Vardag och när det blir fel. Olof Samuelsson Industriell Elektroteknik och Automation

Transkript

1 Vardag och när det blir fel Olof Samuelsson Industriell Elektroteknik och Automation

2 Innehåll Normaldrift MW-balans och frekvensreglering Spänningsreglering Felfall Spänningskvalitet Elräkningen Lunds universitet/lth/bme/iea Elenergiteknik Olof Samuelsson 2

3 Onormala situationer i elnätet = ~

4 Produktion vid normaldrift Elgenereringen följer belastningen Baslast enligt prognos från gårdagen (marknad Elspot) Justering under dagen (marknad Elbas) Justering under timmen (reglermarknad Svenska Kraftnät) Primär f-reglering för små avvikelser Lunds universitet/lth/bme/iea Elenergiteknik Olof Samuelsson 4

5 Plötslig MW-förändring Generator/import bort (MW-förlust) ger lägre f Belastning/export bort (MW-överskott) ger f-ökning Automatisk primärreglering: Kraftverk som deltar ersätter MW-förlust Sekundärreglering: Ekonomisk fördelning av förlorade MW Lunds universitet/lth/bme/iea Elenergiteknik Olof Samuelsson 5

6 Stor serieimpedans ger svagt nät Serie-x överallt Generator Ledning Transformator På lågspänning dominerar serie-resistans x begränsar kortslutningsström (bra!) Ström genom r och x ger spänningsfall P genom x ändrar spänningens fasläge (gör inget) P genom r ändrar spänningens belopp (inte så bra) Spänningen påverkas av belastningen Lunds universitet/lth/bme/iea Elenergiteknik Olof Samuelsson 6

7 Spänningsreglering Förbrukning MWh/h julidag i Sverige Synkrongeneratorers reaktiv effekt regleras för rätt spänning Eliminera förbrukningsvariationens inverkan på spänningen Koppla in/ur C och L manuellt (fjärr), 3%V/steg Transformatorer med aut. lindningskopplare, 1%V/steg Lunds universitet/lth/bme/iea Elenergiteknik Olof Samuelsson 7

8 Kortslutning i elnätet Spänningen låg i område runt felet Detektera felström Koppla bort felet snabbt Minimera feldrabbat område Kunder på granngren återställs Ta bort felet Återinkoppla Manuellt med säkringar Automatiskt efter <1 s (bra vid blixtnedslag) Lunds universitet/lth/bme/iea Elenergiteknik Olof Samuelsson 8

9 Detektera felström Reläskydd och säkring Mäter I (och U) Detekterar fel Styr effektbrytare Rätt inställning viktig» Tillräckligt känsligt» Inte för känsligt» Jämför slalombindning Jordfelsbrytare Reläskydd + mindre brytare Lunds universitet/lth/bme/iea Elenergiteknik Olof Samuelsson 9

10 Frånskiljare Manövreras normalt spänningslös utan ström Öppet brytställe Klarar mindre ström Klarar inte ljusbågen vid stor ström Lunds universitet/lth/bme/iea Elenergiteknik Olof Samuelsson 10

11 Effektbrytare Bryter kortslutningsström Upp till 63 ka på 40 ms Släcker ljusbåge Tryckluft, vakuum, olja Fjärrstyrd av reläskydd Källa:ABB Källa: IEEE Spectrum Lunds universitet/lth/bme/iea Elenergiteknik Olof Samuelsson 11

12 Spänningskvalitet Frekvensvariation Spänningsdipp Flicker Transienter Avbrott Övertoner Lunds universitet/lth/bme/iea Elenergiteknik Olof Samuelsson 12

13 Spänningsdipp Tillfälligt låg spänning V Orsak uppåt i nätet V=Z I Kortslutning Orsak nedåt i nätet Motorstart (Lab 1) Förklaring Start t Svagt nät Delar x M Lunds universitet/lth/bme/iea Elenergiteknik Olof Samuelsson 13

14 Flicker (Flimmer) Upprepad spänningsvariation Syns på lampor flimmer Orsak Svetsning, ljusbågsugn Vindkraft utan kraftelektronisk reglering Förklaring Som dipp Lunds universitet/lth/bme/iea Elenergiteknik Olof Samuelsson 14

15 Korta transienter ITIC-kurvan Datorer Halvledartillverkning Lunds universitet/lth/bme/iea Elenergiteknik Olof Samuelsson 15

16 Övertoner Elektronik Hackar sinus Transformator Mättning Mer än sinus Apparater Dimmer, borrmaskin med variabelt varvtal Datornätdel HVDC Fourier-serie! Lunds universitet/lth/bme/iea Elenergiteknik Olof Samuelsson 16

17 Elräkningen Energiavgift till valfri elleverantör (t.ex. Bixia) Årsavgift Elenergi Förhandlingsbar (Elcertifikatsavgift för förnybar el) Energiskatt 36,25 öre/kwh (24 öre i norra Sverige) Nätavgift till nätbolag (t.ex. Kraftringen, naturligt monopol) Årsavgift för abonnemang med viss maxeffekt (anges i A) Elöverföring (förluster i nätet från dina kwh) drygt 10 öre/kwh Moms 25 % Se Konsumenternas Energimarknadsbyrå energimarknadsbyran.se OBS Bara med timprisavtal spelar det roll när man använder sin el Lunds universitet/lth/bme/iea Elenergiteknik Olof Samuelsson 17

18 Sammanfattning Vid normaldrift av elkraftsystemet regleras och Kortslutningar ska snabbt Utmaningen för en effektbrytare är att Låg spänningskvalitet tar sig uttryck som Via elräkningen betalas fasta och rörliga avgifter för och Lunds universitet/lth/bme/iea Elenergiteknik Olof Samuelsson 18

19 Framgångsfaktorer för växelspänning Överföring med högspänning har låga förluster Transformator enkel och har låga förluster Kraftledningar behöver inte återledare Symmetriska trefasströmmar summeras till noll Växelströmsmaskin har konstant vridmoment Symmetriska trefaseffekters summa konstant Frekvensreglering med enkel mekanik Stort roterande energilager, total förbrukning slätare Kortslutningar kan hanteras enkelt med säkringar Seriereaktans begränsar ström utan förluster Asynkronmotorn självstartande och saknar slitdelar Lunds universitet/lth/bme/iea Elenergiteknik Olof Samuelsson 19

20