Spenningskvalitet - fenomen for fenomen. Definisjoner-årsaker- ulemper-tiltak



Like dokumenter
Vern mot dårlig kvalitet

Forskrift om leveringskvalitet

Tolkning av måledata betinger kunnskap om egenskaper ved elektriske apparater. en kort innføring i disse for enkelte utbredte apparater

Norges vassdrags- og energidirektorat

FoL og KUNDENS opplevelse

Tekniske krav - Plusskunde

TEKNISKE FUNKSJONSKRAV. Vedlegg 2

Omfang av henvendelser om leveringskvalitet. Registrerte henvendelser hos norske nettselskap i perioden

Tekniske funksjonskrav for lavspent. tilknytning av pv-anlegg

Dårlig spenningskvalitet og brannfare. Henrik Kirkeby

Kvalitetsbegrepet de ulike parametere, definisjoner, symptomer/problemer og løsninger. Kjell Sand SINTEF Energiforskning

TEKNISKE KRAV. Produksjonsenheter(< 25kW) med inverter tilknyttet lavspent distribusjonsnett. Mal utarbeidet av: REN/Lyse Elnett

RENblad nummer: 342 Versjon: 1.2 Tittel: Tilknytning og nettleieavtale - innmating ls nett - vedlegg 2 Selskap: STANGE ENERGI NETT AS

TILKNYTNING OG LEVERINGSKVALITET

Problemer med strømforsyning og informasjon fra Hafslund Nett AS - NVEs vedtak i saken

Tekniske funksjonskrav for lavspent tilknytning av PV-anlegg

Håndtering av spenningsproblem i praksis

Gode og dårlige fremgangsmåter for problemløsning/kundehåndtering

Håndtering av spenningsproblem i praksis interessante eksempler

Håndtering av spenningsproblem i praksis

Målinger av spenningskvalitet

Leveringskvalitet: utfordringer for og med småkraftverk

Effektkrevende elektrisk utstyr, utfordring for nettet

RESONANSPROBLEM I FORDELINGSNETT KNYTTET TIL KONDENSATORER FOR FASEKOMPENSERING MÅLINGER, SIMULERINGER OG ANALYSER

Brytning av små induktive strømmer

Kort om Forskrift om Leveringskvalitet FoL

Måleavvik og sporbarhet

NORSK LOVTIDEND Avd. I Lover og sentrale forskrifter mv. Utgitt i henhold til lov 19. juni 1969 nr. 53.

Spenningssystemer. Arne Jorde Avdelingsleder MRIF, Sivilingeniør. Tema: Foredragsholder:

Kraftelektronikk (Elkraft 2 høst), øvingssett 3, høst 2005

Forskrift om leveringskvalitet krav og erfaringer

Kraftelektronikk (Elkraft 2 høst), øvingssett 2, høst 2005

Vurdering av minimum nettstyrke NVE fagdag om lavspenningsnettet

Rapport. Utfordrende elektriske apparater. Eksempelsamling, definisjoner, minimum kortslutningsstrøm, forebygging og håndtering av UEA.

Erfaringer fra spenningsmålinger i Skagerak hvordan virker FOL i praksis?

Installasjonstest med Fluke 1650 tester på IT anlegg i drift

Teknisk tilknytningsavtale

E K S A M E N S O P P G A V E

Spenningskvalitetsmålinger nyttig ved feilanalyse?

Forskrift om leveringskvalitet i kraftsystemet

LABORATORIEØVING 8 3-FASE OG TRANSFORMATOR INTRODUKSJON TIL LABØVINGEN

Elbilladning Muligheter og utfordringer

Konsekvenser for sentralnettskunder av endringer i systemspenning og kortslutningsytelser i sentralnettet privat- eller offentligrettslig regulert?

Misnøye med leveringskvalitet samt klage på anleggsbidrag - NVEs vedtak

Prøveeksamen 1. Elektronikk 8.feb Løsningsforslag

Har norske lavspenningskunder for høye spenninger? Fra Teknisk Rapport på Spenningskvalitet i svake lavspenningsnett

Overspenninger Resonanser ved AUS-arbeider i kv-anlegg

Nett og infrastruktur Praktiske vurderinger v/ Hans Brandtun, REN

Elektriske apparaters immunitet med hensyn til å tåle kortvarige overspenninger

VEILEDER. Veileder til leveringskvalitetsforskriften. Nr 7/2018. Camilla Aabakken, Ragnhild Aker Nordeng, Eirik Eggum, Håvard Hansen, Jørgen Tjersland

(tel ) Antall sider: 5 Antall vedleggssider: 10. Kandidaten må selv kontrollere at oppgavesettet er fullstendig

Velkommen til Installatørmøte 2013

Arbeid under spenning. Leveringskvalitet

NEF Teknisk Møte Av Helge Seljeseth, Henning Taxt, Henrik Kirkeby, SINTEF Energi AS

Støy på nettet, årsaker og løsninger

Endringer i forskriftene om leveringskvalitet og systemansvaret i kraftsystemet

PUBLIKASJONSNR.: VEILEDER FOR UTFORDRENDE ELEKTRISKE APPARATER

Distribuert produksjon utfordrer spenningskvalitet, lokal stabilitet og reléplaner

KILE Problematikk FASIT dagene Jørn Schaug-Pettersen, Statnett Avd. for vern og feilanalyse.

E K S A M E N S O P P G A V E

Jernbaneverket Teknisk regelverk Utgitt 1. februar 2016

Simulering av spenningskvalitet i kraftnett

En periode er fra et punkt på en kurve og til der hvor kurven begynner å gjenta seg selv.

Vedtak - Klage på avbrudd i Borgeveien 240

TILKNYTNING AV PRODUKSJONSANLEGG V

Forslag til endringer i forskrift om leveringskvalitet i kraftsystemet

AMS i FASIT Muligheter og utfordringer FASIT-dagene 2016 Gardermoen,

Forstudie. Nettundersøkelse: Tilknytning av Tverrdalselva småkraftverk i Storfjord kommune, søkt av BEKK OG STRØM AS Troms Kraft Nett AS

AUTOMATISK HENDELSESANALYSE. Av Henrik Kirkeby SINTEF Energi AS

Spenningskvalitet scenario 2020

Erfaringer med måleinstrumenters måletekniske egenskaper og hvordan måleresultatene presenteres

Teknisk tilknytningsavtale

SIMULERINGSSTUDIE AV SPENNINGSKVALITET I LAVSPENNINGSNETT MED PLUSSKUNDER. Av Bendik Nybakk Torsæter og Henrik Kirkeby, SINTEF Energi AS

Rapport. Virkningen av spenningsregulering på energibruk. Forfatter(e) Henrik Kirkeby. SINTEF Energi AS Elkraftsystemer

Måleutstyr for spenningskvalitet

Av Henrik Kirkeby og Helge Seljeseth, SINTEF Energi AS

Forord. Ås, mai Anette Saltnes Skram Ellingsen

GRUNNLEGGENDE HYDRAULIKK OG PUMPEYTELSE GRUNNER TIL REDUKSJON I PUMPENS YTELSE

Hege Sveaas Fadum Senioringeniør, Nettseksjonen epost: tlf: Norges vassdrags- og energidirektorat. Pst 2.

Rapportnr: Antall sider: UTFØRT AV (navn/dato): SISTE REVISJON (navn/dato): 1 Stein W. Bergli Stein W. Bergli

Nye forbruksapparater og elbiler - Hvilke utfordringer skaper de for lavspenningsnettene?

Melding om installasjonsarbeid

Strømforsyningen har følgende nøkkeldata:

Forstudie. Nettundersøkelse i forbindelse med tilknytning av Simavika Kraftverk i Tromsø kommune.

Høy spenning i lavspenningsanlegg

MELDING OM INSTALLASJONSARBEID HURUM ENERGIVERK AS. Retningslinjer

Site Acceptance Test (SAT) Vedlegg 6

Forelesning nr.7 IN 1080 Elektroniske systemer. Spoler og induksjon Praktiske anvendelser Nøyaktigere modeller for R, C og L

Forelesning nr.6 INF 1411 Elektroniske systemer. Anvendelser av RC-krester Spoler og RL-kretser

Nettundersøkelse i forbindelse med tilknytning av Ritaelva Kraftverk og Sveingard Kraftverk i Tromsø kommune.

Bygging av nytt LS nett i dag REN retningslinjer. v/hans Brandtun, REN

..og kraftelektronikk

UKE 5. Kondensatorer, kap. 12, s RC kretser, kap. 13, s Frekvensfilter, kap. 15, s kap. 16, s

Strømforsyningen har følgende nøkkeldata:

Forstudie. Nettundersøkelse i forbindelse med tilknytning av Plasselva og Sandneselva Kraftverk i Lavangen kommune.

Kondensator. Symbol. Lindem 22. jan. 2012

Misnøye med leveringskvalitet fra Skagerak Nett AS - NVEs vedtak i saken

UTFORDRINGER I FORBINDELSE MED TILKNYTNING AV PRODUKSJON I DISTRIBUSJONSNETTET. av Astrid Petterteig, SINTEF Energiforskning AS

BRUK AV FORDELINGSTRANSFORMATOR MED AUTOMA- TISK TRINNKOBLER

P Q A A S. Kort presentasjon av PQA. Henrik Kirkeby

Transkript:

Spenningskvalitet - fenomen for fenomen Definisjoner-årsaker- ulemper-tiltak Kjell Sand SINTEF Energiforskning 1

Innhold Frekvens Langsomme rms-variasjoner Hurtige rms-variasjoner - flimmer Spenningsdip Temporære overspenninger fase-jord Transiente overspenninger Spenningsusymmetri Overharmoniske Interharmoniske Signaltransmisjon på kraftnettet 2

Alle oppgitte grenseverdier gjelder lavspenning (LV). Noen av grenseverdiene gjelder også for flere spenningsnivå 3

Effektivverdi - rms-verdi brukes om flere fenomen: U rms = 1 [ U sin( ωt )] dt T max 2 U rms =U max 2 4

Forsyningsspenningens frekvens Definisjon: Verdien på spenningens grunnharmoniske frekvens målt over et gitt tidsintervall. Kilde NEK EN 50160 - (Ingen definisjon er gitt i FoL) 5

Krav: Frekvens (FoL) for systemer med synkron forbindelse til et sammenkoblet system 50 Hz + 0,2% (dvs. 49.9...50,1 Hz) (henviser til nordisk systemdriftsavtale - NORDEL) for systemer uten synkron forbindelse til et sammenkoblet system (f.eks. distribusjonssystem til visse øyer) 50 Hz + 2% (dvs. 49...51 Hz) 6

Krav: Forsyningsspenningens frekvens EN 50160 Grenseverdi: Den nominelle frekvensen for forsyningsspenningen skal være 50 Hz. Under normale driftsbetingelser skal gjennomsnittsverdien av grunnfrekvensen målt over 10 s ligge innenfor et område av: for systemer med synkron forbindelse til et sammenkoblet system 50 Hz + 1% (dvs. 49.5...50,5 Hz) i løpet av 99,5 % av et år 50 Hz + 4%/-6% (dvs. 47...52 Hz) i løpet av 100% av tiden for systemer uten synkron forbindelse til et sammenkoblet system (f.eks. distribusjonssystem til visse øyer) 50 Hz + 2% (dvs. 49...51 Hz) i løpet av 95% av en uke 50 Hz + 15% (dvs. 42,5...57,5 Hz) i løpet av 100% av tiden 7

Konsekvenser av avvik i frekvens elektriske klokker går feil elektriske motorer har feil hastighet elektriske motorer kan få avvik i ytelse harmoniske filtre endrer resonansfrekvens. 8

142 kundeklager - alle spenningsnivå 3 % 10 % 8 % 7 % 0 % 6 % 1 % Frekvens 14 % Spenning - for lav Spenning - for høy Usymmetri Hurtige spenningsendringer flimmer 23 % 10 % 5 % 2 % 11 % Hurtige spenningsendringer Spennningsdip Kortvarige overspenninger koblingstransienter Transienter - lynoverspenninger Overharmoniske Interharmoniske Kortvarige avbrudd 9

Variasjoner i forsyningsspenningen ( Langsomme variasjoner) Eng.:Supply voltage variations Channel 1 (V) 234 233 232 231 230 229 228 227 226 225 224 223 222 221 220 219 218 217 216 215 214 213 212 211 210 209 208 207 206 205 204 203 202 201 200 199 198 197 196 195 194 193 23.2 24.2 25.2 10

Definisjoner langsomme variasjoner i spenningens effektivverdi: Endringer i spenningens stasjonære effektivverdi, målt over et gitt tidsintervall. (FoL) supply voltage r.m.s. value of the voltage at a given time at the supply terminal, measured over a given interval. voltage variation increase or decrease of voltage normally due to load variations. (EN 50160) 11

Krav langsomme variasjoner (FoL) Lavspenning U n + 10 % (1 min rms) 100% av tiden Måleperiode ikke definert 12

Krav langsomme variasjoner (EN 50160) LV U n + 10 % (10 min rms) 99% av tiden U n + 10 % /-15% (10 min rms) 100% av tiden Måleperiode: En uke 13

Konsekvenser ved avvik Havari på elektrisk utstyr - ved for høy og for lav spenning Forkortet levetid - ved for høy og for lav spenning Feilfunksjon og trip - ved for høy og for lav spenning Dårlig lysutbytte/effekt - ved for lav spenning 14

Havari på elektrisk utstyr for høy spenning For høy varmeutvikling/tap branntilløp! Holdfasthetsspenning overskrides i elektriske og særlig elektroniske apparater. Kondensatorer, Transistorer, Overspenningsvern med mer. for lav spenning Hovedproblem: asynkronmotorer Overbelastning/varmgang, kommer ikke opp i turtall. 15

Forkortet levetid for høy spenning For høy varmeutvikling/tap (noen sjeldne ganger branntilløp) Akselerert aldring pga for høy temperatur for lav spenning Elektronikk som kompenserer fallende spenning med å øke strømmen konstant effekt. Økt varmgang/tap i apparatet. Asynkronmotorer som går varme 16

Feilfunksjon og trip for høy og for lav spenning Dels felles årsaker ved for høy eller lav spenning For store turtallsavvik på motorer i prosesser kan medføre utfall av hele prosessen pga ustabilitet Gjerne apparater som har havaribeskyttelse mot store spenningsavvik Vern/trip ved store spenningsavvik: eks. DC-bus i frekvensomformere, UPS etc 17

Dårlig lysutbytte/effekt for lav spenning Mange apparater er ohmske : P = U 2 R Dvs 10% spenningsfall gir en effekt på 0,9 * 0,9 = 0,81 (p.u.) Effekten synker altså med nesten 20% når spenningen synker med 10%. Eks. varmeovner, komfyrer etc. Glødelamper er mer enn kvadratisk spenningsfølsomme; Man sitter bare igjen med ca 65% av normalt lysutbytte ved 230 V 10% 18

KILDER/ÅRSAKER svake nett store lastvariasjoner kundene har fått for store hovedsikringer feiltrinnet transformator 19

TILTAK forsterkning av nettet utskifting av transformator separering av last trinning av transformator fasekompensering spenningsbooster lastbegrensning hos kunde 20

142 kundeklager - alle spenningsnivå 3 % 10 % 8 % 7 % 0 % 6 % 1 % Frekvens 14 % Spenning - for lav Spenning - for høy Usymmetri Hurtige spenningsendringer flimmer 23 % 10 % 5 % 2 % 11 % Hurtige spenningsendringer Spennningsdip Kortvarige overspenninger koblingstransienter Transienter - lynoverspenninger Overharmoniske Interharmoniske Kortvarige avbrudd 21

Utvikling gjennomsnittsspenning Norge V 253 251 249 247 245 243 241 239 237 235 233 231 229 227 225 223 221 219 217 215 213 211 209 207 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 22

Hurtig spenningsprang U stasj 23

Definisjoner FoL ( EN50160) spenningssprang: En endring av spenningens effektivverdi innenfor ± 10% av avtalt spenningsnivå, som skjer hurtigere enn 0,5% av avtalt spenningsnivå pr. sekund. Spenningssprang uttrykkes ved stasjonær og maksimal spenningsendring som er gitt ved henholdsvis: og der U stasj - stasjonær spenningsendring som følge av en spenningsendringskarakteristikk, U maks - den maksimale spenningsdifferansen i løpet av en spenningsendringskarakteristikk U avtalt - avtalt spenningsnivå. spenningsendringskarakteristikk: Endring i spenningens effektivverdi evaluert pr. halvperiode som funksjon av tiden, mellom tidsperioder hvor spenningen har vært stabil i minimum ett sekund. Spenningen anses stabil når den ikke endres hurtigere enn 0,5% av avtalt spenningsnivå pr. sekund 24

Definisjon EN50160 rapid voltage change a single rapid variation of the r.m.s. value of a voltage between two consecutive levels which are sustained for definite but unspecified durations (for more information see EN 61000-3-3). 25

Krav spenningssprang FoL U stasj > 3% : U maks > 5%: <24 pr døgn, <24 pr døgn EN 50160: U stasj < 5% (Normalt) U stasj <10% (I spesielle tilfelle- noen ganger pr dag) 26

Problemer Spenningssprang forårsaker svært sjelden problemer for elektriske apparater. Slike spenningsendringer er hovedsakelig et visuelt problem som får mange kunder til å irritere seg og/eller bekymre seg for at noe er galt med elektrisitetsforsyningen og frykter at verre ting kan skje enn at de bare ser alle blunkene i lyset. 27

KILDER/ÅRSAKER Inn- og utkobling av store belastninger i svake nett. EKS: Silotaljer Korntørke Sagbruk Pumpeverk Sveiseutstyr 28

Tiltak Balansere last og lastkoblinger mot nettets lastkapasitet (impedans) Bevisst styring av sikringsstørrelse hos kunder Bruk av myk-startere på store motorer Begrensning på hyppighet av koblinger Forsterkning av nettet Ledertverrsnitt Transformatorstørrelse Separering av last/nye kabler 29

Hurtige rms-variasjoner - flimmer 30

Definisjoner (FoL = EN50160) flimmer: Den synlige variasjon i lys hvor luminansen eller spektralfordelingen varierer med tiden. flimmerintensitet: Intensiteten av flimmerubehaget er definert ved UIE-IEC flimmermålemetode og beregnes ved de følgende størrelser: Korttids intensitet (P st ) målt over en periode på ti minutter. Langtids intensitet (P lt ) beregnet ut fra 12 P st -verdier over et to timers intervall, i henhold til følgende uttrykk: Plt = 3 12 i= 1 3 P sti 12 31

Flimmer Flimmer er egentlig den variasjon i lysintensitet man kan se fra belysningsutstyr når spenningen varierer. Dette flimmeret forårsakes av variasjoner i spenningens effektivverdi med frekvens typisk i området fra 25 Hz ned til noen tidels Hz. Det menneskelige øye er meget følsomt for lysintensitetsvariasjoner med frekvens i området 5 til 15 Hz 32

Krav flimmer FoL P st < 1,2 95% av tiden P lt < 1,0 100% av tiden Måleperiode: En uke EN 50160: P lt < 1,0 95% av tiden Måleperiode: En uke 33

KILDER/ÅRSAKER AC og DC lysbueovner Frekvensstyrte motordrifter Sveiseutstyr Andre store lastvariasjoner som f.eks. hyppig av- og påslag av store pumper Ved SVÆRT svake nett - til og med termostatstyrte panelovner! 34

TILTAK SVC (Static var Control) SVC Light (hurtig transistorbasert) Aktive filtre Bevisst holdning fra netteier mht utslippstillatelser Nettforsterkning/tiltak: Senk nettimpedansen, i alle fall til den delen av lasten/kundene der en vil unngå å se flimmer i belysningsutstyr. Øk impedansen på den del av nettet som er unik (separat) for den forstyrrende last seriereaktor Bruk av mindre følsomme lampetyper 35

142 kundeklager - alle spenningsnivå 3 % 10 % 8 % 7 % 0 % 6 % 1 % Frekvens 14 % Spenning - for lav Spenning - for høy Usymmetri Hurtige spenningsendringer flimmer 23 % 10 % 5 % 2 % 11 % Hurtige spenningsendringer Spennningsdip Kortvarige overspenninger Koblingstransienter Transienter - lynoverspenninger Overharmoniske Interharmoniske Kortvarige avbrudd 36

Spenningsdip 37

Spenningsdipp - definisjoner FoL: kortvarige underspenninger, spenningsdipp: Hurtig reduksjon i spenningens effektivverdi til under 90%, men større enn 1% av avtalt spenningsnivå, med varighet fra 10 millisekunder til 60 sekunder. EN 50160 voltage dip a temporary reduction of the voltage at a point in the electrical supply system below a specified start threshold voltage dip duration the time between the instant at which the voltage at a particular point of an electricity supply system falls below the start threshold and the instant at which it rises to the end threshold. For the purpose of the standard, the duration of a voltage dip is from 20 ms up to and including 1 min.. 38

Forplantning av spenningsdipp Eksempel fra NetBas 39

KRAV Verken EN 50160 eller den norske forskriften setter noen konkrete grenseverdier mht antall eller størrelse på spenningsdipp EN50160 gir imidlertid indikasjonsverdier på at alt fra noen få og opp til tusen spenningsdipp pr år må anses som normalt. 40

KILDER/ÅRSAKER I hovedsak kortslutninger i nettet Gjeninnkoblinger (GIK) mot feil Store lastpåslag 41

Problemer/Konsekvenser Spenningsdipp er sammen med avbrudd de forstyrrelsene som forårsaker størst tap for kundene i kraftnettet i Norge. Spenningsdipp kan forårsake både feilfunksjon og direkte utkobling av elektrisk utstyr. Dette kan medføre følgeskader og produksjonstap ved utkobling av hele eller deler av anlegget. Det er også observert havari på spesielt svakt designet utstyr (motordrifter) ved spenningsdipp. 42

TILTAK Det er tilnærmet umulig å helt unngå spenningsdipp i kraftnettet, men eksempel på tiltak som kan settes i verk for å redusere antallet er: forsiktig praksis mht GIK traserydding/trerydding øvrig vedlikehold og utskiftninger bruk av avledere fremfor gnistgap ta hensyn til problemstillingen med spenningsdipp ved planlegging av kraftnettet Dessuten kan det hos sluttbrukere anvendes: aktive filtre avbruddsfri strømforsyning UPS De siste to punktene reduserer ikke antall spenningsdipp i nettet, men reduserer de problemer/konsekvenser de beskyttede kundene erfarer ved spenningsdipp. 43

Overspenninger 44

Definisjon (FoL) kortvarige overspenninger: Hurtig økning i spenningens effektivverdi til høyere enn 110% av avtalt spenningsnivå, med varighet fra 10 millisekunder til 60 sekunder. 45

Krav Ingen krav gitt i FoL eller En 50160 46

Årsaker Temporære overspenninger fase - jord: En-polte jordfeil eller lastavslag Temporære overspenninger fase fase ( swell ): Store lastavslag eller store lastvariasjoner der spenningen i utgangspunktet gjerne er høy. 47

Problemer/konsekvenser Kortvarige overspenninger anses som mer alvorlige enn kortvarige underspenninger. Dette fordi kortvarige overspenninger oftere fører til havari på apparater og utstyr enn kortvarige underspenninger/dipp. Kostnadsmessig utgjør likevel kortvarige overspenninger et mindre problem enn kortvarige underspenninger da de kortvarige overspenninger er mye sjeldnere enn kortvarige underspenninger/dipp. 48

TILTAK Det er ikke mulig å beskytte seg mot kortvarige kraftfrekvente overspenninger på samme måte som en beskytter seg mot høyfrekvente transiente overspenninger. Overspenningsvern i form av avledere er uaktuelt fordi de ikke tåler den energien som må avledes. De beste tiltak mot problemer med kraftfrekvente kortvarige overspenninger er å forsøke å unngå dem mht sikkerhetssystemer og vernløsninger for lastutkoblinger og feilkoblinger. En kan også i en del tilfeller redusere problemet og eventuelt konsekvensene ved å bruke raske systemer for autotrinning av transformator (ev. spenningsboostere) 49

Definisjon (FoL) transiente overspenninger: Høyfrekvente eller overfrekvente overspenninger med varighet normalt innenfor en halvperiode (10 ms). Stigetiden kan variere fra mindre enn ett mikrosekund til noen få millisekunder. 50

Krav Ingen krav gitt i FoL eller En 50160 51

KILDER/ÅRSAKER Lynnedslag Koblinger i kraftnettet Sikringsbrudd Kommutering i kraftelektroniske omformere Overslag og lysbuer i dårlige kontakter Lastkoblinger med mer.. 52

Problemer/konsekvenser Havari på utstyr både hos nettselskapet og hos kunder Feilfunksjon og låsing av elektronisk utstyr Redusert levetid (akselerert aldring) 53

TILTAK Overspenningsvern God jording Filter Vedlikehold Synkronkoblere (synkroniserte brytere) Transiente overspenninger er til dels et betydelig problem i Norge selv om de ikke forårsaker så store kostnader som avbrudd og spenningsdipp 54

142 kundeklager - alle spenningsnivå Kortvarige overspenninger Koblingstransienter Transienter - lynoverspenninger 3 % 10 % 8 % 7 % 0 % 6 % 1 % Frekvens 14 % Spenning - for lav Spenning - for høy Usymmetri Hurtige spenningsendringer flimmer 23 % 10 % 5 % 2 % 11 % Hurtige spenningsendringer Spennningsdip Kortvarige overspenninger koblingstransienter Transienter - lynoverspenninger Overharmoniske Interharmoniske Kortvarige avbrudd 55

Spenningsusymmetri 56

Spenningsusymmetri-Definisjon-FoL spenningsusymmetri: Tilstand i et flerfaset system hvor linjespenningenes effektivverdier (grunnharmonisk komponent), eller fasevinklene mellom etterfølgende linjespenninger, ikke er helt like. I tråd med EN 50160 57

Spenningsusymmetri - definisjon forts. (FoL) Grad av usymmetri beregnes ved forholdet mellom spenningens negative og positive sekvenskomponent, og kan uttrykkes ved: U- er spenningens negative sekvenskomponent, U+ er spenningens positive sekvenskomponent, Uij representerer linjespenningens grunnharmoniske komponent mellom de nummererte faser. 58

Positive system Negative system Null systemet Sum Nullpunktsforskyvning tilsier at nullsystemspenningen er større enn null 59

Krav usymmetri- (10 min rms verdier) FoL: U - /U + < 2% EN 50160 U - /U + < 2% - 95% av tiden U - /U + < 3% - Kan forekomme ved enfase - tofase forsyning Måleperiode: 1 Uke MERKNAD: Det stilles kun krav til den negative sekvenskomponenten, fordi det er denne komponent som er relevant for den mulige forstyrrelser av apparater 60

Årsaker Enfase stikkledning Fordeling bak måler Større enfase forbruksapparater (f.eks. badstuovner, enfasemotordrifter, sveisetransformatorer) Større industri (en faseovner, usymmetri i trefaseovner) Manglende revolvering av nettet Spolejordede nett med usymmetri (f.eks. pga manglende revolvering) gir kun forskyning av nøytralpunktet dvs endring av komponentene i nullsystemet Feilsituasjoner (f.eks. jordslutning, fasebrudd..) 61

Problemer med usymmetri Øket spenningsfall Øket strømbelastning i faser Økte tap Problemer med trefase motorer (økte tap, overtemperatur, redusert belastbarhet, redusert levetid..) Funksjonsdyktighet/kvalitet til kraftelektronisk utstyr 62

Tiltak Symmetrering av last/installasjoner Revolvering Nettforsterkning Aktive filtre (kraftelektronikk) Spenningsbooster UPS 63

142 kundeklager - alle spenningsnivå 3 % 10 % 8 % 7 % 0 % 6 % 1 % Frekvens 14 % Spenning - for lav Spenning - for høy Usymmetri Hurtige spenningsendringer flimmer 23 % 10 % 5 % 2 % 11 % Hurtige spenningsendringer Spennningsdip Kortvarige overspenninger koblingstransienter Transienter - lynoverspenninger Overharmoniske Interharmoniske Kortvarige avbrudd 64

Overharmoniske 65

Definisjon - FoL Overharmoniske spenninger: Sinusformede spenninger med frekvens lik et multiplum av forsyningsspenningens grunnharmoniske frekvens. Total harmonisk forvrengning av spenningen uttrykkes ved: Individuell harmonisk forvrengning for hvert multiplum av den grunnharmoniske frekvensen uttrykkes ved: der U 1 - spenningens grunnharmoniske komponent U h - en gitt harmonisk spenningskomponent, og h er komponentens harmoniske orden. 66

Fourier-analyse u ( t ) h=1 = a + c sin (h ω t + ϕ 0 h 1 h ) h - harmonisk orden (n = 1 definerer den grunnharmoniske) a 0 - likespenningskomponent u - momentanverdi til spenningen c h - amplitude til den h'te harmoniske spenningskomponent ω 1 - grunnharmonisk vinkelfrekvens ( = 2 π f 1 ) f 1 - grunnharmonisk frekvens t - tid φ h - fasevinkel til den h'te harmoniske 67

Sammenheng tidsplan - frekvensplan Faseinformasjon tapes ved slik fremstilling i frekvensplanet 68

Krav: To verdier angitt: Den første gjelder LV og MV i EN 50160 (som er like) den andre gjelder i området 230V < U n < 35 kv i FoL Odde harmoniske Ikke multiplum av 3 Multiplum av 3 Orden n 5 7 11 13 17 19 23 25 >25 Rel. spenning (%) 6/6 5/5 3,5/3,5 3/3 2/2 1,5/1,5 1,5/1,5 1,5/1,5 -/1 Orden n 3 9 15 21 >21 Rel. spenning (%) 5/5 1,5/1,5 0,5/0,5 0,5/0,5 -/0,5 Like harmoniske Orden n 2 4 6...24 >24 Rel. spenning (%) 2/2 1/1 0,5/0,5 -/0,5 FoL - 100% verdier - EN 50160-95% målt over en uke - 10 min rms verdier 69

Resonanser Resonanser er ikke et unntak, men er regelen i kraftnett. Spørsmålet er om de oppstår ved frekvenser der det er kilder To typer: parallellresonans serieresonans 70

Parallellresonans (strømresonans) I h U h -j X ch j X Lh Tapsfri parallellkrets = h X = h ω L j - -1 XLh L1 1 X ch = X h c1 = 1 h ω1 C L C ω 1 =2πf 1 Xc 1, XL 1 - induktivitet (H) - kapasitet (F) - grunnharmonisk vinkelfrekvens - grunnharmoniske impedanser (Ω) 71

Overharmonisk impedans for kretsen X h = 1 X Lh 1 X 1 Ch = X X Ch Ch X X Lh Lh Parallellresonans oppstår når: X Ch uendelig. -X Lh = 0 dvs. når impedansen i kretsen er Ettersom I h er en ideell strømkilde, vil spenningen U h gå mot uendelig. Ved strømresonans for den h-te harmoniske, vil en h-te harmonisk strømkilde gi en meget høy h-te harmonisk spenning i nettet. 72

Årsaker - primært belastninger med ulineær strøm/spenningskarakteristikk Tyristorstyrte apparater/anlegg Strømretteranlegg (likerettere/vekselrettere) Lysstoffrør Lysbueovner Sveiseutstyr Strømforsyninger til apparater 73

Problemer: Overbelastning av kondensatorer Overbelastning og redusert ytelse på motorer, transformatorer, generatorer Overbelastning av nøytral-leder Økte tap Telefonforstyrrelser Feilfunksjoner på kontrollutstyr som f.eks. baseres på bruk av tidspunkt for nullgjennomgang eller tidspunkt for maksimalverdi Forstyrrelse av signalsystemer på fordelingsnett Som listen viser er noen problemer knyttet til momentane avvik fra ren sinusform, mens andre er knyttet til termiske eller langvarige effekter. 74

Utvikling Norge THD LV 2 1,8 1,6 1,4 % THD 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 75

Tiltak Passive filtre Nettforsterkning 76

Interharmonisk spenning FoL interharmoniske spenninger: Sinusformede spenninger med frekvens som ligger mellom de overharmoniske, det vil si at frekvensen ikke er et multiplum av forsyningsspenningens grunnharmoniske frekvens. Grunnfrekvensen er 50 Hz i Norge 5x50Hz = 250 Hz er en overharmonisk 5,1x50Hz = 255 Hz er en interharmonisk spenning 77

Krav Ingen i FoL eller EN 50160 En grenseverdi på 0,2% nevnt i litteraturen 78

Årsaker til interharmoniske Interharmoniske forårsakes av statiske frekvensomformere, f.eks. i forbindelse med frekvensstyrte motordrifter, syklokonvertere, sveiseapparater og lysbueovner. 79

Ulemper Som for overharmoniske, I tillegg kan interharmoniske selv ved lave nivåer, føre til flimmer eller forårsake interferens i rippel kontroll systemer. 80

Tiltak Passive filtre Aktive filtre UPS Nettforsterkning 81

142 kundeklager - alle spenningsnivå Overharmoniske Interharmoniske 3 % 10 % 8 % 7 % 0 % 6 % 1 % Frekvens 14 % Spenning - for lav Spenning - for høy Usymmetri Hurtige spenningsendringer flimmer 23 % 10 % 5 % 2 % 11 % Hurtige spenningsendringer Spennningsdip Kortvarige overspenninger Koblingstransienter Transienter - lynoverspenninger Overharmoniske Interharmoniske Kortvarige avbrudd 82

Signalspenning overlagret forsyningsspenningen FoL - EN 50160 signalspenning overlagret forsyningsspenningen: Signaler som overlagres forsyningsspenningen i den hensikt å overføre informasjon via det offentlige kraftledningsnettet. Signalene brukt i det offentlige kraftledningsnettet, kan klassifiseres i tre typer: Rippelkontroll signaler: overlagret sinusformet signal i området 110 Hz til 3000 Hz. Kraftledning bæresignal: overlagret sinusformet signal i området mellom 3 khz og 148,5 khz. Merkesignaler på nettet: overlagrede korttids endringer (transienter) på utvalgte punkter av spenningens kurveform. 83

Krav Ingen krav i FoL EN 50160: I noen land kan de offentlige distribusjonsnett bli brukt av strømleverandøren (netteier) for overføring av signaler. Over 99% av døgnet skal gjennomsnittverdien av signalspenningene, målt over tre sekunder, være mindre enn eller lik verdiene som er gitt i Figur 1. Figur 1: Spenningsnivåer av signalfrekvenser i prosent av U n anvendt i offentlige distribusjonsnett 84

Generelt Der FoL ikke har grenseverdier i dag har NVE typisk følgende hjemmel: Norges vassdrags- og energidirektorat kan fastsette grenseverdier for xxxx i tilknytningspunkt 85