nätet. Slutligen visar också resultatet att övertonshalten inom nätet är så stor att störningar fortplantar sig till överliggande nät och vidare till intilliggande nät. Eftersom övertonsströmmar kan förorsaka haverier i roterande maskiner, transformatorer och kondensatorbatterier så undersöks om sådan risk föreligger. Enligt beräkningar så kan transformatorn som utsätts för de största övertonsströmmarna endast belastas till 95,5% av märkeffekt under rådande omständigheter. Denna drivs dock i dagsläget vid en mycket lägre belastning varpå inga risker bedöms föreligga. Kondensatorbatterierna utsätts för stora övertonsströmmar. Mätningarna visar också att dessa ingår i en resonanskrets varpå det finns en risk för överbelastning och haveri. I anrikningsverket finns en 630kW motor ansluten till nätspänning. Denna utsätts för stora övertonsströmmar vilket förorsakar ökade förluster i lindningar och järn men eftersom inte heller denna drivs vid märkeffekt så anses ingen risk för överbelastning föreligga. När det gäller roterande maskiner kan dock slitage till följd av övertonsströmmar förekomma utan att maskinen överbelastas och här kan ytterligare undersökningar vara motiverade. I dagsläget finns planer på att installera nya kondensatorbatterier med övertonsfilter i nätet vilket med stor sannolikhet minskar övertonshalten i enlighet med vad mätningarna visar. Mätningarna visar dock också att mer högfrekventa övertoner i spänningen ökar kraftigt när kondensatorbatterierna kopplas bort vilket kan behöva beaktas vid val av filter. Ett antal alternativa eller kompletterande lösningar till övertonsproblematiken finns i rapporten.