Nr 2/3 Juni 2003. 116 årgang. Norges eldste polyelektrotekniske magasin. Steinar Bysveen Kraftkommunikator Elektroskolen Kraftkondensatorer Elkraft & Energi 2003 Bedre med målrettet messe
NETTEKNIKK Vi tilbyr følgende tjenester over hele Norden ANLEGGSLEVERANSER Nybygg og renovasjon av vern- og lokalkontrollanlegg (VLK - anlegg) med bruk av numerisk teknikk. Spesifiserer og tilbyr totalløsninger innen primær- og sekundæranlegg for stasjoner Spesifiserer, leverer, bygger og idriftsetter hele VLK - anlegg, herunder også forbindelsene mot primæranl. Leverandøruavhengig VERN, KONTROLL OG AUTOMATISERING Prinsippløsninger for vern og lokalkontroll Modeller for vurdering av pålitelighet og sikkerhet for vern og lokalkontroll Spesifikasjon av vern-, kontroll-, og automatiseringsløsninger (VKA-løsninger) Funksjonsbeskrivelse av automatiseringssystem for Industri-, transmisjons- og distribusjonsnett Alle typer kommunikasjon, både internt i stasjoner (prosessbus), mellom stasjoner og mot driftsentralsystemer. RELEPLANLEGGING Releplanlegging i alle typer av Nett og Produksjonsanlegg Dokumentasjon av planer vha. allmenn software Programmering av numeriske enheter i alle leverandørers software KRAFTSYSTEMBEREGNINGER OG TEORETISKE BETRAKTNINGER Systemberegninger og teoretiske vurderinger av alle typer kraftsystem Beregning og dokumentasjon av deteksjonsnivå for jordfeil Dimensjonering av spoler Harmonisk analyse MÅLING Akkrediterte kalibreringer av målere i felt ( Akkreditert målekontroll utføres i samarbeide med Statkraft) Ikke akkrediterte kalibreringer av målere i felt Prinsipper for måling Målepunktskontroll FUNKSJON - ARBEID I STASJONER Idriftsetting, test og revisjon av alle typer og generasjoner av vern- og kontrollanlegg Funksjonstesting. Test av samspill mellom Primær- og sekundæranlegg Tilstandsvurdering av vern- og kontrollanlegg Feilsøking og feilretting i vern- og kontrollanlegg Feilsøkning kabelanlegg Vern og lokalkontroll Beregninger NETTEKNIKK FEILANALYSE OG ELKVALITET Alle typer feilanalyse i kraftsystem og industrianlegg Måling og dokumentasjon av spenningskvalitet Alle spenningsnivåer Funksjon Feilanalyse KONTAKTPERSONER Leder Yngve Aabø 55 12 72 10 (yngve.aabo@bkk.no) Øystein R. Berge 55 12 72 14 (oystein.randal.berge@bkk.no) Tone Eikeland Sølløs 55 12 72 19 (tone-eikeland.sollos@bkk.no) www.bkk.no/netteknikk Kokstadveien 37 Postboks 7050 5020 BERGEN www.bkk.no e-post: netteknikk@bkk.no
Ja til kjernekraft Det er nå rundt ett år siden den finske riksdagen godkjente prinsippbeslutningen om å bygge landets femte kjernekraftverk. I lys av den nordiske kraftbalansen og et etterlengtet kapasitetstilskudd er dette den mest rasjonelle beslutningen som et nordisk lands energimyndighet har truffet på mer enn ti år! Selvsagt har det ikke manglet på beslutninger, verken i Norge eller i Sverige, men så langt har disse kun generert virtuelle mengder kraft. Etter en vinter der folk flest har fått glede seg over de kraftmengdene som er spart via ulike enøk-påfunn og produsert med vindmøller, kan vi med vårregnet i håret se kommende vinter trygt i møte. At fyllingsgraden i de nordiske reservoarene fortsatt ligger på et historisk lavmål, og at mer eller mindre kontinuerlig regn fra nå av og til langt ut på høsten neppe greier å bringe disse tilbake til normalen, uroer ingen så lenge de danske, polske og tyske kullkraftverkene er leveringsklare. Norsk kraftpolitikk har alltid vært fremsynt. Med tørrårs-sikringen solid forankret i svenske kjernekraftverk og danske kullkraftverk, blir spørsmålet om ny kapasitet løst ved å bygge overføringskabler til utlandet. Det siste påfunnet er kabelen til England. Norsk gass over Nordsjøen og strøm tilbake! På samme måte som det første norske kjernekraftverket i alle år har ligget på den svenske vestkysten, vil det første norske gasskraftverket kanskje ligge på britisk jord. Dette er en naturlig norsk outsourcing, og dermed helt uproblematisk. Hvem som skal svare for fossilgassens CO2-utslipp kan man vel alltids forhandle om. Noen sier at eksosen kan dumpes i havet. Dette minner om sovjetiske løsninger for å bli kvitt flytende radioaktivt avfall. I mellomtiden kan man hygge seg med forestillingen om at gass er det reneste fossile brenselet så langt CO2- utslipp angår. Denne myten har lenge vært fritatt for enhver kritisk betraktning, og er i og for seg ikke direkte gal så lenge man bare betrakter forbrenningsprosessen i gasskraftverket, og utelater alle andre prosesstrinn. Som for eksempel transporten av gass i rør eller som nedkjølt LNG. Tas lekkasjene fra transportsystemet, og energiforbruket knyttet til transporten frem til gasskraftverket med i regnskapet, ryker omtrent hele CO2-fordelen ved gass. Tilsvarende betraktninger rammer også den påståtte miljøfordelen ved bruk av biomasse i forbrenningsanlegg. Hvis biomassen må transporteres noe særlig lengre enn 60-70 km, som regel på landevei, forsvinner også biomassens miljøfordeler, så langt utslippet av CO2 og andre drivhusgasser angår. Det er lett å forstå hvorfor slike analyser som tar med ALLE ledd i energikjeden aldri har skapt noen særlig entusiasme hos miljølobbyen, eller hos gasskraft- og biomassefolket. God sommer Tor Bergersen s.4-5 Kraftkommunikator s.6-14 Elektroskolen: Kraftkondensatorer s.16-17 Norsk turbin inntar USA s.18 Tema: Jordplatemåling for elverk og industri s.20-21 Everksleverandørene legger bredsiden til s.22-26 Installasjon av gulvvarmesystem s.28-29 Eksisterer det gevinster ved bruk av optimaliseringsverktøy i kortsiktig produksjonsplanlegging? s.30-35 Forskrifter og nullpunktshandsaming i det høgspente fordelingsnettet. s.36-37 NEF Siden s.38 Messekalender Elektro Norges polyelektrotekniske magasin www.elektromag.no Nr. 2/3, 2003. 116. årgang ISSN - 1502-6507 Ansvarlig redaktør Tor Bergersen, Epost: tor@elektromag.no Mobiltelefon: 920 24 032 Mobilfaks: 921 72 120 Salgsansvarlig Charlotte Foss Mobiltelefon: 926 17 850 Spesialmedarbeidere Magne Skåltveit Tore Halvorsen Rolf Solheim Kjell Dehli Utgiver Elektro Postboks 122 N-1300 Sandvika Telefon: 67 55 95 55 Telefaks: 67 55 95 56 Epost: post@elektromag.no Elektro eies av Norsk Elektroteknisk Forening v/generalsekretær Per Lund-Mathiesen Postboks 100, 1333 Kolsås Tlf. 67 13 06 83 Faks. 67 13 60 92 Forsidefoto: Kraftkondensator Neste utgave Uke 26, 2003 Annonsematr. til E4 Matr. frist 22. august Tema: Alternativ energi Elektroskolen: Elektromotorer Elkraft og Energi 2003 Annonsematriell: Charlotte Foss Telefon: 926 17 850 Form SidepåSide Trykk Stens Trykkeri AS Copyright Elektro Medium. Forbud mot ettertrykk. Samarbeidende foreninger SEF - Maritim Elektroteknisk forening IFEA - Industriens forening for elektro og automatisering Abonnement Årsabonnement kr 485,- Løssalg kr 58,- per utgave. Norden kr 495,-. Europa 515,-. Andre verdensdeler 550,- Bestilt og betalt abonnement refunderes ikke. Redaksjonsråd: Trond Clausen, Høgskolen i Telemark Per Lund-Mathiesen, Norsk Elektroteknisk Forening Øyvind Refsnes, Norsk Elektroteknisk Forening Kjetil Ryen, Østnett AS Petter H. Heyerdahl, Norges Landbrukshøgskole Institutt for tekniske fag Per Ivar Wethe, IFE Rolf Solheim, Unitech AS Harald Thomassen, Eltjenester AS Per Åge Nymann, Akershus Nett AS Stine Engen, Hedmark Energi AS Jonny Pedersen, Ipsas AS 3
Kraftkommunikatoren Steinar Bysveen (45) fikk fornøyelsen av å bli kastet rett inn i en av de verste mediestormene kraftbransjen har vært gjennom da han i mars tok jobben som ny direktør for Energibedriftenes Landsforening (EBL). Han har rett nok ikke frontet mediene selv hver dag, men har klare tanker om hvordan bransjen bør takle liknende oppmerksomhet i framtida. Vi må gå aktivt og samlet ut på et tidlig tidspunkt for å markere våre holdninger. Vi har dessuten en stor oppgave i å informere kundene om de faktiske forhold. Media, politikere og opinionsdannere har for lengst funnet syndebukken for tilløpet til kraftkrise og prisnivået som reflekterer denne: Energiloven og energiselskapene er blitt de største skyteskivene. Bysveen er høflig nok til ikke å formulere noe som kan tolkes som kritikk overfor sine forgjengere. Han 4 Elektro 2-3/2003 peker i stedet på bransjens ansvar. Satt på gjerdet Vi tok ikke signalene tidlig nok. Helt fram til seint på høsten håpet de fleste at regnet skulle komme, som vanlig. Da nedbøren uteble, og kulda slo til rekordtidlig, hadde ikke selskapene noen kommunikasjonsstrategi om hvordan de skulle forklare kundene hva som skjedde. Nå vil den nye kraft-sjefen snu erfaringene til noe positivt. Om det har kommet noe godt ut av vinterens erfaringer, må det være at de er et særdeles godt incitament til å meisle ut en ny kommunikasjonsstrategi overfor politikere og allmenhet. Bysveen blir ikke overrasket om flere kraftkunder går over til fastpris for å redusere risikoen i et volatilt marked. Vi må antakelig innse at risikoen for store svingninger i markedet i for stor grad er skjøvet over på kunden. Det kan tenkes at bransjen ikke har vært flinke nok til å informere kundene om den faktiske risikoen ved flytende priser. Til selskapenes forsvar må jeg legge til at de færreste, om noen, hadde forutsett de pristoppene vi har hatt i vinter. Ikke desto mindre, både bransjens egne fagfolk, forskere og fagtidsskrifter har i flere år pekt på det økende gapet mellom produksjonsevne og faktisk energiforbruk i Norge og Norden. Fastpriser vil redusere et viktig signal fra markedet til kundene om at det er noe alvorlig galt i forholdet mellom produksjon og forbruk. Ikke desto mindre; jeg er sterkt motstander av at folk skal fryse! Da må vi heller sørge for å bygge ut kapasiteten slik at vi kan møte etterspørselen i framtida. Og kanskje innføre toveiskommunikasjon, som kan gi folk et puff til å spare på overflødig forbruk. Vi har dessuten inngått avtaler med industrien som skal hjelpe på effektsituasjonen på de dagene med høyest last, påpeker han. Bysveen mener for øvrig at EBL og bransjen for øvrig har hatt et vellykket, men ikke så synlig dialog med politikerne som setter rammebetingelsene for bransjen. Her har mine forgjengere gjort en god jobb, sier han. Flere slag Men flere slag må utkjempes på vegne av de rundt 240 medlemsbedriftene. Skatteregimet er fremdeles utformet med hensyn til kommunenes behov for inntekter, snarere enn selskapenes behov for forutsigbarhet og økonomisk handlingsrom. Men de fleste ressursene vil organisasjonen sette inn på å kjempe for sitt syn på hvordan krav til konsesjoner og hjemfall vil se ut det neste århundret. Vårt syn er at hjemfallsinstituttet må bort, i hvert fall slik det ser ut i dag. Reglene må slå likt ut for alle eiere av energiselskaper, og ikke gi private eiere en ulempe slik som i dag. Etter påtrykk fra flere inter-
essegrupper vurderer departementet i dag flere alternativer. Ett er å videreføre kosesjonslovene slik de er i dag. Det kan bli problemfylt i forhold til EUs eget regelverk. Et annet er å skille anlegg og ressurser, slik at ressursene hjemfaller, men ikke anleggene. Vi ser problemer med begge disse alternativene. Hjemfall hindrer for eksempel investeringer og effektiv drift over lang tid. Og å skille anlegg og ressurser er enklere i teorien enn i praksis. For hva er verdien av et kraftverk i elva, når du ikke lenger har konsesjon for å utnytte vannfallet? Forgubbing Kraftbransjen er en av de minst sexy karrierevalgene en norsk tenåring kan tenke seg. Søkningen til så vel ingeniørhøgskoler over hele landet som NTNU tørker inn, og kvinnene er mindre villige til å fordype seg i litt real sterkstrøm enn noen sinne. Dette er en situasjon som kan utvikle seg til et alvorlig problem, om vi kke greier å snu trenden. EBL hart satt i gang med et program for å påvirke ungdommene til å velge realfag og spesielt elektro, og håper at jentene følger med. Vi er i ferd med å etablert et uformelt nettverk av de få kvinnene som tross alt er engasjert i bransjen, og EBL satser på egne kvinnekonferanser for å avhjelpe situasjonen. Bysveen tror at interessen for miljøvern og nye fornybare energikilder kan være med på å lokke ungdom inn i bransjen. Han lover at EBL i framtida vil være en organisasjon for alle som jobber med alle typer energiproduksjon og -distribusjon. EBL må slutte å anse seg som en organisasjon for reine vannkraftprosusenter. Vi må ta konsekvensen av at energiverkene har begynt å engasjere seg i flere energiformer, som vind, naturgass og fjernvarme, avslutter Steinar Bysveen. 5
Elektroskolen Kraftkondensatorer Høyspennings kraftkondens Kondensatorer som et lagringsmedium for elektriske ladninger har vært kjent i rundt 200 år. Praktisk nytte fikk de først i forbindelse med radioteknikken som blomstret opp i 20 årene. På sterkstrømsiden fikk kondensatorer sin første praktiske anvendelse rundt 1930, men det var først i 50 årene at fasekompensering fikk stor utbredelse. I dag er kondensatorbatterier i høyeste grad med på å sikre god stabilitet og høy overføringsevne i våre transmisjons- og distribusjonsnett. 6 Elektro 2-3/2003 Senioringeniør Geir Torbergsen, ABB AS Utdannet elkraftingeniør ved Oslo Ingeniørhøgskole samt Bedriftsøkonom BI. Ansatt som ingeniør i National Elektro i 1981. Er i dag teknisk ansvarlig for høyspenningsprodukter ved ABB AS Divisjon Kraft, i Oslo. Alle komponenter i et kraftnett kan beskrives med en resistiv (aktiv) og en reaktiv komponent. Den reaktive komponenten kan i tillegg splittes opp i en induktiv og en kapasitiv komponent. Den induktive komponenten kan beskrives som en spole, for eksempel viklingene i en transformator, og den kapasitive er en kondensator, for eksempel isolasjonen i en kraftkabel. En induktans har den egenskap at den faseforskyver strømmen til å bli liggende 90 etter spenningen. En kapasitans har motsatt effekt, den forskyver strømmen til å ligge 90 foran spenningen. Det er kun den aktive komponenten av strømmen som kan benyttes for å utføre et arbeide og en reaktiv komponent vil dermed redusere den nyttbare effekten som kan overføres mellom to punkter. Det er overveiende induktive laster i de fleste nett. Ved fasekompensering benytter vi oss bevisst av en kondensators mulighet til å korrigere den induktive faseforskyvingen for på den måten å oppnå en optimal overføring av aktiv effekt. Enkelt sagt kan man betrakte induktanser som forbrukere av reaktiv effekt og kondensatorer som generatorer for reaktiv effekt. Da kondensatorer i prinsipp kan plasseres fritt rundt i nettene kan man effektivt sørge for at den reaktive genereringen foretas så nært forbruket som mulig. Definisjoner I sin enkleste form består en kondensator av to plater av elektrisk ledende materiale plassert parallelt med hverandre og med en viss innbyrdes avstand. Mellom platene kan det være vakum, luft eller et annet dielektrikum, for eksempel papir eller, som benyttes i dag, polypropylenfilm. En kondensators størrelse angis i Farad (F) og er avhengig av tre variable:, der ε er materialavhengig, vi kaller det dielektrikumets permittivitet, A er elektrodenes areal og d er avstanden mellom elektrodene og tilsvarer derved dielektrikumets tykkelse. Vi ser av formelen at med et gitt dielektrikum (ε= konstant) er det kun to måter å øke kapasitansen, enten øke arealet eller minske avstanden. Det mest ønskelige er selvfølgelig å minske avstanden da dette gir en mest mulig kompakt kondensator med minst mulig materialforbruk. Minsteavstanden er imidlertid begrenset av hvor høy spenning kondensatoren skal dimensjoneres for i forhold til dielektrikumets spenningsholdfasthet. I dag benytter vi normalt en samlet filmtykkelse på 20-40 µm (mikrometer) som belastes med en driftsfrekvent spenningspåkjenning på inntil 80 kvrms pr. mm film. Dette er til sammenligning mer enn 10 ganger høyere påkjenning enn normalt for isolasjonsmaterialer i et høyspenningsanlegg. Enda mer imponerende blir det når man vet at kondensatorene rutineprøves ved 4,3 x Un (DC i 10 sek.) tilsvarende en påkjenning på 80 kv/mm x 4,3 = 344 kv/mm. Aktuelle kapasitanser på både enkeltkondensatorer og store batterier er i mikrofaradområdet (µf), men for fasekompensering er det mer naturlig å bruke betegnelsen reaktiv effekt (var) som henger sammen med den øvrige belastningen i et høyspenningsanlegg som betegnes i W og VA. Vi minner om at den gamle betegnelsen VAr nå er gått ut og erstattet med var. Kondensatoreffekten betegnes som QC, der: (var) Ytelsene for moderne batterier er i størrelsesorden tusen og millioner var og normale betegnelser er dermed kvar (kilovar) og Mvar (megavar). I omtale av kondensatorbatterier er det viktig å holde begrepene fra hverandre. Vi minner derfor om de etablerte betegnelsene: Et ELEMENT er den minste byggeklossen. Det er en enkel kondensator som ikke har praktisk anvendelse alene. Mange elementer kobles sammen i parallell og serie for å danne en ENHET med praktisk størrelse - både elektrisk og mekanisk. En ENHET betraktes gjerne som en enkelt kondensator. Det er selve stålbeholderen, som innvendig er bygget opp av mellom 12 og 72 elementer. Kondensatorenhetene er som regel enfase og de bygges sammen i serie og parallell for å danne et kondensatorbatteri av ønsket størrelse. Et BATTERI er selve anleggskomponenten. Det består av et antall enheter montert sammen i et stativ. Oppbygging av kondensatorelementer Kondensatorelementene består av 2 eller 3 lag med polypropylenfilm, aluminiumfolie som er elektrode 1, nye 2 eller 3 lag med film og aluminiumfolie
atorer som elektrode 2. Alle disse lag vikles sammen av helautomatiske viklemaskiner rundt en dor til et sylindrisk element. Etter viklingen tas doren ut og elementet klapper sammen til en pakke som er grunnlaget for et kondensatorelement. For å unngå forurensninger og unødig tilføring av fukt foretas denne produksjonen alltid under kontrollert klima i spesielt rene rom. Polypropylenfilmen har en korrugert overflate på begge sider. Dette sørger for at impregneringsvæsken, ved hjelp av kapillærkrefter, suges inn i elementet og impregnerer dette fullstendig. Impregneringsvæsken er av meget stor betydning når det gjelder å stabilisere og heve elementets holdfasthet mot glimming. Den i dag dominerende elementkonstruksjonen, er extended foils. Elektrodefoliene har omtrent samme bredde som filmen, men de to foliene er forskjøvet sideveis i forhold til hverandre og vil stikke ut på hver side. Tilkoblingene kan så loddes til hver sin side av elementet. Ved høye overspenninger over en kondensator vil det kunne opptre glimming eller partielle utladninger i dielektrikumet. Fenomenet vil normalt starte ved elektrodekantene der feltstyrken er høyest og isolasjonen brytes da ned i løpet av kort tid. Det gjelder derfor å få til en foliekant med så jevn og stor flate som mulig slik at feltstyrken reduseres. Den beste løsningen er foldete kanter (foliekanten brettet 180 ). Dette gir dobbel radius i avslutningen av folien og dermed best mulige egenskaper. Hvert element isoleres separat og tilkobles en koblingstråd/sikring lagt oppe på elementet. I praksis er den indre sikringen kun en tynn, spesielt dimensjonert, legert tråd som, når den blir liggende i impregneringsvæsken, vil fungere som en strømbegrensende sikring. For å forenkle konstruksjonen og redusere antall loddepunkter benyttes altså sikringstråden direkte for å koble sammen den ene siden av elementpakken. Dersom kondensatorenheten skal utføres uten indre sikringer benyttes akkurat samme løsning og kun en tykkere koblingstråd. Et antall isolerte elementer legges sammen for å danne en parallellkoblet gruppe. Antall elementer vil her være avhengig av den ønskede indre koblingen for kondensatorenheten. Pakkene presses sammen, emballeres, isoleres og kobles sammen ved lodding. Flere pakker isoleres og kobles tilsvarende sammen innen den komplette enheten tres ned i sin stålkasse. Topplokk med gjennomføringer sveises så på. Et lite hull er igjen på siden av enheten, det brukes først til tetthetsprøving av beholderen innen enheten går gjennom en lang og omstendelig tørkeprosess gjennom vakumbehandling og oppvarming i autoklaver. Deretter fylles impregneringsvæsken på innen hullet forsegles og enheten går videre til overflatebehandling og rutineprøving. Indre eller ytre sikringer Det er to hovedfilosofier om sikring av kondensatorenheter, selvbeskyttende enheter som enten kan ha indre sikringer eller utføres uten sikringer samt enheter med ytre sikringer som illustrert i figur 6. Lange avhandlinger er skrevet om de to utførelsene og 7
Elektroskolen Kraftkondensatorer 8 Elektro 2-3/2003 Batteri Figur 2 Definisjoner extended foil Figur 3 Kondensatorelement Al folie Polypropylen film Al folie Maling A Element Impregnering Figur4 Produksjon av kondensatorenheter Enhet Aluminiumfolie, ca. 5 _m Indre sikring Ytre isolasjon Montasje i beholder Figur 5 Gjennomskåret kondensatorenhet Element d Polypropylenfilm, 2 eller 3 lag, hvert på 7-18 _m Brettet elektrodekant Pakking det har tidligere vært mange og lange diskusjoner om hvilken utførelse som er best. Vi kan fastslå at teknikken med selvbeskyttende enheter er absolutt dominerende her i Europa, mens det store kondensatormarkedet i USA for en stor del har hatt preferanse for ytre sikringer. Indre sikringer Teknikken med indre sikringer baserer seg på bruk av mange elementer i en enhet som alle er individuelt sikret. Ved gjennomslag i ett element sørger de parallellkoblede elementene for tilstrekkelig energi til å utløse sikringen og kun det defekte elementet kobles bort. Ytelsen fra enheten reduseres dermed med noen få prosent. Dette er uten praktisk betydning i et batteri og det viktige er at en slipper uønskede driftsavbrudd. Den økte påkjenningen for de gjenværende friske elementene vil ved kun ett elementhavari være helt marginal. Databeregninger over de verst mulige feilforløp legges til grunn for å beregne når vernet skal koble batteriet ut. Kriteriet er gjerne at spenningsstigningen over gjenværende elementer ikke må overstige 50%. Dette betyr på den annen side at flere elementer, gjerne 4-6, kan kobles ut av sikringene innen det blir nødvendig med driftstans og utskifting av enheten. Siden man kan detektere hvert enkelt sikringsbrudd ved å måle batteriets ubalansestrøm gir dette en mulighet til å planlegge revisjon og vedlikehold. Dersom en intern feil i en enhet får lov til å utvikle seg vil man få en akselerert feilutvikling i de friske elementene. Dette vil hurtig kunne forårsake en stor og ukontrollert utladning med en indre lysbue og gassutvikling og føre til totalt havari av enheten. Så godt som alle kondensatorhavarier har en slik begynnelse og da er det relevernets oppgave å koble batteriet ut før feilen rekker å utvikle seg. Sikringene er en integrert del av enheten. Det gjør at et batteri med indre sikringer er langt enklere å bygge opp og det får meget renere linjer. Endelig er det enkelt å koordinere et slikt batteri med ubalansevernet. Den viktigste ulempen ved denne løsningen er at det ikke finnes ytre indikasjon for sikringsfunksjonene. En vil kunne konstatere en ubalansestrøm, men det er som regel ikke mulig å lokalisere den feilbefengte enheten uten å kapasitansmåle enhet for enhet. Ytre sikringer Kondensatorer med ytre sikringer har langt færre og tilsvarende større elementer, utført uten indre sikringsfunksjon. Det er vanlig med kun 12-16 elementer i en enhet. For at den ytre sikringen skal løse ut ved feil er det viktig at elementene er så store at feil i ett eller to elementer er nok til å løse ut sikringen. Det blir ofte en vanskelig koordinasjon, for dels skal sikringene kunne tåle innkoblingsstrømstøtene ved innkobling av batteriet, dels skal de helst fungere ved gjennomslag allerede i ett til to enkeltelementer. Dette vil i praksis begrense den maksimale enhetsytelsen til ca. 500 kvar. For tilfredsstillende sikringsfunksjon er en også avhengig av et antall enheter i parallell i batteriet for å gi tilstrekkelig energi. Da det her ofte er snakk om små marginer opplever man ofte at ubalansevernet kobler ut batteriet innen sikringen går. Av den grunn finnes det også et antall kondensatorbatterier med denne type enheter der man har fjernet de ytre sikringene og kun basert seg på bruk av ubalansevern. Resultatet er imidlertid det samme, batteriet må kobles ut ved første elementhavari. Enheter med indre sikrin-
9
Elektroskolen Kraftkondensatorer Ytre sikring Selvbeskyttende Indre sikringer Sikringsløs Figur6 Utførelserav kondensatorenheter Figur 10 12 kv, 15 Mvar kondensatorbatteri med filterreaktorer 10 Elektro 2-3/2003 ger og enheter uten sikringer har som regel tilnærmet samme utløsenivå for ubalansestrømmen. Erstatningsenheter med indre sikringer kan derfor godt settes inn i et batteri med enheter uten sikringer. Sikringsløse enheter I de senere årene har en også tatt i bruk såkalte innvendig beskyttede enheter. Da benyttes ikke sikringer, men man dimensjonerer bevisst med tanke på energiutviklingen på feilstedet slik at en elementfeil alltid vil gi en solid kortslutning av elementet, i praksis fungerer dette som en forbikobling av det defekte elementet. Dette kan gjøres ved høyere enhetsspenninger når det benyttes 6-7 elementer i serie. Spenningsstigningen over de resterende enheter i seriekoblingen vil, ved elementfeil, da kunne holdes innenfor et akseptabelt nivå. Det verst tenkelige feilforløp beregnes på normal måte og ubalansevernet stilles for utløsning etter feil på et antall serieelementer. Som det fremgår av konstruksjonen er utførelsen først og fremst egnet for de høyeste enhetsspenninger (> ca. 8 kv). Tanken bak dette prinsippet er den omvendte av grunnideen for indre sikringer: Mange elementer i parallell sikringsbrudd akseptabel overstrøm for øvrige elementer. Mange elementer i serie fører til kortslutning akseptabel overspenning for øvrige elementer. Kondensatorbatterier, utførelser Kondensatorenhetene monteres alltid inn i rammer av galvanisert stål eller av aluminium. Det er mange mulige utførelser av stativene og de kan i stor grad tilpasses tilgjengelig plass og lokale krav. For spenninger opp til 24 kv kan all isolasjon legges inn i enhetene, som muliggjør bruken av et enkelt jordet stativ. For høyere spenninger må isolasjonen koordineres mellom enhetene og stativet ved bruk av isolatorer. I prinsipp er det ingen forskjell på kondensatorenheter i et 24 kv og et 420 kv kondensatorbatteri. Batteriene kan også leveres i mindre eller større kapslede utførelser opp til IP55. Batterityper, intern kobling For mindre batteriytelser, enkle trefaseenheter eller batterier bestående av kun tre enfase enheter, benyttes ofte høyeffektsikringer som eneste vern. Enfase enheter må deltakobles for å sikre tilstrekkelig brytestrøm for sikringene. Eventuelt kan spesielle sikringer med overlastledd benyttes i kombinasjon med siklastbryter med friutløsning. For batterier med ytelse over ca. 2,5 Mvar i nett med isolert nullpunkt benyttes alltid dobbel stjernekobling med strømtransformator mellom stjernene samt ubalansevern. Oppdelingen av batteriet i to stjerner gjøres for at man skal kunne detektere internfeil, sikringsbrudd, i kondensatorenhetene. Hver stjerne balanseres ut optimalt slik at spenningen i de to stjernepunktene blir så lik null som mulig. Ved feil i en enhet i en av stjernearmene vil dette medføre en liten spenningsendring i stjernepunktet og en utjevningsstrøm i ubalansestrømtransformatoren. Denne koblingen gjør det mulig å detektere ett enkelt elementhavari selv i de største batteriene. Hvert av kondensatorsymbolene i figur 11 kan i seg selv være en kombinasjon av serieog parallellkoblede enheter. Antall i serie betegnes gjerne s og tilsvarende p for antall i parallell. For tilpasning til ønsket batteriytelse ved i størst mulig grad å bruke optimaliserte enheter kan den ene stjernen godt ha en parallellgren mer enn den andre, halvdelene behøver
GE Energy (Norway) AS Industriveien 22, 1920 Sørumsand, Tlf 63 82 31 00, fax 63 82 77 13 www.gepower.com/hydro - ge-hydro.norway@ps.ge.com GE Energy (Norway) AS GE Hydro Gåsevikveien 6, 2027 Kjeller, Tlf 64 84 40 00, fax 64 84 40 04 www.gepower.com/hydro - ge-hydro.norway@ps.ge.com Strømtrafoer for lavspenningsanlegg Standardutvalg: 0,1-8000A Utføres i klasse: 0,1-0,2S/0,2-0,5-1 - 3 For måling og vern Trafohus i polycarbonat IEC 600 44-1 Ide-team as Postboks A Bygdøy, 0211 Oslo - Telefon 22 43 11 50 - Telefaks 22 43 11 51 www.garre.com..
Elektroskolen Kraftkondensatorer Figur 11 Dobbel stjernekobling Figur 12 Brokobling Figur 13 Brokoblet kondensatorbatteri, 200 Mvar, 420 kv Figur 14 Behovet for kompensering øker kraftig ved økt utnyttelse av nettet. 12 Elektro 2-3/2003 altså ikke å være like store. Brokobling (H-kobling) For seriebatterier samt for shuntbatterier i direktejordede nett benyttes helst brokoblede faser som vist i figur 12. Dette betyr at det settes inn eget ubalansevern for hver fase. Det medfører økte kostnader for to ekstra ubalansetransformatorer og tilhørende vern, men gir en besparelse i isolatorer og isolasjon for kondensatorbatteriet. Like viktig er det at batteriets høyde vil kunne reduseres kraftig. Gruppene i broene behøver ikke å være like store, men de må ha et innbyrdes reaktansforhold slik at betingelsen for balanse oppfylles: X 1 * X 4 = X 2 * X 3. Figur 13 viser et brokoblet shuntbatteri med ytelse 200 Mvar ved 420 kv. Andre batterikoblinger Kondensatorbatterier kan også settes sammen i et antall andre koblinger. Vi kan, for isolerte nett, nevne enkel stjernekobling med spenningstrafo mellom stjernepunkt og jord eller, for direktejordet nett, stjernekoblet med strømtransformator mellom stjernepunkt og jord. Disse gir imidlertid en mer komplisert løsning for ubalansevernet og har ingen eller ubetydelig utbredelse i Norge. Kondensatorbatterier i nettet De senere års endringer i kraftmarkedet medfører et sterkt ønske om optimal utnyttelse av eksisterende linjer og kabler. Kabler og linjer er i utgangspunktet kapasitive og genererer dermed reaktiv effekt. De har imidlertid en induktiv lastkomponent som gjør at de får et stort underskudd på reaktiv effekt ved tunglast. Økt last medfører også et større spenningsfall i overføringen. Krafttransformatorer kan ha et reaktivt forbruk som varierer fra 5% av ytelsen for små enheter og opp til 15% av ytelsen for større enheter. Summen av de reaktive tapene i overføringsnettet kan derfor bli betydelige og vi ser et sterkt økende behov for kompensering også på de høyeste spenningsnivåene i de kommende årene. Kraftkondensatorer benyttes på to måter i distribusjons- og transmisjonsnettene; seriekompensering og shuntkompensering, hvorav shuntkompensering er den enkleste og vanligste. Seriekompensering Spenningsfallet mellom endepunktene av en linje kan beregnes som følger: Denne formen for kompensering egner seg best for linjer med høy reaktans og en last med lav effektfaktor (cos-fi lav og sin-fi høy). Det er linjereaktansen (Xl som kompenseres ved tillegg av et seriebatteri (Xc). Man oppnår en reduksjon av spenningsfallet i linjen og man kan i gitte tilfelle også delvis kompensere for linjens resistive spenningsfall. Lastens effektfaktor vil ikke kompenseres. Seriekondensatorbatterier er selvregulerende idet spenningsfallet I*Xl automatisk vil kompenseres av kondensatorspenningen I*Xc. Seriekompensering benyttes i hovedsak for å sikre lastfordelingen mellom parallelle linjer på transmisjonsnivå men er også aktuell i distribusjonsnett for å redusere spenningsfall for linjer med store momentane lastvariasjoner. Ulempen ved seriekompensering er at løsningen krever omfattende og relativt kostbart utstyr for å beskytte kondensatorbatteriet ved kortslutninger i nettet. Shuntkompensering Her er det lastens reaktive forbruk som kompenseres. Ved å kompensere for hele eller deler av dette forbruket vil den tilsynelatende effekten som trekkes fra nettet reduseres.
Overført strøm vil reduseres med forholdet cos 1/cos 2. For eksempel vil en kompensering fra effektfaktor 0,75 til 0,95 redusere strømmen frem til det punkt kondensatorbatteriet står med 21%. Dette frigjør dermed kapasitet til økt overføring av aktiv effekt. Nødvendig kondensatorytelse er avhengig av ønsket kompenseringsgrad (tanfi 1 tan-fi 2 ) og er proporsjonal med lastens aktive effektforbruk (P). Spenningsregulering Spenningsstigning ved innkobling av shuntkondensatorbatteri: Shuntkondensatorbatterier benyttes også aktivt til spenningsregulering i distribusjons- og transmisjonsnett. I motsetning til seriebatterier er imidlertid den spenningshevingen batteriet gir konstant og ikke lastavhengig. Dette medfører at batteriet må kobles ut i lavlastperioder for å unngå for høy nettspenning. Forenklet kan man beregne spenningsstigningen ved å ta forholdet mellom batteriytelsen og aktuell kortslutningseffekt i det punktet batteriet står. Generelt tillates maks 5% spenningsstigning for kondensatorbatterier som kobles sjelden og maks 3% for batterier som kobles hyppig (daglig). Dette kan medføre at kondensatorbatteriene må deles opp i flere enheter med hver sin effektbryter. Direktekompensering Enkleste form for kompensering er direktekompensering, der en enkelt last tildeles en spesielt dimensjonert kondensator tilkoblet direkte til lasten. Dermed vil det ikke være behov for egen bryter eller eget vern for kondensatoren. Typisk bruk er direktekompensering av motorer. En motor vil normalt ha en påstemplet effektfaktor i størrelsesorden 0,8 0,9. Denne gjelder imidlertid kun ved fullast, ved lavere effektuttak vil faktisk effektfaktor kunne være så lav som 0,1-0,15. Dette forholdet er illustrert i figur 17. Den nedre kurven viser effektfaktorens forhold til lasten. En typisk motor er kanskje bare belastet 75% og vi ser da hvordan effektfaktoren er falt til rundt 0,75. Ved dimensjonering av korrekt kondensatorytelse for en motor Figur 15 Tilsynelatende effekt, S1 _1 a) Ekvivalent seriekondensatorkrets b) Vektordiagram uten kompensering c) Vektordiagram med kompensering Fasevinkel, _2 Aktiv effekt, P Figur 16 Shuntkompensering kva Reaktiv effekt, Q1 S2 Qc = P x ( tan-fi1 - tan-fi2 ) kw kvar Kondensatoreffekt, Qc Q2 Strømtrafoer for lavspenningsanlegg Standardutvalg: 0,1-8000A Utføres i klasse: 0,1-0,2S/0,2-0,5-1 - 3 For måling og vern Trafohus i polycarbonat IEC 600 44-1 Ide-team as Postboks A Bygdøy, 0211 Oslo - Telefon 22 43 11 50 - Telefaks 22 43 11 51 www.garre.com.. 13
Elektroskolen Kraftkondensatorer tar vi utgangspunkt i motorens tomgangsstrøm. Denne utgjør i hovedsak magnetiseringsstrømmen for motoren og beskriver dermed motorens reaktive forbruk. Korrekt dimensjonering av en kondensator for kompensering av en trefase motor gjøres etter følgende formel: Vi benytter altså 90% av tomgangsstrømmen som utgangspunkt. Dersom en større kondensator velges risikeres overmagnetisering av motoren i forbindelse med utkobling, som kan medføre skader på både motor og kondensator. Som vist i øvre kurve i figur 15 vil ny effektfaktor uavhengig av lasten havne på rundt 0,95. Hvorvidt man skal velge direktekompensering av enkeltlaster eller sentralkompensering, det vil si ett større batteri felles for flere laster, vil være avhengig av behov og kostnader for den enkelte løsning. Innkobling av kondensatorbatterier Innkobling av et kondensatorbatteri vil virke som en kortslutning av nettet og vil generere både en strøm- og en spenningstransient. Spenningstransienten vil kunne bli maksimalt 2 p.u., det vil si 2 ganger nettets toppverdispen- ning, uavhengig av batteriets størrelse. Strømtransienten er avhengig av batteriytelsen, som vist i nedenstående (forenklede) formel og vil være i ka og khz-størrelse. Typisk vil strømmen havne i området 10-15 ganger batteriets merkestrøm. Et kondensatorbatteri skal i henhold til IEC-normene kunne tåle en innkoblingsstrøm på 100xIn og en innkobling vil normalt ikke være noe problem for verken batteri eller bryter. Innkoblingsstrøm for kondensatorbatteri: Spenningstransienten kan skape problemer da den i gitte tilfelle transformeres ned til lavspenningsnett der den kan ha størrelse på opptil 3-4 p.u. og kan føre til skader på mer følsom utrustning så som elektronikk og frekvensomformere. Den eneste fullgode løsningen for å unngå å generere transienter er å benytte synkronisert innkobling av kondensatorbryteren. Synkronisert innkobing kan utføres på to måter: -Ved trepolt betjente brytere lukkes de to første fasene når spenningen i disse er lik, 5 ms senere lukkes den tredje fasen når denne går gjennom null. Det benyttes her modofiserte brytere der den siste fasen er mekanisk forsinket i forhold til de øvrige. -Ved enpolt betjente brytere styres hver pol individuellt inn mot respektive fases nullgjennomgang. Bryterne styres av et synkroniseringsrele som overvåker det hele. Resultatet er tilnærmet ingen innkoblingsstrøm og kraftig redusert spenningstransient. Parallelle kondensatorbatterier Den høyeste innkoblingsstrømmen vil genereres ved innkobling av et kondensatorbatteri mot ett eller flere batterier (på samme samleskinne) som allerede er spenningssatt. I dette tilfelle vil strømamplituden og frekvensen bli langt høyere enn ved innkobling av et enkelt batteri. Formelen i figur 19 viser at strømmens størrelse er avhengig av batterienes størrelse og begrenses kun av induktansen i nettet mellom batteriene. Den udempede amplituden havner typisk i området 80 120 x I c, som vil kunne føre til skader på både batterier og brytere. For slike tilfelle må batteriene utføres med dempereaktorer med tilstrekkelig induktans til å dempe strømmen ned til et akseptabelt nivå. Ved to parallelle batterier kan ett (fortrinnsvis det med lavest ytelse) utføres med reaktorer. Ved tre eller flere i parallell bør alle batteriene utføres med reaktorer. Resonansproblematikk I moderne forsyningsnett er det et stadig økende innhold av overharmonisk støy. Dette er i hovedsak strømmer generert fra frekvensdrifter og likerettere som sendes tilbake til det matende nettet. Karakteristiske frekvenser av betydning er 250, 350, 550 og 650 Hz. Resonansfrekvensen mellom et kondensatorbatteri og nettet kan enkelt beregnes av formelen: Det er her viktig å benytte den faktiske kortslutningseffekten ved ulike nettbilder og ikke dimensjonerende kortslutningseffekt for anlegget. Man bør unngå å velge batteriytelser som medfører en resonansfrekvens i nærheten av de karakteristiske overharmoniske. Dette kan føre til en forsterkning av den overharmoniske strømmen, som kan gi en kraftig overstrøm i kondensatorbatteriet og en økt forvrengning av nettspenningen, som igjen kan forstyrre annet utstyr i nettet. Det enkleste måten å unngå resonans vil være å endre på batteriytelsen. Dersom dette ikke er mulig må man utføre kondensatorbatteriet med reaktorer slik at man kan styre seg bort fra resonans. I nett med store kilder for overharmoniske strømmer, for eksempel aluminiumssmelteverk, må man ofte gå aktivt inn for å filtrere disse ned til et akseptabelt nivå. Her benyttes i prinsipp de samme kondensatorenhetene som beskrevet i denne artikkelen, men i kombinasjon med spesielt dimensjonerte reaktorer og resistorer. Filterkondensatorbatterier og lavspenningskondensatorer vil bli behandlet separat i senere artikler. LN R Fasespenning Fasespenning LR LR Innkobling Tid Innkobling Tid QC 1 QC 2 Ikke-synkronisert innkobling ved Synkronisert innkobling ved spenningsmaks. spenningens nullgjennomgang. Figur 18 Synkronisert innkobling av kondensatorbatteri Figur 19 Parallellkobling av kondensatorbatterier Figur 17 Direktekompensering av motor 14 Elektro 2-3/2003
Små og mellomstore energiverk: Forener krefter for felles interesser De små og mellomstore energiverkene i Norge er på offensiven. Forum for Strategisk Nettutvikling (FSN) og Informasjonstjenesten for Distriktsenergiverkene (IDE) har under felles årsmøter i Kristiansund 21.mai slått seg sammen til nye FSN. Det utvidede FSN har mer enn 50 medlemmer fra hele landet. Interessefellesskapet skal styrke de små og mellomstore energiverkenes posisjon på en arena som i stadig sterkere grad preges av store og dominerende aktører. Vår oppgave er først og fremst å ivareta distriktenes interesser. Blant annet mener vi at vi bærer en for stor del av kostnadene i forbindelse med det overordnede overføringssystemet for elektrisk kraft. Det akter vi å gjøre noe med. Det er Eilif Amundsen som forteller dette. Amundsen er styreleder i FSN. Siden etableringen for et par år siden har FSN på flere måter gjort seg bemerket i norsk elforsyning. Blant annet har interessefellesskapet posisjonert seg i Brukerrådet til Statnett. Dessuten har FSN inngått bilateral samarbeidsavtale med Statnett og plassert seg som høringsinnstans i relevante saker fra NVE og OED. I øyeblikket arbeidet FSN blant annet med Statnetts tariffprosjekt 2003, vurderer tariffmodeller og modeller for tariffutjevning. FSN er også engasjert i hvordan tørrårssikring skal finansieres, bl.a. gjelder dette den planlagte sjøkabelforbindelse mellom Norge og England (NIS). FSN er videre engasjert i NVE-prosjektet om inntektsrammeregulering av nettselskapene fra 2007 (FR-2004). FSN har samarbeid og løpende dialog med andre interesseorganisasjoner relatert til norsk elforsyning. Blant disse kan spesielt nevnes Kommunenes Sentralforbund (KS) og Energibedriftenes Landsforening (EBL). På årsmøtet, som ble holdt i Kristiansund onsdag 21. mai, ble følgende styre i det utvidede FSN valgt: Eilif Amundsen, Hålogaland Kraft (styreleder), Tormod Stene, Nordmøre Energi AS, Erling S. Martinsen, Nord-Troms Kraftlag AS, Pål Rønning, Flesberg Elverk AS og Andres S ætre, Tinn Energi AS. Jordslutningsspoler Regulering av Transformatorer hensyn til alle parametere som påvirker den totale virkningsgraden, og kan dermed tyne ut marginene av produksjonssystemene. Ved å se på hele produksjonsapparatet under ett, REG-DP har man større spillerom for å komme frem til en optimal virkningsgrad gitt at produk sjons forpliktelsene dekkes. Muligheten til å bruke optimaliseringsverktøy på en større del av produksjons systemet under ett fører dermed til at det oppnås en høyere totalvirkningsgrad, og en mer optimal prioritering av vannet mellom produksjonssystemene. REG-D a-eberle GmbH vinner markedsandeler med sine produkter for regulering av transformatorer og jordslutningsspoler. Som spesialprodusent har de lyttet til brukerne og tatt frem produkter som ligger fremst hva angår utvikling, funksjonalitet, driftssikkerhet og betjeningsvennlighet. Digital utførelse, kommunikasjon, stort minneverk for datalagring, EMC-testet, nyttige funksjoner og valgfrie innbyggingsmetoder er stikkord. Spesialleverandører lever av sine spesialprodukter. Derfor må vi være konkurransedyktige. Ta kontakt og se selv. Navitas ROALD WAAGE Boks 256, 3054 Krokstadelva, +47 328 70 445, +47 957 03 856, roalwa@online.no a-eberle 15
Norsk turbin inntar USA Norsk turbinteknologi har fått et gjennombrudd i USA. Fairbanks Morse, et av USAs ledende produsenter av elektromekanisk utstyr til stasjonær og mobil kraftproduksjon, skal montere og markedsføre norskutviklede gassturbiner for det enorme amerikanske markedet. Det er den nederlandske prosusenten Opra, med norske eiere og norsk teknologi, som har fått den lukurative avtalen med amerikanerne. Fra sin base i Nederland har sivilingeniør Jan Mowill brukt det siste tiåret til å forbedre og videreutvikle radialturbinen, som Kongsberg Våpenfabrikk hadde suksess med i mange år. Dette betyr faktisk et gjennombrudd for oss på verdensmarkedet, sier en entusiastisk Mowill på telefon fra Nederland. Turbinaggregatet OP16 overgår alt som tidligere har blitt vist av små gassturbiner. Det har store muligheter på et marked som i økende grad etterspør klimavennlig teknologi og desentraliserte løsninger. Mowill etablerte for ti år siden bedriften Opra BV i nederlandske Hengelo for å utvikle og patentere sine ideer. Det har kostet rundt 30 millioner dollar (snaut 230 millioner kroner) å utvikle OP16, som er klar for kommersiell lansering. Og det skorter ikke på interesse fra gassturbinindustrien: En stor, europeisk kraftprodusent har kjøpt og gjennomfører omfattende tester av maskineriet. Vi er dessuten i kontakt med andre europeiske og asiatiske produsenter som er svært ivrige etter å etablere produksjon av vår gassturbin. Og siden jeg selv er nordmann, og basisteknologien i aggregatet er norsk, ville jeg satt svært stor pris på om vi hadde klart å få til noe i Norge også, sier Mowill til Elektro Ønsker nordmenn Mowill oppgir flere grunner til at han vil ha med seg norsk industri videre: Norge har 16 Elektro 2-3/2003 svært gode ingeniører med sterke tradisjoner innen mekanisk industri. Vår industrihistorie tilsier at Norge bør være med videre på utviklingen av gassturbinene. Gassturbinens far, Ægidius Elling, var norsk, og gassturbinproduksjonen på Kongsberg var i sin tid en industriell suksesshistorie. Industribyggeren flytter gjerne hovedkontoret til Norge, sammen med teknologiutviklingen og kanskje en produksjonsenhet. Han vil imidlertid fortsatt ha Nederland som base for europeisk markedsføring, og gjerne delproduksjon i flere land. Tror på markedet Mowill er optimistisk med hensyn til markedsutsiktene. Alle trender peker i retning av en mer desentralisert kraftforsyning. Han tror på et årlig salg på over 100 aggregater etter et par år. Hver pakke vil trolig koste ca. en million euro (7,5 millioner kroner). Et gassturbinaggregat på 1,6 MW kan forsyne et boligfelt på 300 500 eneboliger med elektrisk kraft, varmtvann og kjøling. Men mer aktuelle bukergrupper er sykehus, hoteller, større forretningbygg, småindustri, bryggerier, meierier og farmasøytisk industri. Et av Nederlands største konsulentselskap for små og mellomstore bedrifter er begeistret for utsiktene til OP16. Dette produktet har vi ventet lenge på, sier seniorrådgiver Stein Schlatmann i Cogen Projects BV i til Teknisk Ukeblad. Vi har en markedsnisje med flere hundre bedrifter bare i Nederland som trenger aggregater som kan produsere både prosessdamp og strøm. I dag bruker de gassfyrte kjeler, og kjøper strøm fra nettet. En gass- eller dieselmotor kan ikke produsere dampen de trenger, og de er heller ikke i nærheten av de lave utslippene som OP16 har dokumentert, sier han begeistret. Han tror også at gassturbinen er mer stabil og pålitelig enn gass- og bensinmotorer. Vi bidrar gjerne til at den første installasjonen av OP16 i Nederland kommer så tidlig som i 2003. Jeg antar at næringsmiddelindustrien er først ute, sier Schlatmann. Med god grunn har Mowill store forhåpninger til produktet. OP16 har dokumentert så lave utslipp som 20 ppm nitrogenoksider (NOx), 5 ppm uforbrente hydrokarboner (UHC) og 2 ppm karbonmonoksid (CO) under normale driftsforhold. Tallene hadde vært flatterende for et hvilken som helst naturgassfyrt aggregat i denne størrelsen. Men resultatet er oppnådd med diesel som brennstoff. Effektive dieselfyrte gassturbiner har gjerne 10-15 ganger høyere utslipp enn dette. Når vi fyrer med naturgass, er vi ned i knapt målbare tall for alle disse komponentene, hevder Mowill. Nyvinning Brennkammeret er en genuin nyvinning. Det er selve nøkkelen til de lave utslippene. Det er over ti år siden Mowill patenterte det spesielle, annullære (runde) designet som gjør at han klarer å forbrenne en mager blanding ved lave flammetemperaturer med høy effektivitet i aggregatet. Det er vanligvis en motsetning mellom høy effektivitet og lave utslipp. Med mitt design oppnår vi full kontroll av brennstoff/luft-forholdet, noe som tillater oss å holde blandingen mager. Mowill hevder at de er de eneste som kan dokumentere at de klarer å holde en stabil forbrenning med en mager brennstoff/luft-blanding i et gassturbinaggregat i denne størrelsen. Dette får de til ved å kombinere flere smarte løsninger: Både det annulære brennkammeret, en spesiell forblander for luft/brennstoff og spesielt utformede dyser mellom forblanderen og brennkammeret som optimaliserer selve
Ny sjef, nye utfordringer Energikonsulentene i KanEnergi er fornøyde, selv om de ikke lenger er operatører for NVE. Nå slipper de å bekymre seg for habilitetsproblemer. Fritjof Salvesen har nettopp overtatt som administrerende direktør etter Klaus Nielsen hos KanEnergi. Det gjør han på et tidspunkt da konsulentselskapet må områ seg og øke sin markedsnisje. Sluttbrukerfokus Nå kan vi konsentrere oss om sluttbrukerne, sier 53-åringen. Salvesen har selv i mange år ledet Nytek-programmet i KanEnergi for Forskningsrådet. Nytek ble avsluttet i 2001, og videreføres i dag under navnet Emba (energi, miljø, bygg og anlegg). Vi brukte mye krefter på å unngå å havne på begge sider av bordet. Vi kunne ikke være rådgivende konsulenter for kunder som kunne være aktuelle for offentlig støtte når vi samtidig var operatør for den bevilgende myndighet. Dermed ble en del kunder uaktuelle for oss. KanEnergi ble etablert som en enmannsbedrift av Christian Grorud i 1993. Salvesen kom inn som partner og seniorrådgiver i 1995. De satser i dag på rådgiving innenfor enøk, energieffektivisering og nye fornybare energikilder for både offentlige og private kunder. Nå har selskapet 12 ansatte (10 med teknisk og to med økonomisk bakgrunn) i Norge, og åtte i et søsterselskap i Sverige. Mer økonomi Vi vil styrke våre kjerneområder. Samtidig vil vi utvide virksomheten til også å omfatte rådgiving innenfor grønn sertifisering av elektrisk kraft og andre økonomiske energispørsmål. Salvesen mener også at det er flammen og gass-/avgassflyt i brennkammeret er nyvinninger i Opra-aggregatet. Dermed dannes det praktisk talt verken uforbrente hydrokarboner eller karbonmonoksid i prosessen. Dette systemet kan også med fordel benyttes i store aggregater. Det er noe miljøbevegelsen bør merke seg, sier en tydelig stolt Mowill. Dette systemet kan også benyttes i store aggergater. Sivilingeniør Fritjof Salvesen er ny administrerende direktør hos KanEnergi AS. Foto: Atle Abelsen mye ugjort innefor kommunal sektor. Flere hundre av våre kommuner har ikke kartlagt verken sine lokale energiressurser eller hvilket enøkpotensial som kan ligge i de kommunale virksomhetene. Spesielt viktig er det at de lokale energiressursene kan utnyttes for å etablere lokal næringsvirksomhet. Mikrovannkraft og bioenergi er bare to Selv med en så høy elektrisk virkningsgrad som 38 prosent (inkludert en varmeveksler), er antallet deler holdt nede på et minimum. Dette er like godt som en gassmotor, men adskillig reinere. De konkurrerende gassturbinene i samme effektklasse har mye høyere utslipp, lavere elektrisk virkningsgrad og er dyrere i både investering og drift, framholder Mowill. av flere områder som er lite kartlagt. KanEnergi har tidligere fremhevet bank og finans som en annen bransje med et stort, uutløst potensial for energirådgiving. Men dette er ikke tiden for å legge store ressurser i å gjøre et fremstøt. Denne bransjen sliter med andre problemer for tiden. 17
Tema Jordplatemåling for Elverk og industri FEA-F, FSH og NEK 400 del 6 stiller konkrete krav til jordelektroder, der det skal dokumenteres at tilstanden, både ved ny installasjon og ved kontroll av eksisterende anlegg, er tilfredsstillende. Målsettingen med måling av overgangsmotstand har vært og er å dokumentere at verdien til fjernjord er så lav at den ivaretar sikkerheten. I moderne tid har elektroden også fått stor betydning for å ivareta driftssikkerheten i elinstallasjon og signalanlegg. Dersom jordelektroden ikke fungerer etter hensikten, vil det kunne resultere i farlige berøringsspenninger, og det kan være risiko for at betydningsfullt elektroteknisk utstyr ikke fungerer, eller er tilstrekkelig beskyttet mot overspenninger. Tore Solhaug Instruktør, Trainor AS Dokumentasjon av måling For å få målt overgangsmotstanden ble det tidlig utviklet egnede testinstrumenter til formålet, og det ble foretatt studier av ulike fremgangsmåter for å finne en sann verdi. Dette førte til lansering av forskjellige målemetoder, basert på de erfaringer man gjorde i undersøkelsene. Noen av målemetodene ble bygget på ideelle forhold, mens andre tok for seg ulike problemsituasjoner som kunne oppstå under målingen, der det ble lagt inn matematiske beregninger for avvik i forhold til idealverdi. Felles for disse målemetodene er bruk av hjelpeelektroder, noe mange synes er både tungvint og tidkrevende. I den senere tid har produsenter lansert strømtenger og høyfrekvenstestere for jordmotstandsmåling. Begge disse instrumenttypene ble utviklet for å forenkle og effektivisere prosessen, og disse målemetodene har nettopp av den grunn blitt populære i markedet. Er så de nye målemetodene like gode som den tradisjonelle målingen med to hjelpeelektroder? Problemet som kan oppstå med de nye målemetodene er at vi ikke kan si med sikkerhet om målingen viser en sann verdi. Bevisførselen mangler med andre ord. Hva så, vil noen si, for vi vet ikke 18 Elektro 2-3/2003 om vi har målt mer korrekt med tradisjonelt måleutstyr. Målemetoder som gikk i glemmeboken. Av en eller annen grunn har det historisk vært relativt lite fokus på hvordan elektroder skal måles, ei heller er det stilt spesifikke krav til hvordan elektroden skal dokumenteres. Vi kan bare gjette på årsaken, men det synes ganske klart at økonomi er en viktig faktor i denne sammenheng. Det vil neppe være noen overdrivelse å si at måling av elektroder har vært nedprioritert, og at et allerede slunkent budsjett for kontrollmålinger har vært en salderingspost. Dette har ført til at man har forsøkte å finne noen snarveier i måleteknikken, slik at resursbruken harmonerer med budsjettene. I den forbindelse oppdaget man at det gikk an å ta utgangspunkt i et ideelt måleoppsett, der referansen lå i brytningspunktet mellom elektroden og hjelpeelektroden for strømsløyfen, en ny målemetode som fikk navnet 62%-regelen. Gjentatte forsøk viste at denne metoden ofte stemte med de mer inngående undersøkelsene. Utgangspunktet for 62%-regelen er en målemetode som kalles kurvemetoden, og som er en fullskalatest. Siden de færreste kjenner til utgangspunktet for 62%-regelen, har denne metoden blitt mye misbrukt, for eksempel ved at første måleoppsett viser en høyere verdi enn det vi kan tillate. Potensialspydet har derfor blitt flyttet rundt til man har funnet en penere verdi, med det resultat at man har lurt seg selv trill rundt. En slik framgangsmåte vil nesten alltid føre til at potensialspydet havner innenfor virkefeltet til elektroden, og som resulterer i at vi noterer motstanden i måleledningene som om det skulle representere overgangsmotstanden for elektroden. Dette blir selvsagt helt feil. Den samme feilen er det lett å begå dersom den moderne strømtangen benyttes på komplekse industrielektroder, eller høyspenningsmaster med mer enn én elektrode. Hvordan skal vi måle? For å bevise at målingen utført på en jordelektrode gir en korrekt verdi, bør man bruke en fullskalametode, siden en slik metode vil fortelle om størrelsen på elektroden, og at referanseverdien befinner seg utenfor feltet til denne. Det er selvsagt ingenting i veien for at det samtidig foretas en måling med strømtang eller høyfrekvenstester, og dersom disse harmonerer med fullskalametoden vil de kunne benyttes ved senere kontroller av elektroden. For at dokumentasjonen skal være troverdig, må det i tillegg foreligge informasjon om ulike ytre faktorer som kan påvirke resultatet, så som fuktighetsgrad i bakken, måletrassé og lengde på måleoppsett, instrumenttype, nivå på teststrøm, eventuelt om det kan ha forekommet støyinnslag på målingen og lignende. I det hele tatt, alle parametere som kan påvirke resultatet ved en senere kontrollmåling skal være med i målerapporten. God måling!
10 år med generatorrevisjoner! Siden mai 1993 har vi revidert generatorer for det Norske vannkraftsmarkedet. Vi vil takke alle våre kunder, leverandører og samarbeidspartnere som har bidratt til vår fremgang. Sarpsborg Energi Service AS Tel.: +47 69 14 84 00 Fax: +47 69 14 83 90 Postboks 186 / N-1701 Sarpsborg Et selskap i konsernet Voith Siemens Hydro Power Generation 19
Elkraft & Energi 2003 Everksleverandørene legger bredsiden til Avviklingen av everksmessen på Hamar ga sterke reaksjoner hos svært mange everksleverandører og mange av utstillere og everk som besøkte messen føler seg utestengt. Mange everksleverandører føler at de ble regelrett kastet ut fra Hamar da arrangørene ikke ville ha everksmessen i Mjøsbyen lenger. Nå satser vi istedet med stor stand på Elkraft & Energi 2003 på Hellerudsletta 9. 11. september, sier Olav Dombre i Eurolift, som sammen med nærmere 100 andre utstillere legger bredsiden til for å gi energiforsyningen en fortsatt møteplass på sine egne premisser. Med rimelige priser og et flott messeanlegg har arrangørene en ambisjon om å videreutvikle everksmessen slik vi kjenner den fra tidligere. Budsjettet nådd. Vi utarbeidet et nøkternt budsjett som baserte seg på 100 utstillere da vi begynte med Elkraft & Energi 2003 forteller prosjektleder Kjell Dehli. Nå er vi på det nærmeste i mål i forhold til dette, og fortsatt merker vi betydelig interesse fra utstillere og ikke minst fra energiforsyningen. Bjørnejakt i Canada Magne montører og ansatte ved everkene er friluftsinteressert og kombinerer det ofte med jakt eller fiske. Derfor vil arrangøren av elkraft & energi 2003 trekke ut en heldig vinner av de besøkende som har vært innom messen en av dagene til en jaktreise til Canada. Det er derfor viktig å registrere seg som besøkende, enten på internett med adressen, www.everk.net eller fylle ut invitasjonskortet som er vedlagt denne utgaven av Elektro. Eget HMS torg Det er lagt stor vekt på at Elkraft & Energi skal være noe mer enn en distribusjonsmesse. Bl.a legger vi vekt på HMS, noe som ikke minst er viktig i disse HMS tider. I et eget HMS-seminar slår hovedverneombud Lars Clausen fra Skagerak Energi an tonen med Utfordringer innen bekledning ut fra et sikkerhetsperspektiv. IT får stadig øket betydning i energiforsyningen, og vi legger også til rette for et IT-torg på messen. Men den største delen av messen dreier seg om kraftproduksjon, transmisjon og distribusjon. Her er det mange temaer i konferanseprogrammet, og på messen finner vi både gamle og nye bekjentskaper blant utstillerne. Arbeid under spenning Temaet er ikke nytt, men blir mer og mer aktuelt ettersom KILE ordningen har kommet. Per Steinar Mikkelsen ved Tranamarka Energipark AS sammen med Nord Trøndelag og AUS ekspertene vil hver dag holde demonstrasjoner i arbeid under spenning. Det reises en linje på 60kV og en på 24kV hvor tilskuere får anledning til å se arbeid med isolerte stenger og barhånd, hanskemetoden med ingen ringere enn Egil Asbøll, en av nestorene innenfor arbeid under spenning i Norge. Arrangøren av elkraft & energi 2003 trekker ut en av de besøkende til en ukes bjørnejakt i Canada. av terreng gående utstyr. Her har man muligheten til å få med seg alt som energiforsyningen har behov av, når det gjelder å ta seg fram i ulendt terrenget. Helikopterbransjen blir godt representert på messen, med muligheter for demonstrasjoner som, linjeinnspeksjon, linjerydding og termisk overvåking av linjene. Konferanser Samarbeidet med de to store ingeniørorganisasjonene NIF og NITO samt med NEF Norsk Elektroteknisk Forening har gitt et omfattende fagprogram som vi tror vil gjøre det interessant for ennå flere å besøke messen. Med temaer som Vedlikehold og oppgradering av kraftverk, Nytt om teknologi i tradisjonell kraftforsyning, Drift og vedlikehold av distribusjonsnett eksempler på løsninger, Alternative fornybare energiformer og Småkraftverk. I samarbeid med Norsk Elek- troteknisk Komitè arrangeres Nye rammebetingelser gir nye utfordringer for energibedriftene 11. september 2003. Og EL & IT-forbundet har engasjert seg i en konferanse som handler om sårbarhet og forsyningssikkerhet. Kurs for politikere Som tidligere styremedlem i Follo Energiverk synes prosjektleder Kjell Dehli det er gledelig å ha fått på plass konferansen, norsk elforsyning en oppdatering. Denne er spesielt rettet mot styremedlemmer, politikere og andre med interesse for energibransjen. I Follo var vi så heldige å ha hedersmannen Helge Aas som daglig leder. Men i våre dager tror jeg det er mange som kan føle et behov for å komme litt nærmere innpå denne interessante bransjen. Og vi kan friste med topp interessante foredragsholdere. Prosjektleder Kjell Dehli er godt fornøyd med fremdriften av elkraft & energi 2003 og frister med mange aktiviteter på Hellerudsletta i tiden 9. 11. september i år. 20 Elektro 2-3/2003 Eget terrengtest felt Exporama Senteret på Hellerudsletta har en topografi som gjør det spennende og interessant å være utstiller og besøkende. Et eget område er avsatt til bakkedemonstrasjoner. Hundrevis av kvadratmeter har blitt satt av til leverandører og produsenter Redaktør, Tor Bergersen i Elektro, daglig leder, Per Steinar Mikkelsen ved Tranamarka Energipark AS og teknisk sjef Morten Haslie ved Exporama Senteret AS under planleggingen av en masterekke for demonstrasjoner av AUS.