TEKNISKA RIKTLINJER FÖR ELKVALITET DEL 1: SPÄNNINGENS EGENSKAPER I STAMNÄTET

Transkript

1 SvK4005, v3.3, VÅR BETECKNING TR06-01 DATUM TEKNISK RIKTLINJE UTGÅVA B TEKNISKA RIKTLINJER FÖR ELKVALITET DEL 1: SPÄNNINGENS EGENSKAPER I STAMNÄTET 1/26

2 Innehåll 1 INLEDNING DEFINITIONER Elkvalitet Anslutningspunkt Emissionsnivå Emissionsgräns Planeringsnivå Nominell spänning (Un) Överenskommen spänning (Uc) Aktuell spänning Referensström Relativ övertonshalt Total harmonisk distorsion (THD) Flimmervärde Osymmetri i trefasspänningen Ekvivalent psophometrisk ström MÅLGRÄNSER FÖR SPÄNNINGENS EGENSKAPER I STAMNÄTET Frekvens Långsamma spänningsvariationer, spänningsreglering och reaktiv effekt Snabba spänningsvariationer, ej flimmer Kortvariga spänningssänkningar Kortvariga spänningshöjningar Kortvariga avbrott Långvariga avbrott Transienter Flimmer Vågformsdistorsion Spänningsövertoner Diskreta mellantoner i spänning Ekvivalent psophometrisk ström Osymmetrier i trefassystem DC-komponenter /26

3 4 REFERENSER Appendix A. Elkvalitetsfenomen A.1 Stationära fenomen A.1.1. Långsamma spänningsvariationer A.1.2. Flimmer A.1.3. Vågformsdistorsion A.1.4. Osymmetri i trefassystem A.2 Händelsestyrda fenomen A.2.1. Stegvisa snabba spänningsändringar A.2.2. Kortvariga spänningssänkningar och spänningshöjningar A.2.3. Transienter...22 A.3 Avbrott...23 A.4 Övriga fenomen A.4.1. Frekvens A.4.2. Telestörningar orsakade av övertonsströmmar A.4.3. DC-komponenter A.4.4. HF-brus och elnätskommunikation /26

4 1 INLEDNING Detta dokument definierar och anger huvudegenskaperna hos spänningen i det nationella stamnätet under normala förhållanden. Dokumentet anger målgränser, eller målvärden, mellan vilka alla kunder anslutna till stamnätet skall kunna förvänta sig att spänningens egenskaper bibehålls, vilket dock inte innebär en beskrivning av en typisk situation. Svenska Kraftnät ansvarar för spänningen i stamnätet. I dokumentet anges även gränser som har betydelse för inducerade störningar på teleledningar orsakade av strömmen. Syftet med dokumentet är framförallt att beskriva egenskaperna hos spänningen med avseende på frekvens, amplitud, kurvform och symmetri, samt strömmens betydelse för inducerade störningar på teleledningar. Dessa storheter varierar under normala drift-förhållanden. Till exempel kan ändrade lastförhållanden, störningar genererade av någon utrustning eller yttre påverkan ge sådana variationer. Variationerna är i huvudsak av stokastisk natur. En del av de fenomen som behandlas i detta dokument är så oförutsägbara att det inte är praktiskt möjligt att ange målgränser för dessa. En viktig storhet i elkvalitetssammanhang är kortslutningseffekten. Denna behandlas inte speciellt i detta dokument. Spänningens egenskaper angivna i detta dokument är INTE avsedda som så kallade EMC-nivåer (kompatibilitetsnivåer) eller gränsvärden för emission av störningar. Svenska Kraftnät som ansvarar för stamnätet, och för att målgränserna i detta dokument under normala förhållanden inte överskrids, har en särskild roll ifråga om större laster och installationer i stamnätet. Vid bestämning av lämpliga emissions-nivåer för sådana installationer används begreppet planeringsnivå. För att kunna kontrollera de målgränser som anges i detta dokument krävs också mätningar. Planeringsnivåer, vägledning för bestämning av lämpliga emissionsnivåer, mätmetoder samt ansvarsförhållanden avseende elkvalitet behandlas i TR I ett appendix i slutet av detta dokument återfinns en översiktlig diskussion och beskrivning över de olika elkvalitetsfenomen som behandlas i detta dokument och i TR /26

5 2 DEFINITIONER 2.1 Elkvalitet I detta dokument beskrivs elkvalitet av ett antal kriterier som anger spänningens egenskaper i stamnätet i anslutningspunkten till en kund. Kriterierna innefattar egenskaper som amplitud, kurvform och symmetri. I detta dokument avses med elkvalitet även strömmens inducerande inverkan på teleledningar. 2.2 Anslutningspunkt En anslutningspunkt till stamnätet är den punkt vid vilken elektrisk energi överförs mellan ägare av olika anläggningsdelar. Mätningar av de storheter, som denna rapport behandlar, bör om möjligt utföras i anslutningspunkten om ej annat anges. (Jfr inmatningspunkt, utmatningspunkt) 2.3 Emissionsnivå Emissionsnivå från en enskild störande last eller installation är den störnivå som lasten orsakar i nätet om ingen annan last är närvarande. (Observera att dessa nivåer ofta är baserade på beräkningar som tar hänsyn till lastoch nätegenskaper. Att mäta emissionsnivån från en enskild last kan vara svårt om andra störande laster finns närvarande.) 2.4. Emissionsgräns Högsta tillåtna emissionsnivå.) 2.4 Emissionsgräns Högsta tillåtna emissionsnivå. 2.5 Planeringsnivå Planeringsnivå är en viss störningsnivå i en viss miljö, antagen som referensvärde för de gränser som skall sättas för störningar från större laster och installationer, för att koordinera dessa nivåer med alla gränser som antagits för utrustning som är tänkt att anslutas till elnätet. (Planeringsnivåer är normalt specifika för en viss plats och bestäms av den/de som ansvarar för planering och drift av elnätet i området ifråga.) 2.6 Nominell spänning (Un) Nominell spänning U n används för att identifiera ett systems spänning. 5/26

6 2.7 Överenskommen spänning (Uc) Överenskommen spänning är en mellan elkund och nätägare överenskommen spänning, eller spänningsintervall, i anslutningspunkten. 2.8 Aktuell spänning Aktuell spänning är den för tillfället verkliga spänningen i anslutningspunkten. Aktuell spänning beräknas från uppmätt spänningsvågform enligt den metod som definieras i SS-EN [4]. 2.9 Referensström Övertonsströmmar kan relateras till referensström I ref, baserad på abonnerad effekt S c, istället för strömmens grundton I1 enligt:, där U c är överenskommen spänning i anslutningspunkten Relativ övertonshalt Relativ övertonshalt är förhållandet mellan effektivvärdet av en överton och effektivvärdet av grundtonen, eller referensströmmen, tagna ur samma kurvform, enligt: 100 % för spänning och 100 % för ström. n är ordningsnummer för övertonen i fråga Total harmonisk distorsion (THD) THD (även kallad total relativ övertonshalt) för spänning beräknas enligt: ( ) Där n är ordningsnummer för övertonerna. THD för övertonsströmmar relateras till en referensström baserad på abonnerad effekt istället för strömmens grundton enligt: ( ) Denna definition av THD kallas normalt för TDD, vilket är en förkortning av engelskans Total Demand Distortion. 6/26

7 2.12 Flimmervärde Intensiteten hos flimmer definieras av IEC:s flimmermätmetod [2, 3] och bestäms av följande storheter: > Korttidsvärde (P st) mätt över en period om tio minuter. P st är ett mått på spänningens variation > Långtidsvärde (P lt) beräknad utifrån en sekvens av tolv P st-värden under ett tvåtimmarsintervall enligt följande samband: 2.13 Osymmetri i trefasspänningen Osymmetri i trefasspänningen definieras som förhållandet mellan trefasspänningens minusföljdskomponent och plusföljdskomponent, U-/U+. Osymmetri är ett tillstånd i ett trefassystem i vilket effektivvärdena hos fasspänningarna eller fasvinklarna mellan närliggande faser inte är lika Ekvivalent psophometrisk ström Ekvivalent psophometrisk ström är en psophometriskt viktad ström för vilken hänsyn tas till kopplingen mellan en kraftledning och en teleledning eller en telekabel vid olika frekvenser. Beräknas enligt: ( ) h f är en faktor som definierar kopplingen mellan ledningarna, och P fn är den psophometriska viktningsfaktorn för överton n. Ekvivalent psophometrisk ström beräknad för en teleledning utförd som en luftledning sätts som begränsande för strömövertonshalten i detta dokument. För detta fall gäller approximativt h f = f / 800. Med insättning av P 800 = 1000 erhålles: 7/26

8 ( ) där n är de olika övertonerna i fråga, n = 1, 2, 3,... (se även [5]). 3 MÅLGRÄNSER FÖR SPÄNNINGENS EGENSKAPER I STAMNÄTET 3.1 Frekvens Svenska Kraftnät är nationellt huvudansvarig för att frekvensen håller sig inom angivna gränser. Frekvensavvikelserna i ett stort synkront system såsom Nordel är normalt så små att de mycket sällan påverkar slutkunden. Målgränser för spänningens frekvens och tidsavvikelse regleras inom ramen för samarbetet mellan de systemansvariga företagen inom Nordel. 3.2 Långsamma spänningsvariationer, spänningsreglering och reaktiv effekt För varje anslutningspunkt i stamnätet skall gränser för spänning och reaktivt utbyte anges vid normal drift. Gränser för spänning och reaktivt utbyte behandlas inte i detta dokument. 3.3 Snabba spänningsvariationer, ej flimmer Maximalt tillåtna snabba spänningsändringar i anslutningspunkter till stamnätet redovisas i Tabell 1 som relativa spänningsändringar för olika händelsefrekvenser vid normalkopplat nät. Här avses tillåtna gränser för snabba relativa spänningsändringar som kan uppstå på grund av planerade snabba lastförändringar och som ej orsakats av åska, jordfel eller liknande oplanerade händelser. 8/26

9 Systemspänning kv Relativ spänningsändring ΔU/U (%) Händelsefrekvens f (ggr/tidsenhet) Anmärkning ΔU/U < 2 % Behandlas som flimmer 2 % < ΔU/U < 4 % f = 4 ggr/dygn 4 % < ΔU/U < 5 % f = 2 ggr/år (efter överenskommelse) 5 % < ΔU/U f = 0 ggr/år Tabell 1. Maximalt tillåtna snabba spänningsändringar. Kvarvarande stationära spänningsändringar efter in- och urkoppling av såväl kondensatorbatterier som reaktorer skall vara maximalt 3 %. Spänningssänkningar större än 10 % av UC definieras som kortvariga spänningssänkningar, se avsnitt Kortvariga spänningssänkningar De flesta kortvariga spänningssänkningar har en varaktighet som är mindre än 0,5 sekunder, och en amplitud mindre än ca 60 % av UC (dvs. spänningen reduceras oftast ej till lägre än ca 40 % av UC). Såväl kortare som längre varaktigheter kan förekomma. Förekomsten av kortvariga spänningssänkningar är oförutsägbara och det är inte praktiskt möjligt att ange målgränser. I stamnätet förekommer uppskattningsvis kortvariga spänningssänkningar några 10-tal gånger per år, de flesta med en amplitud endast något större än 10 %. Antalet spänningssänkningar med större amplituder kan förväntas minska linjärt med amplituden hos spänningssänkningen. 3.5 Kortvariga spänningshöjningar Se kortvariga spänningssänkningar, avsnitt Kortvariga avbrott I en anläggning tillåts vid fel eller vid liknande händelse en spänningssänkning (eller avbrott) ned till 0 (noll), eller nära noll, under en tid av 0,15 sekunder (i enstaka fall under en tid < 0,5 sekunder). För radiellt ansluten anläggning skall motsvarande spänningssänkning tillåtas under 90 sekunder. 9/26

10 Förekomsten av kortvariga avbrott är, liksom förekomsten av kortvariga spänningssänkningar/höjningar, oförutsägbara och det är inte praktiskt möjligt att ange målgränser. Svenska Kraftnäts målsättning är att försöka minimera antalet kortvariga avbrott. 3.7 Långvariga avbrott Långvariga avbrott i stamnätet är mycket ovanliga. Långvariga avbrott behandlas i stamnätet separat från de elkvalitetsfenomen som diskuteras i detta dokument. 3.8 Transienter Anläggningar i eller anslutna till stamnätet skall ej ge upphov till sådana transienter som inte kan begränsas av överspänningsskydd installerade i stamnätet eller i anslutna nät. Transienters amplitud kan begränsas med s.k. ventilavledare. 3.9 Flimmer Under varje period av en vecka skall 95 % av antalet P st- (korttidsvärde) och P lt-värden (långtidsvärde) vara mindre än eller lika med nedan angivna värden 1. Pst.95 % <1,5 Plt.95 % <1,25 Andra flimmernivåer än de ovan angivna kan avtalas för enskilda anslutningspunkter beroende på lokala förhållanden Vågformsdistorsion Spänningsövertoner Målgränserna i detta dokument avser främst så kallade kvasistationära övertoner av mer eller mindre varaktigt slag under normala driftförhållanden. > De långvariga effekterna av övertoner utgörs främst av termiska effekter på kablar, transformatorer, motorer, kondensatorer osv. > De mycket kortvariga effekterna av övertoner utgörs främst av störningar på elektronikutrustning som kan vara känslig för övertonsnivåer med en kort varaktighet. Transienter räknas inte hit. 1 P st.95 % är det Pst-värde som med 95 % sannolikhet inte överskrids under mätperioden. På samma sätt för Plt.95 %. 10/26

11 Under varje period av en vecka skall 95 % av antalet 10 minuters värden, enligt SS-EN [4], för den relativa övertonshalten för varje enskild överton i spänningen vara mindre än eller lika med värdena i Tabell 2. Dessutom skall den totala relativa övertonshalten hos spänningen, THD u, (inklusive alla övertoner upp till och med den 50:e) vara mindre än eller lika med 4 %. Som bas vid beräkning av den relativa övertonshalten för varje enskild överton, samt för den totala relativa övertonshalten, i spänningen används aktuell grundtonsspänning (50 Hz). Udda övertoner ej multiplar av 3 Udda övertoner multiplar av 3 Jämna övertoner Övertoner (n) Rel. övertonshalt (%) Övertoner (n) Rel. övertonshalt (%) Övertoner (n) Rel. övertonshalt (%) 5-7 2,5 3 2, , ,5 9 1,0 6 0, ,0 15 0, , ,7 21 0,4 12 0,2 > 25 0,2+0,5x25/n > 21 0,4 > 12 0,2 Tabell 2. Målgränser för den relativa övertonshalten för varje enskild överton i spänningen Diskreta mellantoner i spänning Under varje period av en vecka skall 95 % av antalet 10-minuters värden, enligt SS-EN [4], för varje enskild diskret mellanton i spänningen uttryckt i procent av grundtonsspänningen vara mindre än eller lika med 0,5 % Ekvivalent psophometrisk ström Under varje period av en vecka skall 95 % av antalet 10-minuters värden för den ekvivalenta psophometriska strömmen för ledningar i stamnätet vara mindre än eller lika med målgränserna i Tabell 3. Den psophometriska strömmen skall beräknas från summan av de tre fasströmmarna. 11/26

12 I ref (A) I pe (A) I ref > Tabell 3. Målgränser för ekvivalent psophometrisk ström Osymmetrier i trefassystem Under varje period av en vecka skall 95 % av antalet 10-minuters värden för trefasspänningens osymmetri enligt SS-EN [4] vara mindre än eller lika med 1 % DC-komponenter Målgränser för DC-komponenter finns ej. 12/26

13 4 REFERENSER [1] SS-EN Spänningens egenskaper i elnät för allmän distribution. [2] SS-EN Elektromagnetisk kompatibilitet (EMC) Del 4: Mät- och provningsmetoder Flickermeter Konstruktion och utförande. [3] SS-EN /A1. Elektromagnetisk kompatibilitet (EMC) Del 4: Mät- och provningsmetoder Flickermeter Konstruktion och utförande. Tillägg A1. [4] SS-EN Elektromagnetisk kompatibilitet (EMC). Del 4-30: Mät- och provningsmetoder. Mätning av spänningsgodhet och elkvalitet. [5] CCITT: Directives Concerning the Protection of Telecommunica-tion Lines Against Harmful Effects from Electric Power and Electrified Railway Lines. International Telecommunication Un-ion, Geneva, /26

14 Appendix A. Elkvalitetsfenomen Ett idealt fungerande elkraftsystem kan grovt beskrivas med att alla anslutna kunder får en förväntad spänning enligt följande: Alltid rent sinusformad, med en stabil frekvens, amplitud och full symmetri. Alla avvikelser, både långvariga och kortvariga, från detta önskeläge kan beskrivas och karakteriseras med hjälp av olika s.k. elkvalitets- fenomen. För att lättare beskriva och förstå olika elkvalitetsfenomen är det angeläget att känna till vissa avgörande skillnader. I följande beskrivningar av olika fenomen, har dessa därför delats in i följande tre grupper: > Stationära fenomen. > Händelsestyrda fenomen. > Avbrott. A.1 Stationära fenomen Med stationära fenomen avses avvikelser av bestående eller långsamt varierande karaktär. Dessa fenomen är ofta väl definierade och kan relativt enkelt mätas och beskrivas med hjälp av olika kvantitativa mått. A.1.1. Långsamma spänningsvariationer Under normala driftsbetingelser varierar spänningens effektivvärde kring för stationen överenskommen spänning UC. Normala driftsbetingelser innefattar inte förlopp där störningar såsom dippar och avbrott förekommer. 14/26

15 Figur 1. Långsamma spänningsvariationer. Långsamma variationer i spänningsnivå beror i huvudsak på dygnsvariationer i nätets belastning. Om spänningsnivån under lägre tider avviker från angivna gränser finns, beroende på hur stor avvikelsen är, risk för både person och egendomsskador. Till exempel kan säkerhetssystem sättas ur funktion, felaktiga manövreringar av brytare och kontaktorer, överbelastning av motorer mm. A.1.2. Flimmer Flimmer (eng. flicker ) är benämningen på det subjektiva intrycket av små spänningsfluktuationer i spänningens effektivvärde som matar en 220V/60W glödlampa, dvs. hur hjärnan och ögat tillsammans uppfattar ljusvariationer. 15/26

16 Figur 2. Flimmer (mycket hög nivå, ca. Pst 70, dv/v=40%, modulerande frekvensen fm=5 Hz). Det är viktigt att komma ihåg att flimmernivå avser en mänsklig uppfattning och uppfattningströskeln för flimmer ligger vid P st 1,0. Vid de små spänningsvariationer som orsakar flimmer föreligger normalt alltså ingen risk för skador på anslutna laster och apparater. I högspänningsnät är stora ljusbågsugnar den klart dominerande flimmerkällan. Vid lägre spänningsnivåer är svetsmaskiner ett exempel på en flimmerkälla. Den har dock i allmänhet relativ liten spridningseffekt. Trots att teknik finns och utnyttjas för att dämpa flimmer som kommer från stora ljusbågsugnar kan flimmernivåer över 1.0 (P st.95 %) förekomma på flera mils avstånd från dessa. Intensiteten hos flimmer definieras av IEC:s flimmermätmetod [2, 3] och bestäms av följande storheter: > korttidsvärde (P st) mätt över en period om tio minuter. P st är ett mått på spänningens variation 16/26

17 > långtidsvärde (P lt) beräknad utifrån en sekvens av tolv P st-värden under ett tvåtimmarsintervall enligt följande samband: där P sti (i = 1, 2 12) är tolv på varandra följande värden på P st. A.1.3. Vågformsdistorsion En periodisk men icke sinusformad signal (t ex spänning (U) eller ström (I)) kan genom Fourieranalys uppdelas i en grundton med effektivvärdet U 1, I 1, och harmoniska övertoner U n, I n, som är multiplar av grundtonen, t.ex. är 100 Hz och 150 Hz harmoniska övertoner i ett 50 Hz-system. Figur 3. Övertoner: 20 % 3:e och 10 % 7:e överton. Ett mått på kurvformens avvikelse från sinusform är total harmonisk distorsion THD (även kallad total relativ övertonshalt). För spänning beräknas denna enligt definition i avsnitt Tillsammans med THD anges normalt även de enskilda övertonernas amplitud i förhållande till grundtonen, enligt avsnitt 2.10, som mått. 17/26

18 Orsaken till spänningsövertoner är övertonsströmmens återverkan över nätimpedansen. Genom resonanser kan förstärkning av vissa frekvenser uppstå. Underliggande nät bidrar till den sammanlagda övertonsnivån på överliggande nät, och tvärtom. Olinjära laster t.ex. strömriktare och elektronisk utrustning är exempel på övertonskällor. I dagsläget är övertoner normalt inget allvarligt problem mer än i lokala fall och då oftast i samband med resonansförstärkning med kondensatorbatterier. De problem som kan uppträda vid höga övertonshalter i spänningen är bl. a överhettning av transformatorer, motorer och generatorer, dvs. objekt som normalt är dimensionerade för att arbete med låga övertonsnivåer i spänningen och som själva inte genererar nämnvärt med övertonsströmmar. Vid höga övertonsnivåer leder detta till att märkdata för dessa apparater måste reduceras. Mellantoner definieras som frekvenskomponenter som inte är multiplar av grundtonen. Mellantoner kan ha frekvenser högre eller lägre (s.k. subsynkrona mellantoner) än 50 Hz. Två typer av mellantoner kan urskiljas, mellantoner som består av ett kontinuerligt spektrum och mellantoner med distinkta frekvenser. Mellantoner med ett kontinuerligt spektrum orsakas främst av olika ljusbågsalstrande utrustningar, t ex ljusbågsugnar, svetsmaskiner, kvicksilverlampor och fluorescerande lampor. De två sistnämnda ger var och en för sig endast ett litet bidrag, men ansluts i ett allt större antal. Även apparater och utrustningar baserade på pulsbreddsmodulering (PWM) kan ge upphov till varierande mellantoner inom relativt stora frekvensområden. Återverkan från stora tågdrifter kan i vissa fall ge upphov till fasta mellanfrekvenser som är multiplar av banmatningens grundfrekvens 16 2/3 Hz i 50 Hz-nätet. 18/26

19 Figur 4. Mellanton: 5 % 16 2/3 Hz. Vissa mellanfrekvenser kan tillsammans med grundfrekvensen 50 Hz genom modulation ge upphov till frekvenskomponenter i flimmerområdet 0,5 35 Hz. Även mycket låga spänningsvariationer i detta område kan i sin tur resultera i flimmerstörningar. I övrigt ger mellantoner i princip samma återverkan som harmoniska övertoner. A.1.4. Osymmetri i trefassystem Osymmetri i ett trefasigt system karaktäriseras av någon eller båda av följande: > Spänningen mellan fas-jord (eller fas-fas) är inte lika i de tre faserna. > Fasläget mellan dessa spänningar avviker från 120 grader. Tekniskt definieras osymmetri (obalans) som förhållandet mellan minusföljdskomponenten och plusföljdskomponenten, U-/U+. Grundtonens obalans är den mest intressanta, och i praktiken är det liten skillnad mellan en obalansfaktor beräknad på grundtonen eller effektivvärdet. I lågspänningsnät orsakas osymmetrier oftast av osymmetriska laster medan det i högspännings- och mellanspänningsnät oftast orsakas av osymmetriska nätimpedanser, vanligtvis härrörande från ofullständigt skruvade luftledningar. Redan en osymmetri på 2 % medför att maximalt uttagbar effekt från en asynkronmotor, pga. ökade tillsatsförluster i rotorn, reduceras till ca 95 %. 19/26

20 A.2 Händelsestyrda fenomen Med händelsestyrda fenomen avses avvikelser som sker sporadiskt, ofta föranledda av yttre händelser, t ex åska. Även önskade stegvisa spänningsändringar i samband med ingrepp från olika spännings-reglerutrustningar kan betraktas som ett händelsestyrt fenomen. A.2.1. Stegvisa snabba spänningsändringar Med stegvisa spänningsändringar avses mer eller mindre språngartade sänkningar eller ökningar mindre än 10 % av U c. Spänningssänkningar större än 10 % av U c definieras som kortvariga spänningssänkningar. Spänningsnivån efter en stegvis ändring kan vara bestående eller av övergående karaktär. Figur 5. Stegvisa spänningsändringar. 20/26

21 Exempel på orsaker till snabba spänningsvariationer är plötsliga laständringar i nätet, motorstarter, kopplingar med lindnings-kopplare, in- och urkopplingar av reaktorer eller kondensatorbatterier. Effektivvärdesförändringens amplitud och förekomstfrekvens är viktiga parametrar för att beskriva snabba spänningsvariationer. Är upprepningsfrekvensen på spänningsvariationen högre än 0.8 ggr/minut och amplituden lägre än 3 % skall variationen behandlas som flimmer. Spänningsvariationer utanför detta område bidrar även de till flimmer, dock drabbar enstaka stora spänningsvariationer i första hand apparater medan måttliga spänningsvariationer med högre frekvenser framförallt ger irriterande flimmer i belysningen. A.2.2. Kortvariga spänningssänkningar och spänningshöjningar En kortvarig spänningssänkning ( spänningsdipp ) definieras som en kraftfrekvent relativ spänningssänkning med mer än 10 % och med en varaktighet längre än 10 ms men kortare än eller lika med 90 sekunder 2. Figur 6. Exempel på spänningsdipp i en fas. 2 Enligt SS-EN [1] skall den längsta tiden för kortvariga avbrott och spänningssänkningar vara 60 sek. 90 sekunder härrör från starkströmsföreskrifterna (ELSÄK-FS) som stipulerar att återinkoppling vid (jord)fel, d.v.s. avbrott, kan ske inom 90 sekunder. 21/26

22 Kortvariga spänningssänkningar orsakas oftast av olika fel i kraftsystemet, t ex jordfel och kortslutningar och kan spridas över stora geografiska områden. Frekvensen av dessa störningar varierar mycket och är beroende på typ av nät och vald mätpunkt. Frekvensen är oregelbunden och varierar under året och mellan åren. Även kopplingar av stora laster, t ex motorer eller transformatorer kan ge upphov till lokala spänningsdippar. Karaktären på spänningsdippar kan variera stort, från att uppträda i en fas, till att vara obalanserade trefasiga fenomen. De flesta kortvariga spänningssänkningar har en varaktighet som är mindre än 0,5 sekunder, och en amplitud mindre än ca 60 % av U c (dvs. spänningen reduceras oftast ej till lägre än ca 40 % av U c). Såväl kortare som längre varaktigheter kan förekomma. Kortvariga spänningshöjningar avser kraftfrekventa spännings-höjningar med mer än 10 % av U c (kan vara huvudspänning eller fasspänning). Normal varaktighet är mindre än 0,5 s, oftast mindre än 0,1 s. A.2.3. Transienter Med transienter menas icke oscillerande positiva eller negativa spänningsspikar med varaktighet av högst ett antal millisekunder (<10 ms) eller kortvariga väl dämpade oscillerande (>>50 Hz) och överlagrade överspänningar. Transienter definieras normalt av amplitud, stigtid och halvvärdestid. Figur 7. Transienter överlagrade på en 50 Hz spänning. 22/26

23 Transienter som uppstår i kraftsystemen orsakas av olika kopplingar och av atmosfäriska överspänningar. I lågspänningsinstallationer uppträder transienter i samband med in- och urkoppling av olika laster, bortkopplingar pga. fel, brytning av induktiva laster (reläer, kontaktorer) mm. Förekomsten av transienter varierar dels med årstid (åskperioder) samt avstånd till manövrerade komponenter som exempelvis reaktorer och kondensatorer. A.3 Avbrott Ett avbrott definieras som en spänningssänkning ned till 0 (noll), eller nära 0 (lägre än 1 % av U c) på en eller flera faser. Ett avbrott kan klassificeras enligt följande: > Planerat, när kunden är informerad i förväg, i syfte att utföra planerat arbete i nätet. > Tillfällig, orsakat av bestående eller transienta fel, i de flesta fall till följd av yttre händelser, utrustningsfel eller störningar. Ett tillfälligt avbrott klassas som: Ett långvarigt avbrott (längre än 90 sekunder) orsakat av bestående fel. Ett kortvarigt avbrott (längre än 10 ms och kortare än eller lika med 90 sekunder) orsakat av transienta fel 3. 3 Enligt EN50160 [1] skall den längsta tiden för kortvariga avbrott och spänningssänkningar vara 3 minuter respektive 60 sekunder. 90 sekunder härrör från Starkströmsföreskrifterna (ELSÄK-FS) som stipulerar att återinkoppling vid fel, dvs. avbrott, kan ske inom 90 sekunder. 23/26

24 Figur 8. Avbrott. 24/26

25 A.4 Övriga fenomen A.4.1. Frekvens Spänningens frekvens definieras som antal perioder per sekund (Hz) av spänningens grundton. Figur 9. Exempel på frekvensvariation. I ett synkront ostört nät är frekvensen lika i alla punkter. A.4.2. Telestörningar orsakade av övertonsströmmar Ur telestörningssynpunkt är begränsning av den s.k. psophometriska strömmen i ledningar och kablar av intresse. Ekvivalent psopho-metrisk ström, är en beräknad totalström, där olika strömövertoner viktas med avseende på örats och mikrofoners känslighet för olika frekvenser. A.4.3. DC-komponenter DC-komponenter orsakas framförallt av stora HVDC-anläggningar samt av geomagnetiskt inducerade strömmar, s.k. GIC. Kvasistationära likspänningar p.g.a. GIC uppnår höga värden beroende på solfläcksaktiviteter. Periodtiden för dessa inducerade strömmar är upp mot 1 minut, dvs. en mycket långsam växelström. Problemen uppstår nära polerna, vilket är fallet för Norden. Geomagnetiskt inducerade strömmar kan förorsaka likströmsmagnetisering hos transformatorer, vilket kan leda till reläfunktioner. 25/26

26 A.4.4. HF-brus och elnätskommunikation En på 50 Hz spänningen överlagrad högfrekvent signal. Exempel på avsiktligt introducerade HF-signaler är elnätskommunikation. En annan typ av HF-signal utgörs av icke önskvärt bredbandigt brus, som uppkommer genom sammanlagring från många anslutna belastningar med viss karaktär och emission. 26/26