EXAMENSARBETE. Elkvalitet Undersökning av spänningsgodhet i Götene EDF:s distributionsområde. Fredrik Olsson

Transkript

1 2002:E023 EXAMENSARBETE Elkvalitet Fredrik Olsson Högskolan Trollhättan-Uddevalla Institutionen för Teknik Box 957, Trollhättan Tel: Fax:

2 EXAMENSARBETE Elkvalitet Sammanfattning Jag har åt Götene Energi AB kartlagt elkvaliteten på ett antal utvalda punkter i nätet. Jag har utfört mätningar i nätet för att kontrollera kvaliteten med avseende på spänningens egenskaper beträffande: - Frekvens - Amplitud - Kurvform - Symmetri mellan faserna Det som framkommit i utredningen är att spänningen ligger inom de gränser som finns angivna i normer och rekommendationer. Några synpunkter är dock att på vissa industrier förekommer det transienter, men det finns inga klagomål på att det stör andra abonnenter, så det är inget problem i dagsläget. En transformator som är överbelastad har också påträffats och den kommer att bytas snarast. Nyckelord: Elkvalitet, Spänningsvariation, Övertoner, Utgivare: Högskolan Trollhättan/Uddevalla, Institutionen för Teknik Box 957, Trollhättan Tel: Fax: E-post: teknik@htu.se Författare: Fredrik Olsson Examinator: Lars Holmblad Handledare: Leif Blomgren, Götene Energi AB Poäng: 10 Nivå: C Huvudämne: Elektroteknik Inriktning: Elenergisystem Språk: Svenska Nummer: 2002:E023 Datum:

3 DISSERTATION Power quality Investigation of voltage quality in the distribution region of Götene EDF Summary I have in commission for Götene Energi AB investigated the power quality in some selected points in the distribution power system. I have done field measurements to verify the quality in the power system in respect to: - Frequency - Amplitude - Shape of a curve - Symmetry between the phases The measurements have shown that the power quality are within the limits that the standards and recommendations are giving. In some industries the frequent of high transients are typical for the loads but they are not troublesome for other customers. Keywords: Power quality, Voltage fluctuation, Harmonics Publisher: University of Trollhättan/Uddevalla, Department of Technology Box 957, S Trollhättan, SWEDEN Phone: Fax: teknik@htu.se Author: Fredrik Olsson Examiner: Lars Holmblad Advisor: Leif Blomgren, Götene Energi AB Subject: Electrical Engineering, Electrical Energy Systems Language: Swedish Number: 2002:E023 Date: January 7, 2003

4 Innehållsförteckning 1 INLEDNING Syfte Avgränsningar Utrustning 1 2 PROBLEMBESKRIVNING Allmänt om elkvalitet Icke periodiska förlopp Spänningsvariationer Lastberoende spänningsvariationer Överspänningar Underspänningar Transienter Osymmetri Periodiska förlopp Övertoner :e tons problem Övertonsströmmar Definitioner Total övertonsdistorsion Obalansspänning 6 3 MÄTINFORMATION 7 4 MÄTSTÄLLEN Mottagningsstation (M1) Arla (T39B) Gota Nolato (A113) Prästgårdsängen (N138) Spikma Betong (N272) Johnnys och Kinnex (N169) Skolan (N114) Reningsverket (A142) Värmeverket (A109) 19

5 4.10 Århult (N270) 20 5 UTVÄRDERING Spänningsvariationen Mottagningsstationen (M1) Gota Nolato (A113) Spänningsvariation lågspänningsmätningar Transienter lågspänning Övertoner Spänningsövertoner Effekter 24 KÄLLFÖRTECKNING BILAGOR

6 Elkvalitet 1 Inledning Det ställs allt högre krav på nätägaren från abonnenten att elleveransen ska hållas inom gällande normer. Det har därför blivit mer intressant att kartlägga elkvaliteten på distributionsnätet. Konsumtionen av energi har ökat de senaste åren vilket innebär att olika energibesparingsåtgärder har ökat på marknaden. Dessa apparater ställer till problem som påverkar både spänning och ström på det allmänna elnätet. 1.1 Syfte För att fastställa kvaliteten så har mätningar utförts på ett antal förutbestämda punkter som är utvalda med tanke på att få med olika typer av belastningar. De storheter som kommer att analyseras och redovisas är ström, aktuella spänningsnivåer, variationer, transienter, obalansspänning och övertonshalt, samt att om möjligt fastställa orsaken till dess uppkomst och ge förslag på lämpliga åtgärder. SS-EN , Spänningens egenskaper i elnät för allmän distribution har använts som underlag för analys av insamlade mätvärden. [1] 1.2 Avgränsningar Några ekonomiska aspekter på de åtgärder som föreslås har jag beslutat mig från att utesluta i rapporten. Vidare så har jag begränsat mig till Götene EDF: s distributionsområde. 1.3 Utrustning Vid mätningarna har jag använt mig av två olika instrument, ett Unilyser Dip 812 och ett Dranez PP4300. Instrumenten skiljer sig ganska mycket åt. Unilyser instrumentet är en enklare modell och enklare att använda. Dranez instrumentet är mer avancerat men lite krångligt att använda i början. Vid utvärderingarna av mätningarna har jag använt mig av Dranwiev som är ett analyseringsprogram till Dranez. Programmet är inte anpassat efter normen. [1] - 1 -

7 Elkvalitet 2 Problembeskrivning 2.1 Allmänt om elkvalitet Elkvalitet är ett sammanfattande begrepp med olika kriterier för att definiera och beskriva egenskaperna hos matningsspänningen beträffande: - frekvens - amplitud - kurvform - symmetri mellan faserna Uppträdande avvikelser indelas i periodiska- eller icke periodiska förlopp. Till de icke periodiska förloppen räknas spänningsvariationer, över- och underspänningar, transienter och flimmer. Till de periodiska förloppen räknas övertoner i ström och spänning, samt obalans.[2] 2.2 Icke periodiska förlopp Spänningsvariationer Skillnaden mellan spänningsvariation och spänningsbortfall beror oftast på var någonstans en kortslutning sker i förhållande till var man befinner sig. Sker den i närheten är det troliga att skydden löser ut och det blir ett spänningsbortfall men sker den långt bort så inträffar en spänningsvariation på grund av den stora kortslutningsströmmen, flera gånger större än anläggningens märkström. En kortslutning kan störa en anläggning som befinner sig långt bort Lastberoende spänningsvariationer I ett elnät varierar spänningen långsamt under dygnet och är oftast högst på natten på grund av att lasten oftast är lägst då. Variationen på spänningen är oftast inom de gränser som standarden föreskriver Överspänningar Med överspänningar menas en tillfällig spänningshöjning som överstiger 10 % av nominell spänning. Överspänningar orsakas - 2 -

8 Elkvalitet oftast av urkoppling av stora belastningar eller av fel någonstans i nätet. Det orsakar oftast problem med ansluten utrustning i nätet. Då toleransen för spänningsgodhet enligt SS-EN ansetts för vida, tillämpas i dag ofta Sveriges Elleverantörers kriterier för spänningsgodhet över 1000 V [3] och för lågspänning SS , Spänningsgodhet i lågspänningsnät för allmän distribution. [4] Underspänningar Med underspänning menas en tillfällig sänkning på under 90 % eller mer av den nominella spänningen. Orsakerna av underspänning är samma som för överspänning. Många utrustningar är känsliga för underspänningar, en motor t ex drar mer ström om den matas med för låg spänning vilket medför större förluster och därmed lägre verkningsgrad Transienter En transient är en mycket snabb (från millisekunder ner till mindre än en mikrosekund) övergående förändring av spänningens amplitud som oftast kallas för spänningsspik. Transienter kan komma från överliggande elnät genom åsknedslag eller genom kopplingar i nätet. I lokala nät som till exempel industrinät, kan transienter uppkomma vid till och frånslag av tyngre elutrustning, till exempel vid tillslag av kondensatorer. Det som avgör en transients verkan är amplitudens storlek och den utsatta delens isolationsverkan. Problem vid transienter är att skydd kan lösa ut på grund av den höga amplituden, det kan störa frekvensomriktare och datautrustningar. Elektronik är också mycket känslig för transienter Osymmetri Osymmetri i ett elnät är skillnader i spänningarnas amplitud och fasläge och uppkommer då det finns en obalans i belastningarna mellan de tre faserna. Osymmetri i ett högspänningsnät uppstår oftast av osymmetriska nätimpedanser orsakade av luftledningar som ger obalans. I lågspänningsnät uppstår det oftast av obalanserade laster. Osymmetri kan orsaka överlast på växel-strömsmaskiner. Strömriktare som snedbelastas kan komma att generera övertoner med frekvenser utöver det vanliga

9 Elkvalitet 2.3 Periodiska förlopp Övertoner Övertoner är strömmar eller spänningar som avviker från den i elkraftsammanhang nominella frekvensen 50 Hz, som även kallas för grundfrekvens eller grundtonen. Med begreppet överton avses i regel de harmoniska frekvenserna för nätfrekvensen dvs. de frekvenser som är udda eller jämna multiplar av nätfrekvensen. De uppstår då komponenter och belastningar i nätet är olinjära. Övertonerna kan delas in i tre olika typer av karaktär beroende på vilket fasläge dom har i förhållande till grundtonen nämligen: plusföljdskaraktär 1, 4, 7, 10, 13, minusföljdskaraktärs 2, 5, 8, 11, 14, nollföljdskaraktär 3, 6, 9, 12,15, Vanliga övertonsproblem i ett nät: varmgång i transformatorer, kablage och brytare funktionsproblem i elektronik, haveri på kondensatorutrustningar, avbrunna nolledare. Övertonerna uppträder olika beroende på egenfrekvens. Från enfas laster genereras övertoner av udda ordning, i huvudsak 3:e ton och från trefaslaster dominerar 5:e och 7:e tonen, och multiplar av 3:e ton saknas :e tons problem I ett trefasnät med ansluten nolledare är denna obelastad, om nätet enbart belastas med identiska grundtonslaster fördelade lika mellan faserna. Om det trots allt flyter en ström i nolledaren är det sannolikt resultatet av trippelövertoner, nr 3, 9, 15 osv. de utjämnar inte varandra utan adderas till varandra. I ett nät med många enfas icke linjära laster som inte är symmetriskt fördelade mellan faserna kan nollströmmen bli större än fasströmmen, pga. att det flyter både grundtonsström och övertonsström i nolledaren

10 Elkvalitet Övertonsströmmar I normen (50160) anges tillåten övertonshalt i avseende på spänningen, men ingenting om strömövertonerna. Anledningen till detta är helt enkelt att grundtonsspänning är lämplig som referens, eftersom spänningen nästan är konstant, oavsett om strömbelastningen är låg eller hög. Om det finns ett krav på övertonsström bör den ställas i relation till en given märkström

11 Elkvalitet 2.4 Definitioner Total övertonsdistorsion THDU Total harmonisk distorsion, % av grundton. Används i USA, men har blivit vanligare att använda i Europa också. THD U U = U HARM RMS FUNDRMS = U U U U ( 2 ) ( 3) ( n) () 1 2 U = U ( Ö) () 1 = % THDE Total harmonisk distorsion, % av RMS total. Används mest i Europa. THD E U = U HARM TOT RMS RMS = U U U U ( 2) ( 3) ( n) ( Ö) eff 2 U = U eff = % THDI. Strömdistorsion, absolutbelopp [A] THDI = I HARM = I + I + + I = I TOT 2... ( ) ( 3) ( 3) ( Ö) I SS-EN anges THD som: Individuellt genom deras relativa amplitud ( u ) h relaterat till den grundfrekventa spänningen U1, där h är övertonens ordning. Sammanlagt till exempel av den totala övertonshalten, THD, beskriven som THDU Obalansspänning Denna definition används i Dranwiev för obalansspänningen, Vunb, om modulen för symmetriska komponenter saknas: U med U max V unb = = % U med Umed= medelvärdet av tre fasspänningar Umax= den fasspänning som avviker mest från Umed - 6 -

12 Elkvalitet 3 Mätinformation Från början var arbetet begränsat till nio mätpunkter som var utvalda beroende på var någonstans i nätet mätpunkten ligger och vad det är för sorts belastning som förekommer. På varje mätpunkt har mätning utförts under en vecka för att erhålla tillräckligt många driftsituationer och för att få ett bredare underlag på nätsituationen. Under arbetets gång tillkom ett par stycken mätställen där man hade önskemål om att kartlägga nätbilden. En mätning har utgått på grund av att mätningen misslyckades. På dessa mätpunkter har mätning utförts under ett eller flera dygn. Lagringsintervallet på alla mätningarna har varit tiominuters värden. Mätningarna i motagningsstationen och de större abonnentstationerna är utförda via sekundärkretsen på befintliga mättransformatorer. Noggrannhetsklassen på dessa är 0,5. Den totala Onoggrannheten ligger mellan ca 3-5 % men någon mer ingående undersökning av detta kommer ej att göras. En tabell som visar aktuell spänningsnivå, storlek på överliggande transformator och kortslutningsspänningen, kortslutningseffekten på mätstället, visas för varje mätning. De värden i övriga tabeller som är markerade med fet text kan jämföras med normen [1], men är inte framtagna normenligt. Normen säger att under normala driftförhållanden skall, under varje period av en vecka, 95 % av effektivvärdet av uppmätt storhet under 10 minuter vara inom gränsen för angivna värden, som är markerade med fet text i tabellerna. De storheter som redovisas är: - Spänning - Ström - Skenbar effekt - Aktiv effekt - Reaktiv effekt - THDU (% av grundtonen) - THDI (absolutbelopp) - 7 -

13 Elkvalitet 4 Mätställen 4.1 Mottagningsstation (M1) Mätningen på M1 startade den 18 oktober och stoppades den 25 oktober och utfördes med Unilyser 812. Mätningen utfördes på inkommande kabel från transformator med omsättningen 40/10 kv till fördelningsställverk. Inkopplingen av instrumentet var på tre spänningar och på tre strömmar och mätinställningen var trewattmetermetoden. Inkopplingen var på strömtransformatorer med en omsättning på 1200/5 A och på spänningstransformatorer med en omsättning på 11000/110 V. En kompletterande mätning utfördes den 27 december till den 2 januari med Dranez PP4300. Mätpunktens nominella värden: Tabell Nominell spänning U f 6062 V Transformator 26 MVA u k 13 % Kortslutningseffekt 140 MVA Spänningsvariationer U f [V]: Tabell CHA A CHA B CHA C Norm Obalansspänning %: Tabell V unb 1,06 1,37 1,78 1,6 Norm 2-8 -

14 Elkvalitet U THD i % av grundtonen: Tabell CHA A 0,69 1,22 1,97 1,46 CHA B 0,75 1,31 2,10 1,59 CHA C 0,70 1,25 2,10 1,57 Norm 8 I THD absolutbelopp [A]: Tabell CHA A 8,16 16,06 28,49 21,43 CHA B 10,10 17,83 30,15 23,27 CHA C 8,54 16,87 30,59 23,47 Belastning: Tabell kw 8984, kva 9834, kvar Arla (T39B) Mätningen startade den 25 oktober och stoppades den 1 november och utfördes med Dranez PP4300. Stationen är en inmatningspunkt till arla och deras interna högspänningsnät och mätningen utfördes på strömtransformatorer med en omsättning på 600/5 A och spänningstransformatorer på 11000/110 V. Inkopplingen av instrumentet var på tre spänningar och tre strömmar. Mätpunktens nominella värden: Tabell Nominell spänning U f 6062 V Kortslutningseffekt 171 MVA - 9 -

15 Elkvalitet Spänningsvariationer U f [V]: Tabell CHA A CHA B CHA C Norm Obalansspänning %: Tabell V unb 0,36 1,03 2,30 1,58 Norm 2 U THD i % av grundtonen: Tabell CHA A 0,30 0,64 1,20 0,90 CHA B 0,30 0,72 1,28 0,99 CHA C 0,33 0,72 1,30 1,00 Norm 8 I THD absolutbelopp [A]: Tabell CHA A 6,16 11,13 17,18 14,92 CHA B 6,65 11,74 17,84 15,33 CHA C 6,55 11,88 17,98 15,7 Belastning: Tabell kw kva kvar

16 Elkvalitet 4.3 Gota Nolato (A113) Mätinstrumentet (PP4300) kopplades in den 1 november och kopplades ur den 8 november och utfördes på strömtransformatorer med en omsättning på 200/5. Gota Nolato är en plastindustri med mycket robotar. Mätpunktens nominella värden: Tabell Nominell spänning U f Kortslutningseffekt 6062 V 121 MVA Spänningsvariationer U f [V]: Tabell CHA A CHA B CHA C Norm Obalansspänning %: Tabell V unb 0,53 0,86 1,72 1,56 Norm 2 U THD i % av grundtonen: Tabell CHA A 0,57 1,01 1,77 1,49 CHA B 0,63 1,11 1,73 1,5 CHA C 0,57 1,04 1,63 1,39 Norm 8 I THD absolutbelopp [A]: Tabell CHA A 1,85 3,06 5,30 4,22 CHA B 2,11 3,33 5,80 4,71 CHA C 1,92 3,13 5,52 4,

17 Elkvalitet Belastning: Tabell kw kva kvar Prästgårdsängen (N138) Mätinstrumentet (Unilyser 812) kopplades in den 1 november och kopplades ur den 8 november och utfördes på strömtransformatorer med en omsättning på 1200/5. N138 matar ett område med hyreshus varav ett hus är Komvux. En kompletterande mätning utfördes den 20 december till den 27 december med Dranez PP4300. Mätpunktens nominella värden: Tabell Nominell spänning U f 230 V Transformator 500 kva u k 4,6 % Kortslutningseffekt 9,5 MVA Spänningsvariationer U f [V]: Tabell CHA A CHA B CHA C Norm Obalansspänning %: Tabell V unb 0,10 0,22 0,48 0,37 Norm

18 Elkvalitet U THD i % av grundtonen: Tabell CHA A 1,40 1,85 2,33 2,10 CHA B 1,39 1,83 2,28 2,08 CHA C 1,32 1,82 2,28 2,07 Norm 8 I THD absolutbelopp [A]: Tabell CHA A 18,43 25,97 36,96 32,81 CHA B 16,17 23,54 34,13 29,33 CHA C 12,27 20,72 32,95 28,18 Belastning: Tabell kw kva kvar Spikma Betong (N272) Mätningen (Dranez PP4300) startade den 9 november och avslutades den 15 november och utfördes på strömtransformatorer med en omsättning på 600/5. Mätobjektet är en betongfabrik som ligger på landsbygdsnät. Mätpunktens nominella värden: Tabell Nominell spänning U f 230 V Transformator 300 kva u k 4,25 % Kortslutningseffekt 6,3 MVA

19 Elkvalitet Spänningsvariationer U f [V]: Tabell CHA A CHA B CHA C Norm Obalansspänning %: Tabell V unb 0,15 0,37 0,65 0,54 Norm 2 U THD i % av grundtonen: Tabell CHA A 0,90 1,42 2,12 1,90 CHA B 1,04 1,48 2,10 1,94 CHA C 0,96 1,45 2,08 1,93 Norm 8 I THD absolutbelopp [A]: Tabell CHA A 1,42 4,25 156,27 14,15 CHA B 1,38 3,37 145,75 16,31 CHA C 1,23 4,13 332,81 18,79 Belastning: Tabell kw kva kvar Johnnys och Kinnex (N169) Mätningen startade den 8 november och slutade den 15 november och utfördes med Unilyser 812. Mätningen utfördes på låg

20 Elkvalitet spänningssidan och innefattar tre fasspänningar och tre fasströmmar plus nollström. Stationen matar två mekaniska verkstäder. En kompletterande mätning utfördes med Dranez PP4300 den 17 december till den 18 december för att få ett bättre underlag för att bestämma storleken på en ny transformator. Mätpunktens nominella värden: Tabell Nominell spänning U f 230 V Transformator 200 kva u k 3,6 % Kortslutningseffekt 3,7 MVA Spänningsvariationer U f [V]: Tabell CHA A CHA B 220, CHA C Norm Obalansspänning %: Tabell V unb 0,10 0,22 0,39 0,33 Norm 2 U THD i % av grundtonen [A]: Tabell CHA A 0,97 1,58 2,11 1,97 CHA B 0,97 1,65 2,38 2,08 CHA C 0,97 1,57 2,25 1,96 Norm

21 Elkvalitet I THD absolutbelopp: Tabell CHA A 8,35 13,81 485,06 16,95 CHA B 8,02 17,77 504,50 21,22 CHA C 7,96 16,52 638,44 19,29 CHA D 24 Belastning: Tabell kw kva kvar Skolan (N114) Mätningen startade den 22 november och avslutades den 26 november och utfördes med PP4300. Instrumentet kopplades in på inkommande kabel till skolan och mätningen omfattar tre fasspänningar och tre fasströmmar plus nollström. Mätpunktens nominella värden: Tabell Nominell spänning U f 230 V Transformator 300 kva u k 4,89 % Kortslutningseffekt 5,8 MVA Spänningsvariationer U f [V]: Tabell CHA A CHA B CHA C Norm

22 Elkvalitet Obalansspänning %: Tabell V unb 0,03 0,22 0,83 0,41 Norm 2 U THD i % av grundtonen: Tabell CHA A 0,58 1,28 2,39 2,15 CHA B 0,79 1,37 2,50 2,21 CHA C 0,74 1,34 2,42 2,19 Norm 8 I THD absolutbelopp [A]: Tabell CHA A 2,27 3,22 16,94 15,97 CHA B 1,64 2,49 16,76 16,25 CHA C 3,07 4,41 18,90 16,54 CHA D 5,97 6,73 27,71 21,23 Belastning: Tabell kw 5,8 12,3 65,1 kva 6,5 12,4 65,2 kvar -4,9 1,0 12,2 4.8 Reningsverket (A142) Mätningen startade den 26 november och avslutades den 30 november och utfördes med PP4300. Inkopplingen av instrumentet var på strömtransformatorer med en omsättning på 1000/5 på inkommande till lågspänningsställverk

23 Elkvalitet Mätpunktens nominella värden: Tabell Nominell spänning U f 230 V Transformator 400 kva u k 5,14 % Kortslutningseffekt 7,1 MVA Spänningsvariationer U f [V]: Tabell CHA A CHA B CHA C Norm Obalansspänning %: Tabell V unb 0,05 0,18 0,34 0,28 Norm 2 U THD i % av grundtonen: Tabell CHA A 2,63 3,58 4,66 4,08 CHA B 3,01 3,88 5,34 4,50 CHA C 2,78 3,72 5,05 4,44 Norm 8 I THD absolutbelopp [A]: Tabell CHA A 54,93 78,62 171,83 92,85 CHA B 59,85 86,12 138,75 100,12 CHA C 46,14 66,56 86,93 77,

24 Elkvalitet Belastning: Tabell kw kva kvar Värmeverket (A109) Mätningen startade den 30 november och avslutades den 6 december och utfördes med PP4300. Inkopplingen av instrumentet var på strömtransformatorer med en omsättning på 1000/5 på inkommande till lågspänningsställverk. Mätpunktens nominella värden: Tabell Nominell spänning U f 230 V Transformator 1600 kva u k 6,0 % Kortslutningseffekt 21,8 MVA Spänningsvariationer U f [V]: Tabell CHA A CHA B CHA C Norm Obalansspänning %: Tabell V unb 0,11 0,23 0,37 0,29 Norm

25 Elkvalitet U THD i % av grundtonen: Tabell CHA A 1,05 4,01 5,29 4,77 CHA B 1,07 4,12 5,52 4,84 CHA C 1,01 3,82 5,14 4,61 Norm 8 I THD absolutbelopp [A]: Tabell CHA A 34,76 224,21 275,28 257,85 CHA B 32,78 229,31 286,60 267,14 CHA C 33,60 216,69 259,70 243,97 Belastning: Tabell kw kva kvar Århult (N270) Mätningen startade den 6 december och avslutades den 10 december och utfördes med PP4300. Inkopplingen var i en stolpstation som är placerad långt ut i nätet. Belastningen som finns på transformatorn är 12 st. abonnenter och det är villor och sommarstugor. Mätpunktens nominella värden: Tabell Nominell spänning fsp 230 V Transformator 50 kva u k 2,99 % Kortslutningseffekt 1,3 MVA

26 Elkvalitet Spänningsvariationer U f [V]: Tabell CHA A CHA B CHA C Norm Obalansspänning %: Tabell V unb 0,32 1,37 2,32 2,06 Norm 2 U THD i % av grundtonen: Tabell CHA A 0,97 1,58 2,11 1,97 CHA B 0,97 1,65 2,38 2,08 CHA C 0,97 1,57 2,25 1,96 Norm 8 I THD absolutbelopp [A]: Tabell CHA A 0,23 0,76 10,11 1,10 CHA B 0,45 1,10 5,18 2,34 CHA C 0,44 0,93 5,65 1,38 Belastning: Tabell kw 10 20,9 36 kva 10 20,9 36 kvar 0,

27 Elkvalitet 5 Utvärdering 5.1 Spänningsvariationen Mottagningsstationen (M1) Om man tittar i tabell så är spänningarna angivna i fasspänningar vilket inte är brukligt på högspänning. Om man räknar ut ett medelvärde på fasspänningarna och multiplicerar med 3 får man en huvudspänning Uh på V vilket är ungefär vad som förväntas. Spänningen varierar långsamt vilket beror på att det är en fördelningsstation. Det man kan säga mer är att obalansspänningen är lite hög (1,6 %), det skiljer över 130 V mellan den högsta och den lägsta fasspänningen. Det kan bero på att inmatningsspänningen är ojämn från matande 130 kv nät. Bilaga Gota Nolato (A113) Man kan se samma obalansspänning som på M1. Medelspänningen på huvudspänningen Uh = V. Det har inträffat ett flertal transienter men det finns ingen kurvform att studera så det är svårt att säga orsaken till detta, men det kan vara deras egna kondensatorkopplingar. Bilaga Spänningsvariation lågspänningsmätningar Spänningarna ligger mellan V i 95 % iga värden på samtliga mätningar förutom mätningen i Århult. Bilaga 3 Det är lastberoende spänningsvariation för den sjunker på dagen när lasten är som högst. Obalansspänningen är också låg den ligger runt 0,3-0,5 %, i Århult ligger obalansspänningen på runt 2 %. Orsaken till att det är hög obalans där beror på att det är långt ut i nätet, belastningarna är ojämnt fördelade på faserna, att det ligger lite högt på en fas kan bero på kapacitiv koppling, det är lite kabel men mest friledningsnät Transienter lågspänning Spikma Det har inträffat ett del transienter, bilaga 4, som troligtvis är orsakade av att en stor belastning har kopplats in, eftersom det är en spänningssänkning samtidigt som strömmen ökar beror det troligen på att något har skett nedströms relativt mätpunkten. Man har en blandarmotor som när den kopplas in så kopplas

28 Elkvalitet samtidigt en kondensator utan spole in. Det förekommer ringning i spänningen som tyder på att det kan vara en kondensatorinkoppling. Man har också installerat ett filter (kondensator med spole) som består av flera steg. Med ett filter inkopplat så sker det ingen ringning. Bilaga Reningsverket Två stycken transienter har inträffat och man kan se på kurvformen att det sker nedströms relativt mätpunkten. Eftersom spänningen i fas A sjunker och strömmen i fas A ökar, det blir en strömrusning på grund av ett tillslag av en belastning. Man kan också se en ringning i spänningen och det kan bero på att det är en kondensator som kopplats in. Bilaga Århult Det finns en transient registrerad men det är svårt att säga vad det är som har orsakat den. Förmodligen är det i överliggande nät eftersom det blir både en spännings- och strömsänkning. Bilaga Övertoner Spänningsövertoner Spänningsövertonerna är inget akut problem i nätet, men man vet inte vad dom gör för skada på lång sikt. Dom högsta uppmätta nivåerna var på reningsverket och värmeverket. De övertoner som är mest dominerande är multiplar av 6 ± 1, dvs. 5, 7, 11, 13.. osv. apparater som är typiska för dessa övertoner är exempelvis trefaslaster, varvtalsstyrning av motorer och stora UPS:er. Bilaga På skolan har en mätning gjorts där nolledaren har varit med och det visar sig att nollströmmen är ca 1/3 av strömmen i fasledarna. Det borde dock inte vara något problem eftersom det är femledar system. Bilaga Man kan också se en intressant sak på mätningen på M1 som är utförd under nyårshelgen. På nyårsnatten var det som bekant ganska kallt (-23 C) men på morgonen slog det om till mildväder (+3 C). Det sker en omkoppling i lindningskopplaren kl. 06:15 för att spänningen år låg. Bilaga 17. Spänningsövertonerna ligger på 0,75 % av grundtonen före omkopplingen men efter lig

29 Elkvalitet ger dom på 1,5 %. Det kan tyda på att resistiv last t ex värmelaster håller emot övertonsnivån. Bilaga Effekter Det man kan säga om effekterna som är intressant är att på M1 är det överkompenserat hela tiden, men mätningen är inte gjord på den plats där abonnerad effekt mäts. Det innebär att man behöver göra ytterligare mätningar för att se hur den reaktiva effekten ser ut totalt. Bilaga 19 På skolan är det överkompenserat på helgen mellan ca 08:00 15:00,det kräver ytterligare undersökningar varför det är så. På transformatorstationen N169 är det en överbelastning på transformatorn på ca 15 %, max belastning på dagtid ca 25 %. Det reaktiva effektuttaget ligger på ca 60 % av det aktiva effektuttaget vilket medför ytterligare belastning på transformatorn. Den behöver med andra ord bytas mot en större transformator. Vilket också kommer att göras. Bilaga

30 Elkvalitet Källförteckning: [1] Svensk Standard SS-EN [2] Elkrafthandboken, Elkraftsystem 1, 2, [3] Kriterier för spänningsgodhet vid leveransspänning över 1000 V, Sveriges el leverantörer. [4] Svensk Standard SS Övrig litteratur: Kartläggning av elkvalitet i Alingsås Energi Nät AB:s Distributionsområde, Krister Andersson, HTU, 2001 Manual till Unilyser 812 Manual till Dranez PP4300 Ny europeisk standard för spänningen i elnäten det är möjligt att ha båda standarderna parallellt en tid, Ridell G, ERA 2000 nr 5 s On Harmonic Distortion in Power Systems, Johan Lundquist, Chalmers,

31 Spänningsvariation på M1 Bilaga 1 U1 U3 U5 U1 U1 U1 U [kv] U U U :00: :00: :00: :00: :00: :00: :00:00

32 Spänningsvariation Gota Bilaga Volt Översiktsdiagram CHA A 6250 CHA C CHA B CHA Vrms CHB Vrms CHC Vrms :00:00, :00:00,00 Plats: GOTA011102

33 Spänningsvariation Århult Bilaga Volt Översiktsdiagram CHA A CHA B CHA C :00 00:00 12:00 00:00 12:00 00:00 12:00 00:00 12:00 CHA Vrms CHB Vrms CHC Vrms :00:00, :00:00,00 Plats: ARHULT

34 Volt Transienter Spikma Bilaga 4 Översiktsdiagram Min Median CHA Vrms CHB Vrms CHC Vrms CHA Vrms CHB Vrms CHC Vrms :00:00, :00:00,00 Plats: N272

35 Transient 1 Spikma Bilaga CHA A CHA B Kurvform/detaljer Volt CHA C CHA A CHA B Amp CHA C :44:27,04 14:44:27,05 14:44:27,06 14:44:27,07 14:44:27,08 14:44:27,09 14:44:27,10 14:44:27,11 CHA Volt CHB Volt CHC Volt CHA Amp CHB Amp CHC Amp Pre/Post-trigger vid :44:27,045

36 Transient 2 spikma Bilaga 6 Volt Kurvform/detaljer CHA A CHA B CHA C CHA B Amp CHA C CHA A :23:13,490 05:23:13,495 05:23:13,500 05:23:13,505 05:23:13,510 05:23:13,515 CHA Volt CHB Volt CHC Volt CHA Amp CHB Amp CHC Amp AV Rel. trans. Norm to Hi vid :23:13,493 Threshold Crossed: V Out Of Limit Max/Min: V Phase (Relative To Sync. Channel): 120 deg.

37 Transient 3 spikma Bilaga 7 Kurvform/detaljer CHA A CHA B CHA C 100 Volt CHA A CHA C Amp CHA B :17:41,14 10:17:41,15 10:17:41,16 10:17:41,17 10:17:41,18 10:17:41,19 CHA Volt CHB Volt CHC Volt CHA Amp CHB Amp CHC Amp AV RMS Norm to Lo vid :17:41,154 Threshold Crossed: V

38 Transient 1 reningsverket Bilaga 8 Volt Kurvform/detaljer CHA A CHA B CHA C CHA A CHA B CHA C Amp :28:04,775 05:28:04,780 05:28:04,785 05:28:04,790 05:28:04,795 05:28:04,800 CHA Volt CHB Volt CHC Volt CHD Volt CHA Amp CHB Amp CHC Amp CHD Amp BV Rel. trans. Norm to Hi vid :28:04,777 Threshold Crossed: V Out Of Limit Max/Min: V Phase (Relative To Sync. Channel): 226 deg.

39 Transient 2 reningsverket Bilaga 9 Volt Kurvform/detaljer CHA A CHA B CHA C CHA B CHA A CHA C Amp :02:52,690 01:02:52,695 01:02:52,700 01:02:52,705 01:02:52,710 01:02:52,715 CHA Volt CHB Volt CHC Volt CHD Volt CHA Amp CHB Amp CHC Amp CHD Amp BV Rel. trans. Norm to Hi vid :02:52,691 Threshold Crossed: V Out Of Limit Max/Min: V Phase (Relative To Sync. Channel): 218 deg.

40 Transient Århult Bilaga 10 Amp Volt Kurvform/detaljer CHA A CHA B CHA C CHA A CHA B CHA C :52:35,94 17:52:35,95 17:52:35,96 17:52:35,97 17:52:35,98 17:52:35,99 17:52:36,00 17:52:36,01 CHA Volt CHB Volt CHC Volt CHA Amp CHB Amp CHC Amp AV Rel. trans. Norm to Hi vid :52:35,961 Threshold Crossed: V Out Of Limit Max/Min: V Phase (Relative To Sync. Channel): 232 deg.

41 Spännings THD i % av grundton värmeverket Bilaga 11 %FND 6 5 Övertonsdiagram 95% CHA VThd 4.76 CHB VThd 4.84 CHC VThd :00 12:00 00:00 12:00 00:00 12:00 00:00 12:00 00:00 12:00 00:00 12:00 CHA VThd CHB VThd CHC VThd :00:00, :00:00,00 Site: 8«<þ½æ7

42 Spänning och ström distorsion, värmeverket Bilaga Kurvform/detaljer CHA A CHA B CHA C Volt CHA A CHA B CHA C 500 Amp :28:43,000 04:28:43,005 04:28:43,010 04:28:43,015 04:28:43,020 CHA Volt CHB Volt CHC Volt CHA Amp CHB Amp CHC Amp Timed event vid :28:43,000

43 FFT diagram värmeverket Bilaga 13 % of FND 6 Kurvform/detaljer Thd H05 H10 H15 H20 H25 H30 CHA Volt Total RMS: Volt DC Level : Volt Fundamental(H1) RMS: Volt Total Harmonic Distortion (H02-H50): 5.04 % of FND Even contribution (H02-H50): 0.09 % of FND Odd contribution (H03-H49): 5.04 % of FND Timed event vid :28:43,000

44 Nollströmmen på skolan Bilaga Amp FASSTRÖMMAR Översiktsdiagram Median CHA Irms CHB Irms CHC Irms CHD Irms NOLLSTRÖM :00 00:00 12:00 00:00 12:00 00:00 12:00 00:00 12:00 CHA Irms CHB Irms CHC Irms CHD Irms :00:00, :00:00,00 Plats: SKOLAN

45 Övertoner i nollan på skolan Bilaga I CHA D IRMS Övertonsdiagram Median CHD IRms 7.27 CHD IThd CHA D ITHD :00 00:00 12:00 00:00 12:00 00:00 12:00 00:00 12:00 CHD IRms CHD IThd :00:00, :00:00,00 Site: SKOLAN

46 Enskilda strömövertoner i nollan, Skolan Bilaga I IH03 Övertonsdiagram Median CHD IH CHD IH CHD IH CHD IH IH07 IH05 5 IH :00 00:00 12:00 00:00 12:00 00:00 12:00 00:00 12:00 CHD IH03 CHD IH05 CHD IH07 CHD IH :00:00, :00:00,00 Site: SKOLAN

47 Omkoppling LK på M1 Bilaga Volt Översiktsdiagram CHA C CHA A CHA B :00 00:00 03:00 06:00 09:00 12:00 15:00 18:00 21:00 00:00 03:00 CHA Vrms CHB Vrms CHC Vrms :00:00, :00:00,00 Plats: M1

48 Övertonernas förändring på M1 Bilaga %FND Övertonsdiagram enskilda udda :00 20:00 22:00 00:00 02:00 04:00 06:00 08:00 10:00 12:00 CHA VThd CHB VThd CHC VThd :00:00, :00:00,00 Site: M1

49 Effektvariation på M1 Bilaga k Översiktsdiagram ABC kva 5000 ABC kw 0 ABC kvar :00 12:00 00:00 12:00 00:00 12:00 00:00 12:00 00:00 12:00 00:00 CHABC kw CHABC kva CHABC kvar :00:00, :00:00,00 Plats: M1

50 Nätstation N169 (Dranez) Bilaga k Översiktsdiagram Max Median CHABC kw CHABC kva CHABC kvar ABC kva ABC kw ABC kvar 0 12:00 15:00 18:00 21:00 00:00 03:00 06:00 09:00 12:00 15:00 CHABC kw CHABC kva CHABC kvar :00:00, :00:00,00 Plats: N169

51 Effektvariation N169 (Unipower) Bilaga 21 P1-6 Max Q1-6 Max S1-6 Max S [kva] P [kw] Q [kvar] S1-6 Max P1-6 Max Q1-6 Max :00: :00: :00: :00: :00: :00: :00:00