Utmaningar vid kablifiering av 145 kV-nät

Sammanfattning: Att ersätta friledning med kabel i högspänningsnät innebär ett antal olika utmaningar som måste hanteras. Det dominerade teknikvalet för högspänning har av tradition varit friledning, som är en kostnadseffektiv och driftsäker metod för överföring av effekt. De senaste åren har stora delar av lokalnäten i Sverige kablifierats i ett syfte att öka leveranssäkerheten och minska vädrets påverkan. Men även om en ökad mängd kabel har fungerat bra i lokalnäten innebär längre avstånd och/eller högre spänningsnivåer andra konsekvenser som måste hanteras. Rapporten är uppdelad i två delar där det inledningsvis görs en övergripande beskrivning, baserat på litteraturstudier, av ett antal olika konsekvenser som uppkommer med högspänningskabel. En kraft-ledning är alltid en del av ett större system och kan påverka nätet över stora geografiska områden, där både över- och underliggande nät kan känna av konsekvenserna. Två aspekter som kan kräva stor uppmärksamhet är produktionen av reaktiv effekt och en sänkning av resonansfrekvenserna i nätet på grund av den ökande mängden kapacitans som kablar bidrar med. Men det finns även flera konsekvenser som bör övervägas både vid drift och planering, så som resonanta överspänningar, kopplingstransienter och ferroresonans. Även om kablar har en hög tillförlitlighet innebär ett fel ofta att det är bestående skador som kräver reparation. Av denna anledning är det väsentligt att elnätsägaren har beredskapsplaner och lager av reservdelar för att bibehålla leveranssäkerheten. Den andra delen av rapporten är en redovisning av simuleringar som har genomförts med hjälp av programmet MATLAB. En förenklad version av Umeå Energis 145 kV-nät har använts som modell där avsikten har varit att genom simulering uppskatta var i frekvensområdet som resonanserna befinner sig. Ett antal olika driftfall har presenterats och resultaten indikerar på att det uppstår två till tre olika resonansfrekvenser i frekvensområdet upp till 2 kHz. Beroende på vilka komponenter som är anslutna till nätet visar simuleringarna att resonansfrekvensen kan flyttas både upp och ner i frekvensområdet när det sker förändringar genom kopplingar i nätet. Generellt för de flesta driftfall som simulerats befinner sig första parallellresonansen vid 400 till 500 Hz och en eller två resonansfrekvenser uppstår i frekvensområdet 1,4 till 2 kHz. Störst påverkan får bortfall av samtliga anslutna produktionsenheter, där resonansfrekvensen infinner sig vid ca 200 Hz, vilket indikerar på att framför allt stora produktions-enheter har en inverkan på nätets resonanser.