Vurdering av minimum nettstyrke NVE fagdag om lavspenningsnettet

Transkript

1 Vurdering av minimum nettstyrke NVE fagdag om lavspenningsnettet NVE 14. april 2016 Rolf Erlend Grundt, AEN

2 Tema 1. AEN tall 2. Hva er nettstyrke 3. Rutiner for dimensjonering av lavspentnett 4. Krav som må oppfylles 5. Reinvestering eller forsterkning 6. AMS som hjelpemiddel 7. Spenningskvaliteten utfordres 8. Ladning av elbil

3 AENs forsyningsområde og nett

4 Ledningsnett i km i Agder Type Linjer Kabler Sum Lavspent Høyspent Regionalnett Sum

5 8 050 fordelingstransformatorer Forsyner kunder

6 Kundene fordelt på nettype tilknyttet 230 V TT-nett tilknyttet 230 V IT-nett tilknyttet 400 V TN-nett

7 Styrken på lavspentnettet Undersøkelse fra 2012, 230 V: IEC norm sier nettstyrken bør være minst 950 A i 230 V nett (1172 A med Ik2 ved 20 grader). Avstanden fra trafo til nettkunde er hovedårsak til lav styrke! Kilde: Energi Norge og Sintef energi

8 Mål på nettstyrke Mål på nettstyrke ved prosjektering ble innført i 2013 Utgangspunkt Sintefrapport, desember 2012 «Håndtering av utfordrende elektriske apparater som tilknyttes elektrisitetsnettet». Her ble IECs referanseimpedans for 230 V definert. Og supplerende Sintefrapport «Utfordrende elektriske apparater», mars 2015 Begge rapportene utarbeidet i SPESNETT-prosjektet (Sintef, Energi Norge, NVE, nettselskap)

9 Hva er nettstyrke Verdien på en strøm som passerer ledningenes impedans/motstand når 2 faser kortslutter. Styrken kan oppgis som en verdi på impedansen eller enklere ved å beregne strømmen en topolet kortslutning frembringer på tilknytningen til kunde. Oppgis da som topolet kortslutningsstrøm (Ik2) i A. Enten ved 20 grader (Ik2) eller 80 grader (Ik2 min). Stor impedans gir lav Ik2

10 Fysisk betyr dette Stor impedans i nettet til kunde og samtidig høy strøm til apparater gir spenningsfall hos kunde. Trafo Nett impedansen Z Kunde Spenningsfall U Strøm I Spenningsfall U = I * Z

11 Hva gir svakt nett? Lange ledninger (linje og/eller kabel) til nettkunde (over m hhv linje og kabel) Ledninger med lavt kvadrat Dårlige eller svekkede skjøter Lange strekk inne i installasjonen

12 Parametere for dimensjonering 1. Startet med krav til kapasitet for å få fram en antatt effekt til kunde(ne) Tommelfingerregler på kvadrat ut fra last og lengde 2. Så kom krav til spenningskvalitet Samtidig digitaliseres nettet og individuelle beregninger ble mulig 3. Siste er nettstyrke, mål for å tåle utfordrende elektriske apparater ikke alle!

13 Eksempel ny lavspentkrets Bilde fjernet: Underlagt taushetsplikt etter energiloven 9-3 jf bfe 6-2. Unntatt innsyn etter offentleglova 13.

14 Rutiner - ny lavspentkrets 1. Digitalt ledningsnett etableres i prosjekteringsmodul ifht kjent plassering av bygninger normalt gitt av utbygger 2. Plassering av kabelskap og fordringstransformator ut fra kortslutningsstrøm og kvadrat på ledninger 3. Normalt 400 V TN-nett 4. I beregningene inngår hver bygnings antatte maks sammenlagret effekt ut fra overbelastvern I sterke nett dimensjonerer kapasitet mer enn spenningsfall

15 Utfordringen er bestående kretser Her kreves mer omfattende beregninger på spenning og styrke ved prosjektering. Utløsende hendelser: Tilknytning av ny kunde og last Økning av last hos bestående kunde Spenningsklage En hel lavspentkrets fornyes (reinvesteres) aldri. Normalt forsterkes det som trengs for å løse hendelsene over.

16 Rutiner i bestående lavspentkrets 1. Bestående lavspentkrets hentes opp fra ledningsarkiv til prosjekteringsmodul 2. Maks last er påført kundene ut fra siste års energiforbruk 3. Kretsens spenninger og kortslutningsstrøm beregnes hos hver kunde I svake nett dimensjonerer spenningsfallet mer enn kapasitet i ledningene. Det kan være mye kapasitet igjen selv om spenningen er lav.

17 Eksempel bestående lavspentkrets Bilde fjernet: Underlagt taushetsplikt etter energiloven 9-3 jf bfe 6-2. Unntatt innsyn etter offentleglova 13. Krav ny kunde: I k2 min > 350 A U >= 214 V

18 Ny kunde gir for lave spenninger Bilde fjernet: Underlagt taushetsplikt etter energiloven 9-3 jf bfe 6-2. Unntatt innsyn etter offentleglova 13. Ny kunde med 8 kw maks. Gir lav spenning for flere. I k2 min =340 A 600 m fra trafo

19 Dagens krav ved bygging av lavspentnett 1. Nye kretser skal ha nettstyrke bedre eller lik referanseimpedansen Bygges normalt med 400 V Avvik hvis ny krets etableres i spredt bebyggelse > 600 A (230 V nett) unngår da trafo til hver kunde 2. I bestående kretser får kunde, som tilknyttes eller øker effektutaket, lavere krav minimum 350 A Gjelder også hvis nett må forsterkes ved spenningsklage

20 Grenser for dimensjonering av ny krets Apparater < 75 A: a) 400 V TN: I k2 min >= 800 A b) 230 V IT og TT: I k2 min >= 1172 A (I k2 min -verdiene er høye krav under vurdering å redusere de) I tillegg også krav i nye kretser til alle kunder: Ingen komponenter belastet over 80 % av merkestrøm Ingen kunde beregnet spenning under 214 V

21 Grenser for dimensjonering i bestående krets 230 V: I k2 min >=350 A ved tilknytningen, - verdi minimum 5 ganger større enn OBV. (For sikker utkopling når dette også skal fungere som kortslutningsvern) Spenningen ved tilknytningen >=214 V Ingen kabler eller linjer skal være overbelastet, dvs ha større belastningsgrad en 80% Transformator skal ikke ha belastning over 100%

22 Mulig test av følsomhet for spenningsfall hvis bom på effekt Når ferdig dimensjonert nett til ny tilknytning eller økt last, kjøres ekstra beregning: 1. I tilknytningspunktet økes lasten med 10 kw 2. Hvis beregnet spenningsfall i punktet er: under 1,2 V/kW og over 207 V er nettet ok

23 Svakhet med beregningene Beregningene gjelder trefase laster For samme ubalansert enfase last blir spenningsfallet 2-ganger større Virkelig last er ukjent Spenningen på trafo er ukjent

24 Kravenes konsekvenser - elektrisk 1. Mer beregninger - krever kompetanse og tar mer tid 2. Stor økning på tiltak i eksisterende og nye nett: Større tverrsnitt Mer høyspentnett Flere nettstasjoner Flere lavspentkurser A. Får sterkere nett og toleranse for krevende apparater B. Færre spenningsklager og ryddejobber etter tiltak

25 Reinvestering eller forsterkning Nettkomponentene i lavspentkretser har normalt ulik alder Nye kunder kommer til, deler av nettet forsterkes, stolper byttes, ulik alder på kurser, overgang 1- til 3-fase, etc. Derfor fornyes normalt aldri en hel krets samtidig Isteden forsterkes og fornyes bare deler av kretser etter mekaniske og fysiske behov Normalt enkelt kurs eller oppretter ny kurs

26 Reinvestering andre momenter Kan kreve 2-3 ganger mer resurser utover dagens behov til å dekke forsyningsplikten Samfunnsøkonomisk forpliktelse - ikke bytte relativt nytt nett eller sterkt nok nett

27 AMS gir en ny verden Etter 110 år kan vi endelig får vite: 1. Spenningen hos kunde snitt, min og maks 2. Strømtrekket hos kunde med samtidig spenningsverdi 3. Strøm og spenning på lavspentside av trafo

28 AMS nye muligheter Med nevnte målinger kan årsak til lav spenning hos kunde lettere defineres til å skyldes: 1. Ubalanse mellom enfase laster Tiltak: Bytte om på lastene mellom faser 2. Trafo stilt på for lav spenning Tiltak: Stille trafo på «høyere» trinn 3. Kortvarig omlagt nett 4. Hvis ingen av nevnte punkter er årsak prosjekteres nytt nett

29 Utvikling elektriske apparater Økt strømtrekk (induksjonstopp, høytrykkspyler, varmepumpe, etc) Mer elektronisk styring og korte av og på koblinger harmoniske strømmer forvrenger sinusen, styringssvikt spenningssprang merker lyset blir svakere flimmer stadige blunk i lyset, svikt i utstyr cos phi øker belastning jordstrømmer Dette utfordrer spenningskvaliteten. Hva er utfordringene og hvorfor?

30 Eksempel strømtrekk i et nytt hus

31 Skjev last og påvirkning spenning

32 Gode tiltak hos kunde for å utnytte nettet bedre 1. I 400 V nett: 1. Monter 3-fase kontakt på husvegg, garasje, kjøkken, kjeller 2. Oppfordr kunder til å kjøpe 400 V utstyr (komfyr, vann/luft varmepumpe, motorer, etc) 2. I 230 V nett: 1. Monter 3-fase kontakt på husvegg, garasje, etc 2. Bytt apparat til mindre strømtrekk 3. Mykstarter eller frekvensomformer på motorer 4. Effekttariff 5. Styring av effekttopper, batteribank

33 Ladning av elbil

34 Momenter for krav til ladning i svake nett 1. Ladning av elbil er last som kommer i tillegg til vanlig husholdningslast Gir dermed økt spenningsfall 2. Den kan komme samtidig med topplasten i boligen eller boligområde 3. Ergo må kortslutningsstrømmen være høyere for å overholde samme spenningskvalitet som uten ladning 4. Våre krav kan klare opp til 10 A enfase ladning

35 Utfordring ved dimensjonering Samtidig bruk av apparater går fra 0,5 mot 1 Kapasitet for elbilladning til alle nettkunder vil gi overdimensjonert elnett hvis ikke alle kjøper elbil hvis effekttariffer innføres hvis effektstyring av maks topper kommer

36 «Den som har kontroll på effekten har kontroll på investeringene» Takk for oppmerksomheten!