CODENLUTEDX(TEIE-5229)1-64(2006)

Reservkraft i mellanspaumlnningsnaumlt

Examensarbete

Henrik Soumllling

Dept of Industrial Electrical Engineering and Automation

Lund University

Indust

rial El

ectrica

l Engin

eering

and

Autom

ation

Sammanfattning Sedan ellagen skaumlrptes den 1 januari 2006 och kommer att skaumlrpas ytterliggare fraringn och med den 1 januari 2011 har intresset vaumlxt foumlr att hitta nya alternativa loumlsningar som moumljliggoumlr ett effektivare utnyttjande av mobil reservkraft Vid ett laumlngre elavbrott ansluts normalt ett mobilt reservelverk per naumltstation vilket baringde aumlr tidskraumlvande och kostsamt foumlr naumltaumlgarna En moumljlighet vid mer omfattande elavbrott i laringgbelastade glesbygdselnaumlt hade varit att oumlverfoumlra reservkraften fraringn det mobila reservkraftverket via mellanspaumlnningsnaumltet som foumlrbinder naumltstationerna Paring detta saumltt kommer baringde inkopplingstiden och antalet mobila reservkraftverk kunna minskas Naumlr elenergi oumlverfoumlrs i ett mellanspaumlnningsnaumlt genereras reaktiv effekt som tillfoumlrs anlaumlggningen Naumlr ledningarna genererar mer reaktiv effekt aumln vad som de anslutna kunderna foumlrbrukar uppstaringr ett oumlverskott av reaktiv effekt som maringste tas om hand Detta aringskaringdliggoumlrs i bild 1 nedan

Bild 1 Effekttriangel som visar ett oumlverskott paring reaktiv effekt

Normalt aumlr detta inget problem daring det oumlverliggande naumltet tar hand om det eventuella reaktiva oumlverskottet Naumlr istaumlllet ett mobilt reservkraftverk ansluts och ersaumltter det oumlverliggande naumltet maringste reservkraftverket ensamt kunna ta hand om ett eventuellt reaktivt oumlverskott Eftersom det i dag inte finns naringgra mobila reservkraftverk paring marknaden som kan ta emot reaktiv effekt aumlr detta en begraumlnsade faktor Det reaktiva oumlverskottet aumlr framfoumlrallt ett problem i laumlngre laringgbelastade kabelnaumlt Det aumlr svaringrt att ange generella laumlngdbegraumlnsningar I ett kabelnaumlt med belastningen 50 kW och effektfaktorn 085 kommer den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan att vara mindre aumln tre kilometer Problemet aringterfinns generellt inte i luftledningsnaumlt Enligt den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen som aumlr gjord i denna rapport aumlr det i dagslaumlget aldrig mer ekonomiskt foumlrdelaktigt att ansluta mobila reservkraftverk vid ett elavbrott aumln att betala ut avbrottsersaumlttning till kunderna Naumlr ellagen skaumlrps ytterligare den 1 januari 2011 kommer det inte laumlngre vara tillaringtet att oplanerade elavbrott oumlverstiger 24 timmar Det kommer daring att vara intressant foumlr landets alla naumltaumlgare att hitta ny teknik som moumljliggoumlr att dessa oplanerade elavbrott inte oumlverstiger denna graumlns Oumlverfoumlring av mobil reservkraft via mellanspaumlnningsnaumltet aumlr en potentiell moumljlighet som kan bidra till att de oplanerade elavbrotten blir kortare i framtiden

Abstract Since the electricity regulations were made more rigorous from January 1 2006 and will be even stricter from January 1 2011 there has been an increased interest in finding new solutions that will make it possible to use mobile power units more effectively Normal during longer blackouts of the grid one mobile power unit is connected to each substation which is both time consuming and expensive for the owner of the distribution system One possibility during extensive blackouts in sparsely populated areas where the load is low would be to transfer the power from a mobile power unit via the middle voltage grid which connects the substations In this way it would be possible to reduce the connection time and the number of mobile power units When electric energy is transferred in a middlevoltage distribution system it generates reactive power This is showed in figure 1 below

Figure 1 Effecttriangle showing surplus of reactive power

Normally thatrsquos not a problem because the upstream system takes care of the surplus that may arise But when a mobile power unit is being connected and replaces the upstream system it has to take care of in case of upcoming surplus of reactive power itself The surplus is generated when the power lines distribute more reactive power than the connected costumers consume Since there are no today available mobile power units on the market which could receive reactive power they are a factor of restriction This is particularly a problem associated with longer cables with low load It is difficult to give any general limitations regarding to the length of the cables but in a cable net work with the load of 50 kW and the power factor 085 the possible transfer distance is less then tree kilometers According to the economic comparison made in this work there are at least today no benefits of connecting mobile power units instead of paying economic compensation to the costumers during a blackout When the electricity regulation becomes more stricter from January 12011 it will no longer be allowed to have unplanned power cuts exceeding 24 hours From that point of view it will be more interesting for the owners of the grid in Sweden to find new technology which would make it possible to avoid unplanned blackouts exceeding the 24 hours time limit Transmission of mobile reserve power via the middlevoltage grid is a potential possibility which could make a contribution to decrease the time of unplanned power cuts

Foumlrord Detta arbete utgoumlr ett examensarbete paring 20 poaumlng som utfoumlrts paring EON Elnaumlt Sverige AB i Malmouml (EON Elnaumlt) under sommaren och houmlsten 2006 Arbetet har gjorts paring uppdrag av EON Elnaumlt i samarbete med institutionen Industriell Elektroteknik och Automation (IEA) vid Lunds Tekniska Houmlgskola (LTH) Foumlljande personer har varit engagerade i detta arbete Peter Hjalmar Handledare EON Elnaumlt Olof Samuelsson Handledare IEA Sture Lindahl Examinator IEA Jonas Johansson Bitr Handledare IEA Dessa personer vill jag speciellt tacka foumlr all vaumlgledning under arbetets garingng Jag vill aumlven tacka Charlotta Klintberg som taringlmodigt svarat paring mina fraringgor om PSSE och Facilplus Till sist vill jag tacka personalen paring EON Elnaumlt foumlr anvaumlndbara raringd och hjaumllp med information Malmouml den 22 november 2006 ________________________ Henrik Soumllling

Inneharingllsfoumlrteckning 1 Inledning 1

11 Bakgrund1 12 Problemstaumlllning 2 13 Syfte 3 14 Maringl 3 15 Avgraumlnsningar3 16 Disposition 3

2 Bakgrund5 21 Elnaumltets uppbyggnad5 22 Naumltavgifter och avbrottsersaumlttning5

221 Naumltavgifter 5 222 Avbrottsersaumlttning5

3 Anvaumlndning av mobil reservkraft 8 31 Anvaumlndning av reservkraft idag8 32 Framtida anvaumlndning av reservkraft 10

4 Kunder11 41 Motorstart12

411 Direktstartad asynkronmotor 12 5 Distributionsledningar14

51 Luftledningar14 511 Oisolerad luftledning 14 512 Isolerad luftledning 14 513 Kapacitiv generering i luftledningsnaumlt15

52 Jordkabel 16 521 Kapacitiv generering i kabelnaumlt 16

53 Tillskott och foumlrluster i ledningar 18 531 Ersaumlttningsschema18 532 Parametrar i ersaumlttningsschema18 533 Aktiva och reaktiva foumlrluster i ledningar 20 534 Konsekvenser foumlr mobil reservkraft21

6 Transformatorer 22 62 Foumlrluster i en transformator 22

621 Tomgaringngsfoumlrluster 22 622 Belastningsfoumlrluster 23 623 Reaktiva foumlrluster23

7 Det mobila reservkraftverket 24 8 Beraumlkning av effektbehov och ledningslaumlngd28

81 Beraumlkningsprogram program 28 811 Facilplus Spatial28 812 Excel 29 813 Beraumlkningar PSSE29

82 Generellt elnaumlt 30 821 Konsekvenser foumlr reservkraft 31

83 Verkligt elnaumlt 32 9 Ekonomisk jaumlmfoumlrelse 34

91 Foumlrklaring till den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen 34 911 Fasta kostnader34 912 Roumlrliga kostnader 35 913 Summa kostnader per aringr37

92 Resultat 37 10 Slutsatser 39

101 Slutsatser 39 102 Fortsatt arbete40

11 Referenser 41 12 Appendix44

1

1 Inledning

11 Bakgrund

Stormen Gudruns framfart oumlver soumldra Sverige i januari 2005 ledde till foumlroumldande konsekvenser foumlr distributionsnaumltet i framfoumlrallt Smaringland Den stoumlrsta anledningen till att konsekvenserna blev saring omfattande var att merparten av lokalnaumlten bestod av friledning framdragen i skogsomraringden med relativt smala ledningsgator Under stormen foumlll traumlden paring friledningarna vilket resulterade i att maringnga kunder blev utan el under aringtskilliga dagar Foumlr att foumlrhindra att naringgot liknande ska intraumlffa igen har EON Elnaumlt startat ett omfattande aringteruppbyggnadsarbete daumlr foumlretaget valt att satsa paring att kabla stora delar av de beroumlrda omraringdena Dessa nya elnaumlt i glesbygd byggs och kommer att byggas mer ekonomiskt aumln i taumltort vilket bland annat kommer att begraumlnsa omkopplingsmoumljligheterna vid till exempel kabelfel Foumlr att saumlkerstaumllla att kunder i dessa omraringden inte ska bli drabbade av laringngvariga elavbrott vill EON Elnaumlt undersoumlka moumljligheten att koppla in mobila reservkraftverk i mellanspaumlnningsnaumltet En drivande faktor till detta aumlr att naumltbolag sedan 1 januari aringr 2006 aumlr skyldiga att betala ut ersaumlttning och eventuellt skadestaringnd redan efter 12 timmars utebliven elleverans Storleken paring avbrottsersaumlttningen foumlr den enskilde kunden beror dels paring hur stor den aringrliga naumltavgiften aumlr dels hur laringngt elavbrottet aumlr I bild 11 nedan visas hur storleken paring avbrottsersaumlttningen varierar med laumlngden paring elavbrottet

Storleken paring avbrottsersaumlttningen i foumlrharingllande till elavbrottstiden

0

50

100

150

200

250

300

350

0 2 4 6 8 10 12 14 16

Tid (dygn)

Avb

rott

sers

aumltt

nin

g i

pro

cen

t av aring

rlig

naumlta

vg

ift

()

Bild 11 Avbrottsersaumlttningens storlek i foumlrharingllande till elavbrottstiden fraringn och med 1 januari 2006

Som kan ses i bild 11 ovan kan avbrottsersaumlttningen variera mellan 125 och 300 procent av kundens aringrliga naumltavgift beroende paring elavbrottets laumlngd

2

G G G G G

12 Problemstaumlllning

Naumlr ett fel uppstaringr i ett mellanspaumlnningsnaumlt paring landsbygden kopplas felet automatiskt bort av de befintliga ledningsskydden Om felet aumlr bestaringende behoumlver ledningen sektioneras vilket goumlrs genom omkopplingar i elnaumltet foumlr att kunderna ska faring tillbaka elleveransen Sektioneringen goumlrs med hjaumllp av fjaumlrrmanoumlvrerade fraringnskiljare om saringdana finns installerade i det drabbade elnaumltet Finns inte detta sker sektioneringen manuellt dvs personal skickas till omraringdet som manuellt skoumlter omkopplingarna Maringnga av elnaumlten i glesbygd aumlr idag byggda saring att det inte finns naringgon moumljlighet till reservmatning fraringn ett naumlrliggande elnaumlt De naumltstationer som ligger efter felet i mellanspaumlnningsnaumltet och inte har naringgon moumljlighet till omkoppling kommer daring att behoumlva anslutas till reservkraftverk om kunderna ska faring tillbaka elleveransen innan felet aringtgaumlrdats I dag hanterar naumltaumlgare laumlngre driftstoumlrningar genom att installera mobil reservkraft Elleveransen har daring aringterstaumlllts genom att ett reservelverk installerats i varje drabbad naumltstation vilket framfoumlrallt i glesbyggd aumlr tidskraumlvande och kostsamt Traditionell anslutningen av reservkraft illustreras i bild 12 nedan

Bild 12 Traditionell reservkraftsanvaumlndning I omraringden som aumlr glesbefolkade aumlr vanligtvis lasterna relativt smaring och foumlrdelade paring maringnga mindre naumltstationer Beroende paring hur elnaumltet aumlr uppbyggt kan det vara mer eller mindre enkelt att komma fram till respektive naumltstation med ett mobilt reservkraftverk Foumlr att ta sig fram till dessa naumltstationer kraumlvs det att transporten ibland maringste ske paring mindre och daringligt underharingllna vaumlgar Det kan daring bli ett problem att framfoumlra tunga och stora reservkraftverk aumlnda fram till naumltstationen I och med den relativt laringga lasten som finns i varje enskild naumltstation i glesbyggd skulle ett enda reservelverk klara av att mata tvaring eller flera naumltstationer Det kraumlvs daring att elenergin oumlverfoumlrs i mellanspaumlnningsledningen som foumlrbinder naumltstationerna Detta illustreras i bild 13 nedan

Bild 13 Reservkraft inkopplat i mellanspaumlnningsnaumltet

Genom att oumlverfoumlra reservkraften i mellanspaumlnningsnaumltet kommer elavbrottstiden foumlr de drabbade kunderna att minska avsevaumlrt Problemet som dock uppstaringr naumlr reservkraften oumlverfoumlrs i mellanspaumlnningsledningar aumlr att framfoumlrallt kablar genererar stora maumlngder reaktiv effekt vilket kan bli ett problem foumlr reservelverket daring

3

oumlverfoumlringsstraumlckan aumlr laringng och lasten laringg Problemet vaumlxer daring stora maumlngder luftledning ersaumltts med kabel Efter stormen Gudrun byggs i dag ett nytt ledningsnaumlt upp som till stor del kommer att bestaring av kabel istaumlllet foumlr som tidigare luftledning vilket staumlller nya krav paring reservkraftsmatningen

13 Syfte

Syftet med detta examensarbete aumlr att undersoumlka moumljligheten att foumlrse ett stoumlrre geografiskt omraringde i glesbyggd med reservkraft genom att oumlverfoumlra reservkraften i mellanspaumlnningsledningarna som foumlrbinder naumltstationerna Detta aumlr intressant att undersoumlka daring maringnga glesbygdselnaumlt i dag aumlr byggda utan moumljlighet till reservmatning fraringn ett naumlrliggande elnaumlt I och med att ellagen skaumlrptes den 1 januari 2006 kommer det bli mer intressant foumlr kraftbolag att hitta alternativa vaumlgar foumlr att aringterstaumllla elleveransen vid ett elavbrott saring snart som moumljligt Daumlr skulle ett alternativ vara att kunna foumlrse ett antal naumltstationer med reservkraft fraringn ett enda reservkraftverk

14 Maringl

Maringlsaumlttningen med detta examensarbete aumlr att foumlrsoumlka hitta dimensionerande faktorer foumlr hur stora laumlngder ledning som skulle kunna reservkraftsmatas med ett mobilt reservkraftverk En av de viktigare faktorerna aumlr att hitta en generell laumlngdbegraumlnsning som kan anvaumlndas som ett riktvaumlrde naumlr behov uppstaringr av att oumlverfoumlra reservkraft i ett mellanspaumlnningsnaumlt Utoumlver de tekniska faktorerna aumlr aumlven maringlsaumlttningen att goumlra en ekonomisk jaumlmfoumlrelse som ger en indikation paring hur det ekonomiska utslaget ser ut foumlr reservkraft i mellanspaumlnningsnaumlt

15 Avgraumlnsningar

I denna rapport avgraumlnsas arbetet till enbart svenska foumlrharingllanden naumlr det gaumlller moumljligheterna att oumlverfoumlra mobil reservkraft i ett mellanspaumlnningsnaumlt Reservelverket foumlrutsaumltts dessutom kunna anslutas i vilken naumltstation som helst trots att det kan finnas begraumlnsningar saring som platsbrist i laringgspaumlnningsstaumlllverket och foumlr liten transformator Ytterligare problem som kan taumlnkas uppstaring aumlr att ledningen inte loumlser ut vid ett fel i elnaumltet eller att selektiviteten inte fungerar som den var avsedd paring grund av att det mobila reservkraftverket inte aumlr lika starkt som det oumlverliggande naumltet Detta aumlr problem som inte tas upp i denna rapport utan alltid foumlrutsaumltts fungera tillfredstaumlllande

16 Disposition

Denna rapport inleds i kapitel 2 med att beskriva hur det svenska elnaumltet aumlr uppbyggt samt foumlrklara hur naumltavgifter och avbrottsersaumlttning fungerar I kapitel 3 ges en bild av hur mobil reservkraft anvaumlnds idag samt foumlrslag paring nya tillaumlmpningsomraringden Detta foumlljs av kapitel 4 daumlr en foumlrklaring ges till vilka typer av kunder och daumlrmed laster som finns i de elnaumlt daumlr de mobila reservkraftverken aumlr taumlnkta att anslutas I kapitel 5 6 och 7 ges en teoretisk foumlrklaring till hur distributionsledningar transformatorer samt

4

mobil reservkraft fungerar Detta foumlljs i kapitel 8 av en genomgaringng av de beraumlkningar som gjorts i rapporten samt en presentation av de beraumlknade resultaten I kapitel 9 goumlrs en ekonomisk jaumlmfoumlrelse som visar var det aumlr mest loumlnsamt att ansluta mobil reservkraft i haumlndelse av ett elavbrott Slutsatser och rekommendationer till fortsatt arbete finns i kapitel 10 Slutligen foumlljer referenslista i kapitel 11 och daumlrefter appendix i kapitel 12

5

2 Bakgrund

21 Elnaumltets uppbyggnad

Det svenska elnaumltet brukar vanligtvis delas in i tre nivaringer stam- regional- samt lokalnaumlt Svenska Kraftnaumlt som aumlr systemansvarig myndighet ansvarar foumlr att det finns en balans mellan produktion och foumlrbrukning samt att det finns en driftsaumlker sammanharingllning av systemet Svenska Kraftnaumlt foumlrvaltar och driver stamnaumltet det vill saumlga kraftledningar foumlr 220 kV och 400 kV med tillhoumlrande anlaumlggningar samt utlandsfoumlrbindelser (Svenska Kraftnaumlt 2005a) Regionnaumlten oumlverfoumlr elenergin paring spaumlnningsnivaringer mellan 30 - 130 kV och aumlr den sammanbindande laumlnken mellan stamnaumltet och de lokala elnaumlten Till regionnaumlten kan dock vissa stoumlrre energikraumlvande industrier anslutas direkt Regionnaumlten aumlgs och foumlrvaltas av regionala naumltaumlgare Lokalnaumlten aumlgs och foumlrvaltas av lokala naumltaumlgare och sammankopplar regionnaumlten med slutanvaumlndare i spaumlnningsintervallet 04-20 kV Lokalnaumlten aumlr uppbyggda paring olika saumltt beroende paring om de aumlr lokaliserade i taumltort eller landsbygd I taumltorter aumlr elnaumltet till stoumlrsta del nedgraumlvt i marken medan det paring landsbygden aumlr vanligare med luftledning Det ska dock poaumlngteras att det i vissa delar av landet satsas stora summor paring att ersaumltta luftledning med kabel paring landsbygd En annan stor skillnad mellan taumltort och glesbygd aumlr att omkopplingsmoumljligheter vid t ex stoumlrningar eller underharingll aumlr betydligt mer begraumlnsade paring landsbygden aumln i taumltorterna

22 Naumltavgifter och avbrottsersaumlttning

221 Naumltavgifter

Naumltavgifter foumlr traditionella laringgspaumlnningsabonnemang aumlr uppdelade i tvaring delar en fast och en roumlrlig Den fasta delen styrs av vilken huvudsaumlkring kunden har vilket betyder att ju stoumlrre huvudsaumlkring och daumlrmed maximalt effektuttag kunden har desto houmlgre fast pris betalar kunden per aringr Den roumlrliga delen styrs av hur mycket elenergi kunden foumlrbrukar Riksdagen beslutade aringr 2002 att under en femaringrsperiod utjaumlmna naumltavgifterna saring att de kommer vara lika stora regionalt Detta betyder att naumltavgifterna i soumldra Sverige senast aringr 2007 skall vara lika stora foumlr kunder med likvaumlrdiga abonnemang (Energimyndigheten 2005) Naumlr daumlremot en ny laringgspaumlnningskund ska anslutas till elnaumltet varierar anslutningsavgiften beroende paring hur elnaumltet ser ut i omraringdet (Energimarknadsinspektionen 2006)

222 Avbrottsersaumlttning

Efter maringnga aringr med aringterkommande laringnga elavbrott har Sveriges Riksdag beslutat att fraringn och med den 1 januari aringr 2006 infoumlra nya regler som avser att staumlrka konsumenternas staumlllning De nya reglerna i ellagen aumlr i foumlrsta hand taumlnkta att staumlrka husharingllens och foumlretagens raumltt till en rimlig kompensation foumlr de problem som uppstaringr

6

vid ett elavbrott De nya reglerna ska aumlven hjaumllpa till att oumlka investeringstakten i elnaumlten och paring det saumlttet goumlra dem saumlkrare De nya reglerna foumlr avbrottsersaumlttning innebaumlr att kunden har raumltt till en schablonmaumlssig ersaumlttning efter 12 timmars elavbrott Den slutliga ersaumlttningen avgoumlrs av elavbrottets totala laumlngd Ersaumlttningen kan dock inte bli laumlgre aumln 2 tvaring procent av ett prisbasbelopp avrundat till naumlrmaste houmlgre hundratal och som houmlgst 300 procent av den totala aringrliga naumltavgiften per avbrott I de tidigare villkoren hade kunden endast moumljlighet att faring ersaumlttning motsvarande 100 procent av den aringrliga fasta naumltavgiften en garingng per aringr oavsett antal avbrott (Regeringskansliet 2006) Enligt den nya lagen kan drabbade kunder ansoumlka om skadestaringnd precis som tidigare Om skadestaringnd beviljas skall avbrottsersaumlttningen avraumlknas fraringn skadestaringndet I tidigare villkor avraumlknades inte avbrottsersaumlttningen fraringn skadestaringndet Ytterligare en aumlndring som tillkommit i den nya ellagen aumlr att naumltaumlgarna aumlr skyldiga att informera sina kunder om sin raumltt till avbrottsersaumlttning om de varit drabbade av ett elavbrott laumlngre aumln 12 timmar (Regeringskansliet 2006) Foumlr att faring en uppfattning om hur stor ersaumlttningen aumlr vid ett laumlngre elavbrott har EON Elnaumlt sammanstaumlllt en tabell foumlr de vanligaste prislistorna som beskriver avbrottsersaumlttningen foumlre och efter 31 december aringr 2005 (Melin 2006)

Tabell 21 Avbrottsersaumlttning foumlre och efter 31 december 2005

Som kan laumlsas i tabell 21 ovan har avbrottsersaumlttning oumlkat avsevaumlrt sedan aringrsskiftet 20052006 Detta kommer sjaumllvklart att staumllla houmlgre krav paring naumltaumlgarna i form av oumlkad leveranssaumlkerhet

Exempel paring avbrottsersaumlttning Som raumlkneexempel tas 20 stycken smaringhus med 16A huvudsaumlkring i glesbyggd som blir utan elleverans under drygt ett dygn Foumlre 31 december 2005 Ersaumlttning 2005 kr586029320 =sdot= Efter 31 december 2005 Ersaumlttning 2006 kr32000160020 =sdot=

7

Som kan ses i raumlkneexemplet ovan har ersaumlttning oumlkar med 26 140 kr vilket motsvarar en oumlkning med 446 I ellagen finns det ytterligare foumlraumlndringar som kommer faring stor inverkan paring hur naumltaumlgare kommer att behoumlva foumlraumlndra sitt arbete framoumlver foumlr att undvika laringngvariga elavbrott Den stoumlrsta foumlraumlndringen aumlr framfoumlrallt att det inte kommer bli tillaringtet med oplanerade elavbrott som oumlverstiger 24 timmar fraringn och med den 1 januari 2011 (Regeringskansliet 2006) Det betyder att de kraftbolag som inte klarar denna graumlns kommer att bryta mot lagen Det finns idag inga angivna sanktioner foumlr de kraftbolag som bryter mot 24 timmarsgraumlnsen men med stor sannolikhet kommer det paring ett eller annat saumltt kosta kraftbolagen pengar varje garingng det intraumlffar Lyckas kraftbolagen inte undvika denna typ av avbrott kommer detta sjaumllvklart bli baringde arbetsamt och kostsamt i framtiden

8

3 Anvaumlndning av mobil reservkraft Mobil reservkraft anvaumlnds runt om i Sverige i dag och en stor anvaumlndargrupp aumlr landets alla naumltaumlgare Reservkraften anvaumlnds i foumlrsta hand till att foumlrse kunder med elenergi daring deras ordinarie elleverans inte aumlr tillgaumlnglig beroende paring ett fel eller en planerad underharingllsaringtgaumlrd i elnaumltet Naumlr ett reservkraftverk kopplas in i en del av elnaumltet som kan vara av varierande storlek fraringnskiljs det fraringn oumlvriga elnaumltet och bildar tillsammans med reservkraftverket en egen ouml Vid denna typ av distributionssaumltt brukar begreppet ouml-drift anvaumlndas Enligt Svenska Kraftnaumlts Aringrsredovisning 2005 (Svenska kraftnaumlt 2005b) innebaumlr ouml-drift att rdquoett elsystem inom ett begraumlnsat geografiskt omraringde drivs lokalt (produktion

oumlverfoumlring och konsumtion av el) Omraringdet kan ha kopplats bort automatiskt fraringn det

oumlvriga naumltet eller kan ha planerats foumlr ouml-driftrdquo

31 Anvaumlndning av reservkraft idag

Naumlr reservkraft anvaumlnds i dag av naumltbolag kopplas dessa ofta in i naumltstationens laringgspaumlnningsstaumlllverk (LSP-staumlllverk) daumlr transformatorn fraringnkopplas Reservkraften levereras sedan ifraringn LSP-staumlllverket ut till kund utan att transformeras upp eller ner till en annan spaumlnningsnivaring Se bild 31 nedan

Bild 31 Anslutning av reservelverk daumlr transformatorn kopplas bort

Storleken paring de reservelverk som ska anslutas bestaumlms av foumlrutom lasten tillaringten distorsion oumlnskad livslaumlngd samt den omgivande miljoumln Eftersom ett reservelverk behoumlver kylning under drift kommer en houmlg omgivningstemperatur medfoumlra att maskinen inte kommer att kunna belastas lika mycket som under normala miljoumlfoumlrharingllanden Livslaumlngden foumlr ett reservkraftverk bestaumlms till stoumlrsta del av underharingll last och temperatur (Elforsk 1995) Paring EON Elnaumlt bedoumlms ett reservelverk ha 10 000 ndash 15 000 drifttimmar under sin tekniska livslaumlngd Reservelverken som anvaumlnds i genomsnitt 400 timmar per aringr har daumlrmed en beraumlknad livslaumlngd mellan 25 och 375 aringr (Krynell 2006) Foumlr att faring en uppfattning om hur stort ett mobilt reservkraftverk aumlr visas nedan bilder paring tvaring olika verk

9

Bild 32 Tvaring olika storlekar paring reservelverk tv 115 kVA och th 556 kVA (GENETECH 2006)

Reservkraftverket till vaumlnster i bild 32 ovan aumlr det mindre av dem tvaring och har en effekt paring 115 kVA medan de houmlgra aumlr det stoumlrre och har en effekt paring 556 kVA Baringda reservelverken har anslutningsspaumlnningen 400 V Aumlven om bild 32 inte aumlr skalenlig aumlr det enkelt konstaterat att det houmlgra reservelverket aumlr avsevaumlrt stoumlrre och klumpigare Vad som skiljer ovanstaringende reservelverk aringt framgaringr av de tekniska data som presenteras i tabell 31 nedan

Tabell 31 Teknisk data foumlr ovanstaringende reservelverk Modell Effekt

(kVA)

Dimensioner

LBH (mm)

Vikt

(kg)

Tankvolym

(l)

Braumlnslekonsumtion

vid fullast

(lh)

GTC 100M 115 421019201580 1950 150 2241 GTV 510M 556 648023602600 6500 430 1044 Som kan ses i tabell 31 ovan skiljer det en hel del mellan de tvaring olika verken Det lilla elverket har en effekt paring 115 kVA och vaumlger 1950 kg vilket innebaumlr att det kan transporteras ut paring plats med hjaumllp av en stoumlrre transportbil Det stoumlrre elverket som har en effekt paring 556 kVA kraumlver lastbilstransport Baringda elverken garingr att faring i ett utfoumlrande som tillaringter en transporthastighet paring 80 kmh Dessa reservelverk aumlr taumlnkta att anslutas till naumltstationer i glesbygdsomraringden daumlr framkomligheten paring vaumlg kan vara begraumlnsad Aumlr detta fallet saring kommer ett stoumlrre och tyngre reservelverk bli svaringrare att placera ut aumln ett laumlttare som bara vaumlger en tredjedel saring mycket Ett mindre reservelverk kommer daumlremot ha svaringrare att klara av en stoumlrre effekt vilket ibland faringr som konsekvens att ett stoumlrre reservelverk maringste anvaumlndas foumlr att kunna foumlrse anlaumlggningen med reservkraft Ytterligare en sak som maringste tas i beaktande naumlr reservkraft kopplas in aumlr braumlnslekonsumtionen vilken aumlr relativ stor vid fullt effektuttag Som kan beraumlknas i tabell 31 ovan kommer baringda reservelverken behoumlva tankas efter fyra till sex timmars drift paring full effekt Det aumlr dock inte saring vanligt att reservelverken koumlrs paring full effekt utan koumlrs oftast paring en laumlgre effekt saring att oumlverbelastning undviks Detta goumlr att braumlnsleparingfyllning inte behoumlver goumlras lika ofta och kan straumlckas ut till cirka 12 timmar (Statens energimyndighet 2005)

10

32 Framtida anvaumlndning av reservkraft

Vid reservkraftsmatning av ett stoumlrre omraringde daumlr ett flertal naumltstationer aumlr inblandade kraumlvs det lika maringnga reservkraftverk som naumltstationer foumlr att aringterstaumllla elleveransen Detta aumlr baringde tidsoumldande och kostsamt daring det kraumlvs ett antal transporter och personal foumlr att koppla in dessa reservelverk i respektive naumltstation Dessutom kommer braumlnsleparingfyllning att bli kostsam daring det kraumlvs att reservelverken tankas flera garingnger per dygn Foumlr att baumlttre kunna saumlkerhetsstaumllla att naumltbolag som t ex EON Elnaumlt ska klara den tidigare naumlmnda 12- timmarsgraumlnsen skulle ett alternativ vara att oumlverfoumlra reservkraft i det befintliga mellanspaumlnningsnaumltet som sammankopplar naumltstationerna i det drabbade omraringdet Detta aringskaringdliggoumlrs i bild 33 nedan Alternativet kan vara en loumlsning istaumlllet foumlr att bygga dyrare elnaumlt som t ex har moumljlighet att reservmatas fraringn ett naumlrliggande elnaumlt

Bild 33 Reservkraftverk som oumlverfoumlr elenergin i mellanspaumlnningsnaumltet

Genom att endast installera ett reservkraftverk som ensamt levererar elenergi till kunderna vid utebliven elleverans istaumlllet foumlr att installera ett reservkraftverk i varje naumltstation kommer avbrottstiden kunna foumlrkortas avsevaumlrt Daumlrmed kommer kunderna vara mer noumljda och naumltbolagen kommer enklare att kunna klara 12-timmarsgraumlnsen och daumlrmed undvika utbetalning av avbrottsersaumlttning Andra foumlrdelar med denna typ av reservkraftsoumlverfoumlring aumlr att braumlnslehanteringen kommer att foumlrenklas avsevaumlrt om endast ett reservelverk ska tankas istaumlllet foumlr t ex fem stycken Enligt EON Elnaumlts egen utredning om mobil reservkraft menar foumlretaget att det fraringn branschens sida behoumlver tas fram instruktioner och speciella aggregat med relaumlskyddsfunktioner foumlr att nyttja reservkraft paring spaumlnning oumlver 1000 V Eftersom detta aumlr naringgot nytt i branschen finns ocksaring behov av regler foumlr hanteringen av reservkraft oumlver 1000 V om detta ska bli ett alternativ i framtiden EON Elnaumlt menar dock att potentialen aumlr stor inom detta omraringde och att arbetet borde paringskyndas (Hjalmar 2005)

11

4 Kunder Det finns maringnga olika typer av kunder paring landsbygden allt fraringn sommarstugor till mindre industrier med varierande laster som staumlller olika krav paring de mobila reservelverken En av de mest begraumlnsande faktorerna aumlr effektbehovet som skiljer sig avsevaumlrt aringt mellan olika kundgrupper daumlr uppvaumlrmningen i regel har den stoumlrsta inverkan Uppvaumlrmningen varierar kraftigt mellan en villa som vaumlrms upp med el och ett annat mindre elenergikraumlvande alternativ vilket betyder att olika stora omraringden kan foumlrses med reservkrafts beroende paring uppvaumlrmningsform Paring landsbygden daumlr reservelverken foumlrst och fraumlmst aumlr avsedda att anvaumlndas finns maringnga lantbrukare som ofta har andra typer av effektkraumlvande utrustning som t ex spannmaringlstorkar Denna typ av torkanlaumlggningar aumlr vanliga i dag av totalt 71 000 lantbruk finns det cirka 34 000 torkanlaumlggningar i bruk (SCB 2002) En tredjedel av alla torkanlaumlggningar torkar spannmaringlen med varmluft vilket aumlr mycket energikraumlvande och i maringnga fall vaumlrms luften med hjaumllp av elenergi Effektbehovet foumlr en torkanlaumlggning varierar kraftigt men foumlr en mindre anlaumlggning aumlr effektbehovet i storleksordningen 30-60 kW Detta kommer sjaumllvklart faring konsekvenser i ett elnaumlt som ska foumlrses med reservkraft av ett mindre elverk Det boumlr daumlrfoumlr finnas restriktioner foumlr hur denna typ av elenergikraumlvande anlaumlggningar faringr anvaumlndas daring dessa aumlr anslutna till ett naumlt som matas av ett mobilt reservkraftverk Utoumlver det aktiva effektuttaget som i dagligt tal ofta foumlrenklas till enbart effektuttaget finns det andra faktorer som kommer att spela roll naumlr kunderna i ett visst omraringde reservkraftsmatas Det som aumlven har en inverkan paring reservelverket aumlr vilken typ av effekt den enskilde kunden anvaumlnder sig av Alla kunder som aumlr anslutna till ett elnaumlt aumlr i regel kategoriserade enligt en foumlrutbestaumlmd lista som bland annat anger kundens effektfaktor cos φ EON Elnaumlts lista oumlver olika typer av kunder visas i bilaga 1 daumlr effektfaktorn varierar mellan 085 och 098 Effektfaktorn anger hur den aktiva effekten foumlrharingller sig till den skenbara effekten Det aumlr vanligtvis den skenbara effekten som aumlr angiven foumlr ett reservkraftverk och det aumlr daumlrmed den som kommer att begraumlsa lastuttaget Sambandet mellan effektfaktorn aktiv och skenbar effekt visas i en effekttriangel Denna aringskaringdliggoumlrs i bild 41 nedan

daumlr S Skenbar effekt VA P Aktiv effekt W Q Reaktiv effekt var

Bild 41 Effekttriangel

12

Den skenbara effekten beraumlknas enligt sambandet nedan

ϕcos

PS = [ ]VA (41)

Bild 41 ovan kallas vanligen foumlr effekttriangeln och i den raumlknas den reaktiva effekten Q positiv foumlr laster av induktiv karaktaumlr medan den raumlknas negativ foumlr laster av kapacitiv karaktaumlr Det aumlr viktigt att kaumlnna till att kunderna genom sin last ger upphov till reaktiv effekt av induktiv karaktaumlr medan ledningar med houmlgre spaumlnning ger upphov till reaktiv effekt av kapacitiv karaktaumlr Kundernas last kommer till en viss graumlns variera oumlver dygn ocheller saumlsong mycket beroende paring typ av uppvaumlrmningssystem Variationen oumlver dygnet spelar en mindre roll eftersom reservelverket alltid maringste hantera det maximala effektuttaget under dygnet Detta foumlr att det skulle bli oharingllbart att koppla in och ur laster manuellt under dygnet beroende paring lastsituationen Aumlr daumlremot en stor del av kunderna som ansluts till reservkraftverket elvaumlrmekunder kommer belastning emellertid att skilja sig aringt oumlver aringret

41 Motorstart

411 Direktstartad asynkronmotor

En motor ger upphov till en stor startstroumlm till skillnad fraringn t ex en el-patron som vaumlrmer en villa Detta betyder att ett reservelverk maringste kunna generera denna houmlga startstroumlm aumlven om detta enbart behoumlvs under naringgra faring sekunder Aumlr inte detta moumljligt blir foumlljden att reservkraftverkets oumlverlastskydd automatiskt fraringnkopplar lasten Startstroumlmmen vid direktstart av asynkronmotorer ligger vanligtvis i intervallet 25 - 8 garingnger motorns maumlrkstroumlm Vid normal drift daring naumltstationen aumlr ansluten till ett starkare naumlt finns det regler foumlr hur stor motor som faringr direktstartas Elleverantoumlrerna foumlreskriver vanligtvis att en kortsluten trefasmotor inte faringr direktstartas om maumlrkeffekten oumlverstiger 4 kW vid kontinuerlig drift Specialtillstaringnd kan dock farings foumlr direktstart av stoumlrre motorer (Alfredsson och Cronqvist 1996) EBR (El-byggnadsrationalisering) aumlr ett system foumlr rationell planering byggnation och underharingll av eldistributionsanlaumlggningar 04 ndash 145 kV som drivs av representanter fraringn Svensk Energis medlemsfoumlretag De har skapat tumregler paring hur stora motorer som faringr startas i ett elnaumlt som reservkraftsmatas Dessa regler aumlr taumlnkta att anvaumlndas foumlr att uppskatta noumldvaumlndig generatorstorlek vid en tillaringten spaumlnningssaumlnkning av 15 av nominell spaumlnning Beroende paring vilken startutrustning som finns till motorn aumlr kravet paring startstroumlmmens storlek olika (Elforsk 1995) Tumregler foumlr hur stor motorn faringr vara avseende storleken paring generator ges nedan Foumlr en motor med stjaumlrntriangelstart och vid anvaumlndning av mjukstart Motorns maumlrkeffekt i kW 3 lt Generatorns maumlrkeffekt i kVA

13

Foumlr en motor med direktstart Motorns maumlrkeffekt i kW 9 lt Generatorns maumlrkeffekt i kVA Skulle det finnas flera motorer som kan komma att starta samtidigt ska moumljlighet till foumlrregling mot samtidig start undersoumlkas Exempel paring stoumlrre motorer som kan taumlnkas finnas ute hos kunder i glesbyggd aumlr t ex lantbrukarnas bevattningspumpar som enbart anvaumlnds under naringgra maringnader paring sommaren Dessa bevattningspumpar varierar i storlek och kan i vissa fall ha en effekt paring 75 kW vilket i saring fall skulle kraumlva att generatorn kan producera en aktiv effekt motsvarande 675 kW om motorn aumlr direktstartad Eftersom denna enskilda pump kommer att ta stor effekt i anspraringk och paring saring vis kraumlva att reservkraftverket aumlr kraftigt oumlverdimensionerat foumlr att klara startstroumlmmen aumlr det laumlmpligt att ha naringgon form av restriktioner vid bevattning Detta gaumlller inte enbart bevattningspumpar som aumlr ansluta till elnaumltet utan alla stoumlrre motorer

14

5 Distributionsledningar Distributionsledningar finns i flera olika utfoumlranden daumlr ledar- och isolationsmaterial aumlr olika Generellt kan dessa dock delas in i kategorierna luftledningar och kabel

51 Luftledningar

Luftledningar kan generellt delas upp i tvaring olika typer oisolerad och isolerad lina vilka finns i tvaring olika materialutfoumlranden aluminium (AL) och aluminium med jaumlrnkaumlrna (FeAl) I mycket saumlllsynta fall kan aumlven kopparlina (Cu) foumlrekomma

511 Oisolerad luftledning

Oisolerad luftledning har inte ett skyddande houmllje runt respektive lina utan faumlsts direkt paring isolatorn som utgoumlr isolation mellan lina och stolpe Detta goumlr att ledningen aumlr kaumlnslig mot yttre faktorer saringsom vaumlder vind faringglar osv En vanligt foumlrekommande dimension paring linan aumlr 99 mm2 vilken har en total ytterdiameter paring 128 mm (Onninen 2006) Ett exempel paring en oisolerad lina visas i bild 51 nedan

Bild 51 Oisolerad lina (Birkouml 2005)

512 Isolerad luftledning

Isolerad luftledning aumlr upphaumlngd paring samma saumltt som oisolerad luftledning men har aumlven ett skyddande houmllje runt respektive lina i form av en tunnare plastbelaumlggning Houmlljet aumlr inte avsett som naringgot skydd mot beroumlring utan snarare ett skydd mot jordfel som t ex kan uppstaring daring ett traumld faller paring ledningen vilket goumlr ledningen driftsaumlkrare Anledningen till detta aumlr att ledningen daring taringl en stoumlrre paringfrestning som t ex uppstaringr naumlr ett traumld faller paring ledningen Belastningen som traumldet medfoumlr paring luftledningen tas daring upp av alla tre linorna vilket goumlr att de inte lika laumltt brister Isolerad luftledning byggs vanligtvis med ett mindre avstaringnd mellan linorna aumln traditionell oisolerad luftledning vilket aumlr moumljligt tack vare den isoleringen som finns runt respektive lina Precis som foumlr oisolerad lina aumlr en vanlig dimension 99 mm2 men i och med dess skyddande houmllje blir den groumlvre aumln vanlig oisolerad lina En isolerad lina med dimensionen 99 mm2 har en total ytterdiameter paring cirka 18 mm (Onninen 2006) Se bild 52 nedan

Bild 52 Isolerad lina (Birkouml 2005)

15

513 Kapacitiv generering i luftledningsnaumlt

Luftledningar genererar en saring kallad distribuerad kapacitans laumlngs hela sin straumlckning dels mellan varje fasledare och marken och dels mellan respektive fasledare Detta aringskaringdliggoumlrs i bild 53 nedan

Bild 53 Kapacitanser i ett luftledningsnaumlt

Som kan ses i bild 53 ovan delas kapacitansen i en luftledning upp i tvaring delar egen- och oumlmsesidig kapacitans Den oumlmsesidiga kapacitansen aumlr den kapacitans som bildas mellan ledningens faser medan egenkapacitansen bildas mellan fasledarna och jord Summan av egen- och oumlmsesidig kapacitansen (Ce och Couml) bildar ledningens totala kapacitans som har namnet driftkapacitans Cd (Andersson och Blomqvist 1997) Foumlr ett luftledningsnaumlt aumlr den distruberade kapacitansen relativt liten Med anledning av detta beraumlknas inte delkapacitanserna var foumlr sig utan den totala driftkapacitansen beraumlknas direkt med sambandet 51 nedan

sdotsdotsdot

=

r

cbaCd 3

ln18

1 [ ]kmFmicro (51)

daumlr a b och c medelavstaringndet mellan fasledarena m r fasledarens radie m Oavsett vilken typ av mark som finns under luftledningen utgaringr man ifraringn att potentialen aumlr noll vid markytan (Stenborg 1997)

16

52 Jordkabel

Jordkabel finns i en maumlngd olika utfoumlranden med olika tvaumlrsnittsarea och maumlrkspaumlnning vilka grovt kan delas in i en- och flerledarekabel De flesta lite groumlvre kablar har ledare som aumlr tillverkade av aluminium Hur mycket isolering en kabel har aumlr till stoumlrsta del beroende av kabelns maumlrkspaumlnning houmlgre maumlrkspaumlnning ger groumlvre isolering I bild 54 visas en treledar mellanspaumlnningskabel med maumlrkspaumlnningen 12 kV i genomskaumlrning

Bild 54 Treledar mellanspaumlnningskabel i genomskaumlrning (Elektroskandia 2006)

521 Kapacitiv generering i kabelnaumlt

Kablar genererar precis som luftledningar en saring kallad distribuerad kapacitans laumlngs hela sin straumlckning mellan dels varje fasledare och skaumlrmen dels mellan respektive fasledare Kabels kapacitanser kan precis som en luftledning delas in i egen- samt oumlmsesidig kapacitans Som framgaringr av bild 54 ovan aumlr avstaringndet mellan fasledarna och det jordande houmlljet runt kabeln avsevaumlrt mycket mindre aumln foumlr en luftledning Detta leder till att egenkapacitansen fraringn en kabel aumlr betydligt mycket houmlgre aumln foumlr en luftledning med samma tvaumlrsnittsarea och spaumlnning Daumlremot aumlr den oumlmsesidiga kapacitansen som genereras mellan fasledarna i en treledar mellanspaumlnningskabel lika med noll eftersom ledarnas inre ledande skiktet har samma spaumlnningspotential som skaumlrmen d v s noll Mellanspaumlnningskabelns kapacitanser visas i bild 55 nedan

Bild 55 Kapacitanser i en- och tre-ledar kabel

17

Foumlr en enledarkabel med omgivande skaumlrm eller en treledarkabel med skaumlrm runt varje ledare ges kapacitansen av foumlljande samband (Kraftkabelhandboken) Kapacitansen C aumlr i detta fall lika med driftkapacitansen Cd

d

DkC

ln

εsdot= [ ]kmFmicro (52)

Daumlr k aumlr en konstant med vaumlrdet 00556 ε aumlr det relativa isolermaterialets dielektriska konstant foumlr det isolerande skiktet mellan ledare och skaumlrm Konstanten ε aumlr beroende av vilket material isolerskiktet aumlr tillverkat av I de kabeltyper som anvaumlnds mest i dag aumlr de vanligaste isolermaterialen PEX och PVC vilka har konstanten ε = 23 respektive ε =50 I de beraumlkningar som aumlr gjorda i denna rapport har uteslutande kabel med PEX isolering anvaumlnts Foumlr en treledar kabel daumlr respektive ledare saknar individuell skaumlrm eller inre ledande skikt se bild 54 aumlr det svaringrare att raumlkna ut C och Cd Kapacitanserna aumlr i dessa fall inte lika Foumlr att enklare kunna faststaumllla Cd maringste delkapacitanserna foumlrst maumltas i kabeln Naumlr detta goumlrs delas foumlrst kapacitanserna upp i delkapacitanser Crsquo och Crsquorsquo som maumlts paring foumlljande saumltt Delkapacitansen Crsquo maumlts mellan en fasledare och de oumlvriga fasledarna som aumlr foumlrbundna med skaumlrmen och daumlr Crsquo motsvarar

oumle CCC sdot+= 2 [ ]kmFmicro (53) Daumlrefter foumlrbinds alla tre ledarna med varandra och daring maumlts delkapacitansen Crsquorsquo mellan ledarna och skaumlrmen och daumlr Crsquorsquo motsvarar

eCC sdot= 3 [ ]kmFmicro (54) Naumlr baringda delkapacitanserna aumlr givna kan sedan driftkapacitansen Cd beraumlknas enligt

oumled CCC sdot+= 3 [ ]kmFmicro (55) Driftkapacitansen foumlr mellanspaumlnningskablar aumlr i de flesta fallen uppmaumltt och redovisad av kabeltillverkaren

18

53 Tillskott och foumlrluster i ledningar

Foumlr att foumlrstaring hur en ledning fungerar aumlr det laumlmpligt att som modell anvaumlnda ett ersaumlttningsschema vilken visar vilka parametrar som aumlr av betydelse och maringste tas i beaktande vid elektriska beraumlkningar Ersaumlttningsschemat foumlr en ledning visas i bild 56 nedan

531 Ersaumlttningsschema

Bild 56 Ersaumlttningsschema

I bild 56 ovan ser man en generator som genererar elektrisk energi och sedan oumlverfoumlr denna till en belastning via en ledning som aumlr ansluten mellan de baringda objekten

532 Parametrar i ersaumlttningsschema

Ur elektrisk synvinkel bestaringr en ledning av en resistans R och en reaktans X Dessa storheter beror paring ett antal olika parametrar som visas i sambanden (56) och (57) nedan (Kraftkabelhandboken)

ARledning

ρ= [ ]kmΩ (56)

daumlr ρ resistiviteten kmmm 2sdotΩ A ledarens tvaumlrsnittsarea 2mm

LfX ledning sdotsdotsdot= π2 [ ]kmΩ (57)

daumlr f frekvensen Hz L induktansen kmH

19

Foumlr en given ledning finns baringde ρ och L angivna i ledningstabeller Ett annat samband som anvaumlnds vid elektriska beraumlkningar aumlr susceptansen B som beraumlknas enligt sambandet (58) nedan

lCfBledning sdotsdotsdotsdot= π2 [ ]S (58) daumlr C kapacitansen kmF l ledningslaumlngden km Naumlr resistans reaktans och susceptans beraumlknas foumlr olika komponenter aumlr det viktigt att beraumlkningen goumlrs vid samma spaumlnning och frekvens Foumlr samtliga beraumlkningar i rapporten aumlr spaumlnningen 11 kV och frekvensen 50 Hz Mellan ledningen och marken alternativt skaumlrmen i en kabel bildas en kondensator som ger upphov till en reaktiv effekt naumlr ledningen aumlr spaumlnningssatt Denna reaktiva effekt kommer att ge ett tillskott i anlaumlggningen som maringste tas om hand Detta aumlr vanligtvis inget problem under normal drift daring anlaumlggningen aumlr ansluten till ett starkt oumlverliggande naumlt som paring ett enkelt saumltt kan ta hand om detta reaktiva tillskott Kopplas oumlverliggande naumlt bort och ersaumltts med ett mobilt reservkraftverk kommer detta ensamt vara tvunget att hantera det eventuella reaktiva oumlverskottet Det kapacitiva bidrag en ledning genererar ges ur foumlljande samband (Petterson och Blomqvist 1986)

21 CCC QQQ += [ ]var (59) daumlr

1CQ aumlr det kapacitiva bidraget fraringn den foumlrsta halvan av ledningen

2CQ aumlr det kapacitiva bidraget fraringn den sista halvan av ledningen Dessa storheter kan beraumlknas med sambanden (510) och (511) som foumlljer nedan (Petterson och Blomqvist 1986)

211 2

2 UC

fQC sdotsdotsdotsdot= π [ ]var (510)

222 2

2 UC

fQC sdotsdotsdotsdot= π [ ]var (511)

daumlr f frekvensen Hz C kapacitansen F

1U inmatningsspaumlnningen V

2U utmatningsspaumlnningen V

20

533 Aktiva och reaktiva foumlrluster i ledningar

Varje ledning inneharingller en resistans och en reaktans vilka ger upphov till aktiva och reaktiva foumlrluster Eftersom dessa foumlrluster tillkommer utoumlver sjaumllva lasten behoumlver dessa adderas foumlr att faring de totala aktiva och reaktiva effekterna Det aumlr dessa foumlrluster plus sjaumllva lasten som det mobila reservkraftverket maringste klara av att hantera De aktiva och reaktiva foumlrlusterna beraumlknas genom sambanden (512) och (513) nedan

2

2

22

2

2

2

minussdot+

sdot=

U

QQR

U

PRP C

LedningLedningf [ ]W (512)

( )21

2

2

22

2

2

2CC

CLedningLedningf QQ

U

QQX

U

PXQ +minus

minussdot+

sdot= [ ]var (513)

daumlr R resistansen Ω X reaktansen Ω Foumlr att faring en indikation paring hur stora tillskott ocheller foumlrluster som uppstaringr i en ledning goumlrs en beraumlkning foumlr en kabel respektive luftledning enligt angivna data nedan

Tabell 51 Inparametrar foumlr jaumlmfoumlrelse av tillskottfoumlrluster i ledningsnaumlt Luftledning (Al) Kabel (Al)

Spaumlnning (V) 11000 11000 Tvaumlrsnittsarea (mm2) 99 95 Ledningslaumlngd (km) 10 10 Aktivt effektuttag (kW) 50 50 Effektfaktor vid last 085 085 Kapacitans (microFkm) 0009 033 Ledningsresistans (Ωkm) 02855 02975 Ledningsreaktans (Ωkm) 1085 09739

Anvaumlnds vaumlrdena fraringn tabell 51 i sambanden 510 511 512 513 och ingen haumlnsyn tas till spaumlnningsfall i ledningen kan de aktiva respektive reaktiva foumlrlusterna beraumlknas Beraumlkningarna aumlr gjorda i Matlab och beraumlkningskoden finns i bilaga 2 Resultaten presenteras i tabell 52 nedan

Tabell 52 Resultat av jaumlmfoumlrelse mellan luftledning och kabel Luftledning (Al) Kabel (Al)

Reaktiv last (kvar) 310 310 Aktiva foumlrluster (kW) 0083 0086 Reaktiva foumlrluster (kvar) -333 -12542 Reaktivt netto (kvar) 2767 -9442

21

Som kan ses i tabell 52 behoumlver reservelverket generera 2767 kvar i fallet med luftledning medan i fallet med kabel kommer ett oumlverskott paring 9442 kvar att skapas Detta reaktiva oumlverskott kommer ha en motsatt riktning i foumlrharingllande till den aktiva effekten d v s tillbaka i mot reservelverket Detta reaktiva oumlverskott maringste saringledes tas om hand av reservelverket

534 Konsekvenser foumlr mobil reservkraft

Som kan ses utifraringn resultaten i tabell 52 ovan aumlr de aktiva foumlrlusterna i baringde luftledning och kabel relativt smaring Eftersom dessa foumlrluster aumlr smaring kommer de inte belasta ett mobilt reservelverk saumlrskilt mycket i foumlrharingllande till den last som kunderna tar ut Jaumlmfoumlrs de reaktiva foumlrlusterna som en tio kilometers mellanspaumlnningsledning ger upphov till med de aktiva foumlrlusterna aumlr de foumlrstnaumlmnda foumlrlusterna betydligt houmlgre Beroende paring om elnaumltet aumlr uppbyggt av luftledning eller kabel kommer detta faring vaumlldigt skilda konsekvenser foumlr det mobila reservkraftverk som ska leverera elenergi till den bortkopplade anlaumlggningen Jaumlmfoumlrs de reaktiva foumlrlusterna i luftledningen med kabeln kan det enkelt konstateras att luftledningen endast tillfoumlr en mindre del av den reaktiva effekt som reservkraftverket annars hade faringtt producera Kabeln kommer daumlremot att generera en avsevaumlrt mycket stoumlrre maumlngd reaktiv effekt aumln luftledningen I ovanstaringende exempel genererar kabeln drygt 37 garingnger mer reaktiv effekt aumln luftledningen Detta betyder att reservkraftverket maringste kunna konsumera detta oumlverskott av reaktiv effekt som kabeln genererar Det aumlr saringledes en foumlrutsaumlttning att det mobila reservelverket kan konsumera det reaktiva oumlverskott som inte tas ut av kunderna Kan inte det mobila reservkraftverket konsumera reaktiv effekt kommer det reaktiva effektuttaget hos kund vara en begraumlnsande faktor foumlr moumljlig ledningslaumlngd

22

6 Transformatorer Transformatorer kan ur elektrisk synvinkel ses som en resistans R och en reaktans X paring samma saumltt som en ledning Foumlr att beraumlkna transformators resistans och reaktans behoumlvs uppgifter om de procentuella resistans respektive reaktansspaumlnningsfallet er ex Dessa kan enkelt tas fram foumlr en specifik transformator i t ex Facilplus spatialE som aumlr EON Elnaumlts naumltinformationssystem Oumlnskas daumlremot generella vaumlrden foumlr en transformator kan ABBs tabell foumlr standardtransformatorer anvaumlndas vilken visas i bilaga 9 I ABBs tabell aumlr endast den procentuella kortslutningsspaumlnningen ek given och den beraumlknas enligt samband 61 nedan

22xrk eee += [ ] (61)

Anledningen till att endast ek aumlr angiven aumlr att procentuella kortslutningsresistansen er alltid aumlr relativt liten i foumlrharingllande till procentuella kortslutningsreaktansen ex och daring goumlrs ofta approximationen er = 0 vilket ger ex asymp ek Foumlr att sedan beraumlkna kortslutningsresistansen RT och kortslutningsreaktansen XT anvaumlnder man sambanden 62 och 63 nedan (Petterson och Blomqvist 1986)

n

nrT

S

UeR

2

100sdot= [ ]Ω (62)

n

nxT

S

UeX

2

100sdot= [ ]Ω (63)

daumlr Un den huvudspaumlnning som transformatorresistansen haumlnfoumlrs till kV Sn transformatorns maumlrkeffekt MVA

62 Foumlrluster i en transformator

En distributionstransformator ger upphov till tre olika typer av foumlrluster

bull Tomgaringngsfoumlrluster ][WPtomgaringng bull Belastningsfoumlrluster ][WPbelastning bull Reaktiva foumlrluster [var]foumlrlustQ

Dessa foumlrluster beskrivs under respektive rubrik nedan

621 Tomgaringngsfoumlrluster

Tomgaringngsfoumlrlusterna i en transformator aumlr helt oberoende av den anslutna lasten Dessa beror istaumlllet helt paring transformatorns storlek desto stoumlrre transformator desto stoumlrre tomgaringngsfoumlrluster En tillaumlmpbar tumregel aumlr att tomgaringngsfoumlrlusterna aumlr i storleksordningen 02 procent utav transformatorns maumlrkeffekt (Lindahl 2006) Foumlr en transformator med maumlrkeffekten 200 kVA kommer saringledes tomgaringngsfoumlrlusterna vara

23

WPtomgaringng 4002000000020 =sdot=

Tomgaringngsfoumlrlusterna aumlr saring smaring i foumlrharingllande till transformatorns maumlrkeffekt att de i maringnga sammanhang antas vara foumlrsumbara

622 Belastningsfoumlrluster

Belastningsfoumlrlusterna i en transformator beror av hur stor belastningsgraden aumlr En tumregel aumlr att vid full last aumlr belastningsfoumlrlusterna i storleksordningen 1 procent av transformatorns maumlrkeffekt (Lindahl 2006) Foumlr en transformator med maumlrkeffekten 200 kVA kommer saringledes belastningsfoumlrlusterna att vara

WPbelastning 2000200000010 =sdot=

Aumlven belastningsfoumlrlusterna aumlr foumlrharingllandevis smaring jaumlmfoumlrt med transformatorns maumlrkeffekt Som har naumlmnts tidigare goumlrs ibland approximationen ex asymp ek och er = 0 vilket betyder att ingen haumlnsyn tas till de aktiva foumlrlusterna utan enbart till de reaktiva foumlrlusterna

623 Reaktiva foumlrluster

De stoumlrsta och inte foumlrsumbara foumlrlusterna i en transformator aumlr de reaktiva foumlrlusterna Naumlr dessa foumlrluster beraumlknas antas tomgaringngsfoumlrlusterna vara foumlrsumbara och att transformatorn aumlr fullt belastad Belastningsfoumlrlusterna antas vara 1 procent utav transformatorns maumlrkeffekt vilket ger en foumlrlust paring 2000 W enligt tidigare beraumlkning Foumlr att kunna beraumlkna de reaktiva foumlrlusterna foumlr en 200 kVA transformator behoumlvs uppgifter om re och xe Dessa aumlr haumlmtade fraringn en standard 200 kVA transformator hos EON Elnaumlt

Foumlrharingllandet ggre

e

r

x 331783

asymp= visar sedan hur stora de reaktiva foumlrlusterna aumlr i

foumlrharingllande till de aktiva foumlrlusterna I detta fall aumlr de reaktiva foumlrlusterna cirka tre garingnger stoumlrre aumln de aktiva foumlrlusterna De reaktiva foumlrlusterna i en 200 kVA transformator aumlr daumlrmed i storleksordningen

var600020003 kQ foumlrlust =sdotasymp Detta betyder att den reaktiva foumlrlusten i en 200 kVA transformator aumlr cirka 3 procent av dess maumlrkeffekt (Johansson 2006)

24

7 Det mobila reservkraftverket De mobila reservkraftverk som aumlr taumlnkta att anvaumlndas i mellanspaumlnningsnaumltet aumlr i storleksordningen 100-800 kVA daumlr de flesta aumlr utrustade med en synkrongenerator Teoretiskt innebaumlr detta bland annat att generatorns foumlrmaringga att producera alternativt konsumera reaktiv effekt kan styras Ska generatorn leverera reaktiv effekt till elnaumltet ska I m gt Im0 och kallas daring foumlr oumlvermagnetiserad medan om den ska konsumera reaktiv effekt ska I m lt Im0 och kallas daring foumlr undermagnetiserad Rent praktiskt styrs magnetiseringsstroumlmmen av generatorns spaumlnningsregulator som i sin tur maumlter naumltspaumlnningen (Alfredsson och Cronqvist 1996) Ses detta ur en teoretisk synvinkel bestaumlms magnetiseringsbehovet av sambandet 71 nedan

0m

m

n

r

I

I

U

E= (71)

daumlr Er inducerad emk (fas till jord) V Un generatorns maumlrkspaumlnning V I bild 71 visas ovanstaringende storheter i en schematisk bild oumlver en synkrongenerator

Bild 71 Schematisk bild oumlver en synkrongenerator

Den aktiva effekten P i en synkronmaskin paringverkas inte av aumlndringar som t ex naumltspaumlnningsvariationer eller variationer av emkn utan bestaumlms av den mekaniska axeleffekten som motorn levererar Den aktiva effekten beraumlknas med hjaumllp av samband 72 nedan

d

fr

X

UEP

Θsdotsdotsdot=

sin3 [ ]W (72)

Som tidigare naumlmnts kommer den inducerade emkn Er att foumlraumlndras daring magnetiseringsstroumlmmen Im varieras Foumlr att foumlrhindra att den aktiva effekten P foumlraumlndras samtidigt som magnetiseringsstroumlmmen Im varieras kommer samtidigt belastningsvinkeln Θ att aumlndras

25

Naumlr det gaumlller den reaktiva effekten Q saring aumlr den vid en konstant naumltspaumlnning till stor del beroende av den inducerade emk Er men aumlven till en mindre del av den aktiva effektens storlek Denna ger upphov till en del av den reaktiva spaumlnningen (XdIa) vilken svarar direkt mot den aktiva stroumlmmen Iacosφ och denna kraumlver en viss reaktiv effekt Den reaktiva effekten beraumlknas genom samband 73 nedan

d

fr

d

f

X

UE

X

UQ

Θsdotsdotsdotminus

sdot=

cos33 2

[ ]var (73)

daumlr Qlt0 oumlvermagnetisering Qgt0 undermagnetisering Foumlr att se hur alla storheter haumlnger samman visas tvaring olika visardiagram i bild 72 ett foumlr oumlvermagnetisering och ett foumlr undermagnetisering I baringda visardiagrammen aumlr statorstroumlmmen Ia riktstorhet (Alfredsson och Cronqvist 1996)

Bild 72 Visardiagram foumlr oumlver- respektive undermagnetisering

Foumlr en synkrongenerator finns det ett antal begraumlnsningar naumlr det gaumlller dess foumlrmaringga att producera och konsumera effekt Dessa begraumlnsningar aumlr naturligtvis vaumlsentliga att kaumlnna till innan ett reservelverk kopplas in och ensamt ska foumlrse en anlaumlggning med elenergi Naumlr det gaumlller synkrongeneratorer finns det fyra stabilitetsgraumlnser som generatorn maringste haringlla sig inom foumlr att generatorn ska fungera paring avsett vis (Samuelsson 2006) De fyra stabilitetsgraumlnserna aumlr

1 Rotorns uppvaumlrmningsgraumlns bestaumlmmer |E|max 2 Statorns uppvaumlrmningsgraumlns bestaumlmmer |S|max och |IA|max 3 Motorns maximala axeleffekt bestaumlmmer Pmax 4 Generatorns laumlgsta magnetisering bestaumlmmer |E|min

Foumlr att aringskaringdliggoumlra hur ovanstaringende stabilitetsgraumlnser paringverkar generatorns effektgraumlnser har dessa ritats in i ett saring kallat kapabilitetsdiagram Detta visas i bild 73 nedan

26

Bild 73 Kapabilitetsdiagram foumlr en synkrongenerator

I bild 73 ovan visar den markerade ytan arbetsomraringdet foumlr generatorn Begraumlnsningslinjerna ett och tvaring aumlr satta foumlr att inte temperaturen i rotor respektive stator ska bli foumlr houmlga och foumlrstoumlra generatorn Som kan ses i bild 73 ovan begraumlnsar dessa baringde generatorns moumljlighet till att leverera aktiv respektive reaktiv effekt samt att absorbera reaktiv effekt utanfoumlr det markerade omraringdet Skaumlrningspunkten mellan begraumlnsningslinje ett och tvaring anger normalt generatorns maumlrkdriftdata naumlr det gaumlller levererad aktiv- och reaktiv effekt Anledningen aumlr att dessa baringda linjers skaumlrningspunkt motsvarar ett optimum foumlr levererad aktiv- och reaktiv effekt Begraumlnsningslinje tre markerar den maximala aktiva effekt motorn kan laumlmna paring axeln som sammankopplar motor och generator Den fjaumlrde och sista begraumlnsningslinjen visar generatorns laumlgsta magnetisering foumlr att kunna fasas paring elnaumltet Aumlr magnetiseringen laumlgre riskeras ett saring kallat ur fas-fall farings vilket betyder att generatorn inte kommer arbeta vid samma faslaumlge som det elnaumlt den ansluts till Arbetar inte generatorn vid samma faslaumlge som elnaumltet maringste den kopplas bort och kommer saringledes inte att tillfoumlra naringgon elenergi till det anslutna elnaumltet vilket aumlr dess normala uppgift Naumlr ett mobilt reservkraftverk ansluts till ett elnaumlt och ensamt ska foumlrse anlaumlggningen med elenergi aumlr det viktigt att den aktiva och reaktiva effekten aldrig kommer utanfoumlr det markerade omraringdet i bild 73 Skulle detta haumlnda kommer med stoumlrsta sannolikhet reservkraftverkets effektskydd loumlsa ut med resultatet att elleveransen upphoumlr omedelbart ABB som aumlr en av landets ledande tillverkare av reservkraftverk har ett stoumlrre utbud av olika storlekar och modeller men anvaumlnder enbart synkrongeneratorer fraringn Stamford Dessa generatorer aumlr inte konstruerade foumlr att kunna absorbera reaktiv effekt De generatorer som levereras med reservkraftverken fraringn ABB i dag kan alltsaring

27

enbart arbeta med induktiva laster vilket betyder att ledningen inte faringr generera mer reaktiv effekt aumln vad lasten konsumerar (Hagelin 2006) Detta kommer saringledes att bli viktigt att taumlnka paring naumlr en liten last tillsammans med en laumlngre mellanspaumlnningskabel ansluts till ett reservkraftverk och ensamt ska foumlrse anlaumlggningen med elenergi Skulle kabeln generera mer reaktiv effekt aumln vad kunderna foumlrbrukar innebaumlr det att generatorn hamnar i den nedre halvan i bild 73 vilket innebaumlr att generatorn maringste konsumera reaktiv effekt Detta betyder att laringnga mellanspaumlnningskablar tillsammans med smaring effektuttag kommer bli en begraumlnsande faktor vid oumlverfoumlring av reservkraft i mellanspaumlnningelnaumltet

28

8 Beraumlkning av effektbehov och ledningslaumlngd Foumlr att faring en uppfattning om hur laringnga straumlckor elenergin fraringn reservkraftverken kan oumlverfoumlras presenteras i detta kapitel tvaring olika fall dels ett generellt dels ett verkligt naumlt Anledningen till att denna uppdelning aumlr gjord aumlr foumlr att foumlrst se hur laumlngden paring mellanspaumlnningsledningen paringverkar det mobila reservelverket generellt Det verkliga naumltet kommer sedan att ge en indikation paring hur det skulle se ut i ett naumlt daumlr vinsten hade varit stor om man kunde oumlverfoumlra reservkraften i mellanspaumlnningsnaumltet Foumlr att kunna goumlra noumldvaumlndiga beraumlkningar har tre olika program anvaumlnts Facilplus Spartial Excel och PSSE

81 Beraumlkningsprogram program

811 Facilplus Spatial

Facilplus Spatial aumlr ett naumltinformationssystem som anvaumlnds inom energibranschen och aumlr framtaget av ABB och Digpro AB Systemet finns i flera olika utfoumlrande beroende paring vad det ska anvaumlndas till Flera elnaumltsfoumlretag daumlribland EON Elnaumlt anvaumlnder sig av detta system som heter Facil SpatialE I systemet finns ett antal olika digitala kartor daumlr alla komponenter aumlr inritade enligt sina verkliga koordinater Paring EON Elnaumlt aumlr aumlven systemet kopplat till driftoumlvervakningssystemet Eldorado och affaumlrssystemet SAP I och med kopplingen till SAP finns noumldvaumlndiga kunduppgifter som t ex var kunden aumlr ansluten samt hur stor elfoumlrbrukningen aumlr per aringr Effektberaumlkning I Facilplus finns moumljligheten att goumlra effektberaumlkningar foumlr t ex en naumltstation Detta kan goumlras i och med att energifoumlrbrukningen per aringr finns att tillgaring via SAP Naumlr energifoumlrbrukningen per aringr aumlr kaumlnd kan belastningen P approximativt beraumlknas genom att anvaumlnda Velanders metod (Petterson och Blomqvist 1986)

WkWkPVelander sdot+sdot= 21 [ ]kW (81)

daumlr W energiuttaget aringrkWh k1 konstant k2 konstant Konstanterna k1 och k2 aumlr erfarenhetsmaumlssigt erharingllna konstanter som varierar mellan olika belastningar som beraumlknas med hjaumllp av maumltningar i befintligt elnaumlt I bilaga 1 visas EON Elnaumlts samtliga Velander konstanter foumlr alla deras kundkategorier Foumlr att sedan beraumlkna den reaktiva effekten Q anvaumlnds samband 82 nedan

ϕtansdot= PQ [ ]vark (82)

daumlr φ beraumlknas med hjaumllp av effektfaktorn cos φ som aumlr uppskattad foumlr olika typer kunder och varierar mellan 085-098 som kan ses i bilaga 1

29

812 Excel

Foumlr att se hur ett elnaumlt kommer att paringverka ett reservkraftverk behoumlver ett antal parametrar beraumlknas och det goumlrs i Excel I och med att elnaumltet till viss del aumlr foumlrenklat goumlrs endast beraumlkningar foumlr mellanspaumlnningsledningar och transformatorer Ledningar De parametrar som behoumlver beraumlknas foumlr mellanspaumlnningsledningarna aumlr resistansen Rledning reaktansen Xledning och susceptansen Bledning Hur dessa beraumlkningar aumlr gjorda visas i kapitel 53 Transformatorer Foumlr transformatorer behoumlvs enbart vaumlrde paring dess resistans RT och reaktans XT beraumlknas Hur dessa beraumlkningar aumlr gjorda visas i kapitel 6

813 Beraumlkningar PSSE

PSSE aumlr ett planeringsprogram foumlr elektrisk oumlverfoumlring som aumlr framtaget och utvecklat av Siemens PTI Foumlrsta utgaringvan av programmet kom 1976 och i dag anvaumlnds det i 123 laumlnder vaumlrlden oumlver (Siemens PTI 2006) Programmet har anvaumlnts till att rita upp och beraumlkna baringde verkliga och generella elnaumlt foumlr att paring ett tydligt saumltt kunna se hur laumlngden paring mellanspaumlnningsledningarna paringverkar ett mobilt reservkraftverk Naumlr beraumlkningar i PSSE goumlrs behoumlver en resistans R en reaktans X och en susceptans B anges foumlr varje ledning medan det raumlcker med en resistans och en reaktans foumlr transformatorerna Alla storheter maringste sedan goumlras om till enheten per unit (PU) Detta goumlrs enligt sambanden 83 84 85 nedan

2bas

basUP

U

SRR sdot= Ω [ ]UP (83)

2bas

basUP

U

SXX sdot= Ω [ ]UP (84)

2bas

basSUP

U

SBB sdot= [ ]UP (85)

Tillsammans med ledningarnas och transformatorernas inparametrar laumlggs lasten in paring laumlmplig skena Programmet aumlr uppbyggt saring att alla inparametrar anges i en sk sav-fil daumlr all data finns Till detta kopplas en schematisk bild daumlr elnaumltet ritas upp en sk sld-fil Naumlr sedan programmet ska utfoumlra beraumlkningarna saring synkroniseras de baringda filerna med varandra och resultaten presenteras i den schematiska bilden

30

Reaktivt effekttutag vid olika laster

-100

-80

-60

-40

-20

0

20

40

60

80

100

120

2 4 6 8 10

Ledningslaumlngd (km)

Reakti

vt

eff

ektu

ttag

(kvar)

Luftlednig P=150 kW

Kabel P=150 kW

Kabel P=100 kW

Kabel P=50 kW

82 Generellt elnaumlt

Foumlr att faring en god uppfattning om hur stort geografiskt omraringde ett mobilt reservkraftverk med varierande storlek kan hantera foumlr en given belastning har ett generellt elnaumlt anvaumlnts Det generella elnaumltet aumlr uppbyggt i PSSE enligt bild 81 nedan

Bild 81 Generellt elnaumlt uppbyggt i PSSE

Som kan ses i bild 81 ovan bestaringr det generella elnaumltet av en matande respektive en mottagande naumltstation som foumlrbinds med en mellanspaumlnningsledning I den matande naumltstationen har en relativt stor transformator installerats saring att den inte kommer att bli en begraumlnsande faktor I den mottagande naumltstationen aumlr transformatorn dimensionerad foumlr att klara lasten Som tidigare visats i rapporten aumlr det laumlngden paring mellanspaumlnningsledningen som kommer att spela en stor roll daring den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckningen ska bestaumlmmas Foumlr att tydligt visa storleksskillnaden i det kapacitiva bidrag som en kabel ger upphov till jaumlmfoumlrt med en luftledning har ovanstaringende naumlt ritats upp i PSSE Foumlr att PSSE ska kunna utfoumlra beraumlkningarna behoumlver ett antal parametrar matas in i programmet Dessa har beraumlknats i ett Excel-blad som visas i bilaga 3 Eftersom det mobila reservkraftverket inte kan absorbera reaktiv effekt aumlr den aumlr moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan dels beroende av hur mycket reaktiv effekt ledningen genererar dels hur stort det reaktiva effektuttaget ur anlaumlggningen aumlr Detta betyder att desto houmlgre reaktiva effektuttaget aumlr desto laumlngre aumlr moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan I exemplet nedan har den aktiva lasten satts till 50 100 respektive 150 kW och med en effektfaktor lika med 085 Resultaten fraringn beraumlkningarna visas i bild 82 nedan

Bild 82 Belastningsstorlekens inverkan paring den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan

31

Enligt EON Elnaumlts indelning av kundkategorier som presenteras i bilaga 1 kan det utlaumlsas att effektfaktorn foumlr de olika kundkategorierna varierar mellan 085 ndash 098 Genom att anvaumlnda effektfaktorn 085 som i exemplet ovan kommer lasten foumlrbruka relativt mycket reaktiv effekt vilket betyder att den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan kommer att bli laringng Hade daumlremot effektfaktorn 098 anvaumlnts skulle lasten i princip inte foumlrbruka naringgon reaktiv effekt alls vilket skulle minska den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan radikalt Anvaumlndandet av effektfaktorn 085 ger saringledes det mest gynnsamma fallet Hur stor inverkan effektfaktorn har paring den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan visas i bild 83 Raumlkneexemplet aumlr utfoumlrt paring samma saumltt som exemplet ovan foumlr kabeln med belastningen 50 kW Den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan har istaumlllet beraumlknats foumlr fyra olika effektfaktorer 085 090 095 och 098

Reaktivt effektuttag vid cos fi variation foumlr en kabel med belastningen 50 kW

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

1 2 3 4

Ledningslaumlngd (km)

Reati

vt

eff

ektu

ttag

(kvar)

cos fi=085

cos fi=090

cos fi=095

cos fi=098

Bild 83 Effektfaktorns inverkan paring den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan

821 Konsekvenser foumlr reservkraft

Som tydligt kan ses i bild 82 kommer kabeln generera avsevaumlrt mycket mer reaktiv effekt aumln luftledningen och daumlrmed minska den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan Det kan konstateras att storleken paring lasten och effektfaktorn kommer spela en stor roll daring den maximala oumlverfoumlringsstraumlckan foumlr kabeln ska bestaumlmmas Daumlrmed aumlr det svaringrt att ange naringgon generell laumlngdbegraumlnsning foumlr kabelalternativet men aumlr lasten saring laringg som 50 kW med effektfaktorn 085 kommer den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan vara mindre aumln tre kilometer Daumlremot foumlr luftledningen som endast genererar en liten maumlngd reaktiv effekt kommer inte storleken paring lasten och effektfaktorn vara avgoumlrande foumlr den maximala oumlverfoumlringsstraumlckan Med tanke paring att reservelverken fraringn ABB inte kan ta hand om naringgot reaktivt oumlverskott aumlr det sjaumllvklart av stor vikt att mellanspaumlnningsledningen inte genererar mer reaktiveffekt aumln vad lasten konsumerar Av detta generella exempel kan slutsatsen dras att smaring reaktiva uttag i kombination med laringnga mellanspaumlnningskablar kan komma begraumlnsa oumlverfoumlringsstraumlckan avsevaumlrt jaumlmfoumlrt med mellanspaumlnningsluftledningar

32

83 Verkligt elnaumlt

Foumlr att faring en ungefaumlrlig uppfattning om hur stort geografiskt omraringde ett mobilt reservkraftverk kan hantera foumlr en given belastning har aumlven beraumlkningar utfoumlrts foumlr ett verkligt naumlt Anledningen till detta aumlr att faring saring stor verklighetsfoumlrankring som moumljligt De mobila reservkraftverk som aumlr taumlnkta att anvaumlndas aumlr i storleksordningen 100 ndash 800 KVA vilket betyder att baringde lastuttaget och oumlverfoumlringsstraumlckan kommer att bli begraumlnsad Det verkliga elnaumltet kommer att ge en indikation paring hur det kan taumlnkas se ut i ett verkligt elnaumlt daumlr det reaktiva effektuttaget aumlr relativt litet och oumlverfoumlringsstraumlckan relativt laringng Eftersom de mobila reservkraftverken som aumlr taumlnkta att anvaumlndas aumlr relativt smaring effektmaumlssigt kommer de inte klara av de laster som farings i taumltorter om ett par naumltstationer kopplas samman De elnaumlt som kommer att ingaring i beraumlkningarna kommer daumlrfoumlr vara ett landsbygdsnaumlt daumlr belastningen aumlr laringg och utspridd oumlver ett stoumlrre geografiskt omraringde Det aumlr aumlven i landsbygd det aumlr mest intressant med reservkraft paring grund av avsaknaden av omkopplingsmoumljligheter Det elnaumlt som slutligen valdes i samraringd med Christer Eliasson naumltplanerare paring EON Elnaumlt var ett relativt nytt kabelnaumlt i Loumlnsboda (LBA) i nordoumlstra Skaringne daumlr EON Elnaumlt har foumlrberett ett par markstationer foumlr anslutning av mobil reservkraft (Eliasson 2006) Anledningen aumlr att belastningarna aumlr relativt smaring och foumlrdelade paring flera mindre transformatorstationer med litet stoumlrre inboumlrdes avstaringnd I ett saringdant naumlt som finns i LBA fack 4 kommer vinsten att bli stor om EON Elnaumlt endast behoumlver ansluta ett mobilt elverk istaumlllet foumlr sju Foumlr det utvalda kablade elnaumltet har beraumlkningar genomfoumlrts enligt den tidigare beskrivna beraumlkningsgaringngen Fraringn Facilplus har kartan med inritade ledningar och naumltstationer haumlmtas den visas i bilaga 4 Som kan ses paring kartan aumlr detta ett glesbyggdsomraringde med lite stoumlrre avstaringnd mellan naumltstationerna I bilaga 5 visas normalkopplingsschemat foumlr LBA fack 4 som tydligare visar hur naumltstationerna aumlr foumlrbundna med varandra I bilaga 6 visas det Excel-blad daumlr alla inparametrar som maringste anges i PSSE aumlr beraumlknade och sammanstaumlllda Naumlr beraumlkningen vaumll aumlr gjord i PSSE visas alla resultaten i de schematiska filerna se bilaga 7 Beraumlkningarna aumlr gjorda baringde foumlr elnaumltet saring som det ser ut i dag men aumlven paring samma elnaumlt daring all kabel ersatts med oisolerad samt isolerad luftledning med motsvarande ledningsarea Eftersom kapacitansen per kilometer aumlr i princip lika stor foumlr baringde oisolerad och isolerad luftledning kommer dessa anses vara likvaumlrdiga naumlr det gaumlller lednings reaktiva generering Baringda fallen har samma totala ledningslaumlngd vilken aumlr 6775 meter men som har naumlmnts tidigare skiljer luftledning sig aringt jaumlmfoumlrt med kabel daring det gaumlller generering av reaktiv effekt Resultatet presenteras i bild 84 nedan

33

LBA-fack 4

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90k

Va

r Kabel

Oisolerad luftledning

Isolerad luftledning

Bild 84 Reaktivt effektuttag i LBA ndash fack 4

Som kan ses i bild 84 ovan behoumlver generatorn endast generera knappt 20 kvar om det befintliga kabelnaumltet anvaumlnds vid topplast ty Velanders metod ger topplasten Vid laringglasttillfaumlllen exempelvis sommar skulle det reaktiva effektuttaget fraringn kunderna raumlcka till att taumlcka det reaktiva oumlverskottet fraringn kabeln Daumlrmed kan det haumlnda att vid vissa lasttillfaumlllen inte aumlr moumljligt att reservkraftsmata LBA fack 4 Skulle i staumlllet kabelnaumltet ersaumlttas med ett likvaumlrdigt luftledningsnaumlt kommer generatorn behoumlva generera drygt 80 kvar Anledningen till detta aumlr som sagts och visats tidigare att en kabel genererar avsevaumlrt mycket mer reaktiv effekt aumln en luftledning Skulle kablarna generera mer reaktiv effekt aumln vad kunderna foumlrbrukar skulle anlaumlggningen inte kunna anslutas till ett mobilt reservkraftverk Hade det daumlremot funnits reservelverk i laumlmplig storlek paring marknaden som hade kunnat undermagnetiseras och daumlr med att ta hand om det reaktiva oumlverskott som skapats av kablarna hade situationen varit en annan Som situationen aumlr i dag maringste en viss foumlrsiktighet tillaumlmpas daring lasten aumlr liten och oumlverfoumlringsstraumlckan aumlr lite laumlngre i ett kablat mellanspaumlnningsnaumltet Skulle daumlremot elnaumltet i LBA - fack 4 varit ett luftledningsnaumlt hade inte denna begraumlnsning funnits Sammanfattningsvis kan det i detta fall konstateras att det kablade elnaumltet aumlr att foumlredra framfoumlr mot luftledningsalternativet Laumlgre braumlnslekonsumtion samt moumljlighet till ett houmlgre aktivt effektuttag aumlr naringgra av foumlrdelarna

34

9 Ekonomisk jaumlmfoumlrelse Foumlr att faring en indikation paring hur det ekonomiska utslaget kommer att se ut daring ett mellanspaumlnningsnaumltet anvaumlnds foumlr oumlverfoumlring av reservkraft har ett raumlkneexempel staumlllts upp i det tidigare anvaumlnda elnaumltet LBA-fack 4 I exemplet har sju olika fall jaumlmfoumlrts med varandra dessa aumlr

bull Oisolerad luftledning utan reservkraft bull Oisolerad luftledning med reservkraft bull Isolerad luftledning utan reservkraft bull Isolerad luftledning med reservkraft bull Kabel utan reservkraft bull Kabel med reservkraft bull Befintlig luftledning som senare ersaumltts med kabel med reservkraft

Nedan visas en foumlrklaring till de parametrar som finns med i raumlkneexemplet Dessa aumlr uppdelade i fasta respektive roumlrliga kostnader vilka summeras ihop foumlr respektive fall De fasta kostnaderna aumlr summan av de aringrliga kapital- och underharingllskostnaderna medan de roumlrliga kostnaderna aumlr kostnader foumlr reservkraft samt avbrottsersaumlttning Dessa aumlr direkt beroende av det aktuella elnaumltets avbrotts- respektive felfrekvens I denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse har alla administrativa kostnader foumlrsummats och ingen haumlnsyn har tagits till hur varumaumlrket skadas av t ex laringnga elavbrott

91 Foumlrklaring till den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen

911 Fasta kostnader

Investeringskostnad per km Investeringskostnaden avser endast mellanspaumlnningsnaumltet vilken varierar mellan olika ledningstyper Kostnaderna aumlr haumlmtade ifraringn EBR (P1) 2006 I det verkliga elnaumltet (LBA) minskar ledningsarean laumlngre ut vilket det inte kommer tas naringgon haumlnsyn till i den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen daumlr samma area har anvaumlnts till hela straumlckan Anledningen till detta aumlr att kostnaden foumlr att garing upp eller ner ett steg i area foumlr respektive ledningstyp aumlr relativt liten Alla beraumlkningar har daumlrfoumlr gjorts foumlr en representativ ledningsarea 95 mm2 Total investeringskostnad Denna visar den totala investeringskostnaden foumlr hela ledningsstraumlckan det vill saumlga kostnaden per kilometer ledning garingnger det verkliga elnaumltets laumlngd (LBA) Kapitalkostnad Investeringskostnaden som goumlrs i ett elnaumlt genererar en kostnad foumlr det kapital som aumlr investerat EON Elnaumlt tillaumlmpar en kalkylraumlnta paring 8 procent

35

Aringrlig kostnad EON Elnaumlt skriver av sina anlaumlggningar paring 40 aringr vilket ger en aringrlig kostnad genom att dela investeringskostnaden med avskrivningstiden Underharingllskostnad Underharingllskostnaden foumlr baringde oisolerad - och isolerad luftledning aumlr satt till 2 procent av investeringskostanden Foumlr jordkabel aumlr den satt till 02 procent Summa fast aringrlig kostnad Denna kostnad visar vad den aringrliga fasta kostnaden kommer vara foumlr ett elnaumlt Denna inkluderar saringledes enbart avskrivningar och underharingllskostnader

912 Roumlrliga kostnader

Avbrottsfrekvens Denna beskriver hur maringnga avbrott en viss ledningstyp har per aringr och per 100 km ledning Foumlr oisolerad luftledning aumlr antalet fel uppdelat i kvarstaringende- respektive oumlvergaringende fel Kvarstaringende fel betyder att felet maringste aringtgaumlrdas fysiskt och behoumlver sektioneras bort foumlr reparation De kvarstaringende felen aumlr 2 stycken per aringr och 100 km ledning (Roos 2005) Oumlvergaringende fel kan exempelvis vara en aringterinkoppling som orsakats av ett traumld som stoumltt till en ledning vid blaringsigt vaumlder Eftersom de oumlvergaringende felen aumlr kortvariga kommer det aldrig bli aktuellt att ansluta reservkraft i samband med dessa fel Daumlrmed tas dessa fel inte med i avbrottsfrekvensen Foumlr isolerad luftledning har de kvarstaringende felen satts till tvaring tredjedelar av avbrottsfrekvensen foumlr oisolerad luftledning (Kristiansson 2006) Foumlr kabel aumlr antalet fel uppdelade i inre fel i kabeln t ex treeing och fel som aumlr orsakade paring grund av yttre aringverkan t ex graumlvskador Eftersom baringda typerna av fel kommer resultera i ett avbrott i elleveransen summeras dessa till en gemensam avbrottsfrekvens foumlr kabel Inre fel aumlr satt till 02 och yttre fel aumlr satt 04 vilket betyder att den gemensamma avbrottsfrekvensen aumlr satt till 06 fel per aringr och 100 km kabel (Roos 2005) Felfrekvens Felfrekvensen aumlr framtagen paring foumlljande saumltt samtliga kunder som drabbats av mellanspaumlnningsfel laumlngre aumln tre minuter hos Svensk Energis medlemsfoumlretag dvs DARWin rapporterade under 2004 har tagits fram Av dessa har 75 procent ansetts kunna haumlnfoumlras till landsbygdselnaumlt Ur denna aringterstaringende stora volym har de mellanspaumlnningsfel som orsakat utebliven elleverans i tidsintervallen 12-lt24 samt gt=24 timmar sorterats ut Antalet fel som oumlverstiger 24 timmar oavsett laumlngd aumlr saring faring att de har summerats i en enda grupp Genom att dividera summan utsorterade fel med samtliga fel erharinglls felfrekvensen foumlr respektive tidsintervall Som kan ses i raumlkneexemplet i bilaga 8 aumlr dessa mycket smaring

36

Avbrottsersaumlttning Avbrottskostnaden foumlr respektive tidsintervall aumlr tagen fraringn den tabell 21 i denna rapport Foumlr att baumlttre avspegla den verkliga bilden i LBA fack 4 har 50 av de 60 kunderna placerats i kategorin smaringhus 16 A och resterande 10 kunder i gruppen smaringhus 20 A Driftkostnad reservelverk och fast kostnad elverk Dessa kostnader aumlr tagna fraringn EON Elnaumlts egen utredning om reservkraftberedskap (NUT 051016-001) Baringda kostnadsposterna avser hyra av reservelverk som ansluts paring traditionellt saumltt det vill saumlga ett reservelverk till varje naumltstation I denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse har driftkostnaden antagits vara den samma daring ett mobilt reservkraftverk anvaumlnds och elenergin oumlverfoumlrs i mellanspaumlnningsnaumltet Den fasta kostnaden antas daumlremot vara en femtedel saring stor daring ett reservelverk i snitt antas kunna foumlrsoumlrja fem naumltstationer daring elenergin oumlverfoumlrs i mellanspaumlnningsnaumltet Drifttimmar felkategori Drifttimmarna avser de antal timmar som reservelverken aumlr i drift vid respektive felkategori Dessa drifttimmar aumlr uppskattade till en genomsnittligt rimlig tidsperiod Uppskattningen aumlr gjord saring att reservelverket har anslutits och boumlrjat leverera elenergi i snitt tvaring till fyra timmar innan naringgon kund har varit spaumlnningsloumls i 12 timmar Naumlr vaumll kunderna faringtt tillbaka elleveransen med hjaumllp av ett reservkraftverk kommer inte det skadade elnaumltet behoumlva aringterstaumlllas i funktionsdugligt skick snarast moumljligt Kopplas daumlremot inte ett reservelverk in och aringterupptar elleveransen maringste elnaumltet aringterstaumlllas till funktionsdugligt skick snarast Daumlrmed antas det att tiden foumlr aringterstaumlllning kommer vara laumlngre om inte ett reservkraftverk ansluts Paring grund av ovanstaringende resonemang anses reservelverkets drifttid i snitt vara laumlngre aumln den avbrottstid som farings om inte reservelverket anslutits Drifttimmarna aumlr bestaumlmda saring att reservelverket i snitt boumlrjar leverera elenergi 9 timmar efter felet uppkom och aumlr daumlrefter i drift hela tidsperioden i respektive felfrekvens det vill saumlga efter 12 respektive 24 timmar Antal fel per aringr som oumlverstiger 12 h i LBA - fack 4 Denna aumlr beraumlknad paring foumlljande saumltt

( )2412100

FFLL

AF +sdotsdot

aringr

st (91)

daumlr AF Avbrottsfrekvensen foumlr luftledning respektive kabel (st100kmaringr) LL Ledningslaumlngden avser LBA - fack 4 (km) F12 Felfrekvensen efter 12 h vid mellanspaumlnningsfel enligt Darwin

driftstoumlrningsstatistik 2004 Svensk Energi F24 Felfrekvensen efter 24 h vid mellanspaumlnningsfel enligt Darwin

driftstoumlrningsstatistik 2004 Svensk Energi

37

Avbrottskostnad Avbrottskostnaden avser den kostnad som uppstaringr pga fel i mellanspaumlnningsnaumltet varje aringr I alternativet utan reservkraft uppstaringr kostnaden genom avbrottsersaumlttning till de kunder som drabbats av elavbrott laumlngre aumln 12 timmar I alternativet med reservkraft uppstaringr kostnaden genom att reservkraft installeras och samtliga kunder aringterfaringr elleveransen Reservkraften som installeras har som sagts tidigare en fast och en roumlrlig kostand Avbrottskostnaden beraumlknas enligt nedan Utan reservelverk

( ) AKAFAFLL

AF sdotsdot+sdotsdotsdot 24241212100

(kraringr) (92)

Med reservelverk

( )

AKFKFFLL

AF

AKDKDTFDTFLL

AF

sdotsdot+sdotsdot

+sdotsdotsdot+sdotsdotsdot

)2412(100

24241212100 (kraringr) (93)

daumlr A12 avbrottskostnaden i LBA efter 12 h (kr) A24 avbrottskostnaden i LBA efter 24 h (kr) DK driftkostnad reservelverk (krh) AK antalet kunder i LBA (st) FK fast kostnad foumlr reservelverk per kund (kr) DT drifttid foumlr reservkraftverken (h)

913 Summa kostnader per aringr Denna kostnad aumlr framtagen genom att kostnaderna foumlr den fasta- och roumlrliga delen summerats Resultatet visar vilket av alternativen som aumlr det mest ekonomiskt gynnsamma

92 Resultat

Sjaumllva beraumlkningen aumlr gjord i Excel och visas i bilaga 8 I tabell 91 nedan visas en sammanstaumlllning av de fasta roumlrliga samt summa kostnader ifraringn den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen Beraumlkningen aumlr gjord foumlr sju stycken olika fall

1 Nybyggnation av oisolerad luftledning utan anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

2 Nybyggnation av oisolerad luftledning med anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

3 Nybyggnation av isolerad luftledning utan anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

4 Nybyggnation av isolerad luftledning med anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

38

5 Nybyggnation av jordkabelanlaumlggning utan anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

6 Nybyggnation av jordkabelanlaumlggning med anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

7 Befintlig avskriven luftledning staringr kvar 20 aringr foumlr att sedan ersaumlttas med jordkabel I detta fall foumlrlaumlngs avskrivningstiden med 20 aringr i foumlrharingllande till de sex tidigare fallen Reservkraft anvaumlnds vid oplanerade elavbrott under hela perioden

Tabell 91 Kostnadsjaumlmfoumlrelse Fasta kostnader

(kraringr)

Roumlrliga kostnader

(kraringr)

Summa kostnader

(kraringr)

Fall 1 54 200 2 54 202 Fall 2 54 200 5 54 205 Fall 3 64 300 2 64 302 Fall 4 64 300 4 64 304 Fall 5 48 400 1 48 401 Fall 6 48 400 2 48 402 Fall 7 39 900 3 39 903 Som kan ses i tabell 91 ovan aumlr de fasta kostnaderna avsevaumlrt mycket stoumlrre aumln de roumlrliga Anledningen till detta aumlr att andelen elavbrott som oumlverstiger 12 timmar aumlr utslaget paring 75 procent av alla elavbrott vilka daring blir vaumlldigt faring och orsakar daumlrmed smaring kostnader totalt sett Som kan ses i den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen aumlr det i dagslaumlget inte loumlnsamt i naringgot av fallen att anvaumlnda reservkraft vid oplanerade elavbrott Det ska dock poaumlngteras att efter 1 januari 2011 aumlr det inte laumlngre tillaringtet att oplanerade elavbrott oumlverstiger 24 timmar Landets naumltaumlgare kommer daring inte kunna jaumlmfoumlra kostnader foumlr t ex reservkraft med kostnader foumlr avbrottsersaumlttning De kommer istaumlllet att bli tvungna att hitta loumlsningar som undviker dessa laringngvariga elavbrott Reservkraft i mellanspaumlnningsnaumlt erbjuder en saringdan loumlsning Som kan ses i denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse aumlr det mest loumlnsamt att laringta befintlig avskriven luftledning staring kvar 20 aringr som sedan ersaumltts med kabel foumlljt av att direkt ersaumltta samma luftledning med kabel Baringda dessa alternativ foumlrutsaumltter att ledningen aumlr framdragen saring att det paring ett enkelt saumltt garingr att foumlrlaumlgga kabeln i marken Om inte saring aumlr fallet kommer detta kostnadsbilden se annorlunda ut Med denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse kan det till sist konstateras att det kommer bli dyrare att ansluta reservkraft till de kunder som drabbas av elavbrott laumlngre aumln 12 timmar aumln att betala ut avbrottsersaumlttning fram t o m 1 januari 2011 foumlr exemplet LBA fack 4

39

10 Slutsatser

101 Slutsatser

Innan ett mobilt reservkraftverk ansluts till ett lansbyggdselnaumlt aumlr det viktigt att kaumlnna till hur stor den reaktiva genereringen fraringn det aktuella elnaumltet aumlr Hur stort det reaktiva bidraget aumlr beror paring hur stor den kapacitiva genereringen aumlr i elnaumltet Denna aumlr framfoumlrallt beroende av kabelnaumltets laumlngd desto laumlngre ju stoumlrre blir den kapacitiva genereringen Skillnaden mellan luftledning och kabel aumlr i dessa sammanhang stora och det maringste tas i beaktande innan ett mobilt reservkraftverk ansluts En kabel genererar avsevaumlrt mycket mer reaktiv effekt aumln en luftledning oavsett om luftledningen aumlr isolerad eller inte Problemet som kan uppstaring i ett kabelnaumlt aumlr att kablarna genererar mer reaktiv effekt aumln vad de anslutna kunderna foumlrbrukar Detta aumlr inget problem saring laumlnge det finns ett oumlverliggande elnaumlt som kan ta hand om det reaktiva oumlverskottet Naumlr det oumlverliggande naumltet kopplas bort och ett mobilt reservkraftverk ansluts maringste detta ensamt kunna ta hand om ett eventuellt reaktivt oumlverskott Reservkraftverk som klarar att absorbera reaktiv effekt finns inte paring marknaden i dag Daumlrmed kommer inte ett mobilt reservkraftverk att kunna anslutas till ett elnaumlt som genererar mer reaktiv effekt aumln vad de anslutna kunderna foumlrbrukar Denna risk finns enbart i kablade elnaumlt daumlr oumlverfoumlringsstraumlckan aumlr laringng och lasten relativt laringg Det aumlr svaringrt att ange naringgon generell laumlngdbegraumlnsning men aumlr lasten saring laringg som 50 kW med effektfaktorn 085 kommer den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan vara mindre aumln tre kilometer Enligt den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen som aumlr gjord i rapporten kan det konstateras att det i-dagslaumlget aldrig aumlr loumlnsamt att ansluta reservkraftverk vid ett elavbrott i LBA fack 4 Anledning till detta aumlr att den avbrottsersaumlttningen som kunder har raumltt till som varit drabbade av ett elavbrott laumlngre aumln 12 timmar aumlr laumlgre aumln den kostnad som uppstaringr daring mobila reservelverk ansluts i vaumlntan paring att felet ska bli aringtgaumlrdat Fraringn och med den 1 januari 2011 kommer det dock inte vara tillaringtet att oplanerade elavbrott aumlr laumlngre aumln 24 timmar vilket goumlr att naumltaumlgarna senast vid denna tidpunkt maringste se till att dessa laringngvariga elavbrott undviks Detta goumlr att oumlverfoumlring av mobilreservkraft i mellanspaumlnningsnaumltet kan komma bli en intressant och anvaumlndbar teknik de naumlrmsta aringren foumlr landets alla naumltaumlgare Sammanfattningsvis kan slutsatserna sammanfattas i ett antal punkter

bull Laringnga kabellaumlngder tillsammans med relativt smaring effektuttag kan generera ett oumlverskott av reaktiv effekt

bull Det finns idag inget reservkraftverk paring marknaden som kan absorbera reaktiv effekt vilket kan komma att begraumlnsa den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan

bull Fram till och med den 1 januari 2011 aumlr det troligen inte loumlnsamt att ansluta reservkraft vid ett elavbrott

bull Fraringn och med den 1 januari 2011 kommer det inte laumlngre vara tillaringtet att oplanerade elavbrott oumlverstiger 24 timmar

40

bull Oumlverfoumlring av reservkraft i mellanspaumlnningsnaumltet kan komma bli en intressant och anvaumlndbar teknik i farmtiden

102 Fortsatt arbete

I denna rapport har det foumlrutsatts att selektiviteten och utloumlsningsvillkor i elnaumlten fungerar paring avsett vis Fortsatta studier inom detta omraringde kan vara att laumlgga in fel paring olika platser i det elnaumltet som ansluts till ett mobilt reservkraftsaggregat och paring saring vis kontrollera att utloumlsningsvillkor och selektivitet fungerar paring ett tillfredstaumlllande sett I denna rapport aumlr grundtanken att ett enda mobilt reservkraftverk ska foumlrsoumlrja en mindre grupp naumltstationer vid ett elavbrott En intressant utveckling skulle vara att titta paring hur olika kraftslag som t ex mobil reservkraft tillsammans med smaringskalig vindkraft skulle kunna samverka En samverkan mellan olika kraftslag skulle med stor sannolikhet skapa nya foumlrutsaumlttningar foumlr smaringskalig ouml-drift Ytterligare fraringgestaumlllningar som skulle behoumlva utredas aumlr hur elkvaliteacuten paringverkas i ett ouml-driftsnaumlt Haumlr skulle det vara intressant att se hur olika typer av kraftkaumlllor enskilt paringverkar elkvaliteacuten samt hur flera kraftkaumlllor som samverkar paringverkar elkvaliteacuten Naumlr mobila reservelverk ansluts i en naumltstation foumlr t ex underharingllsaringtgaumlrder goumlrs detta i princip uteslutande genom att spaumlnningen bryts under in- och urkopplingstiden Detta genererar tvaring planerade elavbrott som maringste aviseras till alla beroumlrda kunder Dessa planerade elavbrott skulle kunna undvikas om en fasningsutrustning anvaumlnts vid inkopplingen Paring detta saumltt skulle landets alla naumltaumlgare paring ett enkelt saumltt kunna goumlra t ex underharingllaringtgaumlrder utan att naringgra kunder behoumlver drabbas av elavbrott Detta aumlr ett omraringde som kaumlnns viktigt och borde utredas Vad som aumlven aumlr av intresse foumlr framtiden aumlr att ta fram riktlinjer foumlr hur mobil reservkraft i mellanspaumlnningsnaumlt ska hanteras Naringgon form av regelverk som branschen kan ta till sig och arbeta efter hade underlaumlttat anvaumlndandet inom detta omraringde

41

11 Referenser [1] Alfredsson Alf Cronqvist Anders (1996) ElkrafthandbokenElmaskiner [2] Andersson Leif Blomqvist Hans (1997) Elkraftsystem del 1 [3] Birkouml Thomas (2005) bilder paring olika typer av luftledning

httpwwwsofnetorgindexasplev=2593amptyp=1 adressen kontrollerad 2006-07-10

[4] Elektroskandia (2006) Bild paring en 3-ledare mellanspaumlnnings kabel

httpwwwelektroskandiasecatalogaspxcid=70amphid=969ampuid=4710amppid=21518pnlPDetails adressen kontrollerad 2006-07-10

[5] Elforsk (1995) EBR Mobila Reservkraftverk utgiven av Elforsk [6] Eliasson Christer (2006) EON Elnaumlt Sverige AB Lokalnaumltsplanerare

personligt samtal 2006-06-28 [7] Energimarknadsinspektionen (2006) Naumltanslutningar och avgifter

httpwwwenergimarknadsinspektionensetemplatesPage____44aspx adressen kontrollerad 2006-07-11

[8] Energimyndigheten (2005) Utveckling av naumltpriser 1 jan 1997 - 1 jan 2005

Publikationen tillgaumlnglig paring httpwwwstemseWEBSTEMEx01SwensfPageGenerator01OpenAgentampSearchType=2ampAll=True adressen kontrollerad 2006-08-02

[9] GENETECH (2006) Bild paring reservelverk

httpwwwgenetechseseprodmobilahtml adressen kontrollerad 2006-08-01

[10] Hagelin Carl-Goumlran (2006) ABB Reservkraft Vaumlsterarings personligt samtal

2006-07-25 [11] Hjalmar Peter (2005) Utredning om mobil reservkraft EON Elnaumlt

NUT-050524-021

42

[12] Johansson Jonas (2006) PhD Student IEA Lunds Tekniska Houmlgskola personligt samtal 2006-11-09

[13] Kristiansson Gert (2006) delprocessledare foumlr anlaumlggningsprojekt paring EON

Elnaumlt [14] Krynell Julius (2006) Reservkraftsansvarig EON Elnaumlt Sverige AB

personligt samtal 2006-08-11 [15] Lindahl Sture (2006) Professor IEA Lunds Tekniska Houmlgskola personligt

samtal 2006-11-09 [16] Melin Ulf (2006) EON Elnaumlt Sverige AB Kundansvarig paring

marknadsenheten personligt samtal 2006-08-18 [17] Onninens produktkatalog 2006) finns tillgaumlnglig paring

httpwwwonninensedownload184218cb10a83f43c2780001132Flik_2_Elnatsmaterielpdf adress kontrollerad 2006-08-15

[18] Petterson Aringke- Blomqvist Hans (1986) Elkraft teknisk handbok del 1

Allmaumln del [19] Regeringskansliet (2006) Nya regler om leveranssaumlkra elnaumlt

httpwwwregeringensesbd108a57260 adress kontrollerad 2006-06-08 [20] Roos Fredrik (2005) lic-avhandling Electricity Supply Reliability [21] Samuelsson Olof (2006) Docent IEA Lunds Tekniska Houmlgskola personligt

samtal 2006-08-23 [22] SCB (2002) Energiundersoumlkning foumlr jordbruket avseende 2002

httpw36scbsestatistikOVOV0020_dokumentEnergiundersokning_2002doc adress kontrollerad 2006-07-04

[23] Siemens PTI (2006) Information om PSSE

httpwwwpti-uscomptisoftwarepsseindexcfm adressen kontrollerad 2006-07-20

43

[24] Statens energimyndighet (2005) Erfarenheter efter Gudrun - Reservkraft prioritering och ouml-drift med reservkraft ER 200532 Publikationen finns tillgaumlnglig paring httpwwwstemseWEBSTEMEx01SwensfPageGenerator01OpenAgentampSearchType=2ampFuncParm1=11ampFuncParm2=1ampSearchString=gudrunampSearchStringFromDate=ampSearchStringToDate=ampAll=True adressen kontrollerad 2006-08-02

[25] Stenborg Bertil (1997) Elkraftsystem del 1 [26] Svenska Kraftnaumlt (2005a) Svenska Kraftnaumlts verksamhet

httpwwwsvksewebPageaspxid=2221 adress kontrollerad 2006-06-07 [27] Svenska Kraftnaumlt (2005b) Svenska Kraftnaumlts aringrsredovisning 2005

httpwwwsvksewebPageaspxid=5242 adress kontrollerad 2006-08-11

44

12 Appendix Bilaga 1 Eon elnaumlts indelning av olika kundkategorier med avseende paring Velanderkonstanter och effektfaktor Bilaga 2 Matlabkod som anvaumlnts till raumlkneexemplet vid jaumlmfoumlrelsen mellan luftledning och kabel Bilaga 3 Beraumlkning av inparametrar till PSSE foumlr det generella naumltet Bilaga 4 Geografiskt karta oumlver LBA fack 4 haumlmtade fraringn Facilplus Bilaga 5 Normalkopplingsschema LBA fack 4 Bilaga 6 Beraumlkning av inparametrar till PSSE foumlr det verkliga naumltet Bilaga 7 Resultaten fraringn beroumlkningen i det verkliga naumltet visat i en schemarisk bild Bilaga 8 Beraumlkningar gjorda foumlr den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen Bilaga 9 Tabell oumlver ABBs standardtransformatorer

V elander-konstant k1

V elander-kons tant k2

Foumlrbruknings-staumllletyp

U ppvaumlrm nings-kod

T ext D C O N ST1 D C O N ST2

C O SFI

B lank t O ALLM AumlN KU R VA 0000286 00133 09Industri ED M IN D R E IN DU STR IER M ED ELVAumlR M E 0000368 00497 092Industri EVL M IN D R E IN DU STR IER M ED ELVAumlR M E 0000368 00497 092Industri O M IN D R E IN DU STR IER U TAN ELVAumlR M E 000029 01017 085Industri U E M IN D R E IN DU STR IER U TAN ELVAumlR M E 000029 01017 085Industri VPA M IN D R E IN DU STR IER U TAN ELVAumlR M E 000029 01017 085Industri VPE M IN D R E IN DU STR IER M ED ELVAumlR M E 0000368 00497 092JO R D BR U K ED LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K EO LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K EVL LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K O LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K U E LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K VPA LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K VPE LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K VPJ LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09LG H M EO FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097LG H M U E FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093SH ED D IR EKTEL AumlLD R E AumlN ELAK 0000308 00111 098SH EO D IR EKTEL ELAK 0000408 00126 098SH EVL ELPAN N A KO N VER TER IN G 0000319 00187 096SH U E T YPKU R VO R R EN H U SH AringLLSEL 0000286 00133 09SH VPA VAumlR M EPU M P -FR AringN LU FT (V ID LAringG A T EM P N YT TJAS EJ ELVAumlR M E) 0000384 00164 093SH VPE VAumlR M EPU M P -U TELU FT M ED ELV (V ID LAringG A TEM P N YTT JAS ELVAumlR M E) 0000536 00161 097SH VPJ VAumlR M EPU M P - YTJO R D (O M VP EJ KLAR AR VAumlR M EN N YT TJAS EJ ELVAumlR M E) 0000314 00144 093Ouml VR ED O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - M ED ELVAumlR M E 0000402 00286 096Ouml VR EVL O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09Ouml VR O O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09Ouml VR U E O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09Ouml VR VPA O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09FAST Blank t ALLM AumlN KU R VA 0000286 00133 09FAST ED FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097FAST EO FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097FAST EVL FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097FAST O FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST O FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST U E FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST VPA FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST VPE FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097

I SAP IS-U

Bilaga 1 Indelning av kundkategorier

Bilaga 1 forts Velander-konstant k1

Velander-konstant k2

Foumlrbruknings-staumllletyp

Uppvaumlrmnings-kod

Text DCONST1 DCONST2

COSFI

FAST VPJ FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093KOLL Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09KOLL ED FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL EO FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL EVL FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL UE FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093KOLL VPA FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093KOLL VPE FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL VPJ FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093GBEL Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09OMAumlT Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09MAST Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09TILLF Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09TILLF ED DIREKTEL AumlLDRE AumlN ELAK 0000308 00111 098TILLF EO ELPANNA KONVERTERING 0000319 00187 096TILLF EVL ELPANNA KONVERTERING 0000319 00187 096TILLF O TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF UE TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF VPA TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF VPE TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF VPJ TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09HAND ED KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND EO KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND EVL KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND O KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND UE KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND VPA KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND VPE KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND VPJ KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09FH ED SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH EO SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH EVL SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH O SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH UE SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH VPA SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH VPE SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH VPJ SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098

I SAP IS-U

Bilaga 2 Matlabkod kabel u=11000 Langd=10 area=95 L=031 induktans [mHkm] fi=318 cos fi=085 ra=28264 resistiviteten i msp-kablen (AL) [ohmmm^2km] C=03310^-6kapacitansen i en 95mm^2 12 kV kabel Ericssons kabelhandbok R=(raarea)Langd ledar resistansen i punkten [ohm] Ericssons kabelhandbok XL=2pi50L10^-3Langd induktiva reaktansen i punkten [ohmkm] Ericssons kabelhandbok Qc2=2pi50(C2)u^2Langd kapacitansen som skapas i halva msp-kabeln [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 30 P=(5010^3) Aktivt effekt i punkten 5 [W] S=Pcos((fipi)180)skenbar effekt i punkten 5 [VA] Q=(S^2-P^2)^(12)reaktiv effekt i punkten 5 [VAr] Pf=R(Pu)^2+R((Q-Qc2)u)^2 Foumlrlust av aktiv effekt i hsp-kabel [W] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 31 Qf=XL(Pu)^2+XL((Q-Qc2)u)^2-(2Qc2) Foumlrlust av reaktiv effekt i msp-kabel [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 33 QnettoKabel=Q+Qf Luftledning Lluft=1085 XLluft=2pi50Lluft10^-3Langd Cluft=000910^-6 Qc2luft=2pi50(Cluft2)u^2Langd kapcitansen som skapas i halva hsp-luftledningen [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 30 PfLuft=R(Pu)^2+R((Q-Qc2luft)u)^2 Foumlrlust av aktiv effekt i hsp-kabel [W] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 31 QfLuft=XLluft(Pu)^2+XLluft((Q-Qc2luft)u)^2-(2Qc2luft) Foumlrlust av reaktiv effekt i hsp-kabel [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 33 QnettoLuft=Q+QfLuft

Ubas (kV) 11Sbas (MVA) 10

Kabel AXKJ 39525

Laumlngd=2 km Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 2 064 031 0194779 00000003 00001885 00528926 00160974 00022808

Laumlngd=4 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 4 128 031 0389557 00000003 0000377 01057851 00321948 00045616

Laumlngd=6 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 6 192 031 0584336 00000003 00005655 01586777 00482923 00068424

Laumlngd=8 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 8 256 031 0779115 00000003 0000754 02115702 00643897 00091232

Laumlngd=10 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 10 32 031 0973894 00000003 00009425 02644628 00804871 0011404

Luftledning FeAl 99

Laumlngd=2 km Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 2 0672 1126 0707487 61E-09 3833E-06 00555372 005847 4638E-05

Laumlngd=4 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 4 1344 1126 1414973 61E-09 7665E-06 01110744 01169399 9275E-05

Laumlngd=6 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 6 2016 1126 212246 61E-09 115E-05 01666116 01754099 00001391

Laumlngd=8 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 8 2688 1126 2829947 61E-09 1533E-05 02221488 02338799 00001855

Laumlngd=10 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 10 336 1126 3537433 61E-09 1916E-05 0277686 02923499 00002319

Bilaga 3 Generellt naumlt

Bilaga 3 forts

Transformatorer

Maumlrkeffekt (MVA) Kopplingsart Maumlrksp (kV) er () ex () ez () R (ohm) X (ohm) R (pu) X (pu)

1 [MATSTAT_LSP04200] 2 [MATSTAT_MSP11000] 08 Dyn 11 11 0 52 52 0 7865 0 0653 [MOTSTAT_MSP11000] 4 [MOTSTAT_LSP04200] 02 Dyn 11 11 0 38 38 0 2299 0 19

Belastningar

P (MW) Q (Mvar) (effekfaktor = 085) Detta aumlr baumlsta scenario005 003101 0062015 0093

Bilaga 4 Geografisk karta oumlver LBA fack 4 haumlmtad fraringn Facilplus

Naumltstationer kopplade till mobilt reservkraftverk

500 m

Foumlrdelningsstation (LBA)

Placering och anslutning av mobilt reservelverk

Bilaga 5 Normalkopplingsschema LBA fack 4

Bilaga 6 Verkligt naumlt

Ubas (kV) 11Sbas (MVA) 10

Ledningar (kabel) En-ledare triangel

Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [LBA-097_MSP 11000] 3 [LBA-049_MSP 11000] AXCEL 39525 202 06464 031 01967265 00000003 0000190381 00534215 00162584 0002303604 3 [LBA-049_MSP 11000] 4 [LBA-050_MSP 11000] AXCEL 39525 183 05856 031 01782226 00000003 0000172473 00483967 00147291 0002086929 4 [LBA-050_MSP 11000] 5 [LBA-070_MSP 11000] AXCEL 32510 076 0912 038 00907292 000000019 453646E-05 00753719 00074983 0000548912 5 [LBA-070_MSP 11000] 6 [LBA-093_MSP 11000] AXCEL 15016 0745 0477545 041 00959599 000000023 538312E-05 00394665 00079306 0000651357 6 [LBA-093_MSP 11000] 7 [LBA-098_MAP 11000] AXCEL 32510 076 0912 038 00907292 000000019 453646E-05 00753719 00074983 0000548912 7 [LBA-098_MAP 11000] 8 [LBA-053_MSP 11000] AXCEL 32510 066 0792 038 00787911 000000019 393956E-05 00654545 00065117 0000476686

6775

LBA -Fack 4 Luftledning

Ledningar (Luftldning) Fasplacering horisontell

Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu) 2 [LBA-097_MSP 11000] 3 [LBA-049_MSP 11000] FeAl 99 202 067872 1126 07145615 61E-09 387107E-06 00560926 00590547 4684E-05 3 [LBA-049_MSP 11000] 4 [LBA-050_MSP 11000] FeAl 99 183 061488 1126 06473503 61E-09 350696E-06 00508165 00535 424342E-05 4 [LBA-050_MSP 11000] 5 [LBA-070_MSP 11000] FeAl 31 076 08132 1173 02800667 61E-09 145644E-06 00672066 0023146 17623E-05 5 [LBA-070_MSP 11000] 6 [LBA-093_MSP 11000] FeAl 49 0745 049915 1173 02745391 61E-09 14277E-06 00412521 00226892 172751E-05 6 [LBA-093_MSP 11000] 7 [LBA-098_MAP 11000] FeAl 31 076 08132 1173 02800667 61E-09 145644E-06 00672066 0023146 17623E-05 7 [LBA-098_MAP 11000] 8 [LBA-053_MSP 11000] FeAl 31 066 07062 1173 02432158 61E-09 126481E-06 00583636 00201005 153041E-05

6775

Bilaga 6 forts

Transformatorer

Maumlrkeffekt (MVA) Kopplingsart Maumlrksp (kV) er () ex () ez () R (ohm) X (ohm) R (pu) X (pu)

1 [LBA-097_LSP 04200] 2 [LBA-097_MSP 11000] 0315 Dyn 11 11 114 412 4274809937 438 1583 036 131 3 [LBA-049_MSP 11000] 301 [LBA-049_LSP 04200] 01 Dyn 11 11 145 373 4001924537 17545 45133 145 373 4 [LBA-050_MSP 11000] 401 [LBA-050_LSP 04000] 02 Dyn 11 11 13 378 3997299088 7865 22869 065 189 5 [LBA-070_MSP 11000] 501 [LBA-070_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 6 [LBA-093_MSP 11000] 601 [LBA-093_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 7 [LBA-098_MAP 11000] 701 [LBA-098_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 8 [LBA-053_MSP 11000] 801 [LBA-053_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668

Belastningar

P (MW) Q (Mvar) Antal kunder (st)

LBA-097 00108 00044 6LBA-049 00497 0025 14LBA-050 00587 00232 15LBA-070 00356 00103 7LBA-093 00061 00029 2LBA-098 00127 00036 7LBA-053 00299 00063 9

Totalt 02035 00757 60

Bilaga 7 Resultaten fraringn det verkliga elnaumltet

Bilaga 7 forts

Laumlngd LBA (km) 667 Avskrivningstid led (aringr) 40 Avskrivningstid ledning (aringr) 60Antal kunder (st) 60

Luftledning (blank) Luftledning (belagd) KabelUtan reservkraft Med reservkraft Utan reservkraft Med reservkraft Utan reservkraft Med reservkraft Luft 20aringr+ kabel 40 aringr

Fasta kostnader

Investeringskostnad per km (krkm) (mellanspaumlnningsnaumltet) 173000 173000 205000 205000 250000 250000 250000Total investeringskostnad (kr) 1153910 1153910 1367350 1367350 1667500 1667500 1667500Kapitalkostnad 8 92313 92313 109388 109388 133400 133400 133400Aringrlig kostnad (kr) 31156 31156 36918 36918 45023 45023 30015

Underharingllskostnad (kraringr) 230782 230782 27347 27347 3335 3335 9916

Summa fast aringrlig kostnad (kraringr) 54234 54234 64265 64265 48358 48358 39931

Roumlrliga kostnader Avbrottsfrekvens (antal fel(100 km aringr)) 2 2 1333333333 1333333333 06 06 1066666667

F 12 (felfrekvens efter 12 timmar) 0000162 0000162 0000162 0000162F 24 (felfrekvens efter 24 timmar) 0000083 0000083 0000083 0000083F 48 (felfrekvens efter 48 timmar) 0000000 0000000 0000000 0000000F 72 (felfrekvens efter 72 timmar) 0000000 0000000 0000000 0000000

Avbrottsersaumlttning efter 12 timmar (krkund) 800 800 800 800Avbrottsersaumlttning efter 24 timmar (krkund) 1765 1765 1765 1765Avbrottsersaumlttning efter 48 timmar (krkund) 2719 2719 2719 2719Avbrottsersaumlttning efter 72 timmar (krkund) 4007 4007 4007 4007

Driftskostnad reservelverktimme och kund (krh) 625 625 625 625Fast kostnad elverk (transport osv) (krkund) 1320 1320 1320 1320

Drift timmar felkategori F 12 (h) 15 15 15 15Drift timmar felkategori F 24 (h) 36 36 36 36Drift timmar felkategori F 48 (h) 60 60 60 60Drift timmar felkategori F 72 (h) 100 100 100 100

Antalet fel per aringr som oumlverstiger 12 h i LBA-fack 4 (staringr) 000003 000002 000001Avbrottskostnad (kraringr) 221 531 148 354 066 223 283

Summa kostnader per aringr (kraringr) 5423598 5423908 6426693 6426899 4835816 4835973 3993390

Bilaga 8 Ekonomi

Bilaga 8 forts

DARWin driftstoumlrningsstatistik 2004 Svensk energi

12 kV 24 kV SummaSumma (75)Totalt antal drabbade kunder lt 3 min (st) 2640403 1011406 3651809 2738857Totalt antal fel lt 3 min (st) 2827 13923 16750

Totalt antal drabbade kunder 12 - lt 24 h (st) 383 61 444Totalt antal drabbade kunder gt 24 h (st) 200 28 228

Andel drabbade kunder 12 - lt 24 h 162E-04Andel drabbade kunder gt 24 h 832E-05

Andel drabbade kunder 12 - lt 24 h () 00122Andel drabbade kunder gt 24 h () 00062

Antal drabbade kunder per MSP fel lt 3minl (st) 21802

Bilaga 9 ABBs standardtransformatorer

Sammanfattning Sedan ellagen skaumlrptes den 1 januari 2006 och kommer att skaumlrpas ytterliggare fraringn och med den 1 januari 2011 har intresset vaumlxt foumlr att hitta nya alternativa loumlsningar som moumljliggoumlr ett effektivare utnyttjande av mobil reservkraft Vid ett laumlngre elavbrott ansluts normalt ett mobilt reservelverk per naumltstation vilket baringde aumlr tidskraumlvande och kostsamt foumlr naumltaumlgarna En moumljlighet vid mer omfattande elavbrott i laringgbelastade glesbygdselnaumlt hade varit att oumlverfoumlra reservkraften fraringn det mobila reservkraftverket via mellanspaumlnningsnaumltet som foumlrbinder naumltstationerna Paring detta saumltt kommer baringde inkopplingstiden och antalet mobila reservkraftverk kunna minskas Naumlr elenergi oumlverfoumlrs i ett mellanspaumlnningsnaumlt genereras reaktiv effekt som tillfoumlrs anlaumlggningen Naumlr ledningarna genererar mer reaktiv effekt aumln vad som de anslutna kunderna foumlrbrukar uppstaringr ett oumlverskott av reaktiv effekt som maringste tas om hand Detta aringskaringdliggoumlrs i bild 1 nedan

Bild 1 Effekttriangel som visar ett oumlverskott paring reaktiv effekt

Normalt aumlr detta inget problem daring det oumlverliggande naumltet tar hand om det eventuella reaktiva oumlverskottet Naumlr istaumlllet ett mobilt reservkraftverk ansluts och ersaumltter det oumlverliggande naumltet maringste reservkraftverket ensamt kunna ta hand om ett eventuellt reaktivt oumlverskott Eftersom det i dag inte finns naringgra mobila reservkraftverk paring marknaden som kan ta emot reaktiv effekt aumlr detta en begraumlnsade faktor Det reaktiva oumlverskottet aumlr framfoumlrallt ett problem i laumlngre laringgbelastade kabelnaumlt Det aumlr svaringrt att ange generella laumlngdbegraumlnsningar I ett kabelnaumlt med belastningen 50 kW och effektfaktorn 085 kommer den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan att vara mindre aumln tre kilometer Problemet aringterfinns generellt inte i luftledningsnaumlt Enligt den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen som aumlr gjord i denna rapport aumlr det i dagslaumlget aldrig mer ekonomiskt foumlrdelaktigt att ansluta mobila reservkraftverk vid ett elavbrott aumln att betala ut avbrottsersaumlttning till kunderna Naumlr ellagen skaumlrps ytterligare den 1 januari 2011 kommer det inte laumlngre vara tillaringtet att oplanerade elavbrott oumlverstiger 24 timmar Det kommer daring att vara intressant foumlr landets alla naumltaumlgare att hitta ny teknik som moumljliggoumlr att dessa oplanerade elavbrott inte oumlverstiger denna graumlns Oumlverfoumlring av mobil reservkraft via mellanspaumlnningsnaumltet aumlr en potentiell moumljlighet som kan bidra till att de oplanerade elavbrotten blir kortare i framtiden

Abstract Since the electricity regulations were made more rigorous from January 1 2006 and will be even stricter from January 1 2011 there has been an increased interest in finding new solutions that will make it possible to use mobile power units more effectively Normal during longer blackouts of the grid one mobile power unit is connected to each substation which is both time consuming and expensive for the owner of the distribution system One possibility during extensive blackouts in sparsely populated areas where the load is low would be to transfer the power from a mobile power unit via the middle voltage grid which connects the substations In this way it would be possible to reduce the connection time and the number of mobile power units When electric energy is transferred in a middlevoltage distribution system it generates reactive power This is showed in figure 1 below

Figure 1 Effecttriangle showing surplus of reactive power

Normally thatrsquos not a problem because the upstream system takes care of the surplus that may arise But when a mobile power unit is being connected and replaces the upstream system it has to take care of in case of upcoming surplus of reactive power itself The surplus is generated when the power lines distribute more reactive power than the connected costumers consume Since there are no today available mobile power units on the market which could receive reactive power they are a factor of restriction This is particularly a problem associated with longer cables with low load It is difficult to give any general limitations regarding to the length of the cables but in a cable net work with the load of 50 kW and the power factor 085 the possible transfer distance is less then tree kilometers According to the economic comparison made in this work there are at least today no benefits of connecting mobile power units instead of paying economic compensation to the costumers during a blackout When the electricity regulation becomes more stricter from January 12011 it will no longer be allowed to have unplanned power cuts exceeding 24 hours From that point of view it will be more interesting for the owners of the grid in Sweden to find new technology which would make it possible to avoid unplanned blackouts exceeding the 24 hours time limit Transmission of mobile reserve power via the middlevoltage grid is a potential possibility which could make a contribution to decrease the time of unplanned power cuts

Foumlrord Detta arbete utgoumlr ett examensarbete paring 20 poaumlng som utfoumlrts paring EON Elnaumlt Sverige AB i Malmouml (EON Elnaumlt) under sommaren och houmlsten 2006 Arbetet har gjorts paring uppdrag av EON Elnaumlt i samarbete med institutionen Industriell Elektroteknik och Automation (IEA) vid Lunds Tekniska Houmlgskola (LTH) Foumlljande personer har varit engagerade i detta arbete Peter Hjalmar Handledare EON Elnaumlt Olof Samuelsson Handledare IEA Sture Lindahl Examinator IEA Jonas Johansson Bitr Handledare IEA Dessa personer vill jag speciellt tacka foumlr all vaumlgledning under arbetets garingng Jag vill aumlven tacka Charlotta Klintberg som taringlmodigt svarat paring mina fraringgor om PSSE och Facilplus Till sist vill jag tacka personalen paring EON Elnaumlt foumlr anvaumlndbara raringd och hjaumllp med information Malmouml den 22 november 2006 ________________________ Henrik Soumllling

Inneharingllsfoumlrteckning 1 Inledning 1

11 Bakgrund1 12 Problemstaumlllning 2 13 Syfte 3 14 Maringl 3 15 Avgraumlnsningar3 16 Disposition 3

2 Bakgrund5 21 Elnaumltets uppbyggnad5 22 Naumltavgifter och avbrottsersaumlttning5

221 Naumltavgifter 5 222 Avbrottsersaumlttning5

3 Anvaumlndning av mobil reservkraft 8 31 Anvaumlndning av reservkraft idag8 32 Framtida anvaumlndning av reservkraft 10

4 Kunder11 41 Motorstart12

411 Direktstartad asynkronmotor 12 5 Distributionsledningar14

51 Luftledningar14 511 Oisolerad luftledning 14 512 Isolerad luftledning 14 513 Kapacitiv generering i luftledningsnaumlt15

52 Jordkabel 16 521 Kapacitiv generering i kabelnaumlt 16

53 Tillskott och foumlrluster i ledningar 18 531 Ersaumlttningsschema18 532 Parametrar i ersaumlttningsschema18 533 Aktiva och reaktiva foumlrluster i ledningar 20 534 Konsekvenser foumlr mobil reservkraft21

6 Transformatorer 22 62 Foumlrluster i en transformator 22

621 Tomgaringngsfoumlrluster 22 622 Belastningsfoumlrluster 23 623 Reaktiva foumlrluster23

7 Det mobila reservkraftverket 24 8 Beraumlkning av effektbehov och ledningslaumlngd28

81 Beraumlkningsprogram program 28 811 Facilplus Spatial28 812 Excel 29 813 Beraumlkningar PSSE29

82 Generellt elnaumlt 30 821 Konsekvenser foumlr reservkraft 31

83 Verkligt elnaumlt 32 9 Ekonomisk jaumlmfoumlrelse 34

91 Foumlrklaring till den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen 34 911 Fasta kostnader34 912 Roumlrliga kostnader 35 913 Summa kostnader per aringr37

92 Resultat 37 10 Slutsatser 39

101 Slutsatser 39 102 Fortsatt arbete40

11 Referenser 41 12 Appendix44

1

1 Inledning

11 Bakgrund

Stormen Gudruns framfart oumlver soumldra Sverige i januari 2005 ledde till foumlroumldande konsekvenser foumlr distributionsnaumltet i framfoumlrallt Smaringland Den stoumlrsta anledningen till att konsekvenserna blev saring omfattande var att merparten av lokalnaumlten bestod av friledning framdragen i skogsomraringden med relativt smala ledningsgator Under stormen foumlll traumlden paring friledningarna vilket resulterade i att maringnga kunder blev utan el under aringtskilliga dagar Foumlr att foumlrhindra att naringgot liknande ska intraumlffa igen har EON Elnaumlt startat ett omfattande aringteruppbyggnadsarbete daumlr foumlretaget valt att satsa paring att kabla stora delar av de beroumlrda omraringdena Dessa nya elnaumlt i glesbygd byggs och kommer att byggas mer ekonomiskt aumln i taumltort vilket bland annat kommer att begraumlnsa omkopplingsmoumljligheterna vid till exempel kabelfel Foumlr att saumlkerstaumllla att kunder i dessa omraringden inte ska bli drabbade av laringngvariga elavbrott vill EON Elnaumlt undersoumlka moumljligheten att koppla in mobila reservkraftverk i mellanspaumlnningsnaumltet En drivande faktor till detta aumlr att naumltbolag sedan 1 januari aringr 2006 aumlr skyldiga att betala ut ersaumlttning och eventuellt skadestaringnd redan efter 12 timmars utebliven elleverans Storleken paring avbrottsersaumlttningen foumlr den enskilde kunden beror dels paring hur stor den aringrliga naumltavgiften aumlr dels hur laringngt elavbrottet aumlr I bild 11 nedan visas hur storleken paring avbrottsersaumlttningen varierar med laumlngden paring elavbrottet

Storleken paring avbrottsersaumlttningen i foumlrharingllande till elavbrottstiden

0

50

100

150

200

250

300

350

0 2 4 6 8 10 12 14 16

Tid (dygn)

Avb

rott

sers

aumltt

nin

g i

pro

cen

t av aring

rlig

naumlta

vg

ift

()

Bild 11 Avbrottsersaumlttningens storlek i foumlrharingllande till elavbrottstiden fraringn och med 1 januari 2006

Som kan ses i bild 11 ovan kan avbrottsersaumlttningen variera mellan 125 och 300 procent av kundens aringrliga naumltavgift beroende paring elavbrottets laumlngd

2

G G G G G

12 Problemstaumlllning

Naumlr ett fel uppstaringr i ett mellanspaumlnningsnaumlt paring landsbygden kopplas felet automatiskt bort av de befintliga ledningsskydden Om felet aumlr bestaringende behoumlver ledningen sektioneras vilket goumlrs genom omkopplingar i elnaumltet foumlr att kunderna ska faring tillbaka elleveransen Sektioneringen goumlrs med hjaumllp av fjaumlrrmanoumlvrerade fraringnskiljare om saringdana finns installerade i det drabbade elnaumltet Finns inte detta sker sektioneringen manuellt dvs personal skickas till omraringdet som manuellt skoumlter omkopplingarna Maringnga av elnaumlten i glesbygd aumlr idag byggda saring att det inte finns naringgon moumljlighet till reservmatning fraringn ett naumlrliggande elnaumlt De naumltstationer som ligger efter felet i mellanspaumlnningsnaumltet och inte har naringgon moumljlighet till omkoppling kommer daring att behoumlva anslutas till reservkraftverk om kunderna ska faring tillbaka elleveransen innan felet aringtgaumlrdats I dag hanterar naumltaumlgare laumlngre driftstoumlrningar genom att installera mobil reservkraft Elleveransen har daring aringterstaumlllts genom att ett reservelverk installerats i varje drabbad naumltstation vilket framfoumlrallt i glesbyggd aumlr tidskraumlvande och kostsamt Traditionell anslutningen av reservkraft illustreras i bild 12 nedan

Bild 12 Traditionell reservkraftsanvaumlndning I omraringden som aumlr glesbefolkade aumlr vanligtvis lasterna relativt smaring och foumlrdelade paring maringnga mindre naumltstationer Beroende paring hur elnaumltet aumlr uppbyggt kan det vara mer eller mindre enkelt att komma fram till respektive naumltstation med ett mobilt reservkraftverk Foumlr att ta sig fram till dessa naumltstationer kraumlvs det att transporten ibland maringste ske paring mindre och daringligt underharingllna vaumlgar Det kan daring bli ett problem att framfoumlra tunga och stora reservkraftverk aumlnda fram till naumltstationen I och med den relativt laringga lasten som finns i varje enskild naumltstation i glesbyggd skulle ett enda reservelverk klara av att mata tvaring eller flera naumltstationer Det kraumlvs daring att elenergin oumlverfoumlrs i mellanspaumlnningsledningen som foumlrbinder naumltstationerna Detta illustreras i bild 13 nedan

Bild 13 Reservkraft inkopplat i mellanspaumlnningsnaumltet

Genom att oumlverfoumlra reservkraften i mellanspaumlnningsnaumltet kommer elavbrottstiden foumlr de drabbade kunderna att minska avsevaumlrt Problemet som dock uppstaringr naumlr reservkraften oumlverfoumlrs i mellanspaumlnningsledningar aumlr att framfoumlrallt kablar genererar stora maumlngder reaktiv effekt vilket kan bli ett problem foumlr reservelverket daring

3

oumlverfoumlringsstraumlckan aumlr laringng och lasten laringg Problemet vaumlxer daring stora maumlngder luftledning ersaumltts med kabel Efter stormen Gudrun byggs i dag ett nytt ledningsnaumlt upp som till stor del kommer att bestaring av kabel istaumlllet foumlr som tidigare luftledning vilket staumlller nya krav paring reservkraftsmatningen

13 Syfte

Syftet med detta examensarbete aumlr att undersoumlka moumljligheten att foumlrse ett stoumlrre geografiskt omraringde i glesbyggd med reservkraft genom att oumlverfoumlra reservkraften i mellanspaumlnningsledningarna som foumlrbinder naumltstationerna Detta aumlr intressant att undersoumlka daring maringnga glesbygdselnaumlt i dag aumlr byggda utan moumljlighet till reservmatning fraringn ett naumlrliggande elnaumlt I och med att ellagen skaumlrptes den 1 januari 2006 kommer det bli mer intressant foumlr kraftbolag att hitta alternativa vaumlgar foumlr att aringterstaumllla elleveransen vid ett elavbrott saring snart som moumljligt Daumlr skulle ett alternativ vara att kunna foumlrse ett antal naumltstationer med reservkraft fraringn ett enda reservkraftverk

14 Maringl

Maringlsaumlttningen med detta examensarbete aumlr att foumlrsoumlka hitta dimensionerande faktorer foumlr hur stora laumlngder ledning som skulle kunna reservkraftsmatas med ett mobilt reservkraftverk En av de viktigare faktorerna aumlr att hitta en generell laumlngdbegraumlnsning som kan anvaumlndas som ett riktvaumlrde naumlr behov uppstaringr av att oumlverfoumlra reservkraft i ett mellanspaumlnningsnaumlt Utoumlver de tekniska faktorerna aumlr aumlven maringlsaumlttningen att goumlra en ekonomisk jaumlmfoumlrelse som ger en indikation paring hur det ekonomiska utslaget ser ut foumlr reservkraft i mellanspaumlnningsnaumlt

15 Avgraumlnsningar

I denna rapport avgraumlnsas arbetet till enbart svenska foumlrharingllanden naumlr det gaumlller moumljligheterna att oumlverfoumlra mobil reservkraft i ett mellanspaumlnningsnaumlt Reservelverket foumlrutsaumltts dessutom kunna anslutas i vilken naumltstation som helst trots att det kan finnas begraumlnsningar saring som platsbrist i laringgspaumlnningsstaumlllverket och foumlr liten transformator Ytterligare problem som kan taumlnkas uppstaring aumlr att ledningen inte loumlser ut vid ett fel i elnaumltet eller att selektiviteten inte fungerar som den var avsedd paring grund av att det mobila reservkraftverket inte aumlr lika starkt som det oumlverliggande naumltet Detta aumlr problem som inte tas upp i denna rapport utan alltid foumlrutsaumltts fungera tillfredstaumlllande

16 Disposition

Denna rapport inleds i kapitel 2 med att beskriva hur det svenska elnaumltet aumlr uppbyggt samt foumlrklara hur naumltavgifter och avbrottsersaumlttning fungerar I kapitel 3 ges en bild av hur mobil reservkraft anvaumlnds idag samt foumlrslag paring nya tillaumlmpningsomraringden Detta foumlljs av kapitel 4 daumlr en foumlrklaring ges till vilka typer av kunder och daumlrmed laster som finns i de elnaumlt daumlr de mobila reservkraftverken aumlr taumlnkta att anslutas I kapitel 5 6 och 7 ges en teoretisk foumlrklaring till hur distributionsledningar transformatorer samt

4

mobil reservkraft fungerar Detta foumlljs i kapitel 8 av en genomgaringng av de beraumlkningar som gjorts i rapporten samt en presentation av de beraumlknade resultaten I kapitel 9 goumlrs en ekonomisk jaumlmfoumlrelse som visar var det aumlr mest loumlnsamt att ansluta mobil reservkraft i haumlndelse av ett elavbrott Slutsatser och rekommendationer till fortsatt arbete finns i kapitel 10 Slutligen foumlljer referenslista i kapitel 11 och daumlrefter appendix i kapitel 12

5

2 Bakgrund

21 Elnaumltets uppbyggnad

Det svenska elnaumltet brukar vanligtvis delas in i tre nivaringer stam- regional- samt lokalnaumlt Svenska Kraftnaumlt som aumlr systemansvarig myndighet ansvarar foumlr att det finns en balans mellan produktion och foumlrbrukning samt att det finns en driftsaumlker sammanharingllning av systemet Svenska Kraftnaumlt foumlrvaltar och driver stamnaumltet det vill saumlga kraftledningar foumlr 220 kV och 400 kV med tillhoumlrande anlaumlggningar samt utlandsfoumlrbindelser (Svenska Kraftnaumlt 2005a) Regionnaumlten oumlverfoumlr elenergin paring spaumlnningsnivaringer mellan 30 - 130 kV och aumlr den sammanbindande laumlnken mellan stamnaumltet och de lokala elnaumlten Till regionnaumlten kan dock vissa stoumlrre energikraumlvande industrier anslutas direkt Regionnaumlten aumlgs och foumlrvaltas av regionala naumltaumlgare Lokalnaumlten aumlgs och foumlrvaltas av lokala naumltaumlgare och sammankopplar regionnaumlten med slutanvaumlndare i spaumlnningsintervallet 04-20 kV Lokalnaumlten aumlr uppbyggda paring olika saumltt beroende paring om de aumlr lokaliserade i taumltort eller landsbygd I taumltorter aumlr elnaumltet till stoumlrsta del nedgraumlvt i marken medan det paring landsbygden aumlr vanligare med luftledning Det ska dock poaumlngteras att det i vissa delar av landet satsas stora summor paring att ersaumltta luftledning med kabel paring landsbygd En annan stor skillnad mellan taumltort och glesbygd aumlr att omkopplingsmoumljligheter vid t ex stoumlrningar eller underharingll aumlr betydligt mer begraumlnsade paring landsbygden aumln i taumltorterna

22 Naumltavgifter och avbrottsersaumlttning

221 Naumltavgifter

Naumltavgifter foumlr traditionella laringgspaumlnningsabonnemang aumlr uppdelade i tvaring delar en fast och en roumlrlig Den fasta delen styrs av vilken huvudsaumlkring kunden har vilket betyder att ju stoumlrre huvudsaumlkring och daumlrmed maximalt effektuttag kunden har desto houmlgre fast pris betalar kunden per aringr Den roumlrliga delen styrs av hur mycket elenergi kunden foumlrbrukar Riksdagen beslutade aringr 2002 att under en femaringrsperiod utjaumlmna naumltavgifterna saring att de kommer vara lika stora regionalt Detta betyder att naumltavgifterna i soumldra Sverige senast aringr 2007 skall vara lika stora foumlr kunder med likvaumlrdiga abonnemang (Energimyndigheten 2005) Naumlr daumlremot en ny laringgspaumlnningskund ska anslutas till elnaumltet varierar anslutningsavgiften beroende paring hur elnaumltet ser ut i omraringdet (Energimarknadsinspektionen 2006)

222 Avbrottsersaumlttning

Efter maringnga aringr med aringterkommande laringnga elavbrott har Sveriges Riksdag beslutat att fraringn och med den 1 januari aringr 2006 infoumlra nya regler som avser att staumlrka konsumenternas staumlllning De nya reglerna i ellagen aumlr i foumlrsta hand taumlnkta att staumlrka husharingllens och foumlretagens raumltt till en rimlig kompensation foumlr de problem som uppstaringr

6

vid ett elavbrott De nya reglerna ska aumlven hjaumllpa till att oumlka investeringstakten i elnaumlten och paring det saumlttet goumlra dem saumlkrare De nya reglerna foumlr avbrottsersaumlttning innebaumlr att kunden har raumltt till en schablonmaumlssig ersaumlttning efter 12 timmars elavbrott Den slutliga ersaumlttningen avgoumlrs av elavbrottets totala laumlngd Ersaumlttningen kan dock inte bli laumlgre aumln 2 tvaring procent av ett prisbasbelopp avrundat till naumlrmaste houmlgre hundratal och som houmlgst 300 procent av den totala aringrliga naumltavgiften per avbrott I de tidigare villkoren hade kunden endast moumljlighet att faring ersaumlttning motsvarande 100 procent av den aringrliga fasta naumltavgiften en garingng per aringr oavsett antal avbrott (Regeringskansliet 2006) Enligt den nya lagen kan drabbade kunder ansoumlka om skadestaringnd precis som tidigare Om skadestaringnd beviljas skall avbrottsersaumlttningen avraumlknas fraringn skadestaringndet I tidigare villkor avraumlknades inte avbrottsersaumlttningen fraringn skadestaringndet Ytterligare en aumlndring som tillkommit i den nya ellagen aumlr att naumltaumlgarna aumlr skyldiga att informera sina kunder om sin raumltt till avbrottsersaumlttning om de varit drabbade av ett elavbrott laumlngre aumln 12 timmar (Regeringskansliet 2006) Foumlr att faring en uppfattning om hur stor ersaumlttningen aumlr vid ett laumlngre elavbrott har EON Elnaumlt sammanstaumlllt en tabell foumlr de vanligaste prislistorna som beskriver avbrottsersaumlttningen foumlre och efter 31 december aringr 2005 (Melin 2006)

Tabell 21 Avbrottsersaumlttning foumlre och efter 31 december 2005

Som kan laumlsas i tabell 21 ovan har avbrottsersaumlttning oumlkat avsevaumlrt sedan aringrsskiftet 20052006 Detta kommer sjaumllvklart att staumllla houmlgre krav paring naumltaumlgarna i form av oumlkad leveranssaumlkerhet

Exempel paring avbrottsersaumlttning Som raumlkneexempel tas 20 stycken smaringhus med 16A huvudsaumlkring i glesbyggd som blir utan elleverans under drygt ett dygn Foumlre 31 december 2005 Ersaumlttning 2005 kr586029320 =sdot= Efter 31 december 2005 Ersaumlttning 2006 kr32000160020 =sdot=

7

Som kan ses i raumlkneexemplet ovan har ersaumlttning oumlkar med 26 140 kr vilket motsvarar en oumlkning med 446 I ellagen finns det ytterligare foumlraumlndringar som kommer faring stor inverkan paring hur naumltaumlgare kommer att behoumlva foumlraumlndra sitt arbete framoumlver foumlr att undvika laringngvariga elavbrott Den stoumlrsta foumlraumlndringen aumlr framfoumlrallt att det inte kommer bli tillaringtet med oplanerade elavbrott som oumlverstiger 24 timmar fraringn och med den 1 januari 2011 (Regeringskansliet 2006) Det betyder att de kraftbolag som inte klarar denna graumlns kommer att bryta mot lagen Det finns idag inga angivna sanktioner foumlr de kraftbolag som bryter mot 24 timmarsgraumlnsen men med stor sannolikhet kommer det paring ett eller annat saumltt kosta kraftbolagen pengar varje garingng det intraumlffar Lyckas kraftbolagen inte undvika denna typ av avbrott kommer detta sjaumllvklart bli baringde arbetsamt och kostsamt i framtiden

8

3 Anvaumlndning av mobil reservkraft Mobil reservkraft anvaumlnds runt om i Sverige i dag och en stor anvaumlndargrupp aumlr landets alla naumltaumlgare Reservkraften anvaumlnds i foumlrsta hand till att foumlrse kunder med elenergi daring deras ordinarie elleverans inte aumlr tillgaumlnglig beroende paring ett fel eller en planerad underharingllsaringtgaumlrd i elnaumltet Naumlr ett reservkraftverk kopplas in i en del av elnaumltet som kan vara av varierande storlek fraringnskiljs det fraringn oumlvriga elnaumltet och bildar tillsammans med reservkraftverket en egen ouml Vid denna typ av distributionssaumltt brukar begreppet ouml-drift anvaumlndas Enligt Svenska Kraftnaumlts Aringrsredovisning 2005 (Svenska kraftnaumlt 2005b) innebaumlr ouml-drift att rdquoett elsystem inom ett begraumlnsat geografiskt omraringde drivs lokalt (produktion

oumlverfoumlring och konsumtion av el) Omraringdet kan ha kopplats bort automatiskt fraringn det

oumlvriga naumltet eller kan ha planerats foumlr ouml-driftrdquo

31 Anvaumlndning av reservkraft idag

Naumlr reservkraft anvaumlnds i dag av naumltbolag kopplas dessa ofta in i naumltstationens laringgspaumlnningsstaumlllverk (LSP-staumlllverk) daumlr transformatorn fraringnkopplas Reservkraften levereras sedan ifraringn LSP-staumlllverket ut till kund utan att transformeras upp eller ner till en annan spaumlnningsnivaring Se bild 31 nedan

Bild 31 Anslutning av reservelverk daumlr transformatorn kopplas bort

Storleken paring de reservelverk som ska anslutas bestaumlms av foumlrutom lasten tillaringten distorsion oumlnskad livslaumlngd samt den omgivande miljoumln Eftersom ett reservelverk behoumlver kylning under drift kommer en houmlg omgivningstemperatur medfoumlra att maskinen inte kommer att kunna belastas lika mycket som under normala miljoumlfoumlrharingllanden Livslaumlngden foumlr ett reservkraftverk bestaumlms till stoumlrsta del av underharingll last och temperatur (Elforsk 1995) Paring EON Elnaumlt bedoumlms ett reservelverk ha 10 000 ndash 15 000 drifttimmar under sin tekniska livslaumlngd Reservelverken som anvaumlnds i genomsnitt 400 timmar per aringr har daumlrmed en beraumlknad livslaumlngd mellan 25 och 375 aringr (Krynell 2006) Foumlr att faring en uppfattning om hur stort ett mobilt reservkraftverk aumlr visas nedan bilder paring tvaring olika verk

9

Bild 32 Tvaring olika storlekar paring reservelverk tv 115 kVA och th 556 kVA (GENETECH 2006)

Reservkraftverket till vaumlnster i bild 32 ovan aumlr det mindre av dem tvaring och har en effekt paring 115 kVA medan de houmlgra aumlr det stoumlrre och har en effekt paring 556 kVA Baringda reservelverken har anslutningsspaumlnningen 400 V Aumlven om bild 32 inte aumlr skalenlig aumlr det enkelt konstaterat att det houmlgra reservelverket aumlr avsevaumlrt stoumlrre och klumpigare Vad som skiljer ovanstaringende reservelverk aringt framgaringr av de tekniska data som presenteras i tabell 31 nedan

Tabell 31 Teknisk data foumlr ovanstaringende reservelverk Modell Effekt

(kVA)

Dimensioner

LBH (mm)

Vikt

(kg)

Tankvolym

(l)

Braumlnslekonsumtion

vid fullast

(lh)

GTC 100M 115 421019201580 1950 150 2241 GTV 510M 556 648023602600 6500 430 1044 Som kan ses i tabell 31 ovan skiljer det en hel del mellan de tvaring olika verken Det lilla elverket har en effekt paring 115 kVA och vaumlger 1950 kg vilket innebaumlr att det kan transporteras ut paring plats med hjaumllp av en stoumlrre transportbil Det stoumlrre elverket som har en effekt paring 556 kVA kraumlver lastbilstransport Baringda elverken garingr att faring i ett utfoumlrande som tillaringter en transporthastighet paring 80 kmh Dessa reservelverk aumlr taumlnkta att anslutas till naumltstationer i glesbygdsomraringden daumlr framkomligheten paring vaumlg kan vara begraumlnsad Aumlr detta fallet saring kommer ett stoumlrre och tyngre reservelverk bli svaringrare att placera ut aumln ett laumlttare som bara vaumlger en tredjedel saring mycket Ett mindre reservelverk kommer daumlremot ha svaringrare att klara av en stoumlrre effekt vilket ibland faringr som konsekvens att ett stoumlrre reservelverk maringste anvaumlndas foumlr att kunna foumlrse anlaumlggningen med reservkraft Ytterligare en sak som maringste tas i beaktande naumlr reservkraft kopplas in aumlr braumlnslekonsumtionen vilken aumlr relativ stor vid fullt effektuttag Som kan beraumlknas i tabell 31 ovan kommer baringda reservelverken behoumlva tankas efter fyra till sex timmars drift paring full effekt Det aumlr dock inte saring vanligt att reservelverken koumlrs paring full effekt utan koumlrs oftast paring en laumlgre effekt saring att oumlverbelastning undviks Detta goumlr att braumlnsleparingfyllning inte behoumlver goumlras lika ofta och kan straumlckas ut till cirka 12 timmar (Statens energimyndighet 2005)

10

32 Framtida anvaumlndning av reservkraft

Vid reservkraftsmatning av ett stoumlrre omraringde daumlr ett flertal naumltstationer aumlr inblandade kraumlvs det lika maringnga reservkraftverk som naumltstationer foumlr att aringterstaumllla elleveransen Detta aumlr baringde tidsoumldande och kostsamt daring det kraumlvs ett antal transporter och personal foumlr att koppla in dessa reservelverk i respektive naumltstation Dessutom kommer braumlnsleparingfyllning att bli kostsam daring det kraumlvs att reservelverken tankas flera garingnger per dygn Foumlr att baumlttre kunna saumlkerhetsstaumllla att naumltbolag som t ex EON Elnaumlt ska klara den tidigare naumlmnda 12- timmarsgraumlnsen skulle ett alternativ vara att oumlverfoumlra reservkraft i det befintliga mellanspaumlnningsnaumltet som sammankopplar naumltstationerna i det drabbade omraringdet Detta aringskaringdliggoumlrs i bild 33 nedan Alternativet kan vara en loumlsning istaumlllet foumlr att bygga dyrare elnaumlt som t ex har moumljlighet att reservmatas fraringn ett naumlrliggande elnaumlt

Bild 33 Reservkraftverk som oumlverfoumlr elenergin i mellanspaumlnningsnaumltet

Genom att endast installera ett reservkraftverk som ensamt levererar elenergi till kunderna vid utebliven elleverans istaumlllet foumlr att installera ett reservkraftverk i varje naumltstation kommer avbrottstiden kunna foumlrkortas avsevaumlrt Daumlrmed kommer kunderna vara mer noumljda och naumltbolagen kommer enklare att kunna klara 12-timmarsgraumlnsen och daumlrmed undvika utbetalning av avbrottsersaumlttning Andra foumlrdelar med denna typ av reservkraftsoumlverfoumlring aumlr att braumlnslehanteringen kommer att foumlrenklas avsevaumlrt om endast ett reservelverk ska tankas istaumlllet foumlr t ex fem stycken Enligt EON Elnaumlts egen utredning om mobil reservkraft menar foumlretaget att det fraringn branschens sida behoumlver tas fram instruktioner och speciella aggregat med relaumlskyddsfunktioner foumlr att nyttja reservkraft paring spaumlnning oumlver 1000 V Eftersom detta aumlr naringgot nytt i branschen finns ocksaring behov av regler foumlr hanteringen av reservkraft oumlver 1000 V om detta ska bli ett alternativ i framtiden EON Elnaumlt menar dock att potentialen aumlr stor inom detta omraringde och att arbetet borde paringskyndas (Hjalmar 2005)

11

4 Kunder Det finns maringnga olika typer av kunder paring landsbygden allt fraringn sommarstugor till mindre industrier med varierande laster som staumlller olika krav paring de mobila reservelverken En av de mest begraumlnsande faktorerna aumlr effektbehovet som skiljer sig avsevaumlrt aringt mellan olika kundgrupper daumlr uppvaumlrmningen i regel har den stoumlrsta inverkan Uppvaumlrmningen varierar kraftigt mellan en villa som vaumlrms upp med el och ett annat mindre elenergikraumlvande alternativ vilket betyder att olika stora omraringden kan foumlrses med reservkrafts beroende paring uppvaumlrmningsform Paring landsbygden daumlr reservelverken foumlrst och fraumlmst aumlr avsedda att anvaumlndas finns maringnga lantbrukare som ofta har andra typer av effektkraumlvande utrustning som t ex spannmaringlstorkar Denna typ av torkanlaumlggningar aumlr vanliga i dag av totalt 71 000 lantbruk finns det cirka 34 000 torkanlaumlggningar i bruk (SCB 2002) En tredjedel av alla torkanlaumlggningar torkar spannmaringlen med varmluft vilket aumlr mycket energikraumlvande och i maringnga fall vaumlrms luften med hjaumllp av elenergi Effektbehovet foumlr en torkanlaumlggning varierar kraftigt men foumlr en mindre anlaumlggning aumlr effektbehovet i storleksordningen 30-60 kW Detta kommer sjaumllvklart faring konsekvenser i ett elnaumlt som ska foumlrses med reservkraft av ett mindre elverk Det boumlr daumlrfoumlr finnas restriktioner foumlr hur denna typ av elenergikraumlvande anlaumlggningar faringr anvaumlndas daring dessa aumlr anslutna till ett naumlt som matas av ett mobilt reservkraftverk Utoumlver det aktiva effektuttaget som i dagligt tal ofta foumlrenklas till enbart effektuttaget finns det andra faktorer som kommer att spela roll naumlr kunderna i ett visst omraringde reservkraftsmatas Det som aumlven har en inverkan paring reservelverket aumlr vilken typ av effekt den enskilde kunden anvaumlnder sig av Alla kunder som aumlr anslutna till ett elnaumlt aumlr i regel kategoriserade enligt en foumlrutbestaumlmd lista som bland annat anger kundens effektfaktor cos φ EON Elnaumlts lista oumlver olika typer av kunder visas i bilaga 1 daumlr effektfaktorn varierar mellan 085 och 098 Effektfaktorn anger hur den aktiva effekten foumlrharingller sig till den skenbara effekten Det aumlr vanligtvis den skenbara effekten som aumlr angiven foumlr ett reservkraftverk och det aumlr daumlrmed den som kommer att begraumlsa lastuttaget Sambandet mellan effektfaktorn aktiv och skenbar effekt visas i en effekttriangel Denna aringskaringdliggoumlrs i bild 41 nedan

daumlr S Skenbar effekt VA P Aktiv effekt W Q Reaktiv effekt var

Bild 41 Effekttriangel

12

Den skenbara effekten beraumlknas enligt sambandet nedan

ϕcos

PS = [ ]VA (41)

Bild 41 ovan kallas vanligen foumlr effekttriangeln och i den raumlknas den reaktiva effekten Q positiv foumlr laster av induktiv karaktaumlr medan den raumlknas negativ foumlr laster av kapacitiv karaktaumlr Det aumlr viktigt att kaumlnna till att kunderna genom sin last ger upphov till reaktiv effekt av induktiv karaktaumlr medan ledningar med houmlgre spaumlnning ger upphov till reaktiv effekt av kapacitiv karaktaumlr Kundernas last kommer till en viss graumlns variera oumlver dygn ocheller saumlsong mycket beroende paring typ av uppvaumlrmningssystem Variationen oumlver dygnet spelar en mindre roll eftersom reservelverket alltid maringste hantera det maximala effektuttaget under dygnet Detta foumlr att det skulle bli oharingllbart att koppla in och ur laster manuellt under dygnet beroende paring lastsituationen Aumlr daumlremot en stor del av kunderna som ansluts till reservkraftverket elvaumlrmekunder kommer belastning emellertid att skilja sig aringt oumlver aringret

41 Motorstart

411 Direktstartad asynkronmotor

En motor ger upphov till en stor startstroumlm till skillnad fraringn t ex en el-patron som vaumlrmer en villa Detta betyder att ett reservelverk maringste kunna generera denna houmlga startstroumlm aumlven om detta enbart behoumlvs under naringgra faring sekunder Aumlr inte detta moumljligt blir foumlljden att reservkraftverkets oumlverlastskydd automatiskt fraringnkopplar lasten Startstroumlmmen vid direktstart av asynkronmotorer ligger vanligtvis i intervallet 25 - 8 garingnger motorns maumlrkstroumlm Vid normal drift daring naumltstationen aumlr ansluten till ett starkare naumlt finns det regler foumlr hur stor motor som faringr direktstartas Elleverantoumlrerna foumlreskriver vanligtvis att en kortsluten trefasmotor inte faringr direktstartas om maumlrkeffekten oumlverstiger 4 kW vid kontinuerlig drift Specialtillstaringnd kan dock farings foumlr direktstart av stoumlrre motorer (Alfredsson och Cronqvist 1996) EBR (El-byggnadsrationalisering) aumlr ett system foumlr rationell planering byggnation och underharingll av eldistributionsanlaumlggningar 04 ndash 145 kV som drivs av representanter fraringn Svensk Energis medlemsfoumlretag De har skapat tumregler paring hur stora motorer som faringr startas i ett elnaumlt som reservkraftsmatas Dessa regler aumlr taumlnkta att anvaumlndas foumlr att uppskatta noumldvaumlndig generatorstorlek vid en tillaringten spaumlnningssaumlnkning av 15 av nominell spaumlnning Beroende paring vilken startutrustning som finns till motorn aumlr kravet paring startstroumlmmens storlek olika (Elforsk 1995) Tumregler foumlr hur stor motorn faringr vara avseende storleken paring generator ges nedan Foumlr en motor med stjaumlrntriangelstart och vid anvaumlndning av mjukstart Motorns maumlrkeffekt i kW 3 lt Generatorns maumlrkeffekt i kVA

13

Foumlr en motor med direktstart Motorns maumlrkeffekt i kW 9 lt Generatorns maumlrkeffekt i kVA Skulle det finnas flera motorer som kan komma att starta samtidigt ska moumljlighet till foumlrregling mot samtidig start undersoumlkas Exempel paring stoumlrre motorer som kan taumlnkas finnas ute hos kunder i glesbyggd aumlr t ex lantbrukarnas bevattningspumpar som enbart anvaumlnds under naringgra maringnader paring sommaren Dessa bevattningspumpar varierar i storlek och kan i vissa fall ha en effekt paring 75 kW vilket i saring fall skulle kraumlva att generatorn kan producera en aktiv effekt motsvarande 675 kW om motorn aumlr direktstartad Eftersom denna enskilda pump kommer att ta stor effekt i anspraringk och paring saring vis kraumlva att reservkraftverket aumlr kraftigt oumlverdimensionerat foumlr att klara startstroumlmmen aumlr det laumlmpligt att ha naringgon form av restriktioner vid bevattning Detta gaumlller inte enbart bevattningspumpar som aumlr ansluta till elnaumltet utan alla stoumlrre motorer

14

5 Distributionsledningar Distributionsledningar finns i flera olika utfoumlranden daumlr ledar- och isolationsmaterial aumlr olika Generellt kan dessa dock delas in i kategorierna luftledningar och kabel

51 Luftledningar

Luftledningar kan generellt delas upp i tvaring olika typer oisolerad och isolerad lina vilka finns i tvaring olika materialutfoumlranden aluminium (AL) och aluminium med jaumlrnkaumlrna (FeAl) I mycket saumlllsynta fall kan aumlven kopparlina (Cu) foumlrekomma

511 Oisolerad luftledning

Oisolerad luftledning har inte ett skyddande houmllje runt respektive lina utan faumlsts direkt paring isolatorn som utgoumlr isolation mellan lina och stolpe Detta goumlr att ledningen aumlr kaumlnslig mot yttre faktorer saringsom vaumlder vind faringglar osv En vanligt foumlrekommande dimension paring linan aumlr 99 mm2 vilken har en total ytterdiameter paring 128 mm (Onninen 2006) Ett exempel paring en oisolerad lina visas i bild 51 nedan

Bild 51 Oisolerad lina (Birkouml 2005)

512 Isolerad luftledning

Isolerad luftledning aumlr upphaumlngd paring samma saumltt som oisolerad luftledning men har aumlven ett skyddande houmllje runt respektive lina i form av en tunnare plastbelaumlggning Houmlljet aumlr inte avsett som naringgot skydd mot beroumlring utan snarare ett skydd mot jordfel som t ex kan uppstaring daring ett traumld faller paring ledningen vilket goumlr ledningen driftsaumlkrare Anledningen till detta aumlr att ledningen daring taringl en stoumlrre paringfrestning som t ex uppstaringr naumlr ett traumld faller paring ledningen Belastningen som traumldet medfoumlr paring luftledningen tas daring upp av alla tre linorna vilket goumlr att de inte lika laumltt brister Isolerad luftledning byggs vanligtvis med ett mindre avstaringnd mellan linorna aumln traditionell oisolerad luftledning vilket aumlr moumljligt tack vare den isoleringen som finns runt respektive lina Precis som foumlr oisolerad lina aumlr en vanlig dimension 99 mm2 men i och med dess skyddande houmllje blir den groumlvre aumln vanlig oisolerad lina En isolerad lina med dimensionen 99 mm2 har en total ytterdiameter paring cirka 18 mm (Onninen 2006) Se bild 52 nedan

Bild 52 Isolerad lina (Birkouml 2005)

15

513 Kapacitiv generering i luftledningsnaumlt

Luftledningar genererar en saring kallad distribuerad kapacitans laumlngs hela sin straumlckning dels mellan varje fasledare och marken och dels mellan respektive fasledare Detta aringskaringdliggoumlrs i bild 53 nedan

Bild 53 Kapacitanser i ett luftledningsnaumlt

Som kan ses i bild 53 ovan delas kapacitansen i en luftledning upp i tvaring delar egen- och oumlmsesidig kapacitans Den oumlmsesidiga kapacitansen aumlr den kapacitans som bildas mellan ledningens faser medan egenkapacitansen bildas mellan fasledarna och jord Summan av egen- och oumlmsesidig kapacitansen (Ce och Couml) bildar ledningens totala kapacitans som har namnet driftkapacitans Cd (Andersson och Blomqvist 1997) Foumlr ett luftledningsnaumlt aumlr den distruberade kapacitansen relativt liten Med anledning av detta beraumlknas inte delkapacitanserna var foumlr sig utan den totala driftkapacitansen beraumlknas direkt med sambandet 51 nedan

sdotsdotsdot

=

r

cbaCd 3

ln18

1 [ ]kmFmicro (51)

daumlr a b och c medelavstaringndet mellan fasledarena m r fasledarens radie m Oavsett vilken typ av mark som finns under luftledningen utgaringr man ifraringn att potentialen aumlr noll vid markytan (Stenborg 1997)

16

52 Jordkabel

Jordkabel finns i en maumlngd olika utfoumlranden med olika tvaumlrsnittsarea och maumlrkspaumlnning vilka grovt kan delas in i en- och flerledarekabel De flesta lite groumlvre kablar har ledare som aumlr tillverkade av aluminium Hur mycket isolering en kabel har aumlr till stoumlrsta del beroende av kabelns maumlrkspaumlnning houmlgre maumlrkspaumlnning ger groumlvre isolering I bild 54 visas en treledar mellanspaumlnningskabel med maumlrkspaumlnningen 12 kV i genomskaumlrning

Bild 54 Treledar mellanspaumlnningskabel i genomskaumlrning (Elektroskandia 2006)

521 Kapacitiv generering i kabelnaumlt

Kablar genererar precis som luftledningar en saring kallad distribuerad kapacitans laumlngs hela sin straumlckning mellan dels varje fasledare och skaumlrmen dels mellan respektive fasledare Kabels kapacitanser kan precis som en luftledning delas in i egen- samt oumlmsesidig kapacitans Som framgaringr av bild 54 ovan aumlr avstaringndet mellan fasledarna och det jordande houmlljet runt kabeln avsevaumlrt mycket mindre aumln foumlr en luftledning Detta leder till att egenkapacitansen fraringn en kabel aumlr betydligt mycket houmlgre aumln foumlr en luftledning med samma tvaumlrsnittsarea och spaumlnning Daumlremot aumlr den oumlmsesidiga kapacitansen som genereras mellan fasledarna i en treledar mellanspaumlnningskabel lika med noll eftersom ledarnas inre ledande skiktet har samma spaumlnningspotential som skaumlrmen d v s noll Mellanspaumlnningskabelns kapacitanser visas i bild 55 nedan

Bild 55 Kapacitanser i en- och tre-ledar kabel

17

Foumlr en enledarkabel med omgivande skaumlrm eller en treledarkabel med skaumlrm runt varje ledare ges kapacitansen av foumlljande samband (Kraftkabelhandboken) Kapacitansen C aumlr i detta fall lika med driftkapacitansen Cd

d

DkC

ln

εsdot= [ ]kmFmicro (52)

Daumlr k aumlr en konstant med vaumlrdet 00556 ε aumlr det relativa isolermaterialets dielektriska konstant foumlr det isolerande skiktet mellan ledare och skaumlrm Konstanten ε aumlr beroende av vilket material isolerskiktet aumlr tillverkat av I de kabeltyper som anvaumlnds mest i dag aumlr de vanligaste isolermaterialen PEX och PVC vilka har konstanten ε = 23 respektive ε =50 I de beraumlkningar som aumlr gjorda i denna rapport har uteslutande kabel med PEX isolering anvaumlnts Foumlr en treledar kabel daumlr respektive ledare saknar individuell skaumlrm eller inre ledande skikt se bild 54 aumlr det svaringrare att raumlkna ut C och Cd Kapacitanserna aumlr i dessa fall inte lika Foumlr att enklare kunna faststaumllla Cd maringste delkapacitanserna foumlrst maumltas i kabeln Naumlr detta goumlrs delas foumlrst kapacitanserna upp i delkapacitanser Crsquo och Crsquorsquo som maumlts paring foumlljande saumltt Delkapacitansen Crsquo maumlts mellan en fasledare och de oumlvriga fasledarna som aumlr foumlrbundna med skaumlrmen och daumlr Crsquo motsvarar

oumle CCC sdot+= 2 [ ]kmFmicro (53) Daumlrefter foumlrbinds alla tre ledarna med varandra och daring maumlts delkapacitansen Crsquorsquo mellan ledarna och skaumlrmen och daumlr Crsquorsquo motsvarar

eCC sdot= 3 [ ]kmFmicro (54) Naumlr baringda delkapacitanserna aumlr givna kan sedan driftkapacitansen Cd beraumlknas enligt

oumled CCC sdot+= 3 [ ]kmFmicro (55) Driftkapacitansen foumlr mellanspaumlnningskablar aumlr i de flesta fallen uppmaumltt och redovisad av kabeltillverkaren

18

53 Tillskott och foumlrluster i ledningar

Foumlr att foumlrstaring hur en ledning fungerar aumlr det laumlmpligt att som modell anvaumlnda ett ersaumlttningsschema vilken visar vilka parametrar som aumlr av betydelse och maringste tas i beaktande vid elektriska beraumlkningar Ersaumlttningsschemat foumlr en ledning visas i bild 56 nedan

531 Ersaumlttningsschema

Bild 56 Ersaumlttningsschema

I bild 56 ovan ser man en generator som genererar elektrisk energi och sedan oumlverfoumlr denna till en belastning via en ledning som aumlr ansluten mellan de baringda objekten

532 Parametrar i ersaumlttningsschema

Ur elektrisk synvinkel bestaringr en ledning av en resistans R och en reaktans X Dessa storheter beror paring ett antal olika parametrar som visas i sambanden (56) och (57) nedan (Kraftkabelhandboken)

ARledning

ρ= [ ]kmΩ (56)

daumlr ρ resistiviteten kmmm 2sdotΩ A ledarens tvaumlrsnittsarea 2mm

LfX ledning sdotsdotsdot= π2 [ ]kmΩ (57)

daumlr f frekvensen Hz L induktansen kmH

19

Foumlr en given ledning finns baringde ρ och L angivna i ledningstabeller Ett annat samband som anvaumlnds vid elektriska beraumlkningar aumlr susceptansen B som beraumlknas enligt sambandet (58) nedan

lCfBledning sdotsdotsdotsdot= π2 [ ]S (58) daumlr C kapacitansen kmF l ledningslaumlngden km Naumlr resistans reaktans och susceptans beraumlknas foumlr olika komponenter aumlr det viktigt att beraumlkningen goumlrs vid samma spaumlnning och frekvens Foumlr samtliga beraumlkningar i rapporten aumlr spaumlnningen 11 kV och frekvensen 50 Hz Mellan ledningen och marken alternativt skaumlrmen i en kabel bildas en kondensator som ger upphov till en reaktiv effekt naumlr ledningen aumlr spaumlnningssatt Denna reaktiva effekt kommer att ge ett tillskott i anlaumlggningen som maringste tas om hand Detta aumlr vanligtvis inget problem under normal drift daring anlaumlggningen aumlr ansluten till ett starkt oumlverliggande naumlt som paring ett enkelt saumltt kan ta hand om detta reaktiva tillskott Kopplas oumlverliggande naumlt bort och ersaumltts med ett mobilt reservkraftverk kommer detta ensamt vara tvunget att hantera det eventuella reaktiva oumlverskottet Det kapacitiva bidrag en ledning genererar ges ur foumlljande samband (Petterson och Blomqvist 1986)

21 CCC QQQ += [ ]var (59) daumlr

1CQ aumlr det kapacitiva bidraget fraringn den foumlrsta halvan av ledningen

2CQ aumlr det kapacitiva bidraget fraringn den sista halvan av ledningen Dessa storheter kan beraumlknas med sambanden (510) och (511) som foumlljer nedan (Petterson och Blomqvist 1986)

211 2

2 UC

fQC sdotsdotsdotsdot= π [ ]var (510)

222 2

2 UC

fQC sdotsdotsdotsdot= π [ ]var (511)

daumlr f frekvensen Hz C kapacitansen F

1U inmatningsspaumlnningen V

2U utmatningsspaumlnningen V

20

533 Aktiva och reaktiva foumlrluster i ledningar

Varje ledning inneharingller en resistans och en reaktans vilka ger upphov till aktiva och reaktiva foumlrluster Eftersom dessa foumlrluster tillkommer utoumlver sjaumllva lasten behoumlver dessa adderas foumlr att faring de totala aktiva och reaktiva effekterna Det aumlr dessa foumlrluster plus sjaumllva lasten som det mobila reservkraftverket maringste klara av att hantera De aktiva och reaktiva foumlrlusterna beraumlknas genom sambanden (512) och (513) nedan

2

2

22

2

2

2

minussdot+

sdot=

U

QQR

U

PRP C

LedningLedningf [ ]W (512)

( )21

2

2

22

2

2

2CC

CLedningLedningf QQ

U

QQX

U

PXQ +minus

minussdot+

sdot= [ ]var (513)

daumlr R resistansen Ω X reaktansen Ω Foumlr att faring en indikation paring hur stora tillskott ocheller foumlrluster som uppstaringr i en ledning goumlrs en beraumlkning foumlr en kabel respektive luftledning enligt angivna data nedan

Tabell 51 Inparametrar foumlr jaumlmfoumlrelse av tillskottfoumlrluster i ledningsnaumlt Luftledning (Al) Kabel (Al)

Spaumlnning (V) 11000 11000 Tvaumlrsnittsarea (mm2) 99 95 Ledningslaumlngd (km) 10 10 Aktivt effektuttag (kW) 50 50 Effektfaktor vid last 085 085 Kapacitans (microFkm) 0009 033 Ledningsresistans (Ωkm) 02855 02975 Ledningsreaktans (Ωkm) 1085 09739

Anvaumlnds vaumlrdena fraringn tabell 51 i sambanden 510 511 512 513 och ingen haumlnsyn tas till spaumlnningsfall i ledningen kan de aktiva respektive reaktiva foumlrlusterna beraumlknas Beraumlkningarna aumlr gjorda i Matlab och beraumlkningskoden finns i bilaga 2 Resultaten presenteras i tabell 52 nedan

Tabell 52 Resultat av jaumlmfoumlrelse mellan luftledning och kabel Luftledning (Al) Kabel (Al)

Reaktiv last (kvar) 310 310 Aktiva foumlrluster (kW) 0083 0086 Reaktiva foumlrluster (kvar) -333 -12542 Reaktivt netto (kvar) 2767 -9442

21

Som kan ses i tabell 52 behoumlver reservelverket generera 2767 kvar i fallet med luftledning medan i fallet med kabel kommer ett oumlverskott paring 9442 kvar att skapas Detta reaktiva oumlverskott kommer ha en motsatt riktning i foumlrharingllande till den aktiva effekten d v s tillbaka i mot reservelverket Detta reaktiva oumlverskott maringste saringledes tas om hand av reservelverket

534 Konsekvenser foumlr mobil reservkraft

Som kan ses utifraringn resultaten i tabell 52 ovan aumlr de aktiva foumlrlusterna i baringde luftledning och kabel relativt smaring Eftersom dessa foumlrluster aumlr smaring kommer de inte belasta ett mobilt reservelverk saumlrskilt mycket i foumlrharingllande till den last som kunderna tar ut Jaumlmfoumlrs de reaktiva foumlrlusterna som en tio kilometers mellanspaumlnningsledning ger upphov till med de aktiva foumlrlusterna aumlr de foumlrstnaumlmnda foumlrlusterna betydligt houmlgre Beroende paring om elnaumltet aumlr uppbyggt av luftledning eller kabel kommer detta faring vaumlldigt skilda konsekvenser foumlr det mobila reservkraftverk som ska leverera elenergi till den bortkopplade anlaumlggningen Jaumlmfoumlrs de reaktiva foumlrlusterna i luftledningen med kabeln kan det enkelt konstateras att luftledningen endast tillfoumlr en mindre del av den reaktiva effekt som reservkraftverket annars hade faringtt producera Kabeln kommer daumlremot att generera en avsevaumlrt mycket stoumlrre maumlngd reaktiv effekt aumln luftledningen I ovanstaringende exempel genererar kabeln drygt 37 garingnger mer reaktiv effekt aumln luftledningen Detta betyder att reservkraftverket maringste kunna konsumera detta oumlverskott av reaktiv effekt som kabeln genererar Det aumlr saringledes en foumlrutsaumlttning att det mobila reservelverket kan konsumera det reaktiva oumlverskott som inte tas ut av kunderna Kan inte det mobila reservkraftverket konsumera reaktiv effekt kommer det reaktiva effektuttaget hos kund vara en begraumlnsande faktor foumlr moumljlig ledningslaumlngd

22

6 Transformatorer Transformatorer kan ur elektrisk synvinkel ses som en resistans R och en reaktans X paring samma saumltt som en ledning Foumlr att beraumlkna transformators resistans och reaktans behoumlvs uppgifter om de procentuella resistans respektive reaktansspaumlnningsfallet er ex Dessa kan enkelt tas fram foumlr en specifik transformator i t ex Facilplus spatialE som aumlr EON Elnaumlts naumltinformationssystem Oumlnskas daumlremot generella vaumlrden foumlr en transformator kan ABBs tabell foumlr standardtransformatorer anvaumlndas vilken visas i bilaga 9 I ABBs tabell aumlr endast den procentuella kortslutningsspaumlnningen ek given och den beraumlknas enligt samband 61 nedan

22xrk eee += [ ] (61)

Anledningen till att endast ek aumlr angiven aumlr att procentuella kortslutningsresistansen er alltid aumlr relativt liten i foumlrharingllande till procentuella kortslutningsreaktansen ex och daring goumlrs ofta approximationen er = 0 vilket ger ex asymp ek Foumlr att sedan beraumlkna kortslutningsresistansen RT och kortslutningsreaktansen XT anvaumlnder man sambanden 62 och 63 nedan (Petterson och Blomqvist 1986)

n

nrT

S

UeR

2

100sdot= [ ]Ω (62)

n

nxT

S

UeX

2

100sdot= [ ]Ω (63)

daumlr Un den huvudspaumlnning som transformatorresistansen haumlnfoumlrs till kV Sn transformatorns maumlrkeffekt MVA

62 Foumlrluster i en transformator

En distributionstransformator ger upphov till tre olika typer av foumlrluster

bull Tomgaringngsfoumlrluster ][WPtomgaringng bull Belastningsfoumlrluster ][WPbelastning bull Reaktiva foumlrluster [var]foumlrlustQ

Dessa foumlrluster beskrivs under respektive rubrik nedan

621 Tomgaringngsfoumlrluster

Tomgaringngsfoumlrlusterna i en transformator aumlr helt oberoende av den anslutna lasten Dessa beror istaumlllet helt paring transformatorns storlek desto stoumlrre transformator desto stoumlrre tomgaringngsfoumlrluster En tillaumlmpbar tumregel aumlr att tomgaringngsfoumlrlusterna aumlr i storleksordningen 02 procent utav transformatorns maumlrkeffekt (Lindahl 2006) Foumlr en transformator med maumlrkeffekten 200 kVA kommer saringledes tomgaringngsfoumlrlusterna vara

23

WPtomgaringng 4002000000020 =sdot=

Tomgaringngsfoumlrlusterna aumlr saring smaring i foumlrharingllande till transformatorns maumlrkeffekt att de i maringnga sammanhang antas vara foumlrsumbara

622 Belastningsfoumlrluster

Belastningsfoumlrlusterna i en transformator beror av hur stor belastningsgraden aumlr En tumregel aumlr att vid full last aumlr belastningsfoumlrlusterna i storleksordningen 1 procent av transformatorns maumlrkeffekt (Lindahl 2006) Foumlr en transformator med maumlrkeffekten 200 kVA kommer saringledes belastningsfoumlrlusterna att vara

WPbelastning 2000200000010 =sdot=

Aumlven belastningsfoumlrlusterna aumlr foumlrharingllandevis smaring jaumlmfoumlrt med transformatorns maumlrkeffekt Som har naumlmnts tidigare goumlrs ibland approximationen ex asymp ek och er = 0 vilket betyder att ingen haumlnsyn tas till de aktiva foumlrlusterna utan enbart till de reaktiva foumlrlusterna

623 Reaktiva foumlrluster

De stoumlrsta och inte foumlrsumbara foumlrlusterna i en transformator aumlr de reaktiva foumlrlusterna Naumlr dessa foumlrluster beraumlknas antas tomgaringngsfoumlrlusterna vara foumlrsumbara och att transformatorn aumlr fullt belastad Belastningsfoumlrlusterna antas vara 1 procent utav transformatorns maumlrkeffekt vilket ger en foumlrlust paring 2000 W enligt tidigare beraumlkning Foumlr att kunna beraumlkna de reaktiva foumlrlusterna foumlr en 200 kVA transformator behoumlvs uppgifter om re och xe Dessa aumlr haumlmtade fraringn en standard 200 kVA transformator hos EON Elnaumlt

Foumlrharingllandet ggre

e

r

x 331783

asymp= visar sedan hur stora de reaktiva foumlrlusterna aumlr i

foumlrharingllande till de aktiva foumlrlusterna I detta fall aumlr de reaktiva foumlrlusterna cirka tre garingnger stoumlrre aumln de aktiva foumlrlusterna De reaktiva foumlrlusterna i en 200 kVA transformator aumlr daumlrmed i storleksordningen

var600020003 kQ foumlrlust =sdotasymp Detta betyder att den reaktiva foumlrlusten i en 200 kVA transformator aumlr cirka 3 procent av dess maumlrkeffekt (Johansson 2006)

24

7 Det mobila reservkraftverket De mobila reservkraftverk som aumlr taumlnkta att anvaumlndas i mellanspaumlnningsnaumltet aumlr i storleksordningen 100-800 kVA daumlr de flesta aumlr utrustade med en synkrongenerator Teoretiskt innebaumlr detta bland annat att generatorns foumlrmaringga att producera alternativt konsumera reaktiv effekt kan styras Ska generatorn leverera reaktiv effekt till elnaumltet ska I m gt Im0 och kallas daring foumlr oumlvermagnetiserad medan om den ska konsumera reaktiv effekt ska I m lt Im0 och kallas daring foumlr undermagnetiserad Rent praktiskt styrs magnetiseringsstroumlmmen av generatorns spaumlnningsregulator som i sin tur maumlter naumltspaumlnningen (Alfredsson och Cronqvist 1996) Ses detta ur en teoretisk synvinkel bestaumlms magnetiseringsbehovet av sambandet 71 nedan

0m

m

n

r

I

I

U

E= (71)

daumlr Er inducerad emk (fas till jord) V Un generatorns maumlrkspaumlnning V I bild 71 visas ovanstaringende storheter i en schematisk bild oumlver en synkrongenerator

Bild 71 Schematisk bild oumlver en synkrongenerator

Den aktiva effekten P i en synkronmaskin paringverkas inte av aumlndringar som t ex naumltspaumlnningsvariationer eller variationer av emkn utan bestaumlms av den mekaniska axeleffekten som motorn levererar Den aktiva effekten beraumlknas med hjaumllp av samband 72 nedan

d

fr

X

UEP

Θsdotsdotsdot=

sin3 [ ]W (72)

Som tidigare naumlmnts kommer den inducerade emkn Er att foumlraumlndras daring magnetiseringsstroumlmmen Im varieras Foumlr att foumlrhindra att den aktiva effekten P foumlraumlndras samtidigt som magnetiseringsstroumlmmen Im varieras kommer samtidigt belastningsvinkeln Θ att aumlndras

25

Naumlr det gaumlller den reaktiva effekten Q saring aumlr den vid en konstant naumltspaumlnning till stor del beroende av den inducerade emk Er men aumlven till en mindre del av den aktiva effektens storlek Denna ger upphov till en del av den reaktiva spaumlnningen (XdIa) vilken svarar direkt mot den aktiva stroumlmmen Iacosφ och denna kraumlver en viss reaktiv effekt Den reaktiva effekten beraumlknas genom samband 73 nedan

d

fr

d

f

X

UE

X

UQ

Θsdotsdotsdotminus

sdot=

cos33 2

[ ]var (73)

daumlr Qlt0 oumlvermagnetisering Qgt0 undermagnetisering Foumlr att se hur alla storheter haumlnger samman visas tvaring olika visardiagram i bild 72 ett foumlr oumlvermagnetisering och ett foumlr undermagnetisering I baringda visardiagrammen aumlr statorstroumlmmen Ia riktstorhet (Alfredsson och Cronqvist 1996)

Bild 72 Visardiagram foumlr oumlver- respektive undermagnetisering

Foumlr en synkrongenerator finns det ett antal begraumlnsningar naumlr det gaumlller dess foumlrmaringga att producera och konsumera effekt Dessa begraumlnsningar aumlr naturligtvis vaumlsentliga att kaumlnna till innan ett reservelverk kopplas in och ensamt ska foumlrse en anlaumlggning med elenergi Naumlr det gaumlller synkrongeneratorer finns det fyra stabilitetsgraumlnser som generatorn maringste haringlla sig inom foumlr att generatorn ska fungera paring avsett vis (Samuelsson 2006) De fyra stabilitetsgraumlnserna aumlr

1 Rotorns uppvaumlrmningsgraumlns bestaumlmmer |E|max 2 Statorns uppvaumlrmningsgraumlns bestaumlmmer |S|max och |IA|max 3 Motorns maximala axeleffekt bestaumlmmer Pmax 4 Generatorns laumlgsta magnetisering bestaumlmmer |E|min

Foumlr att aringskaringdliggoumlra hur ovanstaringende stabilitetsgraumlnser paringverkar generatorns effektgraumlnser har dessa ritats in i ett saring kallat kapabilitetsdiagram Detta visas i bild 73 nedan

26

Bild 73 Kapabilitetsdiagram foumlr en synkrongenerator

I bild 73 ovan visar den markerade ytan arbetsomraringdet foumlr generatorn Begraumlnsningslinjerna ett och tvaring aumlr satta foumlr att inte temperaturen i rotor respektive stator ska bli foumlr houmlga och foumlrstoumlra generatorn Som kan ses i bild 73 ovan begraumlnsar dessa baringde generatorns moumljlighet till att leverera aktiv respektive reaktiv effekt samt att absorbera reaktiv effekt utanfoumlr det markerade omraringdet Skaumlrningspunkten mellan begraumlnsningslinje ett och tvaring anger normalt generatorns maumlrkdriftdata naumlr det gaumlller levererad aktiv- och reaktiv effekt Anledningen aumlr att dessa baringda linjers skaumlrningspunkt motsvarar ett optimum foumlr levererad aktiv- och reaktiv effekt Begraumlnsningslinje tre markerar den maximala aktiva effekt motorn kan laumlmna paring axeln som sammankopplar motor och generator Den fjaumlrde och sista begraumlnsningslinjen visar generatorns laumlgsta magnetisering foumlr att kunna fasas paring elnaumltet Aumlr magnetiseringen laumlgre riskeras ett saring kallat ur fas-fall farings vilket betyder att generatorn inte kommer arbeta vid samma faslaumlge som det elnaumlt den ansluts till Arbetar inte generatorn vid samma faslaumlge som elnaumltet maringste den kopplas bort och kommer saringledes inte att tillfoumlra naringgon elenergi till det anslutna elnaumltet vilket aumlr dess normala uppgift Naumlr ett mobilt reservkraftverk ansluts till ett elnaumlt och ensamt ska foumlrse anlaumlggningen med elenergi aumlr det viktigt att den aktiva och reaktiva effekten aldrig kommer utanfoumlr det markerade omraringdet i bild 73 Skulle detta haumlnda kommer med stoumlrsta sannolikhet reservkraftverkets effektskydd loumlsa ut med resultatet att elleveransen upphoumlr omedelbart ABB som aumlr en av landets ledande tillverkare av reservkraftverk har ett stoumlrre utbud av olika storlekar och modeller men anvaumlnder enbart synkrongeneratorer fraringn Stamford Dessa generatorer aumlr inte konstruerade foumlr att kunna absorbera reaktiv effekt De generatorer som levereras med reservkraftverken fraringn ABB i dag kan alltsaring

27

enbart arbeta med induktiva laster vilket betyder att ledningen inte faringr generera mer reaktiv effekt aumln vad lasten konsumerar (Hagelin 2006) Detta kommer saringledes att bli viktigt att taumlnka paring naumlr en liten last tillsammans med en laumlngre mellanspaumlnningskabel ansluts till ett reservkraftverk och ensamt ska foumlrse anlaumlggningen med elenergi Skulle kabeln generera mer reaktiv effekt aumln vad kunderna foumlrbrukar innebaumlr det att generatorn hamnar i den nedre halvan i bild 73 vilket innebaumlr att generatorn maringste konsumera reaktiv effekt Detta betyder att laringnga mellanspaumlnningskablar tillsammans med smaring effektuttag kommer bli en begraumlnsande faktor vid oumlverfoumlring av reservkraft i mellanspaumlnningelnaumltet

28

8 Beraumlkning av effektbehov och ledningslaumlngd Foumlr att faring en uppfattning om hur laringnga straumlckor elenergin fraringn reservkraftverken kan oumlverfoumlras presenteras i detta kapitel tvaring olika fall dels ett generellt dels ett verkligt naumlt Anledningen till att denna uppdelning aumlr gjord aumlr foumlr att foumlrst se hur laumlngden paring mellanspaumlnningsledningen paringverkar det mobila reservelverket generellt Det verkliga naumltet kommer sedan att ge en indikation paring hur det skulle se ut i ett naumlt daumlr vinsten hade varit stor om man kunde oumlverfoumlra reservkraften i mellanspaumlnningsnaumltet Foumlr att kunna goumlra noumldvaumlndiga beraumlkningar har tre olika program anvaumlnts Facilplus Spartial Excel och PSSE

81 Beraumlkningsprogram program

811 Facilplus Spatial

Facilplus Spatial aumlr ett naumltinformationssystem som anvaumlnds inom energibranschen och aumlr framtaget av ABB och Digpro AB Systemet finns i flera olika utfoumlrande beroende paring vad det ska anvaumlndas till Flera elnaumltsfoumlretag daumlribland EON Elnaumlt anvaumlnder sig av detta system som heter Facil SpatialE I systemet finns ett antal olika digitala kartor daumlr alla komponenter aumlr inritade enligt sina verkliga koordinater Paring EON Elnaumlt aumlr aumlven systemet kopplat till driftoumlvervakningssystemet Eldorado och affaumlrssystemet SAP I och med kopplingen till SAP finns noumldvaumlndiga kunduppgifter som t ex var kunden aumlr ansluten samt hur stor elfoumlrbrukningen aumlr per aringr Effektberaumlkning I Facilplus finns moumljligheten att goumlra effektberaumlkningar foumlr t ex en naumltstation Detta kan goumlras i och med att energifoumlrbrukningen per aringr finns att tillgaring via SAP Naumlr energifoumlrbrukningen per aringr aumlr kaumlnd kan belastningen P approximativt beraumlknas genom att anvaumlnda Velanders metod (Petterson och Blomqvist 1986)

WkWkPVelander sdot+sdot= 21 [ ]kW (81)

daumlr W energiuttaget aringrkWh k1 konstant k2 konstant Konstanterna k1 och k2 aumlr erfarenhetsmaumlssigt erharingllna konstanter som varierar mellan olika belastningar som beraumlknas med hjaumllp av maumltningar i befintligt elnaumlt I bilaga 1 visas EON Elnaumlts samtliga Velander konstanter foumlr alla deras kundkategorier Foumlr att sedan beraumlkna den reaktiva effekten Q anvaumlnds samband 82 nedan

ϕtansdot= PQ [ ]vark (82)

daumlr φ beraumlknas med hjaumllp av effektfaktorn cos φ som aumlr uppskattad foumlr olika typer kunder och varierar mellan 085-098 som kan ses i bilaga 1

29

812 Excel

Foumlr att se hur ett elnaumlt kommer att paringverka ett reservkraftverk behoumlver ett antal parametrar beraumlknas och det goumlrs i Excel I och med att elnaumltet till viss del aumlr foumlrenklat goumlrs endast beraumlkningar foumlr mellanspaumlnningsledningar och transformatorer Ledningar De parametrar som behoumlver beraumlknas foumlr mellanspaumlnningsledningarna aumlr resistansen Rledning reaktansen Xledning och susceptansen Bledning Hur dessa beraumlkningar aumlr gjorda visas i kapitel 53 Transformatorer Foumlr transformatorer behoumlvs enbart vaumlrde paring dess resistans RT och reaktans XT beraumlknas Hur dessa beraumlkningar aumlr gjorda visas i kapitel 6

813 Beraumlkningar PSSE

PSSE aumlr ett planeringsprogram foumlr elektrisk oumlverfoumlring som aumlr framtaget och utvecklat av Siemens PTI Foumlrsta utgaringvan av programmet kom 1976 och i dag anvaumlnds det i 123 laumlnder vaumlrlden oumlver (Siemens PTI 2006) Programmet har anvaumlnts till att rita upp och beraumlkna baringde verkliga och generella elnaumlt foumlr att paring ett tydligt saumltt kunna se hur laumlngden paring mellanspaumlnningsledningarna paringverkar ett mobilt reservkraftverk Naumlr beraumlkningar i PSSE goumlrs behoumlver en resistans R en reaktans X och en susceptans B anges foumlr varje ledning medan det raumlcker med en resistans och en reaktans foumlr transformatorerna Alla storheter maringste sedan goumlras om till enheten per unit (PU) Detta goumlrs enligt sambanden 83 84 85 nedan

2bas

basUP

U

SRR sdot= Ω [ ]UP (83)

2bas

basUP

U

SXX sdot= Ω [ ]UP (84)

2bas

basSUP

U

SBB sdot= [ ]UP (85)

Tillsammans med ledningarnas och transformatorernas inparametrar laumlggs lasten in paring laumlmplig skena Programmet aumlr uppbyggt saring att alla inparametrar anges i en sk sav-fil daumlr all data finns Till detta kopplas en schematisk bild daumlr elnaumltet ritas upp en sk sld-fil Naumlr sedan programmet ska utfoumlra beraumlkningarna saring synkroniseras de baringda filerna med varandra och resultaten presenteras i den schematiska bilden

30

Reaktivt effekttutag vid olika laster

-100

-80

-60

-40

-20

0

20

40

60

80

100

120

2 4 6 8 10

Ledningslaumlngd (km)

Reakti

vt

eff

ektu

ttag

(kvar)

Luftlednig P=150 kW

Kabel P=150 kW

Kabel P=100 kW

Kabel P=50 kW

82 Generellt elnaumlt

Foumlr att faring en god uppfattning om hur stort geografiskt omraringde ett mobilt reservkraftverk med varierande storlek kan hantera foumlr en given belastning har ett generellt elnaumlt anvaumlnts Det generella elnaumltet aumlr uppbyggt i PSSE enligt bild 81 nedan

Bild 81 Generellt elnaumlt uppbyggt i PSSE

Som kan ses i bild 81 ovan bestaringr det generella elnaumltet av en matande respektive en mottagande naumltstation som foumlrbinds med en mellanspaumlnningsledning I den matande naumltstationen har en relativt stor transformator installerats saring att den inte kommer att bli en begraumlnsande faktor I den mottagande naumltstationen aumlr transformatorn dimensionerad foumlr att klara lasten Som tidigare visats i rapporten aumlr det laumlngden paring mellanspaumlnningsledningen som kommer att spela en stor roll daring den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckningen ska bestaumlmmas Foumlr att tydligt visa storleksskillnaden i det kapacitiva bidrag som en kabel ger upphov till jaumlmfoumlrt med en luftledning har ovanstaringende naumlt ritats upp i PSSE Foumlr att PSSE ska kunna utfoumlra beraumlkningarna behoumlver ett antal parametrar matas in i programmet Dessa har beraumlknats i ett Excel-blad som visas i bilaga 3 Eftersom det mobila reservkraftverket inte kan absorbera reaktiv effekt aumlr den aumlr moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan dels beroende av hur mycket reaktiv effekt ledningen genererar dels hur stort det reaktiva effektuttaget ur anlaumlggningen aumlr Detta betyder att desto houmlgre reaktiva effektuttaget aumlr desto laumlngre aumlr moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan I exemplet nedan har den aktiva lasten satts till 50 100 respektive 150 kW och med en effektfaktor lika med 085 Resultaten fraringn beraumlkningarna visas i bild 82 nedan

Bild 82 Belastningsstorlekens inverkan paring den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan

31

Enligt EON Elnaumlts indelning av kundkategorier som presenteras i bilaga 1 kan det utlaumlsas att effektfaktorn foumlr de olika kundkategorierna varierar mellan 085 ndash 098 Genom att anvaumlnda effektfaktorn 085 som i exemplet ovan kommer lasten foumlrbruka relativt mycket reaktiv effekt vilket betyder att den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan kommer att bli laringng Hade daumlremot effektfaktorn 098 anvaumlnts skulle lasten i princip inte foumlrbruka naringgon reaktiv effekt alls vilket skulle minska den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan radikalt Anvaumlndandet av effektfaktorn 085 ger saringledes det mest gynnsamma fallet Hur stor inverkan effektfaktorn har paring den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan visas i bild 83 Raumlkneexemplet aumlr utfoumlrt paring samma saumltt som exemplet ovan foumlr kabeln med belastningen 50 kW Den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan har istaumlllet beraumlknats foumlr fyra olika effektfaktorer 085 090 095 och 098

Reaktivt effektuttag vid cos fi variation foumlr en kabel med belastningen 50 kW

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

1 2 3 4

Ledningslaumlngd (km)

Reati

vt

eff

ektu

ttag

(kvar)

cos fi=085

cos fi=090

cos fi=095

cos fi=098

Bild 83 Effektfaktorns inverkan paring den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan

821 Konsekvenser foumlr reservkraft

Som tydligt kan ses i bild 82 kommer kabeln generera avsevaumlrt mycket mer reaktiv effekt aumln luftledningen och daumlrmed minska den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan Det kan konstateras att storleken paring lasten och effektfaktorn kommer spela en stor roll daring den maximala oumlverfoumlringsstraumlckan foumlr kabeln ska bestaumlmmas Daumlrmed aumlr det svaringrt att ange naringgon generell laumlngdbegraumlnsning foumlr kabelalternativet men aumlr lasten saring laringg som 50 kW med effektfaktorn 085 kommer den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan vara mindre aumln tre kilometer Daumlremot foumlr luftledningen som endast genererar en liten maumlngd reaktiv effekt kommer inte storleken paring lasten och effektfaktorn vara avgoumlrande foumlr den maximala oumlverfoumlringsstraumlckan Med tanke paring att reservelverken fraringn ABB inte kan ta hand om naringgot reaktivt oumlverskott aumlr det sjaumllvklart av stor vikt att mellanspaumlnningsledningen inte genererar mer reaktiveffekt aumln vad lasten konsumerar Av detta generella exempel kan slutsatsen dras att smaring reaktiva uttag i kombination med laringnga mellanspaumlnningskablar kan komma begraumlnsa oumlverfoumlringsstraumlckan avsevaumlrt jaumlmfoumlrt med mellanspaumlnningsluftledningar

32

83 Verkligt elnaumlt

Foumlr att faring en ungefaumlrlig uppfattning om hur stort geografiskt omraringde ett mobilt reservkraftverk kan hantera foumlr en given belastning har aumlven beraumlkningar utfoumlrts foumlr ett verkligt naumlt Anledningen till detta aumlr att faring saring stor verklighetsfoumlrankring som moumljligt De mobila reservkraftverk som aumlr taumlnkta att anvaumlndas aumlr i storleksordningen 100 ndash 800 KVA vilket betyder att baringde lastuttaget och oumlverfoumlringsstraumlckan kommer att bli begraumlnsad Det verkliga elnaumltet kommer att ge en indikation paring hur det kan taumlnkas se ut i ett verkligt elnaumlt daumlr det reaktiva effektuttaget aumlr relativt litet och oumlverfoumlringsstraumlckan relativt laringng Eftersom de mobila reservkraftverken som aumlr taumlnkta att anvaumlndas aumlr relativt smaring effektmaumlssigt kommer de inte klara av de laster som farings i taumltorter om ett par naumltstationer kopplas samman De elnaumlt som kommer att ingaring i beraumlkningarna kommer daumlrfoumlr vara ett landsbygdsnaumlt daumlr belastningen aumlr laringg och utspridd oumlver ett stoumlrre geografiskt omraringde Det aumlr aumlven i landsbygd det aumlr mest intressant med reservkraft paring grund av avsaknaden av omkopplingsmoumljligheter Det elnaumlt som slutligen valdes i samraringd med Christer Eliasson naumltplanerare paring EON Elnaumlt var ett relativt nytt kabelnaumlt i Loumlnsboda (LBA) i nordoumlstra Skaringne daumlr EON Elnaumlt har foumlrberett ett par markstationer foumlr anslutning av mobil reservkraft (Eliasson 2006) Anledningen aumlr att belastningarna aumlr relativt smaring och foumlrdelade paring flera mindre transformatorstationer med litet stoumlrre inboumlrdes avstaringnd I ett saringdant naumlt som finns i LBA fack 4 kommer vinsten att bli stor om EON Elnaumlt endast behoumlver ansluta ett mobilt elverk istaumlllet foumlr sju Foumlr det utvalda kablade elnaumltet har beraumlkningar genomfoumlrts enligt den tidigare beskrivna beraumlkningsgaringngen Fraringn Facilplus har kartan med inritade ledningar och naumltstationer haumlmtas den visas i bilaga 4 Som kan ses paring kartan aumlr detta ett glesbyggdsomraringde med lite stoumlrre avstaringnd mellan naumltstationerna I bilaga 5 visas normalkopplingsschemat foumlr LBA fack 4 som tydligare visar hur naumltstationerna aumlr foumlrbundna med varandra I bilaga 6 visas det Excel-blad daumlr alla inparametrar som maringste anges i PSSE aumlr beraumlknade och sammanstaumlllda Naumlr beraumlkningen vaumll aumlr gjord i PSSE visas alla resultaten i de schematiska filerna se bilaga 7 Beraumlkningarna aumlr gjorda baringde foumlr elnaumltet saring som det ser ut i dag men aumlven paring samma elnaumlt daring all kabel ersatts med oisolerad samt isolerad luftledning med motsvarande ledningsarea Eftersom kapacitansen per kilometer aumlr i princip lika stor foumlr baringde oisolerad och isolerad luftledning kommer dessa anses vara likvaumlrdiga naumlr det gaumlller lednings reaktiva generering Baringda fallen har samma totala ledningslaumlngd vilken aumlr 6775 meter men som har naumlmnts tidigare skiljer luftledning sig aringt jaumlmfoumlrt med kabel daring det gaumlller generering av reaktiv effekt Resultatet presenteras i bild 84 nedan

33

LBA-fack 4

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90k

Va

r Kabel

Oisolerad luftledning

Isolerad luftledning

Bild 84 Reaktivt effektuttag i LBA ndash fack 4

Som kan ses i bild 84 ovan behoumlver generatorn endast generera knappt 20 kvar om det befintliga kabelnaumltet anvaumlnds vid topplast ty Velanders metod ger topplasten Vid laringglasttillfaumlllen exempelvis sommar skulle det reaktiva effektuttaget fraringn kunderna raumlcka till att taumlcka det reaktiva oumlverskottet fraringn kabeln Daumlrmed kan det haumlnda att vid vissa lasttillfaumlllen inte aumlr moumljligt att reservkraftsmata LBA fack 4 Skulle i staumlllet kabelnaumltet ersaumlttas med ett likvaumlrdigt luftledningsnaumlt kommer generatorn behoumlva generera drygt 80 kvar Anledningen till detta aumlr som sagts och visats tidigare att en kabel genererar avsevaumlrt mycket mer reaktiv effekt aumln en luftledning Skulle kablarna generera mer reaktiv effekt aumln vad kunderna foumlrbrukar skulle anlaumlggningen inte kunna anslutas till ett mobilt reservkraftverk Hade det daumlremot funnits reservelverk i laumlmplig storlek paring marknaden som hade kunnat undermagnetiseras och daumlr med att ta hand om det reaktiva oumlverskott som skapats av kablarna hade situationen varit en annan Som situationen aumlr i dag maringste en viss foumlrsiktighet tillaumlmpas daring lasten aumlr liten och oumlverfoumlringsstraumlckan aumlr lite laumlngre i ett kablat mellanspaumlnningsnaumltet Skulle daumlremot elnaumltet i LBA - fack 4 varit ett luftledningsnaumlt hade inte denna begraumlnsning funnits Sammanfattningsvis kan det i detta fall konstateras att det kablade elnaumltet aumlr att foumlredra framfoumlr mot luftledningsalternativet Laumlgre braumlnslekonsumtion samt moumljlighet till ett houmlgre aktivt effektuttag aumlr naringgra av foumlrdelarna

34

9 Ekonomisk jaumlmfoumlrelse Foumlr att faring en indikation paring hur det ekonomiska utslaget kommer att se ut daring ett mellanspaumlnningsnaumltet anvaumlnds foumlr oumlverfoumlring av reservkraft har ett raumlkneexempel staumlllts upp i det tidigare anvaumlnda elnaumltet LBA-fack 4 I exemplet har sju olika fall jaumlmfoumlrts med varandra dessa aumlr

bull Oisolerad luftledning utan reservkraft bull Oisolerad luftledning med reservkraft bull Isolerad luftledning utan reservkraft bull Isolerad luftledning med reservkraft bull Kabel utan reservkraft bull Kabel med reservkraft bull Befintlig luftledning som senare ersaumltts med kabel med reservkraft

Nedan visas en foumlrklaring till de parametrar som finns med i raumlkneexemplet Dessa aumlr uppdelade i fasta respektive roumlrliga kostnader vilka summeras ihop foumlr respektive fall De fasta kostnaderna aumlr summan av de aringrliga kapital- och underharingllskostnaderna medan de roumlrliga kostnaderna aumlr kostnader foumlr reservkraft samt avbrottsersaumlttning Dessa aumlr direkt beroende av det aktuella elnaumltets avbrotts- respektive felfrekvens I denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse har alla administrativa kostnader foumlrsummats och ingen haumlnsyn har tagits till hur varumaumlrket skadas av t ex laringnga elavbrott

91 Foumlrklaring till den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen

911 Fasta kostnader

Investeringskostnad per km Investeringskostnaden avser endast mellanspaumlnningsnaumltet vilken varierar mellan olika ledningstyper Kostnaderna aumlr haumlmtade ifraringn EBR (P1) 2006 I det verkliga elnaumltet (LBA) minskar ledningsarean laumlngre ut vilket det inte kommer tas naringgon haumlnsyn till i den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen daumlr samma area har anvaumlnts till hela straumlckan Anledningen till detta aumlr att kostnaden foumlr att garing upp eller ner ett steg i area foumlr respektive ledningstyp aumlr relativt liten Alla beraumlkningar har daumlrfoumlr gjorts foumlr en representativ ledningsarea 95 mm2 Total investeringskostnad Denna visar den totala investeringskostnaden foumlr hela ledningsstraumlckan det vill saumlga kostnaden per kilometer ledning garingnger det verkliga elnaumltets laumlngd (LBA) Kapitalkostnad Investeringskostnaden som goumlrs i ett elnaumlt genererar en kostnad foumlr det kapital som aumlr investerat EON Elnaumlt tillaumlmpar en kalkylraumlnta paring 8 procent

35

Aringrlig kostnad EON Elnaumlt skriver av sina anlaumlggningar paring 40 aringr vilket ger en aringrlig kostnad genom att dela investeringskostnaden med avskrivningstiden Underharingllskostnad Underharingllskostnaden foumlr baringde oisolerad - och isolerad luftledning aumlr satt till 2 procent av investeringskostanden Foumlr jordkabel aumlr den satt till 02 procent Summa fast aringrlig kostnad Denna kostnad visar vad den aringrliga fasta kostnaden kommer vara foumlr ett elnaumlt Denna inkluderar saringledes enbart avskrivningar och underharingllskostnader

912 Roumlrliga kostnader

Avbrottsfrekvens Denna beskriver hur maringnga avbrott en viss ledningstyp har per aringr och per 100 km ledning Foumlr oisolerad luftledning aumlr antalet fel uppdelat i kvarstaringende- respektive oumlvergaringende fel Kvarstaringende fel betyder att felet maringste aringtgaumlrdas fysiskt och behoumlver sektioneras bort foumlr reparation De kvarstaringende felen aumlr 2 stycken per aringr och 100 km ledning (Roos 2005) Oumlvergaringende fel kan exempelvis vara en aringterinkoppling som orsakats av ett traumld som stoumltt till en ledning vid blaringsigt vaumlder Eftersom de oumlvergaringende felen aumlr kortvariga kommer det aldrig bli aktuellt att ansluta reservkraft i samband med dessa fel Daumlrmed tas dessa fel inte med i avbrottsfrekvensen Foumlr isolerad luftledning har de kvarstaringende felen satts till tvaring tredjedelar av avbrottsfrekvensen foumlr oisolerad luftledning (Kristiansson 2006) Foumlr kabel aumlr antalet fel uppdelade i inre fel i kabeln t ex treeing och fel som aumlr orsakade paring grund av yttre aringverkan t ex graumlvskador Eftersom baringda typerna av fel kommer resultera i ett avbrott i elleveransen summeras dessa till en gemensam avbrottsfrekvens foumlr kabel Inre fel aumlr satt till 02 och yttre fel aumlr satt 04 vilket betyder att den gemensamma avbrottsfrekvensen aumlr satt till 06 fel per aringr och 100 km kabel (Roos 2005) Felfrekvens Felfrekvensen aumlr framtagen paring foumlljande saumltt samtliga kunder som drabbats av mellanspaumlnningsfel laumlngre aumln tre minuter hos Svensk Energis medlemsfoumlretag dvs DARWin rapporterade under 2004 har tagits fram Av dessa har 75 procent ansetts kunna haumlnfoumlras till landsbygdselnaumlt Ur denna aringterstaringende stora volym har de mellanspaumlnningsfel som orsakat utebliven elleverans i tidsintervallen 12-lt24 samt gt=24 timmar sorterats ut Antalet fel som oumlverstiger 24 timmar oavsett laumlngd aumlr saring faring att de har summerats i en enda grupp Genom att dividera summan utsorterade fel med samtliga fel erharinglls felfrekvensen foumlr respektive tidsintervall Som kan ses i raumlkneexemplet i bilaga 8 aumlr dessa mycket smaring

36

Avbrottsersaumlttning Avbrottskostnaden foumlr respektive tidsintervall aumlr tagen fraringn den tabell 21 i denna rapport Foumlr att baumlttre avspegla den verkliga bilden i LBA fack 4 har 50 av de 60 kunderna placerats i kategorin smaringhus 16 A och resterande 10 kunder i gruppen smaringhus 20 A Driftkostnad reservelverk och fast kostnad elverk Dessa kostnader aumlr tagna fraringn EON Elnaumlts egen utredning om reservkraftberedskap (NUT 051016-001) Baringda kostnadsposterna avser hyra av reservelverk som ansluts paring traditionellt saumltt det vill saumlga ett reservelverk till varje naumltstation I denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse har driftkostnaden antagits vara den samma daring ett mobilt reservkraftverk anvaumlnds och elenergin oumlverfoumlrs i mellanspaumlnningsnaumltet Den fasta kostnaden antas daumlremot vara en femtedel saring stor daring ett reservelverk i snitt antas kunna foumlrsoumlrja fem naumltstationer daring elenergin oumlverfoumlrs i mellanspaumlnningsnaumltet Drifttimmar felkategori Drifttimmarna avser de antal timmar som reservelverken aumlr i drift vid respektive felkategori Dessa drifttimmar aumlr uppskattade till en genomsnittligt rimlig tidsperiod Uppskattningen aumlr gjord saring att reservelverket har anslutits och boumlrjat leverera elenergi i snitt tvaring till fyra timmar innan naringgon kund har varit spaumlnningsloumls i 12 timmar Naumlr vaumll kunderna faringtt tillbaka elleveransen med hjaumllp av ett reservkraftverk kommer inte det skadade elnaumltet behoumlva aringterstaumlllas i funktionsdugligt skick snarast moumljligt Kopplas daumlremot inte ett reservelverk in och aringterupptar elleveransen maringste elnaumltet aringterstaumlllas till funktionsdugligt skick snarast Daumlrmed antas det att tiden foumlr aringterstaumlllning kommer vara laumlngre om inte ett reservkraftverk ansluts Paring grund av ovanstaringende resonemang anses reservelverkets drifttid i snitt vara laumlngre aumln den avbrottstid som farings om inte reservelverket anslutits Drifttimmarna aumlr bestaumlmda saring att reservelverket i snitt boumlrjar leverera elenergi 9 timmar efter felet uppkom och aumlr daumlrefter i drift hela tidsperioden i respektive felfrekvens det vill saumlga efter 12 respektive 24 timmar Antal fel per aringr som oumlverstiger 12 h i LBA - fack 4 Denna aumlr beraumlknad paring foumlljande saumltt

( )2412100

FFLL

AF +sdotsdot

aringr

st (91)

daumlr AF Avbrottsfrekvensen foumlr luftledning respektive kabel (st100kmaringr) LL Ledningslaumlngden avser LBA - fack 4 (km) F12 Felfrekvensen efter 12 h vid mellanspaumlnningsfel enligt Darwin

driftstoumlrningsstatistik 2004 Svensk Energi F24 Felfrekvensen efter 24 h vid mellanspaumlnningsfel enligt Darwin

driftstoumlrningsstatistik 2004 Svensk Energi

37

Avbrottskostnad Avbrottskostnaden avser den kostnad som uppstaringr pga fel i mellanspaumlnningsnaumltet varje aringr I alternativet utan reservkraft uppstaringr kostnaden genom avbrottsersaumlttning till de kunder som drabbats av elavbrott laumlngre aumln 12 timmar I alternativet med reservkraft uppstaringr kostnaden genom att reservkraft installeras och samtliga kunder aringterfaringr elleveransen Reservkraften som installeras har som sagts tidigare en fast och en roumlrlig kostand Avbrottskostnaden beraumlknas enligt nedan Utan reservelverk

( ) AKAFAFLL

AF sdotsdot+sdotsdotsdot 24241212100

(kraringr) (92)

Med reservelverk

( )

AKFKFFLL

AF

AKDKDTFDTFLL

AF

sdotsdot+sdotsdot

+sdotsdotsdot+sdotsdotsdot

)2412(100

24241212100 (kraringr) (93)

daumlr A12 avbrottskostnaden i LBA efter 12 h (kr) A24 avbrottskostnaden i LBA efter 24 h (kr) DK driftkostnad reservelverk (krh) AK antalet kunder i LBA (st) FK fast kostnad foumlr reservelverk per kund (kr) DT drifttid foumlr reservkraftverken (h)

913 Summa kostnader per aringr Denna kostnad aumlr framtagen genom att kostnaderna foumlr den fasta- och roumlrliga delen summerats Resultatet visar vilket av alternativen som aumlr det mest ekonomiskt gynnsamma

92 Resultat

Sjaumllva beraumlkningen aumlr gjord i Excel och visas i bilaga 8 I tabell 91 nedan visas en sammanstaumlllning av de fasta roumlrliga samt summa kostnader ifraringn den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen Beraumlkningen aumlr gjord foumlr sju stycken olika fall

1 Nybyggnation av oisolerad luftledning utan anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

2 Nybyggnation av oisolerad luftledning med anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

3 Nybyggnation av isolerad luftledning utan anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

4 Nybyggnation av isolerad luftledning med anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

38

5 Nybyggnation av jordkabelanlaumlggning utan anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

6 Nybyggnation av jordkabelanlaumlggning med anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

7 Befintlig avskriven luftledning staringr kvar 20 aringr foumlr att sedan ersaumlttas med jordkabel I detta fall foumlrlaumlngs avskrivningstiden med 20 aringr i foumlrharingllande till de sex tidigare fallen Reservkraft anvaumlnds vid oplanerade elavbrott under hela perioden

Tabell 91 Kostnadsjaumlmfoumlrelse Fasta kostnader

(kraringr)

Roumlrliga kostnader

(kraringr)

Summa kostnader

(kraringr)

Fall 1 54 200 2 54 202 Fall 2 54 200 5 54 205 Fall 3 64 300 2 64 302 Fall 4 64 300 4 64 304 Fall 5 48 400 1 48 401 Fall 6 48 400 2 48 402 Fall 7 39 900 3 39 903 Som kan ses i tabell 91 ovan aumlr de fasta kostnaderna avsevaumlrt mycket stoumlrre aumln de roumlrliga Anledningen till detta aumlr att andelen elavbrott som oumlverstiger 12 timmar aumlr utslaget paring 75 procent av alla elavbrott vilka daring blir vaumlldigt faring och orsakar daumlrmed smaring kostnader totalt sett Som kan ses i den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen aumlr det i dagslaumlget inte loumlnsamt i naringgot av fallen att anvaumlnda reservkraft vid oplanerade elavbrott Det ska dock poaumlngteras att efter 1 januari 2011 aumlr det inte laumlngre tillaringtet att oplanerade elavbrott oumlverstiger 24 timmar Landets naumltaumlgare kommer daring inte kunna jaumlmfoumlra kostnader foumlr t ex reservkraft med kostnader foumlr avbrottsersaumlttning De kommer istaumlllet att bli tvungna att hitta loumlsningar som undviker dessa laringngvariga elavbrott Reservkraft i mellanspaumlnningsnaumlt erbjuder en saringdan loumlsning Som kan ses i denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse aumlr det mest loumlnsamt att laringta befintlig avskriven luftledning staring kvar 20 aringr som sedan ersaumltts med kabel foumlljt av att direkt ersaumltta samma luftledning med kabel Baringda dessa alternativ foumlrutsaumltter att ledningen aumlr framdragen saring att det paring ett enkelt saumltt garingr att foumlrlaumlgga kabeln i marken Om inte saring aumlr fallet kommer detta kostnadsbilden se annorlunda ut Med denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse kan det till sist konstateras att det kommer bli dyrare att ansluta reservkraft till de kunder som drabbas av elavbrott laumlngre aumln 12 timmar aumln att betala ut avbrottsersaumlttning fram t o m 1 januari 2011 foumlr exemplet LBA fack 4

39

10 Slutsatser

101 Slutsatser

Innan ett mobilt reservkraftverk ansluts till ett lansbyggdselnaumlt aumlr det viktigt att kaumlnna till hur stor den reaktiva genereringen fraringn det aktuella elnaumltet aumlr Hur stort det reaktiva bidraget aumlr beror paring hur stor den kapacitiva genereringen aumlr i elnaumltet Denna aumlr framfoumlrallt beroende av kabelnaumltets laumlngd desto laumlngre ju stoumlrre blir den kapacitiva genereringen Skillnaden mellan luftledning och kabel aumlr i dessa sammanhang stora och det maringste tas i beaktande innan ett mobilt reservkraftverk ansluts En kabel genererar avsevaumlrt mycket mer reaktiv effekt aumln en luftledning oavsett om luftledningen aumlr isolerad eller inte Problemet som kan uppstaring i ett kabelnaumlt aumlr att kablarna genererar mer reaktiv effekt aumln vad de anslutna kunderna foumlrbrukar Detta aumlr inget problem saring laumlnge det finns ett oumlverliggande elnaumlt som kan ta hand om det reaktiva oumlverskottet Naumlr det oumlverliggande naumltet kopplas bort och ett mobilt reservkraftverk ansluts maringste detta ensamt kunna ta hand om ett eventuellt reaktivt oumlverskott Reservkraftverk som klarar att absorbera reaktiv effekt finns inte paring marknaden i dag Daumlrmed kommer inte ett mobilt reservkraftverk att kunna anslutas till ett elnaumlt som genererar mer reaktiv effekt aumln vad de anslutna kunderna foumlrbrukar Denna risk finns enbart i kablade elnaumlt daumlr oumlverfoumlringsstraumlckan aumlr laringng och lasten relativt laringg Det aumlr svaringrt att ange naringgon generell laumlngdbegraumlnsning men aumlr lasten saring laringg som 50 kW med effektfaktorn 085 kommer den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan vara mindre aumln tre kilometer Enligt den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen som aumlr gjord i rapporten kan det konstateras att det i-dagslaumlget aldrig aumlr loumlnsamt att ansluta reservkraftverk vid ett elavbrott i LBA fack 4 Anledning till detta aumlr att den avbrottsersaumlttningen som kunder har raumltt till som varit drabbade av ett elavbrott laumlngre aumln 12 timmar aumlr laumlgre aumln den kostnad som uppstaringr daring mobila reservelverk ansluts i vaumlntan paring att felet ska bli aringtgaumlrdat Fraringn och med den 1 januari 2011 kommer det dock inte vara tillaringtet att oplanerade elavbrott aumlr laumlngre aumln 24 timmar vilket goumlr att naumltaumlgarna senast vid denna tidpunkt maringste se till att dessa laringngvariga elavbrott undviks Detta goumlr att oumlverfoumlring av mobilreservkraft i mellanspaumlnningsnaumltet kan komma bli en intressant och anvaumlndbar teknik de naumlrmsta aringren foumlr landets alla naumltaumlgare Sammanfattningsvis kan slutsatserna sammanfattas i ett antal punkter

bull Laringnga kabellaumlngder tillsammans med relativt smaring effektuttag kan generera ett oumlverskott av reaktiv effekt

bull Det finns idag inget reservkraftverk paring marknaden som kan absorbera reaktiv effekt vilket kan komma att begraumlnsa den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan

bull Fram till och med den 1 januari 2011 aumlr det troligen inte loumlnsamt att ansluta reservkraft vid ett elavbrott

bull Fraringn och med den 1 januari 2011 kommer det inte laumlngre vara tillaringtet att oplanerade elavbrott oumlverstiger 24 timmar

40

bull Oumlverfoumlring av reservkraft i mellanspaumlnningsnaumltet kan komma bli en intressant och anvaumlndbar teknik i farmtiden

102 Fortsatt arbete

I denna rapport har det foumlrutsatts att selektiviteten och utloumlsningsvillkor i elnaumlten fungerar paring avsett vis Fortsatta studier inom detta omraringde kan vara att laumlgga in fel paring olika platser i det elnaumltet som ansluts till ett mobilt reservkraftsaggregat och paring saring vis kontrollera att utloumlsningsvillkor och selektivitet fungerar paring ett tillfredstaumlllande sett I denna rapport aumlr grundtanken att ett enda mobilt reservkraftverk ska foumlrsoumlrja en mindre grupp naumltstationer vid ett elavbrott En intressant utveckling skulle vara att titta paring hur olika kraftslag som t ex mobil reservkraft tillsammans med smaringskalig vindkraft skulle kunna samverka En samverkan mellan olika kraftslag skulle med stor sannolikhet skapa nya foumlrutsaumlttningar foumlr smaringskalig ouml-drift Ytterligare fraringgestaumlllningar som skulle behoumlva utredas aumlr hur elkvaliteacuten paringverkas i ett ouml-driftsnaumlt Haumlr skulle det vara intressant att se hur olika typer av kraftkaumlllor enskilt paringverkar elkvaliteacuten samt hur flera kraftkaumlllor som samverkar paringverkar elkvaliteacuten Naumlr mobila reservelverk ansluts i en naumltstation foumlr t ex underharingllsaringtgaumlrder goumlrs detta i princip uteslutande genom att spaumlnningen bryts under in- och urkopplingstiden Detta genererar tvaring planerade elavbrott som maringste aviseras till alla beroumlrda kunder Dessa planerade elavbrott skulle kunna undvikas om en fasningsutrustning anvaumlnts vid inkopplingen Paring detta saumltt skulle landets alla naumltaumlgare paring ett enkelt saumltt kunna goumlra t ex underharingllaringtgaumlrder utan att naringgra kunder behoumlver drabbas av elavbrott Detta aumlr ett omraringde som kaumlnns viktigt och borde utredas Vad som aumlven aumlr av intresse foumlr framtiden aumlr att ta fram riktlinjer foumlr hur mobil reservkraft i mellanspaumlnningsnaumlt ska hanteras Naringgon form av regelverk som branschen kan ta till sig och arbeta efter hade underlaumlttat anvaumlndandet inom detta omraringde

41

11 Referenser [1] Alfredsson Alf Cronqvist Anders (1996) ElkrafthandbokenElmaskiner [2] Andersson Leif Blomqvist Hans (1997) Elkraftsystem del 1 [3] Birkouml Thomas (2005) bilder paring olika typer av luftledning

httpwwwsofnetorgindexasplev=2593amptyp=1 adressen kontrollerad 2006-07-10

[4] Elektroskandia (2006) Bild paring en 3-ledare mellanspaumlnnings kabel

httpwwwelektroskandiasecatalogaspxcid=70amphid=969ampuid=4710amppid=21518pnlPDetails adressen kontrollerad 2006-07-10

[5] Elforsk (1995) EBR Mobila Reservkraftverk utgiven av Elforsk [6] Eliasson Christer (2006) EON Elnaumlt Sverige AB Lokalnaumltsplanerare

personligt samtal 2006-06-28 [7] Energimarknadsinspektionen (2006) Naumltanslutningar och avgifter

httpwwwenergimarknadsinspektionensetemplatesPage____44aspx adressen kontrollerad 2006-07-11

[8] Energimyndigheten (2005) Utveckling av naumltpriser 1 jan 1997 - 1 jan 2005

Publikationen tillgaumlnglig paring httpwwwstemseWEBSTEMEx01SwensfPageGenerator01OpenAgentampSearchType=2ampAll=True adressen kontrollerad 2006-08-02

[9] GENETECH (2006) Bild paring reservelverk

httpwwwgenetechseseprodmobilahtml adressen kontrollerad 2006-08-01

[10] Hagelin Carl-Goumlran (2006) ABB Reservkraft Vaumlsterarings personligt samtal

2006-07-25 [11] Hjalmar Peter (2005) Utredning om mobil reservkraft EON Elnaumlt

NUT-050524-021

42

[12] Johansson Jonas (2006) PhD Student IEA Lunds Tekniska Houmlgskola personligt samtal 2006-11-09

[13] Kristiansson Gert (2006) delprocessledare foumlr anlaumlggningsprojekt paring EON

Elnaumlt [14] Krynell Julius (2006) Reservkraftsansvarig EON Elnaumlt Sverige AB

personligt samtal 2006-08-11 [15] Lindahl Sture (2006) Professor IEA Lunds Tekniska Houmlgskola personligt

samtal 2006-11-09 [16] Melin Ulf (2006) EON Elnaumlt Sverige AB Kundansvarig paring

marknadsenheten personligt samtal 2006-08-18 [17] Onninens produktkatalog 2006) finns tillgaumlnglig paring

httpwwwonninensedownload184218cb10a83f43c2780001132Flik_2_Elnatsmaterielpdf adress kontrollerad 2006-08-15

[18] Petterson Aringke- Blomqvist Hans (1986) Elkraft teknisk handbok del 1

Allmaumln del [19] Regeringskansliet (2006) Nya regler om leveranssaumlkra elnaumlt

httpwwwregeringensesbd108a57260 adress kontrollerad 2006-06-08 [20] Roos Fredrik (2005) lic-avhandling Electricity Supply Reliability [21] Samuelsson Olof (2006) Docent IEA Lunds Tekniska Houmlgskola personligt

samtal 2006-08-23 [22] SCB (2002) Energiundersoumlkning foumlr jordbruket avseende 2002

httpw36scbsestatistikOVOV0020_dokumentEnergiundersokning_2002doc adress kontrollerad 2006-07-04

[23] Siemens PTI (2006) Information om PSSE

httpwwwpti-uscomptisoftwarepsseindexcfm adressen kontrollerad 2006-07-20

43

[24] Statens energimyndighet (2005) Erfarenheter efter Gudrun - Reservkraft prioritering och ouml-drift med reservkraft ER 200532 Publikationen finns tillgaumlnglig paring httpwwwstemseWEBSTEMEx01SwensfPageGenerator01OpenAgentampSearchType=2ampFuncParm1=11ampFuncParm2=1ampSearchString=gudrunampSearchStringFromDate=ampSearchStringToDate=ampAll=True adressen kontrollerad 2006-08-02

[25] Stenborg Bertil (1997) Elkraftsystem del 1 [26] Svenska Kraftnaumlt (2005a) Svenska Kraftnaumlts verksamhet

httpwwwsvksewebPageaspxid=2221 adress kontrollerad 2006-06-07 [27] Svenska Kraftnaumlt (2005b) Svenska Kraftnaumlts aringrsredovisning 2005

httpwwwsvksewebPageaspxid=5242 adress kontrollerad 2006-08-11

44

12 Appendix Bilaga 1 Eon elnaumlts indelning av olika kundkategorier med avseende paring Velanderkonstanter och effektfaktor Bilaga 2 Matlabkod som anvaumlnts till raumlkneexemplet vid jaumlmfoumlrelsen mellan luftledning och kabel Bilaga 3 Beraumlkning av inparametrar till PSSE foumlr det generella naumltet Bilaga 4 Geografiskt karta oumlver LBA fack 4 haumlmtade fraringn Facilplus Bilaga 5 Normalkopplingsschema LBA fack 4 Bilaga 6 Beraumlkning av inparametrar till PSSE foumlr det verkliga naumltet Bilaga 7 Resultaten fraringn beroumlkningen i det verkliga naumltet visat i en schemarisk bild Bilaga 8 Beraumlkningar gjorda foumlr den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen Bilaga 9 Tabell oumlver ABBs standardtransformatorer

V elander-konstant k1

V elander-kons tant k2

Foumlrbruknings-staumllletyp

U ppvaumlrm nings-kod

T ext D C O N ST1 D C O N ST2

C O SFI

B lank t O ALLM AumlN KU R VA 0000286 00133 09Industri ED M IN D R E IN DU STR IER M ED ELVAumlR M E 0000368 00497 092Industri EVL M IN D R E IN DU STR IER M ED ELVAumlR M E 0000368 00497 092Industri O M IN D R E IN DU STR IER U TAN ELVAumlR M E 000029 01017 085Industri U E M IN D R E IN DU STR IER U TAN ELVAumlR M E 000029 01017 085Industri VPA M IN D R E IN DU STR IER U TAN ELVAumlR M E 000029 01017 085Industri VPE M IN D R E IN DU STR IER M ED ELVAumlR M E 0000368 00497 092JO R D BR U K ED LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K EO LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K EVL LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K O LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K U E LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K VPA LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K VPE LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K VPJ LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09LG H M EO FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097LG H M U E FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093SH ED D IR EKTEL AumlLD R E AumlN ELAK 0000308 00111 098SH EO D IR EKTEL ELAK 0000408 00126 098SH EVL ELPAN N A KO N VER TER IN G 0000319 00187 096SH U E T YPKU R VO R R EN H U SH AringLLSEL 0000286 00133 09SH VPA VAumlR M EPU M P -FR AringN LU FT (V ID LAringG A T EM P N YT TJAS EJ ELVAumlR M E) 0000384 00164 093SH VPE VAumlR M EPU M P -U TELU FT M ED ELV (V ID LAringG A TEM P N YTT JAS ELVAumlR M E) 0000536 00161 097SH VPJ VAumlR M EPU M P - YTJO R D (O M VP EJ KLAR AR VAumlR M EN N YT TJAS EJ ELVAumlR M E) 0000314 00144 093Ouml VR ED O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - M ED ELVAumlR M E 0000402 00286 096Ouml VR EVL O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09Ouml VR O O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09Ouml VR U E O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09Ouml VR VPA O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09FAST Blank t ALLM AumlN KU R VA 0000286 00133 09FAST ED FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097FAST EO FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097FAST EVL FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097FAST O FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST O FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST U E FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST VPA FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST VPE FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097

I SAP IS-U

Bilaga 1 Indelning av kundkategorier

Bilaga 1 forts Velander-konstant k1

Velander-konstant k2

Foumlrbruknings-staumllletyp

Uppvaumlrmnings-kod

Text DCONST1 DCONST2

COSFI

FAST VPJ FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093KOLL Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09KOLL ED FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL EO FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL EVL FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL UE FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093KOLL VPA FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093KOLL VPE FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL VPJ FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093GBEL Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09OMAumlT Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09MAST Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09TILLF Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09TILLF ED DIREKTEL AumlLDRE AumlN ELAK 0000308 00111 098TILLF EO ELPANNA KONVERTERING 0000319 00187 096TILLF EVL ELPANNA KONVERTERING 0000319 00187 096TILLF O TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF UE TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF VPA TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF VPE TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF VPJ TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09HAND ED KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND EO KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND EVL KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND O KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND UE KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND VPA KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND VPE KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND VPJ KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09FH ED SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH EO SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH EVL SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH O SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH UE SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH VPA SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH VPE SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH VPJ SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098

I SAP IS-U

Bilaga 2 Matlabkod kabel u=11000 Langd=10 area=95 L=031 induktans [mHkm] fi=318 cos fi=085 ra=28264 resistiviteten i msp-kablen (AL) [ohmmm^2km] C=03310^-6kapacitansen i en 95mm^2 12 kV kabel Ericssons kabelhandbok R=(raarea)Langd ledar resistansen i punkten [ohm] Ericssons kabelhandbok XL=2pi50L10^-3Langd induktiva reaktansen i punkten [ohmkm] Ericssons kabelhandbok Qc2=2pi50(C2)u^2Langd kapacitansen som skapas i halva msp-kabeln [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 30 P=(5010^3) Aktivt effekt i punkten 5 [W] S=Pcos((fipi)180)skenbar effekt i punkten 5 [VA] Q=(S^2-P^2)^(12)reaktiv effekt i punkten 5 [VAr] Pf=R(Pu)^2+R((Q-Qc2)u)^2 Foumlrlust av aktiv effekt i hsp-kabel [W] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 31 Qf=XL(Pu)^2+XL((Q-Qc2)u)^2-(2Qc2) Foumlrlust av reaktiv effekt i msp-kabel [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 33 QnettoKabel=Q+Qf Luftledning Lluft=1085 XLluft=2pi50Lluft10^-3Langd Cluft=000910^-6 Qc2luft=2pi50(Cluft2)u^2Langd kapcitansen som skapas i halva hsp-luftledningen [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 30 PfLuft=R(Pu)^2+R((Q-Qc2luft)u)^2 Foumlrlust av aktiv effekt i hsp-kabel [W] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 31 QfLuft=XLluft(Pu)^2+XLluft((Q-Qc2luft)u)^2-(2Qc2luft) Foumlrlust av reaktiv effekt i hsp-kabel [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 33 QnettoLuft=Q+QfLuft

Ubas (kV) 11Sbas (MVA) 10

Kabel AXKJ 39525

Laumlngd=2 km Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 2 064 031 0194779 00000003 00001885 00528926 00160974 00022808

Laumlngd=4 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 4 128 031 0389557 00000003 0000377 01057851 00321948 00045616

Laumlngd=6 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 6 192 031 0584336 00000003 00005655 01586777 00482923 00068424

Laumlngd=8 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 8 256 031 0779115 00000003 0000754 02115702 00643897 00091232

Laumlngd=10 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 10 32 031 0973894 00000003 00009425 02644628 00804871 0011404

Luftledning FeAl 99

Laumlngd=2 km Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 2 0672 1126 0707487 61E-09 3833E-06 00555372 005847 4638E-05

Laumlngd=4 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 4 1344 1126 1414973 61E-09 7665E-06 01110744 01169399 9275E-05

Laumlngd=6 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 6 2016 1126 212246 61E-09 115E-05 01666116 01754099 00001391

Laumlngd=8 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 8 2688 1126 2829947 61E-09 1533E-05 02221488 02338799 00001855

Laumlngd=10 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 10 336 1126 3537433 61E-09 1916E-05 0277686 02923499 00002319

Bilaga 3 Generellt naumlt

Bilaga 3 forts

Transformatorer

Maumlrkeffekt (MVA) Kopplingsart Maumlrksp (kV) er () ex () ez () R (ohm) X (ohm) R (pu) X (pu)

1 [MATSTAT_LSP04200] 2 [MATSTAT_MSP11000] 08 Dyn 11 11 0 52 52 0 7865 0 0653 [MOTSTAT_MSP11000] 4 [MOTSTAT_LSP04200] 02 Dyn 11 11 0 38 38 0 2299 0 19

Belastningar

P (MW) Q (Mvar) (effekfaktor = 085) Detta aumlr baumlsta scenario005 003101 0062015 0093

Bilaga 4 Geografisk karta oumlver LBA fack 4 haumlmtad fraringn Facilplus

Naumltstationer kopplade till mobilt reservkraftverk

500 m

Foumlrdelningsstation (LBA)

Placering och anslutning av mobilt reservelverk

Bilaga 5 Normalkopplingsschema LBA fack 4

Bilaga 6 Verkligt naumlt

Ubas (kV) 11Sbas (MVA) 10

Ledningar (kabel) En-ledare triangel

Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [LBA-097_MSP 11000] 3 [LBA-049_MSP 11000] AXCEL 39525 202 06464 031 01967265 00000003 0000190381 00534215 00162584 0002303604 3 [LBA-049_MSP 11000] 4 [LBA-050_MSP 11000] AXCEL 39525 183 05856 031 01782226 00000003 0000172473 00483967 00147291 0002086929 4 [LBA-050_MSP 11000] 5 [LBA-070_MSP 11000] AXCEL 32510 076 0912 038 00907292 000000019 453646E-05 00753719 00074983 0000548912 5 [LBA-070_MSP 11000] 6 [LBA-093_MSP 11000] AXCEL 15016 0745 0477545 041 00959599 000000023 538312E-05 00394665 00079306 0000651357 6 [LBA-093_MSP 11000] 7 [LBA-098_MAP 11000] AXCEL 32510 076 0912 038 00907292 000000019 453646E-05 00753719 00074983 0000548912 7 [LBA-098_MAP 11000] 8 [LBA-053_MSP 11000] AXCEL 32510 066 0792 038 00787911 000000019 393956E-05 00654545 00065117 0000476686

6775

LBA -Fack 4 Luftledning

Ledningar (Luftldning) Fasplacering horisontell

Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu) 2 [LBA-097_MSP 11000] 3 [LBA-049_MSP 11000] FeAl 99 202 067872 1126 07145615 61E-09 387107E-06 00560926 00590547 4684E-05 3 [LBA-049_MSP 11000] 4 [LBA-050_MSP 11000] FeAl 99 183 061488 1126 06473503 61E-09 350696E-06 00508165 00535 424342E-05 4 [LBA-050_MSP 11000] 5 [LBA-070_MSP 11000] FeAl 31 076 08132 1173 02800667 61E-09 145644E-06 00672066 0023146 17623E-05 5 [LBA-070_MSP 11000] 6 [LBA-093_MSP 11000] FeAl 49 0745 049915 1173 02745391 61E-09 14277E-06 00412521 00226892 172751E-05 6 [LBA-093_MSP 11000] 7 [LBA-098_MAP 11000] FeAl 31 076 08132 1173 02800667 61E-09 145644E-06 00672066 0023146 17623E-05 7 [LBA-098_MAP 11000] 8 [LBA-053_MSP 11000] FeAl 31 066 07062 1173 02432158 61E-09 126481E-06 00583636 00201005 153041E-05

6775

Bilaga 6 forts

Transformatorer

Maumlrkeffekt (MVA) Kopplingsart Maumlrksp (kV) er () ex () ez () R (ohm) X (ohm) R (pu) X (pu)

1 [LBA-097_LSP 04200] 2 [LBA-097_MSP 11000] 0315 Dyn 11 11 114 412 4274809937 438 1583 036 131 3 [LBA-049_MSP 11000] 301 [LBA-049_LSP 04200] 01 Dyn 11 11 145 373 4001924537 17545 45133 145 373 4 [LBA-050_MSP 11000] 401 [LBA-050_LSP 04000] 02 Dyn 11 11 13 378 3997299088 7865 22869 065 189 5 [LBA-070_MSP 11000] 501 [LBA-070_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 6 [LBA-093_MSP 11000] 601 [LBA-093_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 7 [LBA-098_MAP 11000] 701 [LBA-098_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 8 [LBA-053_MSP 11000] 801 [LBA-053_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668

Belastningar

P (MW) Q (Mvar) Antal kunder (st)

LBA-097 00108 00044 6LBA-049 00497 0025 14LBA-050 00587 00232 15LBA-070 00356 00103 7LBA-093 00061 00029 2LBA-098 00127 00036 7LBA-053 00299 00063 9

Totalt 02035 00757 60

Bilaga 7 Resultaten fraringn det verkliga elnaumltet

Bilaga 7 forts

Laumlngd LBA (km) 667 Avskrivningstid led (aringr) 40 Avskrivningstid ledning (aringr) 60Antal kunder (st) 60

Luftledning (blank) Luftledning (belagd) KabelUtan reservkraft Med reservkraft Utan reservkraft Med reservkraft Utan reservkraft Med reservkraft Luft 20aringr+ kabel 40 aringr

Fasta kostnader

Investeringskostnad per km (krkm) (mellanspaumlnningsnaumltet) 173000 173000 205000 205000 250000 250000 250000Total investeringskostnad (kr) 1153910 1153910 1367350 1367350 1667500 1667500 1667500Kapitalkostnad 8 92313 92313 109388 109388 133400 133400 133400Aringrlig kostnad (kr) 31156 31156 36918 36918 45023 45023 30015

Underharingllskostnad (kraringr) 230782 230782 27347 27347 3335 3335 9916

Summa fast aringrlig kostnad (kraringr) 54234 54234 64265 64265 48358 48358 39931

Roumlrliga kostnader Avbrottsfrekvens (antal fel(100 km aringr)) 2 2 1333333333 1333333333 06 06 1066666667

F 12 (felfrekvens efter 12 timmar) 0000162 0000162 0000162 0000162F 24 (felfrekvens efter 24 timmar) 0000083 0000083 0000083 0000083F 48 (felfrekvens efter 48 timmar) 0000000 0000000 0000000 0000000F 72 (felfrekvens efter 72 timmar) 0000000 0000000 0000000 0000000

Avbrottsersaumlttning efter 12 timmar (krkund) 800 800 800 800Avbrottsersaumlttning efter 24 timmar (krkund) 1765 1765 1765 1765Avbrottsersaumlttning efter 48 timmar (krkund) 2719 2719 2719 2719Avbrottsersaumlttning efter 72 timmar (krkund) 4007 4007 4007 4007

Driftskostnad reservelverktimme och kund (krh) 625 625 625 625Fast kostnad elverk (transport osv) (krkund) 1320 1320 1320 1320

Drift timmar felkategori F 12 (h) 15 15 15 15Drift timmar felkategori F 24 (h) 36 36 36 36Drift timmar felkategori F 48 (h) 60 60 60 60Drift timmar felkategori F 72 (h) 100 100 100 100

Antalet fel per aringr som oumlverstiger 12 h i LBA-fack 4 (staringr) 000003 000002 000001Avbrottskostnad (kraringr) 221 531 148 354 066 223 283

Summa kostnader per aringr (kraringr) 5423598 5423908 6426693 6426899 4835816 4835973 3993390

Bilaga 8 Ekonomi

Bilaga 8 forts

DARWin driftstoumlrningsstatistik 2004 Svensk energi

12 kV 24 kV SummaSumma (75)Totalt antal drabbade kunder lt 3 min (st) 2640403 1011406 3651809 2738857Totalt antal fel lt 3 min (st) 2827 13923 16750

Totalt antal drabbade kunder 12 - lt 24 h (st) 383 61 444Totalt antal drabbade kunder gt 24 h (st) 200 28 228

Andel drabbade kunder 12 - lt 24 h 162E-04Andel drabbade kunder gt 24 h 832E-05

Andel drabbade kunder 12 - lt 24 h () 00122Andel drabbade kunder gt 24 h () 00062

Antal drabbade kunder per MSP fel lt 3minl (st) 21802

Bilaga 9 ABBs standardtransformatorer

Abstract Since the electricity regulations were made more rigorous from January 1 2006 and will be even stricter from January 1 2011 there has been an increased interest in finding new solutions that will make it possible to use mobile power units more effectively Normal during longer blackouts of the grid one mobile power unit is connected to each substation which is both time consuming and expensive for the owner of the distribution system One possibility during extensive blackouts in sparsely populated areas where the load is low would be to transfer the power from a mobile power unit via the middle voltage grid which connects the substations In this way it would be possible to reduce the connection time and the number of mobile power units When electric energy is transferred in a middlevoltage distribution system it generates reactive power This is showed in figure 1 below

Figure 1 Effecttriangle showing surplus of reactive power

Normally thatrsquos not a problem because the upstream system takes care of the surplus that may arise But when a mobile power unit is being connected and replaces the upstream system it has to take care of in case of upcoming surplus of reactive power itself The surplus is generated when the power lines distribute more reactive power than the connected costumers consume Since there are no today available mobile power units on the market which could receive reactive power they are a factor of restriction This is particularly a problem associated with longer cables with low load It is difficult to give any general limitations regarding to the length of the cables but in a cable net work with the load of 50 kW and the power factor 085 the possible transfer distance is less then tree kilometers According to the economic comparison made in this work there are at least today no benefits of connecting mobile power units instead of paying economic compensation to the costumers during a blackout When the electricity regulation becomes more stricter from January 12011 it will no longer be allowed to have unplanned power cuts exceeding 24 hours From that point of view it will be more interesting for the owners of the grid in Sweden to find new technology which would make it possible to avoid unplanned blackouts exceeding the 24 hours time limit Transmission of mobile reserve power via the middlevoltage grid is a potential possibility which could make a contribution to decrease the time of unplanned power cuts

Foumlrord Detta arbete utgoumlr ett examensarbete paring 20 poaumlng som utfoumlrts paring EON Elnaumlt Sverige AB i Malmouml (EON Elnaumlt) under sommaren och houmlsten 2006 Arbetet har gjorts paring uppdrag av EON Elnaumlt i samarbete med institutionen Industriell Elektroteknik och Automation (IEA) vid Lunds Tekniska Houmlgskola (LTH) Foumlljande personer har varit engagerade i detta arbete Peter Hjalmar Handledare EON Elnaumlt Olof Samuelsson Handledare IEA Sture Lindahl Examinator IEA Jonas Johansson Bitr Handledare IEA Dessa personer vill jag speciellt tacka foumlr all vaumlgledning under arbetets garingng Jag vill aumlven tacka Charlotta Klintberg som taringlmodigt svarat paring mina fraringgor om PSSE och Facilplus Till sist vill jag tacka personalen paring EON Elnaumlt foumlr anvaumlndbara raringd och hjaumllp med information Malmouml den 22 november 2006 ________________________ Henrik Soumllling

Inneharingllsfoumlrteckning 1 Inledning 1

11 Bakgrund1 12 Problemstaumlllning 2 13 Syfte 3 14 Maringl 3 15 Avgraumlnsningar3 16 Disposition 3

2 Bakgrund5 21 Elnaumltets uppbyggnad5 22 Naumltavgifter och avbrottsersaumlttning5

221 Naumltavgifter 5 222 Avbrottsersaumlttning5

3 Anvaumlndning av mobil reservkraft 8 31 Anvaumlndning av reservkraft idag8 32 Framtida anvaumlndning av reservkraft 10

4 Kunder11 41 Motorstart12

411 Direktstartad asynkronmotor 12 5 Distributionsledningar14

51 Luftledningar14 511 Oisolerad luftledning 14 512 Isolerad luftledning 14 513 Kapacitiv generering i luftledningsnaumlt15

52 Jordkabel 16 521 Kapacitiv generering i kabelnaumlt 16

53 Tillskott och foumlrluster i ledningar 18 531 Ersaumlttningsschema18 532 Parametrar i ersaumlttningsschema18 533 Aktiva och reaktiva foumlrluster i ledningar 20 534 Konsekvenser foumlr mobil reservkraft21

6 Transformatorer 22 62 Foumlrluster i en transformator 22

621 Tomgaringngsfoumlrluster 22 622 Belastningsfoumlrluster 23 623 Reaktiva foumlrluster23

7 Det mobila reservkraftverket 24 8 Beraumlkning av effektbehov och ledningslaumlngd28

81 Beraumlkningsprogram program 28 811 Facilplus Spatial28 812 Excel 29 813 Beraumlkningar PSSE29

82 Generellt elnaumlt 30 821 Konsekvenser foumlr reservkraft 31

83 Verkligt elnaumlt 32 9 Ekonomisk jaumlmfoumlrelse 34

91 Foumlrklaring till den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen 34 911 Fasta kostnader34 912 Roumlrliga kostnader 35 913 Summa kostnader per aringr37

92 Resultat 37 10 Slutsatser 39

101 Slutsatser 39 102 Fortsatt arbete40

11 Referenser 41 12 Appendix44

1

1 Inledning

11 Bakgrund

Stormen Gudruns framfart oumlver soumldra Sverige i januari 2005 ledde till foumlroumldande konsekvenser foumlr distributionsnaumltet i framfoumlrallt Smaringland Den stoumlrsta anledningen till att konsekvenserna blev saring omfattande var att merparten av lokalnaumlten bestod av friledning framdragen i skogsomraringden med relativt smala ledningsgator Under stormen foumlll traumlden paring friledningarna vilket resulterade i att maringnga kunder blev utan el under aringtskilliga dagar Foumlr att foumlrhindra att naringgot liknande ska intraumlffa igen har EON Elnaumlt startat ett omfattande aringteruppbyggnadsarbete daumlr foumlretaget valt att satsa paring att kabla stora delar av de beroumlrda omraringdena Dessa nya elnaumlt i glesbygd byggs och kommer att byggas mer ekonomiskt aumln i taumltort vilket bland annat kommer att begraumlnsa omkopplingsmoumljligheterna vid till exempel kabelfel Foumlr att saumlkerstaumllla att kunder i dessa omraringden inte ska bli drabbade av laringngvariga elavbrott vill EON Elnaumlt undersoumlka moumljligheten att koppla in mobila reservkraftverk i mellanspaumlnningsnaumltet En drivande faktor till detta aumlr att naumltbolag sedan 1 januari aringr 2006 aumlr skyldiga att betala ut ersaumlttning och eventuellt skadestaringnd redan efter 12 timmars utebliven elleverans Storleken paring avbrottsersaumlttningen foumlr den enskilde kunden beror dels paring hur stor den aringrliga naumltavgiften aumlr dels hur laringngt elavbrottet aumlr I bild 11 nedan visas hur storleken paring avbrottsersaumlttningen varierar med laumlngden paring elavbrottet

Storleken paring avbrottsersaumlttningen i foumlrharingllande till elavbrottstiden

0

50

100

150

200

250

300

350

0 2 4 6 8 10 12 14 16

Tid (dygn)

Avb

rott

sers

aumltt

nin

g i

pro

cen

t av aring

rlig

naumlta

vg

ift

()

Bild 11 Avbrottsersaumlttningens storlek i foumlrharingllande till elavbrottstiden fraringn och med 1 januari 2006

Som kan ses i bild 11 ovan kan avbrottsersaumlttningen variera mellan 125 och 300 procent av kundens aringrliga naumltavgift beroende paring elavbrottets laumlngd

2

G G G G G

12 Problemstaumlllning

Naumlr ett fel uppstaringr i ett mellanspaumlnningsnaumlt paring landsbygden kopplas felet automatiskt bort av de befintliga ledningsskydden Om felet aumlr bestaringende behoumlver ledningen sektioneras vilket goumlrs genom omkopplingar i elnaumltet foumlr att kunderna ska faring tillbaka elleveransen Sektioneringen goumlrs med hjaumllp av fjaumlrrmanoumlvrerade fraringnskiljare om saringdana finns installerade i det drabbade elnaumltet Finns inte detta sker sektioneringen manuellt dvs personal skickas till omraringdet som manuellt skoumlter omkopplingarna Maringnga av elnaumlten i glesbygd aumlr idag byggda saring att det inte finns naringgon moumljlighet till reservmatning fraringn ett naumlrliggande elnaumlt De naumltstationer som ligger efter felet i mellanspaumlnningsnaumltet och inte har naringgon moumljlighet till omkoppling kommer daring att behoumlva anslutas till reservkraftverk om kunderna ska faring tillbaka elleveransen innan felet aringtgaumlrdats I dag hanterar naumltaumlgare laumlngre driftstoumlrningar genom att installera mobil reservkraft Elleveransen har daring aringterstaumlllts genom att ett reservelverk installerats i varje drabbad naumltstation vilket framfoumlrallt i glesbyggd aumlr tidskraumlvande och kostsamt Traditionell anslutningen av reservkraft illustreras i bild 12 nedan

Bild 12 Traditionell reservkraftsanvaumlndning I omraringden som aumlr glesbefolkade aumlr vanligtvis lasterna relativt smaring och foumlrdelade paring maringnga mindre naumltstationer Beroende paring hur elnaumltet aumlr uppbyggt kan det vara mer eller mindre enkelt att komma fram till respektive naumltstation med ett mobilt reservkraftverk Foumlr att ta sig fram till dessa naumltstationer kraumlvs det att transporten ibland maringste ske paring mindre och daringligt underharingllna vaumlgar Det kan daring bli ett problem att framfoumlra tunga och stora reservkraftverk aumlnda fram till naumltstationen I och med den relativt laringga lasten som finns i varje enskild naumltstation i glesbyggd skulle ett enda reservelverk klara av att mata tvaring eller flera naumltstationer Det kraumlvs daring att elenergin oumlverfoumlrs i mellanspaumlnningsledningen som foumlrbinder naumltstationerna Detta illustreras i bild 13 nedan

Bild 13 Reservkraft inkopplat i mellanspaumlnningsnaumltet

Genom att oumlverfoumlra reservkraften i mellanspaumlnningsnaumltet kommer elavbrottstiden foumlr de drabbade kunderna att minska avsevaumlrt Problemet som dock uppstaringr naumlr reservkraften oumlverfoumlrs i mellanspaumlnningsledningar aumlr att framfoumlrallt kablar genererar stora maumlngder reaktiv effekt vilket kan bli ett problem foumlr reservelverket daring

3

oumlverfoumlringsstraumlckan aumlr laringng och lasten laringg Problemet vaumlxer daring stora maumlngder luftledning ersaumltts med kabel Efter stormen Gudrun byggs i dag ett nytt ledningsnaumlt upp som till stor del kommer att bestaring av kabel istaumlllet foumlr som tidigare luftledning vilket staumlller nya krav paring reservkraftsmatningen

13 Syfte

Syftet med detta examensarbete aumlr att undersoumlka moumljligheten att foumlrse ett stoumlrre geografiskt omraringde i glesbyggd med reservkraft genom att oumlverfoumlra reservkraften i mellanspaumlnningsledningarna som foumlrbinder naumltstationerna Detta aumlr intressant att undersoumlka daring maringnga glesbygdselnaumlt i dag aumlr byggda utan moumljlighet till reservmatning fraringn ett naumlrliggande elnaumlt I och med att ellagen skaumlrptes den 1 januari 2006 kommer det bli mer intressant foumlr kraftbolag att hitta alternativa vaumlgar foumlr att aringterstaumllla elleveransen vid ett elavbrott saring snart som moumljligt Daumlr skulle ett alternativ vara att kunna foumlrse ett antal naumltstationer med reservkraft fraringn ett enda reservkraftverk

14 Maringl

Maringlsaumlttningen med detta examensarbete aumlr att foumlrsoumlka hitta dimensionerande faktorer foumlr hur stora laumlngder ledning som skulle kunna reservkraftsmatas med ett mobilt reservkraftverk En av de viktigare faktorerna aumlr att hitta en generell laumlngdbegraumlnsning som kan anvaumlndas som ett riktvaumlrde naumlr behov uppstaringr av att oumlverfoumlra reservkraft i ett mellanspaumlnningsnaumlt Utoumlver de tekniska faktorerna aumlr aumlven maringlsaumlttningen att goumlra en ekonomisk jaumlmfoumlrelse som ger en indikation paring hur det ekonomiska utslaget ser ut foumlr reservkraft i mellanspaumlnningsnaumlt

15 Avgraumlnsningar

I denna rapport avgraumlnsas arbetet till enbart svenska foumlrharingllanden naumlr det gaumlller moumljligheterna att oumlverfoumlra mobil reservkraft i ett mellanspaumlnningsnaumlt Reservelverket foumlrutsaumltts dessutom kunna anslutas i vilken naumltstation som helst trots att det kan finnas begraumlnsningar saring som platsbrist i laringgspaumlnningsstaumlllverket och foumlr liten transformator Ytterligare problem som kan taumlnkas uppstaring aumlr att ledningen inte loumlser ut vid ett fel i elnaumltet eller att selektiviteten inte fungerar som den var avsedd paring grund av att det mobila reservkraftverket inte aumlr lika starkt som det oumlverliggande naumltet Detta aumlr problem som inte tas upp i denna rapport utan alltid foumlrutsaumltts fungera tillfredstaumlllande

16 Disposition

Denna rapport inleds i kapitel 2 med att beskriva hur det svenska elnaumltet aumlr uppbyggt samt foumlrklara hur naumltavgifter och avbrottsersaumlttning fungerar I kapitel 3 ges en bild av hur mobil reservkraft anvaumlnds idag samt foumlrslag paring nya tillaumlmpningsomraringden Detta foumlljs av kapitel 4 daumlr en foumlrklaring ges till vilka typer av kunder och daumlrmed laster som finns i de elnaumlt daumlr de mobila reservkraftverken aumlr taumlnkta att anslutas I kapitel 5 6 och 7 ges en teoretisk foumlrklaring till hur distributionsledningar transformatorer samt

4

mobil reservkraft fungerar Detta foumlljs i kapitel 8 av en genomgaringng av de beraumlkningar som gjorts i rapporten samt en presentation av de beraumlknade resultaten I kapitel 9 goumlrs en ekonomisk jaumlmfoumlrelse som visar var det aumlr mest loumlnsamt att ansluta mobil reservkraft i haumlndelse av ett elavbrott Slutsatser och rekommendationer till fortsatt arbete finns i kapitel 10 Slutligen foumlljer referenslista i kapitel 11 och daumlrefter appendix i kapitel 12

5

2 Bakgrund

21 Elnaumltets uppbyggnad

Det svenska elnaumltet brukar vanligtvis delas in i tre nivaringer stam- regional- samt lokalnaumlt Svenska Kraftnaumlt som aumlr systemansvarig myndighet ansvarar foumlr att det finns en balans mellan produktion och foumlrbrukning samt att det finns en driftsaumlker sammanharingllning av systemet Svenska Kraftnaumlt foumlrvaltar och driver stamnaumltet det vill saumlga kraftledningar foumlr 220 kV och 400 kV med tillhoumlrande anlaumlggningar samt utlandsfoumlrbindelser (Svenska Kraftnaumlt 2005a) Regionnaumlten oumlverfoumlr elenergin paring spaumlnningsnivaringer mellan 30 - 130 kV och aumlr den sammanbindande laumlnken mellan stamnaumltet och de lokala elnaumlten Till regionnaumlten kan dock vissa stoumlrre energikraumlvande industrier anslutas direkt Regionnaumlten aumlgs och foumlrvaltas av regionala naumltaumlgare Lokalnaumlten aumlgs och foumlrvaltas av lokala naumltaumlgare och sammankopplar regionnaumlten med slutanvaumlndare i spaumlnningsintervallet 04-20 kV Lokalnaumlten aumlr uppbyggda paring olika saumltt beroende paring om de aumlr lokaliserade i taumltort eller landsbygd I taumltorter aumlr elnaumltet till stoumlrsta del nedgraumlvt i marken medan det paring landsbygden aumlr vanligare med luftledning Det ska dock poaumlngteras att det i vissa delar av landet satsas stora summor paring att ersaumltta luftledning med kabel paring landsbygd En annan stor skillnad mellan taumltort och glesbygd aumlr att omkopplingsmoumljligheter vid t ex stoumlrningar eller underharingll aumlr betydligt mer begraumlnsade paring landsbygden aumln i taumltorterna

22 Naumltavgifter och avbrottsersaumlttning

221 Naumltavgifter

Naumltavgifter foumlr traditionella laringgspaumlnningsabonnemang aumlr uppdelade i tvaring delar en fast och en roumlrlig Den fasta delen styrs av vilken huvudsaumlkring kunden har vilket betyder att ju stoumlrre huvudsaumlkring och daumlrmed maximalt effektuttag kunden har desto houmlgre fast pris betalar kunden per aringr Den roumlrliga delen styrs av hur mycket elenergi kunden foumlrbrukar Riksdagen beslutade aringr 2002 att under en femaringrsperiod utjaumlmna naumltavgifterna saring att de kommer vara lika stora regionalt Detta betyder att naumltavgifterna i soumldra Sverige senast aringr 2007 skall vara lika stora foumlr kunder med likvaumlrdiga abonnemang (Energimyndigheten 2005) Naumlr daumlremot en ny laringgspaumlnningskund ska anslutas till elnaumltet varierar anslutningsavgiften beroende paring hur elnaumltet ser ut i omraringdet (Energimarknadsinspektionen 2006)

222 Avbrottsersaumlttning

Efter maringnga aringr med aringterkommande laringnga elavbrott har Sveriges Riksdag beslutat att fraringn och med den 1 januari aringr 2006 infoumlra nya regler som avser att staumlrka konsumenternas staumlllning De nya reglerna i ellagen aumlr i foumlrsta hand taumlnkta att staumlrka husharingllens och foumlretagens raumltt till en rimlig kompensation foumlr de problem som uppstaringr

6

vid ett elavbrott De nya reglerna ska aumlven hjaumllpa till att oumlka investeringstakten i elnaumlten och paring det saumlttet goumlra dem saumlkrare De nya reglerna foumlr avbrottsersaumlttning innebaumlr att kunden har raumltt till en schablonmaumlssig ersaumlttning efter 12 timmars elavbrott Den slutliga ersaumlttningen avgoumlrs av elavbrottets totala laumlngd Ersaumlttningen kan dock inte bli laumlgre aumln 2 tvaring procent av ett prisbasbelopp avrundat till naumlrmaste houmlgre hundratal och som houmlgst 300 procent av den totala aringrliga naumltavgiften per avbrott I de tidigare villkoren hade kunden endast moumljlighet att faring ersaumlttning motsvarande 100 procent av den aringrliga fasta naumltavgiften en garingng per aringr oavsett antal avbrott (Regeringskansliet 2006) Enligt den nya lagen kan drabbade kunder ansoumlka om skadestaringnd precis som tidigare Om skadestaringnd beviljas skall avbrottsersaumlttningen avraumlknas fraringn skadestaringndet I tidigare villkor avraumlknades inte avbrottsersaumlttningen fraringn skadestaringndet Ytterligare en aumlndring som tillkommit i den nya ellagen aumlr att naumltaumlgarna aumlr skyldiga att informera sina kunder om sin raumltt till avbrottsersaumlttning om de varit drabbade av ett elavbrott laumlngre aumln 12 timmar (Regeringskansliet 2006) Foumlr att faring en uppfattning om hur stor ersaumlttningen aumlr vid ett laumlngre elavbrott har EON Elnaumlt sammanstaumlllt en tabell foumlr de vanligaste prislistorna som beskriver avbrottsersaumlttningen foumlre och efter 31 december aringr 2005 (Melin 2006)

Tabell 21 Avbrottsersaumlttning foumlre och efter 31 december 2005

Som kan laumlsas i tabell 21 ovan har avbrottsersaumlttning oumlkat avsevaumlrt sedan aringrsskiftet 20052006 Detta kommer sjaumllvklart att staumllla houmlgre krav paring naumltaumlgarna i form av oumlkad leveranssaumlkerhet

Exempel paring avbrottsersaumlttning Som raumlkneexempel tas 20 stycken smaringhus med 16A huvudsaumlkring i glesbyggd som blir utan elleverans under drygt ett dygn Foumlre 31 december 2005 Ersaumlttning 2005 kr586029320 =sdot= Efter 31 december 2005 Ersaumlttning 2006 kr32000160020 =sdot=

7

Som kan ses i raumlkneexemplet ovan har ersaumlttning oumlkar med 26 140 kr vilket motsvarar en oumlkning med 446 I ellagen finns det ytterligare foumlraumlndringar som kommer faring stor inverkan paring hur naumltaumlgare kommer att behoumlva foumlraumlndra sitt arbete framoumlver foumlr att undvika laringngvariga elavbrott Den stoumlrsta foumlraumlndringen aumlr framfoumlrallt att det inte kommer bli tillaringtet med oplanerade elavbrott som oumlverstiger 24 timmar fraringn och med den 1 januari 2011 (Regeringskansliet 2006) Det betyder att de kraftbolag som inte klarar denna graumlns kommer att bryta mot lagen Det finns idag inga angivna sanktioner foumlr de kraftbolag som bryter mot 24 timmarsgraumlnsen men med stor sannolikhet kommer det paring ett eller annat saumltt kosta kraftbolagen pengar varje garingng det intraumlffar Lyckas kraftbolagen inte undvika denna typ av avbrott kommer detta sjaumllvklart bli baringde arbetsamt och kostsamt i framtiden

8

3 Anvaumlndning av mobil reservkraft Mobil reservkraft anvaumlnds runt om i Sverige i dag och en stor anvaumlndargrupp aumlr landets alla naumltaumlgare Reservkraften anvaumlnds i foumlrsta hand till att foumlrse kunder med elenergi daring deras ordinarie elleverans inte aumlr tillgaumlnglig beroende paring ett fel eller en planerad underharingllsaringtgaumlrd i elnaumltet Naumlr ett reservkraftverk kopplas in i en del av elnaumltet som kan vara av varierande storlek fraringnskiljs det fraringn oumlvriga elnaumltet och bildar tillsammans med reservkraftverket en egen ouml Vid denna typ av distributionssaumltt brukar begreppet ouml-drift anvaumlndas Enligt Svenska Kraftnaumlts Aringrsredovisning 2005 (Svenska kraftnaumlt 2005b) innebaumlr ouml-drift att rdquoett elsystem inom ett begraumlnsat geografiskt omraringde drivs lokalt (produktion

oumlverfoumlring och konsumtion av el) Omraringdet kan ha kopplats bort automatiskt fraringn det

oumlvriga naumltet eller kan ha planerats foumlr ouml-driftrdquo

31 Anvaumlndning av reservkraft idag

Naumlr reservkraft anvaumlnds i dag av naumltbolag kopplas dessa ofta in i naumltstationens laringgspaumlnningsstaumlllverk (LSP-staumlllverk) daumlr transformatorn fraringnkopplas Reservkraften levereras sedan ifraringn LSP-staumlllverket ut till kund utan att transformeras upp eller ner till en annan spaumlnningsnivaring Se bild 31 nedan

Bild 31 Anslutning av reservelverk daumlr transformatorn kopplas bort

Storleken paring de reservelverk som ska anslutas bestaumlms av foumlrutom lasten tillaringten distorsion oumlnskad livslaumlngd samt den omgivande miljoumln Eftersom ett reservelverk behoumlver kylning under drift kommer en houmlg omgivningstemperatur medfoumlra att maskinen inte kommer att kunna belastas lika mycket som under normala miljoumlfoumlrharingllanden Livslaumlngden foumlr ett reservkraftverk bestaumlms till stoumlrsta del av underharingll last och temperatur (Elforsk 1995) Paring EON Elnaumlt bedoumlms ett reservelverk ha 10 000 ndash 15 000 drifttimmar under sin tekniska livslaumlngd Reservelverken som anvaumlnds i genomsnitt 400 timmar per aringr har daumlrmed en beraumlknad livslaumlngd mellan 25 och 375 aringr (Krynell 2006) Foumlr att faring en uppfattning om hur stort ett mobilt reservkraftverk aumlr visas nedan bilder paring tvaring olika verk

9

Bild 32 Tvaring olika storlekar paring reservelverk tv 115 kVA och th 556 kVA (GENETECH 2006)

Reservkraftverket till vaumlnster i bild 32 ovan aumlr det mindre av dem tvaring och har en effekt paring 115 kVA medan de houmlgra aumlr det stoumlrre och har en effekt paring 556 kVA Baringda reservelverken har anslutningsspaumlnningen 400 V Aumlven om bild 32 inte aumlr skalenlig aumlr det enkelt konstaterat att det houmlgra reservelverket aumlr avsevaumlrt stoumlrre och klumpigare Vad som skiljer ovanstaringende reservelverk aringt framgaringr av de tekniska data som presenteras i tabell 31 nedan

Tabell 31 Teknisk data foumlr ovanstaringende reservelverk Modell Effekt

(kVA)

Dimensioner

LBH (mm)

Vikt

(kg)

Tankvolym

(l)

Braumlnslekonsumtion

vid fullast

(lh)

GTC 100M 115 421019201580 1950 150 2241 GTV 510M 556 648023602600 6500 430 1044 Som kan ses i tabell 31 ovan skiljer det en hel del mellan de tvaring olika verken Det lilla elverket har en effekt paring 115 kVA och vaumlger 1950 kg vilket innebaumlr att det kan transporteras ut paring plats med hjaumllp av en stoumlrre transportbil Det stoumlrre elverket som har en effekt paring 556 kVA kraumlver lastbilstransport Baringda elverken garingr att faring i ett utfoumlrande som tillaringter en transporthastighet paring 80 kmh Dessa reservelverk aumlr taumlnkta att anslutas till naumltstationer i glesbygdsomraringden daumlr framkomligheten paring vaumlg kan vara begraumlnsad Aumlr detta fallet saring kommer ett stoumlrre och tyngre reservelverk bli svaringrare att placera ut aumln ett laumlttare som bara vaumlger en tredjedel saring mycket Ett mindre reservelverk kommer daumlremot ha svaringrare att klara av en stoumlrre effekt vilket ibland faringr som konsekvens att ett stoumlrre reservelverk maringste anvaumlndas foumlr att kunna foumlrse anlaumlggningen med reservkraft Ytterligare en sak som maringste tas i beaktande naumlr reservkraft kopplas in aumlr braumlnslekonsumtionen vilken aumlr relativ stor vid fullt effektuttag Som kan beraumlknas i tabell 31 ovan kommer baringda reservelverken behoumlva tankas efter fyra till sex timmars drift paring full effekt Det aumlr dock inte saring vanligt att reservelverken koumlrs paring full effekt utan koumlrs oftast paring en laumlgre effekt saring att oumlverbelastning undviks Detta goumlr att braumlnsleparingfyllning inte behoumlver goumlras lika ofta och kan straumlckas ut till cirka 12 timmar (Statens energimyndighet 2005)

10

32 Framtida anvaumlndning av reservkraft

Vid reservkraftsmatning av ett stoumlrre omraringde daumlr ett flertal naumltstationer aumlr inblandade kraumlvs det lika maringnga reservkraftverk som naumltstationer foumlr att aringterstaumllla elleveransen Detta aumlr baringde tidsoumldande och kostsamt daring det kraumlvs ett antal transporter och personal foumlr att koppla in dessa reservelverk i respektive naumltstation Dessutom kommer braumlnsleparingfyllning att bli kostsam daring det kraumlvs att reservelverken tankas flera garingnger per dygn Foumlr att baumlttre kunna saumlkerhetsstaumllla att naumltbolag som t ex EON Elnaumlt ska klara den tidigare naumlmnda 12- timmarsgraumlnsen skulle ett alternativ vara att oumlverfoumlra reservkraft i det befintliga mellanspaumlnningsnaumltet som sammankopplar naumltstationerna i det drabbade omraringdet Detta aringskaringdliggoumlrs i bild 33 nedan Alternativet kan vara en loumlsning istaumlllet foumlr att bygga dyrare elnaumlt som t ex har moumljlighet att reservmatas fraringn ett naumlrliggande elnaumlt

Bild 33 Reservkraftverk som oumlverfoumlr elenergin i mellanspaumlnningsnaumltet

Genom att endast installera ett reservkraftverk som ensamt levererar elenergi till kunderna vid utebliven elleverans istaumlllet foumlr att installera ett reservkraftverk i varje naumltstation kommer avbrottstiden kunna foumlrkortas avsevaumlrt Daumlrmed kommer kunderna vara mer noumljda och naumltbolagen kommer enklare att kunna klara 12-timmarsgraumlnsen och daumlrmed undvika utbetalning av avbrottsersaumlttning Andra foumlrdelar med denna typ av reservkraftsoumlverfoumlring aumlr att braumlnslehanteringen kommer att foumlrenklas avsevaumlrt om endast ett reservelverk ska tankas istaumlllet foumlr t ex fem stycken Enligt EON Elnaumlts egen utredning om mobil reservkraft menar foumlretaget att det fraringn branschens sida behoumlver tas fram instruktioner och speciella aggregat med relaumlskyddsfunktioner foumlr att nyttja reservkraft paring spaumlnning oumlver 1000 V Eftersom detta aumlr naringgot nytt i branschen finns ocksaring behov av regler foumlr hanteringen av reservkraft oumlver 1000 V om detta ska bli ett alternativ i framtiden EON Elnaumlt menar dock att potentialen aumlr stor inom detta omraringde och att arbetet borde paringskyndas (Hjalmar 2005)

11

4 Kunder Det finns maringnga olika typer av kunder paring landsbygden allt fraringn sommarstugor till mindre industrier med varierande laster som staumlller olika krav paring de mobila reservelverken En av de mest begraumlnsande faktorerna aumlr effektbehovet som skiljer sig avsevaumlrt aringt mellan olika kundgrupper daumlr uppvaumlrmningen i regel har den stoumlrsta inverkan Uppvaumlrmningen varierar kraftigt mellan en villa som vaumlrms upp med el och ett annat mindre elenergikraumlvande alternativ vilket betyder att olika stora omraringden kan foumlrses med reservkrafts beroende paring uppvaumlrmningsform Paring landsbygden daumlr reservelverken foumlrst och fraumlmst aumlr avsedda att anvaumlndas finns maringnga lantbrukare som ofta har andra typer av effektkraumlvande utrustning som t ex spannmaringlstorkar Denna typ av torkanlaumlggningar aumlr vanliga i dag av totalt 71 000 lantbruk finns det cirka 34 000 torkanlaumlggningar i bruk (SCB 2002) En tredjedel av alla torkanlaumlggningar torkar spannmaringlen med varmluft vilket aumlr mycket energikraumlvande och i maringnga fall vaumlrms luften med hjaumllp av elenergi Effektbehovet foumlr en torkanlaumlggning varierar kraftigt men foumlr en mindre anlaumlggning aumlr effektbehovet i storleksordningen 30-60 kW Detta kommer sjaumllvklart faring konsekvenser i ett elnaumlt som ska foumlrses med reservkraft av ett mindre elverk Det boumlr daumlrfoumlr finnas restriktioner foumlr hur denna typ av elenergikraumlvande anlaumlggningar faringr anvaumlndas daring dessa aumlr anslutna till ett naumlt som matas av ett mobilt reservkraftverk Utoumlver det aktiva effektuttaget som i dagligt tal ofta foumlrenklas till enbart effektuttaget finns det andra faktorer som kommer att spela roll naumlr kunderna i ett visst omraringde reservkraftsmatas Det som aumlven har en inverkan paring reservelverket aumlr vilken typ av effekt den enskilde kunden anvaumlnder sig av Alla kunder som aumlr anslutna till ett elnaumlt aumlr i regel kategoriserade enligt en foumlrutbestaumlmd lista som bland annat anger kundens effektfaktor cos φ EON Elnaumlts lista oumlver olika typer av kunder visas i bilaga 1 daumlr effektfaktorn varierar mellan 085 och 098 Effektfaktorn anger hur den aktiva effekten foumlrharingller sig till den skenbara effekten Det aumlr vanligtvis den skenbara effekten som aumlr angiven foumlr ett reservkraftverk och det aumlr daumlrmed den som kommer att begraumlsa lastuttaget Sambandet mellan effektfaktorn aktiv och skenbar effekt visas i en effekttriangel Denna aringskaringdliggoumlrs i bild 41 nedan

daumlr S Skenbar effekt VA P Aktiv effekt W Q Reaktiv effekt var

Bild 41 Effekttriangel

12

Den skenbara effekten beraumlknas enligt sambandet nedan

ϕcos

PS = [ ]VA (41)

Bild 41 ovan kallas vanligen foumlr effekttriangeln och i den raumlknas den reaktiva effekten Q positiv foumlr laster av induktiv karaktaumlr medan den raumlknas negativ foumlr laster av kapacitiv karaktaumlr Det aumlr viktigt att kaumlnna till att kunderna genom sin last ger upphov till reaktiv effekt av induktiv karaktaumlr medan ledningar med houmlgre spaumlnning ger upphov till reaktiv effekt av kapacitiv karaktaumlr Kundernas last kommer till en viss graumlns variera oumlver dygn ocheller saumlsong mycket beroende paring typ av uppvaumlrmningssystem Variationen oumlver dygnet spelar en mindre roll eftersom reservelverket alltid maringste hantera det maximala effektuttaget under dygnet Detta foumlr att det skulle bli oharingllbart att koppla in och ur laster manuellt under dygnet beroende paring lastsituationen Aumlr daumlremot en stor del av kunderna som ansluts till reservkraftverket elvaumlrmekunder kommer belastning emellertid att skilja sig aringt oumlver aringret

41 Motorstart

411 Direktstartad asynkronmotor

En motor ger upphov till en stor startstroumlm till skillnad fraringn t ex en el-patron som vaumlrmer en villa Detta betyder att ett reservelverk maringste kunna generera denna houmlga startstroumlm aumlven om detta enbart behoumlvs under naringgra faring sekunder Aumlr inte detta moumljligt blir foumlljden att reservkraftverkets oumlverlastskydd automatiskt fraringnkopplar lasten Startstroumlmmen vid direktstart av asynkronmotorer ligger vanligtvis i intervallet 25 - 8 garingnger motorns maumlrkstroumlm Vid normal drift daring naumltstationen aumlr ansluten till ett starkare naumlt finns det regler foumlr hur stor motor som faringr direktstartas Elleverantoumlrerna foumlreskriver vanligtvis att en kortsluten trefasmotor inte faringr direktstartas om maumlrkeffekten oumlverstiger 4 kW vid kontinuerlig drift Specialtillstaringnd kan dock farings foumlr direktstart av stoumlrre motorer (Alfredsson och Cronqvist 1996) EBR (El-byggnadsrationalisering) aumlr ett system foumlr rationell planering byggnation och underharingll av eldistributionsanlaumlggningar 04 ndash 145 kV som drivs av representanter fraringn Svensk Energis medlemsfoumlretag De har skapat tumregler paring hur stora motorer som faringr startas i ett elnaumlt som reservkraftsmatas Dessa regler aumlr taumlnkta att anvaumlndas foumlr att uppskatta noumldvaumlndig generatorstorlek vid en tillaringten spaumlnningssaumlnkning av 15 av nominell spaumlnning Beroende paring vilken startutrustning som finns till motorn aumlr kravet paring startstroumlmmens storlek olika (Elforsk 1995) Tumregler foumlr hur stor motorn faringr vara avseende storleken paring generator ges nedan Foumlr en motor med stjaumlrntriangelstart och vid anvaumlndning av mjukstart Motorns maumlrkeffekt i kW 3 lt Generatorns maumlrkeffekt i kVA

13

Foumlr en motor med direktstart Motorns maumlrkeffekt i kW 9 lt Generatorns maumlrkeffekt i kVA Skulle det finnas flera motorer som kan komma att starta samtidigt ska moumljlighet till foumlrregling mot samtidig start undersoumlkas Exempel paring stoumlrre motorer som kan taumlnkas finnas ute hos kunder i glesbyggd aumlr t ex lantbrukarnas bevattningspumpar som enbart anvaumlnds under naringgra maringnader paring sommaren Dessa bevattningspumpar varierar i storlek och kan i vissa fall ha en effekt paring 75 kW vilket i saring fall skulle kraumlva att generatorn kan producera en aktiv effekt motsvarande 675 kW om motorn aumlr direktstartad Eftersom denna enskilda pump kommer att ta stor effekt i anspraringk och paring saring vis kraumlva att reservkraftverket aumlr kraftigt oumlverdimensionerat foumlr att klara startstroumlmmen aumlr det laumlmpligt att ha naringgon form av restriktioner vid bevattning Detta gaumlller inte enbart bevattningspumpar som aumlr ansluta till elnaumltet utan alla stoumlrre motorer

14

5 Distributionsledningar Distributionsledningar finns i flera olika utfoumlranden daumlr ledar- och isolationsmaterial aumlr olika Generellt kan dessa dock delas in i kategorierna luftledningar och kabel

51 Luftledningar

Luftledningar kan generellt delas upp i tvaring olika typer oisolerad och isolerad lina vilka finns i tvaring olika materialutfoumlranden aluminium (AL) och aluminium med jaumlrnkaumlrna (FeAl) I mycket saumlllsynta fall kan aumlven kopparlina (Cu) foumlrekomma

511 Oisolerad luftledning

Oisolerad luftledning har inte ett skyddande houmllje runt respektive lina utan faumlsts direkt paring isolatorn som utgoumlr isolation mellan lina och stolpe Detta goumlr att ledningen aumlr kaumlnslig mot yttre faktorer saringsom vaumlder vind faringglar osv En vanligt foumlrekommande dimension paring linan aumlr 99 mm2 vilken har en total ytterdiameter paring 128 mm (Onninen 2006) Ett exempel paring en oisolerad lina visas i bild 51 nedan

Bild 51 Oisolerad lina (Birkouml 2005)

512 Isolerad luftledning

Isolerad luftledning aumlr upphaumlngd paring samma saumltt som oisolerad luftledning men har aumlven ett skyddande houmllje runt respektive lina i form av en tunnare plastbelaumlggning Houmlljet aumlr inte avsett som naringgot skydd mot beroumlring utan snarare ett skydd mot jordfel som t ex kan uppstaring daring ett traumld faller paring ledningen vilket goumlr ledningen driftsaumlkrare Anledningen till detta aumlr att ledningen daring taringl en stoumlrre paringfrestning som t ex uppstaringr naumlr ett traumld faller paring ledningen Belastningen som traumldet medfoumlr paring luftledningen tas daring upp av alla tre linorna vilket goumlr att de inte lika laumltt brister Isolerad luftledning byggs vanligtvis med ett mindre avstaringnd mellan linorna aumln traditionell oisolerad luftledning vilket aumlr moumljligt tack vare den isoleringen som finns runt respektive lina Precis som foumlr oisolerad lina aumlr en vanlig dimension 99 mm2 men i och med dess skyddande houmllje blir den groumlvre aumln vanlig oisolerad lina En isolerad lina med dimensionen 99 mm2 har en total ytterdiameter paring cirka 18 mm (Onninen 2006) Se bild 52 nedan

Bild 52 Isolerad lina (Birkouml 2005)

15

513 Kapacitiv generering i luftledningsnaumlt

Luftledningar genererar en saring kallad distribuerad kapacitans laumlngs hela sin straumlckning dels mellan varje fasledare och marken och dels mellan respektive fasledare Detta aringskaringdliggoumlrs i bild 53 nedan

Bild 53 Kapacitanser i ett luftledningsnaumlt

Som kan ses i bild 53 ovan delas kapacitansen i en luftledning upp i tvaring delar egen- och oumlmsesidig kapacitans Den oumlmsesidiga kapacitansen aumlr den kapacitans som bildas mellan ledningens faser medan egenkapacitansen bildas mellan fasledarna och jord Summan av egen- och oumlmsesidig kapacitansen (Ce och Couml) bildar ledningens totala kapacitans som har namnet driftkapacitans Cd (Andersson och Blomqvist 1997) Foumlr ett luftledningsnaumlt aumlr den distruberade kapacitansen relativt liten Med anledning av detta beraumlknas inte delkapacitanserna var foumlr sig utan den totala driftkapacitansen beraumlknas direkt med sambandet 51 nedan

sdotsdotsdot

=

r

cbaCd 3

ln18

1 [ ]kmFmicro (51)

daumlr a b och c medelavstaringndet mellan fasledarena m r fasledarens radie m Oavsett vilken typ av mark som finns under luftledningen utgaringr man ifraringn att potentialen aumlr noll vid markytan (Stenborg 1997)

16

52 Jordkabel

Jordkabel finns i en maumlngd olika utfoumlranden med olika tvaumlrsnittsarea och maumlrkspaumlnning vilka grovt kan delas in i en- och flerledarekabel De flesta lite groumlvre kablar har ledare som aumlr tillverkade av aluminium Hur mycket isolering en kabel har aumlr till stoumlrsta del beroende av kabelns maumlrkspaumlnning houmlgre maumlrkspaumlnning ger groumlvre isolering I bild 54 visas en treledar mellanspaumlnningskabel med maumlrkspaumlnningen 12 kV i genomskaumlrning

Bild 54 Treledar mellanspaumlnningskabel i genomskaumlrning (Elektroskandia 2006)

521 Kapacitiv generering i kabelnaumlt

Kablar genererar precis som luftledningar en saring kallad distribuerad kapacitans laumlngs hela sin straumlckning mellan dels varje fasledare och skaumlrmen dels mellan respektive fasledare Kabels kapacitanser kan precis som en luftledning delas in i egen- samt oumlmsesidig kapacitans Som framgaringr av bild 54 ovan aumlr avstaringndet mellan fasledarna och det jordande houmlljet runt kabeln avsevaumlrt mycket mindre aumln foumlr en luftledning Detta leder till att egenkapacitansen fraringn en kabel aumlr betydligt mycket houmlgre aumln foumlr en luftledning med samma tvaumlrsnittsarea och spaumlnning Daumlremot aumlr den oumlmsesidiga kapacitansen som genereras mellan fasledarna i en treledar mellanspaumlnningskabel lika med noll eftersom ledarnas inre ledande skiktet har samma spaumlnningspotential som skaumlrmen d v s noll Mellanspaumlnningskabelns kapacitanser visas i bild 55 nedan

Bild 55 Kapacitanser i en- och tre-ledar kabel

17

Foumlr en enledarkabel med omgivande skaumlrm eller en treledarkabel med skaumlrm runt varje ledare ges kapacitansen av foumlljande samband (Kraftkabelhandboken) Kapacitansen C aumlr i detta fall lika med driftkapacitansen Cd

d

DkC

ln

εsdot= [ ]kmFmicro (52)

Daumlr k aumlr en konstant med vaumlrdet 00556 ε aumlr det relativa isolermaterialets dielektriska konstant foumlr det isolerande skiktet mellan ledare och skaumlrm Konstanten ε aumlr beroende av vilket material isolerskiktet aumlr tillverkat av I de kabeltyper som anvaumlnds mest i dag aumlr de vanligaste isolermaterialen PEX och PVC vilka har konstanten ε = 23 respektive ε =50 I de beraumlkningar som aumlr gjorda i denna rapport har uteslutande kabel med PEX isolering anvaumlnts Foumlr en treledar kabel daumlr respektive ledare saknar individuell skaumlrm eller inre ledande skikt se bild 54 aumlr det svaringrare att raumlkna ut C och Cd Kapacitanserna aumlr i dessa fall inte lika Foumlr att enklare kunna faststaumllla Cd maringste delkapacitanserna foumlrst maumltas i kabeln Naumlr detta goumlrs delas foumlrst kapacitanserna upp i delkapacitanser Crsquo och Crsquorsquo som maumlts paring foumlljande saumltt Delkapacitansen Crsquo maumlts mellan en fasledare och de oumlvriga fasledarna som aumlr foumlrbundna med skaumlrmen och daumlr Crsquo motsvarar

oumle CCC sdot+= 2 [ ]kmFmicro (53) Daumlrefter foumlrbinds alla tre ledarna med varandra och daring maumlts delkapacitansen Crsquorsquo mellan ledarna och skaumlrmen och daumlr Crsquorsquo motsvarar

eCC sdot= 3 [ ]kmFmicro (54) Naumlr baringda delkapacitanserna aumlr givna kan sedan driftkapacitansen Cd beraumlknas enligt

oumled CCC sdot+= 3 [ ]kmFmicro (55) Driftkapacitansen foumlr mellanspaumlnningskablar aumlr i de flesta fallen uppmaumltt och redovisad av kabeltillverkaren

18

53 Tillskott och foumlrluster i ledningar

Foumlr att foumlrstaring hur en ledning fungerar aumlr det laumlmpligt att som modell anvaumlnda ett ersaumlttningsschema vilken visar vilka parametrar som aumlr av betydelse och maringste tas i beaktande vid elektriska beraumlkningar Ersaumlttningsschemat foumlr en ledning visas i bild 56 nedan

531 Ersaumlttningsschema

Bild 56 Ersaumlttningsschema

I bild 56 ovan ser man en generator som genererar elektrisk energi och sedan oumlverfoumlr denna till en belastning via en ledning som aumlr ansluten mellan de baringda objekten

532 Parametrar i ersaumlttningsschema

Ur elektrisk synvinkel bestaringr en ledning av en resistans R och en reaktans X Dessa storheter beror paring ett antal olika parametrar som visas i sambanden (56) och (57) nedan (Kraftkabelhandboken)

ARledning

ρ= [ ]kmΩ (56)

daumlr ρ resistiviteten kmmm 2sdotΩ A ledarens tvaumlrsnittsarea 2mm

LfX ledning sdotsdotsdot= π2 [ ]kmΩ (57)

daumlr f frekvensen Hz L induktansen kmH

19

Foumlr en given ledning finns baringde ρ och L angivna i ledningstabeller Ett annat samband som anvaumlnds vid elektriska beraumlkningar aumlr susceptansen B som beraumlknas enligt sambandet (58) nedan

lCfBledning sdotsdotsdotsdot= π2 [ ]S (58) daumlr C kapacitansen kmF l ledningslaumlngden km Naumlr resistans reaktans och susceptans beraumlknas foumlr olika komponenter aumlr det viktigt att beraumlkningen goumlrs vid samma spaumlnning och frekvens Foumlr samtliga beraumlkningar i rapporten aumlr spaumlnningen 11 kV och frekvensen 50 Hz Mellan ledningen och marken alternativt skaumlrmen i en kabel bildas en kondensator som ger upphov till en reaktiv effekt naumlr ledningen aumlr spaumlnningssatt Denna reaktiva effekt kommer att ge ett tillskott i anlaumlggningen som maringste tas om hand Detta aumlr vanligtvis inget problem under normal drift daring anlaumlggningen aumlr ansluten till ett starkt oumlverliggande naumlt som paring ett enkelt saumltt kan ta hand om detta reaktiva tillskott Kopplas oumlverliggande naumlt bort och ersaumltts med ett mobilt reservkraftverk kommer detta ensamt vara tvunget att hantera det eventuella reaktiva oumlverskottet Det kapacitiva bidrag en ledning genererar ges ur foumlljande samband (Petterson och Blomqvist 1986)

21 CCC QQQ += [ ]var (59) daumlr

1CQ aumlr det kapacitiva bidraget fraringn den foumlrsta halvan av ledningen

2CQ aumlr det kapacitiva bidraget fraringn den sista halvan av ledningen Dessa storheter kan beraumlknas med sambanden (510) och (511) som foumlljer nedan (Petterson och Blomqvist 1986)

211 2

2 UC

fQC sdotsdotsdotsdot= π [ ]var (510)

222 2

2 UC

fQC sdotsdotsdotsdot= π [ ]var (511)

daumlr f frekvensen Hz C kapacitansen F

1U inmatningsspaumlnningen V

2U utmatningsspaumlnningen V

20

533 Aktiva och reaktiva foumlrluster i ledningar

Varje ledning inneharingller en resistans och en reaktans vilka ger upphov till aktiva och reaktiva foumlrluster Eftersom dessa foumlrluster tillkommer utoumlver sjaumllva lasten behoumlver dessa adderas foumlr att faring de totala aktiva och reaktiva effekterna Det aumlr dessa foumlrluster plus sjaumllva lasten som det mobila reservkraftverket maringste klara av att hantera De aktiva och reaktiva foumlrlusterna beraumlknas genom sambanden (512) och (513) nedan

2

2

22

2

2

2

minussdot+

sdot=

U

QQR

U

PRP C

LedningLedningf [ ]W (512)

( )21

2

2

22

2

2

2CC

CLedningLedningf QQ

U

QQX

U

PXQ +minus

minussdot+

sdot= [ ]var (513)

daumlr R resistansen Ω X reaktansen Ω Foumlr att faring en indikation paring hur stora tillskott ocheller foumlrluster som uppstaringr i en ledning goumlrs en beraumlkning foumlr en kabel respektive luftledning enligt angivna data nedan

Tabell 51 Inparametrar foumlr jaumlmfoumlrelse av tillskottfoumlrluster i ledningsnaumlt Luftledning (Al) Kabel (Al)

Spaumlnning (V) 11000 11000 Tvaumlrsnittsarea (mm2) 99 95 Ledningslaumlngd (km) 10 10 Aktivt effektuttag (kW) 50 50 Effektfaktor vid last 085 085 Kapacitans (microFkm) 0009 033 Ledningsresistans (Ωkm) 02855 02975 Ledningsreaktans (Ωkm) 1085 09739

Anvaumlnds vaumlrdena fraringn tabell 51 i sambanden 510 511 512 513 och ingen haumlnsyn tas till spaumlnningsfall i ledningen kan de aktiva respektive reaktiva foumlrlusterna beraumlknas Beraumlkningarna aumlr gjorda i Matlab och beraumlkningskoden finns i bilaga 2 Resultaten presenteras i tabell 52 nedan

Tabell 52 Resultat av jaumlmfoumlrelse mellan luftledning och kabel Luftledning (Al) Kabel (Al)

Reaktiv last (kvar) 310 310 Aktiva foumlrluster (kW) 0083 0086 Reaktiva foumlrluster (kvar) -333 -12542 Reaktivt netto (kvar) 2767 -9442

21

Som kan ses i tabell 52 behoumlver reservelverket generera 2767 kvar i fallet med luftledning medan i fallet med kabel kommer ett oumlverskott paring 9442 kvar att skapas Detta reaktiva oumlverskott kommer ha en motsatt riktning i foumlrharingllande till den aktiva effekten d v s tillbaka i mot reservelverket Detta reaktiva oumlverskott maringste saringledes tas om hand av reservelverket

534 Konsekvenser foumlr mobil reservkraft

Som kan ses utifraringn resultaten i tabell 52 ovan aumlr de aktiva foumlrlusterna i baringde luftledning och kabel relativt smaring Eftersom dessa foumlrluster aumlr smaring kommer de inte belasta ett mobilt reservelverk saumlrskilt mycket i foumlrharingllande till den last som kunderna tar ut Jaumlmfoumlrs de reaktiva foumlrlusterna som en tio kilometers mellanspaumlnningsledning ger upphov till med de aktiva foumlrlusterna aumlr de foumlrstnaumlmnda foumlrlusterna betydligt houmlgre Beroende paring om elnaumltet aumlr uppbyggt av luftledning eller kabel kommer detta faring vaumlldigt skilda konsekvenser foumlr det mobila reservkraftverk som ska leverera elenergi till den bortkopplade anlaumlggningen Jaumlmfoumlrs de reaktiva foumlrlusterna i luftledningen med kabeln kan det enkelt konstateras att luftledningen endast tillfoumlr en mindre del av den reaktiva effekt som reservkraftverket annars hade faringtt producera Kabeln kommer daumlremot att generera en avsevaumlrt mycket stoumlrre maumlngd reaktiv effekt aumln luftledningen I ovanstaringende exempel genererar kabeln drygt 37 garingnger mer reaktiv effekt aumln luftledningen Detta betyder att reservkraftverket maringste kunna konsumera detta oumlverskott av reaktiv effekt som kabeln genererar Det aumlr saringledes en foumlrutsaumlttning att det mobila reservelverket kan konsumera det reaktiva oumlverskott som inte tas ut av kunderna Kan inte det mobila reservkraftverket konsumera reaktiv effekt kommer det reaktiva effektuttaget hos kund vara en begraumlnsande faktor foumlr moumljlig ledningslaumlngd

22

6 Transformatorer Transformatorer kan ur elektrisk synvinkel ses som en resistans R och en reaktans X paring samma saumltt som en ledning Foumlr att beraumlkna transformators resistans och reaktans behoumlvs uppgifter om de procentuella resistans respektive reaktansspaumlnningsfallet er ex Dessa kan enkelt tas fram foumlr en specifik transformator i t ex Facilplus spatialE som aumlr EON Elnaumlts naumltinformationssystem Oumlnskas daumlremot generella vaumlrden foumlr en transformator kan ABBs tabell foumlr standardtransformatorer anvaumlndas vilken visas i bilaga 9 I ABBs tabell aumlr endast den procentuella kortslutningsspaumlnningen ek given och den beraumlknas enligt samband 61 nedan

22xrk eee += [ ] (61)

Anledningen till att endast ek aumlr angiven aumlr att procentuella kortslutningsresistansen er alltid aumlr relativt liten i foumlrharingllande till procentuella kortslutningsreaktansen ex och daring goumlrs ofta approximationen er = 0 vilket ger ex asymp ek Foumlr att sedan beraumlkna kortslutningsresistansen RT och kortslutningsreaktansen XT anvaumlnder man sambanden 62 och 63 nedan (Petterson och Blomqvist 1986)

n

nrT

S

UeR

2

100sdot= [ ]Ω (62)

n

nxT

S

UeX

2

100sdot= [ ]Ω (63)

daumlr Un den huvudspaumlnning som transformatorresistansen haumlnfoumlrs till kV Sn transformatorns maumlrkeffekt MVA

62 Foumlrluster i en transformator

En distributionstransformator ger upphov till tre olika typer av foumlrluster

bull Tomgaringngsfoumlrluster ][WPtomgaringng bull Belastningsfoumlrluster ][WPbelastning bull Reaktiva foumlrluster [var]foumlrlustQ

Dessa foumlrluster beskrivs under respektive rubrik nedan

621 Tomgaringngsfoumlrluster

Tomgaringngsfoumlrlusterna i en transformator aumlr helt oberoende av den anslutna lasten Dessa beror istaumlllet helt paring transformatorns storlek desto stoumlrre transformator desto stoumlrre tomgaringngsfoumlrluster En tillaumlmpbar tumregel aumlr att tomgaringngsfoumlrlusterna aumlr i storleksordningen 02 procent utav transformatorns maumlrkeffekt (Lindahl 2006) Foumlr en transformator med maumlrkeffekten 200 kVA kommer saringledes tomgaringngsfoumlrlusterna vara

23

WPtomgaringng 4002000000020 =sdot=

Tomgaringngsfoumlrlusterna aumlr saring smaring i foumlrharingllande till transformatorns maumlrkeffekt att de i maringnga sammanhang antas vara foumlrsumbara

622 Belastningsfoumlrluster

Belastningsfoumlrlusterna i en transformator beror av hur stor belastningsgraden aumlr En tumregel aumlr att vid full last aumlr belastningsfoumlrlusterna i storleksordningen 1 procent av transformatorns maumlrkeffekt (Lindahl 2006) Foumlr en transformator med maumlrkeffekten 200 kVA kommer saringledes belastningsfoumlrlusterna att vara

WPbelastning 2000200000010 =sdot=

Aumlven belastningsfoumlrlusterna aumlr foumlrharingllandevis smaring jaumlmfoumlrt med transformatorns maumlrkeffekt Som har naumlmnts tidigare goumlrs ibland approximationen ex asymp ek och er = 0 vilket betyder att ingen haumlnsyn tas till de aktiva foumlrlusterna utan enbart till de reaktiva foumlrlusterna

623 Reaktiva foumlrluster

De stoumlrsta och inte foumlrsumbara foumlrlusterna i en transformator aumlr de reaktiva foumlrlusterna Naumlr dessa foumlrluster beraumlknas antas tomgaringngsfoumlrlusterna vara foumlrsumbara och att transformatorn aumlr fullt belastad Belastningsfoumlrlusterna antas vara 1 procent utav transformatorns maumlrkeffekt vilket ger en foumlrlust paring 2000 W enligt tidigare beraumlkning Foumlr att kunna beraumlkna de reaktiva foumlrlusterna foumlr en 200 kVA transformator behoumlvs uppgifter om re och xe Dessa aumlr haumlmtade fraringn en standard 200 kVA transformator hos EON Elnaumlt

Foumlrharingllandet ggre

e

r

x 331783

asymp= visar sedan hur stora de reaktiva foumlrlusterna aumlr i

foumlrharingllande till de aktiva foumlrlusterna I detta fall aumlr de reaktiva foumlrlusterna cirka tre garingnger stoumlrre aumln de aktiva foumlrlusterna De reaktiva foumlrlusterna i en 200 kVA transformator aumlr daumlrmed i storleksordningen

var600020003 kQ foumlrlust =sdotasymp Detta betyder att den reaktiva foumlrlusten i en 200 kVA transformator aumlr cirka 3 procent av dess maumlrkeffekt (Johansson 2006)

24

7 Det mobila reservkraftverket De mobila reservkraftverk som aumlr taumlnkta att anvaumlndas i mellanspaumlnningsnaumltet aumlr i storleksordningen 100-800 kVA daumlr de flesta aumlr utrustade med en synkrongenerator Teoretiskt innebaumlr detta bland annat att generatorns foumlrmaringga att producera alternativt konsumera reaktiv effekt kan styras Ska generatorn leverera reaktiv effekt till elnaumltet ska I m gt Im0 och kallas daring foumlr oumlvermagnetiserad medan om den ska konsumera reaktiv effekt ska I m lt Im0 och kallas daring foumlr undermagnetiserad Rent praktiskt styrs magnetiseringsstroumlmmen av generatorns spaumlnningsregulator som i sin tur maumlter naumltspaumlnningen (Alfredsson och Cronqvist 1996) Ses detta ur en teoretisk synvinkel bestaumlms magnetiseringsbehovet av sambandet 71 nedan

0m

m

n

r

I

I

U

E= (71)

daumlr Er inducerad emk (fas till jord) V Un generatorns maumlrkspaumlnning V I bild 71 visas ovanstaringende storheter i en schematisk bild oumlver en synkrongenerator

Bild 71 Schematisk bild oumlver en synkrongenerator

Den aktiva effekten P i en synkronmaskin paringverkas inte av aumlndringar som t ex naumltspaumlnningsvariationer eller variationer av emkn utan bestaumlms av den mekaniska axeleffekten som motorn levererar Den aktiva effekten beraumlknas med hjaumllp av samband 72 nedan

d

fr

X

UEP

Θsdotsdotsdot=

sin3 [ ]W (72)

Som tidigare naumlmnts kommer den inducerade emkn Er att foumlraumlndras daring magnetiseringsstroumlmmen Im varieras Foumlr att foumlrhindra att den aktiva effekten P foumlraumlndras samtidigt som magnetiseringsstroumlmmen Im varieras kommer samtidigt belastningsvinkeln Θ att aumlndras

25

Naumlr det gaumlller den reaktiva effekten Q saring aumlr den vid en konstant naumltspaumlnning till stor del beroende av den inducerade emk Er men aumlven till en mindre del av den aktiva effektens storlek Denna ger upphov till en del av den reaktiva spaumlnningen (XdIa) vilken svarar direkt mot den aktiva stroumlmmen Iacosφ och denna kraumlver en viss reaktiv effekt Den reaktiva effekten beraumlknas genom samband 73 nedan

d

fr

d

f

X

UE

X

UQ

Θsdotsdotsdotminus

sdot=

cos33 2

[ ]var (73)

daumlr Qlt0 oumlvermagnetisering Qgt0 undermagnetisering Foumlr att se hur alla storheter haumlnger samman visas tvaring olika visardiagram i bild 72 ett foumlr oumlvermagnetisering och ett foumlr undermagnetisering I baringda visardiagrammen aumlr statorstroumlmmen Ia riktstorhet (Alfredsson och Cronqvist 1996)

Bild 72 Visardiagram foumlr oumlver- respektive undermagnetisering

Foumlr en synkrongenerator finns det ett antal begraumlnsningar naumlr det gaumlller dess foumlrmaringga att producera och konsumera effekt Dessa begraumlnsningar aumlr naturligtvis vaumlsentliga att kaumlnna till innan ett reservelverk kopplas in och ensamt ska foumlrse en anlaumlggning med elenergi Naumlr det gaumlller synkrongeneratorer finns det fyra stabilitetsgraumlnser som generatorn maringste haringlla sig inom foumlr att generatorn ska fungera paring avsett vis (Samuelsson 2006) De fyra stabilitetsgraumlnserna aumlr

1 Rotorns uppvaumlrmningsgraumlns bestaumlmmer |E|max 2 Statorns uppvaumlrmningsgraumlns bestaumlmmer |S|max och |IA|max 3 Motorns maximala axeleffekt bestaumlmmer Pmax 4 Generatorns laumlgsta magnetisering bestaumlmmer |E|min

Foumlr att aringskaringdliggoumlra hur ovanstaringende stabilitetsgraumlnser paringverkar generatorns effektgraumlnser har dessa ritats in i ett saring kallat kapabilitetsdiagram Detta visas i bild 73 nedan

26

Bild 73 Kapabilitetsdiagram foumlr en synkrongenerator

I bild 73 ovan visar den markerade ytan arbetsomraringdet foumlr generatorn Begraumlnsningslinjerna ett och tvaring aumlr satta foumlr att inte temperaturen i rotor respektive stator ska bli foumlr houmlga och foumlrstoumlra generatorn Som kan ses i bild 73 ovan begraumlnsar dessa baringde generatorns moumljlighet till att leverera aktiv respektive reaktiv effekt samt att absorbera reaktiv effekt utanfoumlr det markerade omraringdet Skaumlrningspunkten mellan begraumlnsningslinje ett och tvaring anger normalt generatorns maumlrkdriftdata naumlr det gaumlller levererad aktiv- och reaktiv effekt Anledningen aumlr att dessa baringda linjers skaumlrningspunkt motsvarar ett optimum foumlr levererad aktiv- och reaktiv effekt Begraumlnsningslinje tre markerar den maximala aktiva effekt motorn kan laumlmna paring axeln som sammankopplar motor och generator Den fjaumlrde och sista begraumlnsningslinjen visar generatorns laumlgsta magnetisering foumlr att kunna fasas paring elnaumltet Aumlr magnetiseringen laumlgre riskeras ett saring kallat ur fas-fall farings vilket betyder att generatorn inte kommer arbeta vid samma faslaumlge som det elnaumlt den ansluts till Arbetar inte generatorn vid samma faslaumlge som elnaumltet maringste den kopplas bort och kommer saringledes inte att tillfoumlra naringgon elenergi till det anslutna elnaumltet vilket aumlr dess normala uppgift Naumlr ett mobilt reservkraftverk ansluts till ett elnaumlt och ensamt ska foumlrse anlaumlggningen med elenergi aumlr det viktigt att den aktiva och reaktiva effekten aldrig kommer utanfoumlr det markerade omraringdet i bild 73 Skulle detta haumlnda kommer med stoumlrsta sannolikhet reservkraftverkets effektskydd loumlsa ut med resultatet att elleveransen upphoumlr omedelbart ABB som aumlr en av landets ledande tillverkare av reservkraftverk har ett stoumlrre utbud av olika storlekar och modeller men anvaumlnder enbart synkrongeneratorer fraringn Stamford Dessa generatorer aumlr inte konstruerade foumlr att kunna absorbera reaktiv effekt De generatorer som levereras med reservkraftverken fraringn ABB i dag kan alltsaring

27

enbart arbeta med induktiva laster vilket betyder att ledningen inte faringr generera mer reaktiv effekt aumln vad lasten konsumerar (Hagelin 2006) Detta kommer saringledes att bli viktigt att taumlnka paring naumlr en liten last tillsammans med en laumlngre mellanspaumlnningskabel ansluts till ett reservkraftverk och ensamt ska foumlrse anlaumlggningen med elenergi Skulle kabeln generera mer reaktiv effekt aumln vad kunderna foumlrbrukar innebaumlr det att generatorn hamnar i den nedre halvan i bild 73 vilket innebaumlr att generatorn maringste konsumera reaktiv effekt Detta betyder att laringnga mellanspaumlnningskablar tillsammans med smaring effektuttag kommer bli en begraumlnsande faktor vid oumlverfoumlring av reservkraft i mellanspaumlnningelnaumltet

28

8 Beraumlkning av effektbehov och ledningslaumlngd Foumlr att faring en uppfattning om hur laringnga straumlckor elenergin fraringn reservkraftverken kan oumlverfoumlras presenteras i detta kapitel tvaring olika fall dels ett generellt dels ett verkligt naumlt Anledningen till att denna uppdelning aumlr gjord aumlr foumlr att foumlrst se hur laumlngden paring mellanspaumlnningsledningen paringverkar det mobila reservelverket generellt Det verkliga naumltet kommer sedan att ge en indikation paring hur det skulle se ut i ett naumlt daumlr vinsten hade varit stor om man kunde oumlverfoumlra reservkraften i mellanspaumlnningsnaumltet Foumlr att kunna goumlra noumldvaumlndiga beraumlkningar har tre olika program anvaumlnts Facilplus Spartial Excel och PSSE

81 Beraumlkningsprogram program

811 Facilplus Spatial

Facilplus Spatial aumlr ett naumltinformationssystem som anvaumlnds inom energibranschen och aumlr framtaget av ABB och Digpro AB Systemet finns i flera olika utfoumlrande beroende paring vad det ska anvaumlndas till Flera elnaumltsfoumlretag daumlribland EON Elnaumlt anvaumlnder sig av detta system som heter Facil SpatialE I systemet finns ett antal olika digitala kartor daumlr alla komponenter aumlr inritade enligt sina verkliga koordinater Paring EON Elnaumlt aumlr aumlven systemet kopplat till driftoumlvervakningssystemet Eldorado och affaumlrssystemet SAP I och med kopplingen till SAP finns noumldvaumlndiga kunduppgifter som t ex var kunden aumlr ansluten samt hur stor elfoumlrbrukningen aumlr per aringr Effektberaumlkning I Facilplus finns moumljligheten att goumlra effektberaumlkningar foumlr t ex en naumltstation Detta kan goumlras i och med att energifoumlrbrukningen per aringr finns att tillgaring via SAP Naumlr energifoumlrbrukningen per aringr aumlr kaumlnd kan belastningen P approximativt beraumlknas genom att anvaumlnda Velanders metod (Petterson och Blomqvist 1986)

WkWkPVelander sdot+sdot= 21 [ ]kW (81)

daumlr W energiuttaget aringrkWh k1 konstant k2 konstant Konstanterna k1 och k2 aumlr erfarenhetsmaumlssigt erharingllna konstanter som varierar mellan olika belastningar som beraumlknas med hjaumllp av maumltningar i befintligt elnaumlt I bilaga 1 visas EON Elnaumlts samtliga Velander konstanter foumlr alla deras kundkategorier Foumlr att sedan beraumlkna den reaktiva effekten Q anvaumlnds samband 82 nedan

ϕtansdot= PQ [ ]vark (82)

daumlr φ beraumlknas med hjaumllp av effektfaktorn cos φ som aumlr uppskattad foumlr olika typer kunder och varierar mellan 085-098 som kan ses i bilaga 1

29

812 Excel

Foumlr att se hur ett elnaumlt kommer att paringverka ett reservkraftverk behoumlver ett antal parametrar beraumlknas och det goumlrs i Excel I och med att elnaumltet till viss del aumlr foumlrenklat goumlrs endast beraumlkningar foumlr mellanspaumlnningsledningar och transformatorer Ledningar De parametrar som behoumlver beraumlknas foumlr mellanspaumlnningsledningarna aumlr resistansen Rledning reaktansen Xledning och susceptansen Bledning Hur dessa beraumlkningar aumlr gjorda visas i kapitel 53 Transformatorer Foumlr transformatorer behoumlvs enbart vaumlrde paring dess resistans RT och reaktans XT beraumlknas Hur dessa beraumlkningar aumlr gjorda visas i kapitel 6

813 Beraumlkningar PSSE

PSSE aumlr ett planeringsprogram foumlr elektrisk oumlverfoumlring som aumlr framtaget och utvecklat av Siemens PTI Foumlrsta utgaringvan av programmet kom 1976 och i dag anvaumlnds det i 123 laumlnder vaumlrlden oumlver (Siemens PTI 2006) Programmet har anvaumlnts till att rita upp och beraumlkna baringde verkliga och generella elnaumlt foumlr att paring ett tydligt saumltt kunna se hur laumlngden paring mellanspaumlnningsledningarna paringverkar ett mobilt reservkraftverk Naumlr beraumlkningar i PSSE goumlrs behoumlver en resistans R en reaktans X och en susceptans B anges foumlr varje ledning medan det raumlcker med en resistans och en reaktans foumlr transformatorerna Alla storheter maringste sedan goumlras om till enheten per unit (PU) Detta goumlrs enligt sambanden 83 84 85 nedan

2bas

basUP

U

SRR sdot= Ω [ ]UP (83)

2bas

basUP

U

SXX sdot= Ω [ ]UP (84)

2bas

basSUP

U

SBB sdot= [ ]UP (85)

Tillsammans med ledningarnas och transformatorernas inparametrar laumlggs lasten in paring laumlmplig skena Programmet aumlr uppbyggt saring att alla inparametrar anges i en sk sav-fil daumlr all data finns Till detta kopplas en schematisk bild daumlr elnaumltet ritas upp en sk sld-fil Naumlr sedan programmet ska utfoumlra beraumlkningarna saring synkroniseras de baringda filerna med varandra och resultaten presenteras i den schematiska bilden

30

Reaktivt effekttutag vid olika laster

-100

-80

-60

-40

-20

0

20

40

60

80

100

120

2 4 6 8 10

Ledningslaumlngd (km)

Reakti

vt

eff

ektu

ttag

(kvar)

Luftlednig P=150 kW

Kabel P=150 kW

Kabel P=100 kW

Kabel P=50 kW

82 Generellt elnaumlt

Foumlr att faring en god uppfattning om hur stort geografiskt omraringde ett mobilt reservkraftverk med varierande storlek kan hantera foumlr en given belastning har ett generellt elnaumlt anvaumlnts Det generella elnaumltet aumlr uppbyggt i PSSE enligt bild 81 nedan

Bild 81 Generellt elnaumlt uppbyggt i PSSE

Som kan ses i bild 81 ovan bestaringr det generella elnaumltet av en matande respektive en mottagande naumltstation som foumlrbinds med en mellanspaumlnningsledning I den matande naumltstationen har en relativt stor transformator installerats saring att den inte kommer att bli en begraumlnsande faktor I den mottagande naumltstationen aumlr transformatorn dimensionerad foumlr att klara lasten Som tidigare visats i rapporten aumlr det laumlngden paring mellanspaumlnningsledningen som kommer att spela en stor roll daring den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckningen ska bestaumlmmas Foumlr att tydligt visa storleksskillnaden i det kapacitiva bidrag som en kabel ger upphov till jaumlmfoumlrt med en luftledning har ovanstaringende naumlt ritats upp i PSSE Foumlr att PSSE ska kunna utfoumlra beraumlkningarna behoumlver ett antal parametrar matas in i programmet Dessa har beraumlknats i ett Excel-blad som visas i bilaga 3 Eftersom det mobila reservkraftverket inte kan absorbera reaktiv effekt aumlr den aumlr moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan dels beroende av hur mycket reaktiv effekt ledningen genererar dels hur stort det reaktiva effektuttaget ur anlaumlggningen aumlr Detta betyder att desto houmlgre reaktiva effektuttaget aumlr desto laumlngre aumlr moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan I exemplet nedan har den aktiva lasten satts till 50 100 respektive 150 kW och med en effektfaktor lika med 085 Resultaten fraringn beraumlkningarna visas i bild 82 nedan

Bild 82 Belastningsstorlekens inverkan paring den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan

31

Enligt EON Elnaumlts indelning av kundkategorier som presenteras i bilaga 1 kan det utlaumlsas att effektfaktorn foumlr de olika kundkategorierna varierar mellan 085 ndash 098 Genom att anvaumlnda effektfaktorn 085 som i exemplet ovan kommer lasten foumlrbruka relativt mycket reaktiv effekt vilket betyder att den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan kommer att bli laringng Hade daumlremot effektfaktorn 098 anvaumlnts skulle lasten i princip inte foumlrbruka naringgon reaktiv effekt alls vilket skulle minska den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan radikalt Anvaumlndandet av effektfaktorn 085 ger saringledes det mest gynnsamma fallet Hur stor inverkan effektfaktorn har paring den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan visas i bild 83 Raumlkneexemplet aumlr utfoumlrt paring samma saumltt som exemplet ovan foumlr kabeln med belastningen 50 kW Den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan har istaumlllet beraumlknats foumlr fyra olika effektfaktorer 085 090 095 och 098

Reaktivt effektuttag vid cos fi variation foumlr en kabel med belastningen 50 kW

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

1 2 3 4

Ledningslaumlngd (km)

Reati

vt

eff

ektu

ttag

(kvar)

cos fi=085

cos fi=090

cos fi=095

cos fi=098

Bild 83 Effektfaktorns inverkan paring den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan

821 Konsekvenser foumlr reservkraft

Som tydligt kan ses i bild 82 kommer kabeln generera avsevaumlrt mycket mer reaktiv effekt aumln luftledningen och daumlrmed minska den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan Det kan konstateras att storleken paring lasten och effektfaktorn kommer spela en stor roll daring den maximala oumlverfoumlringsstraumlckan foumlr kabeln ska bestaumlmmas Daumlrmed aumlr det svaringrt att ange naringgon generell laumlngdbegraumlnsning foumlr kabelalternativet men aumlr lasten saring laringg som 50 kW med effektfaktorn 085 kommer den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan vara mindre aumln tre kilometer Daumlremot foumlr luftledningen som endast genererar en liten maumlngd reaktiv effekt kommer inte storleken paring lasten och effektfaktorn vara avgoumlrande foumlr den maximala oumlverfoumlringsstraumlckan Med tanke paring att reservelverken fraringn ABB inte kan ta hand om naringgot reaktivt oumlverskott aumlr det sjaumllvklart av stor vikt att mellanspaumlnningsledningen inte genererar mer reaktiveffekt aumln vad lasten konsumerar Av detta generella exempel kan slutsatsen dras att smaring reaktiva uttag i kombination med laringnga mellanspaumlnningskablar kan komma begraumlnsa oumlverfoumlringsstraumlckan avsevaumlrt jaumlmfoumlrt med mellanspaumlnningsluftledningar

32

83 Verkligt elnaumlt

Foumlr att faring en ungefaumlrlig uppfattning om hur stort geografiskt omraringde ett mobilt reservkraftverk kan hantera foumlr en given belastning har aumlven beraumlkningar utfoumlrts foumlr ett verkligt naumlt Anledningen till detta aumlr att faring saring stor verklighetsfoumlrankring som moumljligt De mobila reservkraftverk som aumlr taumlnkta att anvaumlndas aumlr i storleksordningen 100 ndash 800 KVA vilket betyder att baringde lastuttaget och oumlverfoumlringsstraumlckan kommer att bli begraumlnsad Det verkliga elnaumltet kommer att ge en indikation paring hur det kan taumlnkas se ut i ett verkligt elnaumlt daumlr det reaktiva effektuttaget aumlr relativt litet och oumlverfoumlringsstraumlckan relativt laringng Eftersom de mobila reservkraftverken som aumlr taumlnkta att anvaumlndas aumlr relativt smaring effektmaumlssigt kommer de inte klara av de laster som farings i taumltorter om ett par naumltstationer kopplas samman De elnaumlt som kommer att ingaring i beraumlkningarna kommer daumlrfoumlr vara ett landsbygdsnaumlt daumlr belastningen aumlr laringg och utspridd oumlver ett stoumlrre geografiskt omraringde Det aumlr aumlven i landsbygd det aumlr mest intressant med reservkraft paring grund av avsaknaden av omkopplingsmoumljligheter Det elnaumlt som slutligen valdes i samraringd med Christer Eliasson naumltplanerare paring EON Elnaumlt var ett relativt nytt kabelnaumlt i Loumlnsboda (LBA) i nordoumlstra Skaringne daumlr EON Elnaumlt har foumlrberett ett par markstationer foumlr anslutning av mobil reservkraft (Eliasson 2006) Anledningen aumlr att belastningarna aumlr relativt smaring och foumlrdelade paring flera mindre transformatorstationer med litet stoumlrre inboumlrdes avstaringnd I ett saringdant naumlt som finns i LBA fack 4 kommer vinsten att bli stor om EON Elnaumlt endast behoumlver ansluta ett mobilt elverk istaumlllet foumlr sju Foumlr det utvalda kablade elnaumltet har beraumlkningar genomfoumlrts enligt den tidigare beskrivna beraumlkningsgaringngen Fraringn Facilplus har kartan med inritade ledningar och naumltstationer haumlmtas den visas i bilaga 4 Som kan ses paring kartan aumlr detta ett glesbyggdsomraringde med lite stoumlrre avstaringnd mellan naumltstationerna I bilaga 5 visas normalkopplingsschemat foumlr LBA fack 4 som tydligare visar hur naumltstationerna aumlr foumlrbundna med varandra I bilaga 6 visas det Excel-blad daumlr alla inparametrar som maringste anges i PSSE aumlr beraumlknade och sammanstaumlllda Naumlr beraumlkningen vaumll aumlr gjord i PSSE visas alla resultaten i de schematiska filerna se bilaga 7 Beraumlkningarna aumlr gjorda baringde foumlr elnaumltet saring som det ser ut i dag men aumlven paring samma elnaumlt daring all kabel ersatts med oisolerad samt isolerad luftledning med motsvarande ledningsarea Eftersom kapacitansen per kilometer aumlr i princip lika stor foumlr baringde oisolerad och isolerad luftledning kommer dessa anses vara likvaumlrdiga naumlr det gaumlller lednings reaktiva generering Baringda fallen har samma totala ledningslaumlngd vilken aumlr 6775 meter men som har naumlmnts tidigare skiljer luftledning sig aringt jaumlmfoumlrt med kabel daring det gaumlller generering av reaktiv effekt Resultatet presenteras i bild 84 nedan

33

LBA-fack 4

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90k

Va

r Kabel

Oisolerad luftledning

Isolerad luftledning

Bild 84 Reaktivt effektuttag i LBA ndash fack 4

Som kan ses i bild 84 ovan behoumlver generatorn endast generera knappt 20 kvar om det befintliga kabelnaumltet anvaumlnds vid topplast ty Velanders metod ger topplasten Vid laringglasttillfaumlllen exempelvis sommar skulle det reaktiva effektuttaget fraringn kunderna raumlcka till att taumlcka det reaktiva oumlverskottet fraringn kabeln Daumlrmed kan det haumlnda att vid vissa lasttillfaumlllen inte aumlr moumljligt att reservkraftsmata LBA fack 4 Skulle i staumlllet kabelnaumltet ersaumlttas med ett likvaumlrdigt luftledningsnaumlt kommer generatorn behoumlva generera drygt 80 kvar Anledningen till detta aumlr som sagts och visats tidigare att en kabel genererar avsevaumlrt mycket mer reaktiv effekt aumln en luftledning Skulle kablarna generera mer reaktiv effekt aumln vad kunderna foumlrbrukar skulle anlaumlggningen inte kunna anslutas till ett mobilt reservkraftverk Hade det daumlremot funnits reservelverk i laumlmplig storlek paring marknaden som hade kunnat undermagnetiseras och daumlr med att ta hand om det reaktiva oumlverskott som skapats av kablarna hade situationen varit en annan Som situationen aumlr i dag maringste en viss foumlrsiktighet tillaumlmpas daring lasten aumlr liten och oumlverfoumlringsstraumlckan aumlr lite laumlngre i ett kablat mellanspaumlnningsnaumltet Skulle daumlremot elnaumltet i LBA - fack 4 varit ett luftledningsnaumlt hade inte denna begraumlnsning funnits Sammanfattningsvis kan det i detta fall konstateras att det kablade elnaumltet aumlr att foumlredra framfoumlr mot luftledningsalternativet Laumlgre braumlnslekonsumtion samt moumljlighet till ett houmlgre aktivt effektuttag aumlr naringgra av foumlrdelarna

34

9 Ekonomisk jaumlmfoumlrelse Foumlr att faring en indikation paring hur det ekonomiska utslaget kommer att se ut daring ett mellanspaumlnningsnaumltet anvaumlnds foumlr oumlverfoumlring av reservkraft har ett raumlkneexempel staumlllts upp i det tidigare anvaumlnda elnaumltet LBA-fack 4 I exemplet har sju olika fall jaumlmfoumlrts med varandra dessa aumlr

bull Oisolerad luftledning utan reservkraft bull Oisolerad luftledning med reservkraft bull Isolerad luftledning utan reservkraft bull Isolerad luftledning med reservkraft bull Kabel utan reservkraft bull Kabel med reservkraft bull Befintlig luftledning som senare ersaumltts med kabel med reservkraft

Nedan visas en foumlrklaring till de parametrar som finns med i raumlkneexemplet Dessa aumlr uppdelade i fasta respektive roumlrliga kostnader vilka summeras ihop foumlr respektive fall De fasta kostnaderna aumlr summan av de aringrliga kapital- och underharingllskostnaderna medan de roumlrliga kostnaderna aumlr kostnader foumlr reservkraft samt avbrottsersaumlttning Dessa aumlr direkt beroende av det aktuella elnaumltets avbrotts- respektive felfrekvens I denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse har alla administrativa kostnader foumlrsummats och ingen haumlnsyn har tagits till hur varumaumlrket skadas av t ex laringnga elavbrott

91 Foumlrklaring till den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen

911 Fasta kostnader

Investeringskostnad per km Investeringskostnaden avser endast mellanspaumlnningsnaumltet vilken varierar mellan olika ledningstyper Kostnaderna aumlr haumlmtade ifraringn EBR (P1) 2006 I det verkliga elnaumltet (LBA) minskar ledningsarean laumlngre ut vilket det inte kommer tas naringgon haumlnsyn till i den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen daumlr samma area har anvaumlnts till hela straumlckan Anledningen till detta aumlr att kostnaden foumlr att garing upp eller ner ett steg i area foumlr respektive ledningstyp aumlr relativt liten Alla beraumlkningar har daumlrfoumlr gjorts foumlr en representativ ledningsarea 95 mm2 Total investeringskostnad Denna visar den totala investeringskostnaden foumlr hela ledningsstraumlckan det vill saumlga kostnaden per kilometer ledning garingnger det verkliga elnaumltets laumlngd (LBA) Kapitalkostnad Investeringskostnaden som goumlrs i ett elnaumlt genererar en kostnad foumlr det kapital som aumlr investerat EON Elnaumlt tillaumlmpar en kalkylraumlnta paring 8 procent

35

Aringrlig kostnad EON Elnaumlt skriver av sina anlaumlggningar paring 40 aringr vilket ger en aringrlig kostnad genom att dela investeringskostnaden med avskrivningstiden Underharingllskostnad Underharingllskostnaden foumlr baringde oisolerad - och isolerad luftledning aumlr satt till 2 procent av investeringskostanden Foumlr jordkabel aumlr den satt till 02 procent Summa fast aringrlig kostnad Denna kostnad visar vad den aringrliga fasta kostnaden kommer vara foumlr ett elnaumlt Denna inkluderar saringledes enbart avskrivningar och underharingllskostnader

912 Roumlrliga kostnader

Avbrottsfrekvens Denna beskriver hur maringnga avbrott en viss ledningstyp har per aringr och per 100 km ledning Foumlr oisolerad luftledning aumlr antalet fel uppdelat i kvarstaringende- respektive oumlvergaringende fel Kvarstaringende fel betyder att felet maringste aringtgaumlrdas fysiskt och behoumlver sektioneras bort foumlr reparation De kvarstaringende felen aumlr 2 stycken per aringr och 100 km ledning (Roos 2005) Oumlvergaringende fel kan exempelvis vara en aringterinkoppling som orsakats av ett traumld som stoumltt till en ledning vid blaringsigt vaumlder Eftersom de oumlvergaringende felen aumlr kortvariga kommer det aldrig bli aktuellt att ansluta reservkraft i samband med dessa fel Daumlrmed tas dessa fel inte med i avbrottsfrekvensen Foumlr isolerad luftledning har de kvarstaringende felen satts till tvaring tredjedelar av avbrottsfrekvensen foumlr oisolerad luftledning (Kristiansson 2006) Foumlr kabel aumlr antalet fel uppdelade i inre fel i kabeln t ex treeing och fel som aumlr orsakade paring grund av yttre aringverkan t ex graumlvskador Eftersom baringda typerna av fel kommer resultera i ett avbrott i elleveransen summeras dessa till en gemensam avbrottsfrekvens foumlr kabel Inre fel aumlr satt till 02 och yttre fel aumlr satt 04 vilket betyder att den gemensamma avbrottsfrekvensen aumlr satt till 06 fel per aringr och 100 km kabel (Roos 2005) Felfrekvens Felfrekvensen aumlr framtagen paring foumlljande saumltt samtliga kunder som drabbats av mellanspaumlnningsfel laumlngre aumln tre minuter hos Svensk Energis medlemsfoumlretag dvs DARWin rapporterade under 2004 har tagits fram Av dessa har 75 procent ansetts kunna haumlnfoumlras till landsbygdselnaumlt Ur denna aringterstaringende stora volym har de mellanspaumlnningsfel som orsakat utebliven elleverans i tidsintervallen 12-lt24 samt gt=24 timmar sorterats ut Antalet fel som oumlverstiger 24 timmar oavsett laumlngd aumlr saring faring att de har summerats i en enda grupp Genom att dividera summan utsorterade fel med samtliga fel erharinglls felfrekvensen foumlr respektive tidsintervall Som kan ses i raumlkneexemplet i bilaga 8 aumlr dessa mycket smaring

36

Avbrottsersaumlttning Avbrottskostnaden foumlr respektive tidsintervall aumlr tagen fraringn den tabell 21 i denna rapport Foumlr att baumlttre avspegla den verkliga bilden i LBA fack 4 har 50 av de 60 kunderna placerats i kategorin smaringhus 16 A och resterande 10 kunder i gruppen smaringhus 20 A Driftkostnad reservelverk och fast kostnad elverk Dessa kostnader aumlr tagna fraringn EON Elnaumlts egen utredning om reservkraftberedskap (NUT 051016-001) Baringda kostnadsposterna avser hyra av reservelverk som ansluts paring traditionellt saumltt det vill saumlga ett reservelverk till varje naumltstation I denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse har driftkostnaden antagits vara den samma daring ett mobilt reservkraftverk anvaumlnds och elenergin oumlverfoumlrs i mellanspaumlnningsnaumltet Den fasta kostnaden antas daumlremot vara en femtedel saring stor daring ett reservelverk i snitt antas kunna foumlrsoumlrja fem naumltstationer daring elenergin oumlverfoumlrs i mellanspaumlnningsnaumltet Drifttimmar felkategori Drifttimmarna avser de antal timmar som reservelverken aumlr i drift vid respektive felkategori Dessa drifttimmar aumlr uppskattade till en genomsnittligt rimlig tidsperiod Uppskattningen aumlr gjord saring att reservelverket har anslutits och boumlrjat leverera elenergi i snitt tvaring till fyra timmar innan naringgon kund har varit spaumlnningsloumls i 12 timmar Naumlr vaumll kunderna faringtt tillbaka elleveransen med hjaumllp av ett reservkraftverk kommer inte det skadade elnaumltet behoumlva aringterstaumlllas i funktionsdugligt skick snarast moumljligt Kopplas daumlremot inte ett reservelverk in och aringterupptar elleveransen maringste elnaumltet aringterstaumlllas till funktionsdugligt skick snarast Daumlrmed antas det att tiden foumlr aringterstaumlllning kommer vara laumlngre om inte ett reservkraftverk ansluts Paring grund av ovanstaringende resonemang anses reservelverkets drifttid i snitt vara laumlngre aumln den avbrottstid som farings om inte reservelverket anslutits Drifttimmarna aumlr bestaumlmda saring att reservelverket i snitt boumlrjar leverera elenergi 9 timmar efter felet uppkom och aumlr daumlrefter i drift hela tidsperioden i respektive felfrekvens det vill saumlga efter 12 respektive 24 timmar Antal fel per aringr som oumlverstiger 12 h i LBA - fack 4 Denna aumlr beraumlknad paring foumlljande saumltt

( )2412100

FFLL

AF +sdotsdot

aringr

st (91)

daumlr AF Avbrottsfrekvensen foumlr luftledning respektive kabel (st100kmaringr) LL Ledningslaumlngden avser LBA - fack 4 (km) F12 Felfrekvensen efter 12 h vid mellanspaumlnningsfel enligt Darwin

driftstoumlrningsstatistik 2004 Svensk Energi F24 Felfrekvensen efter 24 h vid mellanspaumlnningsfel enligt Darwin

driftstoumlrningsstatistik 2004 Svensk Energi

37

Avbrottskostnad Avbrottskostnaden avser den kostnad som uppstaringr pga fel i mellanspaumlnningsnaumltet varje aringr I alternativet utan reservkraft uppstaringr kostnaden genom avbrottsersaumlttning till de kunder som drabbats av elavbrott laumlngre aumln 12 timmar I alternativet med reservkraft uppstaringr kostnaden genom att reservkraft installeras och samtliga kunder aringterfaringr elleveransen Reservkraften som installeras har som sagts tidigare en fast och en roumlrlig kostand Avbrottskostnaden beraumlknas enligt nedan Utan reservelverk

( ) AKAFAFLL

AF sdotsdot+sdotsdotsdot 24241212100

(kraringr) (92)

Med reservelverk

( )

AKFKFFLL

AF

AKDKDTFDTFLL

AF

sdotsdot+sdotsdot

+sdotsdotsdot+sdotsdotsdot

)2412(100

24241212100 (kraringr) (93)

daumlr A12 avbrottskostnaden i LBA efter 12 h (kr) A24 avbrottskostnaden i LBA efter 24 h (kr) DK driftkostnad reservelverk (krh) AK antalet kunder i LBA (st) FK fast kostnad foumlr reservelverk per kund (kr) DT drifttid foumlr reservkraftverken (h)

913 Summa kostnader per aringr Denna kostnad aumlr framtagen genom att kostnaderna foumlr den fasta- och roumlrliga delen summerats Resultatet visar vilket av alternativen som aumlr det mest ekonomiskt gynnsamma

92 Resultat

Sjaumllva beraumlkningen aumlr gjord i Excel och visas i bilaga 8 I tabell 91 nedan visas en sammanstaumlllning av de fasta roumlrliga samt summa kostnader ifraringn den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen Beraumlkningen aumlr gjord foumlr sju stycken olika fall

1 Nybyggnation av oisolerad luftledning utan anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

2 Nybyggnation av oisolerad luftledning med anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

3 Nybyggnation av isolerad luftledning utan anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

4 Nybyggnation av isolerad luftledning med anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

38

5 Nybyggnation av jordkabelanlaumlggning utan anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

6 Nybyggnation av jordkabelanlaumlggning med anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

7 Befintlig avskriven luftledning staringr kvar 20 aringr foumlr att sedan ersaumlttas med jordkabel I detta fall foumlrlaumlngs avskrivningstiden med 20 aringr i foumlrharingllande till de sex tidigare fallen Reservkraft anvaumlnds vid oplanerade elavbrott under hela perioden

Tabell 91 Kostnadsjaumlmfoumlrelse Fasta kostnader

(kraringr)

Roumlrliga kostnader

(kraringr)

Summa kostnader

(kraringr)

Fall 1 54 200 2 54 202 Fall 2 54 200 5 54 205 Fall 3 64 300 2 64 302 Fall 4 64 300 4 64 304 Fall 5 48 400 1 48 401 Fall 6 48 400 2 48 402 Fall 7 39 900 3 39 903 Som kan ses i tabell 91 ovan aumlr de fasta kostnaderna avsevaumlrt mycket stoumlrre aumln de roumlrliga Anledningen till detta aumlr att andelen elavbrott som oumlverstiger 12 timmar aumlr utslaget paring 75 procent av alla elavbrott vilka daring blir vaumlldigt faring och orsakar daumlrmed smaring kostnader totalt sett Som kan ses i den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen aumlr det i dagslaumlget inte loumlnsamt i naringgot av fallen att anvaumlnda reservkraft vid oplanerade elavbrott Det ska dock poaumlngteras att efter 1 januari 2011 aumlr det inte laumlngre tillaringtet att oplanerade elavbrott oumlverstiger 24 timmar Landets naumltaumlgare kommer daring inte kunna jaumlmfoumlra kostnader foumlr t ex reservkraft med kostnader foumlr avbrottsersaumlttning De kommer istaumlllet att bli tvungna att hitta loumlsningar som undviker dessa laringngvariga elavbrott Reservkraft i mellanspaumlnningsnaumlt erbjuder en saringdan loumlsning Som kan ses i denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse aumlr det mest loumlnsamt att laringta befintlig avskriven luftledning staring kvar 20 aringr som sedan ersaumltts med kabel foumlljt av att direkt ersaumltta samma luftledning med kabel Baringda dessa alternativ foumlrutsaumltter att ledningen aumlr framdragen saring att det paring ett enkelt saumltt garingr att foumlrlaumlgga kabeln i marken Om inte saring aumlr fallet kommer detta kostnadsbilden se annorlunda ut Med denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse kan det till sist konstateras att det kommer bli dyrare att ansluta reservkraft till de kunder som drabbas av elavbrott laumlngre aumln 12 timmar aumln att betala ut avbrottsersaumlttning fram t o m 1 januari 2011 foumlr exemplet LBA fack 4

39

10 Slutsatser

101 Slutsatser

Innan ett mobilt reservkraftverk ansluts till ett lansbyggdselnaumlt aumlr det viktigt att kaumlnna till hur stor den reaktiva genereringen fraringn det aktuella elnaumltet aumlr Hur stort det reaktiva bidraget aumlr beror paring hur stor den kapacitiva genereringen aumlr i elnaumltet Denna aumlr framfoumlrallt beroende av kabelnaumltets laumlngd desto laumlngre ju stoumlrre blir den kapacitiva genereringen Skillnaden mellan luftledning och kabel aumlr i dessa sammanhang stora och det maringste tas i beaktande innan ett mobilt reservkraftverk ansluts En kabel genererar avsevaumlrt mycket mer reaktiv effekt aumln en luftledning oavsett om luftledningen aumlr isolerad eller inte Problemet som kan uppstaring i ett kabelnaumlt aumlr att kablarna genererar mer reaktiv effekt aumln vad de anslutna kunderna foumlrbrukar Detta aumlr inget problem saring laumlnge det finns ett oumlverliggande elnaumlt som kan ta hand om det reaktiva oumlverskottet Naumlr det oumlverliggande naumltet kopplas bort och ett mobilt reservkraftverk ansluts maringste detta ensamt kunna ta hand om ett eventuellt reaktivt oumlverskott Reservkraftverk som klarar att absorbera reaktiv effekt finns inte paring marknaden i dag Daumlrmed kommer inte ett mobilt reservkraftverk att kunna anslutas till ett elnaumlt som genererar mer reaktiv effekt aumln vad de anslutna kunderna foumlrbrukar Denna risk finns enbart i kablade elnaumlt daumlr oumlverfoumlringsstraumlckan aumlr laringng och lasten relativt laringg Det aumlr svaringrt att ange naringgon generell laumlngdbegraumlnsning men aumlr lasten saring laringg som 50 kW med effektfaktorn 085 kommer den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan vara mindre aumln tre kilometer Enligt den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen som aumlr gjord i rapporten kan det konstateras att det i-dagslaumlget aldrig aumlr loumlnsamt att ansluta reservkraftverk vid ett elavbrott i LBA fack 4 Anledning till detta aumlr att den avbrottsersaumlttningen som kunder har raumltt till som varit drabbade av ett elavbrott laumlngre aumln 12 timmar aumlr laumlgre aumln den kostnad som uppstaringr daring mobila reservelverk ansluts i vaumlntan paring att felet ska bli aringtgaumlrdat Fraringn och med den 1 januari 2011 kommer det dock inte vara tillaringtet att oplanerade elavbrott aumlr laumlngre aumln 24 timmar vilket goumlr att naumltaumlgarna senast vid denna tidpunkt maringste se till att dessa laringngvariga elavbrott undviks Detta goumlr att oumlverfoumlring av mobilreservkraft i mellanspaumlnningsnaumltet kan komma bli en intressant och anvaumlndbar teknik de naumlrmsta aringren foumlr landets alla naumltaumlgare Sammanfattningsvis kan slutsatserna sammanfattas i ett antal punkter

bull Laringnga kabellaumlngder tillsammans med relativt smaring effektuttag kan generera ett oumlverskott av reaktiv effekt

bull Det finns idag inget reservkraftverk paring marknaden som kan absorbera reaktiv effekt vilket kan komma att begraumlnsa den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan

bull Fram till och med den 1 januari 2011 aumlr det troligen inte loumlnsamt att ansluta reservkraft vid ett elavbrott

bull Fraringn och med den 1 januari 2011 kommer det inte laumlngre vara tillaringtet att oplanerade elavbrott oumlverstiger 24 timmar

40

bull Oumlverfoumlring av reservkraft i mellanspaumlnningsnaumltet kan komma bli en intressant och anvaumlndbar teknik i farmtiden

102 Fortsatt arbete

I denna rapport har det foumlrutsatts att selektiviteten och utloumlsningsvillkor i elnaumlten fungerar paring avsett vis Fortsatta studier inom detta omraringde kan vara att laumlgga in fel paring olika platser i det elnaumltet som ansluts till ett mobilt reservkraftsaggregat och paring saring vis kontrollera att utloumlsningsvillkor och selektivitet fungerar paring ett tillfredstaumlllande sett I denna rapport aumlr grundtanken att ett enda mobilt reservkraftverk ska foumlrsoumlrja en mindre grupp naumltstationer vid ett elavbrott En intressant utveckling skulle vara att titta paring hur olika kraftslag som t ex mobil reservkraft tillsammans med smaringskalig vindkraft skulle kunna samverka En samverkan mellan olika kraftslag skulle med stor sannolikhet skapa nya foumlrutsaumlttningar foumlr smaringskalig ouml-drift Ytterligare fraringgestaumlllningar som skulle behoumlva utredas aumlr hur elkvaliteacuten paringverkas i ett ouml-driftsnaumlt Haumlr skulle det vara intressant att se hur olika typer av kraftkaumlllor enskilt paringverkar elkvaliteacuten samt hur flera kraftkaumlllor som samverkar paringverkar elkvaliteacuten Naumlr mobila reservelverk ansluts i en naumltstation foumlr t ex underharingllsaringtgaumlrder goumlrs detta i princip uteslutande genom att spaumlnningen bryts under in- och urkopplingstiden Detta genererar tvaring planerade elavbrott som maringste aviseras till alla beroumlrda kunder Dessa planerade elavbrott skulle kunna undvikas om en fasningsutrustning anvaumlnts vid inkopplingen Paring detta saumltt skulle landets alla naumltaumlgare paring ett enkelt saumltt kunna goumlra t ex underharingllaringtgaumlrder utan att naringgra kunder behoumlver drabbas av elavbrott Detta aumlr ett omraringde som kaumlnns viktigt och borde utredas Vad som aumlven aumlr av intresse foumlr framtiden aumlr att ta fram riktlinjer foumlr hur mobil reservkraft i mellanspaumlnningsnaumlt ska hanteras Naringgon form av regelverk som branschen kan ta till sig och arbeta efter hade underlaumlttat anvaumlndandet inom detta omraringde

41

11 Referenser [1] Alfredsson Alf Cronqvist Anders (1996) ElkrafthandbokenElmaskiner [2] Andersson Leif Blomqvist Hans (1997) Elkraftsystem del 1 [3] Birkouml Thomas (2005) bilder paring olika typer av luftledning

httpwwwsofnetorgindexasplev=2593amptyp=1 adressen kontrollerad 2006-07-10

[4] Elektroskandia (2006) Bild paring en 3-ledare mellanspaumlnnings kabel

httpwwwelektroskandiasecatalogaspxcid=70amphid=969ampuid=4710amppid=21518pnlPDetails adressen kontrollerad 2006-07-10

[5] Elforsk (1995) EBR Mobila Reservkraftverk utgiven av Elforsk [6] Eliasson Christer (2006) EON Elnaumlt Sverige AB Lokalnaumltsplanerare

personligt samtal 2006-06-28 [7] Energimarknadsinspektionen (2006) Naumltanslutningar och avgifter

httpwwwenergimarknadsinspektionensetemplatesPage____44aspx adressen kontrollerad 2006-07-11

[8] Energimyndigheten (2005) Utveckling av naumltpriser 1 jan 1997 - 1 jan 2005

Publikationen tillgaumlnglig paring httpwwwstemseWEBSTEMEx01SwensfPageGenerator01OpenAgentampSearchType=2ampAll=True adressen kontrollerad 2006-08-02

[9] GENETECH (2006) Bild paring reservelverk

httpwwwgenetechseseprodmobilahtml adressen kontrollerad 2006-08-01

[10] Hagelin Carl-Goumlran (2006) ABB Reservkraft Vaumlsterarings personligt samtal

2006-07-25 [11] Hjalmar Peter (2005) Utredning om mobil reservkraft EON Elnaumlt

NUT-050524-021

42

[12] Johansson Jonas (2006) PhD Student IEA Lunds Tekniska Houmlgskola personligt samtal 2006-11-09

[13] Kristiansson Gert (2006) delprocessledare foumlr anlaumlggningsprojekt paring EON

Elnaumlt [14] Krynell Julius (2006) Reservkraftsansvarig EON Elnaumlt Sverige AB

personligt samtal 2006-08-11 [15] Lindahl Sture (2006) Professor IEA Lunds Tekniska Houmlgskola personligt

samtal 2006-11-09 [16] Melin Ulf (2006) EON Elnaumlt Sverige AB Kundansvarig paring

marknadsenheten personligt samtal 2006-08-18 [17] Onninens produktkatalog 2006) finns tillgaumlnglig paring

httpwwwonninensedownload184218cb10a83f43c2780001132Flik_2_Elnatsmaterielpdf adress kontrollerad 2006-08-15

[18] Petterson Aringke- Blomqvist Hans (1986) Elkraft teknisk handbok del 1

Allmaumln del [19] Regeringskansliet (2006) Nya regler om leveranssaumlkra elnaumlt

httpwwwregeringensesbd108a57260 adress kontrollerad 2006-06-08 [20] Roos Fredrik (2005) lic-avhandling Electricity Supply Reliability [21] Samuelsson Olof (2006) Docent IEA Lunds Tekniska Houmlgskola personligt

samtal 2006-08-23 [22] SCB (2002) Energiundersoumlkning foumlr jordbruket avseende 2002

httpw36scbsestatistikOVOV0020_dokumentEnergiundersokning_2002doc adress kontrollerad 2006-07-04

[23] Siemens PTI (2006) Information om PSSE

httpwwwpti-uscomptisoftwarepsseindexcfm adressen kontrollerad 2006-07-20

43

[24] Statens energimyndighet (2005) Erfarenheter efter Gudrun - Reservkraft prioritering och ouml-drift med reservkraft ER 200532 Publikationen finns tillgaumlnglig paring httpwwwstemseWEBSTEMEx01SwensfPageGenerator01OpenAgentampSearchType=2ampFuncParm1=11ampFuncParm2=1ampSearchString=gudrunampSearchStringFromDate=ampSearchStringToDate=ampAll=True adressen kontrollerad 2006-08-02

[25] Stenborg Bertil (1997) Elkraftsystem del 1 [26] Svenska Kraftnaumlt (2005a) Svenska Kraftnaumlts verksamhet

httpwwwsvksewebPageaspxid=2221 adress kontrollerad 2006-06-07 [27] Svenska Kraftnaumlt (2005b) Svenska Kraftnaumlts aringrsredovisning 2005

httpwwwsvksewebPageaspxid=5242 adress kontrollerad 2006-08-11

44

12 Appendix Bilaga 1 Eon elnaumlts indelning av olika kundkategorier med avseende paring Velanderkonstanter och effektfaktor Bilaga 2 Matlabkod som anvaumlnts till raumlkneexemplet vid jaumlmfoumlrelsen mellan luftledning och kabel Bilaga 3 Beraumlkning av inparametrar till PSSE foumlr det generella naumltet Bilaga 4 Geografiskt karta oumlver LBA fack 4 haumlmtade fraringn Facilplus Bilaga 5 Normalkopplingsschema LBA fack 4 Bilaga 6 Beraumlkning av inparametrar till PSSE foumlr det verkliga naumltet Bilaga 7 Resultaten fraringn beroumlkningen i det verkliga naumltet visat i en schemarisk bild Bilaga 8 Beraumlkningar gjorda foumlr den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen Bilaga 9 Tabell oumlver ABBs standardtransformatorer

V elander-konstant k1

V elander-kons tant k2

Foumlrbruknings-staumllletyp

U ppvaumlrm nings-kod

T ext D C O N ST1 D C O N ST2

C O SFI

B lank t O ALLM AumlN KU R VA 0000286 00133 09Industri ED M IN D R E IN DU STR IER M ED ELVAumlR M E 0000368 00497 092Industri EVL M IN D R E IN DU STR IER M ED ELVAumlR M E 0000368 00497 092Industri O M IN D R E IN DU STR IER U TAN ELVAumlR M E 000029 01017 085Industri U E M IN D R E IN DU STR IER U TAN ELVAumlR M E 000029 01017 085Industri VPA M IN D R E IN DU STR IER U TAN ELVAumlR M E 000029 01017 085Industri VPE M IN D R E IN DU STR IER M ED ELVAumlR M E 0000368 00497 092JO R D BR U K ED LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K EO LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K EVL LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K O LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K U E LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K VPA LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K VPE LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K VPJ LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09LG H M EO FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097LG H M U E FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093SH ED D IR EKTEL AumlLD R E AumlN ELAK 0000308 00111 098SH EO D IR EKTEL ELAK 0000408 00126 098SH EVL ELPAN N A KO N VER TER IN G 0000319 00187 096SH U E T YPKU R VO R R EN H U SH AringLLSEL 0000286 00133 09SH VPA VAumlR M EPU M P -FR AringN LU FT (V ID LAringG A T EM P N YT TJAS EJ ELVAumlR M E) 0000384 00164 093SH VPE VAumlR M EPU M P -U TELU FT M ED ELV (V ID LAringG A TEM P N YTT JAS ELVAumlR M E) 0000536 00161 097SH VPJ VAumlR M EPU M P - YTJO R D (O M VP EJ KLAR AR VAumlR M EN N YT TJAS EJ ELVAumlR M E) 0000314 00144 093Ouml VR ED O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - M ED ELVAumlR M E 0000402 00286 096Ouml VR EVL O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09Ouml VR O O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09Ouml VR U E O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09Ouml VR VPA O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09FAST Blank t ALLM AumlN KU R VA 0000286 00133 09FAST ED FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097FAST EO FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097FAST EVL FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097FAST O FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST O FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST U E FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST VPA FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST VPE FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097

I SAP IS-U

Bilaga 1 Indelning av kundkategorier

Bilaga 1 forts Velander-konstant k1

Velander-konstant k2

Foumlrbruknings-staumllletyp

Uppvaumlrmnings-kod

Text DCONST1 DCONST2

COSFI

FAST VPJ FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093KOLL Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09KOLL ED FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL EO FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL EVL FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL UE FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093KOLL VPA FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093KOLL VPE FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL VPJ FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093GBEL Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09OMAumlT Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09MAST Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09TILLF Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09TILLF ED DIREKTEL AumlLDRE AumlN ELAK 0000308 00111 098TILLF EO ELPANNA KONVERTERING 0000319 00187 096TILLF EVL ELPANNA KONVERTERING 0000319 00187 096TILLF O TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF UE TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF VPA TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF VPE TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF VPJ TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09HAND ED KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND EO KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND EVL KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND O KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND UE KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND VPA KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND VPE KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND VPJ KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09FH ED SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH EO SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH EVL SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH O SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH UE SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH VPA SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH VPE SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH VPJ SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098

I SAP IS-U

Bilaga 2 Matlabkod kabel u=11000 Langd=10 area=95 L=031 induktans [mHkm] fi=318 cos fi=085 ra=28264 resistiviteten i msp-kablen (AL) [ohmmm^2km] C=03310^-6kapacitansen i en 95mm^2 12 kV kabel Ericssons kabelhandbok R=(raarea)Langd ledar resistansen i punkten [ohm] Ericssons kabelhandbok XL=2pi50L10^-3Langd induktiva reaktansen i punkten [ohmkm] Ericssons kabelhandbok Qc2=2pi50(C2)u^2Langd kapacitansen som skapas i halva msp-kabeln [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 30 P=(5010^3) Aktivt effekt i punkten 5 [W] S=Pcos((fipi)180)skenbar effekt i punkten 5 [VA] Q=(S^2-P^2)^(12)reaktiv effekt i punkten 5 [VAr] Pf=R(Pu)^2+R((Q-Qc2)u)^2 Foumlrlust av aktiv effekt i hsp-kabel [W] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 31 Qf=XL(Pu)^2+XL((Q-Qc2)u)^2-(2Qc2) Foumlrlust av reaktiv effekt i msp-kabel [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 33 QnettoKabel=Q+Qf Luftledning Lluft=1085 XLluft=2pi50Lluft10^-3Langd Cluft=000910^-6 Qc2luft=2pi50(Cluft2)u^2Langd kapcitansen som skapas i halva hsp-luftledningen [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 30 PfLuft=R(Pu)^2+R((Q-Qc2luft)u)^2 Foumlrlust av aktiv effekt i hsp-kabel [W] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 31 QfLuft=XLluft(Pu)^2+XLluft((Q-Qc2luft)u)^2-(2Qc2luft) Foumlrlust av reaktiv effekt i hsp-kabel [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 33 QnettoLuft=Q+QfLuft

Ubas (kV) 11Sbas (MVA) 10

Kabel AXKJ 39525

Laumlngd=2 km Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 2 064 031 0194779 00000003 00001885 00528926 00160974 00022808

Laumlngd=4 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 4 128 031 0389557 00000003 0000377 01057851 00321948 00045616

Laumlngd=6 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 6 192 031 0584336 00000003 00005655 01586777 00482923 00068424

Laumlngd=8 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 8 256 031 0779115 00000003 0000754 02115702 00643897 00091232

Laumlngd=10 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 10 32 031 0973894 00000003 00009425 02644628 00804871 0011404

Luftledning FeAl 99

Laumlngd=2 km Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 2 0672 1126 0707487 61E-09 3833E-06 00555372 005847 4638E-05

Laumlngd=4 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 4 1344 1126 1414973 61E-09 7665E-06 01110744 01169399 9275E-05

Laumlngd=6 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 6 2016 1126 212246 61E-09 115E-05 01666116 01754099 00001391

Laumlngd=8 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 8 2688 1126 2829947 61E-09 1533E-05 02221488 02338799 00001855

Laumlngd=10 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 10 336 1126 3537433 61E-09 1916E-05 0277686 02923499 00002319

Bilaga 3 Generellt naumlt

Bilaga 3 forts

Transformatorer

Maumlrkeffekt (MVA) Kopplingsart Maumlrksp (kV) er () ex () ez () R (ohm) X (ohm) R (pu) X (pu)

1 [MATSTAT_LSP04200] 2 [MATSTAT_MSP11000] 08 Dyn 11 11 0 52 52 0 7865 0 0653 [MOTSTAT_MSP11000] 4 [MOTSTAT_LSP04200] 02 Dyn 11 11 0 38 38 0 2299 0 19

Belastningar

P (MW) Q (Mvar) (effekfaktor = 085) Detta aumlr baumlsta scenario005 003101 0062015 0093

Bilaga 4 Geografisk karta oumlver LBA fack 4 haumlmtad fraringn Facilplus

Naumltstationer kopplade till mobilt reservkraftverk

500 m

Foumlrdelningsstation (LBA)

Placering och anslutning av mobilt reservelverk

Bilaga 5 Normalkopplingsschema LBA fack 4

Bilaga 6 Verkligt naumlt

Ubas (kV) 11Sbas (MVA) 10

Ledningar (kabel) En-ledare triangel

Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [LBA-097_MSP 11000] 3 [LBA-049_MSP 11000] AXCEL 39525 202 06464 031 01967265 00000003 0000190381 00534215 00162584 0002303604 3 [LBA-049_MSP 11000] 4 [LBA-050_MSP 11000] AXCEL 39525 183 05856 031 01782226 00000003 0000172473 00483967 00147291 0002086929 4 [LBA-050_MSP 11000] 5 [LBA-070_MSP 11000] AXCEL 32510 076 0912 038 00907292 000000019 453646E-05 00753719 00074983 0000548912 5 [LBA-070_MSP 11000] 6 [LBA-093_MSP 11000] AXCEL 15016 0745 0477545 041 00959599 000000023 538312E-05 00394665 00079306 0000651357 6 [LBA-093_MSP 11000] 7 [LBA-098_MAP 11000] AXCEL 32510 076 0912 038 00907292 000000019 453646E-05 00753719 00074983 0000548912 7 [LBA-098_MAP 11000] 8 [LBA-053_MSP 11000] AXCEL 32510 066 0792 038 00787911 000000019 393956E-05 00654545 00065117 0000476686

6775

LBA -Fack 4 Luftledning

Ledningar (Luftldning) Fasplacering horisontell

Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu) 2 [LBA-097_MSP 11000] 3 [LBA-049_MSP 11000] FeAl 99 202 067872 1126 07145615 61E-09 387107E-06 00560926 00590547 4684E-05 3 [LBA-049_MSP 11000] 4 [LBA-050_MSP 11000] FeAl 99 183 061488 1126 06473503 61E-09 350696E-06 00508165 00535 424342E-05 4 [LBA-050_MSP 11000] 5 [LBA-070_MSP 11000] FeAl 31 076 08132 1173 02800667 61E-09 145644E-06 00672066 0023146 17623E-05 5 [LBA-070_MSP 11000] 6 [LBA-093_MSP 11000] FeAl 49 0745 049915 1173 02745391 61E-09 14277E-06 00412521 00226892 172751E-05 6 [LBA-093_MSP 11000] 7 [LBA-098_MAP 11000] FeAl 31 076 08132 1173 02800667 61E-09 145644E-06 00672066 0023146 17623E-05 7 [LBA-098_MAP 11000] 8 [LBA-053_MSP 11000] FeAl 31 066 07062 1173 02432158 61E-09 126481E-06 00583636 00201005 153041E-05

6775

Bilaga 6 forts

Transformatorer

Maumlrkeffekt (MVA) Kopplingsart Maumlrksp (kV) er () ex () ez () R (ohm) X (ohm) R (pu) X (pu)

1 [LBA-097_LSP 04200] 2 [LBA-097_MSP 11000] 0315 Dyn 11 11 114 412 4274809937 438 1583 036 131 3 [LBA-049_MSP 11000] 301 [LBA-049_LSP 04200] 01 Dyn 11 11 145 373 4001924537 17545 45133 145 373 4 [LBA-050_MSP 11000] 401 [LBA-050_LSP 04000] 02 Dyn 11 11 13 378 3997299088 7865 22869 065 189 5 [LBA-070_MSP 11000] 501 [LBA-070_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 6 [LBA-093_MSP 11000] 601 [LBA-093_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 7 [LBA-098_MAP 11000] 701 [LBA-098_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 8 [LBA-053_MSP 11000] 801 [LBA-053_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668

Belastningar

P (MW) Q (Mvar) Antal kunder (st)

LBA-097 00108 00044 6LBA-049 00497 0025 14LBA-050 00587 00232 15LBA-070 00356 00103 7LBA-093 00061 00029 2LBA-098 00127 00036 7LBA-053 00299 00063 9

Totalt 02035 00757 60

Bilaga 7 Resultaten fraringn det verkliga elnaumltet

Bilaga 7 forts

Laumlngd LBA (km) 667 Avskrivningstid led (aringr) 40 Avskrivningstid ledning (aringr) 60Antal kunder (st) 60

Luftledning (blank) Luftledning (belagd) KabelUtan reservkraft Med reservkraft Utan reservkraft Med reservkraft Utan reservkraft Med reservkraft Luft 20aringr+ kabel 40 aringr

Fasta kostnader

Investeringskostnad per km (krkm) (mellanspaumlnningsnaumltet) 173000 173000 205000 205000 250000 250000 250000Total investeringskostnad (kr) 1153910 1153910 1367350 1367350 1667500 1667500 1667500Kapitalkostnad 8 92313 92313 109388 109388 133400 133400 133400Aringrlig kostnad (kr) 31156 31156 36918 36918 45023 45023 30015

Underharingllskostnad (kraringr) 230782 230782 27347 27347 3335 3335 9916

Summa fast aringrlig kostnad (kraringr) 54234 54234 64265 64265 48358 48358 39931

Roumlrliga kostnader Avbrottsfrekvens (antal fel(100 km aringr)) 2 2 1333333333 1333333333 06 06 1066666667

F 12 (felfrekvens efter 12 timmar) 0000162 0000162 0000162 0000162F 24 (felfrekvens efter 24 timmar) 0000083 0000083 0000083 0000083F 48 (felfrekvens efter 48 timmar) 0000000 0000000 0000000 0000000F 72 (felfrekvens efter 72 timmar) 0000000 0000000 0000000 0000000

Avbrottsersaumlttning efter 12 timmar (krkund) 800 800 800 800Avbrottsersaumlttning efter 24 timmar (krkund) 1765 1765 1765 1765Avbrottsersaumlttning efter 48 timmar (krkund) 2719 2719 2719 2719Avbrottsersaumlttning efter 72 timmar (krkund) 4007 4007 4007 4007

Driftskostnad reservelverktimme och kund (krh) 625 625 625 625Fast kostnad elverk (transport osv) (krkund) 1320 1320 1320 1320

Drift timmar felkategori F 12 (h) 15 15 15 15Drift timmar felkategori F 24 (h) 36 36 36 36Drift timmar felkategori F 48 (h) 60 60 60 60Drift timmar felkategori F 72 (h) 100 100 100 100

Antalet fel per aringr som oumlverstiger 12 h i LBA-fack 4 (staringr) 000003 000002 000001Avbrottskostnad (kraringr) 221 531 148 354 066 223 283

Summa kostnader per aringr (kraringr) 5423598 5423908 6426693 6426899 4835816 4835973 3993390

Bilaga 8 Ekonomi

Bilaga 8 forts

DARWin driftstoumlrningsstatistik 2004 Svensk energi

12 kV 24 kV SummaSumma (75)Totalt antal drabbade kunder lt 3 min (st) 2640403 1011406 3651809 2738857Totalt antal fel lt 3 min (st) 2827 13923 16750

Totalt antal drabbade kunder 12 - lt 24 h (st) 383 61 444Totalt antal drabbade kunder gt 24 h (st) 200 28 228

Andel drabbade kunder 12 - lt 24 h 162E-04Andel drabbade kunder gt 24 h 832E-05

Andel drabbade kunder 12 - lt 24 h () 00122Andel drabbade kunder gt 24 h () 00062

Antal drabbade kunder per MSP fel lt 3minl (st) 21802

Bilaga 9 ABBs standardtransformatorer

Foumlrord Detta arbete utgoumlr ett examensarbete paring 20 poaumlng som utfoumlrts paring EON Elnaumlt Sverige AB i Malmouml (EON Elnaumlt) under sommaren och houmlsten 2006 Arbetet har gjorts paring uppdrag av EON Elnaumlt i samarbete med institutionen Industriell Elektroteknik och Automation (IEA) vid Lunds Tekniska Houmlgskola (LTH) Foumlljande personer har varit engagerade i detta arbete Peter Hjalmar Handledare EON Elnaumlt Olof Samuelsson Handledare IEA Sture Lindahl Examinator IEA Jonas Johansson Bitr Handledare IEA Dessa personer vill jag speciellt tacka foumlr all vaumlgledning under arbetets garingng Jag vill aumlven tacka Charlotta Klintberg som taringlmodigt svarat paring mina fraringgor om PSSE och Facilplus Till sist vill jag tacka personalen paring EON Elnaumlt foumlr anvaumlndbara raringd och hjaumllp med information Malmouml den 22 november 2006 ________________________ Henrik Soumllling

Inneharingllsfoumlrteckning 1 Inledning 1

11 Bakgrund1 12 Problemstaumlllning 2 13 Syfte 3 14 Maringl 3 15 Avgraumlnsningar3 16 Disposition 3

2 Bakgrund5 21 Elnaumltets uppbyggnad5 22 Naumltavgifter och avbrottsersaumlttning5

221 Naumltavgifter 5 222 Avbrottsersaumlttning5

3 Anvaumlndning av mobil reservkraft 8 31 Anvaumlndning av reservkraft idag8 32 Framtida anvaumlndning av reservkraft 10

4 Kunder11 41 Motorstart12

411 Direktstartad asynkronmotor 12 5 Distributionsledningar14

51 Luftledningar14 511 Oisolerad luftledning 14 512 Isolerad luftledning 14 513 Kapacitiv generering i luftledningsnaumlt15

52 Jordkabel 16 521 Kapacitiv generering i kabelnaumlt 16

53 Tillskott och foumlrluster i ledningar 18 531 Ersaumlttningsschema18 532 Parametrar i ersaumlttningsschema18 533 Aktiva och reaktiva foumlrluster i ledningar 20 534 Konsekvenser foumlr mobil reservkraft21

6 Transformatorer 22 62 Foumlrluster i en transformator 22

621 Tomgaringngsfoumlrluster 22 622 Belastningsfoumlrluster 23 623 Reaktiva foumlrluster23

7 Det mobila reservkraftverket 24 8 Beraumlkning av effektbehov och ledningslaumlngd28

81 Beraumlkningsprogram program 28 811 Facilplus Spatial28 812 Excel 29 813 Beraumlkningar PSSE29

82 Generellt elnaumlt 30 821 Konsekvenser foumlr reservkraft 31

83 Verkligt elnaumlt 32 9 Ekonomisk jaumlmfoumlrelse 34

91 Foumlrklaring till den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen 34 911 Fasta kostnader34 912 Roumlrliga kostnader 35 913 Summa kostnader per aringr37

92 Resultat 37 10 Slutsatser 39

101 Slutsatser 39 102 Fortsatt arbete40

11 Referenser 41 12 Appendix44

1

1 Inledning

11 Bakgrund

Stormen Gudruns framfart oumlver soumldra Sverige i januari 2005 ledde till foumlroumldande konsekvenser foumlr distributionsnaumltet i framfoumlrallt Smaringland Den stoumlrsta anledningen till att konsekvenserna blev saring omfattande var att merparten av lokalnaumlten bestod av friledning framdragen i skogsomraringden med relativt smala ledningsgator Under stormen foumlll traumlden paring friledningarna vilket resulterade i att maringnga kunder blev utan el under aringtskilliga dagar Foumlr att foumlrhindra att naringgot liknande ska intraumlffa igen har EON Elnaumlt startat ett omfattande aringteruppbyggnadsarbete daumlr foumlretaget valt att satsa paring att kabla stora delar av de beroumlrda omraringdena Dessa nya elnaumlt i glesbygd byggs och kommer att byggas mer ekonomiskt aumln i taumltort vilket bland annat kommer att begraumlnsa omkopplingsmoumljligheterna vid till exempel kabelfel Foumlr att saumlkerstaumllla att kunder i dessa omraringden inte ska bli drabbade av laringngvariga elavbrott vill EON Elnaumlt undersoumlka moumljligheten att koppla in mobila reservkraftverk i mellanspaumlnningsnaumltet En drivande faktor till detta aumlr att naumltbolag sedan 1 januari aringr 2006 aumlr skyldiga att betala ut ersaumlttning och eventuellt skadestaringnd redan efter 12 timmars utebliven elleverans Storleken paring avbrottsersaumlttningen foumlr den enskilde kunden beror dels paring hur stor den aringrliga naumltavgiften aumlr dels hur laringngt elavbrottet aumlr I bild 11 nedan visas hur storleken paring avbrottsersaumlttningen varierar med laumlngden paring elavbrottet

Storleken paring avbrottsersaumlttningen i foumlrharingllande till elavbrottstiden

0

50

100

150

200

250

300

350

0 2 4 6 8 10 12 14 16

Tid (dygn)

Avb

rott

sers

aumltt

nin

g i

pro

cen

t av aring

rlig

naumlta

vg

ift

()

Bild 11 Avbrottsersaumlttningens storlek i foumlrharingllande till elavbrottstiden fraringn och med 1 januari 2006

Som kan ses i bild 11 ovan kan avbrottsersaumlttningen variera mellan 125 och 300 procent av kundens aringrliga naumltavgift beroende paring elavbrottets laumlngd

2

G G G G G

12 Problemstaumlllning

Naumlr ett fel uppstaringr i ett mellanspaumlnningsnaumlt paring landsbygden kopplas felet automatiskt bort av de befintliga ledningsskydden Om felet aumlr bestaringende behoumlver ledningen sektioneras vilket goumlrs genom omkopplingar i elnaumltet foumlr att kunderna ska faring tillbaka elleveransen Sektioneringen goumlrs med hjaumllp av fjaumlrrmanoumlvrerade fraringnskiljare om saringdana finns installerade i det drabbade elnaumltet Finns inte detta sker sektioneringen manuellt dvs personal skickas till omraringdet som manuellt skoumlter omkopplingarna Maringnga av elnaumlten i glesbygd aumlr idag byggda saring att det inte finns naringgon moumljlighet till reservmatning fraringn ett naumlrliggande elnaumlt De naumltstationer som ligger efter felet i mellanspaumlnningsnaumltet och inte har naringgon moumljlighet till omkoppling kommer daring att behoumlva anslutas till reservkraftverk om kunderna ska faring tillbaka elleveransen innan felet aringtgaumlrdats I dag hanterar naumltaumlgare laumlngre driftstoumlrningar genom att installera mobil reservkraft Elleveransen har daring aringterstaumlllts genom att ett reservelverk installerats i varje drabbad naumltstation vilket framfoumlrallt i glesbyggd aumlr tidskraumlvande och kostsamt Traditionell anslutningen av reservkraft illustreras i bild 12 nedan

Bild 12 Traditionell reservkraftsanvaumlndning I omraringden som aumlr glesbefolkade aumlr vanligtvis lasterna relativt smaring och foumlrdelade paring maringnga mindre naumltstationer Beroende paring hur elnaumltet aumlr uppbyggt kan det vara mer eller mindre enkelt att komma fram till respektive naumltstation med ett mobilt reservkraftverk Foumlr att ta sig fram till dessa naumltstationer kraumlvs det att transporten ibland maringste ske paring mindre och daringligt underharingllna vaumlgar Det kan daring bli ett problem att framfoumlra tunga och stora reservkraftverk aumlnda fram till naumltstationen I och med den relativt laringga lasten som finns i varje enskild naumltstation i glesbyggd skulle ett enda reservelverk klara av att mata tvaring eller flera naumltstationer Det kraumlvs daring att elenergin oumlverfoumlrs i mellanspaumlnningsledningen som foumlrbinder naumltstationerna Detta illustreras i bild 13 nedan

Bild 13 Reservkraft inkopplat i mellanspaumlnningsnaumltet

Genom att oumlverfoumlra reservkraften i mellanspaumlnningsnaumltet kommer elavbrottstiden foumlr de drabbade kunderna att minska avsevaumlrt Problemet som dock uppstaringr naumlr reservkraften oumlverfoumlrs i mellanspaumlnningsledningar aumlr att framfoumlrallt kablar genererar stora maumlngder reaktiv effekt vilket kan bli ett problem foumlr reservelverket daring

3

oumlverfoumlringsstraumlckan aumlr laringng och lasten laringg Problemet vaumlxer daring stora maumlngder luftledning ersaumltts med kabel Efter stormen Gudrun byggs i dag ett nytt ledningsnaumlt upp som till stor del kommer att bestaring av kabel istaumlllet foumlr som tidigare luftledning vilket staumlller nya krav paring reservkraftsmatningen

13 Syfte

Syftet med detta examensarbete aumlr att undersoumlka moumljligheten att foumlrse ett stoumlrre geografiskt omraringde i glesbyggd med reservkraft genom att oumlverfoumlra reservkraften i mellanspaumlnningsledningarna som foumlrbinder naumltstationerna Detta aumlr intressant att undersoumlka daring maringnga glesbygdselnaumlt i dag aumlr byggda utan moumljlighet till reservmatning fraringn ett naumlrliggande elnaumlt I och med att ellagen skaumlrptes den 1 januari 2006 kommer det bli mer intressant foumlr kraftbolag att hitta alternativa vaumlgar foumlr att aringterstaumllla elleveransen vid ett elavbrott saring snart som moumljligt Daumlr skulle ett alternativ vara att kunna foumlrse ett antal naumltstationer med reservkraft fraringn ett enda reservkraftverk

14 Maringl

Maringlsaumlttningen med detta examensarbete aumlr att foumlrsoumlka hitta dimensionerande faktorer foumlr hur stora laumlngder ledning som skulle kunna reservkraftsmatas med ett mobilt reservkraftverk En av de viktigare faktorerna aumlr att hitta en generell laumlngdbegraumlnsning som kan anvaumlndas som ett riktvaumlrde naumlr behov uppstaringr av att oumlverfoumlra reservkraft i ett mellanspaumlnningsnaumlt Utoumlver de tekniska faktorerna aumlr aumlven maringlsaumlttningen att goumlra en ekonomisk jaumlmfoumlrelse som ger en indikation paring hur det ekonomiska utslaget ser ut foumlr reservkraft i mellanspaumlnningsnaumlt

15 Avgraumlnsningar

I denna rapport avgraumlnsas arbetet till enbart svenska foumlrharingllanden naumlr det gaumlller moumljligheterna att oumlverfoumlra mobil reservkraft i ett mellanspaumlnningsnaumlt Reservelverket foumlrutsaumltts dessutom kunna anslutas i vilken naumltstation som helst trots att det kan finnas begraumlnsningar saring som platsbrist i laringgspaumlnningsstaumlllverket och foumlr liten transformator Ytterligare problem som kan taumlnkas uppstaring aumlr att ledningen inte loumlser ut vid ett fel i elnaumltet eller att selektiviteten inte fungerar som den var avsedd paring grund av att det mobila reservkraftverket inte aumlr lika starkt som det oumlverliggande naumltet Detta aumlr problem som inte tas upp i denna rapport utan alltid foumlrutsaumltts fungera tillfredstaumlllande

16 Disposition

Denna rapport inleds i kapitel 2 med att beskriva hur det svenska elnaumltet aumlr uppbyggt samt foumlrklara hur naumltavgifter och avbrottsersaumlttning fungerar I kapitel 3 ges en bild av hur mobil reservkraft anvaumlnds idag samt foumlrslag paring nya tillaumlmpningsomraringden Detta foumlljs av kapitel 4 daumlr en foumlrklaring ges till vilka typer av kunder och daumlrmed laster som finns i de elnaumlt daumlr de mobila reservkraftverken aumlr taumlnkta att anslutas I kapitel 5 6 och 7 ges en teoretisk foumlrklaring till hur distributionsledningar transformatorer samt

4

mobil reservkraft fungerar Detta foumlljs i kapitel 8 av en genomgaringng av de beraumlkningar som gjorts i rapporten samt en presentation av de beraumlknade resultaten I kapitel 9 goumlrs en ekonomisk jaumlmfoumlrelse som visar var det aumlr mest loumlnsamt att ansluta mobil reservkraft i haumlndelse av ett elavbrott Slutsatser och rekommendationer till fortsatt arbete finns i kapitel 10 Slutligen foumlljer referenslista i kapitel 11 och daumlrefter appendix i kapitel 12

5

2 Bakgrund

21 Elnaumltets uppbyggnad

Det svenska elnaumltet brukar vanligtvis delas in i tre nivaringer stam- regional- samt lokalnaumlt Svenska Kraftnaumlt som aumlr systemansvarig myndighet ansvarar foumlr att det finns en balans mellan produktion och foumlrbrukning samt att det finns en driftsaumlker sammanharingllning av systemet Svenska Kraftnaumlt foumlrvaltar och driver stamnaumltet det vill saumlga kraftledningar foumlr 220 kV och 400 kV med tillhoumlrande anlaumlggningar samt utlandsfoumlrbindelser (Svenska Kraftnaumlt 2005a) Regionnaumlten oumlverfoumlr elenergin paring spaumlnningsnivaringer mellan 30 - 130 kV och aumlr den sammanbindande laumlnken mellan stamnaumltet och de lokala elnaumlten Till regionnaumlten kan dock vissa stoumlrre energikraumlvande industrier anslutas direkt Regionnaumlten aumlgs och foumlrvaltas av regionala naumltaumlgare Lokalnaumlten aumlgs och foumlrvaltas av lokala naumltaumlgare och sammankopplar regionnaumlten med slutanvaumlndare i spaumlnningsintervallet 04-20 kV Lokalnaumlten aumlr uppbyggda paring olika saumltt beroende paring om de aumlr lokaliserade i taumltort eller landsbygd I taumltorter aumlr elnaumltet till stoumlrsta del nedgraumlvt i marken medan det paring landsbygden aumlr vanligare med luftledning Det ska dock poaumlngteras att det i vissa delar av landet satsas stora summor paring att ersaumltta luftledning med kabel paring landsbygd En annan stor skillnad mellan taumltort och glesbygd aumlr att omkopplingsmoumljligheter vid t ex stoumlrningar eller underharingll aumlr betydligt mer begraumlnsade paring landsbygden aumln i taumltorterna

22 Naumltavgifter och avbrottsersaumlttning

221 Naumltavgifter

Naumltavgifter foumlr traditionella laringgspaumlnningsabonnemang aumlr uppdelade i tvaring delar en fast och en roumlrlig Den fasta delen styrs av vilken huvudsaumlkring kunden har vilket betyder att ju stoumlrre huvudsaumlkring och daumlrmed maximalt effektuttag kunden har desto houmlgre fast pris betalar kunden per aringr Den roumlrliga delen styrs av hur mycket elenergi kunden foumlrbrukar Riksdagen beslutade aringr 2002 att under en femaringrsperiod utjaumlmna naumltavgifterna saring att de kommer vara lika stora regionalt Detta betyder att naumltavgifterna i soumldra Sverige senast aringr 2007 skall vara lika stora foumlr kunder med likvaumlrdiga abonnemang (Energimyndigheten 2005) Naumlr daumlremot en ny laringgspaumlnningskund ska anslutas till elnaumltet varierar anslutningsavgiften beroende paring hur elnaumltet ser ut i omraringdet (Energimarknadsinspektionen 2006)

222 Avbrottsersaumlttning

Efter maringnga aringr med aringterkommande laringnga elavbrott har Sveriges Riksdag beslutat att fraringn och med den 1 januari aringr 2006 infoumlra nya regler som avser att staumlrka konsumenternas staumlllning De nya reglerna i ellagen aumlr i foumlrsta hand taumlnkta att staumlrka husharingllens och foumlretagens raumltt till en rimlig kompensation foumlr de problem som uppstaringr

6

vid ett elavbrott De nya reglerna ska aumlven hjaumllpa till att oumlka investeringstakten i elnaumlten och paring det saumlttet goumlra dem saumlkrare De nya reglerna foumlr avbrottsersaumlttning innebaumlr att kunden har raumltt till en schablonmaumlssig ersaumlttning efter 12 timmars elavbrott Den slutliga ersaumlttningen avgoumlrs av elavbrottets totala laumlngd Ersaumlttningen kan dock inte bli laumlgre aumln 2 tvaring procent av ett prisbasbelopp avrundat till naumlrmaste houmlgre hundratal och som houmlgst 300 procent av den totala aringrliga naumltavgiften per avbrott I de tidigare villkoren hade kunden endast moumljlighet att faring ersaumlttning motsvarande 100 procent av den aringrliga fasta naumltavgiften en garingng per aringr oavsett antal avbrott (Regeringskansliet 2006) Enligt den nya lagen kan drabbade kunder ansoumlka om skadestaringnd precis som tidigare Om skadestaringnd beviljas skall avbrottsersaumlttningen avraumlknas fraringn skadestaringndet I tidigare villkor avraumlknades inte avbrottsersaumlttningen fraringn skadestaringndet Ytterligare en aumlndring som tillkommit i den nya ellagen aumlr att naumltaumlgarna aumlr skyldiga att informera sina kunder om sin raumltt till avbrottsersaumlttning om de varit drabbade av ett elavbrott laumlngre aumln 12 timmar (Regeringskansliet 2006) Foumlr att faring en uppfattning om hur stor ersaumlttningen aumlr vid ett laumlngre elavbrott har EON Elnaumlt sammanstaumlllt en tabell foumlr de vanligaste prislistorna som beskriver avbrottsersaumlttningen foumlre och efter 31 december aringr 2005 (Melin 2006)

Tabell 21 Avbrottsersaumlttning foumlre och efter 31 december 2005

Som kan laumlsas i tabell 21 ovan har avbrottsersaumlttning oumlkat avsevaumlrt sedan aringrsskiftet 20052006 Detta kommer sjaumllvklart att staumllla houmlgre krav paring naumltaumlgarna i form av oumlkad leveranssaumlkerhet

Exempel paring avbrottsersaumlttning Som raumlkneexempel tas 20 stycken smaringhus med 16A huvudsaumlkring i glesbyggd som blir utan elleverans under drygt ett dygn Foumlre 31 december 2005 Ersaumlttning 2005 kr586029320 =sdot= Efter 31 december 2005 Ersaumlttning 2006 kr32000160020 =sdot=

7

Som kan ses i raumlkneexemplet ovan har ersaumlttning oumlkar med 26 140 kr vilket motsvarar en oumlkning med 446 I ellagen finns det ytterligare foumlraumlndringar som kommer faring stor inverkan paring hur naumltaumlgare kommer att behoumlva foumlraumlndra sitt arbete framoumlver foumlr att undvika laringngvariga elavbrott Den stoumlrsta foumlraumlndringen aumlr framfoumlrallt att det inte kommer bli tillaringtet med oplanerade elavbrott som oumlverstiger 24 timmar fraringn och med den 1 januari 2011 (Regeringskansliet 2006) Det betyder att de kraftbolag som inte klarar denna graumlns kommer att bryta mot lagen Det finns idag inga angivna sanktioner foumlr de kraftbolag som bryter mot 24 timmarsgraumlnsen men med stor sannolikhet kommer det paring ett eller annat saumltt kosta kraftbolagen pengar varje garingng det intraumlffar Lyckas kraftbolagen inte undvika denna typ av avbrott kommer detta sjaumllvklart bli baringde arbetsamt och kostsamt i framtiden

8

3 Anvaumlndning av mobil reservkraft Mobil reservkraft anvaumlnds runt om i Sverige i dag och en stor anvaumlndargrupp aumlr landets alla naumltaumlgare Reservkraften anvaumlnds i foumlrsta hand till att foumlrse kunder med elenergi daring deras ordinarie elleverans inte aumlr tillgaumlnglig beroende paring ett fel eller en planerad underharingllsaringtgaumlrd i elnaumltet Naumlr ett reservkraftverk kopplas in i en del av elnaumltet som kan vara av varierande storlek fraringnskiljs det fraringn oumlvriga elnaumltet och bildar tillsammans med reservkraftverket en egen ouml Vid denna typ av distributionssaumltt brukar begreppet ouml-drift anvaumlndas Enligt Svenska Kraftnaumlts Aringrsredovisning 2005 (Svenska kraftnaumlt 2005b) innebaumlr ouml-drift att rdquoett elsystem inom ett begraumlnsat geografiskt omraringde drivs lokalt (produktion

oumlverfoumlring och konsumtion av el) Omraringdet kan ha kopplats bort automatiskt fraringn det

oumlvriga naumltet eller kan ha planerats foumlr ouml-driftrdquo

31 Anvaumlndning av reservkraft idag

Naumlr reservkraft anvaumlnds i dag av naumltbolag kopplas dessa ofta in i naumltstationens laringgspaumlnningsstaumlllverk (LSP-staumlllverk) daumlr transformatorn fraringnkopplas Reservkraften levereras sedan ifraringn LSP-staumlllverket ut till kund utan att transformeras upp eller ner till en annan spaumlnningsnivaring Se bild 31 nedan

Bild 31 Anslutning av reservelverk daumlr transformatorn kopplas bort

Storleken paring de reservelverk som ska anslutas bestaumlms av foumlrutom lasten tillaringten distorsion oumlnskad livslaumlngd samt den omgivande miljoumln Eftersom ett reservelverk behoumlver kylning under drift kommer en houmlg omgivningstemperatur medfoumlra att maskinen inte kommer att kunna belastas lika mycket som under normala miljoumlfoumlrharingllanden Livslaumlngden foumlr ett reservkraftverk bestaumlms till stoumlrsta del av underharingll last och temperatur (Elforsk 1995) Paring EON Elnaumlt bedoumlms ett reservelverk ha 10 000 ndash 15 000 drifttimmar under sin tekniska livslaumlngd Reservelverken som anvaumlnds i genomsnitt 400 timmar per aringr har daumlrmed en beraumlknad livslaumlngd mellan 25 och 375 aringr (Krynell 2006) Foumlr att faring en uppfattning om hur stort ett mobilt reservkraftverk aumlr visas nedan bilder paring tvaring olika verk

9

Bild 32 Tvaring olika storlekar paring reservelverk tv 115 kVA och th 556 kVA (GENETECH 2006)

Reservkraftverket till vaumlnster i bild 32 ovan aumlr det mindre av dem tvaring och har en effekt paring 115 kVA medan de houmlgra aumlr det stoumlrre och har en effekt paring 556 kVA Baringda reservelverken har anslutningsspaumlnningen 400 V Aumlven om bild 32 inte aumlr skalenlig aumlr det enkelt konstaterat att det houmlgra reservelverket aumlr avsevaumlrt stoumlrre och klumpigare Vad som skiljer ovanstaringende reservelverk aringt framgaringr av de tekniska data som presenteras i tabell 31 nedan

Tabell 31 Teknisk data foumlr ovanstaringende reservelverk Modell Effekt

(kVA)

Dimensioner

LBH (mm)

Vikt

(kg)

Tankvolym

(l)

Braumlnslekonsumtion

vid fullast

(lh)

GTC 100M 115 421019201580 1950 150 2241 GTV 510M 556 648023602600 6500 430 1044 Som kan ses i tabell 31 ovan skiljer det en hel del mellan de tvaring olika verken Det lilla elverket har en effekt paring 115 kVA och vaumlger 1950 kg vilket innebaumlr att det kan transporteras ut paring plats med hjaumllp av en stoumlrre transportbil Det stoumlrre elverket som har en effekt paring 556 kVA kraumlver lastbilstransport Baringda elverken garingr att faring i ett utfoumlrande som tillaringter en transporthastighet paring 80 kmh Dessa reservelverk aumlr taumlnkta att anslutas till naumltstationer i glesbygdsomraringden daumlr framkomligheten paring vaumlg kan vara begraumlnsad Aumlr detta fallet saring kommer ett stoumlrre och tyngre reservelverk bli svaringrare att placera ut aumln ett laumlttare som bara vaumlger en tredjedel saring mycket Ett mindre reservelverk kommer daumlremot ha svaringrare att klara av en stoumlrre effekt vilket ibland faringr som konsekvens att ett stoumlrre reservelverk maringste anvaumlndas foumlr att kunna foumlrse anlaumlggningen med reservkraft Ytterligare en sak som maringste tas i beaktande naumlr reservkraft kopplas in aumlr braumlnslekonsumtionen vilken aumlr relativ stor vid fullt effektuttag Som kan beraumlknas i tabell 31 ovan kommer baringda reservelverken behoumlva tankas efter fyra till sex timmars drift paring full effekt Det aumlr dock inte saring vanligt att reservelverken koumlrs paring full effekt utan koumlrs oftast paring en laumlgre effekt saring att oumlverbelastning undviks Detta goumlr att braumlnsleparingfyllning inte behoumlver goumlras lika ofta och kan straumlckas ut till cirka 12 timmar (Statens energimyndighet 2005)

10

32 Framtida anvaumlndning av reservkraft

Vid reservkraftsmatning av ett stoumlrre omraringde daumlr ett flertal naumltstationer aumlr inblandade kraumlvs det lika maringnga reservkraftverk som naumltstationer foumlr att aringterstaumllla elleveransen Detta aumlr baringde tidsoumldande och kostsamt daring det kraumlvs ett antal transporter och personal foumlr att koppla in dessa reservelverk i respektive naumltstation Dessutom kommer braumlnsleparingfyllning att bli kostsam daring det kraumlvs att reservelverken tankas flera garingnger per dygn Foumlr att baumlttre kunna saumlkerhetsstaumllla att naumltbolag som t ex EON Elnaumlt ska klara den tidigare naumlmnda 12- timmarsgraumlnsen skulle ett alternativ vara att oumlverfoumlra reservkraft i det befintliga mellanspaumlnningsnaumltet som sammankopplar naumltstationerna i det drabbade omraringdet Detta aringskaringdliggoumlrs i bild 33 nedan Alternativet kan vara en loumlsning istaumlllet foumlr att bygga dyrare elnaumlt som t ex har moumljlighet att reservmatas fraringn ett naumlrliggande elnaumlt

Bild 33 Reservkraftverk som oumlverfoumlr elenergin i mellanspaumlnningsnaumltet

Genom att endast installera ett reservkraftverk som ensamt levererar elenergi till kunderna vid utebliven elleverans istaumlllet foumlr att installera ett reservkraftverk i varje naumltstation kommer avbrottstiden kunna foumlrkortas avsevaumlrt Daumlrmed kommer kunderna vara mer noumljda och naumltbolagen kommer enklare att kunna klara 12-timmarsgraumlnsen och daumlrmed undvika utbetalning av avbrottsersaumlttning Andra foumlrdelar med denna typ av reservkraftsoumlverfoumlring aumlr att braumlnslehanteringen kommer att foumlrenklas avsevaumlrt om endast ett reservelverk ska tankas istaumlllet foumlr t ex fem stycken Enligt EON Elnaumlts egen utredning om mobil reservkraft menar foumlretaget att det fraringn branschens sida behoumlver tas fram instruktioner och speciella aggregat med relaumlskyddsfunktioner foumlr att nyttja reservkraft paring spaumlnning oumlver 1000 V Eftersom detta aumlr naringgot nytt i branschen finns ocksaring behov av regler foumlr hanteringen av reservkraft oumlver 1000 V om detta ska bli ett alternativ i framtiden EON Elnaumlt menar dock att potentialen aumlr stor inom detta omraringde och att arbetet borde paringskyndas (Hjalmar 2005)

11

4 Kunder Det finns maringnga olika typer av kunder paring landsbygden allt fraringn sommarstugor till mindre industrier med varierande laster som staumlller olika krav paring de mobila reservelverken En av de mest begraumlnsande faktorerna aumlr effektbehovet som skiljer sig avsevaumlrt aringt mellan olika kundgrupper daumlr uppvaumlrmningen i regel har den stoumlrsta inverkan Uppvaumlrmningen varierar kraftigt mellan en villa som vaumlrms upp med el och ett annat mindre elenergikraumlvande alternativ vilket betyder att olika stora omraringden kan foumlrses med reservkrafts beroende paring uppvaumlrmningsform Paring landsbygden daumlr reservelverken foumlrst och fraumlmst aumlr avsedda att anvaumlndas finns maringnga lantbrukare som ofta har andra typer av effektkraumlvande utrustning som t ex spannmaringlstorkar Denna typ av torkanlaumlggningar aumlr vanliga i dag av totalt 71 000 lantbruk finns det cirka 34 000 torkanlaumlggningar i bruk (SCB 2002) En tredjedel av alla torkanlaumlggningar torkar spannmaringlen med varmluft vilket aumlr mycket energikraumlvande och i maringnga fall vaumlrms luften med hjaumllp av elenergi Effektbehovet foumlr en torkanlaumlggning varierar kraftigt men foumlr en mindre anlaumlggning aumlr effektbehovet i storleksordningen 30-60 kW Detta kommer sjaumllvklart faring konsekvenser i ett elnaumlt som ska foumlrses med reservkraft av ett mindre elverk Det boumlr daumlrfoumlr finnas restriktioner foumlr hur denna typ av elenergikraumlvande anlaumlggningar faringr anvaumlndas daring dessa aumlr anslutna till ett naumlt som matas av ett mobilt reservkraftverk Utoumlver det aktiva effektuttaget som i dagligt tal ofta foumlrenklas till enbart effektuttaget finns det andra faktorer som kommer att spela roll naumlr kunderna i ett visst omraringde reservkraftsmatas Det som aumlven har en inverkan paring reservelverket aumlr vilken typ av effekt den enskilde kunden anvaumlnder sig av Alla kunder som aumlr anslutna till ett elnaumlt aumlr i regel kategoriserade enligt en foumlrutbestaumlmd lista som bland annat anger kundens effektfaktor cos φ EON Elnaumlts lista oumlver olika typer av kunder visas i bilaga 1 daumlr effektfaktorn varierar mellan 085 och 098 Effektfaktorn anger hur den aktiva effekten foumlrharingller sig till den skenbara effekten Det aumlr vanligtvis den skenbara effekten som aumlr angiven foumlr ett reservkraftverk och det aumlr daumlrmed den som kommer att begraumlsa lastuttaget Sambandet mellan effektfaktorn aktiv och skenbar effekt visas i en effekttriangel Denna aringskaringdliggoumlrs i bild 41 nedan

daumlr S Skenbar effekt VA P Aktiv effekt W Q Reaktiv effekt var

Bild 41 Effekttriangel

12

Den skenbara effekten beraumlknas enligt sambandet nedan

ϕcos

PS = [ ]VA (41)

Bild 41 ovan kallas vanligen foumlr effekttriangeln och i den raumlknas den reaktiva effekten Q positiv foumlr laster av induktiv karaktaumlr medan den raumlknas negativ foumlr laster av kapacitiv karaktaumlr Det aumlr viktigt att kaumlnna till att kunderna genom sin last ger upphov till reaktiv effekt av induktiv karaktaumlr medan ledningar med houmlgre spaumlnning ger upphov till reaktiv effekt av kapacitiv karaktaumlr Kundernas last kommer till en viss graumlns variera oumlver dygn ocheller saumlsong mycket beroende paring typ av uppvaumlrmningssystem Variationen oumlver dygnet spelar en mindre roll eftersom reservelverket alltid maringste hantera det maximala effektuttaget under dygnet Detta foumlr att det skulle bli oharingllbart att koppla in och ur laster manuellt under dygnet beroende paring lastsituationen Aumlr daumlremot en stor del av kunderna som ansluts till reservkraftverket elvaumlrmekunder kommer belastning emellertid att skilja sig aringt oumlver aringret

41 Motorstart

411 Direktstartad asynkronmotor

En motor ger upphov till en stor startstroumlm till skillnad fraringn t ex en el-patron som vaumlrmer en villa Detta betyder att ett reservelverk maringste kunna generera denna houmlga startstroumlm aumlven om detta enbart behoumlvs under naringgra faring sekunder Aumlr inte detta moumljligt blir foumlljden att reservkraftverkets oumlverlastskydd automatiskt fraringnkopplar lasten Startstroumlmmen vid direktstart av asynkronmotorer ligger vanligtvis i intervallet 25 - 8 garingnger motorns maumlrkstroumlm Vid normal drift daring naumltstationen aumlr ansluten till ett starkare naumlt finns det regler foumlr hur stor motor som faringr direktstartas Elleverantoumlrerna foumlreskriver vanligtvis att en kortsluten trefasmotor inte faringr direktstartas om maumlrkeffekten oumlverstiger 4 kW vid kontinuerlig drift Specialtillstaringnd kan dock farings foumlr direktstart av stoumlrre motorer (Alfredsson och Cronqvist 1996) EBR (El-byggnadsrationalisering) aumlr ett system foumlr rationell planering byggnation och underharingll av eldistributionsanlaumlggningar 04 ndash 145 kV som drivs av representanter fraringn Svensk Energis medlemsfoumlretag De har skapat tumregler paring hur stora motorer som faringr startas i ett elnaumlt som reservkraftsmatas Dessa regler aumlr taumlnkta att anvaumlndas foumlr att uppskatta noumldvaumlndig generatorstorlek vid en tillaringten spaumlnningssaumlnkning av 15 av nominell spaumlnning Beroende paring vilken startutrustning som finns till motorn aumlr kravet paring startstroumlmmens storlek olika (Elforsk 1995) Tumregler foumlr hur stor motorn faringr vara avseende storleken paring generator ges nedan Foumlr en motor med stjaumlrntriangelstart och vid anvaumlndning av mjukstart Motorns maumlrkeffekt i kW 3 lt Generatorns maumlrkeffekt i kVA

13

Foumlr en motor med direktstart Motorns maumlrkeffekt i kW 9 lt Generatorns maumlrkeffekt i kVA Skulle det finnas flera motorer som kan komma att starta samtidigt ska moumljlighet till foumlrregling mot samtidig start undersoumlkas Exempel paring stoumlrre motorer som kan taumlnkas finnas ute hos kunder i glesbyggd aumlr t ex lantbrukarnas bevattningspumpar som enbart anvaumlnds under naringgra maringnader paring sommaren Dessa bevattningspumpar varierar i storlek och kan i vissa fall ha en effekt paring 75 kW vilket i saring fall skulle kraumlva att generatorn kan producera en aktiv effekt motsvarande 675 kW om motorn aumlr direktstartad Eftersom denna enskilda pump kommer att ta stor effekt i anspraringk och paring saring vis kraumlva att reservkraftverket aumlr kraftigt oumlverdimensionerat foumlr att klara startstroumlmmen aumlr det laumlmpligt att ha naringgon form av restriktioner vid bevattning Detta gaumlller inte enbart bevattningspumpar som aumlr ansluta till elnaumltet utan alla stoumlrre motorer

14

5 Distributionsledningar Distributionsledningar finns i flera olika utfoumlranden daumlr ledar- och isolationsmaterial aumlr olika Generellt kan dessa dock delas in i kategorierna luftledningar och kabel

51 Luftledningar

Luftledningar kan generellt delas upp i tvaring olika typer oisolerad och isolerad lina vilka finns i tvaring olika materialutfoumlranden aluminium (AL) och aluminium med jaumlrnkaumlrna (FeAl) I mycket saumlllsynta fall kan aumlven kopparlina (Cu) foumlrekomma

511 Oisolerad luftledning

Oisolerad luftledning har inte ett skyddande houmllje runt respektive lina utan faumlsts direkt paring isolatorn som utgoumlr isolation mellan lina och stolpe Detta goumlr att ledningen aumlr kaumlnslig mot yttre faktorer saringsom vaumlder vind faringglar osv En vanligt foumlrekommande dimension paring linan aumlr 99 mm2 vilken har en total ytterdiameter paring 128 mm (Onninen 2006) Ett exempel paring en oisolerad lina visas i bild 51 nedan

Bild 51 Oisolerad lina (Birkouml 2005)

512 Isolerad luftledning

Isolerad luftledning aumlr upphaumlngd paring samma saumltt som oisolerad luftledning men har aumlven ett skyddande houmllje runt respektive lina i form av en tunnare plastbelaumlggning Houmlljet aumlr inte avsett som naringgot skydd mot beroumlring utan snarare ett skydd mot jordfel som t ex kan uppstaring daring ett traumld faller paring ledningen vilket goumlr ledningen driftsaumlkrare Anledningen till detta aumlr att ledningen daring taringl en stoumlrre paringfrestning som t ex uppstaringr naumlr ett traumld faller paring ledningen Belastningen som traumldet medfoumlr paring luftledningen tas daring upp av alla tre linorna vilket goumlr att de inte lika laumltt brister Isolerad luftledning byggs vanligtvis med ett mindre avstaringnd mellan linorna aumln traditionell oisolerad luftledning vilket aumlr moumljligt tack vare den isoleringen som finns runt respektive lina Precis som foumlr oisolerad lina aumlr en vanlig dimension 99 mm2 men i och med dess skyddande houmllje blir den groumlvre aumln vanlig oisolerad lina En isolerad lina med dimensionen 99 mm2 har en total ytterdiameter paring cirka 18 mm (Onninen 2006) Se bild 52 nedan

Bild 52 Isolerad lina (Birkouml 2005)

15

513 Kapacitiv generering i luftledningsnaumlt

Luftledningar genererar en saring kallad distribuerad kapacitans laumlngs hela sin straumlckning dels mellan varje fasledare och marken och dels mellan respektive fasledare Detta aringskaringdliggoumlrs i bild 53 nedan

Bild 53 Kapacitanser i ett luftledningsnaumlt

Som kan ses i bild 53 ovan delas kapacitansen i en luftledning upp i tvaring delar egen- och oumlmsesidig kapacitans Den oumlmsesidiga kapacitansen aumlr den kapacitans som bildas mellan ledningens faser medan egenkapacitansen bildas mellan fasledarna och jord Summan av egen- och oumlmsesidig kapacitansen (Ce och Couml) bildar ledningens totala kapacitans som har namnet driftkapacitans Cd (Andersson och Blomqvist 1997) Foumlr ett luftledningsnaumlt aumlr den distruberade kapacitansen relativt liten Med anledning av detta beraumlknas inte delkapacitanserna var foumlr sig utan den totala driftkapacitansen beraumlknas direkt med sambandet 51 nedan

sdotsdotsdot

=

r

cbaCd 3

ln18

1 [ ]kmFmicro (51)

daumlr a b och c medelavstaringndet mellan fasledarena m r fasledarens radie m Oavsett vilken typ av mark som finns under luftledningen utgaringr man ifraringn att potentialen aumlr noll vid markytan (Stenborg 1997)

16

52 Jordkabel

Jordkabel finns i en maumlngd olika utfoumlranden med olika tvaumlrsnittsarea och maumlrkspaumlnning vilka grovt kan delas in i en- och flerledarekabel De flesta lite groumlvre kablar har ledare som aumlr tillverkade av aluminium Hur mycket isolering en kabel har aumlr till stoumlrsta del beroende av kabelns maumlrkspaumlnning houmlgre maumlrkspaumlnning ger groumlvre isolering I bild 54 visas en treledar mellanspaumlnningskabel med maumlrkspaumlnningen 12 kV i genomskaumlrning

Bild 54 Treledar mellanspaumlnningskabel i genomskaumlrning (Elektroskandia 2006)

521 Kapacitiv generering i kabelnaumlt

Kablar genererar precis som luftledningar en saring kallad distribuerad kapacitans laumlngs hela sin straumlckning mellan dels varje fasledare och skaumlrmen dels mellan respektive fasledare Kabels kapacitanser kan precis som en luftledning delas in i egen- samt oumlmsesidig kapacitans Som framgaringr av bild 54 ovan aumlr avstaringndet mellan fasledarna och det jordande houmlljet runt kabeln avsevaumlrt mycket mindre aumln foumlr en luftledning Detta leder till att egenkapacitansen fraringn en kabel aumlr betydligt mycket houmlgre aumln foumlr en luftledning med samma tvaumlrsnittsarea och spaumlnning Daumlremot aumlr den oumlmsesidiga kapacitansen som genereras mellan fasledarna i en treledar mellanspaumlnningskabel lika med noll eftersom ledarnas inre ledande skiktet har samma spaumlnningspotential som skaumlrmen d v s noll Mellanspaumlnningskabelns kapacitanser visas i bild 55 nedan

Bild 55 Kapacitanser i en- och tre-ledar kabel

17

Foumlr en enledarkabel med omgivande skaumlrm eller en treledarkabel med skaumlrm runt varje ledare ges kapacitansen av foumlljande samband (Kraftkabelhandboken) Kapacitansen C aumlr i detta fall lika med driftkapacitansen Cd

d

DkC

ln

εsdot= [ ]kmFmicro (52)

Daumlr k aumlr en konstant med vaumlrdet 00556 ε aumlr det relativa isolermaterialets dielektriska konstant foumlr det isolerande skiktet mellan ledare och skaumlrm Konstanten ε aumlr beroende av vilket material isolerskiktet aumlr tillverkat av I de kabeltyper som anvaumlnds mest i dag aumlr de vanligaste isolermaterialen PEX och PVC vilka har konstanten ε = 23 respektive ε =50 I de beraumlkningar som aumlr gjorda i denna rapport har uteslutande kabel med PEX isolering anvaumlnts Foumlr en treledar kabel daumlr respektive ledare saknar individuell skaumlrm eller inre ledande skikt se bild 54 aumlr det svaringrare att raumlkna ut C och Cd Kapacitanserna aumlr i dessa fall inte lika Foumlr att enklare kunna faststaumllla Cd maringste delkapacitanserna foumlrst maumltas i kabeln Naumlr detta goumlrs delas foumlrst kapacitanserna upp i delkapacitanser Crsquo och Crsquorsquo som maumlts paring foumlljande saumltt Delkapacitansen Crsquo maumlts mellan en fasledare och de oumlvriga fasledarna som aumlr foumlrbundna med skaumlrmen och daumlr Crsquo motsvarar

oumle CCC sdot+= 2 [ ]kmFmicro (53) Daumlrefter foumlrbinds alla tre ledarna med varandra och daring maumlts delkapacitansen Crsquorsquo mellan ledarna och skaumlrmen och daumlr Crsquorsquo motsvarar

eCC sdot= 3 [ ]kmFmicro (54) Naumlr baringda delkapacitanserna aumlr givna kan sedan driftkapacitansen Cd beraumlknas enligt

oumled CCC sdot+= 3 [ ]kmFmicro (55) Driftkapacitansen foumlr mellanspaumlnningskablar aumlr i de flesta fallen uppmaumltt och redovisad av kabeltillverkaren

18

53 Tillskott och foumlrluster i ledningar

Foumlr att foumlrstaring hur en ledning fungerar aumlr det laumlmpligt att som modell anvaumlnda ett ersaumlttningsschema vilken visar vilka parametrar som aumlr av betydelse och maringste tas i beaktande vid elektriska beraumlkningar Ersaumlttningsschemat foumlr en ledning visas i bild 56 nedan

531 Ersaumlttningsschema

Bild 56 Ersaumlttningsschema

I bild 56 ovan ser man en generator som genererar elektrisk energi och sedan oumlverfoumlr denna till en belastning via en ledning som aumlr ansluten mellan de baringda objekten

532 Parametrar i ersaumlttningsschema

Ur elektrisk synvinkel bestaringr en ledning av en resistans R och en reaktans X Dessa storheter beror paring ett antal olika parametrar som visas i sambanden (56) och (57) nedan (Kraftkabelhandboken)

ARledning

ρ= [ ]kmΩ (56)

daumlr ρ resistiviteten kmmm 2sdotΩ A ledarens tvaumlrsnittsarea 2mm

LfX ledning sdotsdotsdot= π2 [ ]kmΩ (57)

daumlr f frekvensen Hz L induktansen kmH

19

Foumlr en given ledning finns baringde ρ och L angivna i ledningstabeller Ett annat samband som anvaumlnds vid elektriska beraumlkningar aumlr susceptansen B som beraumlknas enligt sambandet (58) nedan

lCfBledning sdotsdotsdotsdot= π2 [ ]S (58) daumlr C kapacitansen kmF l ledningslaumlngden km Naumlr resistans reaktans och susceptans beraumlknas foumlr olika komponenter aumlr det viktigt att beraumlkningen goumlrs vid samma spaumlnning och frekvens Foumlr samtliga beraumlkningar i rapporten aumlr spaumlnningen 11 kV och frekvensen 50 Hz Mellan ledningen och marken alternativt skaumlrmen i en kabel bildas en kondensator som ger upphov till en reaktiv effekt naumlr ledningen aumlr spaumlnningssatt Denna reaktiva effekt kommer att ge ett tillskott i anlaumlggningen som maringste tas om hand Detta aumlr vanligtvis inget problem under normal drift daring anlaumlggningen aumlr ansluten till ett starkt oumlverliggande naumlt som paring ett enkelt saumltt kan ta hand om detta reaktiva tillskott Kopplas oumlverliggande naumlt bort och ersaumltts med ett mobilt reservkraftverk kommer detta ensamt vara tvunget att hantera det eventuella reaktiva oumlverskottet Det kapacitiva bidrag en ledning genererar ges ur foumlljande samband (Petterson och Blomqvist 1986)

21 CCC QQQ += [ ]var (59) daumlr

1CQ aumlr det kapacitiva bidraget fraringn den foumlrsta halvan av ledningen

2CQ aumlr det kapacitiva bidraget fraringn den sista halvan av ledningen Dessa storheter kan beraumlknas med sambanden (510) och (511) som foumlljer nedan (Petterson och Blomqvist 1986)

211 2

2 UC

fQC sdotsdotsdotsdot= π [ ]var (510)

222 2

2 UC

fQC sdotsdotsdotsdot= π [ ]var (511)

daumlr f frekvensen Hz C kapacitansen F

1U inmatningsspaumlnningen V

2U utmatningsspaumlnningen V

20

533 Aktiva och reaktiva foumlrluster i ledningar

Varje ledning inneharingller en resistans och en reaktans vilka ger upphov till aktiva och reaktiva foumlrluster Eftersom dessa foumlrluster tillkommer utoumlver sjaumllva lasten behoumlver dessa adderas foumlr att faring de totala aktiva och reaktiva effekterna Det aumlr dessa foumlrluster plus sjaumllva lasten som det mobila reservkraftverket maringste klara av att hantera De aktiva och reaktiva foumlrlusterna beraumlknas genom sambanden (512) och (513) nedan

2

2

22

2

2

2

minussdot+

sdot=

U

QQR

U

PRP C

LedningLedningf [ ]W (512)

( )21

2

2

22

2

2

2CC

CLedningLedningf QQ

U

QQX

U

PXQ +minus

minussdot+

sdot= [ ]var (513)

daumlr R resistansen Ω X reaktansen Ω Foumlr att faring en indikation paring hur stora tillskott ocheller foumlrluster som uppstaringr i en ledning goumlrs en beraumlkning foumlr en kabel respektive luftledning enligt angivna data nedan

Tabell 51 Inparametrar foumlr jaumlmfoumlrelse av tillskottfoumlrluster i ledningsnaumlt Luftledning (Al) Kabel (Al)

Spaumlnning (V) 11000 11000 Tvaumlrsnittsarea (mm2) 99 95 Ledningslaumlngd (km) 10 10 Aktivt effektuttag (kW) 50 50 Effektfaktor vid last 085 085 Kapacitans (microFkm) 0009 033 Ledningsresistans (Ωkm) 02855 02975 Ledningsreaktans (Ωkm) 1085 09739

Anvaumlnds vaumlrdena fraringn tabell 51 i sambanden 510 511 512 513 och ingen haumlnsyn tas till spaumlnningsfall i ledningen kan de aktiva respektive reaktiva foumlrlusterna beraumlknas Beraumlkningarna aumlr gjorda i Matlab och beraumlkningskoden finns i bilaga 2 Resultaten presenteras i tabell 52 nedan

Tabell 52 Resultat av jaumlmfoumlrelse mellan luftledning och kabel Luftledning (Al) Kabel (Al)

Reaktiv last (kvar) 310 310 Aktiva foumlrluster (kW) 0083 0086 Reaktiva foumlrluster (kvar) -333 -12542 Reaktivt netto (kvar) 2767 -9442

21

Som kan ses i tabell 52 behoumlver reservelverket generera 2767 kvar i fallet med luftledning medan i fallet med kabel kommer ett oumlverskott paring 9442 kvar att skapas Detta reaktiva oumlverskott kommer ha en motsatt riktning i foumlrharingllande till den aktiva effekten d v s tillbaka i mot reservelverket Detta reaktiva oumlverskott maringste saringledes tas om hand av reservelverket

534 Konsekvenser foumlr mobil reservkraft

Som kan ses utifraringn resultaten i tabell 52 ovan aumlr de aktiva foumlrlusterna i baringde luftledning och kabel relativt smaring Eftersom dessa foumlrluster aumlr smaring kommer de inte belasta ett mobilt reservelverk saumlrskilt mycket i foumlrharingllande till den last som kunderna tar ut Jaumlmfoumlrs de reaktiva foumlrlusterna som en tio kilometers mellanspaumlnningsledning ger upphov till med de aktiva foumlrlusterna aumlr de foumlrstnaumlmnda foumlrlusterna betydligt houmlgre Beroende paring om elnaumltet aumlr uppbyggt av luftledning eller kabel kommer detta faring vaumlldigt skilda konsekvenser foumlr det mobila reservkraftverk som ska leverera elenergi till den bortkopplade anlaumlggningen Jaumlmfoumlrs de reaktiva foumlrlusterna i luftledningen med kabeln kan det enkelt konstateras att luftledningen endast tillfoumlr en mindre del av den reaktiva effekt som reservkraftverket annars hade faringtt producera Kabeln kommer daumlremot att generera en avsevaumlrt mycket stoumlrre maumlngd reaktiv effekt aumln luftledningen I ovanstaringende exempel genererar kabeln drygt 37 garingnger mer reaktiv effekt aumln luftledningen Detta betyder att reservkraftverket maringste kunna konsumera detta oumlverskott av reaktiv effekt som kabeln genererar Det aumlr saringledes en foumlrutsaumlttning att det mobila reservelverket kan konsumera det reaktiva oumlverskott som inte tas ut av kunderna Kan inte det mobila reservkraftverket konsumera reaktiv effekt kommer det reaktiva effektuttaget hos kund vara en begraumlnsande faktor foumlr moumljlig ledningslaumlngd

22

6 Transformatorer Transformatorer kan ur elektrisk synvinkel ses som en resistans R och en reaktans X paring samma saumltt som en ledning Foumlr att beraumlkna transformators resistans och reaktans behoumlvs uppgifter om de procentuella resistans respektive reaktansspaumlnningsfallet er ex Dessa kan enkelt tas fram foumlr en specifik transformator i t ex Facilplus spatialE som aumlr EON Elnaumlts naumltinformationssystem Oumlnskas daumlremot generella vaumlrden foumlr en transformator kan ABBs tabell foumlr standardtransformatorer anvaumlndas vilken visas i bilaga 9 I ABBs tabell aumlr endast den procentuella kortslutningsspaumlnningen ek given och den beraumlknas enligt samband 61 nedan

22xrk eee += [ ] (61)

Anledningen till att endast ek aumlr angiven aumlr att procentuella kortslutningsresistansen er alltid aumlr relativt liten i foumlrharingllande till procentuella kortslutningsreaktansen ex och daring goumlrs ofta approximationen er = 0 vilket ger ex asymp ek Foumlr att sedan beraumlkna kortslutningsresistansen RT och kortslutningsreaktansen XT anvaumlnder man sambanden 62 och 63 nedan (Petterson och Blomqvist 1986)

n

nrT

S

UeR

2

100sdot= [ ]Ω (62)

n

nxT

S

UeX

2

100sdot= [ ]Ω (63)

daumlr Un den huvudspaumlnning som transformatorresistansen haumlnfoumlrs till kV Sn transformatorns maumlrkeffekt MVA

62 Foumlrluster i en transformator

En distributionstransformator ger upphov till tre olika typer av foumlrluster

bull Tomgaringngsfoumlrluster ][WPtomgaringng bull Belastningsfoumlrluster ][WPbelastning bull Reaktiva foumlrluster [var]foumlrlustQ

Dessa foumlrluster beskrivs under respektive rubrik nedan

621 Tomgaringngsfoumlrluster

Tomgaringngsfoumlrlusterna i en transformator aumlr helt oberoende av den anslutna lasten Dessa beror istaumlllet helt paring transformatorns storlek desto stoumlrre transformator desto stoumlrre tomgaringngsfoumlrluster En tillaumlmpbar tumregel aumlr att tomgaringngsfoumlrlusterna aumlr i storleksordningen 02 procent utav transformatorns maumlrkeffekt (Lindahl 2006) Foumlr en transformator med maumlrkeffekten 200 kVA kommer saringledes tomgaringngsfoumlrlusterna vara

23

WPtomgaringng 4002000000020 =sdot=

Tomgaringngsfoumlrlusterna aumlr saring smaring i foumlrharingllande till transformatorns maumlrkeffekt att de i maringnga sammanhang antas vara foumlrsumbara

622 Belastningsfoumlrluster

Belastningsfoumlrlusterna i en transformator beror av hur stor belastningsgraden aumlr En tumregel aumlr att vid full last aumlr belastningsfoumlrlusterna i storleksordningen 1 procent av transformatorns maumlrkeffekt (Lindahl 2006) Foumlr en transformator med maumlrkeffekten 200 kVA kommer saringledes belastningsfoumlrlusterna att vara

WPbelastning 2000200000010 =sdot=

Aumlven belastningsfoumlrlusterna aumlr foumlrharingllandevis smaring jaumlmfoumlrt med transformatorns maumlrkeffekt Som har naumlmnts tidigare goumlrs ibland approximationen ex asymp ek och er = 0 vilket betyder att ingen haumlnsyn tas till de aktiva foumlrlusterna utan enbart till de reaktiva foumlrlusterna

623 Reaktiva foumlrluster

De stoumlrsta och inte foumlrsumbara foumlrlusterna i en transformator aumlr de reaktiva foumlrlusterna Naumlr dessa foumlrluster beraumlknas antas tomgaringngsfoumlrlusterna vara foumlrsumbara och att transformatorn aumlr fullt belastad Belastningsfoumlrlusterna antas vara 1 procent utav transformatorns maumlrkeffekt vilket ger en foumlrlust paring 2000 W enligt tidigare beraumlkning Foumlr att kunna beraumlkna de reaktiva foumlrlusterna foumlr en 200 kVA transformator behoumlvs uppgifter om re och xe Dessa aumlr haumlmtade fraringn en standard 200 kVA transformator hos EON Elnaumlt

Foumlrharingllandet ggre

e

r

x 331783

asymp= visar sedan hur stora de reaktiva foumlrlusterna aumlr i

foumlrharingllande till de aktiva foumlrlusterna I detta fall aumlr de reaktiva foumlrlusterna cirka tre garingnger stoumlrre aumln de aktiva foumlrlusterna De reaktiva foumlrlusterna i en 200 kVA transformator aumlr daumlrmed i storleksordningen

var600020003 kQ foumlrlust =sdotasymp Detta betyder att den reaktiva foumlrlusten i en 200 kVA transformator aumlr cirka 3 procent av dess maumlrkeffekt (Johansson 2006)

24

7 Det mobila reservkraftverket De mobila reservkraftverk som aumlr taumlnkta att anvaumlndas i mellanspaumlnningsnaumltet aumlr i storleksordningen 100-800 kVA daumlr de flesta aumlr utrustade med en synkrongenerator Teoretiskt innebaumlr detta bland annat att generatorns foumlrmaringga att producera alternativt konsumera reaktiv effekt kan styras Ska generatorn leverera reaktiv effekt till elnaumltet ska I m gt Im0 och kallas daring foumlr oumlvermagnetiserad medan om den ska konsumera reaktiv effekt ska I m lt Im0 och kallas daring foumlr undermagnetiserad Rent praktiskt styrs magnetiseringsstroumlmmen av generatorns spaumlnningsregulator som i sin tur maumlter naumltspaumlnningen (Alfredsson och Cronqvist 1996) Ses detta ur en teoretisk synvinkel bestaumlms magnetiseringsbehovet av sambandet 71 nedan

0m

m

n

r

I

I

U

E= (71)

daumlr Er inducerad emk (fas till jord) V Un generatorns maumlrkspaumlnning V I bild 71 visas ovanstaringende storheter i en schematisk bild oumlver en synkrongenerator

Bild 71 Schematisk bild oumlver en synkrongenerator

Den aktiva effekten P i en synkronmaskin paringverkas inte av aumlndringar som t ex naumltspaumlnningsvariationer eller variationer av emkn utan bestaumlms av den mekaniska axeleffekten som motorn levererar Den aktiva effekten beraumlknas med hjaumllp av samband 72 nedan

d

fr

X

UEP

Θsdotsdotsdot=

sin3 [ ]W (72)

Som tidigare naumlmnts kommer den inducerade emkn Er att foumlraumlndras daring magnetiseringsstroumlmmen Im varieras Foumlr att foumlrhindra att den aktiva effekten P foumlraumlndras samtidigt som magnetiseringsstroumlmmen Im varieras kommer samtidigt belastningsvinkeln Θ att aumlndras

25

Naumlr det gaumlller den reaktiva effekten Q saring aumlr den vid en konstant naumltspaumlnning till stor del beroende av den inducerade emk Er men aumlven till en mindre del av den aktiva effektens storlek Denna ger upphov till en del av den reaktiva spaumlnningen (XdIa) vilken svarar direkt mot den aktiva stroumlmmen Iacosφ och denna kraumlver en viss reaktiv effekt Den reaktiva effekten beraumlknas genom samband 73 nedan

d

fr

d

f

X

UE

X

UQ

Θsdotsdotsdotminus

sdot=

cos33 2

[ ]var (73)

daumlr Qlt0 oumlvermagnetisering Qgt0 undermagnetisering Foumlr att se hur alla storheter haumlnger samman visas tvaring olika visardiagram i bild 72 ett foumlr oumlvermagnetisering och ett foumlr undermagnetisering I baringda visardiagrammen aumlr statorstroumlmmen Ia riktstorhet (Alfredsson och Cronqvist 1996)

Bild 72 Visardiagram foumlr oumlver- respektive undermagnetisering

Foumlr en synkrongenerator finns det ett antal begraumlnsningar naumlr det gaumlller dess foumlrmaringga att producera och konsumera effekt Dessa begraumlnsningar aumlr naturligtvis vaumlsentliga att kaumlnna till innan ett reservelverk kopplas in och ensamt ska foumlrse en anlaumlggning med elenergi Naumlr det gaumlller synkrongeneratorer finns det fyra stabilitetsgraumlnser som generatorn maringste haringlla sig inom foumlr att generatorn ska fungera paring avsett vis (Samuelsson 2006) De fyra stabilitetsgraumlnserna aumlr

1 Rotorns uppvaumlrmningsgraumlns bestaumlmmer |E|max 2 Statorns uppvaumlrmningsgraumlns bestaumlmmer |S|max och |IA|max 3 Motorns maximala axeleffekt bestaumlmmer Pmax 4 Generatorns laumlgsta magnetisering bestaumlmmer |E|min

Foumlr att aringskaringdliggoumlra hur ovanstaringende stabilitetsgraumlnser paringverkar generatorns effektgraumlnser har dessa ritats in i ett saring kallat kapabilitetsdiagram Detta visas i bild 73 nedan

26

Bild 73 Kapabilitetsdiagram foumlr en synkrongenerator

I bild 73 ovan visar den markerade ytan arbetsomraringdet foumlr generatorn Begraumlnsningslinjerna ett och tvaring aumlr satta foumlr att inte temperaturen i rotor respektive stator ska bli foumlr houmlga och foumlrstoumlra generatorn Som kan ses i bild 73 ovan begraumlnsar dessa baringde generatorns moumljlighet till att leverera aktiv respektive reaktiv effekt samt att absorbera reaktiv effekt utanfoumlr det markerade omraringdet Skaumlrningspunkten mellan begraumlnsningslinje ett och tvaring anger normalt generatorns maumlrkdriftdata naumlr det gaumlller levererad aktiv- och reaktiv effekt Anledningen aumlr att dessa baringda linjers skaumlrningspunkt motsvarar ett optimum foumlr levererad aktiv- och reaktiv effekt Begraumlnsningslinje tre markerar den maximala aktiva effekt motorn kan laumlmna paring axeln som sammankopplar motor och generator Den fjaumlrde och sista begraumlnsningslinjen visar generatorns laumlgsta magnetisering foumlr att kunna fasas paring elnaumltet Aumlr magnetiseringen laumlgre riskeras ett saring kallat ur fas-fall farings vilket betyder att generatorn inte kommer arbeta vid samma faslaumlge som det elnaumlt den ansluts till Arbetar inte generatorn vid samma faslaumlge som elnaumltet maringste den kopplas bort och kommer saringledes inte att tillfoumlra naringgon elenergi till det anslutna elnaumltet vilket aumlr dess normala uppgift Naumlr ett mobilt reservkraftverk ansluts till ett elnaumlt och ensamt ska foumlrse anlaumlggningen med elenergi aumlr det viktigt att den aktiva och reaktiva effekten aldrig kommer utanfoumlr det markerade omraringdet i bild 73 Skulle detta haumlnda kommer med stoumlrsta sannolikhet reservkraftverkets effektskydd loumlsa ut med resultatet att elleveransen upphoumlr omedelbart ABB som aumlr en av landets ledande tillverkare av reservkraftverk har ett stoumlrre utbud av olika storlekar och modeller men anvaumlnder enbart synkrongeneratorer fraringn Stamford Dessa generatorer aumlr inte konstruerade foumlr att kunna absorbera reaktiv effekt De generatorer som levereras med reservkraftverken fraringn ABB i dag kan alltsaring

27

enbart arbeta med induktiva laster vilket betyder att ledningen inte faringr generera mer reaktiv effekt aumln vad lasten konsumerar (Hagelin 2006) Detta kommer saringledes att bli viktigt att taumlnka paring naumlr en liten last tillsammans med en laumlngre mellanspaumlnningskabel ansluts till ett reservkraftverk och ensamt ska foumlrse anlaumlggningen med elenergi Skulle kabeln generera mer reaktiv effekt aumln vad kunderna foumlrbrukar innebaumlr det att generatorn hamnar i den nedre halvan i bild 73 vilket innebaumlr att generatorn maringste konsumera reaktiv effekt Detta betyder att laringnga mellanspaumlnningskablar tillsammans med smaring effektuttag kommer bli en begraumlnsande faktor vid oumlverfoumlring av reservkraft i mellanspaumlnningelnaumltet

28

8 Beraumlkning av effektbehov och ledningslaumlngd Foumlr att faring en uppfattning om hur laringnga straumlckor elenergin fraringn reservkraftverken kan oumlverfoumlras presenteras i detta kapitel tvaring olika fall dels ett generellt dels ett verkligt naumlt Anledningen till att denna uppdelning aumlr gjord aumlr foumlr att foumlrst se hur laumlngden paring mellanspaumlnningsledningen paringverkar det mobila reservelverket generellt Det verkliga naumltet kommer sedan att ge en indikation paring hur det skulle se ut i ett naumlt daumlr vinsten hade varit stor om man kunde oumlverfoumlra reservkraften i mellanspaumlnningsnaumltet Foumlr att kunna goumlra noumldvaumlndiga beraumlkningar har tre olika program anvaumlnts Facilplus Spartial Excel och PSSE

81 Beraumlkningsprogram program

811 Facilplus Spatial

Facilplus Spatial aumlr ett naumltinformationssystem som anvaumlnds inom energibranschen och aumlr framtaget av ABB och Digpro AB Systemet finns i flera olika utfoumlrande beroende paring vad det ska anvaumlndas till Flera elnaumltsfoumlretag daumlribland EON Elnaumlt anvaumlnder sig av detta system som heter Facil SpatialE I systemet finns ett antal olika digitala kartor daumlr alla komponenter aumlr inritade enligt sina verkliga koordinater Paring EON Elnaumlt aumlr aumlven systemet kopplat till driftoumlvervakningssystemet Eldorado och affaumlrssystemet SAP I och med kopplingen till SAP finns noumldvaumlndiga kunduppgifter som t ex var kunden aumlr ansluten samt hur stor elfoumlrbrukningen aumlr per aringr Effektberaumlkning I Facilplus finns moumljligheten att goumlra effektberaumlkningar foumlr t ex en naumltstation Detta kan goumlras i och med att energifoumlrbrukningen per aringr finns att tillgaring via SAP Naumlr energifoumlrbrukningen per aringr aumlr kaumlnd kan belastningen P approximativt beraumlknas genom att anvaumlnda Velanders metod (Petterson och Blomqvist 1986)

WkWkPVelander sdot+sdot= 21 [ ]kW (81)

daumlr W energiuttaget aringrkWh k1 konstant k2 konstant Konstanterna k1 och k2 aumlr erfarenhetsmaumlssigt erharingllna konstanter som varierar mellan olika belastningar som beraumlknas med hjaumllp av maumltningar i befintligt elnaumlt I bilaga 1 visas EON Elnaumlts samtliga Velander konstanter foumlr alla deras kundkategorier Foumlr att sedan beraumlkna den reaktiva effekten Q anvaumlnds samband 82 nedan

ϕtansdot= PQ [ ]vark (82)

daumlr φ beraumlknas med hjaumllp av effektfaktorn cos φ som aumlr uppskattad foumlr olika typer kunder och varierar mellan 085-098 som kan ses i bilaga 1

29

812 Excel

Foumlr att se hur ett elnaumlt kommer att paringverka ett reservkraftverk behoumlver ett antal parametrar beraumlknas och det goumlrs i Excel I och med att elnaumltet till viss del aumlr foumlrenklat goumlrs endast beraumlkningar foumlr mellanspaumlnningsledningar och transformatorer Ledningar De parametrar som behoumlver beraumlknas foumlr mellanspaumlnningsledningarna aumlr resistansen Rledning reaktansen Xledning och susceptansen Bledning Hur dessa beraumlkningar aumlr gjorda visas i kapitel 53 Transformatorer Foumlr transformatorer behoumlvs enbart vaumlrde paring dess resistans RT och reaktans XT beraumlknas Hur dessa beraumlkningar aumlr gjorda visas i kapitel 6

813 Beraumlkningar PSSE

PSSE aumlr ett planeringsprogram foumlr elektrisk oumlverfoumlring som aumlr framtaget och utvecklat av Siemens PTI Foumlrsta utgaringvan av programmet kom 1976 och i dag anvaumlnds det i 123 laumlnder vaumlrlden oumlver (Siemens PTI 2006) Programmet har anvaumlnts till att rita upp och beraumlkna baringde verkliga och generella elnaumlt foumlr att paring ett tydligt saumltt kunna se hur laumlngden paring mellanspaumlnningsledningarna paringverkar ett mobilt reservkraftverk Naumlr beraumlkningar i PSSE goumlrs behoumlver en resistans R en reaktans X och en susceptans B anges foumlr varje ledning medan det raumlcker med en resistans och en reaktans foumlr transformatorerna Alla storheter maringste sedan goumlras om till enheten per unit (PU) Detta goumlrs enligt sambanden 83 84 85 nedan

2bas

basUP

U

SRR sdot= Ω [ ]UP (83)

2bas

basUP

U

SXX sdot= Ω [ ]UP (84)

2bas

basSUP

U

SBB sdot= [ ]UP (85)

Tillsammans med ledningarnas och transformatorernas inparametrar laumlggs lasten in paring laumlmplig skena Programmet aumlr uppbyggt saring att alla inparametrar anges i en sk sav-fil daumlr all data finns Till detta kopplas en schematisk bild daumlr elnaumltet ritas upp en sk sld-fil Naumlr sedan programmet ska utfoumlra beraumlkningarna saring synkroniseras de baringda filerna med varandra och resultaten presenteras i den schematiska bilden

30

Reaktivt effekttutag vid olika laster

-100

-80

-60

-40

-20

0

20

40

60

80

100

120

2 4 6 8 10

Ledningslaumlngd (km)

Reakti

vt

eff

ektu

ttag

(kvar)

Luftlednig P=150 kW

Kabel P=150 kW

Kabel P=100 kW

Kabel P=50 kW

82 Generellt elnaumlt

Foumlr att faring en god uppfattning om hur stort geografiskt omraringde ett mobilt reservkraftverk med varierande storlek kan hantera foumlr en given belastning har ett generellt elnaumlt anvaumlnts Det generella elnaumltet aumlr uppbyggt i PSSE enligt bild 81 nedan

Bild 81 Generellt elnaumlt uppbyggt i PSSE

Som kan ses i bild 81 ovan bestaringr det generella elnaumltet av en matande respektive en mottagande naumltstation som foumlrbinds med en mellanspaumlnningsledning I den matande naumltstationen har en relativt stor transformator installerats saring att den inte kommer att bli en begraumlnsande faktor I den mottagande naumltstationen aumlr transformatorn dimensionerad foumlr att klara lasten Som tidigare visats i rapporten aumlr det laumlngden paring mellanspaumlnningsledningen som kommer att spela en stor roll daring den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckningen ska bestaumlmmas Foumlr att tydligt visa storleksskillnaden i det kapacitiva bidrag som en kabel ger upphov till jaumlmfoumlrt med en luftledning har ovanstaringende naumlt ritats upp i PSSE Foumlr att PSSE ska kunna utfoumlra beraumlkningarna behoumlver ett antal parametrar matas in i programmet Dessa har beraumlknats i ett Excel-blad som visas i bilaga 3 Eftersom det mobila reservkraftverket inte kan absorbera reaktiv effekt aumlr den aumlr moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan dels beroende av hur mycket reaktiv effekt ledningen genererar dels hur stort det reaktiva effektuttaget ur anlaumlggningen aumlr Detta betyder att desto houmlgre reaktiva effektuttaget aumlr desto laumlngre aumlr moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan I exemplet nedan har den aktiva lasten satts till 50 100 respektive 150 kW och med en effektfaktor lika med 085 Resultaten fraringn beraumlkningarna visas i bild 82 nedan

Bild 82 Belastningsstorlekens inverkan paring den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan

31

Enligt EON Elnaumlts indelning av kundkategorier som presenteras i bilaga 1 kan det utlaumlsas att effektfaktorn foumlr de olika kundkategorierna varierar mellan 085 ndash 098 Genom att anvaumlnda effektfaktorn 085 som i exemplet ovan kommer lasten foumlrbruka relativt mycket reaktiv effekt vilket betyder att den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan kommer att bli laringng Hade daumlremot effektfaktorn 098 anvaumlnts skulle lasten i princip inte foumlrbruka naringgon reaktiv effekt alls vilket skulle minska den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan radikalt Anvaumlndandet av effektfaktorn 085 ger saringledes det mest gynnsamma fallet Hur stor inverkan effektfaktorn har paring den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan visas i bild 83 Raumlkneexemplet aumlr utfoumlrt paring samma saumltt som exemplet ovan foumlr kabeln med belastningen 50 kW Den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan har istaumlllet beraumlknats foumlr fyra olika effektfaktorer 085 090 095 och 098

Reaktivt effektuttag vid cos fi variation foumlr en kabel med belastningen 50 kW

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

1 2 3 4

Ledningslaumlngd (km)

Reati

vt

eff

ektu

ttag

(kvar)

cos fi=085

cos fi=090

cos fi=095

cos fi=098

Bild 83 Effektfaktorns inverkan paring den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan

821 Konsekvenser foumlr reservkraft

Som tydligt kan ses i bild 82 kommer kabeln generera avsevaumlrt mycket mer reaktiv effekt aumln luftledningen och daumlrmed minska den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan Det kan konstateras att storleken paring lasten och effektfaktorn kommer spela en stor roll daring den maximala oumlverfoumlringsstraumlckan foumlr kabeln ska bestaumlmmas Daumlrmed aumlr det svaringrt att ange naringgon generell laumlngdbegraumlnsning foumlr kabelalternativet men aumlr lasten saring laringg som 50 kW med effektfaktorn 085 kommer den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan vara mindre aumln tre kilometer Daumlremot foumlr luftledningen som endast genererar en liten maumlngd reaktiv effekt kommer inte storleken paring lasten och effektfaktorn vara avgoumlrande foumlr den maximala oumlverfoumlringsstraumlckan Med tanke paring att reservelverken fraringn ABB inte kan ta hand om naringgot reaktivt oumlverskott aumlr det sjaumllvklart av stor vikt att mellanspaumlnningsledningen inte genererar mer reaktiveffekt aumln vad lasten konsumerar Av detta generella exempel kan slutsatsen dras att smaring reaktiva uttag i kombination med laringnga mellanspaumlnningskablar kan komma begraumlnsa oumlverfoumlringsstraumlckan avsevaumlrt jaumlmfoumlrt med mellanspaumlnningsluftledningar

32

83 Verkligt elnaumlt

Foumlr att faring en ungefaumlrlig uppfattning om hur stort geografiskt omraringde ett mobilt reservkraftverk kan hantera foumlr en given belastning har aumlven beraumlkningar utfoumlrts foumlr ett verkligt naumlt Anledningen till detta aumlr att faring saring stor verklighetsfoumlrankring som moumljligt De mobila reservkraftverk som aumlr taumlnkta att anvaumlndas aumlr i storleksordningen 100 ndash 800 KVA vilket betyder att baringde lastuttaget och oumlverfoumlringsstraumlckan kommer att bli begraumlnsad Det verkliga elnaumltet kommer att ge en indikation paring hur det kan taumlnkas se ut i ett verkligt elnaumlt daumlr det reaktiva effektuttaget aumlr relativt litet och oumlverfoumlringsstraumlckan relativt laringng Eftersom de mobila reservkraftverken som aumlr taumlnkta att anvaumlndas aumlr relativt smaring effektmaumlssigt kommer de inte klara av de laster som farings i taumltorter om ett par naumltstationer kopplas samman De elnaumlt som kommer att ingaring i beraumlkningarna kommer daumlrfoumlr vara ett landsbygdsnaumlt daumlr belastningen aumlr laringg och utspridd oumlver ett stoumlrre geografiskt omraringde Det aumlr aumlven i landsbygd det aumlr mest intressant med reservkraft paring grund av avsaknaden av omkopplingsmoumljligheter Det elnaumlt som slutligen valdes i samraringd med Christer Eliasson naumltplanerare paring EON Elnaumlt var ett relativt nytt kabelnaumlt i Loumlnsboda (LBA) i nordoumlstra Skaringne daumlr EON Elnaumlt har foumlrberett ett par markstationer foumlr anslutning av mobil reservkraft (Eliasson 2006) Anledningen aumlr att belastningarna aumlr relativt smaring och foumlrdelade paring flera mindre transformatorstationer med litet stoumlrre inboumlrdes avstaringnd I ett saringdant naumlt som finns i LBA fack 4 kommer vinsten att bli stor om EON Elnaumlt endast behoumlver ansluta ett mobilt elverk istaumlllet foumlr sju Foumlr det utvalda kablade elnaumltet har beraumlkningar genomfoumlrts enligt den tidigare beskrivna beraumlkningsgaringngen Fraringn Facilplus har kartan med inritade ledningar och naumltstationer haumlmtas den visas i bilaga 4 Som kan ses paring kartan aumlr detta ett glesbyggdsomraringde med lite stoumlrre avstaringnd mellan naumltstationerna I bilaga 5 visas normalkopplingsschemat foumlr LBA fack 4 som tydligare visar hur naumltstationerna aumlr foumlrbundna med varandra I bilaga 6 visas det Excel-blad daumlr alla inparametrar som maringste anges i PSSE aumlr beraumlknade och sammanstaumlllda Naumlr beraumlkningen vaumll aumlr gjord i PSSE visas alla resultaten i de schematiska filerna se bilaga 7 Beraumlkningarna aumlr gjorda baringde foumlr elnaumltet saring som det ser ut i dag men aumlven paring samma elnaumlt daring all kabel ersatts med oisolerad samt isolerad luftledning med motsvarande ledningsarea Eftersom kapacitansen per kilometer aumlr i princip lika stor foumlr baringde oisolerad och isolerad luftledning kommer dessa anses vara likvaumlrdiga naumlr det gaumlller lednings reaktiva generering Baringda fallen har samma totala ledningslaumlngd vilken aumlr 6775 meter men som har naumlmnts tidigare skiljer luftledning sig aringt jaumlmfoumlrt med kabel daring det gaumlller generering av reaktiv effekt Resultatet presenteras i bild 84 nedan

33

LBA-fack 4

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90k

Va

r Kabel

Oisolerad luftledning

Isolerad luftledning

Bild 84 Reaktivt effektuttag i LBA ndash fack 4

Som kan ses i bild 84 ovan behoumlver generatorn endast generera knappt 20 kvar om det befintliga kabelnaumltet anvaumlnds vid topplast ty Velanders metod ger topplasten Vid laringglasttillfaumlllen exempelvis sommar skulle det reaktiva effektuttaget fraringn kunderna raumlcka till att taumlcka det reaktiva oumlverskottet fraringn kabeln Daumlrmed kan det haumlnda att vid vissa lasttillfaumlllen inte aumlr moumljligt att reservkraftsmata LBA fack 4 Skulle i staumlllet kabelnaumltet ersaumlttas med ett likvaumlrdigt luftledningsnaumlt kommer generatorn behoumlva generera drygt 80 kvar Anledningen till detta aumlr som sagts och visats tidigare att en kabel genererar avsevaumlrt mycket mer reaktiv effekt aumln en luftledning Skulle kablarna generera mer reaktiv effekt aumln vad kunderna foumlrbrukar skulle anlaumlggningen inte kunna anslutas till ett mobilt reservkraftverk Hade det daumlremot funnits reservelverk i laumlmplig storlek paring marknaden som hade kunnat undermagnetiseras och daumlr med att ta hand om det reaktiva oumlverskott som skapats av kablarna hade situationen varit en annan Som situationen aumlr i dag maringste en viss foumlrsiktighet tillaumlmpas daring lasten aumlr liten och oumlverfoumlringsstraumlckan aumlr lite laumlngre i ett kablat mellanspaumlnningsnaumltet Skulle daumlremot elnaumltet i LBA - fack 4 varit ett luftledningsnaumlt hade inte denna begraumlnsning funnits Sammanfattningsvis kan det i detta fall konstateras att det kablade elnaumltet aumlr att foumlredra framfoumlr mot luftledningsalternativet Laumlgre braumlnslekonsumtion samt moumljlighet till ett houmlgre aktivt effektuttag aumlr naringgra av foumlrdelarna

34

9 Ekonomisk jaumlmfoumlrelse Foumlr att faring en indikation paring hur det ekonomiska utslaget kommer att se ut daring ett mellanspaumlnningsnaumltet anvaumlnds foumlr oumlverfoumlring av reservkraft har ett raumlkneexempel staumlllts upp i det tidigare anvaumlnda elnaumltet LBA-fack 4 I exemplet har sju olika fall jaumlmfoumlrts med varandra dessa aumlr

bull Oisolerad luftledning utan reservkraft bull Oisolerad luftledning med reservkraft bull Isolerad luftledning utan reservkraft bull Isolerad luftledning med reservkraft bull Kabel utan reservkraft bull Kabel med reservkraft bull Befintlig luftledning som senare ersaumltts med kabel med reservkraft

Nedan visas en foumlrklaring till de parametrar som finns med i raumlkneexemplet Dessa aumlr uppdelade i fasta respektive roumlrliga kostnader vilka summeras ihop foumlr respektive fall De fasta kostnaderna aumlr summan av de aringrliga kapital- och underharingllskostnaderna medan de roumlrliga kostnaderna aumlr kostnader foumlr reservkraft samt avbrottsersaumlttning Dessa aumlr direkt beroende av det aktuella elnaumltets avbrotts- respektive felfrekvens I denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse har alla administrativa kostnader foumlrsummats och ingen haumlnsyn har tagits till hur varumaumlrket skadas av t ex laringnga elavbrott

91 Foumlrklaring till den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen

911 Fasta kostnader

Investeringskostnad per km Investeringskostnaden avser endast mellanspaumlnningsnaumltet vilken varierar mellan olika ledningstyper Kostnaderna aumlr haumlmtade ifraringn EBR (P1) 2006 I det verkliga elnaumltet (LBA) minskar ledningsarean laumlngre ut vilket det inte kommer tas naringgon haumlnsyn till i den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen daumlr samma area har anvaumlnts till hela straumlckan Anledningen till detta aumlr att kostnaden foumlr att garing upp eller ner ett steg i area foumlr respektive ledningstyp aumlr relativt liten Alla beraumlkningar har daumlrfoumlr gjorts foumlr en representativ ledningsarea 95 mm2 Total investeringskostnad Denna visar den totala investeringskostnaden foumlr hela ledningsstraumlckan det vill saumlga kostnaden per kilometer ledning garingnger det verkliga elnaumltets laumlngd (LBA) Kapitalkostnad Investeringskostnaden som goumlrs i ett elnaumlt genererar en kostnad foumlr det kapital som aumlr investerat EON Elnaumlt tillaumlmpar en kalkylraumlnta paring 8 procent

35

Aringrlig kostnad EON Elnaumlt skriver av sina anlaumlggningar paring 40 aringr vilket ger en aringrlig kostnad genom att dela investeringskostnaden med avskrivningstiden Underharingllskostnad Underharingllskostnaden foumlr baringde oisolerad - och isolerad luftledning aumlr satt till 2 procent av investeringskostanden Foumlr jordkabel aumlr den satt till 02 procent Summa fast aringrlig kostnad Denna kostnad visar vad den aringrliga fasta kostnaden kommer vara foumlr ett elnaumlt Denna inkluderar saringledes enbart avskrivningar och underharingllskostnader

912 Roumlrliga kostnader

Avbrottsfrekvens Denna beskriver hur maringnga avbrott en viss ledningstyp har per aringr och per 100 km ledning Foumlr oisolerad luftledning aumlr antalet fel uppdelat i kvarstaringende- respektive oumlvergaringende fel Kvarstaringende fel betyder att felet maringste aringtgaumlrdas fysiskt och behoumlver sektioneras bort foumlr reparation De kvarstaringende felen aumlr 2 stycken per aringr och 100 km ledning (Roos 2005) Oumlvergaringende fel kan exempelvis vara en aringterinkoppling som orsakats av ett traumld som stoumltt till en ledning vid blaringsigt vaumlder Eftersom de oumlvergaringende felen aumlr kortvariga kommer det aldrig bli aktuellt att ansluta reservkraft i samband med dessa fel Daumlrmed tas dessa fel inte med i avbrottsfrekvensen Foumlr isolerad luftledning har de kvarstaringende felen satts till tvaring tredjedelar av avbrottsfrekvensen foumlr oisolerad luftledning (Kristiansson 2006) Foumlr kabel aumlr antalet fel uppdelade i inre fel i kabeln t ex treeing och fel som aumlr orsakade paring grund av yttre aringverkan t ex graumlvskador Eftersom baringda typerna av fel kommer resultera i ett avbrott i elleveransen summeras dessa till en gemensam avbrottsfrekvens foumlr kabel Inre fel aumlr satt till 02 och yttre fel aumlr satt 04 vilket betyder att den gemensamma avbrottsfrekvensen aumlr satt till 06 fel per aringr och 100 km kabel (Roos 2005) Felfrekvens Felfrekvensen aumlr framtagen paring foumlljande saumltt samtliga kunder som drabbats av mellanspaumlnningsfel laumlngre aumln tre minuter hos Svensk Energis medlemsfoumlretag dvs DARWin rapporterade under 2004 har tagits fram Av dessa har 75 procent ansetts kunna haumlnfoumlras till landsbygdselnaumlt Ur denna aringterstaringende stora volym har de mellanspaumlnningsfel som orsakat utebliven elleverans i tidsintervallen 12-lt24 samt gt=24 timmar sorterats ut Antalet fel som oumlverstiger 24 timmar oavsett laumlngd aumlr saring faring att de har summerats i en enda grupp Genom att dividera summan utsorterade fel med samtliga fel erharinglls felfrekvensen foumlr respektive tidsintervall Som kan ses i raumlkneexemplet i bilaga 8 aumlr dessa mycket smaring

36

Avbrottsersaumlttning Avbrottskostnaden foumlr respektive tidsintervall aumlr tagen fraringn den tabell 21 i denna rapport Foumlr att baumlttre avspegla den verkliga bilden i LBA fack 4 har 50 av de 60 kunderna placerats i kategorin smaringhus 16 A och resterande 10 kunder i gruppen smaringhus 20 A Driftkostnad reservelverk och fast kostnad elverk Dessa kostnader aumlr tagna fraringn EON Elnaumlts egen utredning om reservkraftberedskap (NUT 051016-001) Baringda kostnadsposterna avser hyra av reservelverk som ansluts paring traditionellt saumltt det vill saumlga ett reservelverk till varje naumltstation I denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse har driftkostnaden antagits vara den samma daring ett mobilt reservkraftverk anvaumlnds och elenergin oumlverfoumlrs i mellanspaumlnningsnaumltet Den fasta kostnaden antas daumlremot vara en femtedel saring stor daring ett reservelverk i snitt antas kunna foumlrsoumlrja fem naumltstationer daring elenergin oumlverfoumlrs i mellanspaumlnningsnaumltet Drifttimmar felkategori Drifttimmarna avser de antal timmar som reservelverken aumlr i drift vid respektive felkategori Dessa drifttimmar aumlr uppskattade till en genomsnittligt rimlig tidsperiod Uppskattningen aumlr gjord saring att reservelverket har anslutits och boumlrjat leverera elenergi i snitt tvaring till fyra timmar innan naringgon kund har varit spaumlnningsloumls i 12 timmar Naumlr vaumll kunderna faringtt tillbaka elleveransen med hjaumllp av ett reservkraftverk kommer inte det skadade elnaumltet behoumlva aringterstaumlllas i funktionsdugligt skick snarast moumljligt Kopplas daumlremot inte ett reservelverk in och aringterupptar elleveransen maringste elnaumltet aringterstaumlllas till funktionsdugligt skick snarast Daumlrmed antas det att tiden foumlr aringterstaumlllning kommer vara laumlngre om inte ett reservkraftverk ansluts Paring grund av ovanstaringende resonemang anses reservelverkets drifttid i snitt vara laumlngre aumln den avbrottstid som farings om inte reservelverket anslutits Drifttimmarna aumlr bestaumlmda saring att reservelverket i snitt boumlrjar leverera elenergi 9 timmar efter felet uppkom och aumlr daumlrefter i drift hela tidsperioden i respektive felfrekvens det vill saumlga efter 12 respektive 24 timmar Antal fel per aringr som oumlverstiger 12 h i LBA - fack 4 Denna aumlr beraumlknad paring foumlljande saumltt

( )2412100

FFLL

AF +sdotsdot

aringr

st (91)

daumlr AF Avbrottsfrekvensen foumlr luftledning respektive kabel (st100kmaringr) LL Ledningslaumlngden avser LBA - fack 4 (km) F12 Felfrekvensen efter 12 h vid mellanspaumlnningsfel enligt Darwin

driftstoumlrningsstatistik 2004 Svensk Energi F24 Felfrekvensen efter 24 h vid mellanspaumlnningsfel enligt Darwin

driftstoumlrningsstatistik 2004 Svensk Energi

37

Avbrottskostnad Avbrottskostnaden avser den kostnad som uppstaringr pga fel i mellanspaumlnningsnaumltet varje aringr I alternativet utan reservkraft uppstaringr kostnaden genom avbrottsersaumlttning till de kunder som drabbats av elavbrott laumlngre aumln 12 timmar I alternativet med reservkraft uppstaringr kostnaden genom att reservkraft installeras och samtliga kunder aringterfaringr elleveransen Reservkraften som installeras har som sagts tidigare en fast och en roumlrlig kostand Avbrottskostnaden beraumlknas enligt nedan Utan reservelverk

( ) AKAFAFLL

AF sdotsdot+sdotsdotsdot 24241212100

(kraringr) (92)

Med reservelverk

( )

AKFKFFLL

AF

AKDKDTFDTFLL

AF

sdotsdot+sdotsdot

+sdotsdotsdot+sdotsdotsdot

)2412(100

24241212100 (kraringr) (93)

daumlr A12 avbrottskostnaden i LBA efter 12 h (kr) A24 avbrottskostnaden i LBA efter 24 h (kr) DK driftkostnad reservelverk (krh) AK antalet kunder i LBA (st) FK fast kostnad foumlr reservelverk per kund (kr) DT drifttid foumlr reservkraftverken (h)

913 Summa kostnader per aringr Denna kostnad aumlr framtagen genom att kostnaderna foumlr den fasta- och roumlrliga delen summerats Resultatet visar vilket av alternativen som aumlr det mest ekonomiskt gynnsamma

92 Resultat

Sjaumllva beraumlkningen aumlr gjord i Excel och visas i bilaga 8 I tabell 91 nedan visas en sammanstaumlllning av de fasta roumlrliga samt summa kostnader ifraringn den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen Beraumlkningen aumlr gjord foumlr sju stycken olika fall

1 Nybyggnation av oisolerad luftledning utan anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

2 Nybyggnation av oisolerad luftledning med anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

3 Nybyggnation av isolerad luftledning utan anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

4 Nybyggnation av isolerad luftledning med anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

38

5 Nybyggnation av jordkabelanlaumlggning utan anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

6 Nybyggnation av jordkabelanlaumlggning med anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

7 Befintlig avskriven luftledning staringr kvar 20 aringr foumlr att sedan ersaumlttas med jordkabel I detta fall foumlrlaumlngs avskrivningstiden med 20 aringr i foumlrharingllande till de sex tidigare fallen Reservkraft anvaumlnds vid oplanerade elavbrott under hela perioden

Tabell 91 Kostnadsjaumlmfoumlrelse Fasta kostnader

(kraringr)

Roumlrliga kostnader

(kraringr)

Summa kostnader

(kraringr)

Fall 1 54 200 2 54 202 Fall 2 54 200 5 54 205 Fall 3 64 300 2 64 302 Fall 4 64 300 4 64 304 Fall 5 48 400 1 48 401 Fall 6 48 400 2 48 402 Fall 7 39 900 3 39 903 Som kan ses i tabell 91 ovan aumlr de fasta kostnaderna avsevaumlrt mycket stoumlrre aumln de roumlrliga Anledningen till detta aumlr att andelen elavbrott som oumlverstiger 12 timmar aumlr utslaget paring 75 procent av alla elavbrott vilka daring blir vaumlldigt faring och orsakar daumlrmed smaring kostnader totalt sett Som kan ses i den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen aumlr det i dagslaumlget inte loumlnsamt i naringgot av fallen att anvaumlnda reservkraft vid oplanerade elavbrott Det ska dock poaumlngteras att efter 1 januari 2011 aumlr det inte laumlngre tillaringtet att oplanerade elavbrott oumlverstiger 24 timmar Landets naumltaumlgare kommer daring inte kunna jaumlmfoumlra kostnader foumlr t ex reservkraft med kostnader foumlr avbrottsersaumlttning De kommer istaumlllet att bli tvungna att hitta loumlsningar som undviker dessa laringngvariga elavbrott Reservkraft i mellanspaumlnningsnaumlt erbjuder en saringdan loumlsning Som kan ses i denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse aumlr det mest loumlnsamt att laringta befintlig avskriven luftledning staring kvar 20 aringr som sedan ersaumltts med kabel foumlljt av att direkt ersaumltta samma luftledning med kabel Baringda dessa alternativ foumlrutsaumltter att ledningen aumlr framdragen saring att det paring ett enkelt saumltt garingr att foumlrlaumlgga kabeln i marken Om inte saring aumlr fallet kommer detta kostnadsbilden se annorlunda ut Med denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse kan det till sist konstateras att det kommer bli dyrare att ansluta reservkraft till de kunder som drabbas av elavbrott laumlngre aumln 12 timmar aumln att betala ut avbrottsersaumlttning fram t o m 1 januari 2011 foumlr exemplet LBA fack 4

39

10 Slutsatser

101 Slutsatser

Innan ett mobilt reservkraftverk ansluts till ett lansbyggdselnaumlt aumlr det viktigt att kaumlnna till hur stor den reaktiva genereringen fraringn det aktuella elnaumltet aumlr Hur stort det reaktiva bidraget aumlr beror paring hur stor den kapacitiva genereringen aumlr i elnaumltet Denna aumlr framfoumlrallt beroende av kabelnaumltets laumlngd desto laumlngre ju stoumlrre blir den kapacitiva genereringen Skillnaden mellan luftledning och kabel aumlr i dessa sammanhang stora och det maringste tas i beaktande innan ett mobilt reservkraftverk ansluts En kabel genererar avsevaumlrt mycket mer reaktiv effekt aumln en luftledning oavsett om luftledningen aumlr isolerad eller inte Problemet som kan uppstaring i ett kabelnaumlt aumlr att kablarna genererar mer reaktiv effekt aumln vad de anslutna kunderna foumlrbrukar Detta aumlr inget problem saring laumlnge det finns ett oumlverliggande elnaumlt som kan ta hand om det reaktiva oumlverskottet Naumlr det oumlverliggande naumltet kopplas bort och ett mobilt reservkraftverk ansluts maringste detta ensamt kunna ta hand om ett eventuellt reaktivt oumlverskott Reservkraftverk som klarar att absorbera reaktiv effekt finns inte paring marknaden i dag Daumlrmed kommer inte ett mobilt reservkraftverk att kunna anslutas till ett elnaumlt som genererar mer reaktiv effekt aumln vad de anslutna kunderna foumlrbrukar Denna risk finns enbart i kablade elnaumlt daumlr oumlverfoumlringsstraumlckan aumlr laringng och lasten relativt laringg Det aumlr svaringrt att ange naringgon generell laumlngdbegraumlnsning men aumlr lasten saring laringg som 50 kW med effektfaktorn 085 kommer den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan vara mindre aumln tre kilometer Enligt den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen som aumlr gjord i rapporten kan det konstateras att det i-dagslaumlget aldrig aumlr loumlnsamt att ansluta reservkraftverk vid ett elavbrott i LBA fack 4 Anledning till detta aumlr att den avbrottsersaumlttningen som kunder har raumltt till som varit drabbade av ett elavbrott laumlngre aumln 12 timmar aumlr laumlgre aumln den kostnad som uppstaringr daring mobila reservelverk ansluts i vaumlntan paring att felet ska bli aringtgaumlrdat Fraringn och med den 1 januari 2011 kommer det dock inte vara tillaringtet att oplanerade elavbrott aumlr laumlngre aumln 24 timmar vilket goumlr att naumltaumlgarna senast vid denna tidpunkt maringste se till att dessa laringngvariga elavbrott undviks Detta goumlr att oumlverfoumlring av mobilreservkraft i mellanspaumlnningsnaumltet kan komma bli en intressant och anvaumlndbar teknik de naumlrmsta aringren foumlr landets alla naumltaumlgare Sammanfattningsvis kan slutsatserna sammanfattas i ett antal punkter

bull Laringnga kabellaumlngder tillsammans med relativt smaring effektuttag kan generera ett oumlverskott av reaktiv effekt

bull Det finns idag inget reservkraftverk paring marknaden som kan absorbera reaktiv effekt vilket kan komma att begraumlnsa den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan

bull Fram till och med den 1 januari 2011 aumlr det troligen inte loumlnsamt att ansluta reservkraft vid ett elavbrott

bull Fraringn och med den 1 januari 2011 kommer det inte laumlngre vara tillaringtet att oplanerade elavbrott oumlverstiger 24 timmar

40

bull Oumlverfoumlring av reservkraft i mellanspaumlnningsnaumltet kan komma bli en intressant och anvaumlndbar teknik i farmtiden

102 Fortsatt arbete

I denna rapport har det foumlrutsatts att selektiviteten och utloumlsningsvillkor i elnaumlten fungerar paring avsett vis Fortsatta studier inom detta omraringde kan vara att laumlgga in fel paring olika platser i det elnaumltet som ansluts till ett mobilt reservkraftsaggregat och paring saring vis kontrollera att utloumlsningsvillkor och selektivitet fungerar paring ett tillfredstaumlllande sett I denna rapport aumlr grundtanken att ett enda mobilt reservkraftverk ska foumlrsoumlrja en mindre grupp naumltstationer vid ett elavbrott En intressant utveckling skulle vara att titta paring hur olika kraftslag som t ex mobil reservkraft tillsammans med smaringskalig vindkraft skulle kunna samverka En samverkan mellan olika kraftslag skulle med stor sannolikhet skapa nya foumlrutsaumlttningar foumlr smaringskalig ouml-drift Ytterligare fraringgestaumlllningar som skulle behoumlva utredas aumlr hur elkvaliteacuten paringverkas i ett ouml-driftsnaumlt Haumlr skulle det vara intressant att se hur olika typer av kraftkaumlllor enskilt paringverkar elkvaliteacuten samt hur flera kraftkaumlllor som samverkar paringverkar elkvaliteacuten Naumlr mobila reservelverk ansluts i en naumltstation foumlr t ex underharingllsaringtgaumlrder goumlrs detta i princip uteslutande genom att spaumlnningen bryts under in- och urkopplingstiden Detta genererar tvaring planerade elavbrott som maringste aviseras till alla beroumlrda kunder Dessa planerade elavbrott skulle kunna undvikas om en fasningsutrustning anvaumlnts vid inkopplingen Paring detta saumltt skulle landets alla naumltaumlgare paring ett enkelt saumltt kunna goumlra t ex underharingllaringtgaumlrder utan att naringgra kunder behoumlver drabbas av elavbrott Detta aumlr ett omraringde som kaumlnns viktigt och borde utredas Vad som aumlven aumlr av intresse foumlr framtiden aumlr att ta fram riktlinjer foumlr hur mobil reservkraft i mellanspaumlnningsnaumlt ska hanteras Naringgon form av regelverk som branschen kan ta till sig och arbeta efter hade underlaumlttat anvaumlndandet inom detta omraringde

41

11 Referenser [1] Alfredsson Alf Cronqvist Anders (1996) ElkrafthandbokenElmaskiner [2] Andersson Leif Blomqvist Hans (1997) Elkraftsystem del 1 [3] Birkouml Thomas (2005) bilder paring olika typer av luftledning

httpwwwsofnetorgindexasplev=2593amptyp=1 adressen kontrollerad 2006-07-10

[4] Elektroskandia (2006) Bild paring en 3-ledare mellanspaumlnnings kabel

httpwwwelektroskandiasecatalogaspxcid=70amphid=969ampuid=4710amppid=21518pnlPDetails adressen kontrollerad 2006-07-10

[5] Elforsk (1995) EBR Mobila Reservkraftverk utgiven av Elforsk [6] Eliasson Christer (2006) EON Elnaumlt Sverige AB Lokalnaumltsplanerare

personligt samtal 2006-06-28 [7] Energimarknadsinspektionen (2006) Naumltanslutningar och avgifter

httpwwwenergimarknadsinspektionensetemplatesPage____44aspx adressen kontrollerad 2006-07-11

[8] Energimyndigheten (2005) Utveckling av naumltpriser 1 jan 1997 - 1 jan 2005

Publikationen tillgaumlnglig paring httpwwwstemseWEBSTEMEx01SwensfPageGenerator01OpenAgentampSearchType=2ampAll=True adressen kontrollerad 2006-08-02

[9] GENETECH (2006) Bild paring reservelverk

httpwwwgenetechseseprodmobilahtml adressen kontrollerad 2006-08-01

[10] Hagelin Carl-Goumlran (2006) ABB Reservkraft Vaumlsterarings personligt samtal

2006-07-25 [11] Hjalmar Peter (2005) Utredning om mobil reservkraft EON Elnaumlt

NUT-050524-021

42

[12] Johansson Jonas (2006) PhD Student IEA Lunds Tekniska Houmlgskola personligt samtal 2006-11-09

[13] Kristiansson Gert (2006) delprocessledare foumlr anlaumlggningsprojekt paring EON

Elnaumlt [14] Krynell Julius (2006) Reservkraftsansvarig EON Elnaumlt Sverige AB

personligt samtal 2006-08-11 [15] Lindahl Sture (2006) Professor IEA Lunds Tekniska Houmlgskola personligt

samtal 2006-11-09 [16] Melin Ulf (2006) EON Elnaumlt Sverige AB Kundansvarig paring

marknadsenheten personligt samtal 2006-08-18 [17] Onninens produktkatalog 2006) finns tillgaumlnglig paring

httpwwwonninensedownload184218cb10a83f43c2780001132Flik_2_Elnatsmaterielpdf adress kontrollerad 2006-08-15

[18] Petterson Aringke- Blomqvist Hans (1986) Elkraft teknisk handbok del 1

Allmaumln del [19] Regeringskansliet (2006) Nya regler om leveranssaumlkra elnaumlt

httpwwwregeringensesbd108a57260 adress kontrollerad 2006-06-08 [20] Roos Fredrik (2005) lic-avhandling Electricity Supply Reliability [21] Samuelsson Olof (2006) Docent IEA Lunds Tekniska Houmlgskola personligt

samtal 2006-08-23 [22] SCB (2002) Energiundersoumlkning foumlr jordbruket avseende 2002

httpw36scbsestatistikOVOV0020_dokumentEnergiundersokning_2002doc adress kontrollerad 2006-07-04

[23] Siemens PTI (2006) Information om PSSE

httpwwwpti-uscomptisoftwarepsseindexcfm adressen kontrollerad 2006-07-20

43

[24] Statens energimyndighet (2005) Erfarenheter efter Gudrun - Reservkraft prioritering och ouml-drift med reservkraft ER 200532 Publikationen finns tillgaumlnglig paring httpwwwstemseWEBSTEMEx01SwensfPageGenerator01OpenAgentampSearchType=2ampFuncParm1=11ampFuncParm2=1ampSearchString=gudrunampSearchStringFromDate=ampSearchStringToDate=ampAll=True adressen kontrollerad 2006-08-02

[25] Stenborg Bertil (1997) Elkraftsystem del 1 [26] Svenska Kraftnaumlt (2005a) Svenska Kraftnaumlts verksamhet

httpwwwsvksewebPageaspxid=2221 adress kontrollerad 2006-06-07 [27] Svenska Kraftnaumlt (2005b) Svenska Kraftnaumlts aringrsredovisning 2005

httpwwwsvksewebPageaspxid=5242 adress kontrollerad 2006-08-11

44

12 Appendix Bilaga 1 Eon elnaumlts indelning av olika kundkategorier med avseende paring Velanderkonstanter och effektfaktor Bilaga 2 Matlabkod som anvaumlnts till raumlkneexemplet vid jaumlmfoumlrelsen mellan luftledning och kabel Bilaga 3 Beraumlkning av inparametrar till PSSE foumlr det generella naumltet Bilaga 4 Geografiskt karta oumlver LBA fack 4 haumlmtade fraringn Facilplus Bilaga 5 Normalkopplingsschema LBA fack 4 Bilaga 6 Beraumlkning av inparametrar till PSSE foumlr det verkliga naumltet Bilaga 7 Resultaten fraringn beroumlkningen i det verkliga naumltet visat i en schemarisk bild Bilaga 8 Beraumlkningar gjorda foumlr den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen Bilaga 9 Tabell oumlver ABBs standardtransformatorer

V elander-konstant k1

V elander-kons tant k2

Foumlrbruknings-staumllletyp

U ppvaumlrm nings-kod

T ext D C O N ST1 D C O N ST2

C O SFI

B lank t O ALLM AumlN KU R VA 0000286 00133 09Industri ED M IN D R E IN DU STR IER M ED ELVAumlR M E 0000368 00497 092Industri EVL M IN D R E IN DU STR IER M ED ELVAumlR M E 0000368 00497 092Industri O M IN D R E IN DU STR IER U TAN ELVAumlR M E 000029 01017 085Industri U E M IN D R E IN DU STR IER U TAN ELVAumlR M E 000029 01017 085Industri VPA M IN D R E IN DU STR IER U TAN ELVAumlR M E 000029 01017 085Industri VPE M IN D R E IN DU STR IER M ED ELVAumlR M E 0000368 00497 092JO R D BR U K ED LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K EO LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K EVL LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K O LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K U E LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K VPA LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K VPE LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K VPJ LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09LG H M EO FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097LG H M U E FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093SH ED D IR EKTEL AumlLD R E AumlN ELAK 0000308 00111 098SH EO D IR EKTEL ELAK 0000408 00126 098SH EVL ELPAN N A KO N VER TER IN G 0000319 00187 096SH U E T YPKU R VO R R EN H U SH AringLLSEL 0000286 00133 09SH VPA VAumlR M EPU M P -FR AringN LU FT (V ID LAringG A T EM P N YT TJAS EJ ELVAumlR M E) 0000384 00164 093SH VPE VAumlR M EPU M P -U TELU FT M ED ELV (V ID LAringG A TEM P N YTT JAS ELVAumlR M E) 0000536 00161 097SH VPJ VAumlR M EPU M P - YTJO R D (O M VP EJ KLAR AR VAumlR M EN N YT TJAS EJ ELVAumlR M E) 0000314 00144 093Ouml VR ED O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - M ED ELVAumlR M E 0000402 00286 096Ouml VR EVL O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09Ouml VR O O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09Ouml VR U E O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09Ouml VR VPA O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09FAST Blank t ALLM AumlN KU R VA 0000286 00133 09FAST ED FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097FAST EO FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097FAST EVL FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097FAST O FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST O FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST U E FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST VPA FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST VPE FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097

I SAP IS-U

Bilaga 1 Indelning av kundkategorier

Bilaga 1 forts Velander-konstant k1

Velander-konstant k2

Foumlrbruknings-staumllletyp

Uppvaumlrmnings-kod

Text DCONST1 DCONST2

COSFI

FAST VPJ FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093KOLL Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09KOLL ED FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL EO FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL EVL FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL UE FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093KOLL VPA FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093KOLL VPE FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL VPJ FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093GBEL Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09OMAumlT Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09MAST Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09TILLF Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09TILLF ED DIREKTEL AumlLDRE AumlN ELAK 0000308 00111 098TILLF EO ELPANNA KONVERTERING 0000319 00187 096TILLF EVL ELPANNA KONVERTERING 0000319 00187 096TILLF O TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF UE TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF VPA TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF VPE TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF VPJ TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09HAND ED KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND EO KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND EVL KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND O KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND UE KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND VPA KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND VPE KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND VPJ KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09FH ED SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH EO SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH EVL SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH O SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH UE SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH VPA SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH VPE SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH VPJ SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098

I SAP IS-U

Bilaga 2 Matlabkod kabel u=11000 Langd=10 area=95 L=031 induktans [mHkm] fi=318 cos fi=085 ra=28264 resistiviteten i msp-kablen (AL) [ohmmm^2km] C=03310^-6kapacitansen i en 95mm^2 12 kV kabel Ericssons kabelhandbok R=(raarea)Langd ledar resistansen i punkten [ohm] Ericssons kabelhandbok XL=2pi50L10^-3Langd induktiva reaktansen i punkten [ohmkm] Ericssons kabelhandbok Qc2=2pi50(C2)u^2Langd kapacitansen som skapas i halva msp-kabeln [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 30 P=(5010^3) Aktivt effekt i punkten 5 [W] S=Pcos((fipi)180)skenbar effekt i punkten 5 [VA] Q=(S^2-P^2)^(12)reaktiv effekt i punkten 5 [VAr] Pf=R(Pu)^2+R((Q-Qc2)u)^2 Foumlrlust av aktiv effekt i hsp-kabel [W] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 31 Qf=XL(Pu)^2+XL((Q-Qc2)u)^2-(2Qc2) Foumlrlust av reaktiv effekt i msp-kabel [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 33 QnettoKabel=Q+Qf Luftledning Lluft=1085 XLluft=2pi50Lluft10^-3Langd Cluft=000910^-6 Qc2luft=2pi50(Cluft2)u^2Langd kapcitansen som skapas i halva hsp-luftledningen [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 30 PfLuft=R(Pu)^2+R((Q-Qc2luft)u)^2 Foumlrlust av aktiv effekt i hsp-kabel [W] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 31 QfLuft=XLluft(Pu)^2+XLluft((Q-Qc2luft)u)^2-(2Qc2luft) Foumlrlust av reaktiv effekt i hsp-kabel [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 33 QnettoLuft=Q+QfLuft

Ubas (kV) 11Sbas (MVA) 10

Kabel AXKJ 39525

Laumlngd=2 km Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 2 064 031 0194779 00000003 00001885 00528926 00160974 00022808

Laumlngd=4 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 4 128 031 0389557 00000003 0000377 01057851 00321948 00045616

Laumlngd=6 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 6 192 031 0584336 00000003 00005655 01586777 00482923 00068424

Laumlngd=8 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 8 256 031 0779115 00000003 0000754 02115702 00643897 00091232

Laumlngd=10 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 10 32 031 0973894 00000003 00009425 02644628 00804871 0011404

Luftledning FeAl 99

Laumlngd=2 km Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 2 0672 1126 0707487 61E-09 3833E-06 00555372 005847 4638E-05

Laumlngd=4 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 4 1344 1126 1414973 61E-09 7665E-06 01110744 01169399 9275E-05

Laumlngd=6 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 6 2016 1126 212246 61E-09 115E-05 01666116 01754099 00001391

Laumlngd=8 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 8 2688 1126 2829947 61E-09 1533E-05 02221488 02338799 00001855

Laumlngd=10 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 10 336 1126 3537433 61E-09 1916E-05 0277686 02923499 00002319

Bilaga 3 Generellt naumlt

Bilaga 3 forts

Transformatorer

Maumlrkeffekt (MVA) Kopplingsart Maumlrksp (kV) er () ex () ez () R (ohm) X (ohm) R (pu) X (pu)

1 [MATSTAT_LSP04200] 2 [MATSTAT_MSP11000] 08 Dyn 11 11 0 52 52 0 7865 0 0653 [MOTSTAT_MSP11000] 4 [MOTSTAT_LSP04200] 02 Dyn 11 11 0 38 38 0 2299 0 19

Belastningar

P (MW) Q (Mvar) (effekfaktor = 085) Detta aumlr baumlsta scenario005 003101 0062015 0093

Bilaga 4 Geografisk karta oumlver LBA fack 4 haumlmtad fraringn Facilplus

Naumltstationer kopplade till mobilt reservkraftverk

500 m

Foumlrdelningsstation (LBA)

Placering och anslutning av mobilt reservelverk

Bilaga 5 Normalkopplingsschema LBA fack 4

Bilaga 6 Verkligt naumlt

Ubas (kV) 11Sbas (MVA) 10

Ledningar (kabel) En-ledare triangel

Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [LBA-097_MSP 11000] 3 [LBA-049_MSP 11000] AXCEL 39525 202 06464 031 01967265 00000003 0000190381 00534215 00162584 0002303604 3 [LBA-049_MSP 11000] 4 [LBA-050_MSP 11000] AXCEL 39525 183 05856 031 01782226 00000003 0000172473 00483967 00147291 0002086929 4 [LBA-050_MSP 11000] 5 [LBA-070_MSP 11000] AXCEL 32510 076 0912 038 00907292 000000019 453646E-05 00753719 00074983 0000548912 5 [LBA-070_MSP 11000] 6 [LBA-093_MSP 11000] AXCEL 15016 0745 0477545 041 00959599 000000023 538312E-05 00394665 00079306 0000651357 6 [LBA-093_MSP 11000] 7 [LBA-098_MAP 11000] AXCEL 32510 076 0912 038 00907292 000000019 453646E-05 00753719 00074983 0000548912 7 [LBA-098_MAP 11000] 8 [LBA-053_MSP 11000] AXCEL 32510 066 0792 038 00787911 000000019 393956E-05 00654545 00065117 0000476686

6775

LBA -Fack 4 Luftledning

Ledningar (Luftldning) Fasplacering horisontell

Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu) 2 [LBA-097_MSP 11000] 3 [LBA-049_MSP 11000] FeAl 99 202 067872 1126 07145615 61E-09 387107E-06 00560926 00590547 4684E-05 3 [LBA-049_MSP 11000] 4 [LBA-050_MSP 11000] FeAl 99 183 061488 1126 06473503 61E-09 350696E-06 00508165 00535 424342E-05 4 [LBA-050_MSP 11000] 5 [LBA-070_MSP 11000] FeAl 31 076 08132 1173 02800667 61E-09 145644E-06 00672066 0023146 17623E-05 5 [LBA-070_MSP 11000] 6 [LBA-093_MSP 11000] FeAl 49 0745 049915 1173 02745391 61E-09 14277E-06 00412521 00226892 172751E-05 6 [LBA-093_MSP 11000] 7 [LBA-098_MAP 11000] FeAl 31 076 08132 1173 02800667 61E-09 145644E-06 00672066 0023146 17623E-05 7 [LBA-098_MAP 11000] 8 [LBA-053_MSP 11000] FeAl 31 066 07062 1173 02432158 61E-09 126481E-06 00583636 00201005 153041E-05

6775

Bilaga 6 forts

Transformatorer

Maumlrkeffekt (MVA) Kopplingsart Maumlrksp (kV) er () ex () ez () R (ohm) X (ohm) R (pu) X (pu)

1 [LBA-097_LSP 04200] 2 [LBA-097_MSP 11000] 0315 Dyn 11 11 114 412 4274809937 438 1583 036 131 3 [LBA-049_MSP 11000] 301 [LBA-049_LSP 04200] 01 Dyn 11 11 145 373 4001924537 17545 45133 145 373 4 [LBA-050_MSP 11000] 401 [LBA-050_LSP 04000] 02 Dyn 11 11 13 378 3997299088 7865 22869 065 189 5 [LBA-070_MSP 11000] 501 [LBA-070_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 6 [LBA-093_MSP 11000] 601 [LBA-093_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 7 [LBA-098_MAP 11000] 701 [LBA-098_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 8 [LBA-053_MSP 11000] 801 [LBA-053_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668

Belastningar

P (MW) Q (Mvar) Antal kunder (st)

LBA-097 00108 00044 6LBA-049 00497 0025 14LBA-050 00587 00232 15LBA-070 00356 00103 7LBA-093 00061 00029 2LBA-098 00127 00036 7LBA-053 00299 00063 9

Totalt 02035 00757 60

Bilaga 7 Resultaten fraringn det verkliga elnaumltet

Bilaga 7 forts

Laumlngd LBA (km) 667 Avskrivningstid led (aringr) 40 Avskrivningstid ledning (aringr) 60Antal kunder (st) 60

Luftledning (blank) Luftledning (belagd) KabelUtan reservkraft Med reservkraft Utan reservkraft Med reservkraft Utan reservkraft Med reservkraft Luft 20aringr+ kabel 40 aringr

Fasta kostnader

Investeringskostnad per km (krkm) (mellanspaumlnningsnaumltet) 173000 173000 205000 205000 250000 250000 250000Total investeringskostnad (kr) 1153910 1153910 1367350 1367350 1667500 1667500 1667500Kapitalkostnad 8 92313 92313 109388 109388 133400 133400 133400Aringrlig kostnad (kr) 31156 31156 36918 36918 45023 45023 30015

Underharingllskostnad (kraringr) 230782 230782 27347 27347 3335 3335 9916

Summa fast aringrlig kostnad (kraringr) 54234 54234 64265 64265 48358 48358 39931

Roumlrliga kostnader Avbrottsfrekvens (antal fel(100 km aringr)) 2 2 1333333333 1333333333 06 06 1066666667

F 12 (felfrekvens efter 12 timmar) 0000162 0000162 0000162 0000162F 24 (felfrekvens efter 24 timmar) 0000083 0000083 0000083 0000083F 48 (felfrekvens efter 48 timmar) 0000000 0000000 0000000 0000000F 72 (felfrekvens efter 72 timmar) 0000000 0000000 0000000 0000000

Avbrottsersaumlttning efter 12 timmar (krkund) 800 800 800 800Avbrottsersaumlttning efter 24 timmar (krkund) 1765 1765 1765 1765Avbrottsersaumlttning efter 48 timmar (krkund) 2719 2719 2719 2719Avbrottsersaumlttning efter 72 timmar (krkund) 4007 4007 4007 4007

Driftskostnad reservelverktimme och kund (krh) 625 625 625 625Fast kostnad elverk (transport osv) (krkund) 1320 1320 1320 1320

Drift timmar felkategori F 12 (h) 15 15 15 15Drift timmar felkategori F 24 (h) 36 36 36 36Drift timmar felkategori F 48 (h) 60 60 60 60Drift timmar felkategori F 72 (h) 100 100 100 100

Antalet fel per aringr som oumlverstiger 12 h i LBA-fack 4 (staringr) 000003 000002 000001Avbrottskostnad (kraringr) 221 531 148 354 066 223 283

Summa kostnader per aringr (kraringr) 5423598 5423908 6426693 6426899 4835816 4835973 3993390

Bilaga 8 Ekonomi

Bilaga 8 forts

DARWin driftstoumlrningsstatistik 2004 Svensk energi

12 kV 24 kV SummaSumma (75)Totalt antal drabbade kunder lt 3 min (st) 2640403 1011406 3651809 2738857Totalt antal fel lt 3 min (st) 2827 13923 16750

Totalt antal drabbade kunder 12 - lt 24 h (st) 383 61 444Totalt antal drabbade kunder gt 24 h (st) 200 28 228

Andel drabbade kunder 12 - lt 24 h 162E-04Andel drabbade kunder gt 24 h 832E-05

Andel drabbade kunder 12 - lt 24 h () 00122Andel drabbade kunder gt 24 h () 00062

Antal drabbade kunder per MSP fel lt 3minl (st) 21802

Bilaga 9 ABBs standardtransformatorer

Inneharingllsfoumlrteckning 1 Inledning 1

11 Bakgrund1 12 Problemstaumlllning 2 13 Syfte 3 14 Maringl 3 15 Avgraumlnsningar3 16 Disposition 3

2 Bakgrund5 21 Elnaumltets uppbyggnad5 22 Naumltavgifter och avbrottsersaumlttning5

221 Naumltavgifter 5 222 Avbrottsersaumlttning5

3 Anvaumlndning av mobil reservkraft 8 31 Anvaumlndning av reservkraft idag8 32 Framtida anvaumlndning av reservkraft 10

4 Kunder11 41 Motorstart12

411 Direktstartad asynkronmotor 12 5 Distributionsledningar14

51 Luftledningar14 511 Oisolerad luftledning 14 512 Isolerad luftledning 14 513 Kapacitiv generering i luftledningsnaumlt15

52 Jordkabel 16 521 Kapacitiv generering i kabelnaumlt 16

53 Tillskott och foumlrluster i ledningar 18 531 Ersaumlttningsschema18 532 Parametrar i ersaumlttningsschema18 533 Aktiva och reaktiva foumlrluster i ledningar 20 534 Konsekvenser foumlr mobil reservkraft21

6 Transformatorer 22 62 Foumlrluster i en transformator 22

621 Tomgaringngsfoumlrluster 22 622 Belastningsfoumlrluster 23 623 Reaktiva foumlrluster23

7 Det mobila reservkraftverket 24 8 Beraumlkning av effektbehov och ledningslaumlngd28

81 Beraumlkningsprogram program 28 811 Facilplus Spatial28 812 Excel 29 813 Beraumlkningar PSSE29

82 Generellt elnaumlt 30 821 Konsekvenser foumlr reservkraft 31

83 Verkligt elnaumlt 32 9 Ekonomisk jaumlmfoumlrelse 34

91 Foumlrklaring till den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen 34 911 Fasta kostnader34 912 Roumlrliga kostnader 35 913 Summa kostnader per aringr37

92 Resultat 37 10 Slutsatser 39

101 Slutsatser 39 102 Fortsatt arbete40

11 Referenser 41 12 Appendix44

1

1 Inledning

11 Bakgrund

Stormen Gudruns framfart oumlver soumldra Sverige i januari 2005 ledde till foumlroumldande konsekvenser foumlr distributionsnaumltet i framfoumlrallt Smaringland Den stoumlrsta anledningen till att konsekvenserna blev saring omfattande var att merparten av lokalnaumlten bestod av friledning framdragen i skogsomraringden med relativt smala ledningsgator Under stormen foumlll traumlden paring friledningarna vilket resulterade i att maringnga kunder blev utan el under aringtskilliga dagar Foumlr att foumlrhindra att naringgot liknande ska intraumlffa igen har EON Elnaumlt startat ett omfattande aringteruppbyggnadsarbete daumlr foumlretaget valt att satsa paring att kabla stora delar av de beroumlrda omraringdena Dessa nya elnaumlt i glesbygd byggs och kommer att byggas mer ekonomiskt aumln i taumltort vilket bland annat kommer att begraumlnsa omkopplingsmoumljligheterna vid till exempel kabelfel Foumlr att saumlkerstaumllla att kunder i dessa omraringden inte ska bli drabbade av laringngvariga elavbrott vill EON Elnaumlt undersoumlka moumljligheten att koppla in mobila reservkraftverk i mellanspaumlnningsnaumltet En drivande faktor till detta aumlr att naumltbolag sedan 1 januari aringr 2006 aumlr skyldiga att betala ut ersaumlttning och eventuellt skadestaringnd redan efter 12 timmars utebliven elleverans Storleken paring avbrottsersaumlttningen foumlr den enskilde kunden beror dels paring hur stor den aringrliga naumltavgiften aumlr dels hur laringngt elavbrottet aumlr I bild 11 nedan visas hur storleken paring avbrottsersaumlttningen varierar med laumlngden paring elavbrottet

Storleken paring avbrottsersaumlttningen i foumlrharingllande till elavbrottstiden

0

50

100

150

200

250

300

350

0 2 4 6 8 10 12 14 16

Tid (dygn)

Avb

rott

sers

aumltt

nin

g i

pro

cen

t av aring

rlig

naumlta

vg

ift

()

Bild 11 Avbrottsersaumlttningens storlek i foumlrharingllande till elavbrottstiden fraringn och med 1 januari 2006

Som kan ses i bild 11 ovan kan avbrottsersaumlttningen variera mellan 125 och 300 procent av kundens aringrliga naumltavgift beroende paring elavbrottets laumlngd

2

G G G G G

12 Problemstaumlllning

Naumlr ett fel uppstaringr i ett mellanspaumlnningsnaumlt paring landsbygden kopplas felet automatiskt bort av de befintliga ledningsskydden Om felet aumlr bestaringende behoumlver ledningen sektioneras vilket goumlrs genom omkopplingar i elnaumltet foumlr att kunderna ska faring tillbaka elleveransen Sektioneringen goumlrs med hjaumllp av fjaumlrrmanoumlvrerade fraringnskiljare om saringdana finns installerade i det drabbade elnaumltet Finns inte detta sker sektioneringen manuellt dvs personal skickas till omraringdet som manuellt skoumlter omkopplingarna Maringnga av elnaumlten i glesbygd aumlr idag byggda saring att det inte finns naringgon moumljlighet till reservmatning fraringn ett naumlrliggande elnaumlt De naumltstationer som ligger efter felet i mellanspaumlnningsnaumltet och inte har naringgon moumljlighet till omkoppling kommer daring att behoumlva anslutas till reservkraftverk om kunderna ska faring tillbaka elleveransen innan felet aringtgaumlrdats I dag hanterar naumltaumlgare laumlngre driftstoumlrningar genom att installera mobil reservkraft Elleveransen har daring aringterstaumlllts genom att ett reservelverk installerats i varje drabbad naumltstation vilket framfoumlrallt i glesbyggd aumlr tidskraumlvande och kostsamt Traditionell anslutningen av reservkraft illustreras i bild 12 nedan

Bild 12 Traditionell reservkraftsanvaumlndning I omraringden som aumlr glesbefolkade aumlr vanligtvis lasterna relativt smaring och foumlrdelade paring maringnga mindre naumltstationer Beroende paring hur elnaumltet aumlr uppbyggt kan det vara mer eller mindre enkelt att komma fram till respektive naumltstation med ett mobilt reservkraftverk Foumlr att ta sig fram till dessa naumltstationer kraumlvs det att transporten ibland maringste ske paring mindre och daringligt underharingllna vaumlgar Det kan daring bli ett problem att framfoumlra tunga och stora reservkraftverk aumlnda fram till naumltstationen I och med den relativt laringga lasten som finns i varje enskild naumltstation i glesbyggd skulle ett enda reservelverk klara av att mata tvaring eller flera naumltstationer Det kraumlvs daring att elenergin oumlverfoumlrs i mellanspaumlnningsledningen som foumlrbinder naumltstationerna Detta illustreras i bild 13 nedan

Bild 13 Reservkraft inkopplat i mellanspaumlnningsnaumltet

Genom att oumlverfoumlra reservkraften i mellanspaumlnningsnaumltet kommer elavbrottstiden foumlr de drabbade kunderna att minska avsevaumlrt Problemet som dock uppstaringr naumlr reservkraften oumlverfoumlrs i mellanspaumlnningsledningar aumlr att framfoumlrallt kablar genererar stora maumlngder reaktiv effekt vilket kan bli ett problem foumlr reservelverket daring

3

oumlverfoumlringsstraumlckan aumlr laringng och lasten laringg Problemet vaumlxer daring stora maumlngder luftledning ersaumltts med kabel Efter stormen Gudrun byggs i dag ett nytt ledningsnaumlt upp som till stor del kommer att bestaring av kabel istaumlllet foumlr som tidigare luftledning vilket staumlller nya krav paring reservkraftsmatningen

13 Syfte

Syftet med detta examensarbete aumlr att undersoumlka moumljligheten att foumlrse ett stoumlrre geografiskt omraringde i glesbyggd med reservkraft genom att oumlverfoumlra reservkraften i mellanspaumlnningsledningarna som foumlrbinder naumltstationerna Detta aumlr intressant att undersoumlka daring maringnga glesbygdselnaumlt i dag aumlr byggda utan moumljlighet till reservmatning fraringn ett naumlrliggande elnaumlt I och med att ellagen skaumlrptes den 1 januari 2006 kommer det bli mer intressant foumlr kraftbolag att hitta alternativa vaumlgar foumlr att aringterstaumllla elleveransen vid ett elavbrott saring snart som moumljligt Daumlr skulle ett alternativ vara att kunna foumlrse ett antal naumltstationer med reservkraft fraringn ett enda reservkraftverk

14 Maringl

Maringlsaumlttningen med detta examensarbete aumlr att foumlrsoumlka hitta dimensionerande faktorer foumlr hur stora laumlngder ledning som skulle kunna reservkraftsmatas med ett mobilt reservkraftverk En av de viktigare faktorerna aumlr att hitta en generell laumlngdbegraumlnsning som kan anvaumlndas som ett riktvaumlrde naumlr behov uppstaringr av att oumlverfoumlra reservkraft i ett mellanspaumlnningsnaumlt Utoumlver de tekniska faktorerna aumlr aumlven maringlsaumlttningen att goumlra en ekonomisk jaumlmfoumlrelse som ger en indikation paring hur det ekonomiska utslaget ser ut foumlr reservkraft i mellanspaumlnningsnaumlt

15 Avgraumlnsningar

I denna rapport avgraumlnsas arbetet till enbart svenska foumlrharingllanden naumlr det gaumlller moumljligheterna att oumlverfoumlra mobil reservkraft i ett mellanspaumlnningsnaumlt Reservelverket foumlrutsaumltts dessutom kunna anslutas i vilken naumltstation som helst trots att det kan finnas begraumlnsningar saring som platsbrist i laringgspaumlnningsstaumlllverket och foumlr liten transformator Ytterligare problem som kan taumlnkas uppstaring aumlr att ledningen inte loumlser ut vid ett fel i elnaumltet eller att selektiviteten inte fungerar som den var avsedd paring grund av att det mobila reservkraftverket inte aumlr lika starkt som det oumlverliggande naumltet Detta aumlr problem som inte tas upp i denna rapport utan alltid foumlrutsaumltts fungera tillfredstaumlllande

16 Disposition

Denna rapport inleds i kapitel 2 med att beskriva hur det svenska elnaumltet aumlr uppbyggt samt foumlrklara hur naumltavgifter och avbrottsersaumlttning fungerar I kapitel 3 ges en bild av hur mobil reservkraft anvaumlnds idag samt foumlrslag paring nya tillaumlmpningsomraringden Detta foumlljs av kapitel 4 daumlr en foumlrklaring ges till vilka typer av kunder och daumlrmed laster som finns i de elnaumlt daumlr de mobila reservkraftverken aumlr taumlnkta att anslutas I kapitel 5 6 och 7 ges en teoretisk foumlrklaring till hur distributionsledningar transformatorer samt

4

mobil reservkraft fungerar Detta foumlljs i kapitel 8 av en genomgaringng av de beraumlkningar som gjorts i rapporten samt en presentation av de beraumlknade resultaten I kapitel 9 goumlrs en ekonomisk jaumlmfoumlrelse som visar var det aumlr mest loumlnsamt att ansluta mobil reservkraft i haumlndelse av ett elavbrott Slutsatser och rekommendationer till fortsatt arbete finns i kapitel 10 Slutligen foumlljer referenslista i kapitel 11 och daumlrefter appendix i kapitel 12

5

2 Bakgrund

21 Elnaumltets uppbyggnad

Det svenska elnaumltet brukar vanligtvis delas in i tre nivaringer stam- regional- samt lokalnaumlt Svenska Kraftnaumlt som aumlr systemansvarig myndighet ansvarar foumlr att det finns en balans mellan produktion och foumlrbrukning samt att det finns en driftsaumlker sammanharingllning av systemet Svenska Kraftnaumlt foumlrvaltar och driver stamnaumltet det vill saumlga kraftledningar foumlr 220 kV och 400 kV med tillhoumlrande anlaumlggningar samt utlandsfoumlrbindelser (Svenska Kraftnaumlt 2005a) Regionnaumlten oumlverfoumlr elenergin paring spaumlnningsnivaringer mellan 30 - 130 kV och aumlr den sammanbindande laumlnken mellan stamnaumltet och de lokala elnaumlten Till regionnaumlten kan dock vissa stoumlrre energikraumlvande industrier anslutas direkt Regionnaumlten aumlgs och foumlrvaltas av regionala naumltaumlgare Lokalnaumlten aumlgs och foumlrvaltas av lokala naumltaumlgare och sammankopplar regionnaumlten med slutanvaumlndare i spaumlnningsintervallet 04-20 kV Lokalnaumlten aumlr uppbyggda paring olika saumltt beroende paring om de aumlr lokaliserade i taumltort eller landsbygd I taumltorter aumlr elnaumltet till stoumlrsta del nedgraumlvt i marken medan det paring landsbygden aumlr vanligare med luftledning Det ska dock poaumlngteras att det i vissa delar av landet satsas stora summor paring att ersaumltta luftledning med kabel paring landsbygd En annan stor skillnad mellan taumltort och glesbygd aumlr att omkopplingsmoumljligheter vid t ex stoumlrningar eller underharingll aumlr betydligt mer begraumlnsade paring landsbygden aumln i taumltorterna

22 Naumltavgifter och avbrottsersaumlttning

221 Naumltavgifter

Naumltavgifter foumlr traditionella laringgspaumlnningsabonnemang aumlr uppdelade i tvaring delar en fast och en roumlrlig Den fasta delen styrs av vilken huvudsaumlkring kunden har vilket betyder att ju stoumlrre huvudsaumlkring och daumlrmed maximalt effektuttag kunden har desto houmlgre fast pris betalar kunden per aringr Den roumlrliga delen styrs av hur mycket elenergi kunden foumlrbrukar Riksdagen beslutade aringr 2002 att under en femaringrsperiod utjaumlmna naumltavgifterna saring att de kommer vara lika stora regionalt Detta betyder att naumltavgifterna i soumldra Sverige senast aringr 2007 skall vara lika stora foumlr kunder med likvaumlrdiga abonnemang (Energimyndigheten 2005) Naumlr daumlremot en ny laringgspaumlnningskund ska anslutas till elnaumltet varierar anslutningsavgiften beroende paring hur elnaumltet ser ut i omraringdet (Energimarknadsinspektionen 2006)

222 Avbrottsersaumlttning

Efter maringnga aringr med aringterkommande laringnga elavbrott har Sveriges Riksdag beslutat att fraringn och med den 1 januari aringr 2006 infoumlra nya regler som avser att staumlrka konsumenternas staumlllning De nya reglerna i ellagen aumlr i foumlrsta hand taumlnkta att staumlrka husharingllens och foumlretagens raumltt till en rimlig kompensation foumlr de problem som uppstaringr

6

vid ett elavbrott De nya reglerna ska aumlven hjaumllpa till att oumlka investeringstakten i elnaumlten och paring det saumlttet goumlra dem saumlkrare De nya reglerna foumlr avbrottsersaumlttning innebaumlr att kunden har raumltt till en schablonmaumlssig ersaumlttning efter 12 timmars elavbrott Den slutliga ersaumlttningen avgoumlrs av elavbrottets totala laumlngd Ersaumlttningen kan dock inte bli laumlgre aumln 2 tvaring procent av ett prisbasbelopp avrundat till naumlrmaste houmlgre hundratal och som houmlgst 300 procent av den totala aringrliga naumltavgiften per avbrott I de tidigare villkoren hade kunden endast moumljlighet att faring ersaumlttning motsvarande 100 procent av den aringrliga fasta naumltavgiften en garingng per aringr oavsett antal avbrott (Regeringskansliet 2006) Enligt den nya lagen kan drabbade kunder ansoumlka om skadestaringnd precis som tidigare Om skadestaringnd beviljas skall avbrottsersaumlttningen avraumlknas fraringn skadestaringndet I tidigare villkor avraumlknades inte avbrottsersaumlttningen fraringn skadestaringndet Ytterligare en aumlndring som tillkommit i den nya ellagen aumlr att naumltaumlgarna aumlr skyldiga att informera sina kunder om sin raumltt till avbrottsersaumlttning om de varit drabbade av ett elavbrott laumlngre aumln 12 timmar (Regeringskansliet 2006) Foumlr att faring en uppfattning om hur stor ersaumlttningen aumlr vid ett laumlngre elavbrott har EON Elnaumlt sammanstaumlllt en tabell foumlr de vanligaste prislistorna som beskriver avbrottsersaumlttningen foumlre och efter 31 december aringr 2005 (Melin 2006)

Tabell 21 Avbrottsersaumlttning foumlre och efter 31 december 2005

Som kan laumlsas i tabell 21 ovan har avbrottsersaumlttning oumlkat avsevaumlrt sedan aringrsskiftet 20052006 Detta kommer sjaumllvklart att staumllla houmlgre krav paring naumltaumlgarna i form av oumlkad leveranssaumlkerhet

Exempel paring avbrottsersaumlttning Som raumlkneexempel tas 20 stycken smaringhus med 16A huvudsaumlkring i glesbyggd som blir utan elleverans under drygt ett dygn Foumlre 31 december 2005 Ersaumlttning 2005 kr586029320 =sdot= Efter 31 december 2005 Ersaumlttning 2006 kr32000160020 =sdot=

7

Som kan ses i raumlkneexemplet ovan har ersaumlttning oumlkar med 26 140 kr vilket motsvarar en oumlkning med 446 I ellagen finns det ytterligare foumlraumlndringar som kommer faring stor inverkan paring hur naumltaumlgare kommer att behoumlva foumlraumlndra sitt arbete framoumlver foumlr att undvika laringngvariga elavbrott Den stoumlrsta foumlraumlndringen aumlr framfoumlrallt att det inte kommer bli tillaringtet med oplanerade elavbrott som oumlverstiger 24 timmar fraringn och med den 1 januari 2011 (Regeringskansliet 2006) Det betyder att de kraftbolag som inte klarar denna graumlns kommer att bryta mot lagen Det finns idag inga angivna sanktioner foumlr de kraftbolag som bryter mot 24 timmarsgraumlnsen men med stor sannolikhet kommer det paring ett eller annat saumltt kosta kraftbolagen pengar varje garingng det intraumlffar Lyckas kraftbolagen inte undvika denna typ av avbrott kommer detta sjaumllvklart bli baringde arbetsamt och kostsamt i framtiden

8

3 Anvaumlndning av mobil reservkraft Mobil reservkraft anvaumlnds runt om i Sverige i dag och en stor anvaumlndargrupp aumlr landets alla naumltaumlgare Reservkraften anvaumlnds i foumlrsta hand till att foumlrse kunder med elenergi daring deras ordinarie elleverans inte aumlr tillgaumlnglig beroende paring ett fel eller en planerad underharingllsaringtgaumlrd i elnaumltet Naumlr ett reservkraftverk kopplas in i en del av elnaumltet som kan vara av varierande storlek fraringnskiljs det fraringn oumlvriga elnaumltet och bildar tillsammans med reservkraftverket en egen ouml Vid denna typ av distributionssaumltt brukar begreppet ouml-drift anvaumlndas Enligt Svenska Kraftnaumlts Aringrsredovisning 2005 (Svenska kraftnaumlt 2005b) innebaumlr ouml-drift att rdquoett elsystem inom ett begraumlnsat geografiskt omraringde drivs lokalt (produktion

oumlverfoumlring och konsumtion av el) Omraringdet kan ha kopplats bort automatiskt fraringn det

oumlvriga naumltet eller kan ha planerats foumlr ouml-driftrdquo

31 Anvaumlndning av reservkraft idag

Naumlr reservkraft anvaumlnds i dag av naumltbolag kopplas dessa ofta in i naumltstationens laringgspaumlnningsstaumlllverk (LSP-staumlllverk) daumlr transformatorn fraringnkopplas Reservkraften levereras sedan ifraringn LSP-staumlllverket ut till kund utan att transformeras upp eller ner till en annan spaumlnningsnivaring Se bild 31 nedan

Bild 31 Anslutning av reservelverk daumlr transformatorn kopplas bort

Storleken paring de reservelverk som ska anslutas bestaumlms av foumlrutom lasten tillaringten distorsion oumlnskad livslaumlngd samt den omgivande miljoumln Eftersom ett reservelverk behoumlver kylning under drift kommer en houmlg omgivningstemperatur medfoumlra att maskinen inte kommer att kunna belastas lika mycket som under normala miljoumlfoumlrharingllanden Livslaumlngden foumlr ett reservkraftverk bestaumlms till stoumlrsta del av underharingll last och temperatur (Elforsk 1995) Paring EON Elnaumlt bedoumlms ett reservelverk ha 10 000 ndash 15 000 drifttimmar under sin tekniska livslaumlngd Reservelverken som anvaumlnds i genomsnitt 400 timmar per aringr har daumlrmed en beraumlknad livslaumlngd mellan 25 och 375 aringr (Krynell 2006) Foumlr att faring en uppfattning om hur stort ett mobilt reservkraftverk aumlr visas nedan bilder paring tvaring olika verk

9

Bild 32 Tvaring olika storlekar paring reservelverk tv 115 kVA och th 556 kVA (GENETECH 2006)

Reservkraftverket till vaumlnster i bild 32 ovan aumlr det mindre av dem tvaring och har en effekt paring 115 kVA medan de houmlgra aumlr det stoumlrre och har en effekt paring 556 kVA Baringda reservelverken har anslutningsspaumlnningen 400 V Aumlven om bild 32 inte aumlr skalenlig aumlr det enkelt konstaterat att det houmlgra reservelverket aumlr avsevaumlrt stoumlrre och klumpigare Vad som skiljer ovanstaringende reservelverk aringt framgaringr av de tekniska data som presenteras i tabell 31 nedan

Tabell 31 Teknisk data foumlr ovanstaringende reservelverk Modell Effekt

(kVA)

Dimensioner

LBH (mm)

Vikt

(kg)

Tankvolym

(l)

Braumlnslekonsumtion

vid fullast

(lh)

GTC 100M 115 421019201580 1950 150 2241 GTV 510M 556 648023602600 6500 430 1044 Som kan ses i tabell 31 ovan skiljer det en hel del mellan de tvaring olika verken Det lilla elverket har en effekt paring 115 kVA och vaumlger 1950 kg vilket innebaumlr att det kan transporteras ut paring plats med hjaumllp av en stoumlrre transportbil Det stoumlrre elverket som har en effekt paring 556 kVA kraumlver lastbilstransport Baringda elverken garingr att faring i ett utfoumlrande som tillaringter en transporthastighet paring 80 kmh Dessa reservelverk aumlr taumlnkta att anslutas till naumltstationer i glesbygdsomraringden daumlr framkomligheten paring vaumlg kan vara begraumlnsad Aumlr detta fallet saring kommer ett stoumlrre och tyngre reservelverk bli svaringrare att placera ut aumln ett laumlttare som bara vaumlger en tredjedel saring mycket Ett mindre reservelverk kommer daumlremot ha svaringrare att klara av en stoumlrre effekt vilket ibland faringr som konsekvens att ett stoumlrre reservelverk maringste anvaumlndas foumlr att kunna foumlrse anlaumlggningen med reservkraft Ytterligare en sak som maringste tas i beaktande naumlr reservkraft kopplas in aumlr braumlnslekonsumtionen vilken aumlr relativ stor vid fullt effektuttag Som kan beraumlknas i tabell 31 ovan kommer baringda reservelverken behoumlva tankas efter fyra till sex timmars drift paring full effekt Det aumlr dock inte saring vanligt att reservelverken koumlrs paring full effekt utan koumlrs oftast paring en laumlgre effekt saring att oumlverbelastning undviks Detta goumlr att braumlnsleparingfyllning inte behoumlver goumlras lika ofta och kan straumlckas ut till cirka 12 timmar (Statens energimyndighet 2005)

10

32 Framtida anvaumlndning av reservkraft

Vid reservkraftsmatning av ett stoumlrre omraringde daumlr ett flertal naumltstationer aumlr inblandade kraumlvs det lika maringnga reservkraftverk som naumltstationer foumlr att aringterstaumllla elleveransen Detta aumlr baringde tidsoumldande och kostsamt daring det kraumlvs ett antal transporter och personal foumlr att koppla in dessa reservelverk i respektive naumltstation Dessutom kommer braumlnsleparingfyllning att bli kostsam daring det kraumlvs att reservelverken tankas flera garingnger per dygn Foumlr att baumlttre kunna saumlkerhetsstaumllla att naumltbolag som t ex EON Elnaumlt ska klara den tidigare naumlmnda 12- timmarsgraumlnsen skulle ett alternativ vara att oumlverfoumlra reservkraft i det befintliga mellanspaumlnningsnaumltet som sammankopplar naumltstationerna i det drabbade omraringdet Detta aringskaringdliggoumlrs i bild 33 nedan Alternativet kan vara en loumlsning istaumlllet foumlr att bygga dyrare elnaumlt som t ex har moumljlighet att reservmatas fraringn ett naumlrliggande elnaumlt

Bild 33 Reservkraftverk som oumlverfoumlr elenergin i mellanspaumlnningsnaumltet

Genom att endast installera ett reservkraftverk som ensamt levererar elenergi till kunderna vid utebliven elleverans istaumlllet foumlr att installera ett reservkraftverk i varje naumltstation kommer avbrottstiden kunna foumlrkortas avsevaumlrt Daumlrmed kommer kunderna vara mer noumljda och naumltbolagen kommer enklare att kunna klara 12-timmarsgraumlnsen och daumlrmed undvika utbetalning av avbrottsersaumlttning Andra foumlrdelar med denna typ av reservkraftsoumlverfoumlring aumlr att braumlnslehanteringen kommer att foumlrenklas avsevaumlrt om endast ett reservelverk ska tankas istaumlllet foumlr t ex fem stycken Enligt EON Elnaumlts egen utredning om mobil reservkraft menar foumlretaget att det fraringn branschens sida behoumlver tas fram instruktioner och speciella aggregat med relaumlskyddsfunktioner foumlr att nyttja reservkraft paring spaumlnning oumlver 1000 V Eftersom detta aumlr naringgot nytt i branschen finns ocksaring behov av regler foumlr hanteringen av reservkraft oumlver 1000 V om detta ska bli ett alternativ i framtiden EON Elnaumlt menar dock att potentialen aumlr stor inom detta omraringde och att arbetet borde paringskyndas (Hjalmar 2005)

11

4 Kunder Det finns maringnga olika typer av kunder paring landsbygden allt fraringn sommarstugor till mindre industrier med varierande laster som staumlller olika krav paring de mobila reservelverken En av de mest begraumlnsande faktorerna aumlr effektbehovet som skiljer sig avsevaumlrt aringt mellan olika kundgrupper daumlr uppvaumlrmningen i regel har den stoumlrsta inverkan Uppvaumlrmningen varierar kraftigt mellan en villa som vaumlrms upp med el och ett annat mindre elenergikraumlvande alternativ vilket betyder att olika stora omraringden kan foumlrses med reservkrafts beroende paring uppvaumlrmningsform Paring landsbygden daumlr reservelverken foumlrst och fraumlmst aumlr avsedda att anvaumlndas finns maringnga lantbrukare som ofta har andra typer av effektkraumlvande utrustning som t ex spannmaringlstorkar Denna typ av torkanlaumlggningar aumlr vanliga i dag av totalt 71 000 lantbruk finns det cirka 34 000 torkanlaumlggningar i bruk (SCB 2002) En tredjedel av alla torkanlaumlggningar torkar spannmaringlen med varmluft vilket aumlr mycket energikraumlvande och i maringnga fall vaumlrms luften med hjaumllp av elenergi Effektbehovet foumlr en torkanlaumlggning varierar kraftigt men foumlr en mindre anlaumlggning aumlr effektbehovet i storleksordningen 30-60 kW Detta kommer sjaumllvklart faring konsekvenser i ett elnaumlt som ska foumlrses med reservkraft av ett mindre elverk Det boumlr daumlrfoumlr finnas restriktioner foumlr hur denna typ av elenergikraumlvande anlaumlggningar faringr anvaumlndas daring dessa aumlr anslutna till ett naumlt som matas av ett mobilt reservkraftverk Utoumlver det aktiva effektuttaget som i dagligt tal ofta foumlrenklas till enbart effektuttaget finns det andra faktorer som kommer att spela roll naumlr kunderna i ett visst omraringde reservkraftsmatas Det som aumlven har en inverkan paring reservelverket aumlr vilken typ av effekt den enskilde kunden anvaumlnder sig av Alla kunder som aumlr anslutna till ett elnaumlt aumlr i regel kategoriserade enligt en foumlrutbestaumlmd lista som bland annat anger kundens effektfaktor cos φ EON Elnaumlts lista oumlver olika typer av kunder visas i bilaga 1 daumlr effektfaktorn varierar mellan 085 och 098 Effektfaktorn anger hur den aktiva effekten foumlrharingller sig till den skenbara effekten Det aumlr vanligtvis den skenbara effekten som aumlr angiven foumlr ett reservkraftverk och det aumlr daumlrmed den som kommer att begraumlsa lastuttaget Sambandet mellan effektfaktorn aktiv och skenbar effekt visas i en effekttriangel Denna aringskaringdliggoumlrs i bild 41 nedan

daumlr S Skenbar effekt VA P Aktiv effekt W Q Reaktiv effekt var

Bild 41 Effekttriangel

12

Den skenbara effekten beraumlknas enligt sambandet nedan

ϕcos

PS = [ ]VA (41)

Bild 41 ovan kallas vanligen foumlr effekttriangeln och i den raumlknas den reaktiva effekten Q positiv foumlr laster av induktiv karaktaumlr medan den raumlknas negativ foumlr laster av kapacitiv karaktaumlr Det aumlr viktigt att kaumlnna till att kunderna genom sin last ger upphov till reaktiv effekt av induktiv karaktaumlr medan ledningar med houmlgre spaumlnning ger upphov till reaktiv effekt av kapacitiv karaktaumlr Kundernas last kommer till en viss graumlns variera oumlver dygn ocheller saumlsong mycket beroende paring typ av uppvaumlrmningssystem Variationen oumlver dygnet spelar en mindre roll eftersom reservelverket alltid maringste hantera det maximala effektuttaget under dygnet Detta foumlr att det skulle bli oharingllbart att koppla in och ur laster manuellt under dygnet beroende paring lastsituationen Aumlr daumlremot en stor del av kunderna som ansluts till reservkraftverket elvaumlrmekunder kommer belastning emellertid att skilja sig aringt oumlver aringret

41 Motorstart

411 Direktstartad asynkronmotor

En motor ger upphov till en stor startstroumlm till skillnad fraringn t ex en el-patron som vaumlrmer en villa Detta betyder att ett reservelverk maringste kunna generera denna houmlga startstroumlm aumlven om detta enbart behoumlvs under naringgra faring sekunder Aumlr inte detta moumljligt blir foumlljden att reservkraftverkets oumlverlastskydd automatiskt fraringnkopplar lasten Startstroumlmmen vid direktstart av asynkronmotorer ligger vanligtvis i intervallet 25 - 8 garingnger motorns maumlrkstroumlm Vid normal drift daring naumltstationen aumlr ansluten till ett starkare naumlt finns det regler foumlr hur stor motor som faringr direktstartas Elleverantoumlrerna foumlreskriver vanligtvis att en kortsluten trefasmotor inte faringr direktstartas om maumlrkeffekten oumlverstiger 4 kW vid kontinuerlig drift Specialtillstaringnd kan dock farings foumlr direktstart av stoumlrre motorer (Alfredsson och Cronqvist 1996) EBR (El-byggnadsrationalisering) aumlr ett system foumlr rationell planering byggnation och underharingll av eldistributionsanlaumlggningar 04 ndash 145 kV som drivs av representanter fraringn Svensk Energis medlemsfoumlretag De har skapat tumregler paring hur stora motorer som faringr startas i ett elnaumlt som reservkraftsmatas Dessa regler aumlr taumlnkta att anvaumlndas foumlr att uppskatta noumldvaumlndig generatorstorlek vid en tillaringten spaumlnningssaumlnkning av 15 av nominell spaumlnning Beroende paring vilken startutrustning som finns till motorn aumlr kravet paring startstroumlmmens storlek olika (Elforsk 1995) Tumregler foumlr hur stor motorn faringr vara avseende storleken paring generator ges nedan Foumlr en motor med stjaumlrntriangelstart och vid anvaumlndning av mjukstart Motorns maumlrkeffekt i kW 3 lt Generatorns maumlrkeffekt i kVA

13

Foumlr en motor med direktstart Motorns maumlrkeffekt i kW 9 lt Generatorns maumlrkeffekt i kVA Skulle det finnas flera motorer som kan komma att starta samtidigt ska moumljlighet till foumlrregling mot samtidig start undersoumlkas Exempel paring stoumlrre motorer som kan taumlnkas finnas ute hos kunder i glesbyggd aumlr t ex lantbrukarnas bevattningspumpar som enbart anvaumlnds under naringgra maringnader paring sommaren Dessa bevattningspumpar varierar i storlek och kan i vissa fall ha en effekt paring 75 kW vilket i saring fall skulle kraumlva att generatorn kan producera en aktiv effekt motsvarande 675 kW om motorn aumlr direktstartad Eftersom denna enskilda pump kommer att ta stor effekt i anspraringk och paring saring vis kraumlva att reservkraftverket aumlr kraftigt oumlverdimensionerat foumlr att klara startstroumlmmen aumlr det laumlmpligt att ha naringgon form av restriktioner vid bevattning Detta gaumlller inte enbart bevattningspumpar som aumlr ansluta till elnaumltet utan alla stoumlrre motorer

14

5 Distributionsledningar Distributionsledningar finns i flera olika utfoumlranden daumlr ledar- och isolationsmaterial aumlr olika Generellt kan dessa dock delas in i kategorierna luftledningar och kabel

51 Luftledningar

Luftledningar kan generellt delas upp i tvaring olika typer oisolerad och isolerad lina vilka finns i tvaring olika materialutfoumlranden aluminium (AL) och aluminium med jaumlrnkaumlrna (FeAl) I mycket saumlllsynta fall kan aumlven kopparlina (Cu) foumlrekomma

511 Oisolerad luftledning

Oisolerad luftledning har inte ett skyddande houmllje runt respektive lina utan faumlsts direkt paring isolatorn som utgoumlr isolation mellan lina och stolpe Detta goumlr att ledningen aumlr kaumlnslig mot yttre faktorer saringsom vaumlder vind faringglar osv En vanligt foumlrekommande dimension paring linan aumlr 99 mm2 vilken har en total ytterdiameter paring 128 mm (Onninen 2006) Ett exempel paring en oisolerad lina visas i bild 51 nedan

Bild 51 Oisolerad lina (Birkouml 2005)

512 Isolerad luftledning

Isolerad luftledning aumlr upphaumlngd paring samma saumltt som oisolerad luftledning men har aumlven ett skyddande houmllje runt respektive lina i form av en tunnare plastbelaumlggning Houmlljet aumlr inte avsett som naringgot skydd mot beroumlring utan snarare ett skydd mot jordfel som t ex kan uppstaring daring ett traumld faller paring ledningen vilket goumlr ledningen driftsaumlkrare Anledningen till detta aumlr att ledningen daring taringl en stoumlrre paringfrestning som t ex uppstaringr naumlr ett traumld faller paring ledningen Belastningen som traumldet medfoumlr paring luftledningen tas daring upp av alla tre linorna vilket goumlr att de inte lika laumltt brister Isolerad luftledning byggs vanligtvis med ett mindre avstaringnd mellan linorna aumln traditionell oisolerad luftledning vilket aumlr moumljligt tack vare den isoleringen som finns runt respektive lina Precis som foumlr oisolerad lina aumlr en vanlig dimension 99 mm2 men i och med dess skyddande houmllje blir den groumlvre aumln vanlig oisolerad lina En isolerad lina med dimensionen 99 mm2 har en total ytterdiameter paring cirka 18 mm (Onninen 2006) Se bild 52 nedan

Bild 52 Isolerad lina (Birkouml 2005)

15

513 Kapacitiv generering i luftledningsnaumlt

Luftledningar genererar en saring kallad distribuerad kapacitans laumlngs hela sin straumlckning dels mellan varje fasledare och marken och dels mellan respektive fasledare Detta aringskaringdliggoumlrs i bild 53 nedan

Bild 53 Kapacitanser i ett luftledningsnaumlt

Som kan ses i bild 53 ovan delas kapacitansen i en luftledning upp i tvaring delar egen- och oumlmsesidig kapacitans Den oumlmsesidiga kapacitansen aumlr den kapacitans som bildas mellan ledningens faser medan egenkapacitansen bildas mellan fasledarna och jord Summan av egen- och oumlmsesidig kapacitansen (Ce och Couml) bildar ledningens totala kapacitans som har namnet driftkapacitans Cd (Andersson och Blomqvist 1997) Foumlr ett luftledningsnaumlt aumlr den distruberade kapacitansen relativt liten Med anledning av detta beraumlknas inte delkapacitanserna var foumlr sig utan den totala driftkapacitansen beraumlknas direkt med sambandet 51 nedan

sdotsdotsdot

=

r

cbaCd 3

ln18

1 [ ]kmFmicro (51)

daumlr a b och c medelavstaringndet mellan fasledarena m r fasledarens radie m Oavsett vilken typ av mark som finns under luftledningen utgaringr man ifraringn att potentialen aumlr noll vid markytan (Stenborg 1997)

16

52 Jordkabel

Jordkabel finns i en maumlngd olika utfoumlranden med olika tvaumlrsnittsarea och maumlrkspaumlnning vilka grovt kan delas in i en- och flerledarekabel De flesta lite groumlvre kablar har ledare som aumlr tillverkade av aluminium Hur mycket isolering en kabel har aumlr till stoumlrsta del beroende av kabelns maumlrkspaumlnning houmlgre maumlrkspaumlnning ger groumlvre isolering I bild 54 visas en treledar mellanspaumlnningskabel med maumlrkspaumlnningen 12 kV i genomskaumlrning

Bild 54 Treledar mellanspaumlnningskabel i genomskaumlrning (Elektroskandia 2006)

521 Kapacitiv generering i kabelnaumlt

Kablar genererar precis som luftledningar en saring kallad distribuerad kapacitans laumlngs hela sin straumlckning mellan dels varje fasledare och skaumlrmen dels mellan respektive fasledare Kabels kapacitanser kan precis som en luftledning delas in i egen- samt oumlmsesidig kapacitans Som framgaringr av bild 54 ovan aumlr avstaringndet mellan fasledarna och det jordande houmlljet runt kabeln avsevaumlrt mycket mindre aumln foumlr en luftledning Detta leder till att egenkapacitansen fraringn en kabel aumlr betydligt mycket houmlgre aumln foumlr en luftledning med samma tvaumlrsnittsarea och spaumlnning Daumlremot aumlr den oumlmsesidiga kapacitansen som genereras mellan fasledarna i en treledar mellanspaumlnningskabel lika med noll eftersom ledarnas inre ledande skiktet har samma spaumlnningspotential som skaumlrmen d v s noll Mellanspaumlnningskabelns kapacitanser visas i bild 55 nedan

Bild 55 Kapacitanser i en- och tre-ledar kabel

17

Foumlr en enledarkabel med omgivande skaumlrm eller en treledarkabel med skaumlrm runt varje ledare ges kapacitansen av foumlljande samband (Kraftkabelhandboken) Kapacitansen C aumlr i detta fall lika med driftkapacitansen Cd

d

DkC

ln

εsdot= [ ]kmFmicro (52)

Daumlr k aumlr en konstant med vaumlrdet 00556 ε aumlr det relativa isolermaterialets dielektriska konstant foumlr det isolerande skiktet mellan ledare och skaumlrm Konstanten ε aumlr beroende av vilket material isolerskiktet aumlr tillverkat av I de kabeltyper som anvaumlnds mest i dag aumlr de vanligaste isolermaterialen PEX och PVC vilka har konstanten ε = 23 respektive ε =50 I de beraumlkningar som aumlr gjorda i denna rapport har uteslutande kabel med PEX isolering anvaumlnts Foumlr en treledar kabel daumlr respektive ledare saknar individuell skaumlrm eller inre ledande skikt se bild 54 aumlr det svaringrare att raumlkna ut C och Cd Kapacitanserna aumlr i dessa fall inte lika Foumlr att enklare kunna faststaumllla Cd maringste delkapacitanserna foumlrst maumltas i kabeln Naumlr detta goumlrs delas foumlrst kapacitanserna upp i delkapacitanser Crsquo och Crsquorsquo som maumlts paring foumlljande saumltt Delkapacitansen Crsquo maumlts mellan en fasledare och de oumlvriga fasledarna som aumlr foumlrbundna med skaumlrmen och daumlr Crsquo motsvarar

oumle CCC sdot+= 2 [ ]kmFmicro (53) Daumlrefter foumlrbinds alla tre ledarna med varandra och daring maumlts delkapacitansen Crsquorsquo mellan ledarna och skaumlrmen och daumlr Crsquorsquo motsvarar

eCC sdot= 3 [ ]kmFmicro (54) Naumlr baringda delkapacitanserna aumlr givna kan sedan driftkapacitansen Cd beraumlknas enligt

oumled CCC sdot+= 3 [ ]kmFmicro (55) Driftkapacitansen foumlr mellanspaumlnningskablar aumlr i de flesta fallen uppmaumltt och redovisad av kabeltillverkaren

18

53 Tillskott och foumlrluster i ledningar

Foumlr att foumlrstaring hur en ledning fungerar aumlr det laumlmpligt att som modell anvaumlnda ett ersaumlttningsschema vilken visar vilka parametrar som aumlr av betydelse och maringste tas i beaktande vid elektriska beraumlkningar Ersaumlttningsschemat foumlr en ledning visas i bild 56 nedan

531 Ersaumlttningsschema

Bild 56 Ersaumlttningsschema

I bild 56 ovan ser man en generator som genererar elektrisk energi och sedan oumlverfoumlr denna till en belastning via en ledning som aumlr ansluten mellan de baringda objekten

532 Parametrar i ersaumlttningsschema

Ur elektrisk synvinkel bestaringr en ledning av en resistans R och en reaktans X Dessa storheter beror paring ett antal olika parametrar som visas i sambanden (56) och (57) nedan (Kraftkabelhandboken)

ARledning

ρ= [ ]kmΩ (56)

daumlr ρ resistiviteten kmmm 2sdotΩ A ledarens tvaumlrsnittsarea 2mm

LfX ledning sdotsdotsdot= π2 [ ]kmΩ (57)

daumlr f frekvensen Hz L induktansen kmH

19

Foumlr en given ledning finns baringde ρ och L angivna i ledningstabeller Ett annat samband som anvaumlnds vid elektriska beraumlkningar aumlr susceptansen B som beraumlknas enligt sambandet (58) nedan

lCfBledning sdotsdotsdotsdot= π2 [ ]S (58) daumlr C kapacitansen kmF l ledningslaumlngden km Naumlr resistans reaktans och susceptans beraumlknas foumlr olika komponenter aumlr det viktigt att beraumlkningen goumlrs vid samma spaumlnning och frekvens Foumlr samtliga beraumlkningar i rapporten aumlr spaumlnningen 11 kV och frekvensen 50 Hz Mellan ledningen och marken alternativt skaumlrmen i en kabel bildas en kondensator som ger upphov till en reaktiv effekt naumlr ledningen aumlr spaumlnningssatt Denna reaktiva effekt kommer att ge ett tillskott i anlaumlggningen som maringste tas om hand Detta aumlr vanligtvis inget problem under normal drift daring anlaumlggningen aumlr ansluten till ett starkt oumlverliggande naumlt som paring ett enkelt saumltt kan ta hand om detta reaktiva tillskott Kopplas oumlverliggande naumlt bort och ersaumltts med ett mobilt reservkraftverk kommer detta ensamt vara tvunget att hantera det eventuella reaktiva oumlverskottet Det kapacitiva bidrag en ledning genererar ges ur foumlljande samband (Petterson och Blomqvist 1986)

21 CCC QQQ += [ ]var (59) daumlr

1CQ aumlr det kapacitiva bidraget fraringn den foumlrsta halvan av ledningen

2CQ aumlr det kapacitiva bidraget fraringn den sista halvan av ledningen Dessa storheter kan beraumlknas med sambanden (510) och (511) som foumlljer nedan (Petterson och Blomqvist 1986)

211 2

2 UC

fQC sdotsdotsdotsdot= π [ ]var (510)

222 2

2 UC

fQC sdotsdotsdotsdot= π [ ]var (511)

daumlr f frekvensen Hz C kapacitansen F

1U inmatningsspaumlnningen V

2U utmatningsspaumlnningen V

20

533 Aktiva och reaktiva foumlrluster i ledningar

Varje ledning inneharingller en resistans och en reaktans vilka ger upphov till aktiva och reaktiva foumlrluster Eftersom dessa foumlrluster tillkommer utoumlver sjaumllva lasten behoumlver dessa adderas foumlr att faring de totala aktiva och reaktiva effekterna Det aumlr dessa foumlrluster plus sjaumllva lasten som det mobila reservkraftverket maringste klara av att hantera De aktiva och reaktiva foumlrlusterna beraumlknas genom sambanden (512) och (513) nedan

2

2

22

2

2

2

minussdot+

sdot=

U

QQR

U

PRP C

LedningLedningf [ ]W (512)

( )21

2

2

22

2

2

2CC

CLedningLedningf QQ

U

QQX

U

PXQ +minus

minussdot+

sdot= [ ]var (513)

daumlr R resistansen Ω X reaktansen Ω Foumlr att faring en indikation paring hur stora tillskott ocheller foumlrluster som uppstaringr i en ledning goumlrs en beraumlkning foumlr en kabel respektive luftledning enligt angivna data nedan

Tabell 51 Inparametrar foumlr jaumlmfoumlrelse av tillskottfoumlrluster i ledningsnaumlt Luftledning (Al) Kabel (Al)

Spaumlnning (V) 11000 11000 Tvaumlrsnittsarea (mm2) 99 95 Ledningslaumlngd (km) 10 10 Aktivt effektuttag (kW) 50 50 Effektfaktor vid last 085 085 Kapacitans (microFkm) 0009 033 Ledningsresistans (Ωkm) 02855 02975 Ledningsreaktans (Ωkm) 1085 09739

Anvaumlnds vaumlrdena fraringn tabell 51 i sambanden 510 511 512 513 och ingen haumlnsyn tas till spaumlnningsfall i ledningen kan de aktiva respektive reaktiva foumlrlusterna beraumlknas Beraumlkningarna aumlr gjorda i Matlab och beraumlkningskoden finns i bilaga 2 Resultaten presenteras i tabell 52 nedan

Tabell 52 Resultat av jaumlmfoumlrelse mellan luftledning och kabel Luftledning (Al) Kabel (Al)

Reaktiv last (kvar) 310 310 Aktiva foumlrluster (kW) 0083 0086 Reaktiva foumlrluster (kvar) -333 -12542 Reaktivt netto (kvar) 2767 -9442

21

Som kan ses i tabell 52 behoumlver reservelverket generera 2767 kvar i fallet med luftledning medan i fallet med kabel kommer ett oumlverskott paring 9442 kvar att skapas Detta reaktiva oumlverskott kommer ha en motsatt riktning i foumlrharingllande till den aktiva effekten d v s tillbaka i mot reservelverket Detta reaktiva oumlverskott maringste saringledes tas om hand av reservelverket

534 Konsekvenser foumlr mobil reservkraft

Som kan ses utifraringn resultaten i tabell 52 ovan aumlr de aktiva foumlrlusterna i baringde luftledning och kabel relativt smaring Eftersom dessa foumlrluster aumlr smaring kommer de inte belasta ett mobilt reservelverk saumlrskilt mycket i foumlrharingllande till den last som kunderna tar ut Jaumlmfoumlrs de reaktiva foumlrlusterna som en tio kilometers mellanspaumlnningsledning ger upphov till med de aktiva foumlrlusterna aumlr de foumlrstnaumlmnda foumlrlusterna betydligt houmlgre Beroende paring om elnaumltet aumlr uppbyggt av luftledning eller kabel kommer detta faring vaumlldigt skilda konsekvenser foumlr det mobila reservkraftverk som ska leverera elenergi till den bortkopplade anlaumlggningen Jaumlmfoumlrs de reaktiva foumlrlusterna i luftledningen med kabeln kan det enkelt konstateras att luftledningen endast tillfoumlr en mindre del av den reaktiva effekt som reservkraftverket annars hade faringtt producera Kabeln kommer daumlremot att generera en avsevaumlrt mycket stoumlrre maumlngd reaktiv effekt aumln luftledningen I ovanstaringende exempel genererar kabeln drygt 37 garingnger mer reaktiv effekt aumln luftledningen Detta betyder att reservkraftverket maringste kunna konsumera detta oumlverskott av reaktiv effekt som kabeln genererar Det aumlr saringledes en foumlrutsaumlttning att det mobila reservelverket kan konsumera det reaktiva oumlverskott som inte tas ut av kunderna Kan inte det mobila reservkraftverket konsumera reaktiv effekt kommer det reaktiva effektuttaget hos kund vara en begraumlnsande faktor foumlr moumljlig ledningslaumlngd

22

6 Transformatorer Transformatorer kan ur elektrisk synvinkel ses som en resistans R och en reaktans X paring samma saumltt som en ledning Foumlr att beraumlkna transformators resistans och reaktans behoumlvs uppgifter om de procentuella resistans respektive reaktansspaumlnningsfallet er ex Dessa kan enkelt tas fram foumlr en specifik transformator i t ex Facilplus spatialE som aumlr EON Elnaumlts naumltinformationssystem Oumlnskas daumlremot generella vaumlrden foumlr en transformator kan ABBs tabell foumlr standardtransformatorer anvaumlndas vilken visas i bilaga 9 I ABBs tabell aumlr endast den procentuella kortslutningsspaumlnningen ek given och den beraumlknas enligt samband 61 nedan

22xrk eee += [ ] (61)

Anledningen till att endast ek aumlr angiven aumlr att procentuella kortslutningsresistansen er alltid aumlr relativt liten i foumlrharingllande till procentuella kortslutningsreaktansen ex och daring goumlrs ofta approximationen er = 0 vilket ger ex asymp ek Foumlr att sedan beraumlkna kortslutningsresistansen RT och kortslutningsreaktansen XT anvaumlnder man sambanden 62 och 63 nedan (Petterson och Blomqvist 1986)

n

nrT

S

UeR

2

100sdot= [ ]Ω (62)

n

nxT

S

UeX

2

100sdot= [ ]Ω (63)

daumlr Un den huvudspaumlnning som transformatorresistansen haumlnfoumlrs till kV Sn transformatorns maumlrkeffekt MVA

62 Foumlrluster i en transformator

En distributionstransformator ger upphov till tre olika typer av foumlrluster

bull Tomgaringngsfoumlrluster ][WPtomgaringng bull Belastningsfoumlrluster ][WPbelastning bull Reaktiva foumlrluster [var]foumlrlustQ

Dessa foumlrluster beskrivs under respektive rubrik nedan

621 Tomgaringngsfoumlrluster

Tomgaringngsfoumlrlusterna i en transformator aumlr helt oberoende av den anslutna lasten Dessa beror istaumlllet helt paring transformatorns storlek desto stoumlrre transformator desto stoumlrre tomgaringngsfoumlrluster En tillaumlmpbar tumregel aumlr att tomgaringngsfoumlrlusterna aumlr i storleksordningen 02 procent utav transformatorns maumlrkeffekt (Lindahl 2006) Foumlr en transformator med maumlrkeffekten 200 kVA kommer saringledes tomgaringngsfoumlrlusterna vara

23

WPtomgaringng 4002000000020 =sdot=

Tomgaringngsfoumlrlusterna aumlr saring smaring i foumlrharingllande till transformatorns maumlrkeffekt att de i maringnga sammanhang antas vara foumlrsumbara

622 Belastningsfoumlrluster

Belastningsfoumlrlusterna i en transformator beror av hur stor belastningsgraden aumlr En tumregel aumlr att vid full last aumlr belastningsfoumlrlusterna i storleksordningen 1 procent av transformatorns maumlrkeffekt (Lindahl 2006) Foumlr en transformator med maumlrkeffekten 200 kVA kommer saringledes belastningsfoumlrlusterna att vara

WPbelastning 2000200000010 =sdot=

Aumlven belastningsfoumlrlusterna aumlr foumlrharingllandevis smaring jaumlmfoumlrt med transformatorns maumlrkeffekt Som har naumlmnts tidigare goumlrs ibland approximationen ex asymp ek och er = 0 vilket betyder att ingen haumlnsyn tas till de aktiva foumlrlusterna utan enbart till de reaktiva foumlrlusterna

623 Reaktiva foumlrluster

De stoumlrsta och inte foumlrsumbara foumlrlusterna i en transformator aumlr de reaktiva foumlrlusterna Naumlr dessa foumlrluster beraumlknas antas tomgaringngsfoumlrlusterna vara foumlrsumbara och att transformatorn aumlr fullt belastad Belastningsfoumlrlusterna antas vara 1 procent utav transformatorns maumlrkeffekt vilket ger en foumlrlust paring 2000 W enligt tidigare beraumlkning Foumlr att kunna beraumlkna de reaktiva foumlrlusterna foumlr en 200 kVA transformator behoumlvs uppgifter om re och xe Dessa aumlr haumlmtade fraringn en standard 200 kVA transformator hos EON Elnaumlt

Foumlrharingllandet ggre

e

r

x 331783

asymp= visar sedan hur stora de reaktiva foumlrlusterna aumlr i

foumlrharingllande till de aktiva foumlrlusterna I detta fall aumlr de reaktiva foumlrlusterna cirka tre garingnger stoumlrre aumln de aktiva foumlrlusterna De reaktiva foumlrlusterna i en 200 kVA transformator aumlr daumlrmed i storleksordningen

var600020003 kQ foumlrlust =sdotasymp Detta betyder att den reaktiva foumlrlusten i en 200 kVA transformator aumlr cirka 3 procent av dess maumlrkeffekt (Johansson 2006)

24

7 Det mobila reservkraftverket De mobila reservkraftverk som aumlr taumlnkta att anvaumlndas i mellanspaumlnningsnaumltet aumlr i storleksordningen 100-800 kVA daumlr de flesta aumlr utrustade med en synkrongenerator Teoretiskt innebaumlr detta bland annat att generatorns foumlrmaringga att producera alternativt konsumera reaktiv effekt kan styras Ska generatorn leverera reaktiv effekt till elnaumltet ska I m gt Im0 och kallas daring foumlr oumlvermagnetiserad medan om den ska konsumera reaktiv effekt ska I m lt Im0 och kallas daring foumlr undermagnetiserad Rent praktiskt styrs magnetiseringsstroumlmmen av generatorns spaumlnningsregulator som i sin tur maumlter naumltspaumlnningen (Alfredsson och Cronqvist 1996) Ses detta ur en teoretisk synvinkel bestaumlms magnetiseringsbehovet av sambandet 71 nedan

0m

m

n

r

I

I

U

E= (71)

daumlr Er inducerad emk (fas till jord) V Un generatorns maumlrkspaumlnning V I bild 71 visas ovanstaringende storheter i en schematisk bild oumlver en synkrongenerator

Bild 71 Schematisk bild oumlver en synkrongenerator

Den aktiva effekten P i en synkronmaskin paringverkas inte av aumlndringar som t ex naumltspaumlnningsvariationer eller variationer av emkn utan bestaumlms av den mekaniska axeleffekten som motorn levererar Den aktiva effekten beraumlknas med hjaumllp av samband 72 nedan

d

fr

X

UEP

Θsdotsdotsdot=

sin3 [ ]W (72)

Som tidigare naumlmnts kommer den inducerade emkn Er att foumlraumlndras daring magnetiseringsstroumlmmen Im varieras Foumlr att foumlrhindra att den aktiva effekten P foumlraumlndras samtidigt som magnetiseringsstroumlmmen Im varieras kommer samtidigt belastningsvinkeln Θ att aumlndras

25

Naumlr det gaumlller den reaktiva effekten Q saring aumlr den vid en konstant naumltspaumlnning till stor del beroende av den inducerade emk Er men aumlven till en mindre del av den aktiva effektens storlek Denna ger upphov till en del av den reaktiva spaumlnningen (XdIa) vilken svarar direkt mot den aktiva stroumlmmen Iacosφ och denna kraumlver en viss reaktiv effekt Den reaktiva effekten beraumlknas genom samband 73 nedan

d

fr

d

f

X

UE

X

UQ

Θsdotsdotsdotminus

sdot=

cos33 2

[ ]var (73)

daumlr Qlt0 oumlvermagnetisering Qgt0 undermagnetisering Foumlr att se hur alla storheter haumlnger samman visas tvaring olika visardiagram i bild 72 ett foumlr oumlvermagnetisering och ett foumlr undermagnetisering I baringda visardiagrammen aumlr statorstroumlmmen Ia riktstorhet (Alfredsson och Cronqvist 1996)

Bild 72 Visardiagram foumlr oumlver- respektive undermagnetisering

Foumlr en synkrongenerator finns det ett antal begraumlnsningar naumlr det gaumlller dess foumlrmaringga att producera och konsumera effekt Dessa begraumlnsningar aumlr naturligtvis vaumlsentliga att kaumlnna till innan ett reservelverk kopplas in och ensamt ska foumlrse en anlaumlggning med elenergi Naumlr det gaumlller synkrongeneratorer finns det fyra stabilitetsgraumlnser som generatorn maringste haringlla sig inom foumlr att generatorn ska fungera paring avsett vis (Samuelsson 2006) De fyra stabilitetsgraumlnserna aumlr

1 Rotorns uppvaumlrmningsgraumlns bestaumlmmer |E|max 2 Statorns uppvaumlrmningsgraumlns bestaumlmmer |S|max och |IA|max 3 Motorns maximala axeleffekt bestaumlmmer Pmax 4 Generatorns laumlgsta magnetisering bestaumlmmer |E|min

Foumlr att aringskaringdliggoumlra hur ovanstaringende stabilitetsgraumlnser paringverkar generatorns effektgraumlnser har dessa ritats in i ett saring kallat kapabilitetsdiagram Detta visas i bild 73 nedan

26

Bild 73 Kapabilitetsdiagram foumlr en synkrongenerator

I bild 73 ovan visar den markerade ytan arbetsomraringdet foumlr generatorn Begraumlnsningslinjerna ett och tvaring aumlr satta foumlr att inte temperaturen i rotor respektive stator ska bli foumlr houmlga och foumlrstoumlra generatorn Som kan ses i bild 73 ovan begraumlnsar dessa baringde generatorns moumljlighet till att leverera aktiv respektive reaktiv effekt samt att absorbera reaktiv effekt utanfoumlr det markerade omraringdet Skaumlrningspunkten mellan begraumlnsningslinje ett och tvaring anger normalt generatorns maumlrkdriftdata naumlr det gaumlller levererad aktiv- och reaktiv effekt Anledningen aumlr att dessa baringda linjers skaumlrningspunkt motsvarar ett optimum foumlr levererad aktiv- och reaktiv effekt Begraumlnsningslinje tre markerar den maximala aktiva effekt motorn kan laumlmna paring axeln som sammankopplar motor och generator Den fjaumlrde och sista begraumlnsningslinjen visar generatorns laumlgsta magnetisering foumlr att kunna fasas paring elnaumltet Aumlr magnetiseringen laumlgre riskeras ett saring kallat ur fas-fall farings vilket betyder att generatorn inte kommer arbeta vid samma faslaumlge som det elnaumlt den ansluts till Arbetar inte generatorn vid samma faslaumlge som elnaumltet maringste den kopplas bort och kommer saringledes inte att tillfoumlra naringgon elenergi till det anslutna elnaumltet vilket aumlr dess normala uppgift Naumlr ett mobilt reservkraftverk ansluts till ett elnaumlt och ensamt ska foumlrse anlaumlggningen med elenergi aumlr det viktigt att den aktiva och reaktiva effekten aldrig kommer utanfoumlr det markerade omraringdet i bild 73 Skulle detta haumlnda kommer med stoumlrsta sannolikhet reservkraftverkets effektskydd loumlsa ut med resultatet att elleveransen upphoumlr omedelbart ABB som aumlr en av landets ledande tillverkare av reservkraftverk har ett stoumlrre utbud av olika storlekar och modeller men anvaumlnder enbart synkrongeneratorer fraringn Stamford Dessa generatorer aumlr inte konstruerade foumlr att kunna absorbera reaktiv effekt De generatorer som levereras med reservkraftverken fraringn ABB i dag kan alltsaring

27

enbart arbeta med induktiva laster vilket betyder att ledningen inte faringr generera mer reaktiv effekt aumln vad lasten konsumerar (Hagelin 2006) Detta kommer saringledes att bli viktigt att taumlnka paring naumlr en liten last tillsammans med en laumlngre mellanspaumlnningskabel ansluts till ett reservkraftverk och ensamt ska foumlrse anlaumlggningen med elenergi Skulle kabeln generera mer reaktiv effekt aumln vad kunderna foumlrbrukar innebaumlr det att generatorn hamnar i den nedre halvan i bild 73 vilket innebaumlr att generatorn maringste konsumera reaktiv effekt Detta betyder att laringnga mellanspaumlnningskablar tillsammans med smaring effektuttag kommer bli en begraumlnsande faktor vid oumlverfoumlring av reservkraft i mellanspaumlnningelnaumltet

28

8 Beraumlkning av effektbehov och ledningslaumlngd Foumlr att faring en uppfattning om hur laringnga straumlckor elenergin fraringn reservkraftverken kan oumlverfoumlras presenteras i detta kapitel tvaring olika fall dels ett generellt dels ett verkligt naumlt Anledningen till att denna uppdelning aumlr gjord aumlr foumlr att foumlrst se hur laumlngden paring mellanspaumlnningsledningen paringverkar det mobila reservelverket generellt Det verkliga naumltet kommer sedan att ge en indikation paring hur det skulle se ut i ett naumlt daumlr vinsten hade varit stor om man kunde oumlverfoumlra reservkraften i mellanspaumlnningsnaumltet Foumlr att kunna goumlra noumldvaumlndiga beraumlkningar har tre olika program anvaumlnts Facilplus Spartial Excel och PSSE

81 Beraumlkningsprogram program

811 Facilplus Spatial

Facilplus Spatial aumlr ett naumltinformationssystem som anvaumlnds inom energibranschen och aumlr framtaget av ABB och Digpro AB Systemet finns i flera olika utfoumlrande beroende paring vad det ska anvaumlndas till Flera elnaumltsfoumlretag daumlribland EON Elnaumlt anvaumlnder sig av detta system som heter Facil SpatialE I systemet finns ett antal olika digitala kartor daumlr alla komponenter aumlr inritade enligt sina verkliga koordinater Paring EON Elnaumlt aumlr aumlven systemet kopplat till driftoumlvervakningssystemet Eldorado och affaumlrssystemet SAP I och med kopplingen till SAP finns noumldvaumlndiga kunduppgifter som t ex var kunden aumlr ansluten samt hur stor elfoumlrbrukningen aumlr per aringr Effektberaumlkning I Facilplus finns moumljligheten att goumlra effektberaumlkningar foumlr t ex en naumltstation Detta kan goumlras i och med att energifoumlrbrukningen per aringr finns att tillgaring via SAP Naumlr energifoumlrbrukningen per aringr aumlr kaumlnd kan belastningen P approximativt beraumlknas genom att anvaumlnda Velanders metod (Petterson och Blomqvist 1986)

WkWkPVelander sdot+sdot= 21 [ ]kW (81)

daumlr W energiuttaget aringrkWh k1 konstant k2 konstant Konstanterna k1 och k2 aumlr erfarenhetsmaumlssigt erharingllna konstanter som varierar mellan olika belastningar som beraumlknas med hjaumllp av maumltningar i befintligt elnaumlt I bilaga 1 visas EON Elnaumlts samtliga Velander konstanter foumlr alla deras kundkategorier Foumlr att sedan beraumlkna den reaktiva effekten Q anvaumlnds samband 82 nedan

ϕtansdot= PQ [ ]vark (82)

daumlr φ beraumlknas med hjaumllp av effektfaktorn cos φ som aumlr uppskattad foumlr olika typer kunder och varierar mellan 085-098 som kan ses i bilaga 1

29

812 Excel

Foumlr att se hur ett elnaumlt kommer att paringverka ett reservkraftverk behoumlver ett antal parametrar beraumlknas och det goumlrs i Excel I och med att elnaumltet till viss del aumlr foumlrenklat goumlrs endast beraumlkningar foumlr mellanspaumlnningsledningar och transformatorer Ledningar De parametrar som behoumlver beraumlknas foumlr mellanspaumlnningsledningarna aumlr resistansen Rledning reaktansen Xledning och susceptansen Bledning Hur dessa beraumlkningar aumlr gjorda visas i kapitel 53 Transformatorer Foumlr transformatorer behoumlvs enbart vaumlrde paring dess resistans RT och reaktans XT beraumlknas Hur dessa beraumlkningar aumlr gjorda visas i kapitel 6

813 Beraumlkningar PSSE

PSSE aumlr ett planeringsprogram foumlr elektrisk oumlverfoumlring som aumlr framtaget och utvecklat av Siemens PTI Foumlrsta utgaringvan av programmet kom 1976 och i dag anvaumlnds det i 123 laumlnder vaumlrlden oumlver (Siemens PTI 2006) Programmet har anvaumlnts till att rita upp och beraumlkna baringde verkliga och generella elnaumlt foumlr att paring ett tydligt saumltt kunna se hur laumlngden paring mellanspaumlnningsledningarna paringverkar ett mobilt reservkraftverk Naumlr beraumlkningar i PSSE goumlrs behoumlver en resistans R en reaktans X och en susceptans B anges foumlr varje ledning medan det raumlcker med en resistans och en reaktans foumlr transformatorerna Alla storheter maringste sedan goumlras om till enheten per unit (PU) Detta goumlrs enligt sambanden 83 84 85 nedan

2bas

basUP

U

SRR sdot= Ω [ ]UP (83)

2bas

basUP

U

SXX sdot= Ω [ ]UP (84)

2bas

basSUP

U

SBB sdot= [ ]UP (85)

Tillsammans med ledningarnas och transformatorernas inparametrar laumlggs lasten in paring laumlmplig skena Programmet aumlr uppbyggt saring att alla inparametrar anges i en sk sav-fil daumlr all data finns Till detta kopplas en schematisk bild daumlr elnaumltet ritas upp en sk sld-fil Naumlr sedan programmet ska utfoumlra beraumlkningarna saring synkroniseras de baringda filerna med varandra och resultaten presenteras i den schematiska bilden

30

Reaktivt effekttutag vid olika laster

-100

-80

-60

-40

-20

0

20

40

60

80

100

120

2 4 6 8 10

Ledningslaumlngd (km)

Reakti

vt

eff

ektu

ttag

(kvar)

Luftlednig P=150 kW

Kabel P=150 kW

Kabel P=100 kW

Kabel P=50 kW

82 Generellt elnaumlt

Foumlr att faring en god uppfattning om hur stort geografiskt omraringde ett mobilt reservkraftverk med varierande storlek kan hantera foumlr en given belastning har ett generellt elnaumlt anvaumlnts Det generella elnaumltet aumlr uppbyggt i PSSE enligt bild 81 nedan

Bild 81 Generellt elnaumlt uppbyggt i PSSE

Som kan ses i bild 81 ovan bestaringr det generella elnaumltet av en matande respektive en mottagande naumltstation som foumlrbinds med en mellanspaumlnningsledning I den matande naumltstationen har en relativt stor transformator installerats saring att den inte kommer att bli en begraumlnsande faktor I den mottagande naumltstationen aumlr transformatorn dimensionerad foumlr att klara lasten Som tidigare visats i rapporten aumlr det laumlngden paring mellanspaumlnningsledningen som kommer att spela en stor roll daring den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckningen ska bestaumlmmas Foumlr att tydligt visa storleksskillnaden i det kapacitiva bidrag som en kabel ger upphov till jaumlmfoumlrt med en luftledning har ovanstaringende naumlt ritats upp i PSSE Foumlr att PSSE ska kunna utfoumlra beraumlkningarna behoumlver ett antal parametrar matas in i programmet Dessa har beraumlknats i ett Excel-blad som visas i bilaga 3 Eftersom det mobila reservkraftverket inte kan absorbera reaktiv effekt aumlr den aumlr moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan dels beroende av hur mycket reaktiv effekt ledningen genererar dels hur stort det reaktiva effektuttaget ur anlaumlggningen aumlr Detta betyder att desto houmlgre reaktiva effektuttaget aumlr desto laumlngre aumlr moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan I exemplet nedan har den aktiva lasten satts till 50 100 respektive 150 kW och med en effektfaktor lika med 085 Resultaten fraringn beraumlkningarna visas i bild 82 nedan

Bild 82 Belastningsstorlekens inverkan paring den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan

31

Enligt EON Elnaumlts indelning av kundkategorier som presenteras i bilaga 1 kan det utlaumlsas att effektfaktorn foumlr de olika kundkategorierna varierar mellan 085 ndash 098 Genom att anvaumlnda effektfaktorn 085 som i exemplet ovan kommer lasten foumlrbruka relativt mycket reaktiv effekt vilket betyder att den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan kommer att bli laringng Hade daumlremot effektfaktorn 098 anvaumlnts skulle lasten i princip inte foumlrbruka naringgon reaktiv effekt alls vilket skulle minska den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan radikalt Anvaumlndandet av effektfaktorn 085 ger saringledes det mest gynnsamma fallet Hur stor inverkan effektfaktorn har paring den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan visas i bild 83 Raumlkneexemplet aumlr utfoumlrt paring samma saumltt som exemplet ovan foumlr kabeln med belastningen 50 kW Den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan har istaumlllet beraumlknats foumlr fyra olika effektfaktorer 085 090 095 och 098

Reaktivt effektuttag vid cos fi variation foumlr en kabel med belastningen 50 kW

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

1 2 3 4

Ledningslaumlngd (km)

Reati

vt

eff

ektu

ttag

(kvar)

cos fi=085

cos fi=090

cos fi=095

cos fi=098

Bild 83 Effektfaktorns inverkan paring den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan

821 Konsekvenser foumlr reservkraft

Som tydligt kan ses i bild 82 kommer kabeln generera avsevaumlrt mycket mer reaktiv effekt aumln luftledningen och daumlrmed minska den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan Det kan konstateras att storleken paring lasten och effektfaktorn kommer spela en stor roll daring den maximala oumlverfoumlringsstraumlckan foumlr kabeln ska bestaumlmmas Daumlrmed aumlr det svaringrt att ange naringgon generell laumlngdbegraumlnsning foumlr kabelalternativet men aumlr lasten saring laringg som 50 kW med effektfaktorn 085 kommer den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan vara mindre aumln tre kilometer Daumlremot foumlr luftledningen som endast genererar en liten maumlngd reaktiv effekt kommer inte storleken paring lasten och effektfaktorn vara avgoumlrande foumlr den maximala oumlverfoumlringsstraumlckan Med tanke paring att reservelverken fraringn ABB inte kan ta hand om naringgot reaktivt oumlverskott aumlr det sjaumllvklart av stor vikt att mellanspaumlnningsledningen inte genererar mer reaktiveffekt aumln vad lasten konsumerar Av detta generella exempel kan slutsatsen dras att smaring reaktiva uttag i kombination med laringnga mellanspaumlnningskablar kan komma begraumlnsa oumlverfoumlringsstraumlckan avsevaumlrt jaumlmfoumlrt med mellanspaumlnningsluftledningar

32

83 Verkligt elnaumlt

Foumlr att faring en ungefaumlrlig uppfattning om hur stort geografiskt omraringde ett mobilt reservkraftverk kan hantera foumlr en given belastning har aumlven beraumlkningar utfoumlrts foumlr ett verkligt naumlt Anledningen till detta aumlr att faring saring stor verklighetsfoumlrankring som moumljligt De mobila reservkraftverk som aumlr taumlnkta att anvaumlndas aumlr i storleksordningen 100 ndash 800 KVA vilket betyder att baringde lastuttaget och oumlverfoumlringsstraumlckan kommer att bli begraumlnsad Det verkliga elnaumltet kommer att ge en indikation paring hur det kan taumlnkas se ut i ett verkligt elnaumlt daumlr det reaktiva effektuttaget aumlr relativt litet och oumlverfoumlringsstraumlckan relativt laringng Eftersom de mobila reservkraftverken som aumlr taumlnkta att anvaumlndas aumlr relativt smaring effektmaumlssigt kommer de inte klara av de laster som farings i taumltorter om ett par naumltstationer kopplas samman De elnaumlt som kommer att ingaring i beraumlkningarna kommer daumlrfoumlr vara ett landsbygdsnaumlt daumlr belastningen aumlr laringg och utspridd oumlver ett stoumlrre geografiskt omraringde Det aumlr aumlven i landsbygd det aumlr mest intressant med reservkraft paring grund av avsaknaden av omkopplingsmoumljligheter Det elnaumlt som slutligen valdes i samraringd med Christer Eliasson naumltplanerare paring EON Elnaumlt var ett relativt nytt kabelnaumlt i Loumlnsboda (LBA) i nordoumlstra Skaringne daumlr EON Elnaumlt har foumlrberett ett par markstationer foumlr anslutning av mobil reservkraft (Eliasson 2006) Anledningen aumlr att belastningarna aumlr relativt smaring och foumlrdelade paring flera mindre transformatorstationer med litet stoumlrre inboumlrdes avstaringnd I ett saringdant naumlt som finns i LBA fack 4 kommer vinsten att bli stor om EON Elnaumlt endast behoumlver ansluta ett mobilt elverk istaumlllet foumlr sju Foumlr det utvalda kablade elnaumltet har beraumlkningar genomfoumlrts enligt den tidigare beskrivna beraumlkningsgaringngen Fraringn Facilplus har kartan med inritade ledningar och naumltstationer haumlmtas den visas i bilaga 4 Som kan ses paring kartan aumlr detta ett glesbyggdsomraringde med lite stoumlrre avstaringnd mellan naumltstationerna I bilaga 5 visas normalkopplingsschemat foumlr LBA fack 4 som tydligare visar hur naumltstationerna aumlr foumlrbundna med varandra I bilaga 6 visas det Excel-blad daumlr alla inparametrar som maringste anges i PSSE aumlr beraumlknade och sammanstaumlllda Naumlr beraumlkningen vaumll aumlr gjord i PSSE visas alla resultaten i de schematiska filerna se bilaga 7 Beraumlkningarna aumlr gjorda baringde foumlr elnaumltet saring som det ser ut i dag men aumlven paring samma elnaumlt daring all kabel ersatts med oisolerad samt isolerad luftledning med motsvarande ledningsarea Eftersom kapacitansen per kilometer aumlr i princip lika stor foumlr baringde oisolerad och isolerad luftledning kommer dessa anses vara likvaumlrdiga naumlr det gaumlller lednings reaktiva generering Baringda fallen har samma totala ledningslaumlngd vilken aumlr 6775 meter men som har naumlmnts tidigare skiljer luftledning sig aringt jaumlmfoumlrt med kabel daring det gaumlller generering av reaktiv effekt Resultatet presenteras i bild 84 nedan

33

LBA-fack 4

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90k

Va

r Kabel

Oisolerad luftledning

Isolerad luftledning

Bild 84 Reaktivt effektuttag i LBA ndash fack 4

Som kan ses i bild 84 ovan behoumlver generatorn endast generera knappt 20 kvar om det befintliga kabelnaumltet anvaumlnds vid topplast ty Velanders metod ger topplasten Vid laringglasttillfaumlllen exempelvis sommar skulle det reaktiva effektuttaget fraringn kunderna raumlcka till att taumlcka det reaktiva oumlverskottet fraringn kabeln Daumlrmed kan det haumlnda att vid vissa lasttillfaumlllen inte aumlr moumljligt att reservkraftsmata LBA fack 4 Skulle i staumlllet kabelnaumltet ersaumlttas med ett likvaumlrdigt luftledningsnaumlt kommer generatorn behoumlva generera drygt 80 kvar Anledningen till detta aumlr som sagts och visats tidigare att en kabel genererar avsevaumlrt mycket mer reaktiv effekt aumln en luftledning Skulle kablarna generera mer reaktiv effekt aumln vad kunderna foumlrbrukar skulle anlaumlggningen inte kunna anslutas till ett mobilt reservkraftverk Hade det daumlremot funnits reservelverk i laumlmplig storlek paring marknaden som hade kunnat undermagnetiseras och daumlr med att ta hand om det reaktiva oumlverskott som skapats av kablarna hade situationen varit en annan Som situationen aumlr i dag maringste en viss foumlrsiktighet tillaumlmpas daring lasten aumlr liten och oumlverfoumlringsstraumlckan aumlr lite laumlngre i ett kablat mellanspaumlnningsnaumltet Skulle daumlremot elnaumltet i LBA - fack 4 varit ett luftledningsnaumlt hade inte denna begraumlnsning funnits Sammanfattningsvis kan det i detta fall konstateras att det kablade elnaumltet aumlr att foumlredra framfoumlr mot luftledningsalternativet Laumlgre braumlnslekonsumtion samt moumljlighet till ett houmlgre aktivt effektuttag aumlr naringgra av foumlrdelarna

34

9 Ekonomisk jaumlmfoumlrelse Foumlr att faring en indikation paring hur det ekonomiska utslaget kommer att se ut daring ett mellanspaumlnningsnaumltet anvaumlnds foumlr oumlverfoumlring av reservkraft har ett raumlkneexempel staumlllts upp i det tidigare anvaumlnda elnaumltet LBA-fack 4 I exemplet har sju olika fall jaumlmfoumlrts med varandra dessa aumlr

bull Oisolerad luftledning utan reservkraft bull Oisolerad luftledning med reservkraft bull Isolerad luftledning utan reservkraft bull Isolerad luftledning med reservkraft bull Kabel utan reservkraft bull Kabel med reservkraft bull Befintlig luftledning som senare ersaumltts med kabel med reservkraft

Nedan visas en foumlrklaring till de parametrar som finns med i raumlkneexemplet Dessa aumlr uppdelade i fasta respektive roumlrliga kostnader vilka summeras ihop foumlr respektive fall De fasta kostnaderna aumlr summan av de aringrliga kapital- och underharingllskostnaderna medan de roumlrliga kostnaderna aumlr kostnader foumlr reservkraft samt avbrottsersaumlttning Dessa aumlr direkt beroende av det aktuella elnaumltets avbrotts- respektive felfrekvens I denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse har alla administrativa kostnader foumlrsummats och ingen haumlnsyn har tagits till hur varumaumlrket skadas av t ex laringnga elavbrott

91 Foumlrklaring till den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen

911 Fasta kostnader

Investeringskostnad per km Investeringskostnaden avser endast mellanspaumlnningsnaumltet vilken varierar mellan olika ledningstyper Kostnaderna aumlr haumlmtade ifraringn EBR (P1) 2006 I det verkliga elnaumltet (LBA) minskar ledningsarean laumlngre ut vilket det inte kommer tas naringgon haumlnsyn till i den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen daumlr samma area har anvaumlnts till hela straumlckan Anledningen till detta aumlr att kostnaden foumlr att garing upp eller ner ett steg i area foumlr respektive ledningstyp aumlr relativt liten Alla beraumlkningar har daumlrfoumlr gjorts foumlr en representativ ledningsarea 95 mm2 Total investeringskostnad Denna visar den totala investeringskostnaden foumlr hela ledningsstraumlckan det vill saumlga kostnaden per kilometer ledning garingnger det verkliga elnaumltets laumlngd (LBA) Kapitalkostnad Investeringskostnaden som goumlrs i ett elnaumlt genererar en kostnad foumlr det kapital som aumlr investerat EON Elnaumlt tillaumlmpar en kalkylraumlnta paring 8 procent

35

Aringrlig kostnad EON Elnaumlt skriver av sina anlaumlggningar paring 40 aringr vilket ger en aringrlig kostnad genom att dela investeringskostnaden med avskrivningstiden Underharingllskostnad Underharingllskostnaden foumlr baringde oisolerad - och isolerad luftledning aumlr satt till 2 procent av investeringskostanden Foumlr jordkabel aumlr den satt till 02 procent Summa fast aringrlig kostnad Denna kostnad visar vad den aringrliga fasta kostnaden kommer vara foumlr ett elnaumlt Denna inkluderar saringledes enbart avskrivningar och underharingllskostnader

912 Roumlrliga kostnader

Avbrottsfrekvens Denna beskriver hur maringnga avbrott en viss ledningstyp har per aringr och per 100 km ledning Foumlr oisolerad luftledning aumlr antalet fel uppdelat i kvarstaringende- respektive oumlvergaringende fel Kvarstaringende fel betyder att felet maringste aringtgaumlrdas fysiskt och behoumlver sektioneras bort foumlr reparation De kvarstaringende felen aumlr 2 stycken per aringr och 100 km ledning (Roos 2005) Oumlvergaringende fel kan exempelvis vara en aringterinkoppling som orsakats av ett traumld som stoumltt till en ledning vid blaringsigt vaumlder Eftersom de oumlvergaringende felen aumlr kortvariga kommer det aldrig bli aktuellt att ansluta reservkraft i samband med dessa fel Daumlrmed tas dessa fel inte med i avbrottsfrekvensen Foumlr isolerad luftledning har de kvarstaringende felen satts till tvaring tredjedelar av avbrottsfrekvensen foumlr oisolerad luftledning (Kristiansson 2006) Foumlr kabel aumlr antalet fel uppdelade i inre fel i kabeln t ex treeing och fel som aumlr orsakade paring grund av yttre aringverkan t ex graumlvskador Eftersom baringda typerna av fel kommer resultera i ett avbrott i elleveransen summeras dessa till en gemensam avbrottsfrekvens foumlr kabel Inre fel aumlr satt till 02 och yttre fel aumlr satt 04 vilket betyder att den gemensamma avbrottsfrekvensen aumlr satt till 06 fel per aringr och 100 km kabel (Roos 2005) Felfrekvens Felfrekvensen aumlr framtagen paring foumlljande saumltt samtliga kunder som drabbats av mellanspaumlnningsfel laumlngre aumln tre minuter hos Svensk Energis medlemsfoumlretag dvs DARWin rapporterade under 2004 har tagits fram Av dessa har 75 procent ansetts kunna haumlnfoumlras till landsbygdselnaumlt Ur denna aringterstaringende stora volym har de mellanspaumlnningsfel som orsakat utebliven elleverans i tidsintervallen 12-lt24 samt gt=24 timmar sorterats ut Antalet fel som oumlverstiger 24 timmar oavsett laumlngd aumlr saring faring att de har summerats i en enda grupp Genom att dividera summan utsorterade fel med samtliga fel erharinglls felfrekvensen foumlr respektive tidsintervall Som kan ses i raumlkneexemplet i bilaga 8 aumlr dessa mycket smaring

36

Avbrottsersaumlttning Avbrottskostnaden foumlr respektive tidsintervall aumlr tagen fraringn den tabell 21 i denna rapport Foumlr att baumlttre avspegla den verkliga bilden i LBA fack 4 har 50 av de 60 kunderna placerats i kategorin smaringhus 16 A och resterande 10 kunder i gruppen smaringhus 20 A Driftkostnad reservelverk och fast kostnad elverk Dessa kostnader aumlr tagna fraringn EON Elnaumlts egen utredning om reservkraftberedskap (NUT 051016-001) Baringda kostnadsposterna avser hyra av reservelverk som ansluts paring traditionellt saumltt det vill saumlga ett reservelverk till varje naumltstation I denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse har driftkostnaden antagits vara den samma daring ett mobilt reservkraftverk anvaumlnds och elenergin oumlverfoumlrs i mellanspaumlnningsnaumltet Den fasta kostnaden antas daumlremot vara en femtedel saring stor daring ett reservelverk i snitt antas kunna foumlrsoumlrja fem naumltstationer daring elenergin oumlverfoumlrs i mellanspaumlnningsnaumltet Drifttimmar felkategori Drifttimmarna avser de antal timmar som reservelverken aumlr i drift vid respektive felkategori Dessa drifttimmar aumlr uppskattade till en genomsnittligt rimlig tidsperiod Uppskattningen aumlr gjord saring att reservelverket har anslutits och boumlrjat leverera elenergi i snitt tvaring till fyra timmar innan naringgon kund har varit spaumlnningsloumls i 12 timmar Naumlr vaumll kunderna faringtt tillbaka elleveransen med hjaumllp av ett reservkraftverk kommer inte det skadade elnaumltet behoumlva aringterstaumlllas i funktionsdugligt skick snarast moumljligt Kopplas daumlremot inte ett reservelverk in och aringterupptar elleveransen maringste elnaumltet aringterstaumlllas till funktionsdugligt skick snarast Daumlrmed antas det att tiden foumlr aringterstaumlllning kommer vara laumlngre om inte ett reservkraftverk ansluts Paring grund av ovanstaringende resonemang anses reservelverkets drifttid i snitt vara laumlngre aumln den avbrottstid som farings om inte reservelverket anslutits Drifttimmarna aumlr bestaumlmda saring att reservelverket i snitt boumlrjar leverera elenergi 9 timmar efter felet uppkom och aumlr daumlrefter i drift hela tidsperioden i respektive felfrekvens det vill saumlga efter 12 respektive 24 timmar Antal fel per aringr som oumlverstiger 12 h i LBA - fack 4 Denna aumlr beraumlknad paring foumlljande saumltt

( )2412100

FFLL

AF +sdotsdot

aringr

st (91)

daumlr AF Avbrottsfrekvensen foumlr luftledning respektive kabel (st100kmaringr) LL Ledningslaumlngden avser LBA - fack 4 (km) F12 Felfrekvensen efter 12 h vid mellanspaumlnningsfel enligt Darwin

driftstoumlrningsstatistik 2004 Svensk Energi F24 Felfrekvensen efter 24 h vid mellanspaumlnningsfel enligt Darwin

driftstoumlrningsstatistik 2004 Svensk Energi

37

Avbrottskostnad Avbrottskostnaden avser den kostnad som uppstaringr pga fel i mellanspaumlnningsnaumltet varje aringr I alternativet utan reservkraft uppstaringr kostnaden genom avbrottsersaumlttning till de kunder som drabbats av elavbrott laumlngre aumln 12 timmar I alternativet med reservkraft uppstaringr kostnaden genom att reservkraft installeras och samtliga kunder aringterfaringr elleveransen Reservkraften som installeras har som sagts tidigare en fast och en roumlrlig kostand Avbrottskostnaden beraumlknas enligt nedan Utan reservelverk

( ) AKAFAFLL

AF sdotsdot+sdotsdotsdot 24241212100

(kraringr) (92)

Med reservelverk

( )

AKFKFFLL

AF

AKDKDTFDTFLL

AF

sdotsdot+sdotsdot

+sdotsdotsdot+sdotsdotsdot

)2412(100

24241212100 (kraringr) (93)

daumlr A12 avbrottskostnaden i LBA efter 12 h (kr) A24 avbrottskostnaden i LBA efter 24 h (kr) DK driftkostnad reservelverk (krh) AK antalet kunder i LBA (st) FK fast kostnad foumlr reservelverk per kund (kr) DT drifttid foumlr reservkraftverken (h)

913 Summa kostnader per aringr Denna kostnad aumlr framtagen genom att kostnaderna foumlr den fasta- och roumlrliga delen summerats Resultatet visar vilket av alternativen som aumlr det mest ekonomiskt gynnsamma

92 Resultat

Sjaumllva beraumlkningen aumlr gjord i Excel och visas i bilaga 8 I tabell 91 nedan visas en sammanstaumlllning av de fasta roumlrliga samt summa kostnader ifraringn den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen Beraumlkningen aumlr gjord foumlr sju stycken olika fall

1 Nybyggnation av oisolerad luftledning utan anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

2 Nybyggnation av oisolerad luftledning med anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

3 Nybyggnation av isolerad luftledning utan anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

4 Nybyggnation av isolerad luftledning med anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

38

5 Nybyggnation av jordkabelanlaumlggning utan anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

6 Nybyggnation av jordkabelanlaumlggning med anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

7 Befintlig avskriven luftledning staringr kvar 20 aringr foumlr att sedan ersaumlttas med jordkabel I detta fall foumlrlaumlngs avskrivningstiden med 20 aringr i foumlrharingllande till de sex tidigare fallen Reservkraft anvaumlnds vid oplanerade elavbrott under hela perioden

Tabell 91 Kostnadsjaumlmfoumlrelse Fasta kostnader

(kraringr)

Roumlrliga kostnader

(kraringr)

Summa kostnader

(kraringr)

Fall 1 54 200 2 54 202 Fall 2 54 200 5 54 205 Fall 3 64 300 2 64 302 Fall 4 64 300 4 64 304 Fall 5 48 400 1 48 401 Fall 6 48 400 2 48 402 Fall 7 39 900 3 39 903 Som kan ses i tabell 91 ovan aumlr de fasta kostnaderna avsevaumlrt mycket stoumlrre aumln de roumlrliga Anledningen till detta aumlr att andelen elavbrott som oumlverstiger 12 timmar aumlr utslaget paring 75 procent av alla elavbrott vilka daring blir vaumlldigt faring och orsakar daumlrmed smaring kostnader totalt sett Som kan ses i den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen aumlr det i dagslaumlget inte loumlnsamt i naringgot av fallen att anvaumlnda reservkraft vid oplanerade elavbrott Det ska dock poaumlngteras att efter 1 januari 2011 aumlr det inte laumlngre tillaringtet att oplanerade elavbrott oumlverstiger 24 timmar Landets naumltaumlgare kommer daring inte kunna jaumlmfoumlra kostnader foumlr t ex reservkraft med kostnader foumlr avbrottsersaumlttning De kommer istaumlllet att bli tvungna att hitta loumlsningar som undviker dessa laringngvariga elavbrott Reservkraft i mellanspaumlnningsnaumlt erbjuder en saringdan loumlsning Som kan ses i denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse aumlr det mest loumlnsamt att laringta befintlig avskriven luftledning staring kvar 20 aringr som sedan ersaumltts med kabel foumlljt av att direkt ersaumltta samma luftledning med kabel Baringda dessa alternativ foumlrutsaumltter att ledningen aumlr framdragen saring att det paring ett enkelt saumltt garingr att foumlrlaumlgga kabeln i marken Om inte saring aumlr fallet kommer detta kostnadsbilden se annorlunda ut Med denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse kan det till sist konstateras att det kommer bli dyrare att ansluta reservkraft till de kunder som drabbas av elavbrott laumlngre aumln 12 timmar aumln att betala ut avbrottsersaumlttning fram t o m 1 januari 2011 foumlr exemplet LBA fack 4

39

10 Slutsatser

101 Slutsatser

Innan ett mobilt reservkraftverk ansluts till ett lansbyggdselnaumlt aumlr det viktigt att kaumlnna till hur stor den reaktiva genereringen fraringn det aktuella elnaumltet aumlr Hur stort det reaktiva bidraget aumlr beror paring hur stor den kapacitiva genereringen aumlr i elnaumltet Denna aumlr framfoumlrallt beroende av kabelnaumltets laumlngd desto laumlngre ju stoumlrre blir den kapacitiva genereringen Skillnaden mellan luftledning och kabel aumlr i dessa sammanhang stora och det maringste tas i beaktande innan ett mobilt reservkraftverk ansluts En kabel genererar avsevaumlrt mycket mer reaktiv effekt aumln en luftledning oavsett om luftledningen aumlr isolerad eller inte Problemet som kan uppstaring i ett kabelnaumlt aumlr att kablarna genererar mer reaktiv effekt aumln vad de anslutna kunderna foumlrbrukar Detta aumlr inget problem saring laumlnge det finns ett oumlverliggande elnaumlt som kan ta hand om det reaktiva oumlverskottet Naumlr det oumlverliggande naumltet kopplas bort och ett mobilt reservkraftverk ansluts maringste detta ensamt kunna ta hand om ett eventuellt reaktivt oumlverskott Reservkraftverk som klarar att absorbera reaktiv effekt finns inte paring marknaden i dag Daumlrmed kommer inte ett mobilt reservkraftverk att kunna anslutas till ett elnaumlt som genererar mer reaktiv effekt aumln vad de anslutna kunderna foumlrbrukar Denna risk finns enbart i kablade elnaumlt daumlr oumlverfoumlringsstraumlckan aumlr laringng och lasten relativt laringg Det aumlr svaringrt att ange naringgon generell laumlngdbegraumlnsning men aumlr lasten saring laringg som 50 kW med effektfaktorn 085 kommer den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan vara mindre aumln tre kilometer Enligt den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen som aumlr gjord i rapporten kan det konstateras att det i-dagslaumlget aldrig aumlr loumlnsamt att ansluta reservkraftverk vid ett elavbrott i LBA fack 4 Anledning till detta aumlr att den avbrottsersaumlttningen som kunder har raumltt till som varit drabbade av ett elavbrott laumlngre aumln 12 timmar aumlr laumlgre aumln den kostnad som uppstaringr daring mobila reservelverk ansluts i vaumlntan paring att felet ska bli aringtgaumlrdat Fraringn och med den 1 januari 2011 kommer det dock inte vara tillaringtet att oplanerade elavbrott aumlr laumlngre aumln 24 timmar vilket goumlr att naumltaumlgarna senast vid denna tidpunkt maringste se till att dessa laringngvariga elavbrott undviks Detta goumlr att oumlverfoumlring av mobilreservkraft i mellanspaumlnningsnaumltet kan komma bli en intressant och anvaumlndbar teknik de naumlrmsta aringren foumlr landets alla naumltaumlgare Sammanfattningsvis kan slutsatserna sammanfattas i ett antal punkter

bull Laringnga kabellaumlngder tillsammans med relativt smaring effektuttag kan generera ett oumlverskott av reaktiv effekt

bull Det finns idag inget reservkraftverk paring marknaden som kan absorbera reaktiv effekt vilket kan komma att begraumlnsa den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan

bull Fram till och med den 1 januari 2011 aumlr det troligen inte loumlnsamt att ansluta reservkraft vid ett elavbrott

bull Fraringn och med den 1 januari 2011 kommer det inte laumlngre vara tillaringtet att oplanerade elavbrott oumlverstiger 24 timmar

40

bull Oumlverfoumlring av reservkraft i mellanspaumlnningsnaumltet kan komma bli en intressant och anvaumlndbar teknik i farmtiden

102 Fortsatt arbete

I denna rapport har det foumlrutsatts att selektiviteten och utloumlsningsvillkor i elnaumlten fungerar paring avsett vis Fortsatta studier inom detta omraringde kan vara att laumlgga in fel paring olika platser i det elnaumltet som ansluts till ett mobilt reservkraftsaggregat och paring saring vis kontrollera att utloumlsningsvillkor och selektivitet fungerar paring ett tillfredstaumlllande sett I denna rapport aumlr grundtanken att ett enda mobilt reservkraftverk ska foumlrsoumlrja en mindre grupp naumltstationer vid ett elavbrott En intressant utveckling skulle vara att titta paring hur olika kraftslag som t ex mobil reservkraft tillsammans med smaringskalig vindkraft skulle kunna samverka En samverkan mellan olika kraftslag skulle med stor sannolikhet skapa nya foumlrutsaumlttningar foumlr smaringskalig ouml-drift Ytterligare fraringgestaumlllningar som skulle behoumlva utredas aumlr hur elkvaliteacuten paringverkas i ett ouml-driftsnaumlt Haumlr skulle det vara intressant att se hur olika typer av kraftkaumlllor enskilt paringverkar elkvaliteacuten samt hur flera kraftkaumlllor som samverkar paringverkar elkvaliteacuten Naumlr mobila reservelverk ansluts i en naumltstation foumlr t ex underharingllsaringtgaumlrder goumlrs detta i princip uteslutande genom att spaumlnningen bryts under in- och urkopplingstiden Detta genererar tvaring planerade elavbrott som maringste aviseras till alla beroumlrda kunder Dessa planerade elavbrott skulle kunna undvikas om en fasningsutrustning anvaumlnts vid inkopplingen Paring detta saumltt skulle landets alla naumltaumlgare paring ett enkelt saumltt kunna goumlra t ex underharingllaringtgaumlrder utan att naringgra kunder behoumlver drabbas av elavbrott Detta aumlr ett omraringde som kaumlnns viktigt och borde utredas Vad som aumlven aumlr av intresse foumlr framtiden aumlr att ta fram riktlinjer foumlr hur mobil reservkraft i mellanspaumlnningsnaumlt ska hanteras Naringgon form av regelverk som branschen kan ta till sig och arbeta efter hade underlaumlttat anvaumlndandet inom detta omraringde

41

11 Referenser [1] Alfredsson Alf Cronqvist Anders (1996) ElkrafthandbokenElmaskiner [2] Andersson Leif Blomqvist Hans (1997) Elkraftsystem del 1 [3] Birkouml Thomas (2005) bilder paring olika typer av luftledning

httpwwwsofnetorgindexasplev=2593amptyp=1 adressen kontrollerad 2006-07-10

[4] Elektroskandia (2006) Bild paring en 3-ledare mellanspaumlnnings kabel

httpwwwelektroskandiasecatalogaspxcid=70amphid=969ampuid=4710amppid=21518pnlPDetails adressen kontrollerad 2006-07-10

[5] Elforsk (1995) EBR Mobila Reservkraftverk utgiven av Elforsk [6] Eliasson Christer (2006) EON Elnaumlt Sverige AB Lokalnaumltsplanerare

personligt samtal 2006-06-28 [7] Energimarknadsinspektionen (2006) Naumltanslutningar och avgifter

httpwwwenergimarknadsinspektionensetemplatesPage____44aspx adressen kontrollerad 2006-07-11

[8] Energimyndigheten (2005) Utveckling av naumltpriser 1 jan 1997 - 1 jan 2005

Publikationen tillgaumlnglig paring httpwwwstemseWEBSTEMEx01SwensfPageGenerator01OpenAgentampSearchType=2ampAll=True adressen kontrollerad 2006-08-02

[9] GENETECH (2006) Bild paring reservelverk

httpwwwgenetechseseprodmobilahtml adressen kontrollerad 2006-08-01

[10] Hagelin Carl-Goumlran (2006) ABB Reservkraft Vaumlsterarings personligt samtal

2006-07-25 [11] Hjalmar Peter (2005) Utredning om mobil reservkraft EON Elnaumlt

NUT-050524-021

42

[12] Johansson Jonas (2006) PhD Student IEA Lunds Tekniska Houmlgskola personligt samtal 2006-11-09

[13] Kristiansson Gert (2006) delprocessledare foumlr anlaumlggningsprojekt paring EON

Elnaumlt [14] Krynell Julius (2006) Reservkraftsansvarig EON Elnaumlt Sverige AB

personligt samtal 2006-08-11 [15] Lindahl Sture (2006) Professor IEA Lunds Tekniska Houmlgskola personligt

samtal 2006-11-09 [16] Melin Ulf (2006) EON Elnaumlt Sverige AB Kundansvarig paring

marknadsenheten personligt samtal 2006-08-18 [17] Onninens produktkatalog 2006) finns tillgaumlnglig paring

httpwwwonninensedownload184218cb10a83f43c2780001132Flik_2_Elnatsmaterielpdf adress kontrollerad 2006-08-15

[18] Petterson Aringke- Blomqvist Hans (1986) Elkraft teknisk handbok del 1

Allmaumln del [19] Regeringskansliet (2006) Nya regler om leveranssaumlkra elnaumlt

httpwwwregeringensesbd108a57260 adress kontrollerad 2006-06-08 [20] Roos Fredrik (2005) lic-avhandling Electricity Supply Reliability [21] Samuelsson Olof (2006) Docent IEA Lunds Tekniska Houmlgskola personligt

samtal 2006-08-23 [22] SCB (2002) Energiundersoumlkning foumlr jordbruket avseende 2002

httpw36scbsestatistikOVOV0020_dokumentEnergiundersokning_2002doc adress kontrollerad 2006-07-04

[23] Siemens PTI (2006) Information om PSSE

httpwwwpti-uscomptisoftwarepsseindexcfm adressen kontrollerad 2006-07-20

43

[24] Statens energimyndighet (2005) Erfarenheter efter Gudrun - Reservkraft prioritering och ouml-drift med reservkraft ER 200532 Publikationen finns tillgaumlnglig paring httpwwwstemseWEBSTEMEx01SwensfPageGenerator01OpenAgentampSearchType=2ampFuncParm1=11ampFuncParm2=1ampSearchString=gudrunampSearchStringFromDate=ampSearchStringToDate=ampAll=True adressen kontrollerad 2006-08-02

[25] Stenborg Bertil (1997) Elkraftsystem del 1 [26] Svenska Kraftnaumlt (2005a) Svenska Kraftnaumlts verksamhet

httpwwwsvksewebPageaspxid=2221 adress kontrollerad 2006-06-07 [27] Svenska Kraftnaumlt (2005b) Svenska Kraftnaumlts aringrsredovisning 2005

httpwwwsvksewebPageaspxid=5242 adress kontrollerad 2006-08-11

44

12 Appendix Bilaga 1 Eon elnaumlts indelning av olika kundkategorier med avseende paring Velanderkonstanter och effektfaktor Bilaga 2 Matlabkod som anvaumlnts till raumlkneexemplet vid jaumlmfoumlrelsen mellan luftledning och kabel Bilaga 3 Beraumlkning av inparametrar till PSSE foumlr det generella naumltet Bilaga 4 Geografiskt karta oumlver LBA fack 4 haumlmtade fraringn Facilplus Bilaga 5 Normalkopplingsschema LBA fack 4 Bilaga 6 Beraumlkning av inparametrar till PSSE foumlr det verkliga naumltet Bilaga 7 Resultaten fraringn beroumlkningen i det verkliga naumltet visat i en schemarisk bild Bilaga 8 Beraumlkningar gjorda foumlr den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen Bilaga 9 Tabell oumlver ABBs standardtransformatorer

V elander-konstant k1

V elander-kons tant k2

Foumlrbruknings-staumllletyp

U ppvaumlrm nings-kod

T ext D C O N ST1 D C O N ST2

C O SFI

B lank t O ALLM AumlN KU R VA 0000286 00133 09Industri ED M IN D R E IN DU STR IER M ED ELVAumlR M E 0000368 00497 092Industri EVL M IN D R E IN DU STR IER M ED ELVAumlR M E 0000368 00497 092Industri O M IN D R E IN DU STR IER U TAN ELVAumlR M E 000029 01017 085Industri U E M IN D R E IN DU STR IER U TAN ELVAumlR M E 000029 01017 085Industri VPA M IN D R E IN DU STR IER U TAN ELVAumlR M E 000029 01017 085Industri VPE M IN D R E IN DU STR IER M ED ELVAumlR M E 0000368 00497 092JO R D BR U K ED LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K EO LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K EVL LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K O LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K U E LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K VPA LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K VPE LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K VPJ LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09LG H M EO FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097LG H M U E FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093SH ED D IR EKTEL AumlLD R E AumlN ELAK 0000308 00111 098SH EO D IR EKTEL ELAK 0000408 00126 098SH EVL ELPAN N A KO N VER TER IN G 0000319 00187 096SH U E T YPKU R VO R R EN H U SH AringLLSEL 0000286 00133 09SH VPA VAumlR M EPU M P -FR AringN LU FT (V ID LAringG A T EM P N YT TJAS EJ ELVAumlR M E) 0000384 00164 093SH VPE VAumlR M EPU M P -U TELU FT M ED ELV (V ID LAringG A TEM P N YTT JAS ELVAumlR M E) 0000536 00161 097SH VPJ VAumlR M EPU M P - YTJO R D (O M VP EJ KLAR AR VAumlR M EN N YT TJAS EJ ELVAumlR M E) 0000314 00144 093Ouml VR ED O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - M ED ELVAumlR M E 0000402 00286 096Ouml VR EVL O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09Ouml VR O O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09Ouml VR U E O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09Ouml VR VPA O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09FAST Blank t ALLM AumlN KU R VA 0000286 00133 09FAST ED FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097FAST EO FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097FAST EVL FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097FAST O FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST O FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST U E FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST VPA FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST VPE FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097

I SAP IS-U

Bilaga 1 Indelning av kundkategorier

Bilaga 1 forts Velander-konstant k1

Velander-konstant k2

Foumlrbruknings-staumllletyp

Uppvaumlrmnings-kod

Text DCONST1 DCONST2

COSFI

FAST VPJ FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093KOLL Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09KOLL ED FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL EO FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL EVL FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL UE FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093KOLL VPA FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093KOLL VPE FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL VPJ FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093GBEL Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09OMAumlT Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09MAST Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09TILLF Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09TILLF ED DIREKTEL AumlLDRE AumlN ELAK 0000308 00111 098TILLF EO ELPANNA KONVERTERING 0000319 00187 096TILLF EVL ELPANNA KONVERTERING 0000319 00187 096TILLF O TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF UE TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF VPA TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF VPE TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF VPJ TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09HAND ED KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND EO KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND EVL KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND O KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND UE KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND VPA KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND VPE KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND VPJ KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09FH ED SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH EO SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH EVL SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH O SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH UE SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH VPA SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH VPE SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH VPJ SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098

I SAP IS-U

Bilaga 2 Matlabkod kabel u=11000 Langd=10 area=95 L=031 induktans [mHkm] fi=318 cos fi=085 ra=28264 resistiviteten i msp-kablen (AL) [ohmmm^2km] C=03310^-6kapacitansen i en 95mm^2 12 kV kabel Ericssons kabelhandbok R=(raarea)Langd ledar resistansen i punkten [ohm] Ericssons kabelhandbok XL=2pi50L10^-3Langd induktiva reaktansen i punkten [ohmkm] Ericssons kabelhandbok Qc2=2pi50(C2)u^2Langd kapacitansen som skapas i halva msp-kabeln [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 30 P=(5010^3) Aktivt effekt i punkten 5 [W] S=Pcos((fipi)180)skenbar effekt i punkten 5 [VA] Q=(S^2-P^2)^(12)reaktiv effekt i punkten 5 [VAr] Pf=R(Pu)^2+R((Q-Qc2)u)^2 Foumlrlust av aktiv effekt i hsp-kabel [W] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 31 Qf=XL(Pu)^2+XL((Q-Qc2)u)^2-(2Qc2) Foumlrlust av reaktiv effekt i msp-kabel [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 33 QnettoKabel=Q+Qf Luftledning Lluft=1085 XLluft=2pi50Lluft10^-3Langd Cluft=000910^-6 Qc2luft=2pi50(Cluft2)u^2Langd kapcitansen som skapas i halva hsp-luftledningen [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 30 PfLuft=R(Pu)^2+R((Q-Qc2luft)u)^2 Foumlrlust av aktiv effekt i hsp-kabel [W] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 31 QfLuft=XLluft(Pu)^2+XLluft((Q-Qc2luft)u)^2-(2Qc2luft) Foumlrlust av reaktiv effekt i hsp-kabel [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 33 QnettoLuft=Q+QfLuft

Ubas (kV) 11Sbas (MVA) 10

Kabel AXKJ 39525

Laumlngd=2 km Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 2 064 031 0194779 00000003 00001885 00528926 00160974 00022808

Laumlngd=4 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 4 128 031 0389557 00000003 0000377 01057851 00321948 00045616

Laumlngd=6 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 6 192 031 0584336 00000003 00005655 01586777 00482923 00068424

Laumlngd=8 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 8 256 031 0779115 00000003 0000754 02115702 00643897 00091232

Laumlngd=10 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 10 32 031 0973894 00000003 00009425 02644628 00804871 0011404

Luftledning FeAl 99

Laumlngd=2 km Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 2 0672 1126 0707487 61E-09 3833E-06 00555372 005847 4638E-05

Laumlngd=4 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 4 1344 1126 1414973 61E-09 7665E-06 01110744 01169399 9275E-05

Laumlngd=6 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 6 2016 1126 212246 61E-09 115E-05 01666116 01754099 00001391

Laumlngd=8 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 8 2688 1126 2829947 61E-09 1533E-05 02221488 02338799 00001855

Laumlngd=10 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 10 336 1126 3537433 61E-09 1916E-05 0277686 02923499 00002319

Bilaga 3 Generellt naumlt

Bilaga 3 forts

Transformatorer

Maumlrkeffekt (MVA) Kopplingsart Maumlrksp (kV) er () ex () ez () R (ohm) X (ohm) R (pu) X (pu)

1 [MATSTAT_LSP04200] 2 [MATSTAT_MSP11000] 08 Dyn 11 11 0 52 52 0 7865 0 0653 [MOTSTAT_MSP11000] 4 [MOTSTAT_LSP04200] 02 Dyn 11 11 0 38 38 0 2299 0 19

Belastningar

P (MW) Q (Mvar) (effekfaktor = 085) Detta aumlr baumlsta scenario005 003101 0062015 0093

Bilaga 4 Geografisk karta oumlver LBA fack 4 haumlmtad fraringn Facilplus

Naumltstationer kopplade till mobilt reservkraftverk

500 m

Foumlrdelningsstation (LBA)

Placering och anslutning av mobilt reservelverk

Bilaga 5 Normalkopplingsschema LBA fack 4

Bilaga 6 Verkligt naumlt

Ubas (kV) 11Sbas (MVA) 10

Ledningar (kabel) En-ledare triangel

Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [LBA-097_MSP 11000] 3 [LBA-049_MSP 11000] AXCEL 39525 202 06464 031 01967265 00000003 0000190381 00534215 00162584 0002303604 3 [LBA-049_MSP 11000] 4 [LBA-050_MSP 11000] AXCEL 39525 183 05856 031 01782226 00000003 0000172473 00483967 00147291 0002086929 4 [LBA-050_MSP 11000] 5 [LBA-070_MSP 11000] AXCEL 32510 076 0912 038 00907292 000000019 453646E-05 00753719 00074983 0000548912 5 [LBA-070_MSP 11000] 6 [LBA-093_MSP 11000] AXCEL 15016 0745 0477545 041 00959599 000000023 538312E-05 00394665 00079306 0000651357 6 [LBA-093_MSP 11000] 7 [LBA-098_MAP 11000] AXCEL 32510 076 0912 038 00907292 000000019 453646E-05 00753719 00074983 0000548912 7 [LBA-098_MAP 11000] 8 [LBA-053_MSP 11000] AXCEL 32510 066 0792 038 00787911 000000019 393956E-05 00654545 00065117 0000476686

6775

LBA -Fack 4 Luftledning

Ledningar (Luftldning) Fasplacering horisontell

Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu) 2 [LBA-097_MSP 11000] 3 [LBA-049_MSP 11000] FeAl 99 202 067872 1126 07145615 61E-09 387107E-06 00560926 00590547 4684E-05 3 [LBA-049_MSP 11000] 4 [LBA-050_MSP 11000] FeAl 99 183 061488 1126 06473503 61E-09 350696E-06 00508165 00535 424342E-05 4 [LBA-050_MSP 11000] 5 [LBA-070_MSP 11000] FeAl 31 076 08132 1173 02800667 61E-09 145644E-06 00672066 0023146 17623E-05 5 [LBA-070_MSP 11000] 6 [LBA-093_MSP 11000] FeAl 49 0745 049915 1173 02745391 61E-09 14277E-06 00412521 00226892 172751E-05 6 [LBA-093_MSP 11000] 7 [LBA-098_MAP 11000] FeAl 31 076 08132 1173 02800667 61E-09 145644E-06 00672066 0023146 17623E-05 7 [LBA-098_MAP 11000] 8 [LBA-053_MSP 11000] FeAl 31 066 07062 1173 02432158 61E-09 126481E-06 00583636 00201005 153041E-05

6775

Bilaga 6 forts

Transformatorer

Maumlrkeffekt (MVA) Kopplingsart Maumlrksp (kV) er () ex () ez () R (ohm) X (ohm) R (pu) X (pu)

1 [LBA-097_LSP 04200] 2 [LBA-097_MSP 11000] 0315 Dyn 11 11 114 412 4274809937 438 1583 036 131 3 [LBA-049_MSP 11000] 301 [LBA-049_LSP 04200] 01 Dyn 11 11 145 373 4001924537 17545 45133 145 373 4 [LBA-050_MSP 11000] 401 [LBA-050_LSP 04000] 02 Dyn 11 11 13 378 3997299088 7865 22869 065 189 5 [LBA-070_MSP 11000] 501 [LBA-070_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 6 [LBA-093_MSP 11000] 601 [LBA-093_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 7 [LBA-098_MAP 11000] 701 [LBA-098_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 8 [LBA-053_MSP 11000] 801 [LBA-053_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668

Belastningar

P (MW) Q (Mvar) Antal kunder (st)

LBA-097 00108 00044 6LBA-049 00497 0025 14LBA-050 00587 00232 15LBA-070 00356 00103 7LBA-093 00061 00029 2LBA-098 00127 00036 7LBA-053 00299 00063 9

Totalt 02035 00757 60

Bilaga 7 Resultaten fraringn det verkliga elnaumltet

Bilaga 7 forts

Laumlngd LBA (km) 667 Avskrivningstid led (aringr) 40 Avskrivningstid ledning (aringr) 60Antal kunder (st) 60

Luftledning (blank) Luftledning (belagd) KabelUtan reservkraft Med reservkraft Utan reservkraft Med reservkraft Utan reservkraft Med reservkraft Luft 20aringr+ kabel 40 aringr

Fasta kostnader

Investeringskostnad per km (krkm) (mellanspaumlnningsnaumltet) 173000 173000 205000 205000 250000 250000 250000Total investeringskostnad (kr) 1153910 1153910 1367350 1367350 1667500 1667500 1667500Kapitalkostnad 8 92313 92313 109388 109388 133400 133400 133400Aringrlig kostnad (kr) 31156 31156 36918 36918 45023 45023 30015

Underharingllskostnad (kraringr) 230782 230782 27347 27347 3335 3335 9916

Summa fast aringrlig kostnad (kraringr) 54234 54234 64265 64265 48358 48358 39931

Roumlrliga kostnader Avbrottsfrekvens (antal fel(100 km aringr)) 2 2 1333333333 1333333333 06 06 1066666667

F 12 (felfrekvens efter 12 timmar) 0000162 0000162 0000162 0000162F 24 (felfrekvens efter 24 timmar) 0000083 0000083 0000083 0000083F 48 (felfrekvens efter 48 timmar) 0000000 0000000 0000000 0000000F 72 (felfrekvens efter 72 timmar) 0000000 0000000 0000000 0000000

Avbrottsersaumlttning efter 12 timmar (krkund) 800 800 800 800Avbrottsersaumlttning efter 24 timmar (krkund) 1765 1765 1765 1765Avbrottsersaumlttning efter 48 timmar (krkund) 2719 2719 2719 2719Avbrottsersaumlttning efter 72 timmar (krkund) 4007 4007 4007 4007

Driftskostnad reservelverktimme och kund (krh) 625 625 625 625Fast kostnad elverk (transport osv) (krkund) 1320 1320 1320 1320

Drift timmar felkategori F 12 (h) 15 15 15 15Drift timmar felkategori F 24 (h) 36 36 36 36Drift timmar felkategori F 48 (h) 60 60 60 60Drift timmar felkategori F 72 (h) 100 100 100 100

Antalet fel per aringr som oumlverstiger 12 h i LBA-fack 4 (staringr) 000003 000002 000001Avbrottskostnad (kraringr) 221 531 148 354 066 223 283

Summa kostnader per aringr (kraringr) 5423598 5423908 6426693 6426899 4835816 4835973 3993390

Bilaga 8 Ekonomi

Bilaga 8 forts

DARWin driftstoumlrningsstatistik 2004 Svensk energi

12 kV 24 kV SummaSumma (75)Totalt antal drabbade kunder lt 3 min (st) 2640403 1011406 3651809 2738857Totalt antal fel lt 3 min (st) 2827 13923 16750

Totalt antal drabbade kunder 12 - lt 24 h (st) 383 61 444Totalt antal drabbade kunder gt 24 h (st) 200 28 228

Andel drabbade kunder 12 - lt 24 h 162E-04Andel drabbade kunder gt 24 h 832E-05

Andel drabbade kunder 12 - lt 24 h () 00122Andel drabbade kunder gt 24 h () 00062

Antal drabbade kunder per MSP fel lt 3minl (st) 21802

Bilaga 9 ABBs standardtransformatorer

92 Resultat 37 10 Slutsatser 39

101 Slutsatser 39 102 Fortsatt arbete40

11 Referenser 41 12 Appendix44

1

1 Inledning

11 Bakgrund

Stormen Gudruns framfart oumlver soumldra Sverige i januari 2005 ledde till foumlroumldande konsekvenser foumlr distributionsnaumltet i framfoumlrallt Smaringland Den stoumlrsta anledningen till att konsekvenserna blev saring omfattande var att merparten av lokalnaumlten bestod av friledning framdragen i skogsomraringden med relativt smala ledningsgator Under stormen foumlll traumlden paring friledningarna vilket resulterade i att maringnga kunder blev utan el under aringtskilliga dagar Foumlr att foumlrhindra att naringgot liknande ska intraumlffa igen har EON Elnaumlt startat ett omfattande aringteruppbyggnadsarbete daumlr foumlretaget valt att satsa paring att kabla stora delar av de beroumlrda omraringdena Dessa nya elnaumlt i glesbygd byggs och kommer att byggas mer ekonomiskt aumln i taumltort vilket bland annat kommer att begraumlnsa omkopplingsmoumljligheterna vid till exempel kabelfel Foumlr att saumlkerstaumllla att kunder i dessa omraringden inte ska bli drabbade av laringngvariga elavbrott vill EON Elnaumlt undersoumlka moumljligheten att koppla in mobila reservkraftverk i mellanspaumlnningsnaumltet En drivande faktor till detta aumlr att naumltbolag sedan 1 januari aringr 2006 aumlr skyldiga att betala ut ersaumlttning och eventuellt skadestaringnd redan efter 12 timmars utebliven elleverans Storleken paring avbrottsersaumlttningen foumlr den enskilde kunden beror dels paring hur stor den aringrliga naumltavgiften aumlr dels hur laringngt elavbrottet aumlr I bild 11 nedan visas hur storleken paring avbrottsersaumlttningen varierar med laumlngden paring elavbrottet

Storleken paring avbrottsersaumlttningen i foumlrharingllande till elavbrottstiden

0

50

100

150

200

250

300

350

0 2 4 6 8 10 12 14 16

Tid (dygn)

Avb

rott

sers

aumltt

nin

g i

pro

cen

t av aring

rlig

naumlta

vg

ift

()

Bild 11 Avbrottsersaumlttningens storlek i foumlrharingllande till elavbrottstiden fraringn och med 1 januari 2006

Som kan ses i bild 11 ovan kan avbrottsersaumlttningen variera mellan 125 och 300 procent av kundens aringrliga naumltavgift beroende paring elavbrottets laumlngd

2

G G G G G

12 Problemstaumlllning

Naumlr ett fel uppstaringr i ett mellanspaumlnningsnaumlt paring landsbygden kopplas felet automatiskt bort av de befintliga ledningsskydden Om felet aumlr bestaringende behoumlver ledningen sektioneras vilket goumlrs genom omkopplingar i elnaumltet foumlr att kunderna ska faring tillbaka elleveransen Sektioneringen goumlrs med hjaumllp av fjaumlrrmanoumlvrerade fraringnskiljare om saringdana finns installerade i det drabbade elnaumltet Finns inte detta sker sektioneringen manuellt dvs personal skickas till omraringdet som manuellt skoumlter omkopplingarna Maringnga av elnaumlten i glesbygd aumlr idag byggda saring att det inte finns naringgon moumljlighet till reservmatning fraringn ett naumlrliggande elnaumlt De naumltstationer som ligger efter felet i mellanspaumlnningsnaumltet och inte har naringgon moumljlighet till omkoppling kommer daring att behoumlva anslutas till reservkraftverk om kunderna ska faring tillbaka elleveransen innan felet aringtgaumlrdats I dag hanterar naumltaumlgare laumlngre driftstoumlrningar genom att installera mobil reservkraft Elleveransen har daring aringterstaumlllts genom att ett reservelverk installerats i varje drabbad naumltstation vilket framfoumlrallt i glesbyggd aumlr tidskraumlvande och kostsamt Traditionell anslutningen av reservkraft illustreras i bild 12 nedan

Bild 12 Traditionell reservkraftsanvaumlndning I omraringden som aumlr glesbefolkade aumlr vanligtvis lasterna relativt smaring och foumlrdelade paring maringnga mindre naumltstationer Beroende paring hur elnaumltet aumlr uppbyggt kan det vara mer eller mindre enkelt att komma fram till respektive naumltstation med ett mobilt reservkraftverk Foumlr att ta sig fram till dessa naumltstationer kraumlvs det att transporten ibland maringste ske paring mindre och daringligt underharingllna vaumlgar Det kan daring bli ett problem att framfoumlra tunga och stora reservkraftverk aumlnda fram till naumltstationen I och med den relativt laringga lasten som finns i varje enskild naumltstation i glesbyggd skulle ett enda reservelverk klara av att mata tvaring eller flera naumltstationer Det kraumlvs daring att elenergin oumlverfoumlrs i mellanspaumlnningsledningen som foumlrbinder naumltstationerna Detta illustreras i bild 13 nedan

Bild 13 Reservkraft inkopplat i mellanspaumlnningsnaumltet

Genom att oumlverfoumlra reservkraften i mellanspaumlnningsnaumltet kommer elavbrottstiden foumlr de drabbade kunderna att minska avsevaumlrt Problemet som dock uppstaringr naumlr reservkraften oumlverfoumlrs i mellanspaumlnningsledningar aumlr att framfoumlrallt kablar genererar stora maumlngder reaktiv effekt vilket kan bli ett problem foumlr reservelverket daring

3

oumlverfoumlringsstraumlckan aumlr laringng och lasten laringg Problemet vaumlxer daring stora maumlngder luftledning ersaumltts med kabel Efter stormen Gudrun byggs i dag ett nytt ledningsnaumlt upp som till stor del kommer att bestaring av kabel istaumlllet foumlr som tidigare luftledning vilket staumlller nya krav paring reservkraftsmatningen

13 Syfte

Syftet med detta examensarbete aumlr att undersoumlka moumljligheten att foumlrse ett stoumlrre geografiskt omraringde i glesbyggd med reservkraft genom att oumlverfoumlra reservkraften i mellanspaumlnningsledningarna som foumlrbinder naumltstationerna Detta aumlr intressant att undersoumlka daring maringnga glesbygdselnaumlt i dag aumlr byggda utan moumljlighet till reservmatning fraringn ett naumlrliggande elnaumlt I och med att ellagen skaumlrptes den 1 januari 2006 kommer det bli mer intressant foumlr kraftbolag att hitta alternativa vaumlgar foumlr att aringterstaumllla elleveransen vid ett elavbrott saring snart som moumljligt Daumlr skulle ett alternativ vara att kunna foumlrse ett antal naumltstationer med reservkraft fraringn ett enda reservkraftverk

14 Maringl

Maringlsaumlttningen med detta examensarbete aumlr att foumlrsoumlka hitta dimensionerande faktorer foumlr hur stora laumlngder ledning som skulle kunna reservkraftsmatas med ett mobilt reservkraftverk En av de viktigare faktorerna aumlr att hitta en generell laumlngdbegraumlnsning som kan anvaumlndas som ett riktvaumlrde naumlr behov uppstaringr av att oumlverfoumlra reservkraft i ett mellanspaumlnningsnaumlt Utoumlver de tekniska faktorerna aumlr aumlven maringlsaumlttningen att goumlra en ekonomisk jaumlmfoumlrelse som ger en indikation paring hur det ekonomiska utslaget ser ut foumlr reservkraft i mellanspaumlnningsnaumlt

15 Avgraumlnsningar

I denna rapport avgraumlnsas arbetet till enbart svenska foumlrharingllanden naumlr det gaumlller moumljligheterna att oumlverfoumlra mobil reservkraft i ett mellanspaumlnningsnaumlt Reservelverket foumlrutsaumltts dessutom kunna anslutas i vilken naumltstation som helst trots att det kan finnas begraumlnsningar saring som platsbrist i laringgspaumlnningsstaumlllverket och foumlr liten transformator Ytterligare problem som kan taumlnkas uppstaring aumlr att ledningen inte loumlser ut vid ett fel i elnaumltet eller att selektiviteten inte fungerar som den var avsedd paring grund av att det mobila reservkraftverket inte aumlr lika starkt som det oumlverliggande naumltet Detta aumlr problem som inte tas upp i denna rapport utan alltid foumlrutsaumltts fungera tillfredstaumlllande

16 Disposition

Denna rapport inleds i kapitel 2 med att beskriva hur det svenska elnaumltet aumlr uppbyggt samt foumlrklara hur naumltavgifter och avbrottsersaumlttning fungerar I kapitel 3 ges en bild av hur mobil reservkraft anvaumlnds idag samt foumlrslag paring nya tillaumlmpningsomraringden Detta foumlljs av kapitel 4 daumlr en foumlrklaring ges till vilka typer av kunder och daumlrmed laster som finns i de elnaumlt daumlr de mobila reservkraftverken aumlr taumlnkta att anslutas I kapitel 5 6 och 7 ges en teoretisk foumlrklaring till hur distributionsledningar transformatorer samt

4

mobil reservkraft fungerar Detta foumlljs i kapitel 8 av en genomgaringng av de beraumlkningar som gjorts i rapporten samt en presentation av de beraumlknade resultaten I kapitel 9 goumlrs en ekonomisk jaumlmfoumlrelse som visar var det aumlr mest loumlnsamt att ansluta mobil reservkraft i haumlndelse av ett elavbrott Slutsatser och rekommendationer till fortsatt arbete finns i kapitel 10 Slutligen foumlljer referenslista i kapitel 11 och daumlrefter appendix i kapitel 12

5

2 Bakgrund

21 Elnaumltets uppbyggnad

Det svenska elnaumltet brukar vanligtvis delas in i tre nivaringer stam- regional- samt lokalnaumlt Svenska Kraftnaumlt som aumlr systemansvarig myndighet ansvarar foumlr att det finns en balans mellan produktion och foumlrbrukning samt att det finns en driftsaumlker sammanharingllning av systemet Svenska Kraftnaumlt foumlrvaltar och driver stamnaumltet det vill saumlga kraftledningar foumlr 220 kV och 400 kV med tillhoumlrande anlaumlggningar samt utlandsfoumlrbindelser (Svenska Kraftnaumlt 2005a) Regionnaumlten oumlverfoumlr elenergin paring spaumlnningsnivaringer mellan 30 - 130 kV och aumlr den sammanbindande laumlnken mellan stamnaumltet och de lokala elnaumlten Till regionnaumlten kan dock vissa stoumlrre energikraumlvande industrier anslutas direkt Regionnaumlten aumlgs och foumlrvaltas av regionala naumltaumlgare Lokalnaumlten aumlgs och foumlrvaltas av lokala naumltaumlgare och sammankopplar regionnaumlten med slutanvaumlndare i spaumlnningsintervallet 04-20 kV Lokalnaumlten aumlr uppbyggda paring olika saumltt beroende paring om de aumlr lokaliserade i taumltort eller landsbygd I taumltorter aumlr elnaumltet till stoumlrsta del nedgraumlvt i marken medan det paring landsbygden aumlr vanligare med luftledning Det ska dock poaumlngteras att det i vissa delar av landet satsas stora summor paring att ersaumltta luftledning med kabel paring landsbygd En annan stor skillnad mellan taumltort och glesbygd aumlr att omkopplingsmoumljligheter vid t ex stoumlrningar eller underharingll aumlr betydligt mer begraumlnsade paring landsbygden aumln i taumltorterna

22 Naumltavgifter och avbrottsersaumlttning

221 Naumltavgifter

Naumltavgifter foumlr traditionella laringgspaumlnningsabonnemang aumlr uppdelade i tvaring delar en fast och en roumlrlig Den fasta delen styrs av vilken huvudsaumlkring kunden har vilket betyder att ju stoumlrre huvudsaumlkring och daumlrmed maximalt effektuttag kunden har desto houmlgre fast pris betalar kunden per aringr Den roumlrliga delen styrs av hur mycket elenergi kunden foumlrbrukar Riksdagen beslutade aringr 2002 att under en femaringrsperiod utjaumlmna naumltavgifterna saring att de kommer vara lika stora regionalt Detta betyder att naumltavgifterna i soumldra Sverige senast aringr 2007 skall vara lika stora foumlr kunder med likvaumlrdiga abonnemang (Energimyndigheten 2005) Naumlr daumlremot en ny laringgspaumlnningskund ska anslutas till elnaumltet varierar anslutningsavgiften beroende paring hur elnaumltet ser ut i omraringdet (Energimarknadsinspektionen 2006)

222 Avbrottsersaumlttning

Efter maringnga aringr med aringterkommande laringnga elavbrott har Sveriges Riksdag beslutat att fraringn och med den 1 januari aringr 2006 infoumlra nya regler som avser att staumlrka konsumenternas staumlllning De nya reglerna i ellagen aumlr i foumlrsta hand taumlnkta att staumlrka husharingllens och foumlretagens raumltt till en rimlig kompensation foumlr de problem som uppstaringr

6

vid ett elavbrott De nya reglerna ska aumlven hjaumllpa till att oumlka investeringstakten i elnaumlten och paring det saumlttet goumlra dem saumlkrare De nya reglerna foumlr avbrottsersaumlttning innebaumlr att kunden har raumltt till en schablonmaumlssig ersaumlttning efter 12 timmars elavbrott Den slutliga ersaumlttningen avgoumlrs av elavbrottets totala laumlngd Ersaumlttningen kan dock inte bli laumlgre aumln 2 tvaring procent av ett prisbasbelopp avrundat till naumlrmaste houmlgre hundratal och som houmlgst 300 procent av den totala aringrliga naumltavgiften per avbrott I de tidigare villkoren hade kunden endast moumljlighet att faring ersaumlttning motsvarande 100 procent av den aringrliga fasta naumltavgiften en garingng per aringr oavsett antal avbrott (Regeringskansliet 2006) Enligt den nya lagen kan drabbade kunder ansoumlka om skadestaringnd precis som tidigare Om skadestaringnd beviljas skall avbrottsersaumlttningen avraumlknas fraringn skadestaringndet I tidigare villkor avraumlknades inte avbrottsersaumlttningen fraringn skadestaringndet Ytterligare en aumlndring som tillkommit i den nya ellagen aumlr att naumltaumlgarna aumlr skyldiga att informera sina kunder om sin raumltt till avbrottsersaumlttning om de varit drabbade av ett elavbrott laumlngre aumln 12 timmar (Regeringskansliet 2006) Foumlr att faring en uppfattning om hur stor ersaumlttningen aumlr vid ett laumlngre elavbrott har EON Elnaumlt sammanstaumlllt en tabell foumlr de vanligaste prislistorna som beskriver avbrottsersaumlttningen foumlre och efter 31 december aringr 2005 (Melin 2006)

Tabell 21 Avbrottsersaumlttning foumlre och efter 31 december 2005

Som kan laumlsas i tabell 21 ovan har avbrottsersaumlttning oumlkat avsevaumlrt sedan aringrsskiftet 20052006 Detta kommer sjaumllvklart att staumllla houmlgre krav paring naumltaumlgarna i form av oumlkad leveranssaumlkerhet

Exempel paring avbrottsersaumlttning Som raumlkneexempel tas 20 stycken smaringhus med 16A huvudsaumlkring i glesbyggd som blir utan elleverans under drygt ett dygn Foumlre 31 december 2005 Ersaumlttning 2005 kr586029320 =sdot= Efter 31 december 2005 Ersaumlttning 2006 kr32000160020 =sdot=

7

Som kan ses i raumlkneexemplet ovan har ersaumlttning oumlkar med 26 140 kr vilket motsvarar en oumlkning med 446 I ellagen finns det ytterligare foumlraumlndringar som kommer faring stor inverkan paring hur naumltaumlgare kommer att behoumlva foumlraumlndra sitt arbete framoumlver foumlr att undvika laringngvariga elavbrott Den stoumlrsta foumlraumlndringen aumlr framfoumlrallt att det inte kommer bli tillaringtet med oplanerade elavbrott som oumlverstiger 24 timmar fraringn och med den 1 januari 2011 (Regeringskansliet 2006) Det betyder att de kraftbolag som inte klarar denna graumlns kommer att bryta mot lagen Det finns idag inga angivna sanktioner foumlr de kraftbolag som bryter mot 24 timmarsgraumlnsen men med stor sannolikhet kommer det paring ett eller annat saumltt kosta kraftbolagen pengar varje garingng det intraumlffar Lyckas kraftbolagen inte undvika denna typ av avbrott kommer detta sjaumllvklart bli baringde arbetsamt och kostsamt i framtiden

8

3 Anvaumlndning av mobil reservkraft Mobil reservkraft anvaumlnds runt om i Sverige i dag och en stor anvaumlndargrupp aumlr landets alla naumltaumlgare Reservkraften anvaumlnds i foumlrsta hand till att foumlrse kunder med elenergi daring deras ordinarie elleverans inte aumlr tillgaumlnglig beroende paring ett fel eller en planerad underharingllsaringtgaumlrd i elnaumltet Naumlr ett reservkraftverk kopplas in i en del av elnaumltet som kan vara av varierande storlek fraringnskiljs det fraringn oumlvriga elnaumltet och bildar tillsammans med reservkraftverket en egen ouml Vid denna typ av distributionssaumltt brukar begreppet ouml-drift anvaumlndas Enligt Svenska Kraftnaumlts Aringrsredovisning 2005 (Svenska kraftnaumlt 2005b) innebaumlr ouml-drift att rdquoett elsystem inom ett begraumlnsat geografiskt omraringde drivs lokalt (produktion

oumlverfoumlring och konsumtion av el) Omraringdet kan ha kopplats bort automatiskt fraringn det

oumlvriga naumltet eller kan ha planerats foumlr ouml-driftrdquo

31 Anvaumlndning av reservkraft idag

Naumlr reservkraft anvaumlnds i dag av naumltbolag kopplas dessa ofta in i naumltstationens laringgspaumlnningsstaumlllverk (LSP-staumlllverk) daumlr transformatorn fraringnkopplas Reservkraften levereras sedan ifraringn LSP-staumlllverket ut till kund utan att transformeras upp eller ner till en annan spaumlnningsnivaring Se bild 31 nedan

Bild 31 Anslutning av reservelverk daumlr transformatorn kopplas bort

Storleken paring de reservelverk som ska anslutas bestaumlms av foumlrutom lasten tillaringten distorsion oumlnskad livslaumlngd samt den omgivande miljoumln Eftersom ett reservelverk behoumlver kylning under drift kommer en houmlg omgivningstemperatur medfoumlra att maskinen inte kommer att kunna belastas lika mycket som under normala miljoumlfoumlrharingllanden Livslaumlngden foumlr ett reservkraftverk bestaumlms till stoumlrsta del av underharingll last och temperatur (Elforsk 1995) Paring EON Elnaumlt bedoumlms ett reservelverk ha 10 000 ndash 15 000 drifttimmar under sin tekniska livslaumlngd Reservelverken som anvaumlnds i genomsnitt 400 timmar per aringr har daumlrmed en beraumlknad livslaumlngd mellan 25 och 375 aringr (Krynell 2006) Foumlr att faring en uppfattning om hur stort ett mobilt reservkraftverk aumlr visas nedan bilder paring tvaring olika verk

9

Bild 32 Tvaring olika storlekar paring reservelverk tv 115 kVA och th 556 kVA (GENETECH 2006)

Reservkraftverket till vaumlnster i bild 32 ovan aumlr det mindre av dem tvaring och har en effekt paring 115 kVA medan de houmlgra aumlr det stoumlrre och har en effekt paring 556 kVA Baringda reservelverken har anslutningsspaumlnningen 400 V Aumlven om bild 32 inte aumlr skalenlig aumlr det enkelt konstaterat att det houmlgra reservelverket aumlr avsevaumlrt stoumlrre och klumpigare Vad som skiljer ovanstaringende reservelverk aringt framgaringr av de tekniska data som presenteras i tabell 31 nedan

Tabell 31 Teknisk data foumlr ovanstaringende reservelverk Modell Effekt

(kVA)

Dimensioner

LBH (mm)

Vikt

(kg)

Tankvolym

(l)

Braumlnslekonsumtion

vid fullast

(lh)

GTC 100M 115 421019201580 1950 150 2241 GTV 510M 556 648023602600 6500 430 1044 Som kan ses i tabell 31 ovan skiljer det en hel del mellan de tvaring olika verken Det lilla elverket har en effekt paring 115 kVA och vaumlger 1950 kg vilket innebaumlr att det kan transporteras ut paring plats med hjaumllp av en stoumlrre transportbil Det stoumlrre elverket som har en effekt paring 556 kVA kraumlver lastbilstransport Baringda elverken garingr att faring i ett utfoumlrande som tillaringter en transporthastighet paring 80 kmh Dessa reservelverk aumlr taumlnkta att anslutas till naumltstationer i glesbygdsomraringden daumlr framkomligheten paring vaumlg kan vara begraumlnsad Aumlr detta fallet saring kommer ett stoumlrre och tyngre reservelverk bli svaringrare att placera ut aumln ett laumlttare som bara vaumlger en tredjedel saring mycket Ett mindre reservelverk kommer daumlremot ha svaringrare att klara av en stoumlrre effekt vilket ibland faringr som konsekvens att ett stoumlrre reservelverk maringste anvaumlndas foumlr att kunna foumlrse anlaumlggningen med reservkraft Ytterligare en sak som maringste tas i beaktande naumlr reservkraft kopplas in aumlr braumlnslekonsumtionen vilken aumlr relativ stor vid fullt effektuttag Som kan beraumlknas i tabell 31 ovan kommer baringda reservelverken behoumlva tankas efter fyra till sex timmars drift paring full effekt Det aumlr dock inte saring vanligt att reservelverken koumlrs paring full effekt utan koumlrs oftast paring en laumlgre effekt saring att oumlverbelastning undviks Detta goumlr att braumlnsleparingfyllning inte behoumlver goumlras lika ofta och kan straumlckas ut till cirka 12 timmar (Statens energimyndighet 2005)

10

32 Framtida anvaumlndning av reservkraft

Vid reservkraftsmatning av ett stoumlrre omraringde daumlr ett flertal naumltstationer aumlr inblandade kraumlvs det lika maringnga reservkraftverk som naumltstationer foumlr att aringterstaumllla elleveransen Detta aumlr baringde tidsoumldande och kostsamt daring det kraumlvs ett antal transporter och personal foumlr att koppla in dessa reservelverk i respektive naumltstation Dessutom kommer braumlnsleparingfyllning att bli kostsam daring det kraumlvs att reservelverken tankas flera garingnger per dygn Foumlr att baumlttre kunna saumlkerhetsstaumllla att naumltbolag som t ex EON Elnaumlt ska klara den tidigare naumlmnda 12- timmarsgraumlnsen skulle ett alternativ vara att oumlverfoumlra reservkraft i det befintliga mellanspaumlnningsnaumltet som sammankopplar naumltstationerna i det drabbade omraringdet Detta aringskaringdliggoumlrs i bild 33 nedan Alternativet kan vara en loumlsning istaumlllet foumlr att bygga dyrare elnaumlt som t ex har moumljlighet att reservmatas fraringn ett naumlrliggande elnaumlt

Bild 33 Reservkraftverk som oumlverfoumlr elenergin i mellanspaumlnningsnaumltet

Genom att endast installera ett reservkraftverk som ensamt levererar elenergi till kunderna vid utebliven elleverans istaumlllet foumlr att installera ett reservkraftverk i varje naumltstation kommer avbrottstiden kunna foumlrkortas avsevaumlrt Daumlrmed kommer kunderna vara mer noumljda och naumltbolagen kommer enklare att kunna klara 12-timmarsgraumlnsen och daumlrmed undvika utbetalning av avbrottsersaumlttning Andra foumlrdelar med denna typ av reservkraftsoumlverfoumlring aumlr att braumlnslehanteringen kommer att foumlrenklas avsevaumlrt om endast ett reservelverk ska tankas istaumlllet foumlr t ex fem stycken Enligt EON Elnaumlts egen utredning om mobil reservkraft menar foumlretaget att det fraringn branschens sida behoumlver tas fram instruktioner och speciella aggregat med relaumlskyddsfunktioner foumlr att nyttja reservkraft paring spaumlnning oumlver 1000 V Eftersom detta aumlr naringgot nytt i branschen finns ocksaring behov av regler foumlr hanteringen av reservkraft oumlver 1000 V om detta ska bli ett alternativ i framtiden EON Elnaumlt menar dock att potentialen aumlr stor inom detta omraringde och att arbetet borde paringskyndas (Hjalmar 2005)

11

4 Kunder Det finns maringnga olika typer av kunder paring landsbygden allt fraringn sommarstugor till mindre industrier med varierande laster som staumlller olika krav paring de mobila reservelverken En av de mest begraumlnsande faktorerna aumlr effektbehovet som skiljer sig avsevaumlrt aringt mellan olika kundgrupper daumlr uppvaumlrmningen i regel har den stoumlrsta inverkan Uppvaumlrmningen varierar kraftigt mellan en villa som vaumlrms upp med el och ett annat mindre elenergikraumlvande alternativ vilket betyder att olika stora omraringden kan foumlrses med reservkrafts beroende paring uppvaumlrmningsform Paring landsbygden daumlr reservelverken foumlrst och fraumlmst aumlr avsedda att anvaumlndas finns maringnga lantbrukare som ofta har andra typer av effektkraumlvande utrustning som t ex spannmaringlstorkar Denna typ av torkanlaumlggningar aumlr vanliga i dag av totalt 71 000 lantbruk finns det cirka 34 000 torkanlaumlggningar i bruk (SCB 2002) En tredjedel av alla torkanlaumlggningar torkar spannmaringlen med varmluft vilket aumlr mycket energikraumlvande och i maringnga fall vaumlrms luften med hjaumllp av elenergi Effektbehovet foumlr en torkanlaumlggning varierar kraftigt men foumlr en mindre anlaumlggning aumlr effektbehovet i storleksordningen 30-60 kW Detta kommer sjaumllvklart faring konsekvenser i ett elnaumlt som ska foumlrses med reservkraft av ett mindre elverk Det boumlr daumlrfoumlr finnas restriktioner foumlr hur denna typ av elenergikraumlvande anlaumlggningar faringr anvaumlndas daring dessa aumlr anslutna till ett naumlt som matas av ett mobilt reservkraftverk Utoumlver det aktiva effektuttaget som i dagligt tal ofta foumlrenklas till enbart effektuttaget finns det andra faktorer som kommer att spela roll naumlr kunderna i ett visst omraringde reservkraftsmatas Det som aumlven har en inverkan paring reservelverket aumlr vilken typ av effekt den enskilde kunden anvaumlnder sig av Alla kunder som aumlr anslutna till ett elnaumlt aumlr i regel kategoriserade enligt en foumlrutbestaumlmd lista som bland annat anger kundens effektfaktor cos φ EON Elnaumlts lista oumlver olika typer av kunder visas i bilaga 1 daumlr effektfaktorn varierar mellan 085 och 098 Effektfaktorn anger hur den aktiva effekten foumlrharingller sig till den skenbara effekten Det aumlr vanligtvis den skenbara effekten som aumlr angiven foumlr ett reservkraftverk och det aumlr daumlrmed den som kommer att begraumlsa lastuttaget Sambandet mellan effektfaktorn aktiv och skenbar effekt visas i en effekttriangel Denna aringskaringdliggoumlrs i bild 41 nedan

daumlr S Skenbar effekt VA P Aktiv effekt W Q Reaktiv effekt var

Bild 41 Effekttriangel

12

Den skenbara effekten beraumlknas enligt sambandet nedan

ϕcos

PS = [ ]VA (41)

Bild 41 ovan kallas vanligen foumlr effekttriangeln och i den raumlknas den reaktiva effekten Q positiv foumlr laster av induktiv karaktaumlr medan den raumlknas negativ foumlr laster av kapacitiv karaktaumlr Det aumlr viktigt att kaumlnna till att kunderna genom sin last ger upphov till reaktiv effekt av induktiv karaktaumlr medan ledningar med houmlgre spaumlnning ger upphov till reaktiv effekt av kapacitiv karaktaumlr Kundernas last kommer till en viss graumlns variera oumlver dygn ocheller saumlsong mycket beroende paring typ av uppvaumlrmningssystem Variationen oumlver dygnet spelar en mindre roll eftersom reservelverket alltid maringste hantera det maximala effektuttaget under dygnet Detta foumlr att det skulle bli oharingllbart att koppla in och ur laster manuellt under dygnet beroende paring lastsituationen Aumlr daumlremot en stor del av kunderna som ansluts till reservkraftverket elvaumlrmekunder kommer belastning emellertid att skilja sig aringt oumlver aringret

41 Motorstart

411 Direktstartad asynkronmotor

En motor ger upphov till en stor startstroumlm till skillnad fraringn t ex en el-patron som vaumlrmer en villa Detta betyder att ett reservelverk maringste kunna generera denna houmlga startstroumlm aumlven om detta enbart behoumlvs under naringgra faring sekunder Aumlr inte detta moumljligt blir foumlljden att reservkraftverkets oumlverlastskydd automatiskt fraringnkopplar lasten Startstroumlmmen vid direktstart av asynkronmotorer ligger vanligtvis i intervallet 25 - 8 garingnger motorns maumlrkstroumlm Vid normal drift daring naumltstationen aumlr ansluten till ett starkare naumlt finns det regler foumlr hur stor motor som faringr direktstartas Elleverantoumlrerna foumlreskriver vanligtvis att en kortsluten trefasmotor inte faringr direktstartas om maumlrkeffekten oumlverstiger 4 kW vid kontinuerlig drift Specialtillstaringnd kan dock farings foumlr direktstart av stoumlrre motorer (Alfredsson och Cronqvist 1996) EBR (El-byggnadsrationalisering) aumlr ett system foumlr rationell planering byggnation och underharingll av eldistributionsanlaumlggningar 04 ndash 145 kV som drivs av representanter fraringn Svensk Energis medlemsfoumlretag De har skapat tumregler paring hur stora motorer som faringr startas i ett elnaumlt som reservkraftsmatas Dessa regler aumlr taumlnkta att anvaumlndas foumlr att uppskatta noumldvaumlndig generatorstorlek vid en tillaringten spaumlnningssaumlnkning av 15 av nominell spaumlnning Beroende paring vilken startutrustning som finns till motorn aumlr kravet paring startstroumlmmens storlek olika (Elforsk 1995) Tumregler foumlr hur stor motorn faringr vara avseende storleken paring generator ges nedan Foumlr en motor med stjaumlrntriangelstart och vid anvaumlndning av mjukstart Motorns maumlrkeffekt i kW 3 lt Generatorns maumlrkeffekt i kVA

13

Foumlr en motor med direktstart Motorns maumlrkeffekt i kW 9 lt Generatorns maumlrkeffekt i kVA Skulle det finnas flera motorer som kan komma att starta samtidigt ska moumljlighet till foumlrregling mot samtidig start undersoumlkas Exempel paring stoumlrre motorer som kan taumlnkas finnas ute hos kunder i glesbyggd aumlr t ex lantbrukarnas bevattningspumpar som enbart anvaumlnds under naringgra maringnader paring sommaren Dessa bevattningspumpar varierar i storlek och kan i vissa fall ha en effekt paring 75 kW vilket i saring fall skulle kraumlva att generatorn kan producera en aktiv effekt motsvarande 675 kW om motorn aumlr direktstartad Eftersom denna enskilda pump kommer att ta stor effekt i anspraringk och paring saring vis kraumlva att reservkraftverket aumlr kraftigt oumlverdimensionerat foumlr att klara startstroumlmmen aumlr det laumlmpligt att ha naringgon form av restriktioner vid bevattning Detta gaumlller inte enbart bevattningspumpar som aumlr ansluta till elnaumltet utan alla stoumlrre motorer

14

5 Distributionsledningar Distributionsledningar finns i flera olika utfoumlranden daumlr ledar- och isolationsmaterial aumlr olika Generellt kan dessa dock delas in i kategorierna luftledningar och kabel

51 Luftledningar

Luftledningar kan generellt delas upp i tvaring olika typer oisolerad och isolerad lina vilka finns i tvaring olika materialutfoumlranden aluminium (AL) och aluminium med jaumlrnkaumlrna (FeAl) I mycket saumlllsynta fall kan aumlven kopparlina (Cu) foumlrekomma

511 Oisolerad luftledning

Oisolerad luftledning har inte ett skyddande houmllje runt respektive lina utan faumlsts direkt paring isolatorn som utgoumlr isolation mellan lina och stolpe Detta goumlr att ledningen aumlr kaumlnslig mot yttre faktorer saringsom vaumlder vind faringglar osv En vanligt foumlrekommande dimension paring linan aumlr 99 mm2 vilken har en total ytterdiameter paring 128 mm (Onninen 2006) Ett exempel paring en oisolerad lina visas i bild 51 nedan

Bild 51 Oisolerad lina (Birkouml 2005)

512 Isolerad luftledning

Isolerad luftledning aumlr upphaumlngd paring samma saumltt som oisolerad luftledning men har aumlven ett skyddande houmllje runt respektive lina i form av en tunnare plastbelaumlggning Houmlljet aumlr inte avsett som naringgot skydd mot beroumlring utan snarare ett skydd mot jordfel som t ex kan uppstaring daring ett traumld faller paring ledningen vilket goumlr ledningen driftsaumlkrare Anledningen till detta aumlr att ledningen daring taringl en stoumlrre paringfrestning som t ex uppstaringr naumlr ett traumld faller paring ledningen Belastningen som traumldet medfoumlr paring luftledningen tas daring upp av alla tre linorna vilket goumlr att de inte lika laumltt brister Isolerad luftledning byggs vanligtvis med ett mindre avstaringnd mellan linorna aumln traditionell oisolerad luftledning vilket aumlr moumljligt tack vare den isoleringen som finns runt respektive lina Precis som foumlr oisolerad lina aumlr en vanlig dimension 99 mm2 men i och med dess skyddande houmllje blir den groumlvre aumln vanlig oisolerad lina En isolerad lina med dimensionen 99 mm2 har en total ytterdiameter paring cirka 18 mm (Onninen 2006) Se bild 52 nedan

Bild 52 Isolerad lina (Birkouml 2005)

15

513 Kapacitiv generering i luftledningsnaumlt

Luftledningar genererar en saring kallad distribuerad kapacitans laumlngs hela sin straumlckning dels mellan varje fasledare och marken och dels mellan respektive fasledare Detta aringskaringdliggoumlrs i bild 53 nedan

Bild 53 Kapacitanser i ett luftledningsnaumlt

Som kan ses i bild 53 ovan delas kapacitansen i en luftledning upp i tvaring delar egen- och oumlmsesidig kapacitans Den oumlmsesidiga kapacitansen aumlr den kapacitans som bildas mellan ledningens faser medan egenkapacitansen bildas mellan fasledarna och jord Summan av egen- och oumlmsesidig kapacitansen (Ce och Couml) bildar ledningens totala kapacitans som har namnet driftkapacitans Cd (Andersson och Blomqvist 1997) Foumlr ett luftledningsnaumlt aumlr den distruberade kapacitansen relativt liten Med anledning av detta beraumlknas inte delkapacitanserna var foumlr sig utan den totala driftkapacitansen beraumlknas direkt med sambandet 51 nedan

sdotsdotsdot

=

r

cbaCd 3

ln18

1 [ ]kmFmicro (51)

daumlr a b och c medelavstaringndet mellan fasledarena m r fasledarens radie m Oavsett vilken typ av mark som finns under luftledningen utgaringr man ifraringn att potentialen aumlr noll vid markytan (Stenborg 1997)

16

52 Jordkabel

Jordkabel finns i en maumlngd olika utfoumlranden med olika tvaumlrsnittsarea och maumlrkspaumlnning vilka grovt kan delas in i en- och flerledarekabel De flesta lite groumlvre kablar har ledare som aumlr tillverkade av aluminium Hur mycket isolering en kabel har aumlr till stoumlrsta del beroende av kabelns maumlrkspaumlnning houmlgre maumlrkspaumlnning ger groumlvre isolering I bild 54 visas en treledar mellanspaumlnningskabel med maumlrkspaumlnningen 12 kV i genomskaumlrning

Bild 54 Treledar mellanspaumlnningskabel i genomskaumlrning (Elektroskandia 2006)

521 Kapacitiv generering i kabelnaumlt

Kablar genererar precis som luftledningar en saring kallad distribuerad kapacitans laumlngs hela sin straumlckning mellan dels varje fasledare och skaumlrmen dels mellan respektive fasledare Kabels kapacitanser kan precis som en luftledning delas in i egen- samt oumlmsesidig kapacitans Som framgaringr av bild 54 ovan aumlr avstaringndet mellan fasledarna och det jordande houmlljet runt kabeln avsevaumlrt mycket mindre aumln foumlr en luftledning Detta leder till att egenkapacitansen fraringn en kabel aumlr betydligt mycket houmlgre aumln foumlr en luftledning med samma tvaumlrsnittsarea och spaumlnning Daumlremot aumlr den oumlmsesidiga kapacitansen som genereras mellan fasledarna i en treledar mellanspaumlnningskabel lika med noll eftersom ledarnas inre ledande skiktet har samma spaumlnningspotential som skaumlrmen d v s noll Mellanspaumlnningskabelns kapacitanser visas i bild 55 nedan

Bild 55 Kapacitanser i en- och tre-ledar kabel

17

Foumlr en enledarkabel med omgivande skaumlrm eller en treledarkabel med skaumlrm runt varje ledare ges kapacitansen av foumlljande samband (Kraftkabelhandboken) Kapacitansen C aumlr i detta fall lika med driftkapacitansen Cd

d

DkC

ln

εsdot= [ ]kmFmicro (52)

Daumlr k aumlr en konstant med vaumlrdet 00556 ε aumlr det relativa isolermaterialets dielektriska konstant foumlr det isolerande skiktet mellan ledare och skaumlrm Konstanten ε aumlr beroende av vilket material isolerskiktet aumlr tillverkat av I de kabeltyper som anvaumlnds mest i dag aumlr de vanligaste isolermaterialen PEX och PVC vilka har konstanten ε = 23 respektive ε =50 I de beraumlkningar som aumlr gjorda i denna rapport har uteslutande kabel med PEX isolering anvaumlnts Foumlr en treledar kabel daumlr respektive ledare saknar individuell skaumlrm eller inre ledande skikt se bild 54 aumlr det svaringrare att raumlkna ut C och Cd Kapacitanserna aumlr i dessa fall inte lika Foumlr att enklare kunna faststaumllla Cd maringste delkapacitanserna foumlrst maumltas i kabeln Naumlr detta goumlrs delas foumlrst kapacitanserna upp i delkapacitanser Crsquo och Crsquorsquo som maumlts paring foumlljande saumltt Delkapacitansen Crsquo maumlts mellan en fasledare och de oumlvriga fasledarna som aumlr foumlrbundna med skaumlrmen och daumlr Crsquo motsvarar

oumle CCC sdot+= 2 [ ]kmFmicro (53) Daumlrefter foumlrbinds alla tre ledarna med varandra och daring maumlts delkapacitansen Crsquorsquo mellan ledarna och skaumlrmen och daumlr Crsquorsquo motsvarar

eCC sdot= 3 [ ]kmFmicro (54) Naumlr baringda delkapacitanserna aumlr givna kan sedan driftkapacitansen Cd beraumlknas enligt

oumled CCC sdot+= 3 [ ]kmFmicro (55) Driftkapacitansen foumlr mellanspaumlnningskablar aumlr i de flesta fallen uppmaumltt och redovisad av kabeltillverkaren

18

53 Tillskott och foumlrluster i ledningar

Foumlr att foumlrstaring hur en ledning fungerar aumlr det laumlmpligt att som modell anvaumlnda ett ersaumlttningsschema vilken visar vilka parametrar som aumlr av betydelse och maringste tas i beaktande vid elektriska beraumlkningar Ersaumlttningsschemat foumlr en ledning visas i bild 56 nedan

531 Ersaumlttningsschema

Bild 56 Ersaumlttningsschema

I bild 56 ovan ser man en generator som genererar elektrisk energi och sedan oumlverfoumlr denna till en belastning via en ledning som aumlr ansluten mellan de baringda objekten

532 Parametrar i ersaumlttningsschema

Ur elektrisk synvinkel bestaringr en ledning av en resistans R och en reaktans X Dessa storheter beror paring ett antal olika parametrar som visas i sambanden (56) och (57) nedan (Kraftkabelhandboken)

ARledning

ρ= [ ]kmΩ (56)

daumlr ρ resistiviteten kmmm 2sdotΩ A ledarens tvaumlrsnittsarea 2mm

LfX ledning sdotsdotsdot= π2 [ ]kmΩ (57)

daumlr f frekvensen Hz L induktansen kmH

19

Foumlr en given ledning finns baringde ρ och L angivna i ledningstabeller Ett annat samband som anvaumlnds vid elektriska beraumlkningar aumlr susceptansen B som beraumlknas enligt sambandet (58) nedan

lCfBledning sdotsdotsdotsdot= π2 [ ]S (58) daumlr C kapacitansen kmF l ledningslaumlngden km Naumlr resistans reaktans och susceptans beraumlknas foumlr olika komponenter aumlr det viktigt att beraumlkningen goumlrs vid samma spaumlnning och frekvens Foumlr samtliga beraumlkningar i rapporten aumlr spaumlnningen 11 kV och frekvensen 50 Hz Mellan ledningen och marken alternativt skaumlrmen i en kabel bildas en kondensator som ger upphov till en reaktiv effekt naumlr ledningen aumlr spaumlnningssatt Denna reaktiva effekt kommer att ge ett tillskott i anlaumlggningen som maringste tas om hand Detta aumlr vanligtvis inget problem under normal drift daring anlaumlggningen aumlr ansluten till ett starkt oumlverliggande naumlt som paring ett enkelt saumltt kan ta hand om detta reaktiva tillskott Kopplas oumlverliggande naumlt bort och ersaumltts med ett mobilt reservkraftverk kommer detta ensamt vara tvunget att hantera det eventuella reaktiva oumlverskottet Det kapacitiva bidrag en ledning genererar ges ur foumlljande samband (Petterson och Blomqvist 1986)

21 CCC QQQ += [ ]var (59) daumlr

1CQ aumlr det kapacitiva bidraget fraringn den foumlrsta halvan av ledningen

2CQ aumlr det kapacitiva bidraget fraringn den sista halvan av ledningen Dessa storheter kan beraumlknas med sambanden (510) och (511) som foumlljer nedan (Petterson och Blomqvist 1986)

211 2

2 UC

fQC sdotsdotsdotsdot= π [ ]var (510)

222 2

2 UC

fQC sdotsdotsdotsdot= π [ ]var (511)

daumlr f frekvensen Hz C kapacitansen F

1U inmatningsspaumlnningen V

2U utmatningsspaumlnningen V

20

533 Aktiva och reaktiva foumlrluster i ledningar

Varje ledning inneharingller en resistans och en reaktans vilka ger upphov till aktiva och reaktiva foumlrluster Eftersom dessa foumlrluster tillkommer utoumlver sjaumllva lasten behoumlver dessa adderas foumlr att faring de totala aktiva och reaktiva effekterna Det aumlr dessa foumlrluster plus sjaumllva lasten som det mobila reservkraftverket maringste klara av att hantera De aktiva och reaktiva foumlrlusterna beraumlknas genom sambanden (512) och (513) nedan

2

2

22

2

2

2

minussdot+

sdot=

U

QQR

U

PRP C

LedningLedningf [ ]W (512)

( )21

2

2

22

2

2

2CC

CLedningLedningf QQ

U

QQX

U

PXQ +minus

minussdot+

sdot= [ ]var (513)

daumlr R resistansen Ω X reaktansen Ω Foumlr att faring en indikation paring hur stora tillskott ocheller foumlrluster som uppstaringr i en ledning goumlrs en beraumlkning foumlr en kabel respektive luftledning enligt angivna data nedan

Tabell 51 Inparametrar foumlr jaumlmfoumlrelse av tillskottfoumlrluster i ledningsnaumlt Luftledning (Al) Kabel (Al)

Spaumlnning (V) 11000 11000 Tvaumlrsnittsarea (mm2) 99 95 Ledningslaumlngd (km) 10 10 Aktivt effektuttag (kW) 50 50 Effektfaktor vid last 085 085 Kapacitans (microFkm) 0009 033 Ledningsresistans (Ωkm) 02855 02975 Ledningsreaktans (Ωkm) 1085 09739

Anvaumlnds vaumlrdena fraringn tabell 51 i sambanden 510 511 512 513 och ingen haumlnsyn tas till spaumlnningsfall i ledningen kan de aktiva respektive reaktiva foumlrlusterna beraumlknas Beraumlkningarna aumlr gjorda i Matlab och beraumlkningskoden finns i bilaga 2 Resultaten presenteras i tabell 52 nedan

Tabell 52 Resultat av jaumlmfoumlrelse mellan luftledning och kabel Luftledning (Al) Kabel (Al)

Reaktiv last (kvar) 310 310 Aktiva foumlrluster (kW) 0083 0086 Reaktiva foumlrluster (kvar) -333 -12542 Reaktivt netto (kvar) 2767 -9442

21

Som kan ses i tabell 52 behoumlver reservelverket generera 2767 kvar i fallet med luftledning medan i fallet med kabel kommer ett oumlverskott paring 9442 kvar att skapas Detta reaktiva oumlverskott kommer ha en motsatt riktning i foumlrharingllande till den aktiva effekten d v s tillbaka i mot reservelverket Detta reaktiva oumlverskott maringste saringledes tas om hand av reservelverket

534 Konsekvenser foumlr mobil reservkraft

Som kan ses utifraringn resultaten i tabell 52 ovan aumlr de aktiva foumlrlusterna i baringde luftledning och kabel relativt smaring Eftersom dessa foumlrluster aumlr smaring kommer de inte belasta ett mobilt reservelverk saumlrskilt mycket i foumlrharingllande till den last som kunderna tar ut Jaumlmfoumlrs de reaktiva foumlrlusterna som en tio kilometers mellanspaumlnningsledning ger upphov till med de aktiva foumlrlusterna aumlr de foumlrstnaumlmnda foumlrlusterna betydligt houmlgre Beroende paring om elnaumltet aumlr uppbyggt av luftledning eller kabel kommer detta faring vaumlldigt skilda konsekvenser foumlr det mobila reservkraftverk som ska leverera elenergi till den bortkopplade anlaumlggningen Jaumlmfoumlrs de reaktiva foumlrlusterna i luftledningen med kabeln kan det enkelt konstateras att luftledningen endast tillfoumlr en mindre del av den reaktiva effekt som reservkraftverket annars hade faringtt producera Kabeln kommer daumlremot att generera en avsevaumlrt mycket stoumlrre maumlngd reaktiv effekt aumln luftledningen I ovanstaringende exempel genererar kabeln drygt 37 garingnger mer reaktiv effekt aumln luftledningen Detta betyder att reservkraftverket maringste kunna konsumera detta oumlverskott av reaktiv effekt som kabeln genererar Det aumlr saringledes en foumlrutsaumlttning att det mobila reservelverket kan konsumera det reaktiva oumlverskott som inte tas ut av kunderna Kan inte det mobila reservkraftverket konsumera reaktiv effekt kommer det reaktiva effektuttaget hos kund vara en begraumlnsande faktor foumlr moumljlig ledningslaumlngd

22

6 Transformatorer Transformatorer kan ur elektrisk synvinkel ses som en resistans R och en reaktans X paring samma saumltt som en ledning Foumlr att beraumlkna transformators resistans och reaktans behoumlvs uppgifter om de procentuella resistans respektive reaktansspaumlnningsfallet er ex Dessa kan enkelt tas fram foumlr en specifik transformator i t ex Facilplus spatialE som aumlr EON Elnaumlts naumltinformationssystem Oumlnskas daumlremot generella vaumlrden foumlr en transformator kan ABBs tabell foumlr standardtransformatorer anvaumlndas vilken visas i bilaga 9 I ABBs tabell aumlr endast den procentuella kortslutningsspaumlnningen ek given och den beraumlknas enligt samband 61 nedan

22xrk eee += [ ] (61)

Anledningen till att endast ek aumlr angiven aumlr att procentuella kortslutningsresistansen er alltid aumlr relativt liten i foumlrharingllande till procentuella kortslutningsreaktansen ex och daring goumlrs ofta approximationen er = 0 vilket ger ex asymp ek Foumlr att sedan beraumlkna kortslutningsresistansen RT och kortslutningsreaktansen XT anvaumlnder man sambanden 62 och 63 nedan (Petterson och Blomqvist 1986)

n

nrT

S

UeR

2

100sdot= [ ]Ω (62)

n

nxT

S

UeX

2

100sdot= [ ]Ω (63)

daumlr Un den huvudspaumlnning som transformatorresistansen haumlnfoumlrs till kV Sn transformatorns maumlrkeffekt MVA

62 Foumlrluster i en transformator

En distributionstransformator ger upphov till tre olika typer av foumlrluster

bull Tomgaringngsfoumlrluster ][WPtomgaringng bull Belastningsfoumlrluster ][WPbelastning bull Reaktiva foumlrluster [var]foumlrlustQ

Dessa foumlrluster beskrivs under respektive rubrik nedan

621 Tomgaringngsfoumlrluster

Tomgaringngsfoumlrlusterna i en transformator aumlr helt oberoende av den anslutna lasten Dessa beror istaumlllet helt paring transformatorns storlek desto stoumlrre transformator desto stoumlrre tomgaringngsfoumlrluster En tillaumlmpbar tumregel aumlr att tomgaringngsfoumlrlusterna aumlr i storleksordningen 02 procent utav transformatorns maumlrkeffekt (Lindahl 2006) Foumlr en transformator med maumlrkeffekten 200 kVA kommer saringledes tomgaringngsfoumlrlusterna vara

23

WPtomgaringng 4002000000020 =sdot=

Tomgaringngsfoumlrlusterna aumlr saring smaring i foumlrharingllande till transformatorns maumlrkeffekt att de i maringnga sammanhang antas vara foumlrsumbara

622 Belastningsfoumlrluster

Belastningsfoumlrlusterna i en transformator beror av hur stor belastningsgraden aumlr En tumregel aumlr att vid full last aumlr belastningsfoumlrlusterna i storleksordningen 1 procent av transformatorns maumlrkeffekt (Lindahl 2006) Foumlr en transformator med maumlrkeffekten 200 kVA kommer saringledes belastningsfoumlrlusterna att vara

WPbelastning 2000200000010 =sdot=

Aumlven belastningsfoumlrlusterna aumlr foumlrharingllandevis smaring jaumlmfoumlrt med transformatorns maumlrkeffekt Som har naumlmnts tidigare goumlrs ibland approximationen ex asymp ek och er = 0 vilket betyder att ingen haumlnsyn tas till de aktiva foumlrlusterna utan enbart till de reaktiva foumlrlusterna

623 Reaktiva foumlrluster

De stoumlrsta och inte foumlrsumbara foumlrlusterna i en transformator aumlr de reaktiva foumlrlusterna Naumlr dessa foumlrluster beraumlknas antas tomgaringngsfoumlrlusterna vara foumlrsumbara och att transformatorn aumlr fullt belastad Belastningsfoumlrlusterna antas vara 1 procent utav transformatorns maumlrkeffekt vilket ger en foumlrlust paring 2000 W enligt tidigare beraumlkning Foumlr att kunna beraumlkna de reaktiva foumlrlusterna foumlr en 200 kVA transformator behoumlvs uppgifter om re och xe Dessa aumlr haumlmtade fraringn en standard 200 kVA transformator hos EON Elnaumlt

Foumlrharingllandet ggre

e

r

x 331783

asymp= visar sedan hur stora de reaktiva foumlrlusterna aumlr i

foumlrharingllande till de aktiva foumlrlusterna I detta fall aumlr de reaktiva foumlrlusterna cirka tre garingnger stoumlrre aumln de aktiva foumlrlusterna De reaktiva foumlrlusterna i en 200 kVA transformator aumlr daumlrmed i storleksordningen

var600020003 kQ foumlrlust =sdotasymp Detta betyder att den reaktiva foumlrlusten i en 200 kVA transformator aumlr cirka 3 procent av dess maumlrkeffekt (Johansson 2006)

24

7 Det mobila reservkraftverket De mobila reservkraftverk som aumlr taumlnkta att anvaumlndas i mellanspaumlnningsnaumltet aumlr i storleksordningen 100-800 kVA daumlr de flesta aumlr utrustade med en synkrongenerator Teoretiskt innebaumlr detta bland annat att generatorns foumlrmaringga att producera alternativt konsumera reaktiv effekt kan styras Ska generatorn leverera reaktiv effekt till elnaumltet ska I m gt Im0 och kallas daring foumlr oumlvermagnetiserad medan om den ska konsumera reaktiv effekt ska I m lt Im0 och kallas daring foumlr undermagnetiserad Rent praktiskt styrs magnetiseringsstroumlmmen av generatorns spaumlnningsregulator som i sin tur maumlter naumltspaumlnningen (Alfredsson och Cronqvist 1996) Ses detta ur en teoretisk synvinkel bestaumlms magnetiseringsbehovet av sambandet 71 nedan

0m

m

n

r

I

I

U

E= (71)

daumlr Er inducerad emk (fas till jord) V Un generatorns maumlrkspaumlnning V I bild 71 visas ovanstaringende storheter i en schematisk bild oumlver en synkrongenerator

Bild 71 Schematisk bild oumlver en synkrongenerator

Den aktiva effekten P i en synkronmaskin paringverkas inte av aumlndringar som t ex naumltspaumlnningsvariationer eller variationer av emkn utan bestaumlms av den mekaniska axeleffekten som motorn levererar Den aktiva effekten beraumlknas med hjaumllp av samband 72 nedan

d

fr

X

UEP

Θsdotsdotsdot=

sin3 [ ]W (72)

Som tidigare naumlmnts kommer den inducerade emkn Er att foumlraumlndras daring magnetiseringsstroumlmmen Im varieras Foumlr att foumlrhindra att den aktiva effekten P foumlraumlndras samtidigt som magnetiseringsstroumlmmen Im varieras kommer samtidigt belastningsvinkeln Θ att aumlndras

25

Naumlr det gaumlller den reaktiva effekten Q saring aumlr den vid en konstant naumltspaumlnning till stor del beroende av den inducerade emk Er men aumlven till en mindre del av den aktiva effektens storlek Denna ger upphov till en del av den reaktiva spaumlnningen (XdIa) vilken svarar direkt mot den aktiva stroumlmmen Iacosφ och denna kraumlver en viss reaktiv effekt Den reaktiva effekten beraumlknas genom samband 73 nedan

d

fr

d

f

X

UE

X

UQ

Θsdotsdotsdotminus

sdot=

cos33 2

[ ]var (73)

daumlr Qlt0 oumlvermagnetisering Qgt0 undermagnetisering Foumlr att se hur alla storheter haumlnger samman visas tvaring olika visardiagram i bild 72 ett foumlr oumlvermagnetisering och ett foumlr undermagnetisering I baringda visardiagrammen aumlr statorstroumlmmen Ia riktstorhet (Alfredsson och Cronqvist 1996)

Bild 72 Visardiagram foumlr oumlver- respektive undermagnetisering

Foumlr en synkrongenerator finns det ett antal begraumlnsningar naumlr det gaumlller dess foumlrmaringga att producera och konsumera effekt Dessa begraumlnsningar aumlr naturligtvis vaumlsentliga att kaumlnna till innan ett reservelverk kopplas in och ensamt ska foumlrse en anlaumlggning med elenergi Naumlr det gaumlller synkrongeneratorer finns det fyra stabilitetsgraumlnser som generatorn maringste haringlla sig inom foumlr att generatorn ska fungera paring avsett vis (Samuelsson 2006) De fyra stabilitetsgraumlnserna aumlr

1 Rotorns uppvaumlrmningsgraumlns bestaumlmmer |E|max 2 Statorns uppvaumlrmningsgraumlns bestaumlmmer |S|max och |IA|max 3 Motorns maximala axeleffekt bestaumlmmer Pmax 4 Generatorns laumlgsta magnetisering bestaumlmmer |E|min

Foumlr att aringskaringdliggoumlra hur ovanstaringende stabilitetsgraumlnser paringverkar generatorns effektgraumlnser har dessa ritats in i ett saring kallat kapabilitetsdiagram Detta visas i bild 73 nedan

26

Bild 73 Kapabilitetsdiagram foumlr en synkrongenerator

I bild 73 ovan visar den markerade ytan arbetsomraringdet foumlr generatorn Begraumlnsningslinjerna ett och tvaring aumlr satta foumlr att inte temperaturen i rotor respektive stator ska bli foumlr houmlga och foumlrstoumlra generatorn Som kan ses i bild 73 ovan begraumlnsar dessa baringde generatorns moumljlighet till att leverera aktiv respektive reaktiv effekt samt att absorbera reaktiv effekt utanfoumlr det markerade omraringdet Skaumlrningspunkten mellan begraumlnsningslinje ett och tvaring anger normalt generatorns maumlrkdriftdata naumlr det gaumlller levererad aktiv- och reaktiv effekt Anledningen aumlr att dessa baringda linjers skaumlrningspunkt motsvarar ett optimum foumlr levererad aktiv- och reaktiv effekt Begraumlnsningslinje tre markerar den maximala aktiva effekt motorn kan laumlmna paring axeln som sammankopplar motor och generator Den fjaumlrde och sista begraumlnsningslinjen visar generatorns laumlgsta magnetisering foumlr att kunna fasas paring elnaumltet Aumlr magnetiseringen laumlgre riskeras ett saring kallat ur fas-fall farings vilket betyder att generatorn inte kommer arbeta vid samma faslaumlge som det elnaumlt den ansluts till Arbetar inte generatorn vid samma faslaumlge som elnaumltet maringste den kopplas bort och kommer saringledes inte att tillfoumlra naringgon elenergi till det anslutna elnaumltet vilket aumlr dess normala uppgift Naumlr ett mobilt reservkraftverk ansluts till ett elnaumlt och ensamt ska foumlrse anlaumlggningen med elenergi aumlr det viktigt att den aktiva och reaktiva effekten aldrig kommer utanfoumlr det markerade omraringdet i bild 73 Skulle detta haumlnda kommer med stoumlrsta sannolikhet reservkraftverkets effektskydd loumlsa ut med resultatet att elleveransen upphoumlr omedelbart ABB som aumlr en av landets ledande tillverkare av reservkraftverk har ett stoumlrre utbud av olika storlekar och modeller men anvaumlnder enbart synkrongeneratorer fraringn Stamford Dessa generatorer aumlr inte konstruerade foumlr att kunna absorbera reaktiv effekt De generatorer som levereras med reservkraftverken fraringn ABB i dag kan alltsaring

27

enbart arbeta med induktiva laster vilket betyder att ledningen inte faringr generera mer reaktiv effekt aumln vad lasten konsumerar (Hagelin 2006) Detta kommer saringledes att bli viktigt att taumlnka paring naumlr en liten last tillsammans med en laumlngre mellanspaumlnningskabel ansluts till ett reservkraftverk och ensamt ska foumlrse anlaumlggningen med elenergi Skulle kabeln generera mer reaktiv effekt aumln vad kunderna foumlrbrukar innebaumlr det att generatorn hamnar i den nedre halvan i bild 73 vilket innebaumlr att generatorn maringste konsumera reaktiv effekt Detta betyder att laringnga mellanspaumlnningskablar tillsammans med smaring effektuttag kommer bli en begraumlnsande faktor vid oumlverfoumlring av reservkraft i mellanspaumlnningelnaumltet

28

8 Beraumlkning av effektbehov och ledningslaumlngd Foumlr att faring en uppfattning om hur laringnga straumlckor elenergin fraringn reservkraftverken kan oumlverfoumlras presenteras i detta kapitel tvaring olika fall dels ett generellt dels ett verkligt naumlt Anledningen till att denna uppdelning aumlr gjord aumlr foumlr att foumlrst se hur laumlngden paring mellanspaumlnningsledningen paringverkar det mobila reservelverket generellt Det verkliga naumltet kommer sedan att ge en indikation paring hur det skulle se ut i ett naumlt daumlr vinsten hade varit stor om man kunde oumlverfoumlra reservkraften i mellanspaumlnningsnaumltet Foumlr att kunna goumlra noumldvaumlndiga beraumlkningar har tre olika program anvaumlnts Facilplus Spartial Excel och PSSE

81 Beraumlkningsprogram program

811 Facilplus Spatial

Facilplus Spatial aumlr ett naumltinformationssystem som anvaumlnds inom energibranschen och aumlr framtaget av ABB och Digpro AB Systemet finns i flera olika utfoumlrande beroende paring vad det ska anvaumlndas till Flera elnaumltsfoumlretag daumlribland EON Elnaumlt anvaumlnder sig av detta system som heter Facil SpatialE I systemet finns ett antal olika digitala kartor daumlr alla komponenter aumlr inritade enligt sina verkliga koordinater Paring EON Elnaumlt aumlr aumlven systemet kopplat till driftoumlvervakningssystemet Eldorado och affaumlrssystemet SAP I och med kopplingen till SAP finns noumldvaumlndiga kunduppgifter som t ex var kunden aumlr ansluten samt hur stor elfoumlrbrukningen aumlr per aringr Effektberaumlkning I Facilplus finns moumljligheten att goumlra effektberaumlkningar foumlr t ex en naumltstation Detta kan goumlras i och med att energifoumlrbrukningen per aringr finns att tillgaring via SAP Naumlr energifoumlrbrukningen per aringr aumlr kaumlnd kan belastningen P approximativt beraumlknas genom att anvaumlnda Velanders metod (Petterson och Blomqvist 1986)

WkWkPVelander sdot+sdot= 21 [ ]kW (81)

daumlr W energiuttaget aringrkWh k1 konstant k2 konstant Konstanterna k1 och k2 aumlr erfarenhetsmaumlssigt erharingllna konstanter som varierar mellan olika belastningar som beraumlknas med hjaumllp av maumltningar i befintligt elnaumlt I bilaga 1 visas EON Elnaumlts samtliga Velander konstanter foumlr alla deras kundkategorier Foumlr att sedan beraumlkna den reaktiva effekten Q anvaumlnds samband 82 nedan

ϕtansdot= PQ [ ]vark (82)

daumlr φ beraumlknas med hjaumllp av effektfaktorn cos φ som aumlr uppskattad foumlr olika typer kunder och varierar mellan 085-098 som kan ses i bilaga 1

29

812 Excel

Foumlr att se hur ett elnaumlt kommer att paringverka ett reservkraftverk behoumlver ett antal parametrar beraumlknas och det goumlrs i Excel I och med att elnaumltet till viss del aumlr foumlrenklat goumlrs endast beraumlkningar foumlr mellanspaumlnningsledningar och transformatorer Ledningar De parametrar som behoumlver beraumlknas foumlr mellanspaumlnningsledningarna aumlr resistansen Rledning reaktansen Xledning och susceptansen Bledning Hur dessa beraumlkningar aumlr gjorda visas i kapitel 53 Transformatorer Foumlr transformatorer behoumlvs enbart vaumlrde paring dess resistans RT och reaktans XT beraumlknas Hur dessa beraumlkningar aumlr gjorda visas i kapitel 6

813 Beraumlkningar PSSE

PSSE aumlr ett planeringsprogram foumlr elektrisk oumlverfoumlring som aumlr framtaget och utvecklat av Siemens PTI Foumlrsta utgaringvan av programmet kom 1976 och i dag anvaumlnds det i 123 laumlnder vaumlrlden oumlver (Siemens PTI 2006) Programmet har anvaumlnts till att rita upp och beraumlkna baringde verkliga och generella elnaumlt foumlr att paring ett tydligt saumltt kunna se hur laumlngden paring mellanspaumlnningsledningarna paringverkar ett mobilt reservkraftverk Naumlr beraumlkningar i PSSE goumlrs behoumlver en resistans R en reaktans X och en susceptans B anges foumlr varje ledning medan det raumlcker med en resistans och en reaktans foumlr transformatorerna Alla storheter maringste sedan goumlras om till enheten per unit (PU) Detta goumlrs enligt sambanden 83 84 85 nedan

2bas

basUP

U

SRR sdot= Ω [ ]UP (83)

2bas

basUP

U

SXX sdot= Ω [ ]UP (84)

2bas

basSUP

U

SBB sdot= [ ]UP (85)

Tillsammans med ledningarnas och transformatorernas inparametrar laumlggs lasten in paring laumlmplig skena Programmet aumlr uppbyggt saring att alla inparametrar anges i en sk sav-fil daumlr all data finns Till detta kopplas en schematisk bild daumlr elnaumltet ritas upp en sk sld-fil Naumlr sedan programmet ska utfoumlra beraumlkningarna saring synkroniseras de baringda filerna med varandra och resultaten presenteras i den schematiska bilden

30

Reaktivt effekttutag vid olika laster

-100

-80

-60

-40

-20

0

20

40

60

80

100

120

2 4 6 8 10

Ledningslaumlngd (km)

Reakti

vt

eff

ektu

ttag

(kvar)

Luftlednig P=150 kW

Kabel P=150 kW

Kabel P=100 kW

Kabel P=50 kW

82 Generellt elnaumlt

Foumlr att faring en god uppfattning om hur stort geografiskt omraringde ett mobilt reservkraftverk med varierande storlek kan hantera foumlr en given belastning har ett generellt elnaumlt anvaumlnts Det generella elnaumltet aumlr uppbyggt i PSSE enligt bild 81 nedan

Bild 81 Generellt elnaumlt uppbyggt i PSSE

Som kan ses i bild 81 ovan bestaringr det generella elnaumltet av en matande respektive en mottagande naumltstation som foumlrbinds med en mellanspaumlnningsledning I den matande naumltstationen har en relativt stor transformator installerats saring att den inte kommer att bli en begraumlnsande faktor I den mottagande naumltstationen aumlr transformatorn dimensionerad foumlr att klara lasten Som tidigare visats i rapporten aumlr det laumlngden paring mellanspaumlnningsledningen som kommer att spela en stor roll daring den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckningen ska bestaumlmmas Foumlr att tydligt visa storleksskillnaden i det kapacitiva bidrag som en kabel ger upphov till jaumlmfoumlrt med en luftledning har ovanstaringende naumlt ritats upp i PSSE Foumlr att PSSE ska kunna utfoumlra beraumlkningarna behoumlver ett antal parametrar matas in i programmet Dessa har beraumlknats i ett Excel-blad som visas i bilaga 3 Eftersom det mobila reservkraftverket inte kan absorbera reaktiv effekt aumlr den aumlr moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan dels beroende av hur mycket reaktiv effekt ledningen genererar dels hur stort det reaktiva effektuttaget ur anlaumlggningen aumlr Detta betyder att desto houmlgre reaktiva effektuttaget aumlr desto laumlngre aumlr moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan I exemplet nedan har den aktiva lasten satts till 50 100 respektive 150 kW och med en effektfaktor lika med 085 Resultaten fraringn beraumlkningarna visas i bild 82 nedan

Bild 82 Belastningsstorlekens inverkan paring den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan

31

Enligt EON Elnaumlts indelning av kundkategorier som presenteras i bilaga 1 kan det utlaumlsas att effektfaktorn foumlr de olika kundkategorierna varierar mellan 085 ndash 098 Genom att anvaumlnda effektfaktorn 085 som i exemplet ovan kommer lasten foumlrbruka relativt mycket reaktiv effekt vilket betyder att den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan kommer att bli laringng Hade daumlremot effektfaktorn 098 anvaumlnts skulle lasten i princip inte foumlrbruka naringgon reaktiv effekt alls vilket skulle minska den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan radikalt Anvaumlndandet av effektfaktorn 085 ger saringledes det mest gynnsamma fallet Hur stor inverkan effektfaktorn har paring den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan visas i bild 83 Raumlkneexemplet aumlr utfoumlrt paring samma saumltt som exemplet ovan foumlr kabeln med belastningen 50 kW Den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan har istaumlllet beraumlknats foumlr fyra olika effektfaktorer 085 090 095 och 098

Reaktivt effektuttag vid cos fi variation foumlr en kabel med belastningen 50 kW

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

1 2 3 4

Ledningslaumlngd (km)

Reati

vt

eff

ektu

ttag

(kvar)

cos fi=085

cos fi=090

cos fi=095

cos fi=098

Bild 83 Effektfaktorns inverkan paring den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan

821 Konsekvenser foumlr reservkraft

Som tydligt kan ses i bild 82 kommer kabeln generera avsevaumlrt mycket mer reaktiv effekt aumln luftledningen och daumlrmed minska den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan Det kan konstateras att storleken paring lasten och effektfaktorn kommer spela en stor roll daring den maximala oumlverfoumlringsstraumlckan foumlr kabeln ska bestaumlmmas Daumlrmed aumlr det svaringrt att ange naringgon generell laumlngdbegraumlnsning foumlr kabelalternativet men aumlr lasten saring laringg som 50 kW med effektfaktorn 085 kommer den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan vara mindre aumln tre kilometer Daumlremot foumlr luftledningen som endast genererar en liten maumlngd reaktiv effekt kommer inte storleken paring lasten och effektfaktorn vara avgoumlrande foumlr den maximala oumlverfoumlringsstraumlckan Med tanke paring att reservelverken fraringn ABB inte kan ta hand om naringgot reaktivt oumlverskott aumlr det sjaumllvklart av stor vikt att mellanspaumlnningsledningen inte genererar mer reaktiveffekt aumln vad lasten konsumerar Av detta generella exempel kan slutsatsen dras att smaring reaktiva uttag i kombination med laringnga mellanspaumlnningskablar kan komma begraumlnsa oumlverfoumlringsstraumlckan avsevaumlrt jaumlmfoumlrt med mellanspaumlnningsluftledningar

32

83 Verkligt elnaumlt

Foumlr att faring en ungefaumlrlig uppfattning om hur stort geografiskt omraringde ett mobilt reservkraftverk kan hantera foumlr en given belastning har aumlven beraumlkningar utfoumlrts foumlr ett verkligt naumlt Anledningen till detta aumlr att faring saring stor verklighetsfoumlrankring som moumljligt De mobila reservkraftverk som aumlr taumlnkta att anvaumlndas aumlr i storleksordningen 100 ndash 800 KVA vilket betyder att baringde lastuttaget och oumlverfoumlringsstraumlckan kommer att bli begraumlnsad Det verkliga elnaumltet kommer att ge en indikation paring hur det kan taumlnkas se ut i ett verkligt elnaumlt daumlr det reaktiva effektuttaget aumlr relativt litet och oumlverfoumlringsstraumlckan relativt laringng Eftersom de mobila reservkraftverken som aumlr taumlnkta att anvaumlndas aumlr relativt smaring effektmaumlssigt kommer de inte klara av de laster som farings i taumltorter om ett par naumltstationer kopplas samman De elnaumlt som kommer att ingaring i beraumlkningarna kommer daumlrfoumlr vara ett landsbygdsnaumlt daumlr belastningen aumlr laringg och utspridd oumlver ett stoumlrre geografiskt omraringde Det aumlr aumlven i landsbygd det aumlr mest intressant med reservkraft paring grund av avsaknaden av omkopplingsmoumljligheter Det elnaumlt som slutligen valdes i samraringd med Christer Eliasson naumltplanerare paring EON Elnaumlt var ett relativt nytt kabelnaumlt i Loumlnsboda (LBA) i nordoumlstra Skaringne daumlr EON Elnaumlt har foumlrberett ett par markstationer foumlr anslutning av mobil reservkraft (Eliasson 2006) Anledningen aumlr att belastningarna aumlr relativt smaring och foumlrdelade paring flera mindre transformatorstationer med litet stoumlrre inboumlrdes avstaringnd I ett saringdant naumlt som finns i LBA fack 4 kommer vinsten att bli stor om EON Elnaumlt endast behoumlver ansluta ett mobilt elverk istaumlllet foumlr sju Foumlr det utvalda kablade elnaumltet har beraumlkningar genomfoumlrts enligt den tidigare beskrivna beraumlkningsgaringngen Fraringn Facilplus har kartan med inritade ledningar och naumltstationer haumlmtas den visas i bilaga 4 Som kan ses paring kartan aumlr detta ett glesbyggdsomraringde med lite stoumlrre avstaringnd mellan naumltstationerna I bilaga 5 visas normalkopplingsschemat foumlr LBA fack 4 som tydligare visar hur naumltstationerna aumlr foumlrbundna med varandra I bilaga 6 visas det Excel-blad daumlr alla inparametrar som maringste anges i PSSE aumlr beraumlknade och sammanstaumlllda Naumlr beraumlkningen vaumll aumlr gjord i PSSE visas alla resultaten i de schematiska filerna se bilaga 7 Beraumlkningarna aumlr gjorda baringde foumlr elnaumltet saring som det ser ut i dag men aumlven paring samma elnaumlt daring all kabel ersatts med oisolerad samt isolerad luftledning med motsvarande ledningsarea Eftersom kapacitansen per kilometer aumlr i princip lika stor foumlr baringde oisolerad och isolerad luftledning kommer dessa anses vara likvaumlrdiga naumlr det gaumlller lednings reaktiva generering Baringda fallen har samma totala ledningslaumlngd vilken aumlr 6775 meter men som har naumlmnts tidigare skiljer luftledning sig aringt jaumlmfoumlrt med kabel daring det gaumlller generering av reaktiv effekt Resultatet presenteras i bild 84 nedan

33

LBA-fack 4

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90k

Va

r Kabel

Oisolerad luftledning

Isolerad luftledning

Bild 84 Reaktivt effektuttag i LBA ndash fack 4

Som kan ses i bild 84 ovan behoumlver generatorn endast generera knappt 20 kvar om det befintliga kabelnaumltet anvaumlnds vid topplast ty Velanders metod ger topplasten Vid laringglasttillfaumlllen exempelvis sommar skulle det reaktiva effektuttaget fraringn kunderna raumlcka till att taumlcka det reaktiva oumlverskottet fraringn kabeln Daumlrmed kan det haumlnda att vid vissa lasttillfaumlllen inte aumlr moumljligt att reservkraftsmata LBA fack 4 Skulle i staumlllet kabelnaumltet ersaumlttas med ett likvaumlrdigt luftledningsnaumlt kommer generatorn behoumlva generera drygt 80 kvar Anledningen till detta aumlr som sagts och visats tidigare att en kabel genererar avsevaumlrt mycket mer reaktiv effekt aumln en luftledning Skulle kablarna generera mer reaktiv effekt aumln vad kunderna foumlrbrukar skulle anlaumlggningen inte kunna anslutas till ett mobilt reservkraftverk Hade det daumlremot funnits reservelverk i laumlmplig storlek paring marknaden som hade kunnat undermagnetiseras och daumlr med att ta hand om det reaktiva oumlverskott som skapats av kablarna hade situationen varit en annan Som situationen aumlr i dag maringste en viss foumlrsiktighet tillaumlmpas daring lasten aumlr liten och oumlverfoumlringsstraumlckan aumlr lite laumlngre i ett kablat mellanspaumlnningsnaumltet Skulle daumlremot elnaumltet i LBA - fack 4 varit ett luftledningsnaumlt hade inte denna begraumlnsning funnits Sammanfattningsvis kan det i detta fall konstateras att det kablade elnaumltet aumlr att foumlredra framfoumlr mot luftledningsalternativet Laumlgre braumlnslekonsumtion samt moumljlighet till ett houmlgre aktivt effektuttag aumlr naringgra av foumlrdelarna

34

9 Ekonomisk jaumlmfoumlrelse Foumlr att faring en indikation paring hur det ekonomiska utslaget kommer att se ut daring ett mellanspaumlnningsnaumltet anvaumlnds foumlr oumlverfoumlring av reservkraft har ett raumlkneexempel staumlllts upp i det tidigare anvaumlnda elnaumltet LBA-fack 4 I exemplet har sju olika fall jaumlmfoumlrts med varandra dessa aumlr

bull Oisolerad luftledning utan reservkraft bull Oisolerad luftledning med reservkraft bull Isolerad luftledning utan reservkraft bull Isolerad luftledning med reservkraft bull Kabel utan reservkraft bull Kabel med reservkraft bull Befintlig luftledning som senare ersaumltts med kabel med reservkraft

Nedan visas en foumlrklaring till de parametrar som finns med i raumlkneexemplet Dessa aumlr uppdelade i fasta respektive roumlrliga kostnader vilka summeras ihop foumlr respektive fall De fasta kostnaderna aumlr summan av de aringrliga kapital- och underharingllskostnaderna medan de roumlrliga kostnaderna aumlr kostnader foumlr reservkraft samt avbrottsersaumlttning Dessa aumlr direkt beroende av det aktuella elnaumltets avbrotts- respektive felfrekvens I denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse har alla administrativa kostnader foumlrsummats och ingen haumlnsyn har tagits till hur varumaumlrket skadas av t ex laringnga elavbrott

91 Foumlrklaring till den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen

911 Fasta kostnader

Investeringskostnad per km Investeringskostnaden avser endast mellanspaumlnningsnaumltet vilken varierar mellan olika ledningstyper Kostnaderna aumlr haumlmtade ifraringn EBR (P1) 2006 I det verkliga elnaumltet (LBA) minskar ledningsarean laumlngre ut vilket det inte kommer tas naringgon haumlnsyn till i den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen daumlr samma area har anvaumlnts till hela straumlckan Anledningen till detta aumlr att kostnaden foumlr att garing upp eller ner ett steg i area foumlr respektive ledningstyp aumlr relativt liten Alla beraumlkningar har daumlrfoumlr gjorts foumlr en representativ ledningsarea 95 mm2 Total investeringskostnad Denna visar den totala investeringskostnaden foumlr hela ledningsstraumlckan det vill saumlga kostnaden per kilometer ledning garingnger det verkliga elnaumltets laumlngd (LBA) Kapitalkostnad Investeringskostnaden som goumlrs i ett elnaumlt genererar en kostnad foumlr det kapital som aumlr investerat EON Elnaumlt tillaumlmpar en kalkylraumlnta paring 8 procent

35

Aringrlig kostnad EON Elnaumlt skriver av sina anlaumlggningar paring 40 aringr vilket ger en aringrlig kostnad genom att dela investeringskostnaden med avskrivningstiden Underharingllskostnad Underharingllskostnaden foumlr baringde oisolerad - och isolerad luftledning aumlr satt till 2 procent av investeringskostanden Foumlr jordkabel aumlr den satt till 02 procent Summa fast aringrlig kostnad Denna kostnad visar vad den aringrliga fasta kostnaden kommer vara foumlr ett elnaumlt Denna inkluderar saringledes enbart avskrivningar och underharingllskostnader

912 Roumlrliga kostnader

Avbrottsfrekvens Denna beskriver hur maringnga avbrott en viss ledningstyp har per aringr och per 100 km ledning Foumlr oisolerad luftledning aumlr antalet fel uppdelat i kvarstaringende- respektive oumlvergaringende fel Kvarstaringende fel betyder att felet maringste aringtgaumlrdas fysiskt och behoumlver sektioneras bort foumlr reparation De kvarstaringende felen aumlr 2 stycken per aringr och 100 km ledning (Roos 2005) Oumlvergaringende fel kan exempelvis vara en aringterinkoppling som orsakats av ett traumld som stoumltt till en ledning vid blaringsigt vaumlder Eftersom de oumlvergaringende felen aumlr kortvariga kommer det aldrig bli aktuellt att ansluta reservkraft i samband med dessa fel Daumlrmed tas dessa fel inte med i avbrottsfrekvensen Foumlr isolerad luftledning har de kvarstaringende felen satts till tvaring tredjedelar av avbrottsfrekvensen foumlr oisolerad luftledning (Kristiansson 2006) Foumlr kabel aumlr antalet fel uppdelade i inre fel i kabeln t ex treeing och fel som aumlr orsakade paring grund av yttre aringverkan t ex graumlvskador Eftersom baringda typerna av fel kommer resultera i ett avbrott i elleveransen summeras dessa till en gemensam avbrottsfrekvens foumlr kabel Inre fel aumlr satt till 02 och yttre fel aumlr satt 04 vilket betyder att den gemensamma avbrottsfrekvensen aumlr satt till 06 fel per aringr och 100 km kabel (Roos 2005) Felfrekvens Felfrekvensen aumlr framtagen paring foumlljande saumltt samtliga kunder som drabbats av mellanspaumlnningsfel laumlngre aumln tre minuter hos Svensk Energis medlemsfoumlretag dvs DARWin rapporterade under 2004 har tagits fram Av dessa har 75 procent ansetts kunna haumlnfoumlras till landsbygdselnaumlt Ur denna aringterstaringende stora volym har de mellanspaumlnningsfel som orsakat utebliven elleverans i tidsintervallen 12-lt24 samt gt=24 timmar sorterats ut Antalet fel som oumlverstiger 24 timmar oavsett laumlngd aumlr saring faring att de har summerats i en enda grupp Genom att dividera summan utsorterade fel med samtliga fel erharinglls felfrekvensen foumlr respektive tidsintervall Som kan ses i raumlkneexemplet i bilaga 8 aumlr dessa mycket smaring

36

Avbrottsersaumlttning Avbrottskostnaden foumlr respektive tidsintervall aumlr tagen fraringn den tabell 21 i denna rapport Foumlr att baumlttre avspegla den verkliga bilden i LBA fack 4 har 50 av de 60 kunderna placerats i kategorin smaringhus 16 A och resterande 10 kunder i gruppen smaringhus 20 A Driftkostnad reservelverk och fast kostnad elverk Dessa kostnader aumlr tagna fraringn EON Elnaumlts egen utredning om reservkraftberedskap (NUT 051016-001) Baringda kostnadsposterna avser hyra av reservelverk som ansluts paring traditionellt saumltt det vill saumlga ett reservelverk till varje naumltstation I denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse har driftkostnaden antagits vara den samma daring ett mobilt reservkraftverk anvaumlnds och elenergin oumlverfoumlrs i mellanspaumlnningsnaumltet Den fasta kostnaden antas daumlremot vara en femtedel saring stor daring ett reservelverk i snitt antas kunna foumlrsoumlrja fem naumltstationer daring elenergin oumlverfoumlrs i mellanspaumlnningsnaumltet Drifttimmar felkategori Drifttimmarna avser de antal timmar som reservelverken aumlr i drift vid respektive felkategori Dessa drifttimmar aumlr uppskattade till en genomsnittligt rimlig tidsperiod Uppskattningen aumlr gjord saring att reservelverket har anslutits och boumlrjat leverera elenergi i snitt tvaring till fyra timmar innan naringgon kund har varit spaumlnningsloumls i 12 timmar Naumlr vaumll kunderna faringtt tillbaka elleveransen med hjaumllp av ett reservkraftverk kommer inte det skadade elnaumltet behoumlva aringterstaumlllas i funktionsdugligt skick snarast moumljligt Kopplas daumlremot inte ett reservelverk in och aringterupptar elleveransen maringste elnaumltet aringterstaumlllas till funktionsdugligt skick snarast Daumlrmed antas det att tiden foumlr aringterstaumlllning kommer vara laumlngre om inte ett reservkraftverk ansluts Paring grund av ovanstaringende resonemang anses reservelverkets drifttid i snitt vara laumlngre aumln den avbrottstid som farings om inte reservelverket anslutits Drifttimmarna aumlr bestaumlmda saring att reservelverket i snitt boumlrjar leverera elenergi 9 timmar efter felet uppkom och aumlr daumlrefter i drift hela tidsperioden i respektive felfrekvens det vill saumlga efter 12 respektive 24 timmar Antal fel per aringr som oumlverstiger 12 h i LBA - fack 4 Denna aumlr beraumlknad paring foumlljande saumltt

( )2412100

FFLL

AF +sdotsdot

aringr

st (91)

daumlr AF Avbrottsfrekvensen foumlr luftledning respektive kabel (st100kmaringr) LL Ledningslaumlngden avser LBA - fack 4 (km) F12 Felfrekvensen efter 12 h vid mellanspaumlnningsfel enligt Darwin

driftstoumlrningsstatistik 2004 Svensk Energi F24 Felfrekvensen efter 24 h vid mellanspaumlnningsfel enligt Darwin

driftstoumlrningsstatistik 2004 Svensk Energi

37

Avbrottskostnad Avbrottskostnaden avser den kostnad som uppstaringr pga fel i mellanspaumlnningsnaumltet varje aringr I alternativet utan reservkraft uppstaringr kostnaden genom avbrottsersaumlttning till de kunder som drabbats av elavbrott laumlngre aumln 12 timmar I alternativet med reservkraft uppstaringr kostnaden genom att reservkraft installeras och samtliga kunder aringterfaringr elleveransen Reservkraften som installeras har som sagts tidigare en fast och en roumlrlig kostand Avbrottskostnaden beraumlknas enligt nedan Utan reservelverk

( ) AKAFAFLL

AF sdotsdot+sdotsdotsdot 24241212100

(kraringr) (92)

Med reservelverk

( )

AKFKFFLL

AF

AKDKDTFDTFLL

AF

sdotsdot+sdotsdot

+sdotsdotsdot+sdotsdotsdot

)2412(100

24241212100 (kraringr) (93)

daumlr A12 avbrottskostnaden i LBA efter 12 h (kr) A24 avbrottskostnaden i LBA efter 24 h (kr) DK driftkostnad reservelverk (krh) AK antalet kunder i LBA (st) FK fast kostnad foumlr reservelverk per kund (kr) DT drifttid foumlr reservkraftverken (h)

913 Summa kostnader per aringr Denna kostnad aumlr framtagen genom att kostnaderna foumlr den fasta- och roumlrliga delen summerats Resultatet visar vilket av alternativen som aumlr det mest ekonomiskt gynnsamma

92 Resultat

Sjaumllva beraumlkningen aumlr gjord i Excel och visas i bilaga 8 I tabell 91 nedan visas en sammanstaumlllning av de fasta roumlrliga samt summa kostnader ifraringn den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen Beraumlkningen aumlr gjord foumlr sju stycken olika fall

1 Nybyggnation av oisolerad luftledning utan anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

2 Nybyggnation av oisolerad luftledning med anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

3 Nybyggnation av isolerad luftledning utan anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

4 Nybyggnation av isolerad luftledning med anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

38

5 Nybyggnation av jordkabelanlaumlggning utan anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

6 Nybyggnation av jordkabelanlaumlggning med anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

7 Befintlig avskriven luftledning staringr kvar 20 aringr foumlr att sedan ersaumlttas med jordkabel I detta fall foumlrlaumlngs avskrivningstiden med 20 aringr i foumlrharingllande till de sex tidigare fallen Reservkraft anvaumlnds vid oplanerade elavbrott under hela perioden

Tabell 91 Kostnadsjaumlmfoumlrelse Fasta kostnader

(kraringr)

Roumlrliga kostnader

(kraringr)

Summa kostnader

(kraringr)

Fall 1 54 200 2 54 202 Fall 2 54 200 5 54 205 Fall 3 64 300 2 64 302 Fall 4 64 300 4 64 304 Fall 5 48 400 1 48 401 Fall 6 48 400 2 48 402 Fall 7 39 900 3 39 903 Som kan ses i tabell 91 ovan aumlr de fasta kostnaderna avsevaumlrt mycket stoumlrre aumln de roumlrliga Anledningen till detta aumlr att andelen elavbrott som oumlverstiger 12 timmar aumlr utslaget paring 75 procent av alla elavbrott vilka daring blir vaumlldigt faring och orsakar daumlrmed smaring kostnader totalt sett Som kan ses i den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen aumlr det i dagslaumlget inte loumlnsamt i naringgot av fallen att anvaumlnda reservkraft vid oplanerade elavbrott Det ska dock poaumlngteras att efter 1 januari 2011 aumlr det inte laumlngre tillaringtet att oplanerade elavbrott oumlverstiger 24 timmar Landets naumltaumlgare kommer daring inte kunna jaumlmfoumlra kostnader foumlr t ex reservkraft med kostnader foumlr avbrottsersaumlttning De kommer istaumlllet att bli tvungna att hitta loumlsningar som undviker dessa laringngvariga elavbrott Reservkraft i mellanspaumlnningsnaumlt erbjuder en saringdan loumlsning Som kan ses i denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse aumlr det mest loumlnsamt att laringta befintlig avskriven luftledning staring kvar 20 aringr som sedan ersaumltts med kabel foumlljt av att direkt ersaumltta samma luftledning med kabel Baringda dessa alternativ foumlrutsaumltter att ledningen aumlr framdragen saring att det paring ett enkelt saumltt garingr att foumlrlaumlgga kabeln i marken Om inte saring aumlr fallet kommer detta kostnadsbilden se annorlunda ut Med denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse kan det till sist konstateras att det kommer bli dyrare att ansluta reservkraft till de kunder som drabbas av elavbrott laumlngre aumln 12 timmar aumln att betala ut avbrottsersaumlttning fram t o m 1 januari 2011 foumlr exemplet LBA fack 4

39

10 Slutsatser

101 Slutsatser

Innan ett mobilt reservkraftverk ansluts till ett lansbyggdselnaumlt aumlr det viktigt att kaumlnna till hur stor den reaktiva genereringen fraringn det aktuella elnaumltet aumlr Hur stort det reaktiva bidraget aumlr beror paring hur stor den kapacitiva genereringen aumlr i elnaumltet Denna aumlr framfoumlrallt beroende av kabelnaumltets laumlngd desto laumlngre ju stoumlrre blir den kapacitiva genereringen Skillnaden mellan luftledning och kabel aumlr i dessa sammanhang stora och det maringste tas i beaktande innan ett mobilt reservkraftverk ansluts En kabel genererar avsevaumlrt mycket mer reaktiv effekt aumln en luftledning oavsett om luftledningen aumlr isolerad eller inte Problemet som kan uppstaring i ett kabelnaumlt aumlr att kablarna genererar mer reaktiv effekt aumln vad de anslutna kunderna foumlrbrukar Detta aumlr inget problem saring laumlnge det finns ett oumlverliggande elnaumlt som kan ta hand om det reaktiva oumlverskottet Naumlr det oumlverliggande naumltet kopplas bort och ett mobilt reservkraftverk ansluts maringste detta ensamt kunna ta hand om ett eventuellt reaktivt oumlverskott Reservkraftverk som klarar att absorbera reaktiv effekt finns inte paring marknaden i dag Daumlrmed kommer inte ett mobilt reservkraftverk att kunna anslutas till ett elnaumlt som genererar mer reaktiv effekt aumln vad de anslutna kunderna foumlrbrukar Denna risk finns enbart i kablade elnaumlt daumlr oumlverfoumlringsstraumlckan aumlr laringng och lasten relativt laringg Det aumlr svaringrt att ange naringgon generell laumlngdbegraumlnsning men aumlr lasten saring laringg som 50 kW med effektfaktorn 085 kommer den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan vara mindre aumln tre kilometer Enligt den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen som aumlr gjord i rapporten kan det konstateras att det i-dagslaumlget aldrig aumlr loumlnsamt att ansluta reservkraftverk vid ett elavbrott i LBA fack 4 Anledning till detta aumlr att den avbrottsersaumlttningen som kunder har raumltt till som varit drabbade av ett elavbrott laumlngre aumln 12 timmar aumlr laumlgre aumln den kostnad som uppstaringr daring mobila reservelverk ansluts i vaumlntan paring att felet ska bli aringtgaumlrdat Fraringn och med den 1 januari 2011 kommer det dock inte vara tillaringtet att oplanerade elavbrott aumlr laumlngre aumln 24 timmar vilket goumlr att naumltaumlgarna senast vid denna tidpunkt maringste se till att dessa laringngvariga elavbrott undviks Detta goumlr att oumlverfoumlring av mobilreservkraft i mellanspaumlnningsnaumltet kan komma bli en intressant och anvaumlndbar teknik de naumlrmsta aringren foumlr landets alla naumltaumlgare Sammanfattningsvis kan slutsatserna sammanfattas i ett antal punkter

bull Laringnga kabellaumlngder tillsammans med relativt smaring effektuttag kan generera ett oumlverskott av reaktiv effekt

bull Det finns idag inget reservkraftverk paring marknaden som kan absorbera reaktiv effekt vilket kan komma att begraumlnsa den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan

bull Fram till och med den 1 januari 2011 aumlr det troligen inte loumlnsamt att ansluta reservkraft vid ett elavbrott

bull Fraringn och med den 1 januari 2011 kommer det inte laumlngre vara tillaringtet att oplanerade elavbrott oumlverstiger 24 timmar

40

bull Oumlverfoumlring av reservkraft i mellanspaumlnningsnaumltet kan komma bli en intressant och anvaumlndbar teknik i farmtiden

102 Fortsatt arbete

I denna rapport har det foumlrutsatts att selektiviteten och utloumlsningsvillkor i elnaumlten fungerar paring avsett vis Fortsatta studier inom detta omraringde kan vara att laumlgga in fel paring olika platser i det elnaumltet som ansluts till ett mobilt reservkraftsaggregat och paring saring vis kontrollera att utloumlsningsvillkor och selektivitet fungerar paring ett tillfredstaumlllande sett I denna rapport aumlr grundtanken att ett enda mobilt reservkraftverk ska foumlrsoumlrja en mindre grupp naumltstationer vid ett elavbrott En intressant utveckling skulle vara att titta paring hur olika kraftslag som t ex mobil reservkraft tillsammans med smaringskalig vindkraft skulle kunna samverka En samverkan mellan olika kraftslag skulle med stor sannolikhet skapa nya foumlrutsaumlttningar foumlr smaringskalig ouml-drift Ytterligare fraringgestaumlllningar som skulle behoumlva utredas aumlr hur elkvaliteacuten paringverkas i ett ouml-driftsnaumlt Haumlr skulle det vara intressant att se hur olika typer av kraftkaumlllor enskilt paringverkar elkvaliteacuten samt hur flera kraftkaumlllor som samverkar paringverkar elkvaliteacuten Naumlr mobila reservelverk ansluts i en naumltstation foumlr t ex underharingllsaringtgaumlrder goumlrs detta i princip uteslutande genom att spaumlnningen bryts under in- och urkopplingstiden Detta genererar tvaring planerade elavbrott som maringste aviseras till alla beroumlrda kunder Dessa planerade elavbrott skulle kunna undvikas om en fasningsutrustning anvaumlnts vid inkopplingen Paring detta saumltt skulle landets alla naumltaumlgare paring ett enkelt saumltt kunna goumlra t ex underharingllaringtgaumlrder utan att naringgra kunder behoumlver drabbas av elavbrott Detta aumlr ett omraringde som kaumlnns viktigt och borde utredas Vad som aumlven aumlr av intresse foumlr framtiden aumlr att ta fram riktlinjer foumlr hur mobil reservkraft i mellanspaumlnningsnaumlt ska hanteras Naringgon form av regelverk som branschen kan ta till sig och arbeta efter hade underlaumlttat anvaumlndandet inom detta omraringde

41

11 Referenser [1] Alfredsson Alf Cronqvist Anders (1996) ElkrafthandbokenElmaskiner [2] Andersson Leif Blomqvist Hans (1997) Elkraftsystem del 1 [3] Birkouml Thomas (2005) bilder paring olika typer av luftledning

httpwwwsofnetorgindexasplev=2593amptyp=1 adressen kontrollerad 2006-07-10

[4] Elektroskandia (2006) Bild paring en 3-ledare mellanspaumlnnings kabel

httpwwwelektroskandiasecatalogaspxcid=70amphid=969ampuid=4710amppid=21518pnlPDetails adressen kontrollerad 2006-07-10

[5] Elforsk (1995) EBR Mobila Reservkraftverk utgiven av Elforsk [6] Eliasson Christer (2006) EON Elnaumlt Sverige AB Lokalnaumltsplanerare

personligt samtal 2006-06-28 [7] Energimarknadsinspektionen (2006) Naumltanslutningar och avgifter

httpwwwenergimarknadsinspektionensetemplatesPage____44aspx adressen kontrollerad 2006-07-11

[8] Energimyndigheten (2005) Utveckling av naumltpriser 1 jan 1997 - 1 jan 2005

Publikationen tillgaumlnglig paring httpwwwstemseWEBSTEMEx01SwensfPageGenerator01OpenAgentampSearchType=2ampAll=True adressen kontrollerad 2006-08-02

[9] GENETECH (2006) Bild paring reservelverk

httpwwwgenetechseseprodmobilahtml adressen kontrollerad 2006-08-01

[10] Hagelin Carl-Goumlran (2006) ABB Reservkraft Vaumlsterarings personligt samtal

2006-07-25 [11] Hjalmar Peter (2005) Utredning om mobil reservkraft EON Elnaumlt

NUT-050524-021

42

[12] Johansson Jonas (2006) PhD Student IEA Lunds Tekniska Houmlgskola personligt samtal 2006-11-09

[13] Kristiansson Gert (2006) delprocessledare foumlr anlaumlggningsprojekt paring EON

Elnaumlt [14] Krynell Julius (2006) Reservkraftsansvarig EON Elnaumlt Sverige AB

personligt samtal 2006-08-11 [15] Lindahl Sture (2006) Professor IEA Lunds Tekniska Houmlgskola personligt

samtal 2006-11-09 [16] Melin Ulf (2006) EON Elnaumlt Sverige AB Kundansvarig paring

marknadsenheten personligt samtal 2006-08-18 [17] Onninens produktkatalog 2006) finns tillgaumlnglig paring

httpwwwonninensedownload184218cb10a83f43c2780001132Flik_2_Elnatsmaterielpdf adress kontrollerad 2006-08-15

[18] Petterson Aringke- Blomqvist Hans (1986) Elkraft teknisk handbok del 1

Allmaumln del [19] Regeringskansliet (2006) Nya regler om leveranssaumlkra elnaumlt

httpwwwregeringensesbd108a57260 adress kontrollerad 2006-06-08 [20] Roos Fredrik (2005) lic-avhandling Electricity Supply Reliability [21] Samuelsson Olof (2006) Docent IEA Lunds Tekniska Houmlgskola personligt

samtal 2006-08-23 [22] SCB (2002) Energiundersoumlkning foumlr jordbruket avseende 2002

httpw36scbsestatistikOVOV0020_dokumentEnergiundersokning_2002doc adress kontrollerad 2006-07-04

[23] Siemens PTI (2006) Information om PSSE

httpwwwpti-uscomptisoftwarepsseindexcfm adressen kontrollerad 2006-07-20

43

[24] Statens energimyndighet (2005) Erfarenheter efter Gudrun - Reservkraft prioritering och ouml-drift med reservkraft ER 200532 Publikationen finns tillgaumlnglig paring httpwwwstemseWEBSTEMEx01SwensfPageGenerator01OpenAgentampSearchType=2ampFuncParm1=11ampFuncParm2=1ampSearchString=gudrunampSearchStringFromDate=ampSearchStringToDate=ampAll=True adressen kontrollerad 2006-08-02

[25] Stenborg Bertil (1997) Elkraftsystem del 1 [26] Svenska Kraftnaumlt (2005a) Svenska Kraftnaumlts verksamhet

httpwwwsvksewebPageaspxid=2221 adress kontrollerad 2006-06-07 [27] Svenska Kraftnaumlt (2005b) Svenska Kraftnaumlts aringrsredovisning 2005

httpwwwsvksewebPageaspxid=5242 adress kontrollerad 2006-08-11

44

12 Appendix Bilaga 1 Eon elnaumlts indelning av olika kundkategorier med avseende paring Velanderkonstanter och effektfaktor Bilaga 2 Matlabkod som anvaumlnts till raumlkneexemplet vid jaumlmfoumlrelsen mellan luftledning och kabel Bilaga 3 Beraumlkning av inparametrar till PSSE foumlr det generella naumltet Bilaga 4 Geografiskt karta oumlver LBA fack 4 haumlmtade fraringn Facilplus Bilaga 5 Normalkopplingsschema LBA fack 4 Bilaga 6 Beraumlkning av inparametrar till PSSE foumlr det verkliga naumltet Bilaga 7 Resultaten fraringn beroumlkningen i det verkliga naumltet visat i en schemarisk bild Bilaga 8 Beraumlkningar gjorda foumlr den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen Bilaga 9 Tabell oumlver ABBs standardtransformatorer

V elander-konstant k1

V elander-kons tant k2

Foumlrbruknings-staumllletyp

U ppvaumlrm nings-kod

T ext D C O N ST1 D C O N ST2

C O SFI

B lank t O ALLM AumlN KU R VA 0000286 00133 09Industri ED M IN D R E IN DU STR IER M ED ELVAumlR M E 0000368 00497 092Industri EVL M IN D R E IN DU STR IER M ED ELVAumlR M E 0000368 00497 092Industri O M IN D R E IN DU STR IER U TAN ELVAumlR M E 000029 01017 085Industri U E M IN D R E IN DU STR IER U TAN ELVAumlR M E 000029 01017 085Industri VPA M IN D R E IN DU STR IER U TAN ELVAumlR M E 000029 01017 085Industri VPE M IN D R E IN DU STR IER M ED ELVAumlR M E 0000368 00497 092JO R D BR U K ED LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K EO LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K EVL LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K O LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K U E LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K VPA LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K VPE LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K VPJ LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09LG H M EO FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097LG H M U E FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093SH ED D IR EKTEL AumlLD R E AumlN ELAK 0000308 00111 098SH EO D IR EKTEL ELAK 0000408 00126 098SH EVL ELPAN N A KO N VER TER IN G 0000319 00187 096SH U E T YPKU R VO R R EN H U SH AringLLSEL 0000286 00133 09SH VPA VAumlR M EPU M P -FR AringN LU FT (V ID LAringG A T EM P N YT TJAS EJ ELVAumlR M E) 0000384 00164 093SH VPE VAumlR M EPU M P -U TELU FT M ED ELV (V ID LAringG A TEM P N YTT JAS ELVAumlR M E) 0000536 00161 097SH VPJ VAumlR M EPU M P - YTJO R D (O M VP EJ KLAR AR VAumlR M EN N YT TJAS EJ ELVAumlR M E) 0000314 00144 093Ouml VR ED O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - M ED ELVAumlR M E 0000402 00286 096Ouml VR EVL O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09Ouml VR O O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09Ouml VR U E O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09Ouml VR VPA O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09FAST Blank t ALLM AumlN KU R VA 0000286 00133 09FAST ED FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097FAST EO FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097FAST EVL FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097FAST O FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST O FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST U E FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST VPA FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST VPE FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097

I SAP IS-U

Bilaga 1 Indelning av kundkategorier

Bilaga 1 forts Velander-konstant k1

Velander-konstant k2

Foumlrbruknings-staumllletyp

Uppvaumlrmnings-kod

Text DCONST1 DCONST2

COSFI

FAST VPJ FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093KOLL Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09KOLL ED FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL EO FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL EVL FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL UE FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093KOLL VPA FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093KOLL VPE FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL VPJ FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093GBEL Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09OMAumlT Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09MAST Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09TILLF Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09TILLF ED DIREKTEL AumlLDRE AumlN ELAK 0000308 00111 098TILLF EO ELPANNA KONVERTERING 0000319 00187 096TILLF EVL ELPANNA KONVERTERING 0000319 00187 096TILLF O TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF UE TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF VPA TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF VPE TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF VPJ TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09HAND ED KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND EO KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND EVL KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND O KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND UE KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND VPA KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND VPE KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND VPJ KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09FH ED SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH EO SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH EVL SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH O SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH UE SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH VPA SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH VPE SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH VPJ SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098

I SAP IS-U

Bilaga 2 Matlabkod kabel u=11000 Langd=10 area=95 L=031 induktans [mHkm] fi=318 cos fi=085 ra=28264 resistiviteten i msp-kablen (AL) [ohmmm^2km] C=03310^-6kapacitansen i en 95mm^2 12 kV kabel Ericssons kabelhandbok R=(raarea)Langd ledar resistansen i punkten [ohm] Ericssons kabelhandbok XL=2pi50L10^-3Langd induktiva reaktansen i punkten [ohmkm] Ericssons kabelhandbok Qc2=2pi50(C2)u^2Langd kapacitansen som skapas i halva msp-kabeln [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 30 P=(5010^3) Aktivt effekt i punkten 5 [W] S=Pcos((fipi)180)skenbar effekt i punkten 5 [VA] Q=(S^2-P^2)^(12)reaktiv effekt i punkten 5 [VAr] Pf=R(Pu)^2+R((Q-Qc2)u)^2 Foumlrlust av aktiv effekt i hsp-kabel [W] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 31 Qf=XL(Pu)^2+XL((Q-Qc2)u)^2-(2Qc2) Foumlrlust av reaktiv effekt i msp-kabel [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 33 QnettoKabel=Q+Qf Luftledning Lluft=1085 XLluft=2pi50Lluft10^-3Langd Cluft=000910^-6 Qc2luft=2pi50(Cluft2)u^2Langd kapcitansen som skapas i halva hsp-luftledningen [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 30 PfLuft=R(Pu)^2+R((Q-Qc2luft)u)^2 Foumlrlust av aktiv effekt i hsp-kabel [W] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 31 QfLuft=XLluft(Pu)^2+XLluft((Q-Qc2luft)u)^2-(2Qc2luft) Foumlrlust av reaktiv effekt i hsp-kabel [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 33 QnettoLuft=Q+QfLuft

Ubas (kV) 11Sbas (MVA) 10

Kabel AXKJ 39525

Laumlngd=2 km Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 2 064 031 0194779 00000003 00001885 00528926 00160974 00022808

Laumlngd=4 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 4 128 031 0389557 00000003 0000377 01057851 00321948 00045616

Laumlngd=6 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 6 192 031 0584336 00000003 00005655 01586777 00482923 00068424

Laumlngd=8 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 8 256 031 0779115 00000003 0000754 02115702 00643897 00091232

Laumlngd=10 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 10 32 031 0973894 00000003 00009425 02644628 00804871 0011404

Luftledning FeAl 99

Laumlngd=2 km Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 2 0672 1126 0707487 61E-09 3833E-06 00555372 005847 4638E-05

Laumlngd=4 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 4 1344 1126 1414973 61E-09 7665E-06 01110744 01169399 9275E-05

Laumlngd=6 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 6 2016 1126 212246 61E-09 115E-05 01666116 01754099 00001391

Laumlngd=8 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 8 2688 1126 2829947 61E-09 1533E-05 02221488 02338799 00001855

Laumlngd=10 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 10 336 1126 3537433 61E-09 1916E-05 0277686 02923499 00002319

Bilaga 3 Generellt naumlt

Bilaga 3 forts

Transformatorer

Maumlrkeffekt (MVA) Kopplingsart Maumlrksp (kV) er () ex () ez () R (ohm) X (ohm) R (pu) X (pu)

1 [MATSTAT_LSP04200] 2 [MATSTAT_MSP11000] 08 Dyn 11 11 0 52 52 0 7865 0 0653 [MOTSTAT_MSP11000] 4 [MOTSTAT_LSP04200] 02 Dyn 11 11 0 38 38 0 2299 0 19

Belastningar

P (MW) Q (Mvar) (effekfaktor = 085) Detta aumlr baumlsta scenario005 003101 0062015 0093

Bilaga 4 Geografisk karta oumlver LBA fack 4 haumlmtad fraringn Facilplus

Naumltstationer kopplade till mobilt reservkraftverk

500 m

Foumlrdelningsstation (LBA)

Placering och anslutning av mobilt reservelverk

Bilaga 5 Normalkopplingsschema LBA fack 4

Bilaga 6 Verkligt naumlt

Ubas (kV) 11Sbas (MVA) 10

Ledningar (kabel) En-ledare triangel

Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [LBA-097_MSP 11000] 3 [LBA-049_MSP 11000] AXCEL 39525 202 06464 031 01967265 00000003 0000190381 00534215 00162584 0002303604 3 [LBA-049_MSP 11000] 4 [LBA-050_MSP 11000] AXCEL 39525 183 05856 031 01782226 00000003 0000172473 00483967 00147291 0002086929 4 [LBA-050_MSP 11000] 5 [LBA-070_MSP 11000] AXCEL 32510 076 0912 038 00907292 000000019 453646E-05 00753719 00074983 0000548912 5 [LBA-070_MSP 11000] 6 [LBA-093_MSP 11000] AXCEL 15016 0745 0477545 041 00959599 000000023 538312E-05 00394665 00079306 0000651357 6 [LBA-093_MSP 11000] 7 [LBA-098_MAP 11000] AXCEL 32510 076 0912 038 00907292 000000019 453646E-05 00753719 00074983 0000548912 7 [LBA-098_MAP 11000] 8 [LBA-053_MSP 11000] AXCEL 32510 066 0792 038 00787911 000000019 393956E-05 00654545 00065117 0000476686

6775

LBA -Fack 4 Luftledning

Ledningar (Luftldning) Fasplacering horisontell

Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu) 2 [LBA-097_MSP 11000] 3 [LBA-049_MSP 11000] FeAl 99 202 067872 1126 07145615 61E-09 387107E-06 00560926 00590547 4684E-05 3 [LBA-049_MSP 11000] 4 [LBA-050_MSP 11000] FeAl 99 183 061488 1126 06473503 61E-09 350696E-06 00508165 00535 424342E-05 4 [LBA-050_MSP 11000] 5 [LBA-070_MSP 11000] FeAl 31 076 08132 1173 02800667 61E-09 145644E-06 00672066 0023146 17623E-05 5 [LBA-070_MSP 11000] 6 [LBA-093_MSP 11000] FeAl 49 0745 049915 1173 02745391 61E-09 14277E-06 00412521 00226892 172751E-05 6 [LBA-093_MSP 11000] 7 [LBA-098_MAP 11000] FeAl 31 076 08132 1173 02800667 61E-09 145644E-06 00672066 0023146 17623E-05 7 [LBA-098_MAP 11000] 8 [LBA-053_MSP 11000] FeAl 31 066 07062 1173 02432158 61E-09 126481E-06 00583636 00201005 153041E-05

6775

Bilaga 6 forts

Transformatorer

Maumlrkeffekt (MVA) Kopplingsart Maumlrksp (kV) er () ex () ez () R (ohm) X (ohm) R (pu) X (pu)

1 [LBA-097_LSP 04200] 2 [LBA-097_MSP 11000] 0315 Dyn 11 11 114 412 4274809937 438 1583 036 131 3 [LBA-049_MSP 11000] 301 [LBA-049_LSP 04200] 01 Dyn 11 11 145 373 4001924537 17545 45133 145 373 4 [LBA-050_MSP 11000] 401 [LBA-050_LSP 04000] 02 Dyn 11 11 13 378 3997299088 7865 22869 065 189 5 [LBA-070_MSP 11000] 501 [LBA-070_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 6 [LBA-093_MSP 11000] 601 [LBA-093_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 7 [LBA-098_MAP 11000] 701 [LBA-098_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 8 [LBA-053_MSP 11000] 801 [LBA-053_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668

Belastningar

P (MW) Q (Mvar) Antal kunder (st)

LBA-097 00108 00044 6LBA-049 00497 0025 14LBA-050 00587 00232 15LBA-070 00356 00103 7LBA-093 00061 00029 2LBA-098 00127 00036 7LBA-053 00299 00063 9

Totalt 02035 00757 60

Bilaga 7 Resultaten fraringn det verkliga elnaumltet

Bilaga 7 forts

Laumlngd LBA (km) 667 Avskrivningstid led (aringr) 40 Avskrivningstid ledning (aringr) 60Antal kunder (st) 60

Luftledning (blank) Luftledning (belagd) KabelUtan reservkraft Med reservkraft Utan reservkraft Med reservkraft Utan reservkraft Med reservkraft Luft 20aringr+ kabel 40 aringr

Fasta kostnader

Investeringskostnad per km (krkm) (mellanspaumlnningsnaumltet) 173000 173000 205000 205000 250000 250000 250000Total investeringskostnad (kr) 1153910 1153910 1367350 1367350 1667500 1667500 1667500Kapitalkostnad 8 92313 92313 109388 109388 133400 133400 133400Aringrlig kostnad (kr) 31156 31156 36918 36918 45023 45023 30015

Underharingllskostnad (kraringr) 230782 230782 27347 27347 3335 3335 9916

Summa fast aringrlig kostnad (kraringr) 54234 54234 64265 64265 48358 48358 39931

Roumlrliga kostnader Avbrottsfrekvens (antal fel(100 km aringr)) 2 2 1333333333 1333333333 06 06 1066666667

F 12 (felfrekvens efter 12 timmar) 0000162 0000162 0000162 0000162F 24 (felfrekvens efter 24 timmar) 0000083 0000083 0000083 0000083F 48 (felfrekvens efter 48 timmar) 0000000 0000000 0000000 0000000F 72 (felfrekvens efter 72 timmar) 0000000 0000000 0000000 0000000

Avbrottsersaumlttning efter 12 timmar (krkund) 800 800 800 800Avbrottsersaumlttning efter 24 timmar (krkund) 1765 1765 1765 1765Avbrottsersaumlttning efter 48 timmar (krkund) 2719 2719 2719 2719Avbrottsersaumlttning efter 72 timmar (krkund) 4007 4007 4007 4007

Driftskostnad reservelverktimme och kund (krh) 625 625 625 625Fast kostnad elverk (transport osv) (krkund) 1320 1320 1320 1320

Drift timmar felkategori F 12 (h) 15 15 15 15Drift timmar felkategori F 24 (h) 36 36 36 36Drift timmar felkategori F 48 (h) 60 60 60 60Drift timmar felkategori F 72 (h) 100 100 100 100

Antalet fel per aringr som oumlverstiger 12 h i LBA-fack 4 (staringr) 000003 000002 000001Avbrottskostnad (kraringr) 221 531 148 354 066 223 283

Summa kostnader per aringr (kraringr) 5423598 5423908 6426693 6426899 4835816 4835973 3993390

Bilaga 8 Ekonomi

Bilaga 8 forts

DARWin driftstoumlrningsstatistik 2004 Svensk energi

12 kV 24 kV SummaSumma (75)Totalt antal drabbade kunder lt 3 min (st) 2640403 1011406 3651809 2738857Totalt antal fel lt 3 min (st) 2827 13923 16750

Totalt antal drabbade kunder 12 - lt 24 h (st) 383 61 444Totalt antal drabbade kunder gt 24 h (st) 200 28 228

Andel drabbade kunder 12 - lt 24 h 162E-04Andel drabbade kunder gt 24 h 832E-05

Andel drabbade kunder 12 - lt 24 h () 00122Andel drabbade kunder gt 24 h () 00062

Antal drabbade kunder per MSP fel lt 3minl (st) 21802

Bilaga 9 ABBs standardtransformatorer

1

1 Inledning

11 Bakgrund

Stormen Gudruns framfart oumlver soumldra Sverige i januari 2005 ledde till foumlroumldande konsekvenser foumlr distributionsnaumltet i framfoumlrallt Smaringland Den stoumlrsta anledningen till att konsekvenserna blev saring omfattande var att merparten av lokalnaumlten bestod av friledning framdragen i skogsomraringden med relativt smala ledningsgator Under stormen foumlll traumlden paring friledningarna vilket resulterade i att maringnga kunder blev utan el under aringtskilliga dagar Foumlr att foumlrhindra att naringgot liknande ska intraumlffa igen har EON Elnaumlt startat ett omfattande aringteruppbyggnadsarbete daumlr foumlretaget valt att satsa paring att kabla stora delar av de beroumlrda omraringdena Dessa nya elnaumlt i glesbygd byggs och kommer att byggas mer ekonomiskt aumln i taumltort vilket bland annat kommer att begraumlnsa omkopplingsmoumljligheterna vid till exempel kabelfel Foumlr att saumlkerstaumllla att kunder i dessa omraringden inte ska bli drabbade av laringngvariga elavbrott vill EON Elnaumlt undersoumlka moumljligheten att koppla in mobila reservkraftverk i mellanspaumlnningsnaumltet En drivande faktor till detta aumlr att naumltbolag sedan 1 januari aringr 2006 aumlr skyldiga att betala ut ersaumlttning och eventuellt skadestaringnd redan efter 12 timmars utebliven elleverans Storleken paring avbrottsersaumlttningen foumlr den enskilde kunden beror dels paring hur stor den aringrliga naumltavgiften aumlr dels hur laringngt elavbrottet aumlr I bild 11 nedan visas hur storleken paring avbrottsersaumlttningen varierar med laumlngden paring elavbrottet

Storleken paring avbrottsersaumlttningen i foumlrharingllande till elavbrottstiden

0

50

100

150

200

250

300

350

0 2 4 6 8 10 12 14 16

Tid (dygn)

Avb

rott

sers

aumltt

nin

g i

pro

cen

t av aring

rlig

naumlta

vg

ift

()

Bild 11 Avbrottsersaumlttningens storlek i foumlrharingllande till elavbrottstiden fraringn och med 1 januari 2006

Som kan ses i bild 11 ovan kan avbrottsersaumlttningen variera mellan 125 och 300 procent av kundens aringrliga naumltavgift beroende paring elavbrottets laumlngd

2

G G G G G

12 Problemstaumlllning

Naumlr ett fel uppstaringr i ett mellanspaumlnningsnaumlt paring landsbygden kopplas felet automatiskt bort av de befintliga ledningsskydden Om felet aumlr bestaringende behoumlver ledningen sektioneras vilket goumlrs genom omkopplingar i elnaumltet foumlr att kunderna ska faring tillbaka elleveransen Sektioneringen goumlrs med hjaumllp av fjaumlrrmanoumlvrerade fraringnskiljare om saringdana finns installerade i det drabbade elnaumltet Finns inte detta sker sektioneringen manuellt dvs personal skickas till omraringdet som manuellt skoumlter omkopplingarna Maringnga av elnaumlten i glesbygd aumlr idag byggda saring att det inte finns naringgon moumljlighet till reservmatning fraringn ett naumlrliggande elnaumlt De naumltstationer som ligger efter felet i mellanspaumlnningsnaumltet och inte har naringgon moumljlighet till omkoppling kommer daring att behoumlva anslutas till reservkraftverk om kunderna ska faring tillbaka elleveransen innan felet aringtgaumlrdats I dag hanterar naumltaumlgare laumlngre driftstoumlrningar genom att installera mobil reservkraft Elleveransen har daring aringterstaumlllts genom att ett reservelverk installerats i varje drabbad naumltstation vilket framfoumlrallt i glesbyggd aumlr tidskraumlvande och kostsamt Traditionell anslutningen av reservkraft illustreras i bild 12 nedan

Bild 12 Traditionell reservkraftsanvaumlndning I omraringden som aumlr glesbefolkade aumlr vanligtvis lasterna relativt smaring och foumlrdelade paring maringnga mindre naumltstationer Beroende paring hur elnaumltet aumlr uppbyggt kan det vara mer eller mindre enkelt att komma fram till respektive naumltstation med ett mobilt reservkraftverk Foumlr att ta sig fram till dessa naumltstationer kraumlvs det att transporten ibland maringste ske paring mindre och daringligt underharingllna vaumlgar Det kan daring bli ett problem att framfoumlra tunga och stora reservkraftverk aumlnda fram till naumltstationen I och med den relativt laringga lasten som finns i varje enskild naumltstation i glesbyggd skulle ett enda reservelverk klara av att mata tvaring eller flera naumltstationer Det kraumlvs daring att elenergin oumlverfoumlrs i mellanspaumlnningsledningen som foumlrbinder naumltstationerna Detta illustreras i bild 13 nedan

Bild 13 Reservkraft inkopplat i mellanspaumlnningsnaumltet

Genom att oumlverfoumlra reservkraften i mellanspaumlnningsnaumltet kommer elavbrottstiden foumlr de drabbade kunderna att minska avsevaumlrt Problemet som dock uppstaringr naumlr reservkraften oumlverfoumlrs i mellanspaumlnningsledningar aumlr att framfoumlrallt kablar genererar stora maumlngder reaktiv effekt vilket kan bli ett problem foumlr reservelverket daring

3

oumlverfoumlringsstraumlckan aumlr laringng och lasten laringg Problemet vaumlxer daring stora maumlngder luftledning ersaumltts med kabel Efter stormen Gudrun byggs i dag ett nytt ledningsnaumlt upp som till stor del kommer att bestaring av kabel istaumlllet foumlr som tidigare luftledning vilket staumlller nya krav paring reservkraftsmatningen

13 Syfte

Syftet med detta examensarbete aumlr att undersoumlka moumljligheten att foumlrse ett stoumlrre geografiskt omraringde i glesbyggd med reservkraft genom att oumlverfoumlra reservkraften i mellanspaumlnningsledningarna som foumlrbinder naumltstationerna Detta aumlr intressant att undersoumlka daring maringnga glesbygdselnaumlt i dag aumlr byggda utan moumljlighet till reservmatning fraringn ett naumlrliggande elnaumlt I och med att ellagen skaumlrptes den 1 januari 2006 kommer det bli mer intressant foumlr kraftbolag att hitta alternativa vaumlgar foumlr att aringterstaumllla elleveransen vid ett elavbrott saring snart som moumljligt Daumlr skulle ett alternativ vara att kunna foumlrse ett antal naumltstationer med reservkraft fraringn ett enda reservkraftverk

14 Maringl

Maringlsaumlttningen med detta examensarbete aumlr att foumlrsoumlka hitta dimensionerande faktorer foumlr hur stora laumlngder ledning som skulle kunna reservkraftsmatas med ett mobilt reservkraftverk En av de viktigare faktorerna aumlr att hitta en generell laumlngdbegraumlnsning som kan anvaumlndas som ett riktvaumlrde naumlr behov uppstaringr av att oumlverfoumlra reservkraft i ett mellanspaumlnningsnaumlt Utoumlver de tekniska faktorerna aumlr aumlven maringlsaumlttningen att goumlra en ekonomisk jaumlmfoumlrelse som ger en indikation paring hur det ekonomiska utslaget ser ut foumlr reservkraft i mellanspaumlnningsnaumlt

15 Avgraumlnsningar

I denna rapport avgraumlnsas arbetet till enbart svenska foumlrharingllanden naumlr det gaumlller moumljligheterna att oumlverfoumlra mobil reservkraft i ett mellanspaumlnningsnaumlt Reservelverket foumlrutsaumltts dessutom kunna anslutas i vilken naumltstation som helst trots att det kan finnas begraumlnsningar saring som platsbrist i laringgspaumlnningsstaumlllverket och foumlr liten transformator Ytterligare problem som kan taumlnkas uppstaring aumlr att ledningen inte loumlser ut vid ett fel i elnaumltet eller att selektiviteten inte fungerar som den var avsedd paring grund av att det mobila reservkraftverket inte aumlr lika starkt som det oumlverliggande naumltet Detta aumlr problem som inte tas upp i denna rapport utan alltid foumlrutsaumltts fungera tillfredstaumlllande

16 Disposition

Denna rapport inleds i kapitel 2 med att beskriva hur det svenska elnaumltet aumlr uppbyggt samt foumlrklara hur naumltavgifter och avbrottsersaumlttning fungerar I kapitel 3 ges en bild av hur mobil reservkraft anvaumlnds idag samt foumlrslag paring nya tillaumlmpningsomraringden Detta foumlljs av kapitel 4 daumlr en foumlrklaring ges till vilka typer av kunder och daumlrmed laster som finns i de elnaumlt daumlr de mobila reservkraftverken aumlr taumlnkta att anslutas I kapitel 5 6 och 7 ges en teoretisk foumlrklaring till hur distributionsledningar transformatorer samt

4

mobil reservkraft fungerar Detta foumlljs i kapitel 8 av en genomgaringng av de beraumlkningar som gjorts i rapporten samt en presentation av de beraumlknade resultaten I kapitel 9 goumlrs en ekonomisk jaumlmfoumlrelse som visar var det aumlr mest loumlnsamt att ansluta mobil reservkraft i haumlndelse av ett elavbrott Slutsatser och rekommendationer till fortsatt arbete finns i kapitel 10 Slutligen foumlljer referenslista i kapitel 11 och daumlrefter appendix i kapitel 12

5

2 Bakgrund

21 Elnaumltets uppbyggnad

Det svenska elnaumltet brukar vanligtvis delas in i tre nivaringer stam- regional- samt lokalnaumlt Svenska Kraftnaumlt som aumlr systemansvarig myndighet ansvarar foumlr att det finns en balans mellan produktion och foumlrbrukning samt att det finns en driftsaumlker sammanharingllning av systemet Svenska Kraftnaumlt foumlrvaltar och driver stamnaumltet det vill saumlga kraftledningar foumlr 220 kV och 400 kV med tillhoumlrande anlaumlggningar samt utlandsfoumlrbindelser (Svenska Kraftnaumlt 2005a) Regionnaumlten oumlverfoumlr elenergin paring spaumlnningsnivaringer mellan 30 - 130 kV och aumlr den sammanbindande laumlnken mellan stamnaumltet och de lokala elnaumlten Till regionnaumlten kan dock vissa stoumlrre energikraumlvande industrier anslutas direkt Regionnaumlten aumlgs och foumlrvaltas av regionala naumltaumlgare Lokalnaumlten aumlgs och foumlrvaltas av lokala naumltaumlgare och sammankopplar regionnaumlten med slutanvaumlndare i spaumlnningsintervallet 04-20 kV Lokalnaumlten aumlr uppbyggda paring olika saumltt beroende paring om de aumlr lokaliserade i taumltort eller landsbygd I taumltorter aumlr elnaumltet till stoumlrsta del nedgraumlvt i marken medan det paring landsbygden aumlr vanligare med luftledning Det ska dock poaumlngteras att det i vissa delar av landet satsas stora summor paring att ersaumltta luftledning med kabel paring landsbygd En annan stor skillnad mellan taumltort och glesbygd aumlr att omkopplingsmoumljligheter vid t ex stoumlrningar eller underharingll aumlr betydligt mer begraumlnsade paring landsbygden aumln i taumltorterna

22 Naumltavgifter och avbrottsersaumlttning

221 Naumltavgifter

Naumltavgifter foumlr traditionella laringgspaumlnningsabonnemang aumlr uppdelade i tvaring delar en fast och en roumlrlig Den fasta delen styrs av vilken huvudsaumlkring kunden har vilket betyder att ju stoumlrre huvudsaumlkring och daumlrmed maximalt effektuttag kunden har desto houmlgre fast pris betalar kunden per aringr Den roumlrliga delen styrs av hur mycket elenergi kunden foumlrbrukar Riksdagen beslutade aringr 2002 att under en femaringrsperiod utjaumlmna naumltavgifterna saring att de kommer vara lika stora regionalt Detta betyder att naumltavgifterna i soumldra Sverige senast aringr 2007 skall vara lika stora foumlr kunder med likvaumlrdiga abonnemang (Energimyndigheten 2005) Naumlr daumlremot en ny laringgspaumlnningskund ska anslutas till elnaumltet varierar anslutningsavgiften beroende paring hur elnaumltet ser ut i omraringdet (Energimarknadsinspektionen 2006)

222 Avbrottsersaumlttning

Efter maringnga aringr med aringterkommande laringnga elavbrott har Sveriges Riksdag beslutat att fraringn och med den 1 januari aringr 2006 infoumlra nya regler som avser att staumlrka konsumenternas staumlllning De nya reglerna i ellagen aumlr i foumlrsta hand taumlnkta att staumlrka husharingllens och foumlretagens raumltt till en rimlig kompensation foumlr de problem som uppstaringr

6

vid ett elavbrott De nya reglerna ska aumlven hjaumllpa till att oumlka investeringstakten i elnaumlten och paring det saumlttet goumlra dem saumlkrare De nya reglerna foumlr avbrottsersaumlttning innebaumlr att kunden har raumltt till en schablonmaumlssig ersaumlttning efter 12 timmars elavbrott Den slutliga ersaumlttningen avgoumlrs av elavbrottets totala laumlngd Ersaumlttningen kan dock inte bli laumlgre aumln 2 tvaring procent av ett prisbasbelopp avrundat till naumlrmaste houmlgre hundratal och som houmlgst 300 procent av den totala aringrliga naumltavgiften per avbrott I de tidigare villkoren hade kunden endast moumljlighet att faring ersaumlttning motsvarande 100 procent av den aringrliga fasta naumltavgiften en garingng per aringr oavsett antal avbrott (Regeringskansliet 2006) Enligt den nya lagen kan drabbade kunder ansoumlka om skadestaringnd precis som tidigare Om skadestaringnd beviljas skall avbrottsersaumlttningen avraumlknas fraringn skadestaringndet I tidigare villkor avraumlknades inte avbrottsersaumlttningen fraringn skadestaringndet Ytterligare en aumlndring som tillkommit i den nya ellagen aumlr att naumltaumlgarna aumlr skyldiga att informera sina kunder om sin raumltt till avbrottsersaumlttning om de varit drabbade av ett elavbrott laumlngre aumln 12 timmar (Regeringskansliet 2006) Foumlr att faring en uppfattning om hur stor ersaumlttningen aumlr vid ett laumlngre elavbrott har EON Elnaumlt sammanstaumlllt en tabell foumlr de vanligaste prislistorna som beskriver avbrottsersaumlttningen foumlre och efter 31 december aringr 2005 (Melin 2006)

Tabell 21 Avbrottsersaumlttning foumlre och efter 31 december 2005

Som kan laumlsas i tabell 21 ovan har avbrottsersaumlttning oumlkat avsevaumlrt sedan aringrsskiftet 20052006 Detta kommer sjaumllvklart att staumllla houmlgre krav paring naumltaumlgarna i form av oumlkad leveranssaumlkerhet

Exempel paring avbrottsersaumlttning Som raumlkneexempel tas 20 stycken smaringhus med 16A huvudsaumlkring i glesbyggd som blir utan elleverans under drygt ett dygn Foumlre 31 december 2005 Ersaumlttning 2005 kr586029320 =sdot= Efter 31 december 2005 Ersaumlttning 2006 kr32000160020 =sdot=

7

Som kan ses i raumlkneexemplet ovan har ersaumlttning oumlkar med 26 140 kr vilket motsvarar en oumlkning med 446 I ellagen finns det ytterligare foumlraumlndringar som kommer faring stor inverkan paring hur naumltaumlgare kommer att behoumlva foumlraumlndra sitt arbete framoumlver foumlr att undvika laringngvariga elavbrott Den stoumlrsta foumlraumlndringen aumlr framfoumlrallt att det inte kommer bli tillaringtet med oplanerade elavbrott som oumlverstiger 24 timmar fraringn och med den 1 januari 2011 (Regeringskansliet 2006) Det betyder att de kraftbolag som inte klarar denna graumlns kommer att bryta mot lagen Det finns idag inga angivna sanktioner foumlr de kraftbolag som bryter mot 24 timmarsgraumlnsen men med stor sannolikhet kommer det paring ett eller annat saumltt kosta kraftbolagen pengar varje garingng det intraumlffar Lyckas kraftbolagen inte undvika denna typ av avbrott kommer detta sjaumllvklart bli baringde arbetsamt och kostsamt i framtiden

8

3 Anvaumlndning av mobil reservkraft Mobil reservkraft anvaumlnds runt om i Sverige i dag och en stor anvaumlndargrupp aumlr landets alla naumltaumlgare Reservkraften anvaumlnds i foumlrsta hand till att foumlrse kunder med elenergi daring deras ordinarie elleverans inte aumlr tillgaumlnglig beroende paring ett fel eller en planerad underharingllsaringtgaumlrd i elnaumltet Naumlr ett reservkraftverk kopplas in i en del av elnaumltet som kan vara av varierande storlek fraringnskiljs det fraringn oumlvriga elnaumltet och bildar tillsammans med reservkraftverket en egen ouml Vid denna typ av distributionssaumltt brukar begreppet ouml-drift anvaumlndas Enligt Svenska Kraftnaumlts Aringrsredovisning 2005 (Svenska kraftnaumlt 2005b) innebaumlr ouml-drift att rdquoett elsystem inom ett begraumlnsat geografiskt omraringde drivs lokalt (produktion

oumlverfoumlring och konsumtion av el) Omraringdet kan ha kopplats bort automatiskt fraringn det

oumlvriga naumltet eller kan ha planerats foumlr ouml-driftrdquo

31 Anvaumlndning av reservkraft idag

Naumlr reservkraft anvaumlnds i dag av naumltbolag kopplas dessa ofta in i naumltstationens laringgspaumlnningsstaumlllverk (LSP-staumlllverk) daumlr transformatorn fraringnkopplas Reservkraften levereras sedan ifraringn LSP-staumlllverket ut till kund utan att transformeras upp eller ner till en annan spaumlnningsnivaring Se bild 31 nedan

Bild 31 Anslutning av reservelverk daumlr transformatorn kopplas bort

Storleken paring de reservelverk som ska anslutas bestaumlms av foumlrutom lasten tillaringten distorsion oumlnskad livslaumlngd samt den omgivande miljoumln Eftersom ett reservelverk behoumlver kylning under drift kommer en houmlg omgivningstemperatur medfoumlra att maskinen inte kommer att kunna belastas lika mycket som under normala miljoumlfoumlrharingllanden Livslaumlngden foumlr ett reservkraftverk bestaumlms till stoumlrsta del av underharingll last och temperatur (Elforsk 1995) Paring EON Elnaumlt bedoumlms ett reservelverk ha 10 000 ndash 15 000 drifttimmar under sin tekniska livslaumlngd Reservelverken som anvaumlnds i genomsnitt 400 timmar per aringr har daumlrmed en beraumlknad livslaumlngd mellan 25 och 375 aringr (Krynell 2006) Foumlr att faring en uppfattning om hur stort ett mobilt reservkraftverk aumlr visas nedan bilder paring tvaring olika verk

9

Bild 32 Tvaring olika storlekar paring reservelverk tv 115 kVA och th 556 kVA (GENETECH 2006)

Reservkraftverket till vaumlnster i bild 32 ovan aumlr det mindre av dem tvaring och har en effekt paring 115 kVA medan de houmlgra aumlr det stoumlrre och har en effekt paring 556 kVA Baringda reservelverken har anslutningsspaumlnningen 400 V Aumlven om bild 32 inte aumlr skalenlig aumlr det enkelt konstaterat att det houmlgra reservelverket aumlr avsevaumlrt stoumlrre och klumpigare Vad som skiljer ovanstaringende reservelverk aringt framgaringr av de tekniska data som presenteras i tabell 31 nedan

Tabell 31 Teknisk data foumlr ovanstaringende reservelverk Modell Effekt

(kVA)

Dimensioner

LBH (mm)

Vikt

(kg)

Tankvolym

(l)

Braumlnslekonsumtion

vid fullast

(lh)

GTC 100M 115 421019201580 1950 150 2241 GTV 510M 556 648023602600 6500 430 1044 Som kan ses i tabell 31 ovan skiljer det en hel del mellan de tvaring olika verken Det lilla elverket har en effekt paring 115 kVA och vaumlger 1950 kg vilket innebaumlr att det kan transporteras ut paring plats med hjaumllp av en stoumlrre transportbil Det stoumlrre elverket som har en effekt paring 556 kVA kraumlver lastbilstransport Baringda elverken garingr att faring i ett utfoumlrande som tillaringter en transporthastighet paring 80 kmh Dessa reservelverk aumlr taumlnkta att anslutas till naumltstationer i glesbygdsomraringden daumlr framkomligheten paring vaumlg kan vara begraumlnsad Aumlr detta fallet saring kommer ett stoumlrre och tyngre reservelverk bli svaringrare att placera ut aumln ett laumlttare som bara vaumlger en tredjedel saring mycket Ett mindre reservelverk kommer daumlremot ha svaringrare att klara av en stoumlrre effekt vilket ibland faringr som konsekvens att ett stoumlrre reservelverk maringste anvaumlndas foumlr att kunna foumlrse anlaumlggningen med reservkraft Ytterligare en sak som maringste tas i beaktande naumlr reservkraft kopplas in aumlr braumlnslekonsumtionen vilken aumlr relativ stor vid fullt effektuttag Som kan beraumlknas i tabell 31 ovan kommer baringda reservelverken behoumlva tankas efter fyra till sex timmars drift paring full effekt Det aumlr dock inte saring vanligt att reservelverken koumlrs paring full effekt utan koumlrs oftast paring en laumlgre effekt saring att oumlverbelastning undviks Detta goumlr att braumlnsleparingfyllning inte behoumlver goumlras lika ofta och kan straumlckas ut till cirka 12 timmar (Statens energimyndighet 2005)

10

32 Framtida anvaumlndning av reservkraft

Vid reservkraftsmatning av ett stoumlrre omraringde daumlr ett flertal naumltstationer aumlr inblandade kraumlvs det lika maringnga reservkraftverk som naumltstationer foumlr att aringterstaumllla elleveransen Detta aumlr baringde tidsoumldande och kostsamt daring det kraumlvs ett antal transporter och personal foumlr att koppla in dessa reservelverk i respektive naumltstation Dessutom kommer braumlnsleparingfyllning att bli kostsam daring det kraumlvs att reservelverken tankas flera garingnger per dygn Foumlr att baumlttre kunna saumlkerhetsstaumllla att naumltbolag som t ex EON Elnaumlt ska klara den tidigare naumlmnda 12- timmarsgraumlnsen skulle ett alternativ vara att oumlverfoumlra reservkraft i det befintliga mellanspaumlnningsnaumltet som sammankopplar naumltstationerna i det drabbade omraringdet Detta aringskaringdliggoumlrs i bild 33 nedan Alternativet kan vara en loumlsning istaumlllet foumlr att bygga dyrare elnaumlt som t ex har moumljlighet att reservmatas fraringn ett naumlrliggande elnaumlt

Bild 33 Reservkraftverk som oumlverfoumlr elenergin i mellanspaumlnningsnaumltet

Genom att endast installera ett reservkraftverk som ensamt levererar elenergi till kunderna vid utebliven elleverans istaumlllet foumlr att installera ett reservkraftverk i varje naumltstation kommer avbrottstiden kunna foumlrkortas avsevaumlrt Daumlrmed kommer kunderna vara mer noumljda och naumltbolagen kommer enklare att kunna klara 12-timmarsgraumlnsen och daumlrmed undvika utbetalning av avbrottsersaumlttning Andra foumlrdelar med denna typ av reservkraftsoumlverfoumlring aumlr att braumlnslehanteringen kommer att foumlrenklas avsevaumlrt om endast ett reservelverk ska tankas istaumlllet foumlr t ex fem stycken Enligt EON Elnaumlts egen utredning om mobil reservkraft menar foumlretaget att det fraringn branschens sida behoumlver tas fram instruktioner och speciella aggregat med relaumlskyddsfunktioner foumlr att nyttja reservkraft paring spaumlnning oumlver 1000 V Eftersom detta aumlr naringgot nytt i branschen finns ocksaring behov av regler foumlr hanteringen av reservkraft oumlver 1000 V om detta ska bli ett alternativ i framtiden EON Elnaumlt menar dock att potentialen aumlr stor inom detta omraringde och att arbetet borde paringskyndas (Hjalmar 2005)

11

4 Kunder Det finns maringnga olika typer av kunder paring landsbygden allt fraringn sommarstugor till mindre industrier med varierande laster som staumlller olika krav paring de mobila reservelverken En av de mest begraumlnsande faktorerna aumlr effektbehovet som skiljer sig avsevaumlrt aringt mellan olika kundgrupper daumlr uppvaumlrmningen i regel har den stoumlrsta inverkan Uppvaumlrmningen varierar kraftigt mellan en villa som vaumlrms upp med el och ett annat mindre elenergikraumlvande alternativ vilket betyder att olika stora omraringden kan foumlrses med reservkrafts beroende paring uppvaumlrmningsform Paring landsbygden daumlr reservelverken foumlrst och fraumlmst aumlr avsedda att anvaumlndas finns maringnga lantbrukare som ofta har andra typer av effektkraumlvande utrustning som t ex spannmaringlstorkar Denna typ av torkanlaumlggningar aumlr vanliga i dag av totalt 71 000 lantbruk finns det cirka 34 000 torkanlaumlggningar i bruk (SCB 2002) En tredjedel av alla torkanlaumlggningar torkar spannmaringlen med varmluft vilket aumlr mycket energikraumlvande och i maringnga fall vaumlrms luften med hjaumllp av elenergi Effektbehovet foumlr en torkanlaumlggning varierar kraftigt men foumlr en mindre anlaumlggning aumlr effektbehovet i storleksordningen 30-60 kW Detta kommer sjaumllvklart faring konsekvenser i ett elnaumlt som ska foumlrses med reservkraft av ett mindre elverk Det boumlr daumlrfoumlr finnas restriktioner foumlr hur denna typ av elenergikraumlvande anlaumlggningar faringr anvaumlndas daring dessa aumlr anslutna till ett naumlt som matas av ett mobilt reservkraftverk Utoumlver det aktiva effektuttaget som i dagligt tal ofta foumlrenklas till enbart effektuttaget finns det andra faktorer som kommer att spela roll naumlr kunderna i ett visst omraringde reservkraftsmatas Det som aumlven har en inverkan paring reservelverket aumlr vilken typ av effekt den enskilde kunden anvaumlnder sig av Alla kunder som aumlr anslutna till ett elnaumlt aumlr i regel kategoriserade enligt en foumlrutbestaumlmd lista som bland annat anger kundens effektfaktor cos φ EON Elnaumlts lista oumlver olika typer av kunder visas i bilaga 1 daumlr effektfaktorn varierar mellan 085 och 098 Effektfaktorn anger hur den aktiva effekten foumlrharingller sig till den skenbara effekten Det aumlr vanligtvis den skenbara effekten som aumlr angiven foumlr ett reservkraftverk och det aumlr daumlrmed den som kommer att begraumlsa lastuttaget Sambandet mellan effektfaktorn aktiv och skenbar effekt visas i en effekttriangel Denna aringskaringdliggoumlrs i bild 41 nedan

daumlr S Skenbar effekt VA P Aktiv effekt W Q Reaktiv effekt var

Bild 41 Effekttriangel

12

Den skenbara effekten beraumlknas enligt sambandet nedan

ϕcos

PS = [ ]VA (41)

Bild 41 ovan kallas vanligen foumlr effekttriangeln och i den raumlknas den reaktiva effekten Q positiv foumlr laster av induktiv karaktaumlr medan den raumlknas negativ foumlr laster av kapacitiv karaktaumlr Det aumlr viktigt att kaumlnna till att kunderna genom sin last ger upphov till reaktiv effekt av induktiv karaktaumlr medan ledningar med houmlgre spaumlnning ger upphov till reaktiv effekt av kapacitiv karaktaumlr Kundernas last kommer till en viss graumlns variera oumlver dygn ocheller saumlsong mycket beroende paring typ av uppvaumlrmningssystem Variationen oumlver dygnet spelar en mindre roll eftersom reservelverket alltid maringste hantera det maximala effektuttaget under dygnet Detta foumlr att det skulle bli oharingllbart att koppla in och ur laster manuellt under dygnet beroende paring lastsituationen Aumlr daumlremot en stor del av kunderna som ansluts till reservkraftverket elvaumlrmekunder kommer belastning emellertid att skilja sig aringt oumlver aringret

41 Motorstart

411 Direktstartad asynkronmotor

En motor ger upphov till en stor startstroumlm till skillnad fraringn t ex en el-patron som vaumlrmer en villa Detta betyder att ett reservelverk maringste kunna generera denna houmlga startstroumlm aumlven om detta enbart behoumlvs under naringgra faring sekunder Aumlr inte detta moumljligt blir foumlljden att reservkraftverkets oumlverlastskydd automatiskt fraringnkopplar lasten Startstroumlmmen vid direktstart av asynkronmotorer ligger vanligtvis i intervallet 25 - 8 garingnger motorns maumlrkstroumlm Vid normal drift daring naumltstationen aumlr ansluten till ett starkare naumlt finns det regler foumlr hur stor motor som faringr direktstartas Elleverantoumlrerna foumlreskriver vanligtvis att en kortsluten trefasmotor inte faringr direktstartas om maumlrkeffekten oumlverstiger 4 kW vid kontinuerlig drift Specialtillstaringnd kan dock farings foumlr direktstart av stoumlrre motorer (Alfredsson och Cronqvist 1996) EBR (El-byggnadsrationalisering) aumlr ett system foumlr rationell planering byggnation och underharingll av eldistributionsanlaumlggningar 04 ndash 145 kV som drivs av representanter fraringn Svensk Energis medlemsfoumlretag De har skapat tumregler paring hur stora motorer som faringr startas i ett elnaumlt som reservkraftsmatas Dessa regler aumlr taumlnkta att anvaumlndas foumlr att uppskatta noumldvaumlndig generatorstorlek vid en tillaringten spaumlnningssaumlnkning av 15 av nominell spaumlnning Beroende paring vilken startutrustning som finns till motorn aumlr kravet paring startstroumlmmens storlek olika (Elforsk 1995) Tumregler foumlr hur stor motorn faringr vara avseende storleken paring generator ges nedan Foumlr en motor med stjaumlrntriangelstart och vid anvaumlndning av mjukstart Motorns maumlrkeffekt i kW 3 lt Generatorns maumlrkeffekt i kVA

13

Foumlr en motor med direktstart Motorns maumlrkeffekt i kW 9 lt Generatorns maumlrkeffekt i kVA Skulle det finnas flera motorer som kan komma att starta samtidigt ska moumljlighet till foumlrregling mot samtidig start undersoumlkas Exempel paring stoumlrre motorer som kan taumlnkas finnas ute hos kunder i glesbyggd aumlr t ex lantbrukarnas bevattningspumpar som enbart anvaumlnds under naringgra maringnader paring sommaren Dessa bevattningspumpar varierar i storlek och kan i vissa fall ha en effekt paring 75 kW vilket i saring fall skulle kraumlva att generatorn kan producera en aktiv effekt motsvarande 675 kW om motorn aumlr direktstartad Eftersom denna enskilda pump kommer att ta stor effekt i anspraringk och paring saring vis kraumlva att reservkraftverket aumlr kraftigt oumlverdimensionerat foumlr att klara startstroumlmmen aumlr det laumlmpligt att ha naringgon form av restriktioner vid bevattning Detta gaumlller inte enbart bevattningspumpar som aumlr ansluta till elnaumltet utan alla stoumlrre motorer

14

5 Distributionsledningar Distributionsledningar finns i flera olika utfoumlranden daumlr ledar- och isolationsmaterial aumlr olika Generellt kan dessa dock delas in i kategorierna luftledningar och kabel

51 Luftledningar

Luftledningar kan generellt delas upp i tvaring olika typer oisolerad och isolerad lina vilka finns i tvaring olika materialutfoumlranden aluminium (AL) och aluminium med jaumlrnkaumlrna (FeAl) I mycket saumlllsynta fall kan aumlven kopparlina (Cu) foumlrekomma

511 Oisolerad luftledning

Oisolerad luftledning har inte ett skyddande houmllje runt respektive lina utan faumlsts direkt paring isolatorn som utgoumlr isolation mellan lina och stolpe Detta goumlr att ledningen aumlr kaumlnslig mot yttre faktorer saringsom vaumlder vind faringglar osv En vanligt foumlrekommande dimension paring linan aumlr 99 mm2 vilken har en total ytterdiameter paring 128 mm (Onninen 2006) Ett exempel paring en oisolerad lina visas i bild 51 nedan

Bild 51 Oisolerad lina (Birkouml 2005)

512 Isolerad luftledning

Isolerad luftledning aumlr upphaumlngd paring samma saumltt som oisolerad luftledning men har aumlven ett skyddande houmllje runt respektive lina i form av en tunnare plastbelaumlggning Houmlljet aumlr inte avsett som naringgot skydd mot beroumlring utan snarare ett skydd mot jordfel som t ex kan uppstaring daring ett traumld faller paring ledningen vilket goumlr ledningen driftsaumlkrare Anledningen till detta aumlr att ledningen daring taringl en stoumlrre paringfrestning som t ex uppstaringr naumlr ett traumld faller paring ledningen Belastningen som traumldet medfoumlr paring luftledningen tas daring upp av alla tre linorna vilket goumlr att de inte lika laumltt brister Isolerad luftledning byggs vanligtvis med ett mindre avstaringnd mellan linorna aumln traditionell oisolerad luftledning vilket aumlr moumljligt tack vare den isoleringen som finns runt respektive lina Precis som foumlr oisolerad lina aumlr en vanlig dimension 99 mm2 men i och med dess skyddande houmllje blir den groumlvre aumln vanlig oisolerad lina En isolerad lina med dimensionen 99 mm2 har en total ytterdiameter paring cirka 18 mm (Onninen 2006) Se bild 52 nedan

Bild 52 Isolerad lina (Birkouml 2005)

15

513 Kapacitiv generering i luftledningsnaumlt

Luftledningar genererar en saring kallad distribuerad kapacitans laumlngs hela sin straumlckning dels mellan varje fasledare och marken och dels mellan respektive fasledare Detta aringskaringdliggoumlrs i bild 53 nedan

Bild 53 Kapacitanser i ett luftledningsnaumlt

Som kan ses i bild 53 ovan delas kapacitansen i en luftledning upp i tvaring delar egen- och oumlmsesidig kapacitans Den oumlmsesidiga kapacitansen aumlr den kapacitans som bildas mellan ledningens faser medan egenkapacitansen bildas mellan fasledarna och jord Summan av egen- och oumlmsesidig kapacitansen (Ce och Couml) bildar ledningens totala kapacitans som har namnet driftkapacitans Cd (Andersson och Blomqvist 1997) Foumlr ett luftledningsnaumlt aumlr den distruberade kapacitansen relativt liten Med anledning av detta beraumlknas inte delkapacitanserna var foumlr sig utan den totala driftkapacitansen beraumlknas direkt med sambandet 51 nedan

sdotsdotsdot

=

r

cbaCd 3

ln18

1 [ ]kmFmicro (51)

daumlr a b och c medelavstaringndet mellan fasledarena m r fasledarens radie m Oavsett vilken typ av mark som finns under luftledningen utgaringr man ifraringn att potentialen aumlr noll vid markytan (Stenborg 1997)

16

52 Jordkabel

Jordkabel finns i en maumlngd olika utfoumlranden med olika tvaumlrsnittsarea och maumlrkspaumlnning vilka grovt kan delas in i en- och flerledarekabel De flesta lite groumlvre kablar har ledare som aumlr tillverkade av aluminium Hur mycket isolering en kabel har aumlr till stoumlrsta del beroende av kabelns maumlrkspaumlnning houmlgre maumlrkspaumlnning ger groumlvre isolering I bild 54 visas en treledar mellanspaumlnningskabel med maumlrkspaumlnningen 12 kV i genomskaumlrning

Bild 54 Treledar mellanspaumlnningskabel i genomskaumlrning (Elektroskandia 2006)

521 Kapacitiv generering i kabelnaumlt

Kablar genererar precis som luftledningar en saring kallad distribuerad kapacitans laumlngs hela sin straumlckning mellan dels varje fasledare och skaumlrmen dels mellan respektive fasledare Kabels kapacitanser kan precis som en luftledning delas in i egen- samt oumlmsesidig kapacitans Som framgaringr av bild 54 ovan aumlr avstaringndet mellan fasledarna och det jordande houmlljet runt kabeln avsevaumlrt mycket mindre aumln foumlr en luftledning Detta leder till att egenkapacitansen fraringn en kabel aumlr betydligt mycket houmlgre aumln foumlr en luftledning med samma tvaumlrsnittsarea och spaumlnning Daumlremot aumlr den oumlmsesidiga kapacitansen som genereras mellan fasledarna i en treledar mellanspaumlnningskabel lika med noll eftersom ledarnas inre ledande skiktet har samma spaumlnningspotential som skaumlrmen d v s noll Mellanspaumlnningskabelns kapacitanser visas i bild 55 nedan

Bild 55 Kapacitanser i en- och tre-ledar kabel

17

Foumlr en enledarkabel med omgivande skaumlrm eller en treledarkabel med skaumlrm runt varje ledare ges kapacitansen av foumlljande samband (Kraftkabelhandboken) Kapacitansen C aumlr i detta fall lika med driftkapacitansen Cd

d

DkC

ln

εsdot= [ ]kmFmicro (52)

Daumlr k aumlr en konstant med vaumlrdet 00556 ε aumlr det relativa isolermaterialets dielektriska konstant foumlr det isolerande skiktet mellan ledare och skaumlrm Konstanten ε aumlr beroende av vilket material isolerskiktet aumlr tillverkat av I de kabeltyper som anvaumlnds mest i dag aumlr de vanligaste isolermaterialen PEX och PVC vilka har konstanten ε = 23 respektive ε =50 I de beraumlkningar som aumlr gjorda i denna rapport har uteslutande kabel med PEX isolering anvaumlnts Foumlr en treledar kabel daumlr respektive ledare saknar individuell skaumlrm eller inre ledande skikt se bild 54 aumlr det svaringrare att raumlkna ut C och Cd Kapacitanserna aumlr i dessa fall inte lika Foumlr att enklare kunna faststaumllla Cd maringste delkapacitanserna foumlrst maumltas i kabeln Naumlr detta goumlrs delas foumlrst kapacitanserna upp i delkapacitanser Crsquo och Crsquorsquo som maumlts paring foumlljande saumltt Delkapacitansen Crsquo maumlts mellan en fasledare och de oumlvriga fasledarna som aumlr foumlrbundna med skaumlrmen och daumlr Crsquo motsvarar

oumle CCC sdot+= 2 [ ]kmFmicro (53) Daumlrefter foumlrbinds alla tre ledarna med varandra och daring maumlts delkapacitansen Crsquorsquo mellan ledarna och skaumlrmen och daumlr Crsquorsquo motsvarar

eCC sdot= 3 [ ]kmFmicro (54) Naumlr baringda delkapacitanserna aumlr givna kan sedan driftkapacitansen Cd beraumlknas enligt

oumled CCC sdot+= 3 [ ]kmFmicro (55) Driftkapacitansen foumlr mellanspaumlnningskablar aumlr i de flesta fallen uppmaumltt och redovisad av kabeltillverkaren

18

53 Tillskott och foumlrluster i ledningar

Foumlr att foumlrstaring hur en ledning fungerar aumlr det laumlmpligt att som modell anvaumlnda ett ersaumlttningsschema vilken visar vilka parametrar som aumlr av betydelse och maringste tas i beaktande vid elektriska beraumlkningar Ersaumlttningsschemat foumlr en ledning visas i bild 56 nedan

531 Ersaumlttningsschema

Bild 56 Ersaumlttningsschema

I bild 56 ovan ser man en generator som genererar elektrisk energi och sedan oumlverfoumlr denna till en belastning via en ledning som aumlr ansluten mellan de baringda objekten

532 Parametrar i ersaumlttningsschema

Ur elektrisk synvinkel bestaringr en ledning av en resistans R och en reaktans X Dessa storheter beror paring ett antal olika parametrar som visas i sambanden (56) och (57) nedan (Kraftkabelhandboken)

ARledning

ρ= [ ]kmΩ (56)

daumlr ρ resistiviteten kmmm 2sdotΩ A ledarens tvaumlrsnittsarea 2mm

LfX ledning sdotsdotsdot= π2 [ ]kmΩ (57)

daumlr f frekvensen Hz L induktansen kmH

19

Foumlr en given ledning finns baringde ρ och L angivna i ledningstabeller Ett annat samband som anvaumlnds vid elektriska beraumlkningar aumlr susceptansen B som beraumlknas enligt sambandet (58) nedan

lCfBledning sdotsdotsdotsdot= π2 [ ]S (58) daumlr C kapacitansen kmF l ledningslaumlngden km Naumlr resistans reaktans och susceptans beraumlknas foumlr olika komponenter aumlr det viktigt att beraumlkningen goumlrs vid samma spaumlnning och frekvens Foumlr samtliga beraumlkningar i rapporten aumlr spaumlnningen 11 kV och frekvensen 50 Hz Mellan ledningen och marken alternativt skaumlrmen i en kabel bildas en kondensator som ger upphov till en reaktiv effekt naumlr ledningen aumlr spaumlnningssatt Denna reaktiva effekt kommer att ge ett tillskott i anlaumlggningen som maringste tas om hand Detta aumlr vanligtvis inget problem under normal drift daring anlaumlggningen aumlr ansluten till ett starkt oumlverliggande naumlt som paring ett enkelt saumltt kan ta hand om detta reaktiva tillskott Kopplas oumlverliggande naumlt bort och ersaumltts med ett mobilt reservkraftverk kommer detta ensamt vara tvunget att hantera det eventuella reaktiva oumlverskottet Det kapacitiva bidrag en ledning genererar ges ur foumlljande samband (Petterson och Blomqvist 1986)

21 CCC QQQ += [ ]var (59) daumlr

1CQ aumlr det kapacitiva bidraget fraringn den foumlrsta halvan av ledningen

2CQ aumlr det kapacitiva bidraget fraringn den sista halvan av ledningen Dessa storheter kan beraumlknas med sambanden (510) och (511) som foumlljer nedan (Petterson och Blomqvist 1986)

211 2

2 UC

fQC sdotsdotsdotsdot= π [ ]var (510)

222 2

2 UC

fQC sdotsdotsdotsdot= π [ ]var (511)

daumlr f frekvensen Hz C kapacitansen F

1U inmatningsspaumlnningen V

2U utmatningsspaumlnningen V

20

533 Aktiva och reaktiva foumlrluster i ledningar

Varje ledning inneharingller en resistans och en reaktans vilka ger upphov till aktiva och reaktiva foumlrluster Eftersom dessa foumlrluster tillkommer utoumlver sjaumllva lasten behoumlver dessa adderas foumlr att faring de totala aktiva och reaktiva effekterna Det aumlr dessa foumlrluster plus sjaumllva lasten som det mobila reservkraftverket maringste klara av att hantera De aktiva och reaktiva foumlrlusterna beraumlknas genom sambanden (512) och (513) nedan

2

2

22

2

2

2

minussdot+

sdot=

U

QQR

U

PRP C

LedningLedningf [ ]W (512)

( )21

2

2

22

2

2

2CC

CLedningLedningf QQ

U

QQX

U

PXQ +minus

minussdot+

sdot= [ ]var (513)

daumlr R resistansen Ω X reaktansen Ω Foumlr att faring en indikation paring hur stora tillskott ocheller foumlrluster som uppstaringr i en ledning goumlrs en beraumlkning foumlr en kabel respektive luftledning enligt angivna data nedan

Tabell 51 Inparametrar foumlr jaumlmfoumlrelse av tillskottfoumlrluster i ledningsnaumlt Luftledning (Al) Kabel (Al)

Spaumlnning (V) 11000 11000 Tvaumlrsnittsarea (mm2) 99 95 Ledningslaumlngd (km) 10 10 Aktivt effektuttag (kW) 50 50 Effektfaktor vid last 085 085 Kapacitans (microFkm) 0009 033 Ledningsresistans (Ωkm) 02855 02975 Ledningsreaktans (Ωkm) 1085 09739

Anvaumlnds vaumlrdena fraringn tabell 51 i sambanden 510 511 512 513 och ingen haumlnsyn tas till spaumlnningsfall i ledningen kan de aktiva respektive reaktiva foumlrlusterna beraumlknas Beraumlkningarna aumlr gjorda i Matlab och beraumlkningskoden finns i bilaga 2 Resultaten presenteras i tabell 52 nedan

Tabell 52 Resultat av jaumlmfoumlrelse mellan luftledning och kabel Luftledning (Al) Kabel (Al)

Reaktiv last (kvar) 310 310 Aktiva foumlrluster (kW) 0083 0086 Reaktiva foumlrluster (kvar) -333 -12542 Reaktivt netto (kvar) 2767 -9442

21

Som kan ses i tabell 52 behoumlver reservelverket generera 2767 kvar i fallet med luftledning medan i fallet med kabel kommer ett oumlverskott paring 9442 kvar att skapas Detta reaktiva oumlverskott kommer ha en motsatt riktning i foumlrharingllande till den aktiva effekten d v s tillbaka i mot reservelverket Detta reaktiva oumlverskott maringste saringledes tas om hand av reservelverket

534 Konsekvenser foumlr mobil reservkraft

Som kan ses utifraringn resultaten i tabell 52 ovan aumlr de aktiva foumlrlusterna i baringde luftledning och kabel relativt smaring Eftersom dessa foumlrluster aumlr smaring kommer de inte belasta ett mobilt reservelverk saumlrskilt mycket i foumlrharingllande till den last som kunderna tar ut Jaumlmfoumlrs de reaktiva foumlrlusterna som en tio kilometers mellanspaumlnningsledning ger upphov till med de aktiva foumlrlusterna aumlr de foumlrstnaumlmnda foumlrlusterna betydligt houmlgre Beroende paring om elnaumltet aumlr uppbyggt av luftledning eller kabel kommer detta faring vaumlldigt skilda konsekvenser foumlr det mobila reservkraftverk som ska leverera elenergi till den bortkopplade anlaumlggningen Jaumlmfoumlrs de reaktiva foumlrlusterna i luftledningen med kabeln kan det enkelt konstateras att luftledningen endast tillfoumlr en mindre del av den reaktiva effekt som reservkraftverket annars hade faringtt producera Kabeln kommer daumlremot att generera en avsevaumlrt mycket stoumlrre maumlngd reaktiv effekt aumln luftledningen I ovanstaringende exempel genererar kabeln drygt 37 garingnger mer reaktiv effekt aumln luftledningen Detta betyder att reservkraftverket maringste kunna konsumera detta oumlverskott av reaktiv effekt som kabeln genererar Det aumlr saringledes en foumlrutsaumlttning att det mobila reservelverket kan konsumera det reaktiva oumlverskott som inte tas ut av kunderna Kan inte det mobila reservkraftverket konsumera reaktiv effekt kommer det reaktiva effektuttaget hos kund vara en begraumlnsande faktor foumlr moumljlig ledningslaumlngd

22

6 Transformatorer Transformatorer kan ur elektrisk synvinkel ses som en resistans R och en reaktans X paring samma saumltt som en ledning Foumlr att beraumlkna transformators resistans och reaktans behoumlvs uppgifter om de procentuella resistans respektive reaktansspaumlnningsfallet er ex Dessa kan enkelt tas fram foumlr en specifik transformator i t ex Facilplus spatialE som aumlr EON Elnaumlts naumltinformationssystem Oumlnskas daumlremot generella vaumlrden foumlr en transformator kan ABBs tabell foumlr standardtransformatorer anvaumlndas vilken visas i bilaga 9 I ABBs tabell aumlr endast den procentuella kortslutningsspaumlnningen ek given och den beraumlknas enligt samband 61 nedan

22xrk eee += [ ] (61)

Anledningen till att endast ek aumlr angiven aumlr att procentuella kortslutningsresistansen er alltid aumlr relativt liten i foumlrharingllande till procentuella kortslutningsreaktansen ex och daring goumlrs ofta approximationen er = 0 vilket ger ex asymp ek Foumlr att sedan beraumlkna kortslutningsresistansen RT och kortslutningsreaktansen XT anvaumlnder man sambanden 62 och 63 nedan (Petterson och Blomqvist 1986)

n

nrT

S

UeR

2

100sdot= [ ]Ω (62)

n

nxT

S

UeX

2

100sdot= [ ]Ω (63)

daumlr Un den huvudspaumlnning som transformatorresistansen haumlnfoumlrs till kV Sn transformatorns maumlrkeffekt MVA

62 Foumlrluster i en transformator

En distributionstransformator ger upphov till tre olika typer av foumlrluster

bull Tomgaringngsfoumlrluster ][WPtomgaringng bull Belastningsfoumlrluster ][WPbelastning bull Reaktiva foumlrluster [var]foumlrlustQ

Dessa foumlrluster beskrivs under respektive rubrik nedan

621 Tomgaringngsfoumlrluster

Tomgaringngsfoumlrlusterna i en transformator aumlr helt oberoende av den anslutna lasten Dessa beror istaumlllet helt paring transformatorns storlek desto stoumlrre transformator desto stoumlrre tomgaringngsfoumlrluster En tillaumlmpbar tumregel aumlr att tomgaringngsfoumlrlusterna aumlr i storleksordningen 02 procent utav transformatorns maumlrkeffekt (Lindahl 2006) Foumlr en transformator med maumlrkeffekten 200 kVA kommer saringledes tomgaringngsfoumlrlusterna vara

23

WPtomgaringng 4002000000020 =sdot=

Tomgaringngsfoumlrlusterna aumlr saring smaring i foumlrharingllande till transformatorns maumlrkeffekt att de i maringnga sammanhang antas vara foumlrsumbara

622 Belastningsfoumlrluster

Belastningsfoumlrlusterna i en transformator beror av hur stor belastningsgraden aumlr En tumregel aumlr att vid full last aumlr belastningsfoumlrlusterna i storleksordningen 1 procent av transformatorns maumlrkeffekt (Lindahl 2006) Foumlr en transformator med maumlrkeffekten 200 kVA kommer saringledes belastningsfoumlrlusterna att vara

WPbelastning 2000200000010 =sdot=

Aumlven belastningsfoumlrlusterna aumlr foumlrharingllandevis smaring jaumlmfoumlrt med transformatorns maumlrkeffekt Som har naumlmnts tidigare goumlrs ibland approximationen ex asymp ek och er = 0 vilket betyder att ingen haumlnsyn tas till de aktiva foumlrlusterna utan enbart till de reaktiva foumlrlusterna

623 Reaktiva foumlrluster

De stoumlrsta och inte foumlrsumbara foumlrlusterna i en transformator aumlr de reaktiva foumlrlusterna Naumlr dessa foumlrluster beraumlknas antas tomgaringngsfoumlrlusterna vara foumlrsumbara och att transformatorn aumlr fullt belastad Belastningsfoumlrlusterna antas vara 1 procent utav transformatorns maumlrkeffekt vilket ger en foumlrlust paring 2000 W enligt tidigare beraumlkning Foumlr att kunna beraumlkna de reaktiva foumlrlusterna foumlr en 200 kVA transformator behoumlvs uppgifter om re och xe Dessa aumlr haumlmtade fraringn en standard 200 kVA transformator hos EON Elnaumlt

Foumlrharingllandet ggre

e

r

x 331783

asymp= visar sedan hur stora de reaktiva foumlrlusterna aumlr i

foumlrharingllande till de aktiva foumlrlusterna I detta fall aumlr de reaktiva foumlrlusterna cirka tre garingnger stoumlrre aumln de aktiva foumlrlusterna De reaktiva foumlrlusterna i en 200 kVA transformator aumlr daumlrmed i storleksordningen

var600020003 kQ foumlrlust =sdotasymp Detta betyder att den reaktiva foumlrlusten i en 200 kVA transformator aumlr cirka 3 procent av dess maumlrkeffekt (Johansson 2006)

24

7 Det mobila reservkraftverket De mobila reservkraftverk som aumlr taumlnkta att anvaumlndas i mellanspaumlnningsnaumltet aumlr i storleksordningen 100-800 kVA daumlr de flesta aumlr utrustade med en synkrongenerator Teoretiskt innebaumlr detta bland annat att generatorns foumlrmaringga att producera alternativt konsumera reaktiv effekt kan styras Ska generatorn leverera reaktiv effekt till elnaumltet ska I m gt Im0 och kallas daring foumlr oumlvermagnetiserad medan om den ska konsumera reaktiv effekt ska I m lt Im0 och kallas daring foumlr undermagnetiserad Rent praktiskt styrs magnetiseringsstroumlmmen av generatorns spaumlnningsregulator som i sin tur maumlter naumltspaumlnningen (Alfredsson och Cronqvist 1996) Ses detta ur en teoretisk synvinkel bestaumlms magnetiseringsbehovet av sambandet 71 nedan

0m

m

n

r

I

I

U

E= (71)

daumlr Er inducerad emk (fas till jord) V Un generatorns maumlrkspaumlnning V I bild 71 visas ovanstaringende storheter i en schematisk bild oumlver en synkrongenerator

Bild 71 Schematisk bild oumlver en synkrongenerator

Den aktiva effekten P i en synkronmaskin paringverkas inte av aumlndringar som t ex naumltspaumlnningsvariationer eller variationer av emkn utan bestaumlms av den mekaniska axeleffekten som motorn levererar Den aktiva effekten beraumlknas med hjaumllp av samband 72 nedan

d

fr

X

UEP

Θsdotsdotsdot=

sin3 [ ]W (72)

Som tidigare naumlmnts kommer den inducerade emkn Er att foumlraumlndras daring magnetiseringsstroumlmmen Im varieras Foumlr att foumlrhindra att den aktiva effekten P foumlraumlndras samtidigt som magnetiseringsstroumlmmen Im varieras kommer samtidigt belastningsvinkeln Θ att aumlndras

25

Naumlr det gaumlller den reaktiva effekten Q saring aumlr den vid en konstant naumltspaumlnning till stor del beroende av den inducerade emk Er men aumlven till en mindre del av den aktiva effektens storlek Denna ger upphov till en del av den reaktiva spaumlnningen (XdIa) vilken svarar direkt mot den aktiva stroumlmmen Iacosφ och denna kraumlver en viss reaktiv effekt Den reaktiva effekten beraumlknas genom samband 73 nedan

d

fr

d

f

X

UE

X

UQ

Θsdotsdotsdotminus

sdot=

cos33 2

[ ]var (73)

daumlr Qlt0 oumlvermagnetisering Qgt0 undermagnetisering Foumlr att se hur alla storheter haumlnger samman visas tvaring olika visardiagram i bild 72 ett foumlr oumlvermagnetisering och ett foumlr undermagnetisering I baringda visardiagrammen aumlr statorstroumlmmen Ia riktstorhet (Alfredsson och Cronqvist 1996)

Bild 72 Visardiagram foumlr oumlver- respektive undermagnetisering

Foumlr en synkrongenerator finns det ett antal begraumlnsningar naumlr det gaumlller dess foumlrmaringga att producera och konsumera effekt Dessa begraumlnsningar aumlr naturligtvis vaumlsentliga att kaumlnna till innan ett reservelverk kopplas in och ensamt ska foumlrse en anlaumlggning med elenergi Naumlr det gaumlller synkrongeneratorer finns det fyra stabilitetsgraumlnser som generatorn maringste haringlla sig inom foumlr att generatorn ska fungera paring avsett vis (Samuelsson 2006) De fyra stabilitetsgraumlnserna aumlr

1 Rotorns uppvaumlrmningsgraumlns bestaumlmmer |E|max 2 Statorns uppvaumlrmningsgraumlns bestaumlmmer |S|max och |IA|max 3 Motorns maximala axeleffekt bestaumlmmer Pmax 4 Generatorns laumlgsta magnetisering bestaumlmmer |E|min

Foumlr att aringskaringdliggoumlra hur ovanstaringende stabilitetsgraumlnser paringverkar generatorns effektgraumlnser har dessa ritats in i ett saring kallat kapabilitetsdiagram Detta visas i bild 73 nedan

26

Bild 73 Kapabilitetsdiagram foumlr en synkrongenerator

I bild 73 ovan visar den markerade ytan arbetsomraringdet foumlr generatorn Begraumlnsningslinjerna ett och tvaring aumlr satta foumlr att inte temperaturen i rotor respektive stator ska bli foumlr houmlga och foumlrstoumlra generatorn Som kan ses i bild 73 ovan begraumlnsar dessa baringde generatorns moumljlighet till att leverera aktiv respektive reaktiv effekt samt att absorbera reaktiv effekt utanfoumlr det markerade omraringdet Skaumlrningspunkten mellan begraumlnsningslinje ett och tvaring anger normalt generatorns maumlrkdriftdata naumlr det gaumlller levererad aktiv- och reaktiv effekt Anledningen aumlr att dessa baringda linjers skaumlrningspunkt motsvarar ett optimum foumlr levererad aktiv- och reaktiv effekt Begraumlnsningslinje tre markerar den maximala aktiva effekt motorn kan laumlmna paring axeln som sammankopplar motor och generator Den fjaumlrde och sista begraumlnsningslinjen visar generatorns laumlgsta magnetisering foumlr att kunna fasas paring elnaumltet Aumlr magnetiseringen laumlgre riskeras ett saring kallat ur fas-fall farings vilket betyder att generatorn inte kommer arbeta vid samma faslaumlge som det elnaumlt den ansluts till Arbetar inte generatorn vid samma faslaumlge som elnaumltet maringste den kopplas bort och kommer saringledes inte att tillfoumlra naringgon elenergi till det anslutna elnaumltet vilket aumlr dess normala uppgift Naumlr ett mobilt reservkraftverk ansluts till ett elnaumlt och ensamt ska foumlrse anlaumlggningen med elenergi aumlr det viktigt att den aktiva och reaktiva effekten aldrig kommer utanfoumlr det markerade omraringdet i bild 73 Skulle detta haumlnda kommer med stoumlrsta sannolikhet reservkraftverkets effektskydd loumlsa ut med resultatet att elleveransen upphoumlr omedelbart ABB som aumlr en av landets ledande tillverkare av reservkraftverk har ett stoumlrre utbud av olika storlekar och modeller men anvaumlnder enbart synkrongeneratorer fraringn Stamford Dessa generatorer aumlr inte konstruerade foumlr att kunna absorbera reaktiv effekt De generatorer som levereras med reservkraftverken fraringn ABB i dag kan alltsaring

27

enbart arbeta med induktiva laster vilket betyder att ledningen inte faringr generera mer reaktiv effekt aumln vad lasten konsumerar (Hagelin 2006) Detta kommer saringledes att bli viktigt att taumlnka paring naumlr en liten last tillsammans med en laumlngre mellanspaumlnningskabel ansluts till ett reservkraftverk och ensamt ska foumlrse anlaumlggningen med elenergi Skulle kabeln generera mer reaktiv effekt aumln vad kunderna foumlrbrukar innebaumlr det att generatorn hamnar i den nedre halvan i bild 73 vilket innebaumlr att generatorn maringste konsumera reaktiv effekt Detta betyder att laringnga mellanspaumlnningskablar tillsammans med smaring effektuttag kommer bli en begraumlnsande faktor vid oumlverfoumlring av reservkraft i mellanspaumlnningelnaumltet

28

8 Beraumlkning av effektbehov och ledningslaumlngd Foumlr att faring en uppfattning om hur laringnga straumlckor elenergin fraringn reservkraftverken kan oumlverfoumlras presenteras i detta kapitel tvaring olika fall dels ett generellt dels ett verkligt naumlt Anledningen till att denna uppdelning aumlr gjord aumlr foumlr att foumlrst se hur laumlngden paring mellanspaumlnningsledningen paringverkar det mobila reservelverket generellt Det verkliga naumltet kommer sedan att ge en indikation paring hur det skulle se ut i ett naumlt daumlr vinsten hade varit stor om man kunde oumlverfoumlra reservkraften i mellanspaumlnningsnaumltet Foumlr att kunna goumlra noumldvaumlndiga beraumlkningar har tre olika program anvaumlnts Facilplus Spartial Excel och PSSE

81 Beraumlkningsprogram program

811 Facilplus Spatial

Facilplus Spatial aumlr ett naumltinformationssystem som anvaumlnds inom energibranschen och aumlr framtaget av ABB och Digpro AB Systemet finns i flera olika utfoumlrande beroende paring vad det ska anvaumlndas till Flera elnaumltsfoumlretag daumlribland EON Elnaumlt anvaumlnder sig av detta system som heter Facil SpatialE I systemet finns ett antal olika digitala kartor daumlr alla komponenter aumlr inritade enligt sina verkliga koordinater Paring EON Elnaumlt aumlr aumlven systemet kopplat till driftoumlvervakningssystemet Eldorado och affaumlrssystemet SAP I och med kopplingen till SAP finns noumldvaumlndiga kunduppgifter som t ex var kunden aumlr ansluten samt hur stor elfoumlrbrukningen aumlr per aringr Effektberaumlkning I Facilplus finns moumljligheten att goumlra effektberaumlkningar foumlr t ex en naumltstation Detta kan goumlras i och med att energifoumlrbrukningen per aringr finns att tillgaring via SAP Naumlr energifoumlrbrukningen per aringr aumlr kaumlnd kan belastningen P approximativt beraumlknas genom att anvaumlnda Velanders metod (Petterson och Blomqvist 1986)

WkWkPVelander sdot+sdot= 21 [ ]kW (81)

daumlr W energiuttaget aringrkWh k1 konstant k2 konstant Konstanterna k1 och k2 aumlr erfarenhetsmaumlssigt erharingllna konstanter som varierar mellan olika belastningar som beraumlknas med hjaumllp av maumltningar i befintligt elnaumlt I bilaga 1 visas EON Elnaumlts samtliga Velander konstanter foumlr alla deras kundkategorier Foumlr att sedan beraumlkna den reaktiva effekten Q anvaumlnds samband 82 nedan

ϕtansdot= PQ [ ]vark (82)

daumlr φ beraumlknas med hjaumllp av effektfaktorn cos φ som aumlr uppskattad foumlr olika typer kunder och varierar mellan 085-098 som kan ses i bilaga 1

29

812 Excel

Foumlr att se hur ett elnaumlt kommer att paringverka ett reservkraftverk behoumlver ett antal parametrar beraumlknas och det goumlrs i Excel I och med att elnaumltet till viss del aumlr foumlrenklat goumlrs endast beraumlkningar foumlr mellanspaumlnningsledningar och transformatorer Ledningar De parametrar som behoumlver beraumlknas foumlr mellanspaumlnningsledningarna aumlr resistansen Rledning reaktansen Xledning och susceptansen Bledning Hur dessa beraumlkningar aumlr gjorda visas i kapitel 53 Transformatorer Foumlr transformatorer behoumlvs enbart vaumlrde paring dess resistans RT och reaktans XT beraumlknas Hur dessa beraumlkningar aumlr gjorda visas i kapitel 6

813 Beraumlkningar PSSE

PSSE aumlr ett planeringsprogram foumlr elektrisk oumlverfoumlring som aumlr framtaget och utvecklat av Siemens PTI Foumlrsta utgaringvan av programmet kom 1976 och i dag anvaumlnds det i 123 laumlnder vaumlrlden oumlver (Siemens PTI 2006) Programmet har anvaumlnts till att rita upp och beraumlkna baringde verkliga och generella elnaumlt foumlr att paring ett tydligt saumltt kunna se hur laumlngden paring mellanspaumlnningsledningarna paringverkar ett mobilt reservkraftverk Naumlr beraumlkningar i PSSE goumlrs behoumlver en resistans R en reaktans X och en susceptans B anges foumlr varje ledning medan det raumlcker med en resistans och en reaktans foumlr transformatorerna Alla storheter maringste sedan goumlras om till enheten per unit (PU) Detta goumlrs enligt sambanden 83 84 85 nedan

2bas

basUP

U

SRR sdot= Ω [ ]UP (83)

2bas

basUP

U

SXX sdot= Ω [ ]UP (84)

2bas

basSUP

U

SBB sdot= [ ]UP (85)

Tillsammans med ledningarnas och transformatorernas inparametrar laumlggs lasten in paring laumlmplig skena Programmet aumlr uppbyggt saring att alla inparametrar anges i en sk sav-fil daumlr all data finns Till detta kopplas en schematisk bild daumlr elnaumltet ritas upp en sk sld-fil Naumlr sedan programmet ska utfoumlra beraumlkningarna saring synkroniseras de baringda filerna med varandra och resultaten presenteras i den schematiska bilden

30

Reaktivt effekttutag vid olika laster

-100

-80

-60

-40

-20

0

20

40

60

80

100

120

2 4 6 8 10

Ledningslaumlngd (km)

Reakti

vt

eff

ektu

ttag

(kvar)

Luftlednig P=150 kW

Kabel P=150 kW

Kabel P=100 kW

Kabel P=50 kW

82 Generellt elnaumlt

Foumlr att faring en god uppfattning om hur stort geografiskt omraringde ett mobilt reservkraftverk med varierande storlek kan hantera foumlr en given belastning har ett generellt elnaumlt anvaumlnts Det generella elnaumltet aumlr uppbyggt i PSSE enligt bild 81 nedan

Bild 81 Generellt elnaumlt uppbyggt i PSSE

Som kan ses i bild 81 ovan bestaringr det generella elnaumltet av en matande respektive en mottagande naumltstation som foumlrbinds med en mellanspaumlnningsledning I den matande naumltstationen har en relativt stor transformator installerats saring att den inte kommer att bli en begraumlnsande faktor I den mottagande naumltstationen aumlr transformatorn dimensionerad foumlr att klara lasten Som tidigare visats i rapporten aumlr det laumlngden paring mellanspaumlnningsledningen som kommer att spela en stor roll daring den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckningen ska bestaumlmmas Foumlr att tydligt visa storleksskillnaden i det kapacitiva bidrag som en kabel ger upphov till jaumlmfoumlrt med en luftledning har ovanstaringende naumlt ritats upp i PSSE Foumlr att PSSE ska kunna utfoumlra beraumlkningarna behoumlver ett antal parametrar matas in i programmet Dessa har beraumlknats i ett Excel-blad som visas i bilaga 3 Eftersom det mobila reservkraftverket inte kan absorbera reaktiv effekt aumlr den aumlr moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan dels beroende av hur mycket reaktiv effekt ledningen genererar dels hur stort det reaktiva effektuttaget ur anlaumlggningen aumlr Detta betyder att desto houmlgre reaktiva effektuttaget aumlr desto laumlngre aumlr moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan I exemplet nedan har den aktiva lasten satts till 50 100 respektive 150 kW och med en effektfaktor lika med 085 Resultaten fraringn beraumlkningarna visas i bild 82 nedan

Bild 82 Belastningsstorlekens inverkan paring den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan

31

Enligt EON Elnaumlts indelning av kundkategorier som presenteras i bilaga 1 kan det utlaumlsas att effektfaktorn foumlr de olika kundkategorierna varierar mellan 085 ndash 098 Genom att anvaumlnda effektfaktorn 085 som i exemplet ovan kommer lasten foumlrbruka relativt mycket reaktiv effekt vilket betyder att den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan kommer att bli laringng Hade daumlremot effektfaktorn 098 anvaumlnts skulle lasten i princip inte foumlrbruka naringgon reaktiv effekt alls vilket skulle minska den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan radikalt Anvaumlndandet av effektfaktorn 085 ger saringledes det mest gynnsamma fallet Hur stor inverkan effektfaktorn har paring den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan visas i bild 83 Raumlkneexemplet aumlr utfoumlrt paring samma saumltt som exemplet ovan foumlr kabeln med belastningen 50 kW Den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan har istaumlllet beraumlknats foumlr fyra olika effektfaktorer 085 090 095 och 098

Reaktivt effektuttag vid cos fi variation foumlr en kabel med belastningen 50 kW

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

1 2 3 4

Ledningslaumlngd (km)

Reati

vt

eff

ektu

ttag

(kvar)

cos fi=085

cos fi=090

cos fi=095

cos fi=098

Bild 83 Effektfaktorns inverkan paring den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan

821 Konsekvenser foumlr reservkraft

Som tydligt kan ses i bild 82 kommer kabeln generera avsevaumlrt mycket mer reaktiv effekt aumln luftledningen och daumlrmed minska den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan Det kan konstateras att storleken paring lasten och effektfaktorn kommer spela en stor roll daring den maximala oumlverfoumlringsstraumlckan foumlr kabeln ska bestaumlmmas Daumlrmed aumlr det svaringrt att ange naringgon generell laumlngdbegraumlnsning foumlr kabelalternativet men aumlr lasten saring laringg som 50 kW med effektfaktorn 085 kommer den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan vara mindre aumln tre kilometer Daumlremot foumlr luftledningen som endast genererar en liten maumlngd reaktiv effekt kommer inte storleken paring lasten och effektfaktorn vara avgoumlrande foumlr den maximala oumlverfoumlringsstraumlckan Med tanke paring att reservelverken fraringn ABB inte kan ta hand om naringgot reaktivt oumlverskott aumlr det sjaumllvklart av stor vikt att mellanspaumlnningsledningen inte genererar mer reaktiveffekt aumln vad lasten konsumerar Av detta generella exempel kan slutsatsen dras att smaring reaktiva uttag i kombination med laringnga mellanspaumlnningskablar kan komma begraumlnsa oumlverfoumlringsstraumlckan avsevaumlrt jaumlmfoumlrt med mellanspaumlnningsluftledningar

32

83 Verkligt elnaumlt

Foumlr att faring en ungefaumlrlig uppfattning om hur stort geografiskt omraringde ett mobilt reservkraftverk kan hantera foumlr en given belastning har aumlven beraumlkningar utfoumlrts foumlr ett verkligt naumlt Anledningen till detta aumlr att faring saring stor verklighetsfoumlrankring som moumljligt De mobila reservkraftverk som aumlr taumlnkta att anvaumlndas aumlr i storleksordningen 100 ndash 800 KVA vilket betyder att baringde lastuttaget och oumlverfoumlringsstraumlckan kommer att bli begraumlnsad Det verkliga elnaumltet kommer att ge en indikation paring hur det kan taumlnkas se ut i ett verkligt elnaumlt daumlr det reaktiva effektuttaget aumlr relativt litet och oumlverfoumlringsstraumlckan relativt laringng Eftersom de mobila reservkraftverken som aumlr taumlnkta att anvaumlndas aumlr relativt smaring effektmaumlssigt kommer de inte klara av de laster som farings i taumltorter om ett par naumltstationer kopplas samman De elnaumlt som kommer att ingaring i beraumlkningarna kommer daumlrfoumlr vara ett landsbygdsnaumlt daumlr belastningen aumlr laringg och utspridd oumlver ett stoumlrre geografiskt omraringde Det aumlr aumlven i landsbygd det aumlr mest intressant med reservkraft paring grund av avsaknaden av omkopplingsmoumljligheter Det elnaumlt som slutligen valdes i samraringd med Christer Eliasson naumltplanerare paring EON Elnaumlt var ett relativt nytt kabelnaumlt i Loumlnsboda (LBA) i nordoumlstra Skaringne daumlr EON Elnaumlt har foumlrberett ett par markstationer foumlr anslutning av mobil reservkraft (Eliasson 2006) Anledningen aumlr att belastningarna aumlr relativt smaring och foumlrdelade paring flera mindre transformatorstationer med litet stoumlrre inboumlrdes avstaringnd I ett saringdant naumlt som finns i LBA fack 4 kommer vinsten att bli stor om EON Elnaumlt endast behoumlver ansluta ett mobilt elverk istaumlllet foumlr sju Foumlr det utvalda kablade elnaumltet har beraumlkningar genomfoumlrts enligt den tidigare beskrivna beraumlkningsgaringngen Fraringn Facilplus har kartan med inritade ledningar och naumltstationer haumlmtas den visas i bilaga 4 Som kan ses paring kartan aumlr detta ett glesbyggdsomraringde med lite stoumlrre avstaringnd mellan naumltstationerna I bilaga 5 visas normalkopplingsschemat foumlr LBA fack 4 som tydligare visar hur naumltstationerna aumlr foumlrbundna med varandra I bilaga 6 visas det Excel-blad daumlr alla inparametrar som maringste anges i PSSE aumlr beraumlknade och sammanstaumlllda Naumlr beraumlkningen vaumll aumlr gjord i PSSE visas alla resultaten i de schematiska filerna se bilaga 7 Beraumlkningarna aumlr gjorda baringde foumlr elnaumltet saring som det ser ut i dag men aumlven paring samma elnaumlt daring all kabel ersatts med oisolerad samt isolerad luftledning med motsvarande ledningsarea Eftersom kapacitansen per kilometer aumlr i princip lika stor foumlr baringde oisolerad och isolerad luftledning kommer dessa anses vara likvaumlrdiga naumlr det gaumlller lednings reaktiva generering Baringda fallen har samma totala ledningslaumlngd vilken aumlr 6775 meter men som har naumlmnts tidigare skiljer luftledning sig aringt jaumlmfoumlrt med kabel daring det gaumlller generering av reaktiv effekt Resultatet presenteras i bild 84 nedan

33

LBA-fack 4

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90k

Va

r Kabel

Oisolerad luftledning

Isolerad luftledning

Bild 84 Reaktivt effektuttag i LBA ndash fack 4

Som kan ses i bild 84 ovan behoumlver generatorn endast generera knappt 20 kvar om det befintliga kabelnaumltet anvaumlnds vid topplast ty Velanders metod ger topplasten Vid laringglasttillfaumlllen exempelvis sommar skulle det reaktiva effektuttaget fraringn kunderna raumlcka till att taumlcka det reaktiva oumlverskottet fraringn kabeln Daumlrmed kan det haumlnda att vid vissa lasttillfaumlllen inte aumlr moumljligt att reservkraftsmata LBA fack 4 Skulle i staumlllet kabelnaumltet ersaumlttas med ett likvaumlrdigt luftledningsnaumlt kommer generatorn behoumlva generera drygt 80 kvar Anledningen till detta aumlr som sagts och visats tidigare att en kabel genererar avsevaumlrt mycket mer reaktiv effekt aumln en luftledning Skulle kablarna generera mer reaktiv effekt aumln vad kunderna foumlrbrukar skulle anlaumlggningen inte kunna anslutas till ett mobilt reservkraftverk Hade det daumlremot funnits reservelverk i laumlmplig storlek paring marknaden som hade kunnat undermagnetiseras och daumlr med att ta hand om det reaktiva oumlverskott som skapats av kablarna hade situationen varit en annan Som situationen aumlr i dag maringste en viss foumlrsiktighet tillaumlmpas daring lasten aumlr liten och oumlverfoumlringsstraumlckan aumlr lite laumlngre i ett kablat mellanspaumlnningsnaumltet Skulle daumlremot elnaumltet i LBA - fack 4 varit ett luftledningsnaumlt hade inte denna begraumlnsning funnits Sammanfattningsvis kan det i detta fall konstateras att det kablade elnaumltet aumlr att foumlredra framfoumlr mot luftledningsalternativet Laumlgre braumlnslekonsumtion samt moumljlighet till ett houmlgre aktivt effektuttag aumlr naringgra av foumlrdelarna

34

9 Ekonomisk jaumlmfoumlrelse Foumlr att faring en indikation paring hur det ekonomiska utslaget kommer att se ut daring ett mellanspaumlnningsnaumltet anvaumlnds foumlr oumlverfoumlring av reservkraft har ett raumlkneexempel staumlllts upp i det tidigare anvaumlnda elnaumltet LBA-fack 4 I exemplet har sju olika fall jaumlmfoumlrts med varandra dessa aumlr

bull Oisolerad luftledning utan reservkraft bull Oisolerad luftledning med reservkraft bull Isolerad luftledning utan reservkraft bull Isolerad luftledning med reservkraft bull Kabel utan reservkraft bull Kabel med reservkraft bull Befintlig luftledning som senare ersaumltts med kabel med reservkraft

Nedan visas en foumlrklaring till de parametrar som finns med i raumlkneexemplet Dessa aumlr uppdelade i fasta respektive roumlrliga kostnader vilka summeras ihop foumlr respektive fall De fasta kostnaderna aumlr summan av de aringrliga kapital- och underharingllskostnaderna medan de roumlrliga kostnaderna aumlr kostnader foumlr reservkraft samt avbrottsersaumlttning Dessa aumlr direkt beroende av det aktuella elnaumltets avbrotts- respektive felfrekvens I denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse har alla administrativa kostnader foumlrsummats och ingen haumlnsyn har tagits till hur varumaumlrket skadas av t ex laringnga elavbrott

91 Foumlrklaring till den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen

911 Fasta kostnader

Investeringskostnad per km Investeringskostnaden avser endast mellanspaumlnningsnaumltet vilken varierar mellan olika ledningstyper Kostnaderna aumlr haumlmtade ifraringn EBR (P1) 2006 I det verkliga elnaumltet (LBA) minskar ledningsarean laumlngre ut vilket det inte kommer tas naringgon haumlnsyn till i den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen daumlr samma area har anvaumlnts till hela straumlckan Anledningen till detta aumlr att kostnaden foumlr att garing upp eller ner ett steg i area foumlr respektive ledningstyp aumlr relativt liten Alla beraumlkningar har daumlrfoumlr gjorts foumlr en representativ ledningsarea 95 mm2 Total investeringskostnad Denna visar den totala investeringskostnaden foumlr hela ledningsstraumlckan det vill saumlga kostnaden per kilometer ledning garingnger det verkliga elnaumltets laumlngd (LBA) Kapitalkostnad Investeringskostnaden som goumlrs i ett elnaumlt genererar en kostnad foumlr det kapital som aumlr investerat EON Elnaumlt tillaumlmpar en kalkylraumlnta paring 8 procent

35

Aringrlig kostnad EON Elnaumlt skriver av sina anlaumlggningar paring 40 aringr vilket ger en aringrlig kostnad genom att dela investeringskostnaden med avskrivningstiden Underharingllskostnad Underharingllskostnaden foumlr baringde oisolerad - och isolerad luftledning aumlr satt till 2 procent av investeringskostanden Foumlr jordkabel aumlr den satt till 02 procent Summa fast aringrlig kostnad Denna kostnad visar vad den aringrliga fasta kostnaden kommer vara foumlr ett elnaumlt Denna inkluderar saringledes enbart avskrivningar och underharingllskostnader

912 Roumlrliga kostnader

Avbrottsfrekvens Denna beskriver hur maringnga avbrott en viss ledningstyp har per aringr och per 100 km ledning Foumlr oisolerad luftledning aumlr antalet fel uppdelat i kvarstaringende- respektive oumlvergaringende fel Kvarstaringende fel betyder att felet maringste aringtgaumlrdas fysiskt och behoumlver sektioneras bort foumlr reparation De kvarstaringende felen aumlr 2 stycken per aringr och 100 km ledning (Roos 2005) Oumlvergaringende fel kan exempelvis vara en aringterinkoppling som orsakats av ett traumld som stoumltt till en ledning vid blaringsigt vaumlder Eftersom de oumlvergaringende felen aumlr kortvariga kommer det aldrig bli aktuellt att ansluta reservkraft i samband med dessa fel Daumlrmed tas dessa fel inte med i avbrottsfrekvensen Foumlr isolerad luftledning har de kvarstaringende felen satts till tvaring tredjedelar av avbrottsfrekvensen foumlr oisolerad luftledning (Kristiansson 2006) Foumlr kabel aumlr antalet fel uppdelade i inre fel i kabeln t ex treeing och fel som aumlr orsakade paring grund av yttre aringverkan t ex graumlvskador Eftersom baringda typerna av fel kommer resultera i ett avbrott i elleveransen summeras dessa till en gemensam avbrottsfrekvens foumlr kabel Inre fel aumlr satt till 02 och yttre fel aumlr satt 04 vilket betyder att den gemensamma avbrottsfrekvensen aumlr satt till 06 fel per aringr och 100 km kabel (Roos 2005) Felfrekvens Felfrekvensen aumlr framtagen paring foumlljande saumltt samtliga kunder som drabbats av mellanspaumlnningsfel laumlngre aumln tre minuter hos Svensk Energis medlemsfoumlretag dvs DARWin rapporterade under 2004 har tagits fram Av dessa har 75 procent ansetts kunna haumlnfoumlras till landsbygdselnaumlt Ur denna aringterstaringende stora volym har de mellanspaumlnningsfel som orsakat utebliven elleverans i tidsintervallen 12-lt24 samt gt=24 timmar sorterats ut Antalet fel som oumlverstiger 24 timmar oavsett laumlngd aumlr saring faring att de har summerats i en enda grupp Genom att dividera summan utsorterade fel med samtliga fel erharinglls felfrekvensen foumlr respektive tidsintervall Som kan ses i raumlkneexemplet i bilaga 8 aumlr dessa mycket smaring

36

Avbrottsersaumlttning Avbrottskostnaden foumlr respektive tidsintervall aumlr tagen fraringn den tabell 21 i denna rapport Foumlr att baumlttre avspegla den verkliga bilden i LBA fack 4 har 50 av de 60 kunderna placerats i kategorin smaringhus 16 A och resterande 10 kunder i gruppen smaringhus 20 A Driftkostnad reservelverk och fast kostnad elverk Dessa kostnader aumlr tagna fraringn EON Elnaumlts egen utredning om reservkraftberedskap (NUT 051016-001) Baringda kostnadsposterna avser hyra av reservelverk som ansluts paring traditionellt saumltt det vill saumlga ett reservelverk till varje naumltstation I denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse har driftkostnaden antagits vara den samma daring ett mobilt reservkraftverk anvaumlnds och elenergin oumlverfoumlrs i mellanspaumlnningsnaumltet Den fasta kostnaden antas daumlremot vara en femtedel saring stor daring ett reservelverk i snitt antas kunna foumlrsoumlrja fem naumltstationer daring elenergin oumlverfoumlrs i mellanspaumlnningsnaumltet Drifttimmar felkategori Drifttimmarna avser de antal timmar som reservelverken aumlr i drift vid respektive felkategori Dessa drifttimmar aumlr uppskattade till en genomsnittligt rimlig tidsperiod Uppskattningen aumlr gjord saring att reservelverket har anslutits och boumlrjat leverera elenergi i snitt tvaring till fyra timmar innan naringgon kund har varit spaumlnningsloumls i 12 timmar Naumlr vaumll kunderna faringtt tillbaka elleveransen med hjaumllp av ett reservkraftverk kommer inte det skadade elnaumltet behoumlva aringterstaumlllas i funktionsdugligt skick snarast moumljligt Kopplas daumlremot inte ett reservelverk in och aringterupptar elleveransen maringste elnaumltet aringterstaumlllas till funktionsdugligt skick snarast Daumlrmed antas det att tiden foumlr aringterstaumlllning kommer vara laumlngre om inte ett reservkraftverk ansluts Paring grund av ovanstaringende resonemang anses reservelverkets drifttid i snitt vara laumlngre aumln den avbrottstid som farings om inte reservelverket anslutits Drifttimmarna aumlr bestaumlmda saring att reservelverket i snitt boumlrjar leverera elenergi 9 timmar efter felet uppkom och aumlr daumlrefter i drift hela tidsperioden i respektive felfrekvens det vill saumlga efter 12 respektive 24 timmar Antal fel per aringr som oumlverstiger 12 h i LBA - fack 4 Denna aumlr beraumlknad paring foumlljande saumltt

( )2412100

FFLL

AF +sdotsdot

aringr

st (91)

daumlr AF Avbrottsfrekvensen foumlr luftledning respektive kabel (st100kmaringr) LL Ledningslaumlngden avser LBA - fack 4 (km) F12 Felfrekvensen efter 12 h vid mellanspaumlnningsfel enligt Darwin

driftstoumlrningsstatistik 2004 Svensk Energi F24 Felfrekvensen efter 24 h vid mellanspaumlnningsfel enligt Darwin

driftstoumlrningsstatistik 2004 Svensk Energi

37

Avbrottskostnad Avbrottskostnaden avser den kostnad som uppstaringr pga fel i mellanspaumlnningsnaumltet varje aringr I alternativet utan reservkraft uppstaringr kostnaden genom avbrottsersaumlttning till de kunder som drabbats av elavbrott laumlngre aumln 12 timmar I alternativet med reservkraft uppstaringr kostnaden genom att reservkraft installeras och samtliga kunder aringterfaringr elleveransen Reservkraften som installeras har som sagts tidigare en fast och en roumlrlig kostand Avbrottskostnaden beraumlknas enligt nedan Utan reservelverk

( ) AKAFAFLL

AF sdotsdot+sdotsdotsdot 24241212100

(kraringr) (92)

Med reservelverk

( )

AKFKFFLL

AF

AKDKDTFDTFLL

AF

sdotsdot+sdotsdot

+sdotsdotsdot+sdotsdotsdot

)2412(100

24241212100 (kraringr) (93)

daumlr A12 avbrottskostnaden i LBA efter 12 h (kr) A24 avbrottskostnaden i LBA efter 24 h (kr) DK driftkostnad reservelverk (krh) AK antalet kunder i LBA (st) FK fast kostnad foumlr reservelverk per kund (kr) DT drifttid foumlr reservkraftverken (h)

913 Summa kostnader per aringr Denna kostnad aumlr framtagen genom att kostnaderna foumlr den fasta- och roumlrliga delen summerats Resultatet visar vilket av alternativen som aumlr det mest ekonomiskt gynnsamma

92 Resultat

Sjaumllva beraumlkningen aumlr gjord i Excel och visas i bilaga 8 I tabell 91 nedan visas en sammanstaumlllning av de fasta roumlrliga samt summa kostnader ifraringn den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen Beraumlkningen aumlr gjord foumlr sju stycken olika fall

1 Nybyggnation av oisolerad luftledning utan anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

2 Nybyggnation av oisolerad luftledning med anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

3 Nybyggnation av isolerad luftledning utan anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

4 Nybyggnation av isolerad luftledning med anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

38

5 Nybyggnation av jordkabelanlaumlggning utan anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

6 Nybyggnation av jordkabelanlaumlggning med anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

7 Befintlig avskriven luftledning staringr kvar 20 aringr foumlr att sedan ersaumlttas med jordkabel I detta fall foumlrlaumlngs avskrivningstiden med 20 aringr i foumlrharingllande till de sex tidigare fallen Reservkraft anvaumlnds vid oplanerade elavbrott under hela perioden

Tabell 91 Kostnadsjaumlmfoumlrelse Fasta kostnader

(kraringr)

Roumlrliga kostnader

(kraringr)

Summa kostnader

(kraringr)

Fall 1 54 200 2 54 202 Fall 2 54 200 5 54 205 Fall 3 64 300 2 64 302 Fall 4 64 300 4 64 304 Fall 5 48 400 1 48 401 Fall 6 48 400 2 48 402 Fall 7 39 900 3 39 903 Som kan ses i tabell 91 ovan aumlr de fasta kostnaderna avsevaumlrt mycket stoumlrre aumln de roumlrliga Anledningen till detta aumlr att andelen elavbrott som oumlverstiger 12 timmar aumlr utslaget paring 75 procent av alla elavbrott vilka daring blir vaumlldigt faring och orsakar daumlrmed smaring kostnader totalt sett Som kan ses i den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen aumlr det i dagslaumlget inte loumlnsamt i naringgot av fallen att anvaumlnda reservkraft vid oplanerade elavbrott Det ska dock poaumlngteras att efter 1 januari 2011 aumlr det inte laumlngre tillaringtet att oplanerade elavbrott oumlverstiger 24 timmar Landets naumltaumlgare kommer daring inte kunna jaumlmfoumlra kostnader foumlr t ex reservkraft med kostnader foumlr avbrottsersaumlttning De kommer istaumlllet att bli tvungna att hitta loumlsningar som undviker dessa laringngvariga elavbrott Reservkraft i mellanspaumlnningsnaumlt erbjuder en saringdan loumlsning Som kan ses i denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse aumlr det mest loumlnsamt att laringta befintlig avskriven luftledning staring kvar 20 aringr som sedan ersaumltts med kabel foumlljt av att direkt ersaumltta samma luftledning med kabel Baringda dessa alternativ foumlrutsaumltter att ledningen aumlr framdragen saring att det paring ett enkelt saumltt garingr att foumlrlaumlgga kabeln i marken Om inte saring aumlr fallet kommer detta kostnadsbilden se annorlunda ut Med denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse kan det till sist konstateras att det kommer bli dyrare att ansluta reservkraft till de kunder som drabbas av elavbrott laumlngre aumln 12 timmar aumln att betala ut avbrottsersaumlttning fram t o m 1 januari 2011 foumlr exemplet LBA fack 4

39

10 Slutsatser

101 Slutsatser

Innan ett mobilt reservkraftverk ansluts till ett lansbyggdselnaumlt aumlr det viktigt att kaumlnna till hur stor den reaktiva genereringen fraringn det aktuella elnaumltet aumlr Hur stort det reaktiva bidraget aumlr beror paring hur stor den kapacitiva genereringen aumlr i elnaumltet Denna aumlr framfoumlrallt beroende av kabelnaumltets laumlngd desto laumlngre ju stoumlrre blir den kapacitiva genereringen Skillnaden mellan luftledning och kabel aumlr i dessa sammanhang stora och det maringste tas i beaktande innan ett mobilt reservkraftverk ansluts En kabel genererar avsevaumlrt mycket mer reaktiv effekt aumln en luftledning oavsett om luftledningen aumlr isolerad eller inte Problemet som kan uppstaring i ett kabelnaumlt aumlr att kablarna genererar mer reaktiv effekt aumln vad de anslutna kunderna foumlrbrukar Detta aumlr inget problem saring laumlnge det finns ett oumlverliggande elnaumlt som kan ta hand om det reaktiva oumlverskottet Naumlr det oumlverliggande naumltet kopplas bort och ett mobilt reservkraftverk ansluts maringste detta ensamt kunna ta hand om ett eventuellt reaktivt oumlverskott Reservkraftverk som klarar att absorbera reaktiv effekt finns inte paring marknaden i dag Daumlrmed kommer inte ett mobilt reservkraftverk att kunna anslutas till ett elnaumlt som genererar mer reaktiv effekt aumln vad de anslutna kunderna foumlrbrukar Denna risk finns enbart i kablade elnaumlt daumlr oumlverfoumlringsstraumlckan aumlr laringng och lasten relativt laringg Det aumlr svaringrt att ange naringgon generell laumlngdbegraumlnsning men aumlr lasten saring laringg som 50 kW med effektfaktorn 085 kommer den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan vara mindre aumln tre kilometer Enligt den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen som aumlr gjord i rapporten kan det konstateras att det i-dagslaumlget aldrig aumlr loumlnsamt att ansluta reservkraftverk vid ett elavbrott i LBA fack 4 Anledning till detta aumlr att den avbrottsersaumlttningen som kunder har raumltt till som varit drabbade av ett elavbrott laumlngre aumln 12 timmar aumlr laumlgre aumln den kostnad som uppstaringr daring mobila reservelverk ansluts i vaumlntan paring att felet ska bli aringtgaumlrdat Fraringn och med den 1 januari 2011 kommer det dock inte vara tillaringtet att oplanerade elavbrott aumlr laumlngre aumln 24 timmar vilket goumlr att naumltaumlgarna senast vid denna tidpunkt maringste se till att dessa laringngvariga elavbrott undviks Detta goumlr att oumlverfoumlring av mobilreservkraft i mellanspaumlnningsnaumltet kan komma bli en intressant och anvaumlndbar teknik de naumlrmsta aringren foumlr landets alla naumltaumlgare Sammanfattningsvis kan slutsatserna sammanfattas i ett antal punkter

bull Laringnga kabellaumlngder tillsammans med relativt smaring effektuttag kan generera ett oumlverskott av reaktiv effekt

bull Det finns idag inget reservkraftverk paring marknaden som kan absorbera reaktiv effekt vilket kan komma att begraumlnsa den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan

bull Fram till och med den 1 januari 2011 aumlr det troligen inte loumlnsamt att ansluta reservkraft vid ett elavbrott

bull Fraringn och med den 1 januari 2011 kommer det inte laumlngre vara tillaringtet att oplanerade elavbrott oumlverstiger 24 timmar

40

bull Oumlverfoumlring av reservkraft i mellanspaumlnningsnaumltet kan komma bli en intressant och anvaumlndbar teknik i farmtiden

102 Fortsatt arbete

I denna rapport har det foumlrutsatts att selektiviteten och utloumlsningsvillkor i elnaumlten fungerar paring avsett vis Fortsatta studier inom detta omraringde kan vara att laumlgga in fel paring olika platser i det elnaumltet som ansluts till ett mobilt reservkraftsaggregat och paring saring vis kontrollera att utloumlsningsvillkor och selektivitet fungerar paring ett tillfredstaumlllande sett I denna rapport aumlr grundtanken att ett enda mobilt reservkraftverk ska foumlrsoumlrja en mindre grupp naumltstationer vid ett elavbrott En intressant utveckling skulle vara att titta paring hur olika kraftslag som t ex mobil reservkraft tillsammans med smaringskalig vindkraft skulle kunna samverka En samverkan mellan olika kraftslag skulle med stor sannolikhet skapa nya foumlrutsaumlttningar foumlr smaringskalig ouml-drift Ytterligare fraringgestaumlllningar som skulle behoumlva utredas aumlr hur elkvaliteacuten paringverkas i ett ouml-driftsnaumlt Haumlr skulle det vara intressant att se hur olika typer av kraftkaumlllor enskilt paringverkar elkvaliteacuten samt hur flera kraftkaumlllor som samverkar paringverkar elkvaliteacuten Naumlr mobila reservelverk ansluts i en naumltstation foumlr t ex underharingllsaringtgaumlrder goumlrs detta i princip uteslutande genom att spaumlnningen bryts under in- och urkopplingstiden Detta genererar tvaring planerade elavbrott som maringste aviseras till alla beroumlrda kunder Dessa planerade elavbrott skulle kunna undvikas om en fasningsutrustning anvaumlnts vid inkopplingen Paring detta saumltt skulle landets alla naumltaumlgare paring ett enkelt saumltt kunna goumlra t ex underharingllaringtgaumlrder utan att naringgra kunder behoumlver drabbas av elavbrott Detta aumlr ett omraringde som kaumlnns viktigt och borde utredas Vad som aumlven aumlr av intresse foumlr framtiden aumlr att ta fram riktlinjer foumlr hur mobil reservkraft i mellanspaumlnningsnaumlt ska hanteras Naringgon form av regelverk som branschen kan ta till sig och arbeta efter hade underlaumlttat anvaumlndandet inom detta omraringde

41

11 Referenser [1] Alfredsson Alf Cronqvist Anders (1996) ElkrafthandbokenElmaskiner [2] Andersson Leif Blomqvist Hans (1997) Elkraftsystem del 1 [3] Birkouml Thomas (2005) bilder paring olika typer av luftledning

httpwwwsofnetorgindexasplev=2593amptyp=1 adressen kontrollerad 2006-07-10

[4] Elektroskandia (2006) Bild paring en 3-ledare mellanspaumlnnings kabel

httpwwwelektroskandiasecatalogaspxcid=70amphid=969ampuid=4710amppid=21518pnlPDetails adressen kontrollerad 2006-07-10

[5] Elforsk (1995) EBR Mobila Reservkraftverk utgiven av Elforsk [6] Eliasson Christer (2006) EON Elnaumlt Sverige AB Lokalnaumltsplanerare

personligt samtal 2006-06-28 [7] Energimarknadsinspektionen (2006) Naumltanslutningar och avgifter

httpwwwenergimarknadsinspektionensetemplatesPage____44aspx adressen kontrollerad 2006-07-11

[8] Energimyndigheten (2005) Utveckling av naumltpriser 1 jan 1997 - 1 jan 2005

Publikationen tillgaumlnglig paring httpwwwstemseWEBSTEMEx01SwensfPageGenerator01OpenAgentampSearchType=2ampAll=True adressen kontrollerad 2006-08-02

[9] GENETECH (2006) Bild paring reservelverk

httpwwwgenetechseseprodmobilahtml adressen kontrollerad 2006-08-01

[10] Hagelin Carl-Goumlran (2006) ABB Reservkraft Vaumlsterarings personligt samtal

2006-07-25 [11] Hjalmar Peter (2005) Utredning om mobil reservkraft EON Elnaumlt

NUT-050524-021

42

[12] Johansson Jonas (2006) PhD Student IEA Lunds Tekniska Houmlgskola personligt samtal 2006-11-09

[13] Kristiansson Gert (2006) delprocessledare foumlr anlaumlggningsprojekt paring EON

Elnaumlt [14] Krynell Julius (2006) Reservkraftsansvarig EON Elnaumlt Sverige AB

personligt samtal 2006-08-11 [15] Lindahl Sture (2006) Professor IEA Lunds Tekniska Houmlgskola personligt

samtal 2006-11-09 [16] Melin Ulf (2006) EON Elnaumlt Sverige AB Kundansvarig paring

marknadsenheten personligt samtal 2006-08-18 [17] Onninens produktkatalog 2006) finns tillgaumlnglig paring

httpwwwonninensedownload184218cb10a83f43c2780001132Flik_2_Elnatsmaterielpdf adress kontrollerad 2006-08-15

[18] Petterson Aringke- Blomqvist Hans (1986) Elkraft teknisk handbok del 1

Allmaumln del [19] Regeringskansliet (2006) Nya regler om leveranssaumlkra elnaumlt

httpwwwregeringensesbd108a57260 adress kontrollerad 2006-06-08 [20] Roos Fredrik (2005) lic-avhandling Electricity Supply Reliability [21] Samuelsson Olof (2006) Docent IEA Lunds Tekniska Houmlgskola personligt

samtal 2006-08-23 [22] SCB (2002) Energiundersoumlkning foumlr jordbruket avseende 2002

httpw36scbsestatistikOVOV0020_dokumentEnergiundersokning_2002doc adress kontrollerad 2006-07-04

[23] Siemens PTI (2006) Information om PSSE

httpwwwpti-uscomptisoftwarepsseindexcfm adressen kontrollerad 2006-07-20

43

[24] Statens energimyndighet (2005) Erfarenheter efter Gudrun - Reservkraft prioritering och ouml-drift med reservkraft ER 200532 Publikationen finns tillgaumlnglig paring httpwwwstemseWEBSTEMEx01SwensfPageGenerator01OpenAgentampSearchType=2ampFuncParm1=11ampFuncParm2=1ampSearchString=gudrunampSearchStringFromDate=ampSearchStringToDate=ampAll=True adressen kontrollerad 2006-08-02

[25] Stenborg Bertil (1997) Elkraftsystem del 1 [26] Svenska Kraftnaumlt (2005a) Svenska Kraftnaumlts verksamhet

httpwwwsvksewebPageaspxid=2221 adress kontrollerad 2006-06-07 [27] Svenska Kraftnaumlt (2005b) Svenska Kraftnaumlts aringrsredovisning 2005

httpwwwsvksewebPageaspxid=5242 adress kontrollerad 2006-08-11

44

12 Appendix Bilaga 1 Eon elnaumlts indelning av olika kundkategorier med avseende paring Velanderkonstanter och effektfaktor Bilaga 2 Matlabkod som anvaumlnts till raumlkneexemplet vid jaumlmfoumlrelsen mellan luftledning och kabel Bilaga 3 Beraumlkning av inparametrar till PSSE foumlr det generella naumltet Bilaga 4 Geografiskt karta oumlver LBA fack 4 haumlmtade fraringn Facilplus Bilaga 5 Normalkopplingsschema LBA fack 4 Bilaga 6 Beraumlkning av inparametrar till PSSE foumlr det verkliga naumltet Bilaga 7 Resultaten fraringn beroumlkningen i det verkliga naumltet visat i en schemarisk bild Bilaga 8 Beraumlkningar gjorda foumlr den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen Bilaga 9 Tabell oumlver ABBs standardtransformatorer

V elander-konstant k1

V elander-kons tant k2

Foumlrbruknings-staumllletyp

U ppvaumlrm nings-kod

T ext D C O N ST1 D C O N ST2

C O SFI

B lank t O ALLM AumlN KU R VA 0000286 00133 09Industri ED M IN D R E IN DU STR IER M ED ELVAumlR M E 0000368 00497 092Industri EVL M IN D R E IN DU STR IER M ED ELVAumlR M E 0000368 00497 092Industri O M IN D R E IN DU STR IER U TAN ELVAumlR M E 000029 01017 085Industri U E M IN D R E IN DU STR IER U TAN ELVAumlR M E 000029 01017 085Industri VPA M IN D R E IN DU STR IER U TAN ELVAumlR M E 000029 01017 085Industri VPE M IN D R E IN DU STR IER M ED ELVAumlR M E 0000368 00497 092JO R D BR U K ED LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K EO LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K EVL LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K O LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K U E LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K VPA LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K VPE LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K VPJ LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09LG H M EO FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097LG H M U E FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093SH ED D IR EKTEL AumlLD R E AumlN ELAK 0000308 00111 098SH EO D IR EKTEL ELAK 0000408 00126 098SH EVL ELPAN N A KO N VER TER IN G 0000319 00187 096SH U E T YPKU R VO R R EN H U SH AringLLSEL 0000286 00133 09SH VPA VAumlR M EPU M P -FR AringN LU FT (V ID LAringG A T EM P N YT TJAS EJ ELVAumlR M E) 0000384 00164 093SH VPE VAumlR M EPU M P -U TELU FT M ED ELV (V ID LAringG A TEM P N YTT JAS ELVAumlR M E) 0000536 00161 097SH VPJ VAumlR M EPU M P - YTJO R D (O M VP EJ KLAR AR VAumlR M EN N YT TJAS EJ ELVAumlR M E) 0000314 00144 093Ouml VR ED O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - M ED ELVAumlR M E 0000402 00286 096Ouml VR EVL O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09Ouml VR O O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09Ouml VR U E O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09Ouml VR VPA O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09FAST Blank t ALLM AumlN KU R VA 0000286 00133 09FAST ED FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097FAST EO FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097FAST EVL FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097FAST O FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST O FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST U E FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST VPA FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST VPE FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097

I SAP IS-U

Bilaga 1 Indelning av kundkategorier

Bilaga 1 forts Velander-konstant k1

Velander-konstant k2

Foumlrbruknings-staumllletyp

Uppvaumlrmnings-kod

Text DCONST1 DCONST2

COSFI

FAST VPJ FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093KOLL Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09KOLL ED FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL EO FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL EVL FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL UE FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093KOLL VPA FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093KOLL VPE FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL VPJ FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093GBEL Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09OMAumlT Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09MAST Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09TILLF Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09TILLF ED DIREKTEL AumlLDRE AumlN ELAK 0000308 00111 098TILLF EO ELPANNA KONVERTERING 0000319 00187 096TILLF EVL ELPANNA KONVERTERING 0000319 00187 096TILLF O TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF UE TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF VPA TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF VPE TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF VPJ TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09HAND ED KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND EO KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND EVL KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND O KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND UE KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND VPA KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND VPE KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND VPJ KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09FH ED SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH EO SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH EVL SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH O SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH UE SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH VPA SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH VPE SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH VPJ SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098

I SAP IS-U

Bilaga 2 Matlabkod kabel u=11000 Langd=10 area=95 L=031 induktans [mHkm] fi=318 cos fi=085 ra=28264 resistiviteten i msp-kablen (AL) [ohmmm^2km] C=03310^-6kapacitansen i en 95mm^2 12 kV kabel Ericssons kabelhandbok R=(raarea)Langd ledar resistansen i punkten [ohm] Ericssons kabelhandbok XL=2pi50L10^-3Langd induktiva reaktansen i punkten [ohmkm] Ericssons kabelhandbok Qc2=2pi50(C2)u^2Langd kapacitansen som skapas i halva msp-kabeln [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 30 P=(5010^3) Aktivt effekt i punkten 5 [W] S=Pcos((fipi)180)skenbar effekt i punkten 5 [VA] Q=(S^2-P^2)^(12)reaktiv effekt i punkten 5 [VAr] Pf=R(Pu)^2+R((Q-Qc2)u)^2 Foumlrlust av aktiv effekt i hsp-kabel [W] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 31 Qf=XL(Pu)^2+XL((Q-Qc2)u)^2-(2Qc2) Foumlrlust av reaktiv effekt i msp-kabel [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 33 QnettoKabel=Q+Qf Luftledning Lluft=1085 XLluft=2pi50Lluft10^-3Langd Cluft=000910^-6 Qc2luft=2pi50(Cluft2)u^2Langd kapcitansen som skapas i halva hsp-luftledningen [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 30 PfLuft=R(Pu)^2+R((Q-Qc2luft)u)^2 Foumlrlust av aktiv effekt i hsp-kabel [W] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 31 QfLuft=XLluft(Pu)^2+XLluft((Q-Qc2luft)u)^2-(2Qc2luft) Foumlrlust av reaktiv effekt i hsp-kabel [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 33 QnettoLuft=Q+QfLuft

Ubas (kV) 11Sbas (MVA) 10

Kabel AXKJ 39525

Laumlngd=2 km Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 2 064 031 0194779 00000003 00001885 00528926 00160974 00022808

Laumlngd=4 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 4 128 031 0389557 00000003 0000377 01057851 00321948 00045616

Laumlngd=6 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 6 192 031 0584336 00000003 00005655 01586777 00482923 00068424

Laumlngd=8 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 8 256 031 0779115 00000003 0000754 02115702 00643897 00091232

Laumlngd=10 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 10 32 031 0973894 00000003 00009425 02644628 00804871 0011404

Luftledning FeAl 99

Laumlngd=2 km Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 2 0672 1126 0707487 61E-09 3833E-06 00555372 005847 4638E-05

Laumlngd=4 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 4 1344 1126 1414973 61E-09 7665E-06 01110744 01169399 9275E-05

Laumlngd=6 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 6 2016 1126 212246 61E-09 115E-05 01666116 01754099 00001391

Laumlngd=8 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 8 2688 1126 2829947 61E-09 1533E-05 02221488 02338799 00001855

Laumlngd=10 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 10 336 1126 3537433 61E-09 1916E-05 0277686 02923499 00002319

Bilaga 3 Generellt naumlt

Bilaga 3 forts

Transformatorer

Maumlrkeffekt (MVA) Kopplingsart Maumlrksp (kV) er () ex () ez () R (ohm) X (ohm) R (pu) X (pu)

1 [MATSTAT_LSP04200] 2 [MATSTAT_MSP11000] 08 Dyn 11 11 0 52 52 0 7865 0 0653 [MOTSTAT_MSP11000] 4 [MOTSTAT_LSP04200] 02 Dyn 11 11 0 38 38 0 2299 0 19

Belastningar

P (MW) Q (Mvar) (effekfaktor = 085) Detta aumlr baumlsta scenario005 003101 0062015 0093

Bilaga 4 Geografisk karta oumlver LBA fack 4 haumlmtad fraringn Facilplus

Naumltstationer kopplade till mobilt reservkraftverk

500 m

Foumlrdelningsstation (LBA)

Placering och anslutning av mobilt reservelverk

Bilaga 5 Normalkopplingsschema LBA fack 4

Bilaga 6 Verkligt naumlt

Ubas (kV) 11Sbas (MVA) 10

Ledningar (kabel) En-ledare triangel

Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [LBA-097_MSP 11000] 3 [LBA-049_MSP 11000] AXCEL 39525 202 06464 031 01967265 00000003 0000190381 00534215 00162584 0002303604 3 [LBA-049_MSP 11000] 4 [LBA-050_MSP 11000] AXCEL 39525 183 05856 031 01782226 00000003 0000172473 00483967 00147291 0002086929 4 [LBA-050_MSP 11000] 5 [LBA-070_MSP 11000] AXCEL 32510 076 0912 038 00907292 000000019 453646E-05 00753719 00074983 0000548912 5 [LBA-070_MSP 11000] 6 [LBA-093_MSP 11000] AXCEL 15016 0745 0477545 041 00959599 000000023 538312E-05 00394665 00079306 0000651357 6 [LBA-093_MSP 11000] 7 [LBA-098_MAP 11000] AXCEL 32510 076 0912 038 00907292 000000019 453646E-05 00753719 00074983 0000548912 7 [LBA-098_MAP 11000] 8 [LBA-053_MSP 11000] AXCEL 32510 066 0792 038 00787911 000000019 393956E-05 00654545 00065117 0000476686

6775

LBA -Fack 4 Luftledning

Ledningar (Luftldning) Fasplacering horisontell

Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu) 2 [LBA-097_MSP 11000] 3 [LBA-049_MSP 11000] FeAl 99 202 067872 1126 07145615 61E-09 387107E-06 00560926 00590547 4684E-05 3 [LBA-049_MSP 11000] 4 [LBA-050_MSP 11000] FeAl 99 183 061488 1126 06473503 61E-09 350696E-06 00508165 00535 424342E-05 4 [LBA-050_MSP 11000] 5 [LBA-070_MSP 11000] FeAl 31 076 08132 1173 02800667 61E-09 145644E-06 00672066 0023146 17623E-05 5 [LBA-070_MSP 11000] 6 [LBA-093_MSP 11000] FeAl 49 0745 049915 1173 02745391 61E-09 14277E-06 00412521 00226892 172751E-05 6 [LBA-093_MSP 11000] 7 [LBA-098_MAP 11000] FeAl 31 076 08132 1173 02800667 61E-09 145644E-06 00672066 0023146 17623E-05 7 [LBA-098_MAP 11000] 8 [LBA-053_MSP 11000] FeAl 31 066 07062 1173 02432158 61E-09 126481E-06 00583636 00201005 153041E-05

6775

Bilaga 6 forts

Transformatorer

Maumlrkeffekt (MVA) Kopplingsart Maumlrksp (kV) er () ex () ez () R (ohm) X (ohm) R (pu) X (pu)

1 [LBA-097_LSP 04200] 2 [LBA-097_MSP 11000] 0315 Dyn 11 11 114 412 4274809937 438 1583 036 131 3 [LBA-049_MSP 11000] 301 [LBA-049_LSP 04200] 01 Dyn 11 11 145 373 4001924537 17545 45133 145 373 4 [LBA-050_MSP 11000] 401 [LBA-050_LSP 04000] 02 Dyn 11 11 13 378 3997299088 7865 22869 065 189 5 [LBA-070_MSP 11000] 501 [LBA-070_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 6 [LBA-093_MSP 11000] 601 [LBA-093_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 7 [LBA-098_MAP 11000] 701 [LBA-098_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 8 [LBA-053_MSP 11000] 801 [LBA-053_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668

Belastningar

P (MW) Q (Mvar) Antal kunder (st)

LBA-097 00108 00044 6LBA-049 00497 0025 14LBA-050 00587 00232 15LBA-070 00356 00103 7LBA-093 00061 00029 2LBA-098 00127 00036 7LBA-053 00299 00063 9

Totalt 02035 00757 60

Bilaga 7 Resultaten fraringn det verkliga elnaumltet

Bilaga 7 forts

Laumlngd LBA (km) 667 Avskrivningstid led (aringr) 40 Avskrivningstid ledning (aringr) 60Antal kunder (st) 60

Luftledning (blank) Luftledning (belagd) KabelUtan reservkraft Med reservkraft Utan reservkraft Med reservkraft Utan reservkraft Med reservkraft Luft 20aringr+ kabel 40 aringr

Fasta kostnader

Investeringskostnad per km (krkm) (mellanspaumlnningsnaumltet) 173000 173000 205000 205000 250000 250000 250000Total investeringskostnad (kr) 1153910 1153910 1367350 1367350 1667500 1667500 1667500Kapitalkostnad 8 92313 92313 109388 109388 133400 133400 133400Aringrlig kostnad (kr) 31156 31156 36918 36918 45023 45023 30015

Underharingllskostnad (kraringr) 230782 230782 27347 27347 3335 3335 9916

Summa fast aringrlig kostnad (kraringr) 54234 54234 64265 64265 48358 48358 39931

Roumlrliga kostnader Avbrottsfrekvens (antal fel(100 km aringr)) 2 2 1333333333 1333333333 06 06 1066666667

F 12 (felfrekvens efter 12 timmar) 0000162 0000162 0000162 0000162F 24 (felfrekvens efter 24 timmar) 0000083 0000083 0000083 0000083F 48 (felfrekvens efter 48 timmar) 0000000 0000000 0000000 0000000F 72 (felfrekvens efter 72 timmar) 0000000 0000000 0000000 0000000

Avbrottsersaumlttning efter 12 timmar (krkund) 800 800 800 800Avbrottsersaumlttning efter 24 timmar (krkund) 1765 1765 1765 1765Avbrottsersaumlttning efter 48 timmar (krkund) 2719 2719 2719 2719Avbrottsersaumlttning efter 72 timmar (krkund) 4007 4007 4007 4007

Driftskostnad reservelverktimme och kund (krh) 625 625 625 625Fast kostnad elverk (transport osv) (krkund) 1320 1320 1320 1320

Drift timmar felkategori F 12 (h) 15 15 15 15Drift timmar felkategori F 24 (h) 36 36 36 36Drift timmar felkategori F 48 (h) 60 60 60 60Drift timmar felkategori F 72 (h) 100 100 100 100

Antalet fel per aringr som oumlverstiger 12 h i LBA-fack 4 (staringr) 000003 000002 000001Avbrottskostnad (kraringr) 221 531 148 354 066 223 283

Summa kostnader per aringr (kraringr) 5423598 5423908 6426693 6426899 4835816 4835973 3993390

Bilaga 8 Ekonomi

Bilaga 8 forts

DARWin driftstoumlrningsstatistik 2004 Svensk energi

12 kV 24 kV SummaSumma (75)Totalt antal drabbade kunder lt 3 min (st) 2640403 1011406 3651809 2738857Totalt antal fel lt 3 min (st) 2827 13923 16750

Totalt antal drabbade kunder 12 - lt 24 h (st) 383 61 444Totalt antal drabbade kunder gt 24 h (st) 200 28 228

Andel drabbade kunder 12 - lt 24 h 162E-04Andel drabbade kunder gt 24 h 832E-05

Andel drabbade kunder 12 - lt 24 h () 00122Andel drabbade kunder gt 24 h () 00062

Antal drabbade kunder per MSP fel lt 3minl (st) 21802

Bilaga 9 ABBs standardtransformatorer

2

G G G G G

12 Problemstaumlllning

Naumlr ett fel uppstaringr i ett mellanspaumlnningsnaumlt paring landsbygden kopplas felet automatiskt bort av de befintliga ledningsskydden Om felet aumlr bestaringende behoumlver ledningen sektioneras vilket goumlrs genom omkopplingar i elnaumltet foumlr att kunderna ska faring tillbaka elleveransen Sektioneringen goumlrs med hjaumllp av fjaumlrrmanoumlvrerade fraringnskiljare om saringdana finns installerade i det drabbade elnaumltet Finns inte detta sker sektioneringen manuellt dvs personal skickas till omraringdet som manuellt skoumlter omkopplingarna Maringnga av elnaumlten i glesbygd aumlr idag byggda saring att det inte finns naringgon moumljlighet till reservmatning fraringn ett naumlrliggande elnaumlt De naumltstationer som ligger efter felet i mellanspaumlnningsnaumltet och inte har naringgon moumljlighet till omkoppling kommer daring att behoumlva anslutas till reservkraftverk om kunderna ska faring tillbaka elleveransen innan felet aringtgaumlrdats I dag hanterar naumltaumlgare laumlngre driftstoumlrningar genom att installera mobil reservkraft Elleveransen har daring aringterstaumlllts genom att ett reservelverk installerats i varje drabbad naumltstation vilket framfoumlrallt i glesbyggd aumlr tidskraumlvande och kostsamt Traditionell anslutningen av reservkraft illustreras i bild 12 nedan

Bild 12 Traditionell reservkraftsanvaumlndning I omraringden som aumlr glesbefolkade aumlr vanligtvis lasterna relativt smaring och foumlrdelade paring maringnga mindre naumltstationer Beroende paring hur elnaumltet aumlr uppbyggt kan det vara mer eller mindre enkelt att komma fram till respektive naumltstation med ett mobilt reservkraftverk Foumlr att ta sig fram till dessa naumltstationer kraumlvs det att transporten ibland maringste ske paring mindre och daringligt underharingllna vaumlgar Det kan daring bli ett problem att framfoumlra tunga och stora reservkraftverk aumlnda fram till naumltstationen I och med den relativt laringga lasten som finns i varje enskild naumltstation i glesbyggd skulle ett enda reservelverk klara av att mata tvaring eller flera naumltstationer Det kraumlvs daring att elenergin oumlverfoumlrs i mellanspaumlnningsledningen som foumlrbinder naumltstationerna Detta illustreras i bild 13 nedan

Bild 13 Reservkraft inkopplat i mellanspaumlnningsnaumltet

Genom att oumlverfoumlra reservkraften i mellanspaumlnningsnaumltet kommer elavbrottstiden foumlr de drabbade kunderna att minska avsevaumlrt Problemet som dock uppstaringr naumlr reservkraften oumlverfoumlrs i mellanspaumlnningsledningar aumlr att framfoumlrallt kablar genererar stora maumlngder reaktiv effekt vilket kan bli ett problem foumlr reservelverket daring

3

oumlverfoumlringsstraumlckan aumlr laringng och lasten laringg Problemet vaumlxer daring stora maumlngder luftledning ersaumltts med kabel Efter stormen Gudrun byggs i dag ett nytt ledningsnaumlt upp som till stor del kommer att bestaring av kabel istaumlllet foumlr som tidigare luftledning vilket staumlller nya krav paring reservkraftsmatningen

13 Syfte

Syftet med detta examensarbete aumlr att undersoumlka moumljligheten att foumlrse ett stoumlrre geografiskt omraringde i glesbyggd med reservkraft genom att oumlverfoumlra reservkraften i mellanspaumlnningsledningarna som foumlrbinder naumltstationerna Detta aumlr intressant att undersoumlka daring maringnga glesbygdselnaumlt i dag aumlr byggda utan moumljlighet till reservmatning fraringn ett naumlrliggande elnaumlt I och med att ellagen skaumlrptes den 1 januari 2006 kommer det bli mer intressant foumlr kraftbolag att hitta alternativa vaumlgar foumlr att aringterstaumllla elleveransen vid ett elavbrott saring snart som moumljligt Daumlr skulle ett alternativ vara att kunna foumlrse ett antal naumltstationer med reservkraft fraringn ett enda reservkraftverk

14 Maringl

Maringlsaumlttningen med detta examensarbete aumlr att foumlrsoumlka hitta dimensionerande faktorer foumlr hur stora laumlngder ledning som skulle kunna reservkraftsmatas med ett mobilt reservkraftverk En av de viktigare faktorerna aumlr att hitta en generell laumlngdbegraumlnsning som kan anvaumlndas som ett riktvaumlrde naumlr behov uppstaringr av att oumlverfoumlra reservkraft i ett mellanspaumlnningsnaumlt Utoumlver de tekniska faktorerna aumlr aumlven maringlsaumlttningen att goumlra en ekonomisk jaumlmfoumlrelse som ger en indikation paring hur det ekonomiska utslaget ser ut foumlr reservkraft i mellanspaumlnningsnaumlt

15 Avgraumlnsningar

I denna rapport avgraumlnsas arbetet till enbart svenska foumlrharingllanden naumlr det gaumlller moumljligheterna att oumlverfoumlra mobil reservkraft i ett mellanspaumlnningsnaumlt Reservelverket foumlrutsaumltts dessutom kunna anslutas i vilken naumltstation som helst trots att det kan finnas begraumlnsningar saring som platsbrist i laringgspaumlnningsstaumlllverket och foumlr liten transformator Ytterligare problem som kan taumlnkas uppstaring aumlr att ledningen inte loumlser ut vid ett fel i elnaumltet eller att selektiviteten inte fungerar som den var avsedd paring grund av att det mobila reservkraftverket inte aumlr lika starkt som det oumlverliggande naumltet Detta aumlr problem som inte tas upp i denna rapport utan alltid foumlrutsaumltts fungera tillfredstaumlllande

16 Disposition

Denna rapport inleds i kapitel 2 med att beskriva hur det svenska elnaumltet aumlr uppbyggt samt foumlrklara hur naumltavgifter och avbrottsersaumlttning fungerar I kapitel 3 ges en bild av hur mobil reservkraft anvaumlnds idag samt foumlrslag paring nya tillaumlmpningsomraringden Detta foumlljs av kapitel 4 daumlr en foumlrklaring ges till vilka typer av kunder och daumlrmed laster som finns i de elnaumlt daumlr de mobila reservkraftverken aumlr taumlnkta att anslutas I kapitel 5 6 och 7 ges en teoretisk foumlrklaring till hur distributionsledningar transformatorer samt

4

mobil reservkraft fungerar Detta foumlljs i kapitel 8 av en genomgaringng av de beraumlkningar som gjorts i rapporten samt en presentation av de beraumlknade resultaten I kapitel 9 goumlrs en ekonomisk jaumlmfoumlrelse som visar var det aumlr mest loumlnsamt att ansluta mobil reservkraft i haumlndelse av ett elavbrott Slutsatser och rekommendationer till fortsatt arbete finns i kapitel 10 Slutligen foumlljer referenslista i kapitel 11 och daumlrefter appendix i kapitel 12

5

2 Bakgrund

21 Elnaumltets uppbyggnad

Det svenska elnaumltet brukar vanligtvis delas in i tre nivaringer stam- regional- samt lokalnaumlt Svenska Kraftnaumlt som aumlr systemansvarig myndighet ansvarar foumlr att det finns en balans mellan produktion och foumlrbrukning samt att det finns en driftsaumlker sammanharingllning av systemet Svenska Kraftnaumlt foumlrvaltar och driver stamnaumltet det vill saumlga kraftledningar foumlr 220 kV och 400 kV med tillhoumlrande anlaumlggningar samt utlandsfoumlrbindelser (Svenska Kraftnaumlt 2005a) Regionnaumlten oumlverfoumlr elenergin paring spaumlnningsnivaringer mellan 30 - 130 kV och aumlr den sammanbindande laumlnken mellan stamnaumltet och de lokala elnaumlten Till regionnaumlten kan dock vissa stoumlrre energikraumlvande industrier anslutas direkt Regionnaumlten aumlgs och foumlrvaltas av regionala naumltaumlgare Lokalnaumlten aumlgs och foumlrvaltas av lokala naumltaumlgare och sammankopplar regionnaumlten med slutanvaumlndare i spaumlnningsintervallet 04-20 kV Lokalnaumlten aumlr uppbyggda paring olika saumltt beroende paring om de aumlr lokaliserade i taumltort eller landsbygd I taumltorter aumlr elnaumltet till stoumlrsta del nedgraumlvt i marken medan det paring landsbygden aumlr vanligare med luftledning Det ska dock poaumlngteras att det i vissa delar av landet satsas stora summor paring att ersaumltta luftledning med kabel paring landsbygd En annan stor skillnad mellan taumltort och glesbygd aumlr att omkopplingsmoumljligheter vid t ex stoumlrningar eller underharingll aumlr betydligt mer begraumlnsade paring landsbygden aumln i taumltorterna

22 Naumltavgifter och avbrottsersaumlttning

221 Naumltavgifter

Naumltavgifter foumlr traditionella laringgspaumlnningsabonnemang aumlr uppdelade i tvaring delar en fast och en roumlrlig Den fasta delen styrs av vilken huvudsaumlkring kunden har vilket betyder att ju stoumlrre huvudsaumlkring och daumlrmed maximalt effektuttag kunden har desto houmlgre fast pris betalar kunden per aringr Den roumlrliga delen styrs av hur mycket elenergi kunden foumlrbrukar Riksdagen beslutade aringr 2002 att under en femaringrsperiod utjaumlmna naumltavgifterna saring att de kommer vara lika stora regionalt Detta betyder att naumltavgifterna i soumldra Sverige senast aringr 2007 skall vara lika stora foumlr kunder med likvaumlrdiga abonnemang (Energimyndigheten 2005) Naumlr daumlremot en ny laringgspaumlnningskund ska anslutas till elnaumltet varierar anslutningsavgiften beroende paring hur elnaumltet ser ut i omraringdet (Energimarknadsinspektionen 2006)

222 Avbrottsersaumlttning

Efter maringnga aringr med aringterkommande laringnga elavbrott har Sveriges Riksdag beslutat att fraringn och med den 1 januari aringr 2006 infoumlra nya regler som avser att staumlrka konsumenternas staumlllning De nya reglerna i ellagen aumlr i foumlrsta hand taumlnkta att staumlrka husharingllens och foumlretagens raumltt till en rimlig kompensation foumlr de problem som uppstaringr

6

vid ett elavbrott De nya reglerna ska aumlven hjaumllpa till att oumlka investeringstakten i elnaumlten och paring det saumlttet goumlra dem saumlkrare De nya reglerna foumlr avbrottsersaumlttning innebaumlr att kunden har raumltt till en schablonmaumlssig ersaumlttning efter 12 timmars elavbrott Den slutliga ersaumlttningen avgoumlrs av elavbrottets totala laumlngd Ersaumlttningen kan dock inte bli laumlgre aumln 2 tvaring procent av ett prisbasbelopp avrundat till naumlrmaste houmlgre hundratal och som houmlgst 300 procent av den totala aringrliga naumltavgiften per avbrott I de tidigare villkoren hade kunden endast moumljlighet att faring ersaumlttning motsvarande 100 procent av den aringrliga fasta naumltavgiften en garingng per aringr oavsett antal avbrott (Regeringskansliet 2006) Enligt den nya lagen kan drabbade kunder ansoumlka om skadestaringnd precis som tidigare Om skadestaringnd beviljas skall avbrottsersaumlttningen avraumlknas fraringn skadestaringndet I tidigare villkor avraumlknades inte avbrottsersaumlttningen fraringn skadestaringndet Ytterligare en aumlndring som tillkommit i den nya ellagen aumlr att naumltaumlgarna aumlr skyldiga att informera sina kunder om sin raumltt till avbrottsersaumlttning om de varit drabbade av ett elavbrott laumlngre aumln 12 timmar (Regeringskansliet 2006) Foumlr att faring en uppfattning om hur stor ersaumlttningen aumlr vid ett laumlngre elavbrott har EON Elnaumlt sammanstaumlllt en tabell foumlr de vanligaste prislistorna som beskriver avbrottsersaumlttningen foumlre och efter 31 december aringr 2005 (Melin 2006)

Tabell 21 Avbrottsersaumlttning foumlre och efter 31 december 2005

Som kan laumlsas i tabell 21 ovan har avbrottsersaumlttning oumlkat avsevaumlrt sedan aringrsskiftet 20052006 Detta kommer sjaumllvklart att staumllla houmlgre krav paring naumltaumlgarna i form av oumlkad leveranssaumlkerhet

Exempel paring avbrottsersaumlttning Som raumlkneexempel tas 20 stycken smaringhus med 16A huvudsaumlkring i glesbyggd som blir utan elleverans under drygt ett dygn Foumlre 31 december 2005 Ersaumlttning 2005 kr586029320 =sdot= Efter 31 december 2005 Ersaumlttning 2006 kr32000160020 =sdot=

7

Som kan ses i raumlkneexemplet ovan har ersaumlttning oumlkar med 26 140 kr vilket motsvarar en oumlkning med 446 I ellagen finns det ytterligare foumlraumlndringar som kommer faring stor inverkan paring hur naumltaumlgare kommer att behoumlva foumlraumlndra sitt arbete framoumlver foumlr att undvika laringngvariga elavbrott Den stoumlrsta foumlraumlndringen aumlr framfoumlrallt att det inte kommer bli tillaringtet med oplanerade elavbrott som oumlverstiger 24 timmar fraringn och med den 1 januari 2011 (Regeringskansliet 2006) Det betyder att de kraftbolag som inte klarar denna graumlns kommer att bryta mot lagen Det finns idag inga angivna sanktioner foumlr de kraftbolag som bryter mot 24 timmarsgraumlnsen men med stor sannolikhet kommer det paring ett eller annat saumltt kosta kraftbolagen pengar varje garingng det intraumlffar Lyckas kraftbolagen inte undvika denna typ av avbrott kommer detta sjaumllvklart bli baringde arbetsamt och kostsamt i framtiden

8

3 Anvaumlndning av mobil reservkraft Mobil reservkraft anvaumlnds runt om i Sverige i dag och en stor anvaumlndargrupp aumlr landets alla naumltaumlgare Reservkraften anvaumlnds i foumlrsta hand till att foumlrse kunder med elenergi daring deras ordinarie elleverans inte aumlr tillgaumlnglig beroende paring ett fel eller en planerad underharingllsaringtgaumlrd i elnaumltet Naumlr ett reservkraftverk kopplas in i en del av elnaumltet som kan vara av varierande storlek fraringnskiljs det fraringn oumlvriga elnaumltet och bildar tillsammans med reservkraftverket en egen ouml Vid denna typ av distributionssaumltt brukar begreppet ouml-drift anvaumlndas Enligt Svenska Kraftnaumlts Aringrsredovisning 2005 (Svenska kraftnaumlt 2005b) innebaumlr ouml-drift att rdquoett elsystem inom ett begraumlnsat geografiskt omraringde drivs lokalt (produktion

oumlverfoumlring och konsumtion av el) Omraringdet kan ha kopplats bort automatiskt fraringn det

oumlvriga naumltet eller kan ha planerats foumlr ouml-driftrdquo

31 Anvaumlndning av reservkraft idag

Naumlr reservkraft anvaumlnds i dag av naumltbolag kopplas dessa ofta in i naumltstationens laringgspaumlnningsstaumlllverk (LSP-staumlllverk) daumlr transformatorn fraringnkopplas Reservkraften levereras sedan ifraringn LSP-staumlllverket ut till kund utan att transformeras upp eller ner till en annan spaumlnningsnivaring Se bild 31 nedan

Bild 31 Anslutning av reservelverk daumlr transformatorn kopplas bort

Storleken paring de reservelverk som ska anslutas bestaumlms av foumlrutom lasten tillaringten distorsion oumlnskad livslaumlngd samt den omgivande miljoumln Eftersom ett reservelverk behoumlver kylning under drift kommer en houmlg omgivningstemperatur medfoumlra att maskinen inte kommer att kunna belastas lika mycket som under normala miljoumlfoumlrharingllanden Livslaumlngden foumlr ett reservkraftverk bestaumlms till stoumlrsta del av underharingll last och temperatur (Elforsk 1995) Paring EON Elnaumlt bedoumlms ett reservelverk ha 10 000 ndash 15 000 drifttimmar under sin tekniska livslaumlngd Reservelverken som anvaumlnds i genomsnitt 400 timmar per aringr har daumlrmed en beraumlknad livslaumlngd mellan 25 och 375 aringr (Krynell 2006) Foumlr att faring en uppfattning om hur stort ett mobilt reservkraftverk aumlr visas nedan bilder paring tvaring olika verk

9

Bild 32 Tvaring olika storlekar paring reservelverk tv 115 kVA och th 556 kVA (GENETECH 2006)

Reservkraftverket till vaumlnster i bild 32 ovan aumlr det mindre av dem tvaring och har en effekt paring 115 kVA medan de houmlgra aumlr det stoumlrre och har en effekt paring 556 kVA Baringda reservelverken har anslutningsspaumlnningen 400 V Aumlven om bild 32 inte aumlr skalenlig aumlr det enkelt konstaterat att det houmlgra reservelverket aumlr avsevaumlrt stoumlrre och klumpigare Vad som skiljer ovanstaringende reservelverk aringt framgaringr av de tekniska data som presenteras i tabell 31 nedan

Tabell 31 Teknisk data foumlr ovanstaringende reservelverk Modell Effekt

(kVA)

Dimensioner

LBH (mm)

Vikt

(kg)

Tankvolym

(l)

Braumlnslekonsumtion

vid fullast

(lh)

GTC 100M 115 421019201580 1950 150 2241 GTV 510M 556 648023602600 6500 430 1044 Som kan ses i tabell 31 ovan skiljer det en hel del mellan de tvaring olika verken Det lilla elverket har en effekt paring 115 kVA och vaumlger 1950 kg vilket innebaumlr att det kan transporteras ut paring plats med hjaumllp av en stoumlrre transportbil Det stoumlrre elverket som har en effekt paring 556 kVA kraumlver lastbilstransport Baringda elverken garingr att faring i ett utfoumlrande som tillaringter en transporthastighet paring 80 kmh Dessa reservelverk aumlr taumlnkta att anslutas till naumltstationer i glesbygdsomraringden daumlr framkomligheten paring vaumlg kan vara begraumlnsad Aumlr detta fallet saring kommer ett stoumlrre och tyngre reservelverk bli svaringrare att placera ut aumln ett laumlttare som bara vaumlger en tredjedel saring mycket Ett mindre reservelverk kommer daumlremot ha svaringrare att klara av en stoumlrre effekt vilket ibland faringr som konsekvens att ett stoumlrre reservelverk maringste anvaumlndas foumlr att kunna foumlrse anlaumlggningen med reservkraft Ytterligare en sak som maringste tas i beaktande naumlr reservkraft kopplas in aumlr braumlnslekonsumtionen vilken aumlr relativ stor vid fullt effektuttag Som kan beraumlknas i tabell 31 ovan kommer baringda reservelverken behoumlva tankas efter fyra till sex timmars drift paring full effekt Det aumlr dock inte saring vanligt att reservelverken koumlrs paring full effekt utan koumlrs oftast paring en laumlgre effekt saring att oumlverbelastning undviks Detta goumlr att braumlnsleparingfyllning inte behoumlver goumlras lika ofta och kan straumlckas ut till cirka 12 timmar (Statens energimyndighet 2005)

10

32 Framtida anvaumlndning av reservkraft

Vid reservkraftsmatning av ett stoumlrre omraringde daumlr ett flertal naumltstationer aumlr inblandade kraumlvs det lika maringnga reservkraftverk som naumltstationer foumlr att aringterstaumllla elleveransen Detta aumlr baringde tidsoumldande och kostsamt daring det kraumlvs ett antal transporter och personal foumlr att koppla in dessa reservelverk i respektive naumltstation Dessutom kommer braumlnsleparingfyllning att bli kostsam daring det kraumlvs att reservelverken tankas flera garingnger per dygn Foumlr att baumlttre kunna saumlkerhetsstaumllla att naumltbolag som t ex EON Elnaumlt ska klara den tidigare naumlmnda 12- timmarsgraumlnsen skulle ett alternativ vara att oumlverfoumlra reservkraft i det befintliga mellanspaumlnningsnaumltet som sammankopplar naumltstationerna i det drabbade omraringdet Detta aringskaringdliggoumlrs i bild 33 nedan Alternativet kan vara en loumlsning istaumlllet foumlr att bygga dyrare elnaumlt som t ex har moumljlighet att reservmatas fraringn ett naumlrliggande elnaumlt

Bild 33 Reservkraftverk som oumlverfoumlr elenergin i mellanspaumlnningsnaumltet

Genom att endast installera ett reservkraftverk som ensamt levererar elenergi till kunderna vid utebliven elleverans istaumlllet foumlr att installera ett reservkraftverk i varje naumltstation kommer avbrottstiden kunna foumlrkortas avsevaumlrt Daumlrmed kommer kunderna vara mer noumljda och naumltbolagen kommer enklare att kunna klara 12-timmarsgraumlnsen och daumlrmed undvika utbetalning av avbrottsersaumlttning Andra foumlrdelar med denna typ av reservkraftsoumlverfoumlring aumlr att braumlnslehanteringen kommer att foumlrenklas avsevaumlrt om endast ett reservelverk ska tankas istaumlllet foumlr t ex fem stycken Enligt EON Elnaumlts egen utredning om mobil reservkraft menar foumlretaget att det fraringn branschens sida behoumlver tas fram instruktioner och speciella aggregat med relaumlskyddsfunktioner foumlr att nyttja reservkraft paring spaumlnning oumlver 1000 V Eftersom detta aumlr naringgot nytt i branschen finns ocksaring behov av regler foumlr hanteringen av reservkraft oumlver 1000 V om detta ska bli ett alternativ i framtiden EON Elnaumlt menar dock att potentialen aumlr stor inom detta omraringde och att arbetet borde paringskyndas (Hjalmar 2005)

11

4 Kunder Det finns maringnga olika typer av kunder paring landsbygden allt fraringn sommarstugor till mindre industrier med varierande laster som staumlller olika krav paring de mobila reservelverken En av de mest begraumlnsande faktorerna aumlr effektbehovet som skiljer sig avsevaumlrt aringt mellan olika kundgrupper daumlr uppvaumlrmningen i regel har den stoumlrsta inverkan Uppvaumlrmningen varierar kraftigt mellan en villa som vaumlrms upp med el och ett annat mindre elenergikraumlvande alternativ vilket betyder att olika stora omraringden kan foumlrses med reservkrafts beroende paring uppvaumlrmningsform Paring landsbygden daumlr reservelverken foumlrst och fraumlmst aumlr avsedda att anvaumlndas finns maringnga lantbrukare som ofta har andra typer av effektkraumlvande utrustning som t ex spannmaringlstorkar Denna typ av torkanlaumlggningar aumlr vanliga i dag av totalt 71 000 lantbruk finns det cirka 34 000 torkanlaumlggningar i bruk (SCB 2002) En tredjedel av alla torkanlaumlggningar torkar spannmaringlen med varmluft vilket aumlr mycket energikraumlvande och i maringnga fall vaumlrms luften med hjaumllp av elenergi Effektbehovet foumlr en torkanlaumlggning varierar kraftigt men foumlr en mindre anlaumlggning aumlr effektbehovet i storleksordningen 30-60 kW Detta kommer sjaumllvklart faring konsekvenser i ett elnaumlt som ska foumlrses med reservkraft av ett mindre elverk Det boumlr daumlrfoumlr finnas restriktioner foumlr hur denna typ av elenergikraumlvande anlaumlggningar faringr anvaumlndas daring dessa aumlr anslutna till ett naumlt som matas av ett mobilt reservkraftverk Utoumlver det aktiva effektuttaget som i dagligt tal ofta foumlrenklas till enbart effektuttaget finns det andra faktorer som kommer att spela roll naumlr kunderna i ett visst omraringde reservkraftsmatas Det som aumlven har en inverkan paring reservelverket aumlr vilken typ av effekt den enskilde kunden anvaumlnder sig av Alla kunder som aumlr anslutna till ett elnaumlt aumlr i regel kategoriserade enligt en foumlrutbestaumlmd lista som bland annat anger kundens effektfaktor cos φ EON Elnaumlts lista oumlver olika typer av kunder visas i bilaga 1 daumlr effektfaktorn varierar mellan 085 och 098 Effektfaktorn anger hur den aktiva effekten foumlrharingller sig till den skenbara effekten Det aumlr vanligtvis den skenbara effekten som aumlr angiven foumlr ett reservkraftverk och det aumlr daumlrmed den som kommer att begraumlsa lastuttaget Sambandet mellan effektfaktorn aktiv och skenbar effekt visas i en effekttriangel Denna aringskaringdliggoumlrs i bild 41 nedan

daumlr S Skenbar effekt VA P Aktiv effekt W Q Reaktiv effekt var

Bild 41 Effekttriangel

12

Den skenbara effekten beraumlknas enligt sambandet nedan

ϕcos

PS = [ ]VA (41)

Bild 41 ovan kallas vanligen foumlr effekttriangeln och i den raumlknas den reaktiva effekten Q positiv foumlr laster av induktiv karaktaumlr medan den raumlknas negativ foumlr laster av kapacitiv karaktaumlr Det aumlr viktigt att kaumlnna till att kunderna genom sin last ger upphov till reaktiv effekt av induktiv karaktaumlr medan ledningar med houmlgre spaumlnning ger upphov till reaktiv effekt av kapacitiv karaktaumlr Kundernas last kommer till en viss graumlns variera oumlver dygn ocheller saumlsong mycket beroende paring typ av uppvaumlrmningssystem Variationen oumlver dygnet spelar en mindre roll eftersom reservelverket alltid maringste hantera det maximala effektuttaget under dygnet Detta foumlr att det skulle bli oharingllbart att koppla in och ur laster manuellt under dygnet beroende paring lastsituationen Aumlr daumlremot en stor del av kunderna som ansluts till reservkraftverket elvaumlrmekunder kommer belastning emellertid att skilja sig aringt oumlver aringret

41 Motorstart

411 Direktstartad asynkronmotor

En motor ger upphov till en stor startstroumlm till skillnad fraringn t ex en el-patron som vaumlrmer en villa Detta betyder att ett reservelverk maringste kunna generera denna houmlga startstroumlm aumlven om detta enbart behoumlvs under naringgra faring sekunder Aumlr inte detta moumljligt blir foumlljden att reservkraftverkets oumlverlastskydd automatiskt fraringnkopplar lasten Startstroumlmmen vid direktstart av asynkronmotorer ligger vanligtvis i intervallet 25 - 8 garingnger motorns maumlrkstroumlm Vid normal drift daring naumltstationen aumlr ansluten till ett starkare naumlt finns det regler foumlr hur stor motor som faringr direktstartas Elleverantoumlrerna foumlreskriver vanligtvis att en kortsluten trefasmotor inte faringr direktstartas om maumlrkeffekten oumlverstiger 4 kW vid kontinuerlig drift Specialtillstaringnd kan dock farings foumlr direktstart av stoumlrre motorer (Alfredsson och Cronqvist 1996) EBR (El-byggnadsrationalisering) aumlr ett system foumlr rationell planering byggnation och underharingll av eldistributionsanlaumlggningar 04 ndash 145 kV som drivs av representanter fraringn Svensk Energis medlemsfoumlretag De har skapat tumregler paring hur stora motorer som faringr startas i ett elnaumlt som reservkraftsmatas Dessa regler aumlr taumlnkta att anvaumlndas foumlr att uppskatta noumldvaumlndig generatorstorlek vid en tillaringten spaumlnningssaumlnkning av 15 av nominell spaumlnning Beroende paring vilken startutrustning som finns till motorn aumlr kravet paring startstroumlmmens storlek olika (Elforsk 1995) Tumregler foumlr hur stor motorn faringr vara avseende storleken paring generator ges nedan Foumlr en motor med stjaumlrntriangelstart och vid anvaumlndning av mjukstart Motorns maumlrkeffekt i kW 3 lt Generatorns maumlrkeffekt i kVA

13

Foumlr en motor med direktstart Motorns maumlrkeffekt i kW 9 lt Generatorns maumlrkeffekt i kVA Skulle det finnas flera motorer som kan komma att starta samtidigt ska moumljlighet till foumlrregling mot samtidig start undersoumlkas Exempel paring stoumlrre motorer som kan taumlnkas finnas ute hos kunder i glesbyggd aumlr t ex lantbrukarnas bevattningspumpar som enbart anvaumlnds under naringgra maringnader paring sommaren Dessa bevattningspumpar varierar i storlek och kan i vissa fall ha en effekt paring 75 kW vilket i saring fall skulle kraumlva att generatorn kan producera en aktiv effekt motsvarande 675 kW om motorn aumlr direktstartad Eftersom denna enskilda pump kommer att ta stor effekt i anspraringk och paring saring vis kraumlva att reservkraftverket aumlr kraftigt oumlverdimensionerat foumlr att klara startstroumlmmen aumlr det laumlmpligt att ha naringgon form av restriktioner vid bevattning Detta gaumlller inte enbart bevattningspumpar som aumlr ansluta till elnaumltet utan alla stoumlrre motorer

14

5 Distributionsledningar Distributionsledningar finns i flera olika utfoumlranden daumlr ledar- och isolationsmaterial aumlr olika Generellt kan dessa dock delas in i kategorierna luftledningar och kabel

51 Luftledningar

Luftledningar kan generellt delas upp i tvaring olika typer oisolerad och isolerad lina vilka finns i tvaring olika materialutfoumlranden aluminium (AL) och aluminium med jaumlrnkaumlrna (FeAl) I mycket saumlllsynta fall kan aumlven kopparlina (Cu) foumlrekomma

511 Oisolerad luftledning

Oisolerad luftledning har inte ett skyddande houmllje runt respektive lina utan faumlsts direkt paring isolatorn som utgoumlr isolation mellan lina och stolpe Detta goumlr att ledningen aumlr kaumlnslig mot yttre faktorer saringsom vaumlder vind faringglar osv En vanligt foumlrekommande dimension paring linan aumlr 99 mm2 vilken har en total ytterdiameter paring 128 mm (Onninen 2006) Ett exempel paring en oisolerad lina visas i bild 51 nedan

Bild 51 Oisolerad lina (Birkouml 2005)

512 Isolerad luftledning

Isolerad luftledning aumlr upphaumlngd paring samma saumltt som oisolerad luftledning men har aumlven ett skyddande houmllje runt respektive lina i form av en tunnare plastbelaumlggning Houmlljet aumlr inte avsett som naringgot skydd mot beroumlring utan snarare ett skydd mot jordfel som t ex kan uppstaring daring ett traumld faller paring ledningen vilket goumlr ledningen driftsaumlkrare Anledningen till detta aumlr att ledningen daring taringl en stoumlrre paringfrestning som t ex uppstaringr naumlr ett traumld faller paring ledningen Belastningen som traumldet medfoumlr paring luftledningen tas daring upp av alla tre linorna vilket goumlr att de inte lika laumltt brister Isolerad luftledning byggs vanligtvis med ett mindre avstaringnd mellan linorna aumln traditionell oisolerad luftledning vilket aumlr moumljligt tack vare den isoleringen som finns runt respektive lina Precis som foumlr oisolerad lina aumlr en vanlig dimension 99 mm2 men i och med dess skyddande houmllje blir den groumlvre aumln vanlig oisolerad lina En isolerad lina med dimensionen 99 mm2 har en total ytterdiameter paring cirka 18 mm (Onninen 2006) Se bild 52 nedan

Bild 52 Isolerad lina (Birkouml 2005)

15

513 Kapacitiv generering i luftledningsnaumlt

Luftledningar genererar en saring kallad distribuerad kapacitans laumlngs hela sin straumlckning dels mellan varje fasledare och marken och dels mellan respektive fasledare Detta aringskaringdliggoumlrs i bild 53 nedan

Bild 53 Kapacitanser i ett luftledningsnaumlt

Som kan ses i bild 53 ovan delas kapacitansen i en luftledning upp i tvaring delar egen- och oumlmsesidig kapacitans Den oumlmsesidiga kapacitansen aumlr den kapacitans som bildas mellan ledningens faser medan egenkapacitansen bildas mellan fasledarna och jord Summan av egen- och oumlmsesidig kapacitansen (Ce och Couml) bildar ledningens totala kapacitans som har namnet driftkapacitans Cd (Andersson och Blomqvist 1997) Foumlr ett luftledningsnaumlt aumlr den distruberade kapacitansen relativt liten Med anledning av detta beraumlknas inte delkapacitanserna var foumlr sig utan den totala driftkapacitansen beraumlknas direkt med sambandet 51 nedan

sdotsdotsdot

=

r

cbaCd 3

ln18

1 [ ]kmFmicro (51)

daumlr a b och c medelavstaringndet mellan fasledarena m r fasledarens radie m Oavsett vilken typ av mark som finns under luftledningen utgaringr man ifraringn att potentialen aumlr noll vid markytan (Stenborg 1997)

16

52 Jordkabel

Jordkabel finns i en maumlngd olika utfoumlranden med olika tvaumlrsnittsarea och maumlrkspaumlnning vilka grovt kan delas in i en- och flerledarekabel De flesta lite groumlvre kablar har ledare som aumlr tillverkade av aluminium Hur mycket isolering en kabel har aumlr till stoumlrsta del beroende av kabelns maumlrkspaumlnning houmlgre maumlrkspaumlnning ger groumlvre isolering I bild 54 visas en treledar mellanspaumlnningskabel med maumlrkspaumlnningen 12 kV i genomskaumlrning

Bild 54 Treledar mellanspaumlnningskabel i genomskaumlrning (Elektroskandia 2006)

521 Kapacitiv generering i kabelnaumlt

Kablar genererar precis som luftledningar en saring kallad distribuerad kapacitans laumlngs hela sin straumlckning mellan dels varje fasledare och skaumlrmen dels mellan respektive fasledare Kabels kapacitanser kan precis som en luftledning delas in i egen- samt oumlmsesidig kapacitans Som framgaringr av bild 54 ovan aumlr avstaringndet mellan fasledarna och det jordande houmlljet runt kabeln avsevaumlrt mycket mindre aumln foumlr en luftledning Detta leder till att egenkapacitansen fraringn en kabel aumlr betydligt mycket houmlgre aumln foumlr en luftledning med samma tvaumlrsnittsarea och spaumlnning Daumlremot aumlr den oumlmsesidiga kapacitansen som genereras mellan fasledarna i en treledar mellanspaumlnningskabel lika med noll eftersom ledarnas inre ledande skiktet har samma spaumlnningspotential som skaumlrmen d v s noll Mellanspaumlnningskabelns kapacitanser visas i bild 55 nedan

Bild 55 Kapacitanser i en- och tre-ledar kabel

17

Foumlr en enledarkabel med omgivande skaumlrm eller en treledarkabel med skaumlrm runt varje ledare ges kapacitansen av foumlljande samband (Kraftkabelhandboken) Kapacitansen C aumlr i detta fall lika med driftkapacitansen Cd

d

DkC

ln

εsdot= [ ]kmFmicro (52)

Daumlr k aumlr en konstant med vaumlrdet 00556 ε aumlr det relativa isolermaterialets dielektriska konstant foumlr det isolerande skiktet mellan ledare och skaumlrm Konstanten ε aumlr beroende av vilket material isolerskiktet aumlr tillverkat av I de kabeltyper som anvaumlnds mest i dag aumlr de vanligaste isolermaterialen PEX och PVC vilka har konstanten ε = 23 respektive ε =50 I de beraumlkningar som aumlr gjorda i denna rapport har uteslutande kabel med PEX isolering anvaumlnts Foumlr en treledar kabel daumlr respektive ledare saknar individuell skaumlrm eller inre ledande skikt se bild 54 aumlr det svaringrare att raumlkna ut C och Cd Kapacitanserna aumlr i dessa fall inte lika Foumlr att enklare kunna faststaumllla Cd maringste delkapacitanserna foumlrst maumltas i kabeln Naumlr detta goumlrs delas foumlrst kapacitanserna upp i delkapacitanser Crsquo och Crsquorsquo som maumlts paring foumlljande saumltt Delkapacitansen Crsquo maumlts mellan en fasledare och de oumlvriga fasledarna som aumlr foumlrbundna med skaumlrmen och daumlr Crsquo motsvarar

oumle CCC sdot+= 2 [ ]kmFmicro (53) Daumlrefter foumlrbinds alla tre ledarna med varandra och daring maumlts delkapacitansen Crsquorsquo mellan ledarna och skaumlrmen och daumlr Crsquorsquo motsvarar

eCC sdot= 3 [ ]kmFmicro (54) Naumlr baringda delkapacitanserna aumlr givna kan sedan driftkapacitansen Cd beraumlknas enligt

oumled CCC sdot+= 3 [ ]kmFmicro (55) Driftkapacitansen foumlr mellanspaumlnningskablar aumlr i de flesta fallen uppmaumltt och redovisad av kabeltillverkaren

18

53 Tillskott och foumlrluster i ledningar

Foumlr att foumlrstaring hur en ledning fungerar aumlr det laumlmpligt att som modell anvaumlnda ett ersaumlttningsschema vilken visar vilka parametrar som aumlr av betydelse och maringste tas i beaktande vid elektriska beraumlkningar Ersaumlttningsschemat foumlr en ledning visas i bild 56 nedan

531 Ersaumlttningsschema

Bild 56 Ersaumlttningsschema

I bild 56 ovan ser man en generator som genererar elektrisk energi och sedan oumlverfoumlr denna till en belastning via en ledning som aumlr ansluten mellan de baringda objekten

532 Parametrar i ersaumlttningsschema

Ur elektrisk synvinkel bestaringr en ledning av en resistans R och en reaktans X Dessa storheter beror paring ett antal olika parametrar som visas i sambanden (56) och (57) nedan (Kraftkabelhandboken)

ARledning

ρ= [ ]kmΩ (56)

daumlr ρ resistiviteten kmmm 2sdotΩ A ledarens tvaumlrsnittsarea 2mm

LfX ledning sdotsdotsdot= π2 [ ]kmΩ (57)

daumlr f frekvensen Hz L induktansen kmH

19

Foumlr en given ledning finns baringde ρ och L angivna i ledningstabeller Ett annat samband som anvaumlnds vid elektriska beraumlkningar aumlr susceptansen B som beraumlknas enligt sambandet (58) nedan

lCfBledning sdotsdotsdotsdot= π2 [ ]S (58) daumlr C kapacitansen kmF l ledningslaumlngden km Naumlr resistans reaktans och susceptans beraumlknas foumlr olika komponenter aumlr det viktigt att beraumlkningen goumlrs vid samma spaumlnning och frekvens Foumlr samtliga beraumlkningar i rapporten aumlr spaumlnningen 11 kV och frekvensen 50 Hz Mellan ledningen och marken alternativt skaumlrmen i en kabel bildas en kondensator som ger upphov till en reaktiv effekt naumlr ledningen aumlr spaumlnningssatt Denna reaktiva effekt kommer att ge ett tillskott i anlaumlggningen som maringste tas om hand Detta aumlr vanligtvis inget problem under normal drift daring anlaumlggningen aumlr ansluten till ett starkt oumlverliggande naumlt som paring ett enkelt saumltt kan ta hand om detta reaktiva tillskott Kopplas oumlverliggande naumlt bort och ersaumltts med ett mobilt reservkraftverk kommer detta ensamt vara tvunget att hantera det eventuella reaktiva oumlverskottet Det kapacitiva bidrag en ledning genererar ges ur foumlljande samband (Petterson och Blomqvist 1986)

21 CCC QQQ += [ ]var (59) daumlr

1CQ aumlr det kapacitiva bidraget fraringn den foumlrsta halvan av ledningen

2CQ aumlr det kapacitiva bidraget fraringn den sista halvan av ledningen Dessa storheter kan beraumlknas med sambanden (510) och (511) som foumlljer nedan (Petterson och Blomqvist 1986)

211 2

2 UC

fQC sdotsdotsdotsdot= π [ ]var (510)

222 2

2 UC

fQC sdotsdotsdotsdot= π [ ]var (511)

daumlr f frekvensen Hz C kapacitansen F

1U inmatningsspaumlnningen V

2U utmatningsspaumlnningen V

20

533 Aktiva och reaktiva foumlrluster i ledningar

Varje ledning inneharingller en resistans och en reaktans vilka ger upphov till aktiva och reaktiva foumlrluster Eftersom dessa foumlrluster tillkommer utoumlver sjaumllva lasten behoumlver dessa adderas foumlr att faring de totala aktiva och reaktiva effekterna Det aumlr dessa foumlrluster plus sjaumllva lasten som det mobila reservkraftverket maringste klara av att hantera De aktiva och reaktiva foumlrlusterna beraumlknas genom sambanden (512) och (513) nedan

2

2

22

2

2

2

minussdot+

sdot=

U

QQR

U

PRP C

LedningLedningf [ ]W (512)

( )21

2

2

22

2

2

2CC

CLedningLedningf QQ

U

QQX

U

PXQ +minus

minussdot+

sdot= [ ]var (513)

daumlr R resistansen Ω X reaktansen Ω Foumlr att faring en indikation paring hur stora tillskott ocheller foumlrluster som uppstaringr i en ledning goumlrs en beraumlkning foumlr en kabel respektive luftledning enligt angivna data nedan

Tabell 51 Inparametrar foumlr jaumlmfoumlrelse av tillskottfoumlrluster i ledningsnaumlt Luftledning (Al) Kabel (Al)

Spaumlnning (V) 11000 11000 Tvaumlrsnittsarea (mm2) 99 95 Ledningslaumlngd (km) 10 10 Aktivt effektuttag (kW) 50 50 Effektfaktor vid last 085 085 Kapacitans (microFkm) 0009 033 Ledningsresistans (Ωkm) 02855 02975 Ledningsreaktans (Ωkm) 1085 09739

Anvaumlnds vaumlrdena fraringn tabell 51 i sambanden 510 511 512 513 och ingen haumlnsyn tas till spaumlnningsfall i ledningen kan de aktiva respektive reaktiva foumlrlusterna beraumlknas Beraumlkningarna aumlr gjorda i Matlab och beraumlkningskoden finns i bilaga 2 Resultaten presenteras i tabell 52 nedan

Tabell 52 Resultat av jaumlmfoumlrelse mellan luftledning och kabel Luftledning (Al) Kabel (Al)

Reaktiv last (kvar) 310 310 Aktiva foumlrluster (kW) 0083 0086 Reaktiva foumlrluster (kvar) -333 -12542 Reaktivt netto (kvar) 2767 -9442

21

Som kan ses i tabell 52 behoumlver reservelverket generera 2767 kvar i fallet med luftledning medan i fallet med kabel kommer ett oumlverskott paring 9442 kvar att skapas Detta reaktiva oumlverskott kommer ha en motsatt riktning i foumlrharingllande till den aktiva effekten d v s tillbaka i mot reservelverket Detta reaktiva oumlverskott maringste saringledes tas om hand av reservelverket

534 Konsekvenser foumlr mobil reservkraft

Som kan ses utifraringn resultaten i tabell 52 ovan aumlr de aktiva foumlrlusterna i baringde luftledning och kabel relativt smaring Eftersom dessa foumlrluster aumlr smaring kommer de inte belasta ett mobilt reservelverk saumlrskilt mycket i foumlrharingllande till den last som kunderna tar ut Jaumlmfoumlrs de reaktiva foumlrlusterna som en tio kilometers mellanspaumlnningsledning ger upphov till med de aktiva foumlrlusterna aumlr de foumlrstnaumlmnda foumlrlusterna betydligt houmlgre Beroende paring om elnaumltet aumlr uppbyggt av luftledning eller kabel kommer detta faring vaumlldigt skilda konsekvenser foumlr det mobila reservkraftverk som ska leverera elenergi till den bortkopplade anlaumlggningen Jaumlmfoumlrs de reaktiva foumlrlusterna i luftledningen med kabeln kan det enkelt konstateras att luftledningen endast tillfoumlr en mindre del av den reaktiva effekt som reservkraftverket annars hade faringtt producera Kabeln kommer daumlremot att generera en avsevaumlrt mycket stoumlrre maumlngd reaktiv effekt aumln luftledningen I ovanstaringende exempel genererar kabeln drygt 37 garingnger mer reaktiv effekt aumln luftledningen Detta betyder att reservkraftverket maringste kunna konsumera detta oumlverskott av reaktiv effekt som kabeln genererar Det aumlr saringledes en foumlrutsaumlttning att det mobila reservelverket kan konsumera det reaktiva oumlverskott som inte tas ut av kunderna Kan inte det mobila reservkraftverket konsumera reaktiv effekt kommer det reaktiva effektuttaget hos kund vara en begraumlnsande faktor foumlr moumljlig ledningslaumlngd

22

6 Transformatorer Transformatorer kan ur elektrisk synvinkel ses som en resistans R och en reaktans X paring samma saumltt som en ledning Foumlr att beraumlkna transformators resistans och reaktans behoumlvs uppgifter om de procentuella resistans respektive reaktansspaumlnningsfallet er ex Dessa kan enkelt tas fram foumlr en specifik transformator i t ex Facilplus spatialE som aumlr EON Elnaumlts naumltinformationssystem Oumlnskas daumlremot generella vaumlrden foumlr en transformator kan ABBs tabell foumlr standardtransformatorer anvaumlndas vilken visas i bilaga 9 I ABBs tabell aumlr endast den procentuella kortslutningsspaumlnningen ek given och den beraumlknas enligt samband 61 nedan

22xrk eee += [ ] (61)

Anledningen till att endast ek aumlr angiven aumlr att procentuella kortslutningsresistansen er alltid aumlr relativt liten i foumlrharingllande till procentuella kortslutningsreaktansen ex och daring goumlrs ofta approximationen er = 0 vilket ger ex asymp ek Foumlr att sedan beraumlkna kortslutningsresistansen RT och kortslutningsreaktansen XT anvaumlnder man sambanden 62 och 63 nedan (Petterson och Blomqvist 1986)

n

nrT

S

UeR

2

100sdot= [ ]Ω (62)

n

nxT

S

UeX

2

100sdot= [ ]Ω (63)

daumlr Un den huvudspaumlnning som transformatorresistansen haumlnfoumlrs till kV Sn transformatorns maumlrkeffekt MVA

62 Foumlrluster i en transformator

En distributionstransformator ger upphov till tre olika typer av foumlrluster

bull Tomgaringngsfoumlrluster ][WPtomgaringng bull Belastningsfoumlrluster ][WPbelastning bull Reaktiva foumlrluster [var]foumlrlustQ

Dessa foumlrluster beskrivs under respektive rubrik nedan

621 Tomgaringngsfoumlrluster

Tomgaringngsfoumlrlusterna i en transformator aumlr helt oberoende av den anslutna lasten Dessa beror istaumlllet helt paring transformatorns storlek desto stoumlrre transformator desto stoumlrre tomgaringngsfoumlrluster En tillaumlmpbar tumregel aumlr att tomgaringngsfoumlrlusterna aumlr i storleksordningen 02 procent utav transformatorns maumlrkeffekt (Lindahl 2006) Foumlr en transformator med maumlrkeffekten 200 kVA kommer saringledes tomgaringngsfoumlrlusterna vara

23

WPtomgaringng 4002000000020 =sdot=

Tomgaringngsfoumlrlusterna aumlr saring smaring i foumlrharingllande till transformatorns maumlrkeffekt att de i maringnga sammanhang antas vara foumlrsumbara

622 Belastningsfoumlrluster

Belastningsfoumlrlusterna i en transformator beror av hur stor belastningsgraden aumlr En tumregel aumlr att vid full last aumlr belastningsfoumlrlusterna i storleksordningen 1 procent av transformatorns maumlrkeffekt (Lindahl 2006) Foumlr en transformator med maumlrkeffekten 200 kVA kommer saringledes belastningsfoumlrlusterna att vara

WPbelastning 2000200000010 =sdot=

Aumlven belastningsfoumlrlusterna aumlr foumlrharingllandevis smaring jaumlmfoumlrt med transformatorns maumlrkeffekt Som har naumlmnts tidigare goumlrs ibland approximationen ex asymp ek och er = 0 vilket betyder att ingen haumlnsyn tas till de aktiva foumlrlusterna utan enbart till de reaktiva foumlrlusterna

623 Reaktiva foumlrluster

De stoumlrsta och inte foumlrsumbara foumlrlusterna i en transformator aumlr de reaktiva foumlrlusterna Naumlr dessa foumlrluster beraumlknas antas tomgaringngsfoumlrlusterna vara foumlrsumbara och att transformatorn aumlr fullt belastad Belastningsfoumlrlusterna antas vara 1 procent utav transformatorns maumlrkeffekt vilket ger en foumlrlust paring 2000 W enligt tidigare beraumlkning Foumlr att kunna beraumlkna de reaktiva foumlrlusterna foumlr en 200 kVA transformator behoumlvs uppgifter om re och xe Dessa aumlr haumlmtade fraringn en standard 200 kVA transformator hos EON Elnaumlt

Foumlrharingllandet ggre

e

r

x 331783

asymp= visar sedan hur stora de reaktiva foumlrlusterna aumlr i

foumlrharingllande till de aktiva foumlrlusterna I detta fall aumlr de reaktiva foumlrlusterna cirka tre garingnger stoumlrre aumln de aktiva foumlrlusterna De reaktiva foumlrlusterna i en 200 kVA transformator aumlr daumlrmed i storleksordningen

var600020003 kQ foumlrlust =sdotasymp Detta betyder att den reaktiva foumlrlusten i en 200 kVA transformator aumlr cirka 3 procent av dess maumlrkeffekt (Johansson 2006)

24

7 Det mobila reservkraftverket De mobila reservkraftverk som aumlr taumlnkta att anvaumlndas i mellanspaumlnningsnaumltet aumlr i storleksordningen 100-800 kVA daumlr de flesta aumlr utrustade med en synkrongenerator Teoretiskt innebaumlr detta bland annat att generatorns foumlrmaringga att producera alternativt konsumera reaktiv effekt kan styras Ska generatorn leverera reaktiv effekt till elnaumltet ska I m gt Im0 och kallas daring foumlr oumlvermagnetiserad medan om den ska konsumera reaktiv effekt ska I m lt Im0 och kallas daring foumlr undermagnetiserad Rent praktiskt styrs magnetiseringsstroumlmmen av generatorns spaumlnningsregulator som i sin tur maumlter naumltspaumlnningen (Alfredsson och Cronqvist 1996) Ses detta ur en teoretisk synvinkel bestaumlms magnetiseringsbehovet av sambandet 71 nedan

0m

m

n

r

I

I

U

E= (71)

daumlr Er inducerad emk (fas till jord) V Un generatorns maumlrkspaumlnning V I bild 71 visas ovanstaringende storheter i en schematisk bild oumlver en synkrongenerator

Bild 71 Schematisk bild oumlver en synkrongenerator

Den aktiva effekten P i en synkronmaskin paringverkas inte av aumlndringar som t ex naumltspaumlnningsvariationer eller variationer av emkn utan bestaumlms av den mekaniska axeleffekten som motorn levererar Den aktiva effekten beraumlknas med hjaumllp av samband 72 nedan

d

fr

X

UEP

Θsdotsdotsdot=

sin3 [ ]W (72)

Som tidigare naumlmnts kommer den inducerade emkn Er att foumlraumlndras daring magnetiseringsstroumlmmen Im varieras Foumlr att foumlrhindra att den aktiva effekten P foumlraumlndras samtidigt som magnetiseringsstroumlmmen Im varieras kommer samtidigt belastningsvinkeln Θ att aumlndras

25

Naumlr det gaumlller den reaktiva effekten Q saring aumlr den vid en konstant naumltspaumlnning till stor del beroende av den inducerade emk Er men aumlven till en mindre del av den aktiva effektens storlek Denna ger upphov till en del av den reaktiva spaumlnningen (XdIa) vilken svarar direkt mot den aktiva stroumlmmen Iacosφ och denna kraumlver en viss reaktiv effekt Den reaktiva effekten beraumlknas genom samband 73 nedan

d

fr

d

f

X

UE

X

UQ

Θsdotsdotsdotminus

sdot=

cos33 2

[ ]var (73)

daumlr Qlt0 oumlvermagnetisering Qgt0 undermagnetisering Foumlr att se hur alla storheter haumlnger samman visas tvaring olika visardiagram i bild 72 ett foumlr oumlvermagnetisering och ett foumlr undermagnetisering I baringda visardiagrammen aumlr statorstroumlmmen Ia riktstorhet (Alfredsson och Cronqvist 1996)

Bild 72 Visardiagram foumlr oumlver- respektive undermagnetisering

Foumlr en synkrongenerator finns det ett antal begraumlnsningar naumlr det gaumlller dess foumlrmaringga att producera och konsumera effekt Dessa begraumlnsningar aumlr naturligtvis vaumlsentliga att kaumlnna till innan ett reservelverk kopplas in och ensamt ska foumlrse en anlaumlggning med elenergi Naumlr det gaumlller synkrongeneratorer finns det fyra stabilitetsgraumlnser som generatorn maringste haringlla sig inom foumlr att generatorn ska fungera paring avsett vis (Samuelsson 2006) De fyra stabilitetsgraumlnserna aumlr

1 Rotorns uppvaumlrmningsgraumlns bestaumlmmer |E|max 2 Statorns uppvaumlrmningsgraumlns bestaumlmmer |S|max och |IA|max 3 Motorns maximala axeleffekt bestaumlmmer Pmax 4 Generatorns laumlgsta magnetisering bestaumlmmer |E|min

Foumlr att aringskaringdliggoumlra hur ovanstaringende stabilitetsgraumlnser paringverkar generatorns effektgraumlnser har dessa ritats in i ett saring kallat kapabilitetsdiagram Detta visas i bild 73 nedan

26

Bild 73 Kapabilitetsdiagram foumlr en synkrongenerator

I bild 73 ovan visar den markerade ytan arbetsomraringdet foumlr generatorn Begraumlnsningslinjerna ett och tvaring aumlr satta foumlr att inte temperaturen i rotor respektive stator ska bli foumlr houmlga och foumlrstoumlra generatorn Som kan ses i bild 73 ovan begraumlnsar dessa baringde generatorns moumljlighet till att leverera aktiv respektive reaktiv effekt samt att absorbera reaktiv effekt utanfoumlr det markerade omraringdet Skaumlrningspunkten mellan begraumlnsningslinje ett och tvaring anger normalt generatorns maumlrkdriftdata naumlr det gaumlller levererad aktiv- och reaktiv effekt Anledningen aumlr att dessa baringda linjers skaumlrningspunkt motsvarar ett optimum foumlr levererad aktiv- och reaktiv effekt Begraumlnsningslinje tre markerar den maximala aktiva effekt motorn kan laumlmna paring axeln som sammankopplar motor och generator Den fjaumlrde och sista begraumlnsningslinjen visar generatorns laumlgsta magnetisering foumlr att kunna fasas paring elnaumltet Aumlr magnetiseringen laumlgre riskeras ett saring kallat ur fas-fall farings vilket betyder att generatorn inte kommer arbeta vid samma faslaumlge som det elnaumlt den ansluts till Arbetar inte generatorn vid samma faslaumlge som elnaumltet maringste den kopplas bort och kommer saringledes inte att tillfoumlra naringgon elenergi till det anslutna elnaumltet vilket aumlr dess normala uppgift Naumlr ett mobilt reservkraftverk ansluts till ett elnaumlt och ensamt ska foumlrse anlaumlggningen med elenergi aumlr det viktigt att den aktiva och reaktiva effekten aldrig kommer utanfoumlr det markerade omraringdet i bild 73 Skulle detta haumlnda kommer med stoumlrsta sannolikhet reservkraftverkets effektskydd loumlsa ut med resultatet att elleveransen upphoumlr omedelbart ABB som aumlr en av landets ledande tillverkare av reservkraftverk har ett stoumlrre utbud av olika storlekar och modeller men anvaumlnder enbart synkrongeneratorer fraringn Stamford Dessa generatorer aumlr inte konstruerade foumlr att kunna absorbera reaktiv effekt De generatorer som levereras med reservkraftverken fraringn ABB i dag kan alltsaring

27

enbart arbeta med induktiva laster vilket betyder att ledningen inte faringr generera mer reaktiv effekt aumln vad lasten konsumerar (Hagelin 2006) Detta kommer saringledes att bli viktigt att taumlnka paring naumlr en liten last tillsammans med en laumlngre mellanspaumlnningskabel ansluts till ett reservkraftverk och ensamt ska foumlrse anlaumlggningen med elenergi Skulle kabeln generera mer reaktiv effekt aumln vad kunderna foumlrbrukar innebaumlr det att generatorn hamnar i den nedre halvan i bild 73 vilket innebaumlr att generatorn maringste konsumera reaktiv effekt Detta betyder att laringnga mellanspaumlnningskablar tillsammans med smaring effektuttag kommer bli en begraumlnsande faktor vid oumlverfoumlring av reservkraft i mellanspaumlnningelnaumltet

28

8 Beraumlkning av effektbehov och ledningslaumlngd Foumlr att faring en uppfattning om hur laringnga straumlckor elenergin fraringn reservkraftverken kan oumlverfoumlras presenteras i detta kapitel tvaring olika fall dels ett generellt dels ett verkligt naumlt Anledningen till att denna uppdelning aumlr gjord aumlr foumlr att foumlrst se hur laumlngden paring mellanspaumlnningsledningen paringverkar det mobila reservelverket generellt Det verkliga naumltet kommer sedan att ge en indikation paring hur det skulle se ut i ett naumlt daumlr vinsten hade varit stor om man kunde oumlverfoumlra reservkraften i mellanspaumlnningsnaumltet Foumlr att kunna goumlra noumldvaumlndiga beraumlkningar har tre olika program anvaumlnts Facilplus Spartial Excel och PSSE

81 Beraumlkningsprogram program

811 Facilplus Spatial

Facilplus Spatial aumlr ett naumltinformationssystem som anvaumlnds inom energibranschen och aumlr framtaget av ABB och Digpro AB Systemet finns i flera olika utfoumlrande beroende paring vad det ska anvaumlndas till Flera elnaumltsfoumlretag daumlribland EON Elnaumlt anvaumlnder sig av detta system som heter Facil SpatialE I systemet finns ett antal olika digitala kartor daumlr alla komponenter aumlr inritade enligt sina verkliga koordinater Paring EON Elnaumlt aumlr aumlven systemet kopplat till driftoumlvervakningssystemet Eldorado och affaumlrssystemet SAP I och med kopplingen till SAP finns noumldvaumlndiga kunduppgifter som t ex var kunden aumlr ansluten samt hur stor elfoumlrbrukningen aumlr per aringr Effektberaumlkning I Facilplus finns moumljligheten att goumlra effektberaumlkningar foumlr t ex en naumltstation Detta kan goumlras i och med att energifoumlrbrukningen per aringr finns att tillgaring via SAP Naumlr energifoumlrbrukningen per aringr aumlr kaumlnd kan belastningen P approximativt beraumlknas genom att anvaumlnda Velanders metod (Petterson och Blomqvist 1986)

WkWkPVelander sdot+sdot= 21 [ ]kW (81)

daumlr W energiuttaget aringrkWh k1 konstant k2 konstant Konstanterna k1 och k2 aumlr erfarenhetsmaumlssigt erharingllna konstanter som varierar mellan olika belastningar som beraumlknas med hjaumllp av maumltningar i befintligt elnaumlt I bilaga 1 visas EON Elnaumlts samtliga Velander konstanter foumlr alla deras kundkategorier Foumlr att sedan beraumlkna den reaktiva effekten Q anvaumlnds samband 82 nedan

ϕtansdot= PQ [ ]vark (82)

daumlr φ beraumlknas med hjaumllp av effektfaktorn cos φ som aumlr uppskattad foumlr olika typer kunder och varierar mellan 085-098 som kan ses i bilaga 1

29

812 Excel

Foumlr att se hur ett elnaumlt kommer att paringverka ett reservkraftverk behoumlver ett antal parametrar beraumlknas och det goumlrs i Excel I och med att elnaumltet till viss del aumlr foumlrenklat goumlrs endast beraumlkningar foumlr mellanspaumlnningsledningar och transformatorer Ledningar De parametrar som behoumlver beraumlknas foumlr mellanspaumlnningsledningarna aumlr resistansen Rledning reaktansen Xledning och susceptansen Bledning Hur dessa beraumlkningar aumlr gjorda visas i kapitel 53 Transformatorer Foumlr transformatorer behoumlvs enbart vaumlrde paring dess resistans RT och reaktans XT beraumlknas Hur dessa beraumlkningar aumlr gjorda visas i kapitel 6

813 Beraumlkningar PSSE

PSSE aumlr ett planeringsprogram foumlr elektrisk oumlverfoumlring som aumlr framtaget och utvecklat av Siemens PTI Foumlrsta utgaringvan av programmet kom 1976 och i dag anvaumlnds det i 123 laumlnder vaumlrlden oumlver (Siemens PTI 2006) Programmet har anvaumlnts till att rita upp och beraumlkna baringde verkliga och generella elnaumlt foumlr att paring ett tydligt saumltt kunna se hur laumlngden paring mellanspaumlnningsledningarna paringverkar ett mobilt reservkraftverk Naumlr beraumlkningar i PSSE goumlrs behoumlver en resistans R en reaktans X och en susceptans B anges foumlr varje ledning medan det raumlcker med en resistans och en reaktans foumlr transformatorerna Alla storheter maringste sedan goumlras om till enheten per unit (PU) Detta goumlrs enligt sambanden 83 84 85 nedan

2bas

basUP

U

SRR sdot= Ω [ ]UP (83)

2bas

basUP

U

SXX sdot= Ω [ ]UP (84)

2bas

basSUP

U

SBB sdot= [ ]UP (85)

Tillsammans med ledningarnas och transformatorernas inparametrar laumlggs lasten in paring laumlmplig skena Programmet aumlr uppbyggt saring att alla inparametrar anges i en sk sav-fil daumlr all data finns Till detta kopplas en schematisk bild daumlr elnaumltet ritas upp en sk sld-fil Naumlr sedan programmet ska utfoumlra beraumlkningarna saring synkroniseras de baringda filerna med varandra och resultaten presenteras i den schematiska bilden

30

Reaktivt effekttutag vid olika laster

-100

-80

-60

-40

-20

0

20

40

60

80

100

120

2 4 6 8 10

Ledningslaumlngd (km)

Reakti

vt

eff

ektu

ttag

(kvar)

Luftlednig P=150 kW

Kabel P=150 kW

Kabel P=100 kW

Kabel P=50 kW

82 Generellt elnaumlt

Foumlr att faring en god uppfattning om hur stort geografiskt omraringde ett mobilt reservkraftverk med varierande storlek kan hantera foumlr en given belastning har ett generellt elnaumlt anvaumlnts Det generella elnaumltet aumlr uppbyggt i PSSE enligt bild 81 nedan

Bild 81 Generellt elnaumlt uppbyggt i PSSE

Som kan ses i bild 81 ovan bestaringr det generella elnaumltet av en matande respektive en mottagande naumltstation som foumlrbinds med en mellanspaumlnningsledning I den matande naumltstationen har en relativt stor transformator installerats saring att den inte kommer att bli en begraumlnsande faktor I den mottagande naumltstationen aumlr transformatorn dimensionerad foumlr att klara lasten Som tidigare visats i rapporten aumlr det laumlngden paring mellanspaumlnningsledningen som kommer att spela en stor roll daring den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckningen ska bestaumlmmas Foumlr att tydligt visa storleksskillnaden i det kapacitiva bidrag som en kabel ger upphov till jaumlmfoumlrt med en luftledning har ovanstaringende naumlt ritats upp i PSSE Foumlr att PSSE ska kunna utfoumlra beraumlkningarna behoumlver ett antal parametrar matas in i programmet Dessa har beraumlknats i ett Excel-blad som visas i bilaga 3 Eftersom det mobila reservkraftverket inte kan absorbera reaktiv effekt aumlr den aumlr moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan dels beroende av hur mycket reaktiv effekt ledningen genererar dels hur stort det reaktiva effektuttaget ur anlaumlggningen aumlr Detta betyder att desto houmlgre reaktiva effektuttaget aumlr desto laumlngre aumlr moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan I exemplet nedan har den aktiva lasten satts till 50 100 respektive 150 kW och med en effektfaktor lika med 085 Resultaten fraringn beraumlkningarna visas i bild 82 nedan

Bild 82 Belastningsstorlekens inverkan paring den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan

31

Enligt EON Elnaumlts indelning av kundkategorier som presenteras i bilaga 1 kan det utlaumlsas att effektfaktorn foumlr de olika kundkategorierna varierar mellan 085 ndash 098 Genom att anvaumlnda effektfaktorn 085 som i exemplet ovan kommer lasten foumlrbruka relativt mycket reaktiv effekt vilket betyder att den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan kommer att bli laringng Hade daumlremot effektfaktorn 098 anvaumlnts skulle lasten i princip inte foumlrbruka naringgon reaktiv effekt alls vilket skulle minska den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan radikalt Anvaumlndandet av effektfaktorn 085 ger saringledes det mest gynnsamma fallet Hur stor inverkan effektfaktorn har paring den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan visas i bild 83 Raumlkneexemplet aumlr utfoumlrt paring samma saumltt som exemplet ovan foumlr kabeln med belastningen 50 kW Den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan har istaumlllet beraumlknats foumlr fyra olika effektfaktorer 085 090 095 och 098

Reaktivt effektuttag vid cos fi variation foumlr en kabel med belastningen 50 kW

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

1 2 3 4

Ledningslaumlngd (km)

Reati

vt

eff

ektu

ttag

(kvar)

cos fi=085

cos fi=090

cos fi=095

cos fi=098

Bild 83 Effektfaktorns inverkan paring den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan

821 Konsekvenser foumlr reservkraft

Som tydligt kan ses i bild 82 kommer kabeln generera avsevaumlrt mycket mer reaktiv effekt aumln luftledningen och daumlrmed minska den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan Det kan konstateras att storleken paring lasten och effektfaktorn kommer spela en stor roll daring den maximala oumlverfoumlringsstraumlckan foumlr kabeln ska bestaumlmmas Daumlrmed aumlr det svaringrt att ange naringgon generell laumlngdbegraumlnsning foumlr kabelalternativet men aumlr lasten saring laringg som 50 kW med effektfaktorn 085 kommer den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan vara mindre aumln tre kilometer Daumlremot foumlr luftledningen som endast genererar en liten maumlngd reaktiv effekt kommer inte storleken paring lasten och effektfaktorn vara avgoumlrande foumlr den maximala oumlverfoumlringsstraumlckan Med tanke paring att reservelverken fraringn ABB inte kan ta hand om naringgot reaktivt oumlverskott aumlr det sjaumllvklart av stor vikt att mellanspaumlnningsledningen inte genererar mer reaktiveffekt aumln vad lasten konsumerar Av detta generella exempel kan slutsatsen dras att smaring reaktiva uttag i kombination med laringnga mellanspaumlnningskablar kan komma begraumlnsa oumlverfoumlringsstraumlckan avsevaumlrt jaumlmfoumlrt med mellanspaumlnningsluftledningar

32

83 Verkligt elnaumlt

Foumlr att faring en ungefaumlrlig uppfattning om hur stort geografiskt omraringde ett mobilt reservkraftverk kan hantera foumlr en given belastning har aumlven beraumlkningar utfoumlrts foumlr ett verkligt naumlt Anledningen till detta aumlr att faring saring stor verklighetsfoumlrankring som moumljligt De mobila reservkraftverk som aumlr taumlnkta att anvaumlndas aumlr i storleksordningen 100 ndash 800 KVA vilket betyder att baringde lastuttaget och oumlverfoumlringsstraumlckan kommer att bli begraumlnsad Det verkliga elnaumltet kommer att ge en indikation paring hur det kan taumlnkas se ut i ett verkligt elnaumlt daumlr det reaktiva effektuttaget aumlr relativt litet och oumlverfoumlringsstraumlckan relativt laringng Eftersom de mobila reservkraftverken som aumlr taumlnkta att anvaumlndas aumlr relativt smaring effektmaumlssigt kommer de inte klara av de laster som farings i taumltorter om ett par naumltstationer kopplas samman De elnaumlt som kommer att ingaring i beraumlkningarna kommer daumlrfoumlr vara ett landsbygdsnaumlt daumlr belastningen aumlr laringg och utspridd oumlver ett stoumlrre geografiskt omraringde Det aumlr aumlven i landsbygd det aumlr mest intressant med reservkraft paring grund av avsaknaden av omkopplingsmoumljligheter Det elnaumlt som slutligen valdes i samraringd med Christer Eliasson naumltplanerare paring EON Elnaumlt var ett relativt nytt kabelnaumlt i Loumlnsboda (LBA) i nordoumlstra Skaringne daumlr EON Elnaumlt har foumlrberett ett par markstationer foumlr anslutning av mobil reservkraft (Eliasson 2006) Anledningen aumlr att belastningarna aumlr relativt smaring och foumlrdelade paring flera mindre transformatorstationer med litet stoumlrre inboumlrdes avstaringnd I ett saringdant naumlt som finns i LBA fack 4 kommer vinsten att bli stor om EON Elnaumlt endast behoumlver ansluta ett mobilt elverk istaumlllet foumlr sju Foumlr det utvalda kablade elnaumltet har beraumlkningar genomfoumlrts enligt den tidigare beskrivna beraumlkningsgaringngen Fraringn Facilplus har kartan med inritade ledningar och naumltstationer haumlmtas den visas i bilaga 4 Som kan ses paring kartan aumlr detta ett glesbyggdsomraringde med lite stoumlrre avstaringnd mellan naumltstationerna I bilaga 5 visas normalkopplingsschemat foumlr LBA fack 4 som tydligare visar hur naumltstationerna aumlr foumlrbundna med varandra I bilaga 6 visas det Excel-blad daumlr alla inparametrar som maringste anges i PSSE aumlr beraumlknade och sammanstaumlllda Naumlr beraumlkningen vaumll aumlr gjord i PSSE visas alla resultaten i de schematiska filerna se bilaga 7 Beraumlkningarna aumlr gjorda baringde foumlr elnaumltet saring som det ser ut i dag men aumlven paring samma elnaumlt daring all kabel ersatts med oisolerad samt isolerad luftledning med motsvarande ledningsarea Eftersom kapacitansen per kilometer aumlr i princip lika stor foumlr baringde oisolerad och isolerad luftledning kommer dessa anses vara likvaumlrdiga naumlr det gaumlller lednings reaktiva generering Baringda fallen har samma totala ledningslaumlngd vilken aumlr 6775 meter men som har naumlmnts tidigare skiljer luftledning sig aringt jaumlmfoumlrt med kabel daring det gaumlller generering av reaktiv effekt Resultatet presenteras i bild 84 nedan

33

LBA-fack 4

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90k

Va

r Kabel

Oisolerad luftledning

Isolerad luftledning

Bild 84 Reaktivt effektuttag i LBA ndash fack 4

Som kan ses i bild 84 ovan behoumlver generatorn endast generera knappt 20 kvar om det befintliga kabelnaumltet anvaumlnds vid topplast ty Velanders metod ger topplasten Vid laringglasttillfaumlllen exempelvis sommar skulle det reaktiva effektuttaget fraringn kunderna raumlcka till att taumlcka det reaktiva oumlverskottet fraringn kabeln Daumlrmed kan det haumlnda att vid vissa lasttillfaumlllen inte aumlr moumljligt att reservkraftsmata LBA fack 4 Skulle i staumlllet kabelnaumltet ersaumlttas med ett likvaumlrdigt luftledningsnaumlt kommer generatorn behoumlva generera drygt 80 kvar Anledningen till detta aumlr som sagts och visats tidigare att en kabel genererar avsevaumlrt mycket mer reaktiv effekt aumln en luftledning Skulle kablarna generera mer reaktiv effekt aumln vad kunderna foumlrbrukar skulle anlaumlggningen inte kunna anslutas till ett mobilt reservkraftverk Hade det daumlremot funnits reservelverk i laumlmplig storlek paring marknaden som hade kunnat undermagnetiseras och daumlr med att ta hand om det reaktiva oumlverskott som skapats av kablarna hade situationen varit en annan Som situationen aumlr i dag maringste en viss foumlrsiktighet tillaumlmpas daring lasten aumlr liten och oumlverfoumlringsstraumlckan aumlr lite laumlngre i ett kablat mellanspaumlnningsnaumltet Skulle daumlremot elnaumltet i LBA - fack 4 varit ett luftledningsnaumlt hade inte denna begraumlnsning funnits Sammanfattningsvis kan det i detta fall konstateras att det kablade elnaumltet aumlr att foumlredra framfoumlr mot luftledningsalternativet Laumlgre braumlnslekonsumtion samt moumljlighet till ett houmlgre aktivt effektuttag aumlr naringgra av foumlrdelarna

34

9 Ekonomisk jaumlmfoumlrelse Foumlr att faring en indikation paring hur det ekonomiska utslaget kommer att se ut daring ett mellanspaumlnningsnaumltet anvaumlnds foumlr oumlverfoumlring av reservkraft har ett raumlkneexempel staumlllts upp i det tidigare anvaumlnda elnaumltet LBA-fack 4 I exemplet har sju olika fall jaumlmfoumlrts med varandra dessa aumlr

bull Oisolerad luftledning utan reservkraft bull Oisolerad luftledning med reservkraft bull Isolerad luftledning utan reservkraft bull Isolerad luftledning med reservkraft bull Kabel utan reservkraft bull Kabel med reservkraft bull Befintlig luftledning som senare ersaumltts med kabel med reservkraft

Nedan visas en foumlrklaring till de parametrar som finns med i raumlkneexemplet Dessa aumlr uppdelade i fasta respektive roumlrliga kostnader vilka summeras ihop foumlr respektive fall De fasta kostnaderna aumlr summan av de aringrliga kapital- och underharingllskostnaderna medan de roumlrliga kostnaderna aumlr kostnader foumlr reservkraft samt avbrottsersaumlttning Dessa aumlr direkt beroende av det aktuella elnaumltets avbrotts- respektive felfrekvens I denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse har alla administrativa kostnader foumlrsummats och ingen haumlnsyn har tagits till hur varumaumlrket skadas av t ex laringnga elavbrott

91 Foumlrklaring till den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen

911 Fasta kostnader

Investeringskostnad per km Investeringskostnaden avser endast mellanspaumlnningsnaumltet vilken varierar mellan olika ledningstyper Kostnaderna aumlr haumlmtade ifraringn EBR (P1) 2006 I det verkliga elnaumltet (LBA) minskar ledningsarean laumlngre ut vilket det inte kommer tas naringgon haumlnsyn till i den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen daumlr samma area har anvaumlnts till hela straumlckan Anledningen till detta aumlr att kostnaden foumlr att garing upp eller ner ett steg i area foumlr respektive ledningstyp aumlr relativt liten Alla beraumlkningar har daumlrfoumlr gjorts foumlr en representativ ledningsarea 95 mm2 Total investeringskostnad Denna visar den totala investeringskostnaden foumlr hela ledningsstraumlckan det vill saumlga kostnaden per kilometer ledning garingnger det verkliga elnaumltets laumlngd (LBA) Kapitalkostnad Investeringskostnaden som goumlrs i ett elnaumlt genererar en kostnad foumlr det kapital som aumlr investerat EON Elnaumlt tillaumlmpar en kalkylraumlnta paring 8 procent

35

Aringrlig kostnad EON Elnaumlt skriver av sina anlaumlggningar paring 40 aringr vilket ger en aringrlig kostnad genom att dela investeringskostnaden med avskrivningstiden Underharingllskostnad Underharingllskostnaden foumlr baringde oisolerad - och isolerad luftledning aumlr satt till 2 procent av investeringskostanden Foumlr jordkabel aumlr den satt till 02 procent Summa fast aringrlig kostnad Denna kostnad visar vad den aringrliga fasta kostnaden kommer vara foumlr ett elnaumlt Denna inkluderar saringledes enbart avskrivningar och underharingllskostnader

912 Roumlrliga kostnader

Avbrottsfrekvens Denna beskriver hur maringnga avbrott en viss ledningstyp har per aringr och per 100 km ledning Foumlr oisolerad luftledning aumlr antalet fel uppdelat i kvarstaringende- respektive oumlvergaringende fel Kvarstaringende fel betyder att felet maringste aringtgaumlrdas fysiskt och behoumlver sektioneras bort foumlr reparation De kvarstaringende felen aumlr 2 stycken per aringr och 100 km ledning (Roos 2005) Oumlvergaringende fel kan exempelvis vara en aringterinkoppling som orsakats av ett traumld som stoumltt till en ledning vid blaringsigt vaumlder Eftersom de oumlvergaringende felen aumlr kortvariga kommer det aldrig bli aktuellt att ansluta reservkraft i samband med dessa fel Daumlrmed tas dessa fel inte med i avbrottsfrekvensen Foumlr isolerad luftledning har de kvarstaringende felen satts till tvaring tredjedelar av avbrottsfrekvensen foumlr oisolerad luftledning (Kristiansson 2006) Foumlr kabel aumlr antalet fel uppdelade i inre fel i kabeln t ex treeing och fel som aumlr orsakade paring grund av yttre aringverkan t ex graumlvskador Eftersom baringda typerna av fel kommer resultera i ett avbrott i elleveransen summeras dessa till en gemensam avbrottsfrekvens foumlr kabel Inre fel aumlr satt till 02 och yttre fel aumlr satt 04 vilket betyder att den gemensamma avbrottsfrekvensen aumlr satt till 06 fel per aringr och 100 km kabel (Roos 2005) Felfrekvens Felfrekvensen aumlr framtagen paring foumlljande saumltt samtliga kunder som drabbats av mellanspaumlnningsfel laumlngre aumln tre minuter hos Svensk Energis medlemsfoumlretag dvs DARWin rapporterade under 2004 har tagits fram Av dessa har 75 procent ansetts kunna haumlnfoumlras till landsbygdselnaumlt Ur denna aringterstaringende stora volym har de mellanspaumlnningsfel som orsakat utebliven elleverans i tidsintervallen 12-lt24 samt gt=24 timmar sorterats ut Antalet fel som oumlverstiger 24 timmar oavsett laumlngd aumlr saring faring att de har summerats i en enda grupp Genom att dividera summan utsorterade fel med samtliga fel erharinglls felfrekvensen foumlr respektive tidsintervall Som kan ses i raumlkneexemplet i bilaga 8 aumlr dessa mycket smaring

36

Avbrottsersaumlttning Avbrottskostnaden foumlr respektive tidsintervall aumlr tagen fraringn den tabell 21 i denna rapport Foumlr att baumlttre avspegla den verkliga bilden i LBA fack 4 har 50 av de 60 kunderna placerats i kategorin smaringhus 16 A och resterande 10 kunder i gruppen smaringhus 20 A Driftkostnad reservelverk och fast kostnad elverk Dessa kostnader aumlr tagna fraringn EON Elnaumlts egen utredning om reservkraftberedskap (NUT 051016-001) Baringda kostnadsposterna avser hyra av reservelverk som ansluts paring traditionellt saumltt det vill saumlga ett reservelverk till varje naumltstation I denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse har driftkostnaden antagits vara den samma daring ett mobilt reservkraftverk anvaumlnds och elenergin oumlverfoumlrs i mellanspaumlnningsnaumltet Den fasta kostnaden antas daumlremot vara en femtedel saring stor daring ett reservelverk i snitt antas kunna foumlrsoumlrja fem naumltstationer daring elenergin oumlverfoumlrs i mellanspaumlnningsnaumltet Drifttimmar felkategori Drifttimmarna avser de antal timmar som reservelverken aumlr i drift vid respektive felkategori Dessa drifttimmar aumlr uppskattade till en genomsnittligt rimlig tidsperiod Uppskattningen aumlr gjord saring att reservelverket har anslutits och boumlrjat leverera elenergi i snitt tvaring till fyra timmar innan naringgon kund har varit spaumlnningsloumls i 12 timmar Naumlr vaumll kunderna faringtt tillbaka elleveransen med hjaumllp av ett reservkraftverk kommer inte det skadade elnaumltet behoumlva aringterstaumlllas i funktionsdugligt skick snarast moumljligt Kopplas daumlremot inte ett reservelverk in och aringterupptar elleveransen maringste elnaumltet aringterstaumlllas till funktionsdugligt skick snarast Daumlrmed antas det att tiden foumlr aringterstaumlllning kommer vara laumlngre om inte ett reservkraftverk ansluts Paring grund av ovanstaringende resonemang anses reservelverkets drifttid i snitt vara laumlngre aumln den avbrottstid som farings om inte reservelverket anslutits Drifttimmarna aumlr bestaumlmda saring att reservelverket i snitt boumlrjar leverera elenergi 9 timmar efter felet uppkom och aumlr daumlrefter i drift hela tidsperioden i respektive felfrekvens det vill saumlga efter 12 respektive 24 timmar Antal fel per aringr som oumlverstiger 12 h i LBA - fack 4 Denna aumlr beraumlknad paring foumlljande saumltt

( )2412100

FFLL

AF +sdotsdot

aringr

st (91)

daumlr AF Avbrottsfrekvensen foumlr luftledning respektive kabel (st100kmaringr) LL Ledningslaumlngden avser LBA - fack 4 (km) F12 Felfrekvensen efter 12 h vid mellanspaumlnningsfel enligt Darwin

driftstoumlrningsstatistik 2004 Svensk Energi F24 Felfrekvensen efter 24 h vid mellanspaumlnningsfel enligt Darwin

driftstoumlrningsstatistik 2004 Svensk Energi

37

Avbrottskostnad Avbrottskostnaden avser den kostnad som uppstaringr pga fel i mellanspaumlnningsnaumltet varje aringr I alternativet utan reservkraft uppstaringr kostnaden genom avbrottsersaumlttning till de kunder som drabbats av elavbrott laumlngre aumln 12 timmar I alternativet med reservkraft uppstaringr kostnaden genom att reservkraft installeras och samtliga kunder aringterfaringr elleveransen Reservkraften som installeras har som sagts tidigare en fast och en roumlrlig kostand Avbrottskostnaden beraumlknas enligt nedan Utan reservelverk

( ) AKAFAFLL

AF sdotsdot+sdotsdotsdot 24241212100

(kraringr) (92)

Med reservelverk

( )

AKFKFFLL

AF

AKDKDTFDTFLL

AF

sdotsdot+sdotsdot

+sdotsdotsdot+sdotsdotsdot

)2412(100

24241212100 (kraringr) (93)

daumlr A12 avbrottskostnaden i LBA efter 12 h (kr) A24 avbrottskostnaden i LBA efter 24 h (kr) DK driftkostnad reservelverk (krh) AK antalet kunder i LBA (st) FK fast kostnad foumlr reservelverk per kund (kr) DT drifttid foumlr reservkraftverken (h)

913 Summa kostnader per aringr Denna kostnad aumlr framtagen genom att kostnaderna foumlr den fasta- och roumlrliga delen summerats Resultatet visar vilket av alternativen som aumlr det mest ekonomiskt gynnsamma

92 Resultat

Sjaumllva beraumlkningen aumlr gjord i Excel och visas i bilaga 8 I tabell 91 nedan visas en sammanstaumlllning av de fasta roumlrliga samt summa kostnader ifraringn den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen Beraumlkningen aumlr gjord foumlr sju stycken olika fall

1 Nybyggnation av oisolerad luftledning utan anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

2 Nybyggnation av oisolerad luftledning med anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

3 Nybyggnation av isolerad luftledning utan anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

4 Nybyggnation av isolerad luftledning med anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

38

5 Nybyggnation av jordkabelanlaumlggning utan anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

6 Nybyggnation av jordkabelanlaumlggning med anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

7 Befintlig avskriven luftledning staringr kvar 20 aringr foumlr att sedan ersaumlttas med jordkabel I detta fall foumlrlaumlngs avskrivningstiden med 20 aringr i foumlrharingllande till de sex tidigare fallen Reservkraft anvaumlnds vid oplanerade elavbrott under hela perioden

Tabell 91 Kostnadsjaumlmfoumlrelse Fasta kostnader

(kraringr)

Roumlrliga kostnader

(kraringr)

Summa kostnader

(kraringr)

Fall 1 54 200 2 54 202 Fall 2 54 200 5 54 205 Fall 3 64 300 2 64 302 Fall 4 64 300 4 64 304 Fall 5 48 400 1 48 401 Fall 6 48 400 2 48 402 Fall 7 39 900 3 39 903 Som kan ses i tabell 91 ovan aumlr de fasta kostnaderna avsevaumlrt mycket stoumlrre aumln de roumlrliga Anledningen till detta aumlr att andelen elavbrott som oumlverstiger 12 timmar aumlr utslaget paring 75 procent av alla elavbrott vilka daring blir vaumlldigt faring och orsakar daumlrmed smaring kostnader totalt sett Som kan ses i den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen aumlr det i dagslaumlget inte loumlnsamt i naringgot av fallen att anvaumlnda reservkraft vid oplanerade elavbrott Det ska dock poaumlngteras att efter 1 januari 2011 aumlr det inte laumlngre tillaringtet att oplanerade elavbrott oumlverstiger 24 timmar Landets naumltaumlgare kommer daring inte kunna jaumlmfoumlra kostnader foumlr t ex reservkraft med kostnader foumlr avbrottsersaumlttning De kommer istaumlllet att bli tvungna att hitta loumlsningar som undviker dessa laringngvariga elavbrott Reservkraft i mellanspaumlnningsnaumlt erbjuder en saringdan loumlsning Som kan ses i denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse aumlr det mest loumlnsamt att laringta befintlig avskriven luftledning staring kvar 20 aringr som sedan ersaumltts med kabel foumlljt av att direkt ersaumltta samma luftledning med kabel Baringda dessa alternativ foumlrutsaumltter att ledningen aumlr framdragen saring att det paring ett enkelt saumltt garingr att foumlrlaumlgga kabeln i marken Om inte saring aumlr fallet kommer detta kostnadsbilden se annorlunda ut Med denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse kan det till sist konstateras att det kommer bli dyrare att ansluta reservkraft till de kunder som drabbas av elavbrott laumlngre aumln 12 timmar aumln att betala ut avbrottsersaumlttning fram t o m 1 januari 2011 foumlr exemplet LBA fack 4

39

10 Slutsatser

101 Slutsatser

Innan ett mobilt reservkraftverk ansluts till ett lansbyggdselnaumlt aumlr det viktigt att kaumlnna till hur stor den reaktiva genereringen fraringn det aktuella elnaumltet aumlr Hur stort det reaktiva bidraget aumlr beror paring hur stor den kapacitiva genereringen aumlr i elnaumltet Denna aumlr framfoumlrallt beroende av kabelnaumltets laumlngd desto laumlngre ju stoumlrre blir den kapacitiva genereringen Skillnaden mellan luftledning och kabel aumlr i dessa sammanhang stora och det maringste tas i beaktande innan ett mobilt reservkraftverk ansluts En kabel genererar avsevaumlrt mycket mer reaktiv effekt aumln en luftledning oavsett om luftledningen aumlr isolerad eller inte Problemet som kan uppstaring i ett kabelnaumlt aumlr att kablarna genererar mer reaktiv effekt aumln vad de anslutna kunderna foumlrbrukar Detta aumlr inget problem saring laumlnge det finns ett oumlverliggande elnaumlt som kan ta hand om det reaktiva oumlverskottet Naumlr det oumlverliggande naumltet kopplas bort och ett mobilt reservkraftverk ansluts maringste detta ensamt kunna ta hand om ett eventuellt reaktivt oumlverskott Reservkraftverk som klarar att absorbera reaktiv effekt finns inte paring marknaden i dag Daumlrmed kommer inte ett mobilt reservkraftverk att kunna anslutas till ett elnaumlt som genererar mer reaktiv effekt aumln vad de anslutna kunderna foumlrbrukar Denna risk finns enbart i kablade elnaumlt daumlr oumlverfoumlringsstraumlckan aumlr laringng och lasten relativt laringg Det aumlr svaringrt att ange naringgon generell laumlngdbegraumlnsning men aumlr lasten saring laringg som 50 kW med effektfaktorn 085 kommer den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan vara mindre aumln tre kilometer Enligt den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen som aumlr gjord i rapporten kan det konstateras att det i-dagslaumlget aldrig aumlr loumlnsamt att ansluta reservkraftverk vid ett elavbrott i LBA fack 4 Anledning till detta aumlr att den avbrottsersaumlttningen som kunder har raumltt till som varit drabbade av ett elavbrott laumlngre aumln 12 timmar aumlr laumlgre aumln den kostnad som uppstaringr daring mobila reservelverk ansluts i vaumlntan paring att felet ska bli aringtgaumlrdat Fraringn och med den 1 januari 2011 kommer det dock inte vara tillaringtet att oplanerade elavbrott aumlr laumlngre aumln 24 timmar vilket goumlr att naumltaumlgarna senast vid denna tidpunkt maringste se till att dessa laringngvariga elavbrott undviks Detta goumlr att oumlverfoumlring av mobilreservkraft i mellanspaumlnningsnaumltet kan komma bli en intressant och anvaumlndbar teknik de naumlrmsta aringren foumlr landets alla naumltaumlgare Sammanfattningsvis kan slutsatserna sammanfattas i ett antal punkter

bull Laringnga kabellaumlngder tillsammans med relativt smaring effektuttag kan generera ett oumlverskott av reaktiv effekt

bull Det finns idag inget reservkraftverk paring marknaden som kan absorbera reaktiv effekt vilket kan komma att begraumlnsa den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan

bull Fram till och med den 1 januari 2011 aumlr det troligen inte loumlnsamt att ansluta reservkraft vid ett elavbrott

bull Fraringn och med den 1 januari 2011 kommer det inte laumlngre vara tillaringtet att oplanerade elavbrott oumlverstiger 24 timmar

40

bull Oumlverfoumlring av reservkraft i mellanspaumlnningsnaumltet kan komma bli en intressant och anvaumlndbar teknik i farmtiden

102 Fortsatt arbete

I denna rapport har det foumlrutsatts att selektiviteten och utloumlsningsvillkor i elnaumlten fungerar paring avsett vis Fortsatta studier inom detta omraringde kan vara att laumlgga in fel paring olika platser i det elnaumltet som ansluts till ett mobilt reservkraftsaggregat och paring saring vis kontrollera att utloumlsningsvillkor och selektivitet fungerar paring ett tillfredstaumlllande sett I denna rapport aumlr grundtanken att ett enda mobilt reservkraftverk ska foumlrsoumlrja en mindre grupp naumltstationer vid ett elavbrott En intressant utveckling skulle vara att titta paring hur olika kraftslag som t ex mobil reservkraft tillsammans med smaringskalig vindkraft skulle kunna samverka En samverkan mellan olika kraftslag skulle med stor sannolikhet skapa nya foumlrutsaumlttningar foumlr smaringskalig ouml-drift Ytterligare fraringgestaumlllningar som skulle behoumlva utredas aumlr hur elkvaliteacuten paringverkas i ett ouml-driftsnaumlt Haumlr skulle det vara intressant att se hur olika typer av kraftkaumlllor enskilt paringverkar elkvaliteacuten samt hur flera kraftkaumlllor som samverkar paringverkar elkvaliteacuten Naumlr mobila reservelverk ansluts i en naumltstation foumlr t ex underharingllsaringtgaumlrder goumlrs detta i princip uteslutande genom att spaumlnningen bryts under in- och urkopplingstiden Detta genererar tvaring planerade elavbrott som maringste aviseras till alla beroumlrda kunder Dessa planerade elavbrott skulle kunna undvikas om en fasningsutrustning anvaumlnts vid inkopplingen Paring detta saumltt skulle landets alla naumltaumlgare paring ett enkelt saumltt kunna goumlra t ex underharingllaringtgaumlrder utan att naringgra kunder behoumlver drabbas av elavbrott Detta aumlr ett omraringde som kaumlnns viktigt och borde utredas Vad som aumlven aumlr av intresse foumlr framtiden aumlr att ta fram riktlinjer foumlr hur mobil reservkraft i mellanspaumlnningsnaumlt ska hanteras Naringgon form av regelverk som branschen kan ta till sig och arbeta efter hade underlaumlttat anvaumlndandet inom detta omraringde

41

11 Referenser [1] Alfredsson Alf Cronqvist Anders (1996) ElkrafthandbokenElmaskiner [2] Andersson Leif Blomqvist Hans (1997) Elkraftsystem del 1 [3] Birkouml Thomas (2005) bilder paring olika typer av luftledning

httpwwwsofnetorgindexasplev=2593amptyp=1 adressen kontrollerad 2006-07-10

[4] Elektroskandia (2006) Bild paring en 3-ledare mellanspaumlnnings kabel

httpwwwelektroskandiasecatalogaspxcid=70amphid=969ampuid=4710amppid=21518pnlPDetails adressen kontrollerad 2006-07-10

[5] Elforsk (1995) EBR Mobila Reservkraftverk utgiven av Elforsk [6] Eliasson Christer (2006) EON Elnaumlt Sverige AB Lokalnaumltsplanerare

personligt samtal 2006-06-28 [7] Energimarknadsinspektionen (2006) Naumltanslutningar och avgifter

httpwwwenergimarknadsinspektionensetemplatesPage____44aspx adressen kontrollerad 2006-07-11

[8] Energimyndigheten (2005) Utveckling av naumltpriser 1 jan 1997 - 1 jan 2005

Publikationen tillgaumlnglig paring httpwwwstemseWEBSTEMEx01SwensfPageGenerator01OpenAgentampSearchType=2ampAll=True adressen kontrollerad 2006-08-02

[9] GENETECH (2006) Bild paring reservelverk

httpwwwgenetechseseprodmobilahtml adressen kontrollerad 2006-08-01

[10] Hagelin Carl-Goumlran (2006) ABB Reservkraft Vaumlsterarings personligt samtal

2006-07-25 [11] Hjalmar Peter (2005) Utredning om mobil reservkraft EON Elnaumlt

NUT-050524-021

42

[12] Johansson Jonas (2006) PhD Student IEA Lunds Tekniska Houmlgskola personligt samtal 2006-11-09

[13] Kristiansson Gert (2006) delprocessledare foumlr anlaumlggningsprojekt paring EON

Elnaumlt [14] Krynell Julius (2006) Reservkraftsansvarig EON Elnaumlt Sverige AB

personligt samtal 2006-08-11 [15] Lindahl Sture (2006) Professor IEA Lunds Tekniska Houmlgskola personligt

samtal 2006-11-09 [16] Melin Ulf (2006) EON Elnaumlt Sverige AB Kundansvarig paring

marknadsenheten personligt samtal 2006-08-18 [17] Onninens produktkatalog 2006) finns tillgaumlnglig paring

httpwwwonninensedownload184218cb10a83f43c2780001132Flik_2_Elnatsmaterielpdf adress kontrollerad 2006-08-15

[18] Petterson Aringke- Blomqvist Hans (1986) Elkraft teknisk handbok del 1

Allmaumln del [19] Regeringskansliet (2006) Nya regler om leveranssaumlkra elnaumlt

httpwwwregeringensesbd108a57260 adress kontrollerad 2006-06-08 [20] Roos Fredrik (2005) lic-avhandling Electricity Supply Reliability [21] Samuelsson Olof (2006) Docent IEA Lunds Tekniska Houmlgskola personligt

samtal 2006-08-23 [22] SCB (2002) Energiundersoumlkning foumlr jordbruket avseende 2002

httpw36scbsestatistikOVOV0020_dokumentEnergiundersokning_2002doc adress kontrollerad 2006-07-04

[23] Siemens PTI (2006) Information om PSSE

httpwwwpti-uscomptisoftwarepsseindexcfm adressen kontrollerad 2006-07-20

43

[24] Statens energimyndighet (2005) Erfarenheter efter Gudrun - Reservkraft prioritering och ouml-drift med reservkraft ER 200532 Publikationen finns tillgaumlnglig paring httpwwwstemseWEBSTEMEx01SwensfPageGenerator01OpenAgentampSearchType=2ampFuncParm1=11ampFuncParm2=1ampSearchString=gudrunampSearchStringFromDate=ampSearchStringToDate=ampAll=True adressen kontrollerad 2006-08-02

[25] Stenborg Bertil (1997) Elkraftsystem del 1 [26] Svenska Kraftnaumlt (2005a) Svenska Kraftnaumlts verksamhet

httpwwwsvksewebPageaspxid=2221 adress kontrollerad 2006-06-07 [27] Svenska Kraftnaumlt (2005b) Svenska Kraftnaumlts aringrsredovisning 2005

httpwwwsvksewebPageaspxid=5242 adress kontrollerad 2006-08-11

44

12 Appendix Bilaga 1 Eon elnaumlts indelning av olika kundkategorier med avseende paring Velanderkonstanter och effektfaktor Bilaga 2 Matlabkod som anvaumlnts till raumlkneexemplet vid jaumlmfoumlrelsen mellan luftledning och kabel Bilaga 3 Beraumlkning av inparametrar till PSSE foumlr det generella naumltet Bilaga 4 Geografiskt karta oumlver LBA fack 4 haumlmtade fraringn Facilplus Bilaga 5 Normalkopplingsschema LBA fack 4 Bilaga 6 Beraumlkning av inparametrar till PSSE foumlr det verkliga naumltet Bilaga 7 Resultaten fraringn beroumlkningen i det verkliga naumltet visat i en schemarisk bild Bilaga 8 Beraumlkningar gjorda foumlr den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen Bilaga 9 Tabell oumlver ABBs standardtransformatorer

V elander-konstant k1

V elander-kons tant k2

Foumlrbruknings-staumllletyp

U ppvaumlrm nings-kod

T ext D C O N ST1 D C O N ST2

C O SFI

B lank t O ALLM AumlN KU R VA 0000286 00133 09Industri ED M IN D R E IN DU STR IER M ED ELVAumlR M E 0000368 00497 092Industri EVL M IN D R E IN DU STR IER M ED ELVAumlR M E 0000368 00497 092Industri O M IN D R E IN DU STR IER U TAN ELVAumlR M E 000029 01017 085Industri U E M IN D R E IN DU STR IER U TAN ELVAumlR M E 000029 01017 085Industri VPA M IN D R E IN DU STR IER U TAN ELVAumlR M E 000029 01017 085Industri VPE M IN D R E IN DU STR IER M ED ELVAumlR M E 0000368 00497 092JO R D BR U K ED LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K EO LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K EVL LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K O LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K U E LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K VPA LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K VPE LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K VPJ LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09LG H M EO FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097LG H M U E FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093SH ED D IR EKTEL AumlLD R E AumlN ELAK 0000308 00111 098SH EO D IR EKTEL ELAK 0000408 00126 098SH EVL ELPAN N A KO N VER TER IN G 0000319 00187 096SH U E T YPKU R VO R R EN H U SH AringLLSEL 0000286 00133 09SH VPA VAumlR M EPU M P -FR AringN LU FT (V ID LAringG A T EM P N YT TJAS EJ ELVAumlR M E) 0000384 00164 093SH VPE VAumlR M EPU M P -U TELU FT M ED ELV (V ID LAringG A TEM P N YTT JAS ELVAumlR M E) 0000536 00161 097SH VPJ VAumlR M EPU M P - YTJO R D (O M VP EJ KLAR AR VAumlR M EN N YT TJAS EJ ELVAumlR M E) 0000314 00144 093Ouml VR ED O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - M ED ELVAumlR M E 0000402 00286 096Ouml VR EVL O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09Ouml VR O O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09Ouml VR U E O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09Ouml VR VPA O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09FAST Blank t ALLM AumlN KU R VA 0000286 00133 09FAST ED FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097FAST EO FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097FAST EVL FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097FAST O FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST O FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST U E FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST VPA FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST VPE FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097

I SAP IS-U

Bilaga 1 Indelning av kundkategorier

Bilaga 1 forts Velander-konstant k1

Velander-konstant k2

Foumlrbruknings-staumllletyp

Uppvaumlrmnings-kod

Text DCONST1 DCONST2

COSFI

FAST VPJ FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093KOLL Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09KOLL ED FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL EO FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL EVL FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL UE FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093KOLL VPA FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093KOLL VPE FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL VPJ FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093GBEL Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09OMAumlT Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09MAST Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09TILLF Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09TILLF ED DIREKTEL AumlLDRE AumlN ELAK 0000308 00111 098TILLF EO ELPANNA KONVERTERING 0000319 00187 096TILLF EVL ELPANNA KONVERTERING 0000319 00187 096TILLF O TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF UE TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF VPA TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF VPE TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF VPJ TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09HAND ED KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND EO KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND EVL KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND O KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND UE KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND VPA KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND VPE KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND VPJ KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09FH ED SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH EO SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH EVL SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH O SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH UE SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH VPA SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH VPE SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH VPJ SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098

I SAP IS-U

Bilaga 2 Matlabkod kabel u=11000 Langd=10 area=95 L=031 induktans [mHkm] fi=318 cos fi=085 ra=28264 resistiviteten i msp-kablen (AL) [ohmmm^2km] C=03310^-6kapacitansen i en 95mm^2 12 kV kabel Ericssons kabelhandbok R=(raarea)Langd ledar resistansen i punkten [ohm] Ericssons kabelhandbok XL=2pi50L10^-3Langd induktiva reaktansen i punkten [ohmkm] Ericssons kabelhandbok Qc2=2pi50(C2)u^2Langd kapacitansen som skapas i halva msp-kabeln [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 30 P=(5010^3) Aktivt effekt i punkten 5 [W] S=Pcos((fipi)180)skenbar effekt i punkten 5 [VA] Q=(S^2-P^2)^(12)reaktiv effekt i punkten 5 [VAr] Pf=R(Pu)^2+R((Q-Qc2)u)^2 Foumlrlust av aktiv effekt i hsp-kabel [W] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 31 Qf=XL(Pu)^2+XL((Q-Qc2)u)^2-(2Qc2) Foumlrlust av reaktiv effekt i msp-kabel [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 33 QnettoKabel=Q+Qf Luftledning Lluft=1085 XLluft=2pi50Lluft10^-3Langd Cluft=000910^-6 Qc2luft=2pi50(Cluft2)u^2Langd kapcitansen som skapas i halva hsp-luftledningen [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 30 PfLuft=R(Pu)^2+R((Q-Qc2luft)u)^2 Foumlrlust av aktiv effekt i hsp-kabel [W] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 31 QfLuft=XLluft(Pu)^2+XLluft((Q-Qc2luft)u)^2-(2Qc2luft) Foumlrlust av reaktiv effekt i hsp-kabel [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 33 QnettoLuft=Q+QfLuft

Ubas (kV) 11Sbas (MVA) 10

Kabel AXKJ 39525

Laumlngd=2 km Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 2 064 031 0194779 00000003 00001885 00528926 00160974 00022808

Laumlngd=4 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 4 128 031 0389557 00000003 0000377 01057851 00321948 00045616

Laumlngd=6 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 6 192 031 0584336 00000003 00005655 01586777 00482923 00068424

Laumlngd=8 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 8 256 031 0779115 00000003 0000754 02115702 00643897 00091232

Laumlngd=10 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 10 32 031 0973894 00000003 00009425 02644628 00804871 0011404

Luftledning FeAl 99

Laumlngd=2 km Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 2 0672 1126 0707487 61E-09 3833E-06 00555372 005847 4638E-05

Laumlngd=4 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 4 1344 1126 1414973 61E-09 7665E-06 01110744 01169399 9275E-05

Laumlngd=6 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 6 2016 1126 212246 61E-09 115E-05 01666116 01754099 00001391

Laumlngd=8 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 8 2688 1126 2829947 61E-09 1533E-05 02221488 02338799 00001855

Laumlngd=10 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 10 336 1126 3537433 61E-09 1916E-05 0277686 02923499 00002319

Bilaga 3 Generellt naumlt

Bilaga 3 forts

Transformatorer

Maumlrkeffekt (MVA) Kopplingsart Maumlrksp (kV) er () ex () ez () R (ohm) X (ohm) R (pu) X (pu)

1 [MATSTAT_LSP04200] 2 [MATSTAT_MSP11000] 08 Dyn 11 11 0 52 52 0 7865 0 0653 [MOTSTAT_MSP11000] 4 [MOTSTAT_LSP04200] 02 Dyn 11 11 0 38 38 0 2299 0 19

Belastningar

P (MW) Q (Mvar) (effekfaktor = 085) Detta aumlr baumlsta scenario005 003101 0062015 0093

Bilaga 4 Geografisk karta oumlver LBA fack 4 haumlmtad fraringn Facilplus

Naumltstationer kopplade till mobilt reservkraftverk

500 m

Foumlrdelningsstation (LBA)

Placering och anslutning av mobilt reservelverk

Bilaga 5 Normalkopplingsschema LBA fack 4

Bilaga 6 Verkligt naumlt

Ubas (kV) 11Sbas (MVA) 10

Ledningar (kabel) En-ledare triangel

Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [LBA-097_MSP 11000] 3 [LBA-049_MSP 11000] AXCEL 39525 202 06464 031 01967265 00000003 0000190381 00534215 00162584 0002303604 3 [LBA-049_MSP 11000] 4 [LBA-050_MSP 11000] AXCEL 39525 183 05856 031 01782226 00000003 0000172473 00483967 00147291 0002086929 4 [LBA-050_MSP 11000] 5 [LBA-070_MSP 11000] AXCEL 32510 076 0912 038 00907292 000000019 453646E-05 00753719 00074983 0000548912 5 [LBA-070_MSP 11000] 6 [LBA-093_MSP 11000] AXCEL 15016 0745 0477545 041 00959599 000000023 538312E-05 00394665 00079306 0000651357 6 [LBA-093_MSP 11000] 7 [LBA-098_MAP 11000] AXCEL 32510 076 0912 038 00907292 000000019 453646E-05 00753719 00074983 0000548912 7 [LBA-098_MAP 11000] 8 [LBA-053_MSP 11000] AXCEL 32510 066 0792 038 00787911 000000019 393956E-05 00654545 00065117 0000476686

6775

LBA -Fack 4 Luftledning

Ledningar (Luftldning) Fasplacering horisontell

Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu) 2 [LBA-097_MSP 11000] 3 [LBA-049_MSP 11000] FeAl 99 202 067872 1126 07145615 61E-09 387107E-06 00560926 00590547 4684E-05 3 [LBA-049_MSP 11000] 4 [LBA-050_MSP 11000] FeAl 99 183 061488 1126 06473503 61E-09 350696E-06 00508165 00535 424342E-05 4 [LBA-050_MSP 11000] 5 [LBA-070_MSP 11000] FeAl 31 076 08132 1173 02800667 61E-09 145644E-06 00672066 0023146 17623E-05 5 [LBA-070_MSP 11000] 6 [LBA-093_MSP 11000] FeAl 49 0745 049915 1173 02745391 61E-09 14277E-06 00412521 00226892 172751E-05 6 [LBA-093_MSP 11000] 7 [LBA-098_MAP 11000] FeAl 31 076 08132 1173 02800667 61E-09 145644E-06 00672066 0023146 17623E-05 7 [LBA-098_MAP 11000] 8 [LBA-053_MSP 11000] FeAl 31 066 07062 1173 02432158 61E-09 126481E-06 00583636 00201005 153041E-05

6775

Bilaga 6 forts

Transformatorer

Maumlrkeffekt (MVA) Kopplingsart Maumlrksp (kV) er () ex () ez () R (ohm) X (ohm) R (pu) X (pu)

1 [LBA-097_LSP 04200] 2 [LBA-097_MSP 11000] 0315 Dyn 11 11 114 412 4274809937 438 1583 036 131 3 [LBA-049_MSP 11000] 301 [LBA-049_LSP 04200] 01 Dyn 11 11 145 373 4001924537 17545 45133 145 373 4 [LBA-050_MSP 11000] 401 [LBA-050_LSP 04000] 02 Dyn 11 11 13 378 3997299088 7865 22869 065 189 5 [LBA-070_MSP 11000] 501 [LBA-070_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 6 [LBA-093_MSP 11000] 601 [LBA-093_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 7 [LBA-098_MAP 11000] 701 [LBA-098_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 8 [LBA-053_MSP 11000] 801 [LBA-053_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668

Belastningar

P (MW) Q (Mvar) Antal kunder (st)

LBA-097 00108 00044 6LBA-049 00497 0025 14LBA-050 00587 00232 15LBA-070 00356 00103 7LBA-093 00061 00029 2LBA-098 00127 00036 7LBA-053 00299 00063 9

Totalt 02035 00757 60

Bilaga 7 Resultaten fraringn det verkliga elnaumltet

Bilaga 7 forts

Laumlngd LBA (km) 667 Avskrivningstid led (aringr) 40 Avskrivningstid ledning (aringr) 60Antal kunder (st) 60

Luftledning (blank) Luftledning (belagd) KabelUtan reservkraft Med reservkraft Utan reservkraft Med reservkraft Utan reservkraft Med reservkraft Luft 20aringr+ kabel 40 aringr

Fasta kostnader

Investeringskostnad per km (krkm) (mellanspaumlnningsnaumltet) 173000 173000 205000 205000 250000 250000 250000Total investeringskostnad (kr) 1153910 1153910 1367350 1367350 1667500 1667500 1667500Kapitalkostnad 8 92313 92313 109388 109388 133400 133400 133400Aringrlig kostnad (kr) 31156 31156 36918 36918 45023 45023 30015

Underharingllskostnad (kraringr) 230782 230782 27347 27347 3335 3335 9916

Summa fast aringrlig kostnad (kraringr) 54234 54234 64265 64265 48358 48358 39931

Roumlrliga kostnader Avbrottsfrekvens (antal fel(100 km aringr)) 2 2 1333333333 1333333333 06 06 1066666667

F 12 (felfrekvens efter 12 timmar) 0000162 0000162 0000162 0000162F 24 (felfrekvens efter 24 timmar) 0000083 0000083 0000083 0000083F 48 (felfrekvens efter 48 timmar) 0000000 0000000 0000000 0000000F 72 (felfrekvens efter 72 timmar) 0000000 0000000 0000000 0000000

Avbrottsersaumlttning efter 12 timmar (krkund) 800 800 800 800Avbrottsersaumlttning efter 24 timmar (krkund) 1765 1765 1765 1765Avbrottsersaumlttning efter 48 timmar (krkund) 2719 2719 2719 2719Avbrottsersaumlttning efter 72 timmar (krkund) 4007 4007 4007 4007

Driftskostnad reservelverktimme och kund (krh) 625 625 625 625Fast kostnad elverk (transport osv) (krkund) 1320 1320 1320 1320

Drift timmar felkategori F 12 (h) 15 15 15 15Drift timmar felkategori F 24 (h) 36 36 36 36Drift timmar felkategori F 48 (h) 60 60 60 60Drift timmar felkategori F 72 (h) 100 100 100 100

Antalet fel per aringr som oumlverstiger 12 h i LBA-fack 4 (staringr) 000003 000002 000001Avbrottskostnad (kraringr) 221 531 148 354 066 223 283

Summa kostnader per aringr (kraringr) 5423598 5423908 6426693 6426899 4835816 4835973 3993390

Bilaga 8 Ekonomi

Bilaga 8 forts

DARWin driftstoumlrningsstatistik 2004 Svensk energi

12 kV 24 kV SummaSumma (75)Totalt antal drabbade kunder lt 3 min (st) 2640403 1011406 3651809 2738857Totalt antal fel lt 3 min (st) 2827 13923 16750

Totalt antal drabbade kunder 12 - lt 24 h (st) 383 61 444Totalt antal drabbade kunder gt 24 h (st) 200 28 228

Andel drabbade kunder 12 - lt 24 h 162E-04Andel drabbade kunder gt 24 h 832E-05

Andel drabbade kunder 12 - lt 24 h () 00122Andel drabbade kunder gt 24 h () 00062

Antal drabbade kunder per MSP fel lt 3minl (st) 21802

Bilaga 9 ABBs standardtransformatorer

3

oumlverfoumlringsstraumlckan aumlr laringng och lasten laringg Problemet vaumlxer daring stora maumlngder luftledning ersaumltts med kabel Efter stormen Gudrun byggs i dag ett nytt ledningsnaumlt upp som till stor del kommer att bestaring av kabel istaumlllet foumlr som tidigare luftledning vilket staumlller nya krav paring reservkraftsmatningen

13 Syfte

Syftet med detta examensarbete aumlr att undersoumlka moumljligheten att foumlrse ett stoumlrre geografiskt omraringde i glesbyggd med reservkraft genom att oumlverfoumlra reservkraften i mellanspaumlnningsledningarna som foumlrbinder naumltstationerna Detta aumlr intressant att undersoumlka daring maringnga glesbygdselnaumlt i dag aumlr byggda utan moumljlighet till reservmatning fraringn ett naumlrliggande elnaumlt I och med att ellagen skaumlrptes den 1 januari 2006 kommer det bli mer intressant foumlr kraftbolag att hitta alternativa vaumlgar foumlr att aringterstaumllla elleveransen vid ett elavbrott saring snart som moumljligt Daumlr skulle ett alternativ vara att kunna foumlrse ett antal naumltstationer med reservkraft fraringn ett enda reservkraftverk

14 Maringl

Maringlsaumlttningen med detta examensarbete aumlr att foumlrsoumlka hitta dimensionerande faktorer foumlr hur stora laumlngder ledning som skulle kunna reservkraftsmatas med ett mobilt reservkraftverk En av de viktigare faktorerna aumlr att hitta en generell laumlngdbegraumlnsning som kan anvaumlndas som ett riktvaumlrde naumlr behov uppstaringr av att oumlverfoumlra reservkraft i ett mellanspaumlnningsnaumlt Utoumlver de tekniska faktorerna aumlr aumlven maringlsaumlttningen att goumlra en ekonomisk jaumlmfoumlrelse som ger en indikation paring hur det ekonomiska utslaget ser ut foumlr reservkraft i mellanspaumlnningsnaumlt

15 Avgraumlnsningar

I denna rapport avgraumlnsas arbetet till enbart svenska foumlrharingllanden naumlr det gaumlller moumljligheterna att oumlverfoumlra mobil reservkraft i ett mellanspaumlnningsnaumlt Reservelverket foumlrutsaumltts dessutom kunna anslutas i vilken naumltstation som helst trots att det kan finnas begraumlnsningar saring som platsbrist i laringgspaumlnningsstaumlllverket och foumlr liten transformator Ytterligare problem som kan taumlnkas uppstaring aumlr att ledningen inte loumlser ut vid ett fel i elnaumltet eller att selektiviteten inte fungerar som den var avsedd paring grund av att det mobila reservkraftverket inte aumlr lika starkt som det oumlverliggande naumltet Detta aumlr problem som inte tas upp i denna rapport utan alltid foumlrutsaumltts fungera tillfredstaumlllande

16 Disposition

Denna rapport inleds i kapitel 2 med att beskriva hur det svenska elnaumltet aumlr uppbyggt samt foumlrklara hur naumltavgifter och avbrottsersaumlttning fungerar I kapitel 3 ges en bild av hur mobil reservkraft anvaumlnds idag samt foumlrslag paring nya tillaumlmpningsomraringden Detta foumlljs av kapitel 4 daumlr en foumlrklaring ges till vilka typer av kunder och daumlrmed laster som finns i de elnaumlt daumlr de mobila reservkraftverken aumlr taumlnkta att anslutas I kapitel 5 6 och 7 ges en teoretisk foumlrklaring till hur distributionsledningar transformatorer samt

4

mobil reservkraft fungerar Detta foumlljs i kapitel 8 av en genomgaringng av de beraumlkningar som gjorts i rapporten samt en presentation av de beraumlknade resultaten I kapitel 9 goumlrs en ekonomisk jaumlmfoumlrelse som visar var det aumlr mest loumlnsamt att ansluta mobil reservkraft i haumlndelse av ett elavbrott Slutsatser och rekommendationer till fortsatt arbete finns i kapitel 10 Slutligen foumlljer referenslista i kapitel 11 och daumlrefter appendix i kapitel 12

5

2 Bakgrund

21 Elnaumltets uppbyggnad

Det svenska elnaumltet brukar vanligtvis delas in i tre nivaringer stam- regional- samt lokalnaumlt Svenska Kraftnaumlt som aumlr systemansvarig myndighet ansvarar foumlr att det finns en balans mellan produktion och foumlrbrukning samt att det finns en driftsaumlker sammanharingllning av systemet Svenska Kraftnaumlt foumlrvaltar och driver stamnaumltet det vill saumlga kraftledningar foumlr 220 kV och 400 kV med tillhoumlrande anlaumlggningar samt utlandsfoumlrbindelser (Svenska Kraftnaumlt 2005a) Regionnaumlten oumlverfoumlr elenergin paring spaumlnningsnivaringer mellan 30 - 130 kV och aumlr den sammanbindande laumlnken mellan stamnaumltet och de lokala elnaumlten Till regionnaumlten kan dock vissa stoumlrre energikraumlvande industrier anslutas direkt Regionnaumlten aumlgs och foumlrvaltas av regionala naumltaumlgare Lokalnaumlten aumlgs och foumlrvaltas av lokala naumltaumlgare och sammankopplar regionnaumlten med slutanvaumlndare i spaumlnningsintervallet 04-20 kV Lokalnaumlten aumlr uppbyggda paring olika saumltt beroende paring om de aumlr lokaliserade i taumltort eller landsbygd I taumltorter aumlr elnaumltet till stoumlrsta del nedgraumlvt i marken medan det paring landsbygden aumlr vanligare med luftledning Det ska dock poaumlngteras att det i vissa delar av landet satsas stora summor paring att ersaumltta luftledning med kabel paring landsbygd En annan stor skillnad mellan taumltort och glesbygd aumlr att omkopplingsmoumljligheter vid t ex stoumlrningar eller underharingll aumlr betydligt mer begraumlnsade paring landsbygden aumln i taumltorterna

22 Naumltavgifter och avbrottsersaumlttning

221 Naumltavgifter

Naumltavgifter foumlr traditionella laringgspaumlnningsabonnemang aumlr uppdelade i tvaring delar en fast och en roumlrlig Den fasta delen styrs av vilken huvudsaumlkring kunden har vilket betyder att ju stoumlrre huvudsaumlkring och daumlrmed maximalt effektuttag kunden har desto houmlgre fast pris betalar kunden per aringr Den roumlrliga delen styrs av hur mycket elenergi kunden foumlrbrukar Riksdagen beslutade aringr 2002 att under en femaringrsperiod utjaumlmna naumltavgifterna saring att de kommer vara lika stora regionalt Detta betyder att naumltavgifterna i soumldra Sverige senast aringr 2007 skall vara lika stora foumlr kunder med likvaumlrdiga abonnemang (Energimyndigheten 2005) Naumlr daumlremot en ny laringgspaumlnningskund ska anslutas till elnaumltet varierar anslutningsavgiften beroende paring hur elnaumltet ser ut i omraringdet (Energimarknadsinspektionen 2006)

222 Avbrottsersaumlttning

Efter maringnga aringr med aringterkommande laringnga elavbrott har Sveriges Riksdag beslutat att fraringn och med den 1 januari aringr 2006 infoumlra nya regler som avser att staumlrka konsumenternas staumlllning De nya reglerna i ellagen aumlr i foumlrsta hand taumlnkta att staumlrka husharingllens och foumlretagens raumltt till en rimlig kompensation foumlr de problem som uppstaringr

6

vid ett elavbrott De nya reglerna ska aumlven hjaumllpa till att oumlka investeringstakten i elnaumlten och paring det saumlttet goumlra dem saumlkrare De nya reglerna foumlr avbrottsersaumlttning innebaumlr att kunden har raumltt till en schablonmaumlssig ersaumlttning efter 12 timmars elavbrott Den slutliga ersaumlttningen avgoumlrs av elavbrottets totala laumlngd Ersaumlttningen kan dock inte bli laumlgre aumln 2 tvaring procent av ett prisbasbelopp avrundat till naumlrmaste houmlgre hundratal och som houmlgst 300 procent av den totala aringrliga naumltavgiften per avbrott I de tidigare villkoren hade kunden endast moumljlighet att faring ersaumlttning motsvarande 100 procent av den aringrliga fasta naumltavgiften en garingng per aringr oavsett antal avbrott (Regeringskansliet 2006) Enligt den nya lagen kan drabbade kunder ansoumlka om skadestaringnd precis som tidigare Om skadestaringnd beviljas skall avbrottsersaumlttningen avraumlknas fraringn skadestaringndet I tidigare villkor avraumlknades inte avbrottsersaumlttningen fraringn skadestaringndet Ytterligare en aumlndring som tillkommit i den nya ellagen aumlr att naumltaumlgarna aumlr skyldiga att informera sina kunder om sin raumltt till avbrottsersaumlttning om de varit drabbade av ett elavbrott laumlngre aumln 12 timmar (Regeringskansliet 2006) Foumlr att faring en uppfattning om hur stor ersaumlttningen aumlr vid ett laumlngre elavbrott har EON Elnaumlt sammanstaumlllt en tabell foumlr de vanligaste prislistorna som beskriver avbrottsersaumlttningen foumlre och efter 31 december aringr 2005 (Melin 2006)

Tabell 21 Avbrottsersaumlttning foumlre och efter 31 december 2005

Som kan laumlsas i tabell 21 ovan har avbrottsersaumlttning oumlkat avsevaumlrt sedan aringrsskiftet 20052006 Detta kommer sjaumllvklart att staumllla houmlgre krav paring naumltaumlgarna i form av oumlkad leveranssaumlkerhet

Exempel paring avbrottsersaumlttning Som raumlkneexempel tas 20 stycken smaringhus med 16A huvudsaumlkring i glesbyggd som blir utan elleverans under drygt ett dygn Foumlre 31 december 2005 Ersaumlttning 2005 kr586029320 =sdot= Efter 31 december 2005 Ersaumlttning 2006 kr32000160020 =sdot=

7

Som kan ses i raumlkneexemplet ovan har ersaumlttning oumlkar med 26 140 kr vilket motsvarar en oumlkning med 446 I ellagen finns det ytterligare foumlraumlndringar som kommer faring stor inverkan paring hur naumltaumlgare kommer att behoumlva foumlraumlndra sitt arbete framoumlver foumlr att undvika laringngvariga elavbrott Den stoumlrsta foumlraumlndringen aumlr framfoumlrallt att det inte kommer bli tillaringtet med oplanerade elavbrott som oumlverstiger 24 timmar fraringn och med den 1 januari 2011 (Regeringskansliet 2006) Det betyder att de kraftbolag som inte klarar denna graumlns kommer att bryta mot lagen Det finns idag inga angivna sanktioner foumlr de kraftbolag som bryter mot 24 timmarsgraumlnsen men med stor sannolikhet kommer det paring ett eller annat saumltt kosta kraftbolagen pengar varje garingng det intraumlffar Lyckas kraftbolagen inte undvika denna typ av avbrott kommer detta sjaumllvklart bli baringde arbetsamt och kostsamt i framtiden

8

3 Anvaumlndning av mobil reservkraft Mobil reservkraft anvaumlnds runt om i Sverige i dag och en stor anvaumlndargrupp aumlr landets alla naumltaumlgare Reservkraften anvaumlnds i foumlrsta hand till att foumlrse kunder med elenergi daring deras ordinarie elleverans inte aumlr tillgaumlnglig beroende paring ett fel eller en planerad underharingllsaringtgaumlrd i elnaumltet Naumlr ett reservkraftverk kopplas in i en del av elnaumltet som kan vara av varierande storlek fraringnskiljs det fraringn oumlvriga elnaumltet och bildar tillsammans med reservkraftverket en egen ouml Vid denna typ av distributionssaumltt brukar begreppet ouml-drift anvaumlndas Enligt Svenska Kraftnaumlts Aringrsredovisning 2005 (Svenska kraftnaumlt 2005b) innebaumlr ouml-drift att rdquoett elsystem inom ett begraumlnsat geografiskt omraringde drivs lokalt (produktion

oumlverfoumlring och konsumtion av el) Omraringdet kan ha kopplats bort automatiskt fraringn det

oumlvriga naumltet eller kan ha planerats foumlr ouml-driftrdquo

31 Anvaumlndning av reservkraft idag

Naumlr reservkraft anvaumlnds i dag av naumltbolag kopplas dessa ofta in i naumltstationens laringgspaumlnningsstaumlllverk (LSP-staumlllverk) daumlr transformatorn fraringnkopplas Reservkraften levereras sedan ifraringn LSP-staumlllverket ut till kund utan att transformeras upp eller ner till en annan spaumlnningsnivaring Se bild 31 nedan

Bild 31 Anslutning av reservelverk daumlr transformatorn kopplas bort

Storleken paring de reservelverk som ska anslutas bestaumlms av foumlrutom lasten tillaringten distorsion oumlnskad livslaumlngd samt den omgivande miljoumln Eftersom ett reservelverk behoumlver kylning under drift kommer en houmlg omgivningstemperatur medfoumlra att maskinen inte kommer att kunna belastas lika mycket som under normala miljoumlfoumlrharingllanden Livslaumlngden foumlr ett reservkraftverk bestaumlms till stoumlrsta del av underharingll last och temperatur (Elforsk 1995) Paring EON Elnaumlt bedoumlms ett reservelverk ha 10 000 ndash 15 000 drifttimmar under sin tekniska livslaumlngd Reservelverken som anvaumlnds i genomsnitt 400 timmar per aringr har daumlrmed en beraumlknad livslaumlngd mellan 25 och 375 aringr (Krynell 2006) Foumlr att faring en uppfattning om hur stort ett mobilt reservkraftverk aumlr visas nedan bilder paring tvaring olika verk

9

Bild 32 Tvaring olika storlekar paring reservelverk tv 115 kVA och th 556 kVA (GENETECH 2006)

Reservkraftverket till vaumlnster i bild 32 ovan aumlr det mindre av dem tvaring och har en effekt paring 115 kVA medan de houmlgra aumlr det stoumlrre och har en effekt paring 556 kVA Baringda reservelverken har anslutningsspaumlnningen 400 V Aumlven om bild 32 inte aumlr skalenlig aumlr det enkelt konstaterat att det houmlgra reservelverket aumlr avsevaumlrt stoumlrre och klumpigare Vad som skiljer ovanstaringende reservelverk aringt framgaringr av de tekniska data som presenteras i tabell 31 nedan

Tabell 31 Teknisk data foumlr ovanstaringende reservelverk Modell Effekt

(kVA)

Dimensioner

LBH (mm)

Vikt

(kg)

Tankvolym

(l)

Braumlnslekonsumtion

vid fullast

(lh)

GTC 100M 115 421019201580 1950 150 2241 GTV 510M 556 648023602600 6500 430 1044 Som kan ses i tabell 31 ovan skiljer det en hel del mellan de tvaring olika verken Det lilla elverket har en effekt paring 115 kVA och vaumlger 1950 kg vilket innebaumlr att det kan transporteras ut paring plats med hjaumllp av en stoumlrre transportbil Det stoumlrre elverket som har en effekt paring 556 kVA kraumlver lastbilstransport Baringda elverken garingr att faring i ett utfoumlrande som tillaringter en transporthastighet paring 80 kmh Dessa reservelverk aumlr taumlnkta att anslutas till naumltstationer i glesbygdsomraringden daumlr framkomligheten paring vaumlg kan vara begraumlnsad Aumlr detta fallet saring kommer ett stoumlrre och tyngre reservelverk bli svaringrare att placera ut aumln ett laumlttare som bara vaumlger en tredjedel saring mycket Ett mindre reservelverk kommer daumlremot ha svaringrare att klara av en stoumlrre effekt vilket ibland faringr som konsekvens att ett stoumlrre reservelverk maringste anvaumlndas foumlr att kunna foumlrse anlaumlggningen med reservkraft Ytterligare en sak som maringste tas i beaktande naumlr reservkraft kopplas in aumlr braumlnslekonsumtionen vilken aumlr relativ stor vid fullt effektuttag Som kan beraumlknas i tabell 31 ovan kommer baringda reservelverken behoumlva tankas efter fyra till sex timmars drift paring full effekt Det aumlr dock inte saring vanligt att reservelverken koumlrs paring full effekt utan koumlrs oftast paring en laumlgre effekt saring att oumlverbelastning undviks Detta goumlr att braumlnsleparingfyllning inte behoumlver goumlras lika ofta och kan straumlckas ut till cirka 12 timmar (Statens energimyndighet 2005)

10

32 Framtida anvaumlndning av reservkraft

Vid reservkraftsmatning av ett stoumlrre omraringde daumlr ett flertal naumltstationer aumlr inblandade kraumlvs det lika maringnga reservkraftverk som naumltstationer foumlr att aringterstaumllla elleveransen Detta aumlr baringde tidsoumldande och kostsamt daring det kraumlvs ett antal transporter och personal foumlr att koppla in dessa reservelverk i respektive naumltstation Dessutom kommer braumlnsleparingfyllning att bli kostsam daring det kraumlvs att reservelverken tankas flera garingnger per dygn Foumlr att baumlttre kunna saumlkerhetsstaumllla att naumltbolag som t ex EON Elnaumlt ska klara den tidigare naumlmnda 12- timmarsgraumlnsen skulle ett alternativ vara att oumlverfoumlra reservkraft i det befintliga mellanspaumlnningsnaumltet som sammankopplar naumltstationerna i det drabbade omraringdet Detta aringskaringdliggoumlrs i bild 33 nedan Alternativet kan vara en loumlsning istaumlllet foumlr att bygga dyrare elnaumlt som t ex har moumljlighet att reservmatas fraringn ett naumlrliggande elnaumlt

Bild 33 Reservkraftverk som oumlverfoumlr elenergin i mellanspaumlnningsnaumltet

Genom att endast installera ett reservkraftverk som ensamt levererar elenergi till kunderna vid utebliven elleverans istaumlllet foumlr att installera ett reservkraftverk i varje naumltstation kommer avbrottstiden kunna foumlrkortas avsevaumlrt Daumlrmed kommer kunderna vara mer noumljda och naumltbolagen kommer enklare att kunna klara 12-timmarsgraumlnsen och daumlrmed undvika utbetalning av avbrottsersaumlttning Andra foumlrdelar med denna typ av reservkraftsoumlverfoumlring aumlr att braumlnslehanteringen kommer att foumlrenklas avsevaumlrt om endast ett reservelverk ska tankas istaumlllet foumlr t ex fem stycken Enligt EON Elnaumlts egen utredning om mobil reservkraft menar foumlretaget att det fraringn branschens sida behoumlver tas fram instruktioner och speciella aggregat med relaumlskyddsfunktioner foumlr att nyttja reservkraft paring spaumlnning oumlver 1000 V Eftersom detta aumlr naringgot nytt i branschen finns ocksaring behov av regler foumlr hanteringen av reservkraft oumlver 1000 V om detta ska bli ett alternativ i framtiden EON Elnaumlt menar dock att potentialen aumlr stor inom detta omraringde och att arbetet borde paringskyndas (Hjalmar 2005)

11

4 Kunder Det finns maringnga olika typer av kunder paring landsbygden allt fraringn sommarstugor till mindre industrier med varierande laster som staumlller olika krav paring de mobila reservelverken En av de mest begraumlnsande faktorerna aumlr effektbehovet som skiljer sig avsevaumlrt aringt mellan olika kundgrupper daumlr uppvaumlrmningen i regel har den stoumlrsta inverkan Uppvaumlrmningen varierar kraftigt mellan en villa som vaumlrms upp med el och ett annat mindre elenergikraumlvande alternativ vilket betyder att olika stora omraringden kan foumlrses med reservkrafts beroende paring uppvaumlrmningsform Paring landsbygden daumlr reservelverken foumlrst och fraumlmst aumlr avsedda att anvaumlndas finns maringnga lantbrukare som ofta har andra typer av effektkraumlvande utrustning som t ex spannmaringlstorkar Denna typ av torkanlaumlggningar aumlr vanliga i dag av totalt 71 000 lantbruk finns det cirka 34 000 torkanlaumlggningar i bruk (SCB 2002) En tredjedel av alla torkanlaumlggningar torkar spannmaringlen med varmluft vilket aumlr mycket energikraumlvande och i maringnga fall vaumlrms luften med hjaumllp av elenergi Effektbehovet foumlr en torkanlaumlggning varierar kraftigt men foumlr en mindre anlaumlggning aumlr effektbehovet i storleksordningen 30-60 kW Detta kommer sjaumllvklart faring konsekvenser i ett elnaumlt som ska foumlrses med reservkraft av ett mindre elverk Det boumlr daumlrfoumlr finnas restriktioner foumlr hur denna typ av elenergikraumlvande anlaumlggningar faringr anvaumlndas daring dessa aumlr anslutna till ett naumlt som matas av ett mobilt reservkraftverk Utoumlver det aktiva effektuttaget som i dagligt tal ofta foumlrenklas till enbart effektuttaget finns det andra faktorer som kommer att spela roll naumlr kunderna i ett visst omraringde reservkraftsmatas Det som aumlven har en inverkan paring reservelverket aumlr vilken typ av effekt den enskilde kunden anvaumlnder sig av Alla kunder som aumlr anslutna till ett elnaumlt aumlr i regel kategoriserade enligt en foumlrutbestaumlmd lista som bland annat anger kundens effektfaktor cos φ EON Elnaumlts lista oumlver olika typer av kunder visas i bilaga 1 daumlr effektfaktorn varierar mellan 085 och 098 Effektfaktorn anger hur den aktiva effekten foumlrharingller sig till den skenbara effekten Det aumlr vanligtvis den skenbara effekten som aumlr angiven foumlr ett reservkraftverk och det aumlr daumlrmed den som kommer att begraumlsa lastuttaget Sambandet mellan effektfaktorn aktiv och skenbar effekt visas i en effekttriangel Denna aringskaringdliggoumlrs i bild 41 nedan

daumlr S Skenbar effekt VA P Aktiv effekt W Q Reaktiv effekt var

Bild 41 Effekttriangel

12

Den skenbara effekten beraumlknas enligt sambandet nedan

ϕcos

PS = [ ]VA (41)

Bild 41 ovan kallas vanligen foumlr effekttriangeln och i den raumlknas den reaktiva effekten Q positiv foumlr laster av induktiv karaktaumlr medan den raumlknas negativ foumlr laster av kapacitiv karaktaumlr Det aumlr viktigt att kaumlnna till att kunderna genom sin last ger upphov till reaktiv effekt av induktiv karaktaumlr medan ledningar med houmlgre spaumlnning ger upphov till reaktiv effekt av kapacitiv karaktaumlr Kundernas last kommer till en viss graumlns variera oumlver dygn ocheller saumlsong mycket beroende paring typ av uppvaumlrmningssystem Variationen oumlver dygnet spelar en mindre roll eftersom reservelverket alltid maringste hantera det maximala effektuttaget under dygnet Detta foumlr att det skulle bli oharingllbart att koppla in och ur laster manuellt under dygnet beroende paring lastsituationen Aumlr daumlremot en stor del av kunderna som ansluts till reservkraftverket elvaumlrmekunder kommer belastning emellertid att skilja sig aringt oumlver aringret

41 Motorstart

411 Direktstartad asynkronmotor

En motor ger upphov till en stor startstroumlm till skillnad fraringn t ex en el-patron som vaumlrmer en villa Detta betyder att ett reservelverk maringste kunna generera denna houmlga startstroumlm aumlven om detta enbart behoumlvs under naringgra faring sekunder Aumlr inte detta moumljligt blir foumlljden att reservkraftverkets oumlverlastskydd automatiskt fraringnkopplar lasten Startstroumlmmen vid direktstart av asynkronmotorer ligger vanligtvis i intervallet 25 - 8 garingnger motorns maumlrkstroumlm Vid normal drift daring naumltstationen aumlr ansluten till ett starkare naumlt finns det regler foumlr hur stor motor som faringr direktstartas Elleverantoumlrerna foumlreskriver vanligtvis att en kortsluten trefasmotor inte faringr direktstartas om maumlrkeffekten oumlverstiger 4 kW vid kontinuerlig drift Specialtillstaringnd kan dock farings foumlr direktstart av stoumlrre motorer (Alfredsson och Cronqvist 1996) EBR (El-byggnadsrationalisering) aumlr ett system foumlr rationell planering byggnation och underharingll av eldistributionsanlaumlggningar 04 ndash 145 kV som drivs av representanter fraringn Svensk Energis medlemsfoumlretag De har skapat tumregler paring hur stora motorer som faringr startas i ett elnaumlt som reservkraftsmatas Dessa regler aumlr taumlnkta att anvaumlndas foumlr att uppskatta noumldvaumlndig generatorstorlek vid en tillaringten spaumlnningssaumlnkning av 15 av nominell spaumlnning Beroende paring vilken startutrustning som finns till motorn aumlr kravet paring startstroumlmmens storlek olika (Elforsk 1995) Tumregler foumlr hur stor motorn faringr vara avseende storleken paring generator ges nedan Foumlr en motor med stjaumlrntriangelstart och vid anvaumlndning av mjukstart Motorns maumlrkeffekt i kW 3 lt Generatorns maumlrkeffekt i kVA

13

Foumlr en motor med direktstart Motorns maumlrkeffekt i kW 9 lt Generatorns maumlrkeffekt i kVA Skulle det finnas flera motorer som kan komma att starta samtidigt ska moumljlighet till foumlrregling mot samtidig start undersoumlkas Exempel paring stoumlrre motorer som kan taumlnkas finnas ute hos kunder i glesbyggd aumlr t ex lantbrukarnas bevattningspumpar som enbart anvaumlnds under naringgra maringnader paring sommaren Dessa bevattningspumpar varierar i storlek och kan i vissa fall ha en effekt paring 75 kW vilket i saring fall skulle kraumlva att generatorn kan producera en aktiv effekt motsvarande 675 kW om motorn aumlr direktstartad Eftersom denna enskilda pump kommer att ta stor effekt i anspraringk och paring saring vis kraumlva att reservkraftverket aumlr kraftigt oumlverdimensionerat foumlr att klara startstroumlmmen aumlr det laumlmpligt att ha naringgon form av restriktioner vid bevattning Detta gaumlller inte enbart bevattningspumpar som aumlr ansluta till elnaumltet utan alla stoumlrre motorer

14

5 Distributionsledningar Distributionsledningar finns i flera olika utfoumlranden daumlr ledar- och isolationsmaterial aumlr olika Generellt kan dessa dock delas in i kategorierna luftledningar och kabel

51 Luftledningar

Luftledningar kan generellt delas upp i tvaring olika typer oisolerad och isolerad lina vilka finns i tvaring olika materialutfoumlranden aluminium (AL) och aluminium med jaumlrnkaumlrna (FeAl) I mycket saumlllsynta fall kan aumlven kopparlina (Cu) foumlrekomma

511 Oisolerad luftledning

Oisolerad luftledning har inte ett skyddande houmllje runt respektive lina utan faumlsts direkt paring isolatorn som utgoumlr isolation mellan lina och stolpe Detta goumlr att ledningen aumlr kaumlnslig mot yttre faktorer saringsom vaumlder vind faringglar osv En vanligt foumlrekommande dimension paring linan aumlr 99 mm2 vilken har en total ytterdiameter paring 128 mm (Onninen 2006) Ett exempel paring en oisolerad lina visas i bild 51 nedan

Bild 51 Oisolerad lina (Birkouml 2005)

512 Isolerad luftledning

Isolerad luftledning aumlr upphaumlngd paring samma saumltt som oisolerad luftledning men har aumlven ett skyddande houmllje runt respektive lina i form av en tunnare plastbelaumlggning Houmlljet aumlr inte avsett som naringgot skydd mot beroumlring utan snarare ett skydd mot jordfel som t ex kan uppstaring daring ett traumld faller paring ledningen vilket goumlr ledningen driftsaumlkrare Anledningen till detta aumlr att ledningen daring taringl en stoumlrre paringfrestning som t ex uppstaringr naumlr ett traumld faller paring ledningen Belastningen som traumldet medfoumlr paring luftledningen tas daring upp av alla tre linorna vilket goumlr att de inte lika laumltt brister Isolerad luftledning byggs vanligtvis med ett mindre avstaringnd mellan linorna aumln traditionell oisolerad luftledning vilket aumlr moumljligt tack vare den isoleringen som finns runt respektive lina Precis som foumlr oisolerad lina aumlr en vanlig dimension 99 mm2 men i och med dess skyddande houmllje blir den groumlvre aumln vanlig oisolerad lina En isolerad lina med dimensionen 99 mm2 har en total ytterdiameter paring cirka 18 mm (Onninen 2006) Se bild 52 nedan

Bild 52 Isolerad lina (Birkouml 2005)

15

513 Kapacitiv generering i luftledningsnaumlt

Luftledningar genererar en saring kallad distribuerad kapacitans laumlngs hela sin straumlckning dels mellan varje fasledare och marken och dels mellan respektive fasledare Detta aringskaringdliggoumlrs i bild 53 nedan

Bild 53 Kapacitanser i ett luftledningsnaumlt

Som kan ses i bild 53 ovan delas kapacitansen i en luftledning upp i tvaring delar egen- och oumlmsesidig kapacitans Den oumlmsesidiga kapacitansen aumlr den kapacitans som bildas mellan ledningens faser medan egenkapacitansen bildas mellan fasledarna och jord Summan av egen- och oumlmsesidig kapacitansen (Ce och Couml) bildar ledningens totala kapacitans som har namnet driftkapacitans Cd (Andersson och Blomqvist 1997) Foumlr ett luftledningsnaumlt aumlr den distruberade kapacitansen relativt liten Med anledning av detta beraumlknas inte delkapacitanserna var foumlr sig utan den totala driftkapacitansen beraumlknas direkt med sambandet 51 nedan

sdotsdotsdot

=

r

cbaCd 3

ln18

1 [ ]kmFmicro (51)

daumlr a b och c medelavstaringndet mellan fasledarena m r fasledarens radie m Oavsett vilken typ av mark som finns under luftledningen utgaringr man ifraringn att potentialen aumlr noll vid markytan (Stenborg 1997)

16

52 Jordkabel

Jordkabel finns i en maumlngd olika utfoumlranden med olika tvaumlrsnittsarea och maumlrkspaumlnning vilka grovt kan delas in i en- och flerledarekabel De flesta lite groumlvre kablar har ledare som aumlr tillverkade av aluminium Hur mycket isolering en kabel har aumlr till stoumlrsta del beroende av kabelns maumlrkspaumlnning houmlgre maumlrkspaumlnning ger groumlvre isolering I bild 54 visas en treledar mellanspaumlnningskabel med maumlrkspaumlnningen 12 kV i genomskaumlrning

Bild 54 Treledar mellanspaumlnningskabel i genomskaumlrning (Elektroskandia 2006)

521 Kapacitiv generering i kabelnaumlt

Kablar genererar precis som luftledningar en saring kallad distribuerad kapacitans laumlngs hela sin straumlckning mellan dels varje fasledare och skaumlrmen dels mellan respektive fasledare Kabels kapacitanser kan precis som en luftledning delas in i egen- samt oumlmsesidig kapacitans Som framgaringr av bild 54 ovan aumlr avstaringndet mellan fasledarna och det jordande houmlljet runt kabeln avsevaumlrt mycket mindre aumln foumlr en luftledning Detta leder till att egenkapacitansen fraringn en kabel aumlr betydligt mycket houmlgre aumln foumlr en luftledning med samma tvaumlrsnittsarea och spaumlnning Daumlremot aumlr den oumlmsesidiga kapacitansen som genereras mellan fasledarna i en treledar mellanspaumlnningskabel lika med noll eftersom ledarnas inre ledande skiktet har samma spaumlnningspotential som skaumlrmen d v s noll Mellanspaumlnningskabelns kapacitanser visas i bild 55 nedan

Bild 55 Kapacitanser i en- och tre-ledar kabel

17

Foumlr en enledarkabel med omgivande skaumlrm eller en treledarkabel med skaumlrm runt varje ledare ges kapacitansen av foumlljande samband (Kraftkabelhandboken) Kapacitansen C aumlr i detta fall lika med driftkapacitansen Cd

d

DkC

ln

εsdot= [ ]kmFmicro (52)

Daumlr k aumlr en konstant med vaumlrdet 00556 ε aumlr det relativa isolermaterialets dielektriska konstant foumlr det isolerande skiktet mellan ledare och skaumlrm Konstanten ε aumlr beroende av vilket material isolerskiktet aumlr tillverkat av I de kabeltyper som anvaumlnds mest i dag aumlr de vanligaste isolermaterialen PEX och PVC vilka har konstanten ε = 23 respektive ε =50 I de beraumlkningar som aumlr gjorda i denna rapport har uteslutande kabel med PEX isolering anvaumlnts Foumlr en treledar kabel daumlr respektive ledare saknar individuell skaumlrm eller inre ledande skikt se bild 54 aumlr det svaringrare att raumlkna ut C och Cd Kapacitanserna aumlr i dessa fall inte lika Foumlr att enklare kunna faststaumllla Cd maringste delkapacitanserna foumlrst maumltas i kabeln Naumlr detta goumlrs delas foumlrst kapacitanserna upp i delkapacitanser Crsquo och Crsquorsquo som maumlts paring foumlljande saumltt Delkapacitansen Crsquo maumlts mellan en fasledare och de oumlvriga fasledarna som aumlr foumlrbundna med skaumlrmen och daumlr Crsquo motsvarar

oumle CCC sdot+= 2 [ ]kmFmicro (53) Daumlrefter foumlrbinds alla tre ledarna med varandra och daring maumlts delkapacitansen Crsquorsquo mellan ledarna och skaumlrmen och daumlr Crsquorsquo motsvarar

eCC sdot= 3 [ ]kmFmicro (54) Naumlr baringda delkapacitanserna aumlr givna kan sedan driftkapacitansen Cd beraumlknas enligt

oumled CCC sdot+= 3 [ ]kmFmicro (55) Driftkapacitansen foumlr mellanspaumlnningskablar aumlr i de flesta fallen uppmaumltt och redovisad av kabeltillverkaren

18

53 Tillskott och foumlrluster i ledningar

Foumlr att foumlrstaring hur en ledning fungerar aumlr det laumlmpligt att som modell anvaumlnda ett ersaumlttningsschema vilken visar vilka parametrar som aumlr av betydelse och maringste tas i beaktande vid elektriska beraumlkningar Ersaumlttningsschemat foumlr en ledning visas i bild 56 nedan

531 Ersaumlttningsschema

Bild 56 Ersaumlttningsschema

I bild 56 ovan ser man en generator som genererar elektrisk energi och sedan oumlverfoumlr denna till en belastning via en ledning som aumlr ansluten mellan de baringda objekten

532 Parametrar i ersaumlttningsschema

Ur elektrisk synvinkel bestaringr en ledning av en resistans R och en reaktans X Dessa storheter beror paring ett antal olika parametrar som visas i sambanden (56) och (57) nedan (Kraftkabelhandboken)

ARledning

ρ= [ ]kmΩ (56)

daumlr ρ resistiviteten kmmm 2sdotΩ A ledarens tvaumlrsnittsarea 2mm

LfX ledning sdotsdotsdot= π2 [ ]kmΩ (57)

daumlr f frekvensen Hz L induktansen kmH

19

Foumlr en given ledning finns baringde ρ och L angivna i ledningstabeller Ett annat samband som anvaumlnds vid elektriska beraumlkningar aumlr susceptansen B som beraumlknas enligt sambandet (58) nedan

lCfBledning sdotsdotsdotsdot= π2 [ ]S (58) daumlr C kapacitansen kmF l ledningslaumlngden km Naumlr resistans reaktans och susceptans beraumlknas foumlr olika komponenter aumlr det viktigt att beraumlkningen goumlrs vid samma spaumlnning och frekvens Foumlr samtliga beraumlkningar i rapporten aumlr spaumlnningen 11 kV och frekvensen 50 Hz Mellan ledningen och marken alternativt skaumlrmen i en kabel bildas en kondensator som ger upphov till en reaktiv effekt naumlr ledningen aumlr spaumlnningssatt Denna reaktiva effekt kommer att ge ett tillskott i anlaumlggningen som maringste tas om hand Detta aumlr vanligtvis inget problem under normal drift daring anlaumlggningen aumlr ansluten till ett starkt oumlverliggande naumlt som paring ett enkelt saumltt kan ta hand om detta reaktiva tillskott Kopplas oumlverliggande naumlt bort och ersaumltts med ett mobilt reservkraftverk kommer detta ensamt vara tvunget att hantera det eventuella reaktiva oumlverskottet Det kapacitiva bidrag en ledning genererar ges ur foumlljande samband (Petterson och Blomqvist 1986)

21 CCC QQQ += [ ]var (59) daumlr

1CQ aumlr det kapacitiva bidraget fraringn den foumlrsta halvan av ledningen

2CQ aumlr det kapacitiva bidraget fraringn den sista halvan av ledningen Dessa storheter kan beraumlknas med sambanden (510) och (511) som foumlljer nedan (Petterson och Blomqvist 1986)

211 2

2 UC

fQC sdotsdotsdotsdot= π [ ]var (510)

222 2

2 UC

fQC sdotsdotsdotsdot= π [ ]var (511)

daumlr f frekvensen Hz C kapacitansen F

1U inmatningsspaumlnningen V

2U utmatningsspaumlnningen V

20

533 Aktiva och reaktiva foumlrluster i ledningar

Varje ledning inneharingller en resistans och en reaktans vilka ger upphov till aktiva och reaktiva foumlrluster Eftersom dessa foumlrluster tillkommer utoumlver sjaumllva lasten behoumlver dessa adderas foumlr att faring de totala aktiva och reaktiva effekterna Det aumlr dessa foumlrluster plus sjaumllva lasten som det mobila reservkraftverket maringste klara av att hantera De aktiva och reaktiva foumlrlusterna beraumlknas genom sambanden (512) och (513) nedan

2

2

22

2

2

2

minussdot+

sdot=

U

QQR

U

PRP C

LedningLedningf [ ]W (512)

( )21

2

2

22

2

2

2CC

CLedningLedningf QQ

U

QQX

U

PXQ +minus

minussdot+

sdot= [ ]var (513)

daumlr R resistansen Ω X reaktansen Ω Foumlr att faring en indikation paring hur stora tillskott ocheller foumlrluster som uppstaringr i en ledning goumlrs en beraumlkning foumlr en kabel respektive luftledning enligt angivna data nedan

Tabell 51 Inparametrar foumlr jaumlmfoumlrelse av tillskottfoumlrluster i ledningsnaumlt Luftledning (Al) Kabel (Al)

Spaumlnning (V) 11000 11000 Tvaumlrsnittsarea (mm2) 99 95 Ledningslaumlngd (km) 10 10 Aktivt effektuttag (kW) 50 50 Effektfaktor vid last 085 085 Kapacitans (microFkm) 0009 033 Ledningsresistans (Ωkm) 02855 02975 Ledningsreaktans (Ωkm) 1085 09739

Anvaumlnds vaumlrdena fraringn tabell 51 i sambanden 510 511 512 513 och ingen haumlnsyn tas till spaumlnningsfall i ledningen kan de aktiva respektive reaktiva foumlrlusterna beraumlknas Beraumlkningarna aumlr gjorda i Matlab och beraumlkningskoden finns i bilaga 2 Resultaten presenteras i tabell 52 nedan

Tabell 52 Resultat av jaumlmfoumlrelse mellan luftledning och kabel Luftledning (Al) Kabel (Al)

Reaktiv last (kvar) 310 310 Aktiva foumlrluster (kW) 0083 0086 Reaktiva foumlrluster (kvar) -333 -12542 Reaktivt netto (kvar) 2767 -9442

21

Som kan ses i tabell 52 behoumlver reservelverket generera 2767 kvar i fallet med luftledning medan i fallet med kabel kommer ett oumlverskott paring 9442 kvar att skapas Detta reaktiva oumlverskott kommer ha en motsatt riktning i foumlrharingllande till den aktiva effekten d v s tillbaka i mot reservelverket Detta reaktiva oumlverskott maringste saringledes tas om hand av reservelverket

534 Konsekvenser foumlr mobil reservkraft

Som kan ses utifraringn resultaten i tabell 52 ovan aumlr de aktiva foumlrlusterna i baringde luftledning och kabel relativt smaring Eftersom dessa foumlrluster aumlr smaring kommer de inte belasta ett mobilt reservelverk saumlrskilt mycket i foumlrharingllande till den last som kunderna tar ut Jaumlmfoumlrs de reaktiva foumlrlusterna som en tio kilometers mellanspaumlnningsledning ger upphov till med de aktiva foumlrlusterna aumlr de foumlrstnaumlmnda foumlrlusterna betydligt houmlgre Beroende paring om elnaumltet aumlr uppbyggt av luftledning eller kabel kommer detta faring vaumlldigt skilda konsekvenser foumlr det mobila reservkraftverk som ska leverera elenergi till den bortkopplade anlaumlggningen Jaumlmfoumlrs de reaktiva foumlrlusterna i luftledningen med kabeln kan det enkelt konstateras att luftledningen endast tillfoumlr en mindre del av den reaktiva effekt som reservkraftverket annars hade faringtt producera Kabeln kommer daumlremot att generera en avsevaumlrt mycket stoumlrre maumlngd reaktiv effekt aumln luftledningen I ovanstaringende exempel genererar kabeln drygt 37 garingnger mer reaktiv effekt aumln luftledningen Detta betyder att reservkraftverket maringste kunna konsumera detta oumlverskott av reaktiv effekt som kabeln genererar Det aumlr saringledes en foumlrutsaumlttning att det mobila reservelverket kan konsumera det reaktiva oumlverskott som inte tas ut av kunderna Kan inte det mobila reservkraftverket konsumera reaktiv effekt kommer det reaktiva effektuttaget hos kund vara en begraumlnsande faktor foumlr moumljlig ledningslaumlngd

22

6 Transformatorer Transformatorer kan ur elektrisk synvinkel ses som en resistans R och en reaktans X paring samma saumltt som en ledning Foumlr att beraumlkna transformators resistans och reaktans behoumlvs uppgifter om de procentuella resistans respektive reaktansspaumlnningsfallet er ex Dessa kan enkelt tas fram foumlr en specifik transformator i t ex Facilplus spatialE som aumlr EON Elnaumlts naumltinformationssystem Oumlnskas daumlremot generella vaumlrden foumlr en transformator kan ABBs tabell foumlr standardtransformatorer anvaumlndas vilken visas i bilaga 9 I ABBs tabell aumlr endast den procentuella kortslutningsspaumlnningen ek given och den beraumlknas enligt samband 61 nedan

22xrk eee += [ ] (61)

Anledningen till att endast ek aumlr angiven aumlr att procentuella kortslutningsresistansen er alltid aumlr relativt liten i foumlrharingllande till procentuella kortslutningsreaktansen ex och daring goumlrs ofta approximationen er = 0 vilket ger ex asymp ek Foumlr att sedan beraumlkna kortslutningsresistansen RT och kortslutningsreaktansen XT anvaumlnder man sambanden 62 och 63 nedan (Petterson och Blomqvist 1986)

n

nrT

S

UeR

2

100sdot= [ ]Ω (62)

n

nxT

S

UeX

2

100sdot= [ ]Ω (63)

daumlr Un den huvudspaumlnning som transformatorresistansen haumlnfoumlrs till kV Sn transformatorns maumlrkeffekt MVA

62 Foumlrluster i en transformator

En distributionstransformator ger upphov till tre olika typer av foumlrluster

bull Tomgaringngsfoumlrluster ][WPtomgaringng bull Belastningsfoumlrluster ][WPbelastning bull Reaktiva foumlrluster [var]foumlrlustQ

Dessa foumlrluster beskrivs under respektive rubrik nedan

621 Tomgaringngsfoumlrluster

Tomgaringngsfoumlrlusterna i en transformator aumlr helt oberoende av den anslutna lasten Dessa beror istaumlllet helt paring transformatorns storlek desto stoumlrre transformator desto stoumlrre tomgaringngsfoumlrluster En tillaumlmpbar tumregel aumlr att tomgaringngsfoumlrlusterna aumlr i storleksordningen 02 procent utav transformatorns maumlrkeffekt (Lindahl 2006) Foumlr en transformator med maumlrkeffekten 200 kVA kommer saringledes tomgaringngsfoumlrlusterna vara

23

WPtomgaringng 4002000000020 =sdot=

Tomgaringngsfoumlrlusterna aumlr saring smaring i foumlrharingllande till transformatorns maumlrkeffekt att de i maringnga sammanhang antas vara foumlrsumbara

622 Belastningsfoumlrluster

Belastningsfoumlrlusterna i en transformator beror av hur stor belastningsgraden aumlr En tumregel aumlr att vid full last aumlr belastningsfoumlrlusterna i storleksordningen 1 procent av transformatorns maumlrkeffekt (Lindahl 2006) Foumlr en transformator med maumlrkeffekten 200 kVA kommer saringledes belastningsfoumlrlusterna att vara

WPbelastning 2000200000010 =sdot=

Aumlven belastningsfoumlrlusterna aumlr foumlrharingllandevis smaring jaumlmfoumlrt med transformatorns maumlrkeffekt Som har naumlmnts tidigare goumlrs ibland approximationen ex asymp ek och er = 0 vilket betyder att ingen haumlnsyn tas till de aktiva foumlrlusterna utan enbart till de reaktiva foumlrlusterna

623 Reaktiva foumlrluster

De stoumlrsta och inte foumlrsumbara foumlrlusterna i en transformator aumlr de reaktiva foumlrlusterna Naumlr dessa foumlrluster beraumlknas antas tomgaringngsfoumlrlusterna vara foumlrsumbara och att transformatorn aumlr fullt belastad Belastningsfoumlrlusterna antas vara 1 procent utav transformatorns maumlrkeffekt vilket ger en foumlrlust paring 2000 W enligt tidigare beraumlkning Foumlr att kunna beraumlkna de reaktiva foumlrlusterna foumlr en 200 kVA transformator behoumlvs uppgifter om re och xe Dessa aumlr haumlmtade fraringn en standard 200 kVA transformator hos EON Elnaumlt

Foumlrharingllandet ggre

e

r

x 331783

asymp= visar sedan hur stora de reaktiva foumlrlusterna aumlr i

foumlrharingllande till de aktiva foumlrlusterna I detta fall aumlr de reaktiva foumlrlusterna cirka tre garingnger stoumlrre aumln de aktiva foumlrlusterna De reaktiva foumlrlusterna i en 200 kVA transformator aumlr daumlrmed i storleksordningen

var600020003 kQ foumlrlust =sdotasymp Detta betyder att den reaktiva foumlrlusten i en 200 kVA transformator aumlr cirka 3 procent av dess maumlrkeffekt (Johansson 2006)

24

7 Det mobila reservkraftverket De mobila reservkraftverk som aumlr taumlnkta att anvaumlndas i mellanspaumlnningsnaumltet aumlr i storleksordningen 100-800 kVA daumlr de flesta aumlr utrustade med en synkrongenerator Teoretiskt innebaumlr detta bland annat att generatorns foumlrmaringga att producera alternativt konsumera reaktiv effekt kan styras Ska generatorn leverera reaktiv effekt till elnaumltet ska I m gt Im0 och kallas daring foumlr oumlvermagnetiserad medan om den ska konsumera reaktiv effekt ska I m lt Im0 och kallas daring foumlr undermagnetiserad Rent praktiskt styrs magnetiseringsstroumlmmen av generatorns spaumlnningsregulator som i sin tur maumlter naumltspaumlnningen (Alfredsson och Cronqvist 1996) Ses detta ur en teoretisk synvinkel bestaumlms magnetiseringsbehovet av sambandet 71 nedan

0m

m

n

r

I

I

U

E= (71)

daumlr Er inducerad emk (fas till jord) V Un generatorns maumlrkspaumlnning V I bild 71 visas ovanstaringende storheter i en schematisk bild oumlver en synkrongenerator

Bild 71 Schematisk bild oumlver en synkrongenerator

Den aktiva effekten P i en synkronmaskin paringverkas inte av aumlndringar som t ex naumltspaumlnningsvariationer eller variationer av emkn utan bestaumlms av den mekaniska axeleffekten som motorn levererar Den aktiva effekten beraumlknas med hjaumllp av samband 72 nedan

d

fr

X

UEP

Θsdotsdotsdot=

sin3 [ ]W (72)

Som tidigare naumlmnts kommer den inducerade emkn Er att foumlraumlndras daring magnetiseringsstroumlmmen Im varieras Foumlr att foumlrhindra att den aktiva effekten P foumlraumlndras samtidigt som magnetiseringsstroumlmmen Im varieras kommer samtidigt belastningsvinkeln Θ att aumlndras

25

Naumlr det gaumlller den reaktiva effekten Q saring aumlr den vid en konstant naumltspaumlnning till stor del beroende av den inducerade emk Er men aumlven till en mindre del av den aktiva effektens storlek Denna ger upphov till en del av den reaktiva spaumlnningen (XdIa) vilken svarar direkt mot den aktiva stroumlmmen Iacosφ och denna kraumlver en viss reaktiv effekt Den reaktiva effekten beraumlknas genom samband 73 nedan

d

fr

d

f

X

UE

X

UQ

Θsdotsdotsdotminus

sdot=

cos33 2

[ ]var (73)

daumlr Qlt0 oumlvermagnetisering Qgt0 undermagnetisering Foumlr att se hur alla storheter haumlnger samman visas tvaring olika visardiagram i bild 72 ett foumlr oumlvermagnetisering och ett foumlr undermagnetisering I baringda visardiagrammen aumlr statorstroumlmmen Ia riktstorhet (Alfredsson och Cronqvist 1996)

Bild 72 Visardiagram foumlr oumlver- respektive undermagnetisering

Foumlr en synkrongenerator finns det ett antal begraumlnsningar naumlr det gaumlller dess foumlrmaringga att producera och konsumera effekt Dessa begraumlnsningar aumlr naturligtvis vaumlsentliga att kaumlnna till innan ett reservelverk kopplas in och ensamt ska foumlrse en anlaumlggning med elenergi Naumlr det gaumlller synkrongeneratorer finns det fyra stabilitetsgraumlnser som generatorn maringste haringlla sig inom foumlr att generatorn ska fungera paring avsett vis (Samuelsson 2006) De fyra stabilitetsgraumlnserna aumlr

1 Rotorns uppvaumlrmningsgraumlns bestaumlmmer |E|max 2 Statorns uppvaumlrmningsgraumlns bestaumlmmer |S|max och |IA|max 3 Motorns maximala axeleffekt bestaumlmmer Pmax 4 Generatorns laumlgsta magnetisering bestaumlmmer |E|min

Foumlr att aringskaringdliggoumlra hur ovanstaringende stabilitetsgraumlnser paringverkar generatorns effektgraumlnser har dessa ritats in i ett saring kallat kapabilitetsdiagram Detta visas i bild 73 nedan

26

Bild 73 Kapabilitetsdiagram foumlr en synkrongenerator

I bild 73 ovan visar den markerade ytan arbetsomraringdet foumlr generatorn Begraumlnsningslinjerna ett och tvaring aumlr satta foumlr att inte temperaturen i rotor respektive stator ska bli foumlr houmlga och foumlrstoumlra generatorn Som kan ses i bild 73 ovan begraumlnsar dessa baringde generatorns moumljlighet till att leverera aktiv respektive reaktiv effekt samt att absorbera reaktiv effekt utanfoumlr det markerade omraringdet Skaumlrningspunkten mellan begraumlnsningslinje ett och tvaring anger normalt generatorns maumlrkdriftdata naumlr det gaumlller levererad aktiv- och reaktiv effekt Anledningen aumlr att dessa baringda linjers skaumlrningspunkt motsvarar ett optimum foumlr levererad aktiv- och reaktiv effekt Begraumlnsningslinje tre markerar den maximala aktiva effekt motorn kan laumlmna paring axeln som sammankopplar motor och generator Den fjaumlrde och sista begraumlnsningslinjen visar generatorns laumlgsta magnetisering foumlr att kunna fasas paring elnaumltet Aumlr magnetiseringen laumlgre riskeras ett saring kallat ur fas-fall farings vilket betyder att generatorn inte kommer arbeta vid samma faslaumlge som det elnaumlt den ansluts till Arbetar inte generatorn vid samma faslaumlge som elnaumltet maringste den kopplas bort och kommer saringledes inte att tillfoumlra naringgon elenergi till det anslutna elnaumltet vilket aumlr dess normala uppgift Naumlr ett mobilt reservkraftverk ansluts till ett elnaumlt och ensamt ska foumlrse anlaumlggningen med elenergi aumlr det viktigt att den aktiva och reaktiva effekten aldrig kommer utanfoumlr det markerade omraringdet i bild 73 Skulle detta haumlnda kommer med stoumlrsta sannolikhet reservkraftverkets effektskydd loumlsa ut med resultatet att elleveransen upphoumlr omedelbart ABB som aumlr en av landets ledande tillverkare av reservkraftverk har ett stoumlrre utbud av olika storlekar och modeller men anvaumlnder enbart synkrongeneratorer fraringn Stamford Dessa generatorer aumlr inte konstruerade foumlr att kunna absorbera reaktiv effekt De generatorer som levereras med reservkraftverken fraringn ABB i dag kan alltsaring

27

enbart arbeta med induktiva laster vilket betyder att ledningen inte faringr generera mer reaktiv effekt aumln vad lasten konsumerar (Hagelin 2006) Detta kommer saringledes att bli viktigt att taumlnka paring naumlr en liten last tillsammans med en laumlngre mellanspaumlnningskabel ansluts till ett reservkraftverk och ensamt ska foumlrse anlaumlggningen med elenergi Skulle kabeln generera mer reaktiv effekt aumln vad kunderna foumlrbrukar innebaumlr det att generatorn hamnar i den nedre halvan i bild 73 vilket innebaumlr att generatorn maringste konsumera reaktiv effekt Detta betyder att laringnga mellanspaumlnningskablar tillsammans med smaring effektuttag kommer bli en begraumlnsande faktor vid oumlverfoumlring av reservkraft i mellanspaumlnningelnaumltet

28

8 Beraumlkning av effektbehov och ledningslaumlngd Foumlr att faring en uppfattning om hur laringnga straumlckor elenergin fraringn reservkraftverken kan oumlverfoumlras presenteras i detta kapitel tvaring olika fall dels ett generellt dels ett verkligt naumlt Anledningen till att denna uppdelning aumlr gjord aumlr foumlr att foumlrst se hur laumlngden paring mellanspaumlnningsledningen paringverkar det mobila reservelverket generellt Det verkliga naumltet kommer sedan att ge en indikation paring hur det skulle se ut i ett naumlt daumlr vinsten hade varit stor om man kunde oumlverfoumlra reservkraften i mellanspaumlnningsnaumltet Foumlr att kunna goumlra noumldvaumlndiga beraumlkningar har tre olika program anvaumlnts Facilplus Spartial Excel och PSSE

81 Beraumlkningsprogram program

811 Facilplus Spatial

Facilplus Spatial aumlr ett naumltinformationssystem som anvaumlnds inom energibranschen och aumlr framtaget av ABB och Digpro AB Systemet finns i flera olika utfoumlrande beroende paring vad det ska anvaumlndas till Flera elnaumltsfoumlretag daumlribland EON Elnaumlt anvaumlnder sig av detta system som heter Facil SpatialE I systemet finns ett antal olika digitala kartor daumlr alla komponenter aumlr inritade enligt sina verkliga koordinater Paring EON Elnaumlt aumlr aumlven systemet kopplat till driftoumlvervakningssystemet Eldorado och affaumlrssystemet SAP I och med kopplingen till SAP finns noumldvaumlndiga kunduppgifter som t ex var kunden aumlr ansluten samt hur stor elfoumlrbrukningen aumlr per aringr Effektberaumlkning I Facilplus finns moumljligheten att goumlra effektberaumlkningar foumlr t ex en naumltstation Detta kan goumlras i och med att energifoumlrbrukningen per aringr finns att tillgaring via SAP Naumlr energifoumlrbrukningen per aringr aumlr kaumlnd kan belastningen P approximativt beraumlknas genom att anvaumlnda Velanders metod (Petterson och Blomqvist 1986)

WkWkPVelander sdot+sdot= 21 [ ]kW (81)

daumlr W energiuttaget aringrkWh k1 konstant k2 konstant Konstanterna k1 och k2 aumlr erfarenhetsmaumlssigt erharingllna konstanter som varierar mellan olika belastningar som beraumlknas med hjaumllp av maumltningar i befintligt elnaumlt I bilaga 1 visas EON Elnaumlts samtliga Velander konstanter foumlr alla deras kundkategorier Foumlr att sedan beraumlkna den reaktiva effekten Q anvaumlnds samband 82 nedan

ϕtansdot= PQ [ ]vark (82)

daumlr φ beraumlknas med hjaumllp av effektfaktorn cos φ som aumlr uppskattad foumlr olika typer kunder och varierar mellan 085-098 som kan ses i bilaga 1

29

812 Excel

Foumlr att se hur ett elnaumlt kommer att paringverka ett reservkraftverk behoumlver ett antal parametrar beraumlknas och det goumlrs i Excel I och med att elnaumltet till viss del aumlr foumlrenklat goumlrs endast beraumlkningar foumlr mellanspaumlnningsledningar och transformatorer Ledningar De parametrar som behoumlver beraumlknas foumlr mellanspaumlnningsledningarna aumlr resistansen Rledning reaktansen Xledning och susceptansen Bledning Hur dessa beraumlkningar aumlr gjorda visas i kapitel 53 Transformatorer Foumlr transformatorer behoumlvs enbart vaumlrde paring dess resistans RT och reaktans XT beraumlknas Hur dessa beraumlkningar aumlr gjorda visas i kapitel 6

813 Beraumlkningar PSSE

PSSE aumlr ett planeringsprogram foumlr elektrisk oumlverfoumlring som aumlr framtaget och utvecklat av Siemens PTI Foumlrsta utgaringvan av programmet kom 1976 och i dag anvaumlnds det i 123 laumlnder vaumlrlden oumlver (Siemens PTI 2006) Programmet har anvaumlnts till att rita upp och beraumlkna baringde verkliga och generella elnaumlt foumlr att paring ett tydligt saumltt kunna se hur laumlngden paring mellanspaumlnningsledningarna paringverkar ett mobilt reservkraftverk Naumlr beraumlkningar i PSSE goumlrs behoumlver en resistans R en reaktans X och en susceptans B anges foumlr varje ledning medan det raumlcker med en resistans och en reaktans foumlr transformatorerna Alla storheter maringste sedan goumlras om till enheten per unit (PU) Detta goumlrs enligt sambanden 83 84 85 nedan

2bas

basUP

U

SRR sdot= Ω [ ]UP (83)

2bas

basUP

U

SXX sdot= Ω [ ]UP (84)

2bas

basSUP

U

SBB sdot= [ ]UP (85)

Tillsammans med ledningarnas och transformatorernas inparametrar laumlggs lasten in paring laumlmplig skena Programmet aumlr uppbyggt saring att alla inparametrar anges i en sk sav-fil daumlr all data finns Till detta kopplas en schematisk bild daumlr elnaumltet ritas upp en sk sld-fil Naumlr sedan programmet ska utfoumlra beraumlkningarna saring synkroniseras de baringda filerna med varandra och resultaten presenteras i den schematiska bilden

30

Reaktivt effekttutag vid olika laster

-100

-80

-60

-40

-20

0

20

40

60

80

100

120

2 4 6 8 10

Ledningslaumlngd (km)

Reakti

vt

eff

ektu

ttag

(kvar)

Luftlednig P=150 kW

Kabel P=150 kW

Kabel P=100 kW

Kabel P=50 kW

82 Generellt elnaumlt

Foumlr att faring en god uppfattning om hur stort geografiskt omraringde ett mobilt reservkraftverk med varierande storlek kan hantera foumlr en given belastning har ett generellt elnaumlt anvaumlnts Det generella elnaumltet aumlr uppbyggt i PSSE enligt bild 81 nedan

Bild 81 Generellt elnaumlt uppbyggt i PSSE

Som kan ses i bild 81 ovan bestaringr det generella elnaumltet av en matande respektive en mottagande naumltstation som foumlrbinds med en mellanspaumlnningsledning I den matande naumltstationen har en relativt stor transformator installerats saring att den inte kommer att bli en begraumlnsande faktor I den mottagande naumltstationen aumlr transformatorn dimensionerad foumlr att klara lasten Som tidigare visats i rapporten aumlr det laumlngden paring mellanspaumlnningsledningen som kommer att spela en stor roll daring den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckningen ska bestaumlmmas Foumlr att tydligt visa storleksskillnaden i det kapacitiva bidrag som en kabel ger upphov till jaumlmfoumlrt med en luftledning har ovanstaringende naumlt ritats upp i PSSE Foumlr att PSSE ska kunna utfoumlra beraumlkningarna behoumlver ett antal parametrar matas in i programmet Dessa har beraumlknats i ett Excel-blad som visas i bilaga 3 Eftersom det mobila reservkraftverket inte kan absorbera reaktiv effekt aumlr den aumlr moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan dels beroende av hur mycket reaktiv effekt ledningen genererar dels hur stort det reaktiva effektuttaget ur anlaumlggningen aumlr Detta betyder att desto houmlgre reaktiva effektuttaget aumlr desto laumlngre aumlr moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan I exemplet nedan har den aktiva lasten satts till 50 100 respektive 150 kW och med en effektfaktor lika med 085 Resultaten fraringn beraumlkningarna visas i bild 82 nedan

Bild 82 Belastningsstorlekens inverkan paring den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan

31

Enligt EON Elnaumlts indelning av kundkategorier som presenteras i bilaga 1 kan det utlaumlsas att effektfaktorn foumlr de olika kundkategorierna varierar mellan 085 ndash 098 Genom att anvaumlnda effektfaktorn 085 som i exemplet ovan kommer lasten foumlrbruka relativt mycket reaktiv effekt vilket betyder att den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan kommer att bli laringng Hade daumlremot effektfaktorn 098 anvaumlnts skulle lasten i princip inte foumlrbruka naringgon reaktiv effekt alls vilket skulle minska den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan radikalt Anvaumlndandet av effektfaktorn 085 ger saringledes det mest gynnsamma fallet Hur stor inverkan effektfaktorn har paring den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan visas i bild 83 Raumlkneexemplet aumlr utfoumlrt paring samma saumltt som exemplet ovan foumlr kabeln med belastningen 50 kW Den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan har istaumlllet beraumlknats foumlr fyra olika effektfaktorer 085 090 095 och 098

Reaktivt effektuttag vid cos fi variation foumlr en kabel med belastningen 50 kW

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

1 2 3 4

Ledningslaumlngd (km)

Reati

vt

eff

ektu

ttag

(kvar)

cos fi=085

cos fi=090

cos fi=095

cos fi=098

Bild 83 Effektfaktorns inverkan paring den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan

821 Konsekvenser foumlr reservkraft

Som tydligt kan ses i bild 82 kommer kabeln generera avsevaumlrt mycket mer reaktiv effekt aumln luftledningen och daumlrmed minska den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan Det kan konstateras att storleken paring lasten och effektfaktorn kommer spela en stor roll daring den maximala oumlverfoumlringsstraumlckan foumlr kabeln ska bestaumlmmas Daumlrmed aumlr det svaringrt att ange naringgon generell laumlngdbegraumlnsning foumlr kabelalternativet men aumlr lasten saring laringg som 50 kW med effektfaktorn 085 kommer den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan vara mindre aumln tre kilometer Daumlremot foumlr luftledningen som endast genererar en liten maumlngd reaktiv effekt kommer inte storleken paring lasten och effektfaktorn vara avgoumlrande foumlr den maximala oumlverfoumlringsstraumlckan Med tanke paring att reservelverken fraringn ABB inte kan ta hand om naringgot reaktivt oumlverskott aumlr det sjaumllvklart av stor vikt att mellanspaumlnningsledningen inte genererar mer reaktiveffekt aumln vad lasten konsumerar Av detta generella exempel kan slutsatsen dras att smaring reaktiva uttag i kombination med laringnga mellanspaumlnningskablar kan komma begraumlnsa oumlverfoumlringsstraumlckan avsevaumlrt jaumlmfoumlrt med mellanspaumlnningsluftledningar

32

83 Verkligt elnaumlt

Foumlr att faring en ungefaumlrlig uppfattning om hur stort geografiskt omraringde ett mobilt reservkraftverk kan hantera foumlr en given belastning har aumlven beraumlkningar utfoumlrts foumlr ett verkligt naumlt Anledningen till detta aumlr att faring saring stor verklighetsfoumlrankring som moumljligt De mobila reservkraftverk som aumlr taumlnkta att anvaumlndas aumlr i storleksordningen 100 ndash 800 KVA vilket betyder att baringde lastuttaget och oumlverfoumlringsstraumlckan kommer att bli begraumlnsad Det verkliga elnaumltet kommer att ge en indikation paring hur det kan taumlnkas se ut i ett verkligt elnaumlt daumlr det reaktiva effektuttaget aumlr relativt litet och oumlverfoumlringsstraumlckan relativt laringng Eftersom de mobila reservkraftverken som aumlr taumlnkta att anvaumlndas aumlr relativt smaring effektmaumlssigt kommer de inte klara av de laster som farings i taumltorter om ett par naumltstationer kopplas samman De elnaumlt som kommer att ingaring i beraumlkningarna kommer daumlrfoumlr vara ett landsbygdsnaumlt daumlr belastningen aumlr laringg och utspridd oumlver ett stoumlrre geografiskt omraringde Det aumlr aumlven i landsbygd det aumlr mest intressant med reservkraft paring grund av avsaknaden av omkopplingsmoumljligheter Det elnaumlt som slutligen valdes i samraringd med Christer Eliasson naumltplanerare paring EON Elnaumlt var ett relativt nytt kabelnaumlt i Loumlnsboda (LBA) i nordoumlstra Skaringne daumlr EON Elnaumlt har foumlrberett ett par markstationer foumlr anslutning av mobil reservkraft (Eliasson 2006) Anledningen aumlr att belastningarna aumlr relativt smaring och foumlrdelade paring flera mindre transformatorstationer med litet stoumlrre inboumlrdes avstaringnd I ett saringdant naumlt som finns i LBA fack 4 kommer vinsten att bli stor om EON Elnaumlt endast behoumlver ansluta ett mobilt elverk istaumlllet foumlr sju Foumlr det utvalda kablade elnaumltet har beraumlkningar genomfoumlrts enligt den tidigare beskrivna beraumlkningsgaringngen Fraringn Facilplus har kartan med inritade ledningar och naumltstationer haumlmtas den visas i bilaga 4 Som kan ses paring kartan aumlr detta ett glesbyggdsomraringde med lite stoumlrre avstaringnd mellan naumltstationerna I bilaga 5 visas normalkopplingsschemat foumlr LBA fack 4 som tydligare visar hur naumltstationerna aumlr foumlrbundna med varandra I bilaga 6 visas det Excel-blad daumlr alla inparametrar som maringste anges i PSSE aumlr beraumlknade och sammanstaumlllda Naumlr beraumlkningen vaumll aumlr gjord i PSSE visas alla resultaten i de schematiska filerna se bilaga 7 Beraumlkningarna aumlr gjorda baringde foumlr elnaumltet saring som det ser ut i dag men aumlven paring samma elnaumlt daring all kabel ersatts med oisolerad samt isolerad luftledning med motsvarande ledningsarea Eftersom kapacitansen per kilometer aumlr i princip lika stor foumlr baringde oisolerad och isolerad luftledning kommer dessa anses vara likvaumlrdiga naumlr det gaumlller lednings reaktiva generering Baringda fallen har samma totala ledningslaumlngd vilken aumlr 6775 meter men som har naumlmnts tidigare skiljer luftledning sig aringt jaumlmfoumlrt med kabel daring det gaumlller generering av reaktiv effekt Resultatet presenteras i bild 84 nedan

33

LBA-fack 4

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90k

Va

r Kabel

Oisolerad luftledning

Isolerad luftledning

Bild 84 Reaktivt effektuttag i LBA ndash fack 4

Som kan ses i bild 84 ovan behoumlver generatorn endast generera knappt 20 kvar om det befintliga kabelnaumltet anvaumlnds vid topplast ty Velanders metod ger topplasten Vid laringglasttillfaumlllen exempelvis sommar skulle det reaktiva effektuttaget fraringn kunderna raumlcka till att taumlcka det reaktiva oumlverskottet fraringn kabeln Daumlrmed kan det haumlnda att vid vissa lasttillfaumlllen inte aumlr moumljligt att reservkraftsmata LBA fack 4 Skulle i staumlllet kabelnaumltet ersaumlttas med ett likvaumlrdigt luftledningsnaumlt kommer generatorn behoumlva generera drygt 80 kvar Anledningen till detta aumlr som sagts och visats tidigare att en kabel genererar avsevaumlrt mycket mer reaktiv effekt aumln en luftledning Skulle kablarna generera mer reaktiv effekt aumln vad kunderna foumlrbrukar skulle anlaumlggningen inte kunna anslutas till ett mobilt reservkraftverk Hade det daumlremot funnits reservelverk i laumlmplig storlek paring marknaden som hade kunnat undermagnetiseras och daumlr med att ta hand om det reaktiva oumlverskott som skapats av kablarna hade situationen varit en annan Som situationen aumlr i dag maringste en viss foumlrsiktighet tillaumlmpas daring lasten aumlr liten och oumlverfoumlringsstraumlckan aumlr lite laumlngre i ett kablat mellanspaumlnningsnaumltet Skulle daumlremot elnaumltet i LBA - fack 4 varit ett luftledningsnaumlt hade inte denna begraumlnsning funnits Sammanfattningsvis kan det i detta fall konstateras att det kablade elnaumltet aumlr att foumlredra framfoumlr mot luftledningsalternativet Laumlgre braumlnslekonsumtion samt moumljlighet till ett houmlgre aktivt effektuttag aumlr naringgra av foumlrdelarna

34

9 Ekonomisk jaumlmfoumlrelse Foumlr att faring en indikation paring hur det ekonomiska utslaget kommer att se ut daring ett mellanspaumlnningsnaumltet anvaumlnds foumlr oumlverfoumlring av reservkraft har ett raumlkneexempel staumlllts upp i det tidigare anvaumlnda elnaumltet LBA-fack 4 I exemplet har sju olika fall jaumlmfoumlrts med varandra dessa aumlr

bull Oisolerad luftledning utan reservkraft bull Oisolerad luftledning med reservkraft bull Isolerad luftledning utan reservkraft bull Isolerad luftledning med reservkraft bull Kabel utan reservkraft bull Kabel med reservkraft bull Befintlig luftledning som senare ersaumltts med kabel med reservkraft

Nedan visas en foumlrklaring till de parametrar som finns med i raumlkneexemplet Dessa aumlr uppdelade i fasta respektive roumlrliga kostnader vilka summeras ihop foumlr respektive fall De fasta kostnaderna aumlr summan av de aringrliga kapital- och underharingllskostnaderna medan de roumlrliga kostnaderna aumlr kostnader foumlr reservkraft samt avbrottsersaumlttning Dessa aumlr direkt beroende av det aktuella elnaumltets avbrotts- respektive felfrekvens I denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse har alla administrativa kostnader foumlrsummats och ingen haumlnsyn har tagits till hur varumaumlrket skadas av t ex laringnga elavbrott

91 Foumlrklaring till den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen

911 Fasta kostnader

Investeringskostnad per km Investeringskostnaden avser endast mellanspaumlnningsnaumltet vilken varierar mellan olika ledningstyper Kostnaderna aumlr haumlmtade ifraringn EBR (P1) 2006 I det verkliga elnaumltet (LBA) minskar ledningsarean laumlngre ut vilket det inte kommer tas naringgon haumlnsyn till i den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen daumlr samma area har anvaumlnts till hela straumlckan Anledningen till detta aumlr att kostnaden foumlr att garing upp eller ner ett steg i area foumlr respektive ledningstyp aumlr relativt liten Alla beraumlkningar har daumlrfoumlr gjorts foumlr en representativ ledningsarea 95 mm2 Total investeringskostnad Denna visar den totala investeringskostnaden foumlr hela ledningsstraumlckan det vill saumlga kostnaden per kilometer ledning garingnger det verkliga elnaumltets laumlngd (LBA) Kapitalkostnad Investeringskostnaden som goumlrs i ett elnaumlt genererar en kostnad foumlr det kapital som aumlr investerat EON Elnaumlt tillaumlmpar en kalkylraumlnta paring 8 procent

35

Aringrlig kostnad EON Elnaumlt skriver av sina anlaumlggningar paring 40 aringr vilket ger en aringrlig kostnad genom att dela investeringskostnaden med avskrivningstiden Underharingllskostnad Underharingllskostnaden foumlr baringde oisolerad - och isolerad luftledning aumlr satt till 2 procent av investeringskostanden Foumlr jordkabel aumlr den satt till 02 procent Summa fast aringrlig kostnad Denna kostnad visar vad den aringrliga fasta kostnaden kommer vara foumlr ett elnaumlt Denna inkluderar saringledes enbart avskrivningar och underharingllskostnader

912 Roumlrliga kostnader

Avbrottsfrekvens Denna beskriver hur maringnga avbrott en viss ledningstyp har per aringr och per 100 km ledning Foumlr oisolerad luftledning aumlr antalet fel uppdelat i kvarstaringende- respektive oumlvergaringende fel Kvarstaringende fel betyder att felet maringste aringtgaumlrdas fysiskt och behoumlver sektioneras bort foumlr reparation De kvarstaringende felen aumlr 2 stycken per aringr och 100 km ledning (Roos 2005) Oumlvergaringende fel kan exempelvis vara en aringterinkoppling som orsakats av ett traumld som stoumltt till en ledning vid blaringsigt vaumlder Eftersom de oumlvergaringende felen aumlr kortvariga kommer det aldrig bli aktuellt att ansluta reservkraft i samband med dessa fel Daumlrmed tas dessa fel inte med i avbrottsfrekvensen Foumlr isolerad luftledning har de kvarstaringende felen satts till tvaring tredjedelar av avbrottsfrekvensen foumlr oisolerad luftledning (Kristiansson 2006) Foumlr kabel aumlr antalet fel uppdelade i inre fel i kabeln t ex treeing och fel som aumlr orsakade paring grund av yttre aringverkan t ex graumlvskador Eftersom baringda typerna av fel kommer resultera i ett avbrott i elleveransen summeras dessa till en gemensam avbrottsfrekvens foumlr kabel Inre fel aumlr satt till 02 och yttre fel aumlr satt 04 vilket betyder att den gemensamma avbrottsfrekvensen aumlr satt till 06 fel per aringr och 100 km kabel (Roos 2005) Felfrekvens Felfrekvensen aumlr framtagen paring foumlljande saumltt samtliga kunder som drabbats av mellanspaumlnningsfel laumlngre aumln tre minuter hos Svensk Energis medlemsfoumlretag dvs DARWin rapporterade under 2004 har tagits fram Av dessa har 75 procent ansetts kunna haumlnfoumlras till landsbygdselnaumlt Ur denna aringterstaringende stora volym har de mellanspaumlnningsfel som orsakat utebliven elleverans i tidsintervallen 12-lt24 samt gt=24 timmar sorterats ut Antalet fel som oumlverstiger 24 timmar oavsett laumlngd aumlr saring faring att de har summerats i en enda grupp Genom att dividera summan utsorterade fel med samtliga fel erharinglls felfrekvensen foumlr respektive tidsintervall Som kan ses i raumlkneexemplet i bilaga 8 aumlr dessa mycket smaring

36

Avbrottsersaumlttning Avbrottskostnaden foumlr respektive tidsintervall aumlr tagen fraringn den tabell 21 i denna rapport Foumlr att baumlttre avspegla den verkliga bilden i LBA fack 4 har 50 av de 60 kunderna placerats i kategorin smaringhus 16 A och resterande 10 kunder i gruppen smaringhus 20 A Driftkostnad reservelverk och fast kostnad elverk Dessa kostnader aumlr tagna fraringn EON Elnaumlts egen utredning om reservkraftberedskap (NUT 051016-001) Baringda kostnadsposterna avser hyra av reservelverk som ansluts paring traditionellt saumltt det vill saumlga ett reservelverk till varje naumltstation I denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse har driftkostnaden antagits vara den samma daring ett mobilt reservkraftverk anvaumlnds och elenergin oumlverfoumlrs i mellanspaumlnningsnaumltet Den fasta kostnaden antas daumlremot vara en femtedel saring stor daring ett reservelverk i snitt antas kunna foumlrsoumlrja fem naumltstationer daring elenergin oumlverfoumlrs i mellanspaumlnningsnaumltet Drifttimmar felkategori Drifttimmarna avser de antal timmar som reservelverken aumlr i drift vid respektive felkategori Dessa drifttimmar aumlr uppskattade till en genomsnittligt rimlig tidsperiod Uppskattningen aumlr gjord saring att reservelverket har anslutits och boumlrjat leverera elenergi i snitt tvaring till fyra timmar innan naringgon kund har varit spaumlnningsloumls i 12 timmar Naumlr vaumll kunderna faringtt tillbaka elleveransen med hjaumllp av ett reservkraftverk kommer inte det skadade elnaumltet behoumlva aringterstaumlllas i funktionsdugligt skick snarast moumljligt Kopplas daumlremot inte ett reservelverk in och aringterupptar elleveransen maringste elnaumltet aringterstaumlllas till funktionsdugligt skick snarast Daumlrmed antas det att tiden foumlr aringterstaumlllning kommer vara laumlngre om inte ett reservkraftverk ansluts Paring grund av ovanstaringende resonemang anses reservelverkets drifttid i snitt vara laumlngre aumln den avbrottstid som farings om inte reservelverket anslutits Drifttimmarna aumlr bestaumlmda saring att reservelverket i snitt boumlrjar leverera elenergi 9 timmar efter felet uppkom och aumlr daumlrefter i drift hela tidsperioden i respektive felfrekvens det vill saumlga efter 12 respektive 24 timmar Antal fel per aringr som oumlverstiger 12 h i LBA - fack 4 Denna aumlr beraumlknad paring foumlljande saumltt

( )2412100

FFLL

AF +sdotsdot

aringr

st (91)

daumlr AF Avbrottsfrekvensen foumlr luftledning respektive kabel (st100kmaringr) LL Ledningslaumlngden avser LBA - fack 4 (km) F12 Felfrekvensen efter 12 h vid mellanspaumlnningsfel enligt Darwin

driftstoumlrningsstatistik 2004 Svensk Energi F24 Felfrekvensen efter 24 h vid mellanspaumlnningsfel enligt Darwin

driftstoumlrningsstatistik 2004 Svensk Energi

37

Avbrottskostnad Avbrottskostnaden avser den kostnad som uppstaringr pga fel i mellanspaumlnningsnaumltet varje aringr I alternativet utan reservkraft uppstaringr kostnaden genom avbrottsersaumlttning till de kunder som drabbats av elavbrott laumlngre aumln 12 timmar I alternativet med reservkraft uppstaringr kostnaden genom att reservkraft installeras och samtliga kunder aringterfaringr elleveransen Reservkraften som installeras har som sagts tidigare en fast och en roumlrlig kostand Avbrottskostnaden beraumlknas enligt nedan Utan reservelverk

( ) AKAFAFLL

AF sdotsdot+sdotsdotsdot 24241212100

(kraringr) (92)

Med reservelverk

( )

AKFKFFLL

AF

AKDKDTFDTFLL

AF

sdotsdot+sdotsdot

+sdotsdotsdot+sdotsdotsdot

)2412(100

24241212100 (kraringr) (93)

daumlr A12 avbrottskostnaden i LBA efter 12 h (kr) A24 avbrottskostnaden i LBA efter 24 h (kr) DK driftkostnad reservelverk (krh) AK antalet kunder i LBA (st) FK fast kostnad foumlr reservelverk per kund (kr) DT drifttid foumlr reservkraftverken (h)

913 Summa kostnader per aringr Denna kostnad aumlr framtagen genom att kostnaderna foumlr den fasta- och roumlrliga delen summerats Resultatet visar vilket av alternativen som aumlr det mest ekonomiskt gynnsamma

92 Resultat

Sjaumllva beraumlkningen aumlr gjord i Excel och visas i bilaga 8 I tabell 91 nedan visas en sammanstaumlllning av de fasta roumlrliga samt summa kostnader ifraringn den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen Beraumlkningen aumlr gjord foumlr sju stycken olika fall

1 Nybyggnation av oisolerad luftledning utan anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

2 Nybyggnation av oisolerad luftledning med anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

3 Nybyggnation av isolerad luftledning utan anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

4 Nybyggnation av isolerad luftledning med anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

38

5 Nybyggnation av jordkabelanlaumlggning utan anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

6 Nybyggnation av jordkabelanlaumlggning med anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

7 Befintlig avskriven luftledning staringr kvar 20 aringr foumlr att sedan ersaumlttas med jordkabel I detta fall foumlrlaumlngs avskrivningstiden med 20 aringr i foumlrharingllande till de sex tidigare fallen Reservkraft anvaumlnds vid oplanerade elavbrott under hela perioden

Tabell 91 Kostnadsjaumlmfoumlrelse Fasta kostnader

(kraringr)

Roumlrliga kostnader

(kraringr)

Summa kostnader

(kraringr)

Fall 1 54 200 2 54 202 Fall 2 54 200 5 54 205 Fall 3 64 300 2 64 302 Fall 4 64 300 4 64 304 Fall 5 48 400 1 48 401 Fall 6 48 400 2 48 402 Fall 7 39 900 3 39 903 Som kan ses i tabell 91 ovan aumlr de fasta kostnaderna avsevaumlrt mycket stoumlrre aumln de roumlrliga Anledningen till detta aumlr att andelen elavbrott som oumlverstiger 12 timmar aumlr utslaget paring 75 procent av alla elavbrott vilka daring blir vaumlldigt faring och orsakar daumlrmed smaring kostnader totalt sett Som kan ses i den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen aumlr det i dagslaumlget inte loumlnsamt i naringgot av fallen att anvaumlnda reservkraft vid oplanerade elavbrott Det ska dock poaumlngteras att efter 1 januari 2011 aumlr det inte laumlngre tillaringtet att oplanerade elavbrott oumlverstiger 24 timmar Landets naumltaumlgare kommer daring inte kunna jaumlmfoumlra kostnader foumlr t ex reservkraft med kostnader foumlr avbrottsersaumlttning De kommer istaumlllet att bli tvungna att hitta loumlsningar som undviker dessa laringngvariga elavbrott Reservkraft i mellanspaumlnningsnaumlt erbjuder en saringdan loumlsning Som kan ses i denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse aumlr det mest loumlnsamt att laringta befintlig avskriven luftledning staring kvar 20 aringr som sedan ersaumltts med kabel foumlljt av att direkt ersaumltta samma luftledning med kabel Baringda dessa alternativ foumlrutsaumltter att ledningen aumlr framdragen saring att det paring ett enkelt saumltt garingr att foumlrlaumlgga kabeln i marken Om inte saring aumlr fallet kommer detta kostnadsbilden se annorlunda ut Med denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse kan det till sist konstateras att det kommer bli dyrare att ansluta reservkraft till de kunder som drabbas av elavbrott laumlngre aumln 12 timmar aumln att betala ut avbrottsersaumlttning fram t o m 1 januari 2011 foumlr exemplet LBA fack 4

39

10 Slutsatser

101 Slutsatser

Innan ett mobilt reservkraftverk ansluts till ett lansbyggdselnaumlt aumlr det viktigt att kaumlnna till hur stor den reaktiva genereringen fraringn det aktuella elnaumltet aumlr Hur stort det reaktiva bidraget aumlr beror paring hur stor den kapacitiva genereringen aumlr i elnaumltet Denna aumlr framfoumlrallt beroende av kabelnaumltets laumlngd desto laumlngre ju stoumlrre blir den kapacitiva genereringen Skillnaden mellan luftledning och kabel aumlr i dessa sammanhang stora och det maringste tas i beaktande innan ett mobilt reservkraftverk ansluts En kabel genererar avsevaumlrt mycket mer reaktiv effekt aumln en luftledning oavsett om luftledningen aumlr isolerad eller inte Problemet som kan uppstaring i ett kabelnaumlt aumlr att kablarna genererar mer reaktiv effekt aumln vad de anslutna kunderna foumlrbrukar Detta aumlr inget problem saring laumlnge det finns ett oumlverliggande elnaumlt som kan ta hand om det reaktiva oumlverskottet Naumlr det oumlverliggande naumltet kopplas bort och ett mobilt reservkraftverk ansluts maringste detta ensamt kunna ta hand om ett eventuellt reaktivt oumlverskott Reservkraftverk som klarar att absorbera reaktiv effekt finns inte paring marknaden i dag Daumlrmed kommer inte ett mobilt reservkraftverk att kunna anslutas till ett elnaumlt som genererar mer reaktiv effekt aumln vad de anslutna kunderna foumlrbrukar Denna risk finns enbart i kablade elnaumlt daumlr oumlverfoumlringsstraumlckan aumlr laringng och lasten relativt laringg Det aumlr svaringrt att ange naringgon generell laumlngdbegraumlnsning men aumlr lasten saring laringg som 50 kW med effektfaktorn 085 kommer den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan vara mindre aumln tre kilometer Enligt den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen som aumlr gjord i rapporten kan det konstateras att det i-dagslaumlget aldrig aumlr loumlnsamt att ansluta reservkraftverk vid ett elavbrott i LBA fack 4 Anledning till detta aumlr att den avbrottsersaumlttningen som kunder har raumltt till som varit drabbade av ett elavbrott laumlngre aumln 12 timmar aumlr laumlgre aumln den kostnad som uppstaringr daring mobila reservelverk ansluts i vaumlntan paring att felet ska bli aringtgaumlrdat Fraringn och med den 1 januari 2011 kommer det dock inte vara tillaringtet att oplanerade elavbrott aumlr laumlngre aumln 24 timmar vilket goumlr att naumltaumlgarna senast vid denna tidpunkt maringste se till att dessa laringngvariga elavbrott undviks Detta goumlr att oumlverfoumlring av mobilreservkraft i mellanspaumlnningsnaumltet kan komma bli en intressant och anvaumlndbar teknik de naumlrmsta aringren foumlr landets alla naumltaumlgare Sammanfattningsvis kan slutsatserna sammanfattas i ett antal punkter

bull Laringnga kabellaumlngder tillsammans med relativt smaring effektuttag kan generera ett oumlverskott av reaktiv effekt

bull Det finns idag inget reservkraftverk paring marknaden som kan absorbera reaktiv effekt vilket kan komma att begraumlnsa den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan

bull Fram till och med den 1 januari 2011 aumlr det troligen inte loumlnsamt att ansluta reservkraft vid ett elavbrott

bull Fraringn och med den 1 januari 2011 kommer det inte laumlngre vara tillaringtet att oplanerade elavbrott oumlverstiger 24 timmar

40

bull Oumlverfoumlring av reservkraft i mellanspaumlnningsnaumltet kan komma bli en intressant och anvaumlndbar teknik i farmtiden

102 Fortsatt arbete

I denna rapport har det foumlrutsatts att selektiviteten och utloumlsningsvillkor i elnaumlten fungerar paring avsett vis Fortsatta studier inom detta omraringde kan vara att laumlgga in fel paring olika platser i det elnaumltet som ansluts till ett mobilt reservkraftsaggregat och paring saring vis kontrollera att utloumlsningsvillkor och selektivitet fungerar paring ett tillfredstaumlllande sett I denna rapport aumlr grundtanken att ett enda mobilt reservkraftverk ska foumlrsoumlrja en mindre grupp naumltstationer vid ett elavbrott En intressant utveckling skulle vara att titta paring hur olika kraftslag som t ex mobil reservkraft tillsammans med smaringskalig vindkraft skulle kunna samverka En samverkan mellan olika kraftslag skulle med stor sannolikhet skapa nya foumlrutsaumlttningar foumlr smaringskalig ouml-drift Ytterligare fraringgestaumlllningar som skulle behoumlva utredas aumlr hur elkvaliteacuten paringverkas i ett ouml-driftsnaumlt Haumlr skulle det vara intressant att se hur olika typer av kraftkaumlllor enskilt paringverkar elkvaliteacuten samt hur flera kraftkaumlllor som samverkar paringverkar elkvaliteacuten Naumlr mobila reservelverk ansluts i en naumltstation foumlr t ex underharingllsaringtgaumlrder goumlrs detta i princip uteslutande genom att spaumlnningen bryts under in- och urkopplingstiden Detta genererar tvaring planerade elavbrott som maringste aviseras till alla beroumlrda kunder Dessa planerade elavbrott skulle kunna undvikas om en fasningsutrustning anvaumlnts vid inkopplingen Paring detta saumltt skulle landets alla naumltaumlgare paring ett enkelt saumltt kunna goumlra t ex underharingllaringtgaumlrder utan att naringgra kunder behoumlver drabbas av elavbrott Detta aumlr ett omraringde som kaumlnns viktigt och borde utredas Vad som aumlven aumlr av intresse foumlr framtiden aumlr att ta fram riktlinjer foumlr hur mobil reservkraft i mellanspaumlnningsnaumlt ska hanteras Naringgon form av regelverk som branschen kan ta till sig och arbeta efter hade underlaumlttat anvaumlndandet inom detta omraringde

41

11 Referenser [1] Alfredsson Alf Cronqvist Anders (1996) ElkrafthandbokenElmaskiner [2] Andersson Leif Blomqvist Hans (1997) Elkraftsystem del 1 [3] Birkouml Thomas (2005) bilder paring olika typer av luftledning

httpwwwsofnetorgindexasplev=2593amptyp=1 adressen kontrollerad 2006-07-10

[4] Elektroskandia (2006) Bild paring en 3-ledare mellanspaumlnnings kabel

httpwwwelektroskandiasecatalogaspxcid=70amphid=969ampuid=4710amppid=21518pnlPDetails adressen kontrollerad 2006-07-10

[5] Elforsk (1995) EBR Mobila Reservkraftverk utgiven av Elforsk [6] Eliasson Christer (2006) EON Elnaumlt Sverige AB Lokalnaumltsplanerare

personligt samtal 2006-06-28 [7] Energimarknadsinspektionen (2006) Naumltanslutningar och avgifter

httpwwwenergimarknadsinspektionensetemplatesPage____44aspx adressen kontrollerad 2006-07-11

[8] Energimyndigheten (2005) Utveckling av naumltpriser 1 jan 1997 - 1 jan 2005

Publikationen tillgaumlnglig paring httpwwwstemseWEBSTEMEx01SwensfPageGenerator01OpenAgentampSearchType=2ampAll=True adressen kontrollerad 2006-08-02

[9] GENETECH (2006) Bild paring reservelverk

httpwwwgenetechseseprodmobilahtml adressen kontrollerad 2006-08-01

[10] Hagelin Carl-Goumlran (2006) ABB Reservkraft Vaumlsterarings personligt samtal

2006-07-25 [11] Hjalmar Peter (2005) Utredning om mobil reservkraft EON Elnaumlt

NUT-050524-021

42

[12] Johansson Jonas (2006) PhD Student IEA Lunds Tekniska Houmlgskola personligt samtal 2006-11-09

[13] Kristiansson Gert (2006) delprocessledare foumlr anlaumlggningsprojekt paring EON

Elnaumlt [14] Krynell Julius (2006) Reservkraftsansvarig EON Elnaumlt Sverige AB

personligt samtal 2006-08-11 [15] Lindahl Sture (2006) Professor IEA Lunds Tekniska Houmlgskola personligt

samtal 2006-11-09 [16] Melin Ulf (2006) EON Elnaumlt Sverige AB Kundansvarig paring

marknadsenheten personligt samtal 2006-08-18 [17] Onninens produktkatalog 2006) finns tillgaumlnglig paring

httpwwwonninensedownload184218cb10a83f43c2780001132Flik_2_Elnatsmaterielpdf adress kontrollerad 2006-08-15

[18] Petterson Aringke- Blomqvist Hans (1986) Elkraft teknisk handbok del 1

Allmaumln del [19] Regeringskansliet (2006) Nya regler om leveranssaumlkra elnaumlt

httpwwwregeringensesbd108a57260 adress kontrollerad 2006-06-08 [20] Roos Fredrik (2005) lic-avhandling Electricity Supply Reliability [21] Samuelsson Olof (2006) Docent IEA Lunds Tekniska Houmlgskola personligt

samtal 2006-08-23 [22] SCB (2002) Energiundersoumlkning foumlr jordbruket avseende 2002

httpw36scbsestatistikOVOV0020_dokumentEnergiundersokning_2002doc adress kontrollerad 2006-07-04

[23] Siemens PTI (2006) Information om PSSE

httpwwwpti-uscomptisoftwarepsseindexcfm adressen kontrollerad 2006-07-20

43

[24] Statens energimyndighet (2005) Erfarenheter efter Gudrun - Reservkraft prioritering och ouml-drift med reservkraft ER 200532 Publikationen finns tillgaumlnglig paring httpwwwstemseWEBSTEMEx01SwensfPageGenerator01OpenAgentampSearchType=2ampFuncParm1=11ampFuncParm2=1ampSearchString=gudrunampSearchStringFromDate=ampSearchStringToDate=ampAll=True adressen kontrollerad 2006-08-02

[25] Stenborg Bertil (1997) Elkraftsystem del 1 [26] Svenska Kraftnaumlt (2005a) Svenska Kraftnaumlts verksamhet

httpwwwsvksewebPageaspxid=2221 adress kontrollerad 2006-06-07 [27] Svenska Kraftnaumlt (2005b) Svenska Kraftnaumlts aringrsredovisning 2005

httpwwwsvksewebPageaspxid=5242 adress kontrollerad 2006-08-11

44

12 Appendix Bilaga 1 Eon elnaumlts indelning av olika kundkategorier med avseende paring Velanderkonstanter och effektfaktor Bilaga 2 Matlabkod som anvaumlnts till raumlkneexemplet vid jaumlmfoumlrelsen mellan luftledning och kabel Bilaga 3 Beraumlkning av inparametrar till PSSE foumlr det generella naumltet Bilaga 4 Geografiskt karta oumlver LBA fack 4 haumlmtade fraringn Facilplus Bilaga 5 Normalkopplingsschema LBA fack 4 Bilaga 6 Beraumlkning av inparametrar till PSSE foumlr det verkliga naumltet Bilaga 7 Resultaten fraringn beroumlkningen i det verkliga naumltet visat i en schemarisk bild Bilaga 8 Beraumlkningar gjorda foumlr den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen Bilaga 9 Tabell oumlver ABBs standardtransformatorer

V elander-konstant k1

V elander-kons tant k2

Foumlrbruknings-staumllletyp

U ppvaumlrm nings-kod

T ext D C O N ST1 D C O N ST2

C O SFI

B lank t O ALLM AumlN KU R VA 0000286 00133 09Industri ED M IN D R E IN DU STR IER M ED ELVAumlR M E 0000368 00497 092Industri EVL M IN D R E IN DU STR IER M ED ELVAumlR M E 0000368 00497 092Industri O M IN D R E IN DU STR IER U TAN ELVAumlR M E 000029 01017 085Industri U E M IN D R E IN DU STR IER U TAN ELVAumlR M E 000029 01017 085Industri VPA M IN D R E IN DU STR IER U TAN ELVAumlR M E 000029 01017 085Industri VPE M IN D R E IN DU STR IER M ED ELVAumlR M E 0000368 00497 092JO R D BR U K ED LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K EO LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K EVL LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K O LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K U E LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K VPA LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K VPE LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K VPJ LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09LG H M EO FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097LG H M U E FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093SH ED D IR EKTEL AumlLD R E AumlN ELAK 0000308 00111 098SH EO D IR EKTEL ELAK 0000408 00126 098SH EVL ELPAN N A KO N VER TER IN G 0000319 00187 096SH U E T YPKU R VO R R EN H U SH AringLLSEL 0000286 00133 09SH VPA VAumlR M EPU M P -FR AringN LU FT (V ID LAringG A T EM P N YT TJAS EJ ELVAumlR M E) 0000384 00164 093SH VPE VAumlR M EPU M P -U TELU FT M ED ELV (V ID LAringG A TEM P N YTT JAS ELVAumlR M E) 0000536 00161 097SH VPJ VAumlR M EPU M P - YTJO R D (O M VP EJ KLAR AR VAumlR M EN N YT TJAS EJ ELVAumlR M E) 0000314 00144 093Ouml VR ED O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - M ED ELVAumlR M E 0000402 00286 096Ouml VR EVL O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09Ouml VR O O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09Ouml VR U E O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09Ouml VR VPA O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09FAST Blank t ALLM AumlN KU R VA 0000286 00133 09FAST ED FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097FAST EO FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097FAST EVL FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097FAST O FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST O FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST U E FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST VPA FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST VPE FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097

I SAP IS-U

Bilaga 1 Indelning av kundkategorier

Bilaga 1 forts Velander-konstant k1

Velander-konstant k2

Foumlrbruknings-staumllletyp

Uppvaumlrmnings-kod

Text DCONST1 DCONST2

COSFI

FAST VPJ FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093KOLL Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09KOLL ED FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL EO FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL EVL FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL UE FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093KOLL VPA FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093KOLL VPE FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL VPJ FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093GBEL Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09OMAumlT Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09MAST Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09TILLF Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09TILLF ED DIREKTEL AumlLDRE AumlN ELAK 0000308 00111 098TILLF EO ELPANNA KONVERTERING 0000319 00187 096TILLF EVL ELPANNA KONVERTERING 0000319 00187 096TILLF O TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF UE TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF VPA TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF VPE TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF VPJ TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09HAND ED KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND EO KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND EVL KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND O KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND UE KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND VPA KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND VPE KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND VPJ KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09FH ED SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH EO SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH EVL SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH O SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH UE SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH VPA SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH VPE SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH VPJ SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098

I SAP IS-U

Bilaga 2 Matlabkod kabel u=11000 Langd=10 area=95 L=031 induktans [mHkm] fi=318 cos fi=085 ra=28264 resistiviteten i msp-kablen (AL) [ohmmm^2km] C=03310^-6kapacitansen i en 95mm^2 12 kV kabel Ericssons kabelhandbok R=(raarea)Langd ledar resistansen i punkten [ohm] Ericssons kabelhandbok XL=2pi50L10^-3Langd induktiva reaktansen i punkten [ohmkm] Ericssons kabelhandbok Qc2=2pi50(C2)u^2Langd kapacitansen som skapas i halva msp-kabeln [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 30 P=(5010^3) Aktivt effekt i punkten 5 [W] S=Pcos((fipi)180)skenbar effekt i punkten 5 [VA] Q=(S^2-P^2)^(12)reaktiv effekt i punkten 5 [VAr] Pf=R(Pu)^2+R((Q-Qc2)u)^2 Foumlrlust av aktiv effekt i hsp-kabel [W] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 31 Qf=XL(Pu)^2+XL((Q-Qc2)u)^2-(2Qc2) Foumlrlust av reaktiv effekt i msp-kabel [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 33 QnettoKabel=Q+Qf Luftledning Lluft=1085 XLluft=2pi50Lluft10^-3Langd Cluft=000910^-6 Qc2luft=2pi50(Cluft2)u^2Langd kapcitansen som skapas i halva hsp-luftledningen [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 30 PfLuft=R(Pu)^2+R((Q-Qc2luft)u)^2 Foumlrlust av aktiv effekt i hsp-kabel [W] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 31 QfLuft=XLluft(Pu)^2+XLluft((Q-Qc2luft)u)^2-(2Qc2luft) Foumlrlust av reaktiv effekt i hsp-kabel [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 33 QnettoLuft=Q+QfLuft

Ubas (kV) 11Sbas (MVA) 10

Kabel AXKJ 39525

Laumlngd=2 km Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 2 064 031 0194779 00000003 00001885 00528926 00160974 00022808

Laumlngd=4 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 4 128 031 0389557 00000003 0000377 01057851 00321948 00045616

Laumlngd=6 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 6 192 031 0584336 00000003 00005655 01586777 00482923 00068424

Laumlngd=8 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 8 256 031 0779115 00000003 0000754 02115702 00643897 00091232

Laumlngd=10 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 10 32 031 0973894 00000003 00009425 02644628 00804871 0011404

Luftledning FeAl 99

Laumlngd=2 km Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 2 0672 1126 0707487 61E-09 3833E-06 00555372 005847 4638E-05

Laumlngd=4 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 4 1344 1126 1414973 61E-09 7665E-06 01110744 01169399 9275E-05

Laumlngd=6 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 6 2016 1126 212246 61E-09 115E-05 01666116 01754099 00001391

Laumlngd=8 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 8 2688 1126 2829947 61E-09 1533E-05 02221488 02338799 00001855

Laumlngd=10 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 10 336 1126 3537433 61E-09 1916E-05 0277686 02923499 00002319

Bilaga 3 Generellt naumlt

Bilaga 3 forts

Transformatorer

Maumlrkeffekt (MVA) Kopplingsart Maumlrksp (kV) er () ex () ez () R (ohm) X (ohm) R (pu) X (pu)

1 [MATSTAT_LSP04200] 2 [MATSTAT_MSP11000] 08 Dyn 11 11 0 52 52 0 7865 0 0653 [MOTSTAT_MSP11000] 4 [MOTSTAT_LSP04200] 02 Dyn 11 11 0 38 38 0 2299 0 19

Belastningar

P (MW) Q (Mvar) (effekfaktor = 085) Detta aumlr baumlsta scenario005 003101 0062015 0093

Bilaga 4 Geografisk karta oumlver LBA fack 4 haumlmtad fraringn Facilplus

Naumltstationer kopplade till mobilt reservkraftverk

500 m

Foumlrdelningsstation (LBA)

Placering och anslutning av mobilt reservelverk

Bilaga 5 Normalkopplingsschema LBA fack 4

Bilaga 6 Verkligt naumlt

Ubas (kV) 11Sbas (MVA) 10

Ledningar (kabel) En-ledare triangel

Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [LBA-097_MSP 11000] 3 [LBA-049_MSP 11000] AXCEL 39525 202 06464 031 01967265 00000003 0000190381 00534215 00162584 0002303604 3 [LBA-049_MSP 11000] 4 [LBA-050_MSP 11000] AXCEL 39525 183 05856 031 01782226 00000003 0000172473 00483967 00147291 0002086929 4 [LBA-050_MSP 11000] 5 [LBA-070_MSP 11000] AXCEL 32510 076 0912 038 00907292 000000019 453646E-05 00753719 00074983 0000548912 5 [LBA-070_MSP 11000] 6 [LBA-093_MSP 11000] AXCEL 15016 0745 0477545 041 00959599 000000023 538312E-05 00394665 00079306 0000651357 6 [LBA-093_MSP 11000] 7 [LBA-098_MAP 11000] AXCEL 32510 076 0912 038 00907292 000000019 453646E-05 00753719 00074983 0000548912 7 [LBA-098_MAP 11000] 8 [LBA-053_MSP 11000] AXCEL 32510 066 0792 038 00787911 000000019 393956E-05 00654545 00065117 0000476686

6775

LBA -Fack 4 Luftledning

Ledningar (Luftldning) Fasplacering horisontell

Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu) 2 [LBA-097_MSP 11000] 3 [LBA-049_MSP 11000] FeAl 99 202 067872 1126 07145615 61E-09 387107E-06 00560926 00590547 4684E-05 3 [LBA-049_MSP 11000] 4 [LBA-050_MSP 11000] FeAl 99 183 061488 1126 06473503 61E-09 350696E-06 00508165 00535 424342E-05 4 [LBA-050_MSP 11000] 5 [LBA-070_MSP 11000] FeAl 31 076 08132 1173 02800667 61E-09 145644E-06 00672066 0023146 17623E-05 5 [LBA-070_MSP 11000] 6 [LBA-093_MSP 11000] FeAl 49 0745 049915 1173 02745391 61E-09 14277E-06 00412521 00226892 172751E-05 6 [LBA-093_MSP 11000] 7 [LBA-098_MAP 11000] FeAl 31 076 08132 1173 02800667 61E-09 145644E-06 00672066 0023146 17623E-05 7 [LBA-098_MAP 11000] 8 [LBA-053_MSP 11000] FeAl 31 066 07062 1173 02432158 61E-09 126481E-06 00583636 00201005 153041E-05

6775

Bilaga 6 forts

Transformatorer

Maumlrkeffekt (MVA) Kopplingsart Maumlrksp (kV) er () ex () ez () R (ohm) X (ohm) R (pu) X (pu)

1 [LBA-097_LSP 04200] 2 [LBA-097_MSP 11000] 0315 Dyn 11 11 114 412 4274809937 438 1583 036 131 3 [LBA-049_MSP 11000] 301 [LBA-049_LSP 04200] 01 Dyn 11 11 145 373 4001924537 17545 45133 145 373 4 [LBA-050_MSP 11000] 401 [LBA-050_LSP 04000] 02 Dyn 11 11 13 378 3997299088 7865 22869 065 189 5 [LBA-070_MSP 11000] 501 [LBA-070_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 6 [LBA-093_MSP 11000] 601 [LBA-093_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 7 [LBA-098_MAP 11000] 701 [LBA-098_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 8 [LBA-053_MSP 11000] 801 [LBA-053_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668

Belastningar

P (MW) Q (Mvar) Antal kunder (st)

LBA-097 00108 00044 6LBA-049 00497 0025 14LBA-050 00587 00232 15LBA-070 00356 00103 7LBA-093 00061 00029 2LBA-098 00127 00036 7LBA-053 00299 00063 9

Totalt 02035 00757 60

Bilaga 7 Resultaten fraringn det verkliga elnaumltet

Bilaga 7 forts

Laumlngd LBA (km) 667 Avskrivningstid led (aringr) 40 Avskrivningstid ledning (aringr) 60Antal kunder (st) 60

Luftledning (blank) Luftledning (belagd) KabelUtan reservkraft Med reservkraft Utan reservkraft Med reservkraft Utan reservkraft Med reservkraft Luft 20aringr+ kabel 40 aringr

Fasta kostnader

Investeringskostnad per km (krkm) (mellanspaumlnningsnaumltet) 173000 173000 205000 205000 250000 250000 250000Total investeringskostnad (kr) 1153910 1153910 1367350 1367350 1667500 1667500 1667500Kapitalkostnad 8 92313 92313 109388 109388 133400 133400 133400Aringrlig kostnad (kr) 31156 31156 36918 36918 45023 45023 30015

Underharingllskostnad (kraringr) 230782 230782 27347 27347 3335 3335 9916

Summa fast aringrlig kostnad (kraringr) 54234 54234 64265 64265 48358 48358 39931

Roumlrliga kostnader Avbrottsfrekvens (antal fel(100 km aringr)) 2 2 1333333333 1333333333 06 06 1066666667

F 12 (felfrekvens efter 12 timmar) 0000162 0000162 0000162 0000162F 24 (felfrekvens efter 24 timmar) 0000083 0000083 0000083 0000083F 48 (felfrekvens efter 48 timmar) 0000000 0000000 0000000 0000000F 72 (felfrekvens efter 72 timmar) 0000000 0000000 0000000 0000000

Avbrottsersaumlttning efter 12 timmar (krkund) 800 800 800 800Avbrottsersaumlttning efter 24 timmar (krkund) 1765 1765 1765 1765Avbrottsersaumlttning efter 48 timmar (krkund) 2719 2719 2719 2719Avbrottsersaumlttning efter 72 timmar (krkund) 4007 4007 4007 4007

Driftskostnad reservelverktimme och kund (krh) 625 625 625 625Fast kostnad elverk (transport osv) (krkund) 1320 1320 1320 1320

Drift timmar felkategori F 12 (h) 15 15 15 15Drift timmar felkategori F 24 (h) 36 36 36 36Drift timmar felkategori F 48 (h) 60 60 60 60Drift timmar felkategori F 72 (h) 100 100 100 100

Antalet fel per aringr som oumlverstiger 12 h i LBA-fack 4 (staringr) 000003 000002 000001Avbrottskostnad (kraringr) 221 531 148 354 066 223 283

Summa kostnader per aringr (kraringr) 5423598 5423908 6426693 6426899 4835816 4835973 3993390

Bilaga 8 Ekonomi

Bilaga 8 forts

DARWin driftstoumlrningsstatistik 2004 Svensk energi

12 kV 24 kV SummaSumma (75)Totalt antal drabbade kunder lt 3 min (st) 2640403 1011406 3651809 2738857Totalt antal fel lt 3 min (st) 2827 13923 16750

Totalt antal drabbade kunder 12 - lt 24 h (st) 383 61 444Totalt antal drabbade kunder gt 24 h (st) 200 28 228

Andel drabbade kunder 12 - lt 24 h 162E-04Andel drabbade kunder gt 24 h 832E-05

Andel drabbade kunder 12 - lt 24 h () 00122Andel drabbade kunder gt 24 h () 00062

Antal drabbade kunder per MSP fel lt 3minl (st) 21802

Bilaga 9 ABBs standardtransformatorer

4

mobil reservkraft fungerar Detta foumlljs i kapitel 8 av en genomgaringng av de beraumlkningar som gjorts i rapporten samt en presentation av de beraumlknade resultaten I kapitel 9 goumlrs en ekonomisk jaumlmfoumlrelse som visar var det aumlr mest loumlnsamt att ansluta mobil reservkraft i haumlndelse av ett elavbrott Slutsatser och rekommendationer till fortsatt arbete finns i kapitel 10 Slutligen foumlljer referenslista i kapitel 11 och daumlrefter appendix i kapitel 12

5

2 Bakgrund

21 Elnaumltets uppbyggnad

Det svenska elnaumltet brukar vanligtvis delas in i tre nivaringer stam- regional- samt lokalnaumlt Svenska Kraftnaumlt som aumlr systemansvarig myndighet ansvarar foumlr att det finns en balans mellan produktion och foumlrbrukning samt att det finns en driftsaumlker sammanharingllning av systemet Svenska Kraftnaumlt foumlrvaltar och driver stamnaumltet det vill saumlga kraftledningar foumlr 220 kV och 400 kV med tillhoumlrande anlaumlggningar samt utlandsfoumlrbindelser (Svenska Kraftnaumlt 2005a) Regionnaumlten oumlverfoumlr elenergin paring spaumlnningsnivaringer mellan 30 - 130 kV och aumlr den sammanbindande laumlnken mellan stamnaumltet och de lokala elnaumlten Till regionnaumlten kan dock vissa stoumlrre energikraumlvande industrier anslutas direkt Regionnaumlten aumlgs och foumlrvaltas av regionala naumltaumlgare Lokalnaumlten aumlgs och foumlrvaltas av lokala naumltaumlgare och sammankopplar regionnaumlten med slutanvaumlndare i spaumlnningsintervallet 04-20 kV Lokalnaumlten aumlr uppbyggda paring olika saumltt beroende paring om de aumlr lokaliserade i taumltort eller landsbygd I taumltorter aumlr elnaumltet till stoumlrsta del nedgraumlvt i marken medan det paring landsbygden aumlr vanligare med luftledning Det ska dock poaumlngteras att det i vissa delar av landet satsas stora summor paring att ersaumltta luftledning med kabel paring landsbygd En annan stor skillnad mellan taumltort och glesbygd aumlr att omkopplingsmoumljligheter vid t ex stoumlrningar eller underharingll aumlr betydligt mer begraumlnsade paring landsbygden aumln i taumltorterna

22 Naumltavgifter och avbrottsersaumlttning

221 Naumltavgifter

Naumltavgifter foumlr traditionella laringgspaumlnningsabonnemang aumlr uppdelade i tvaring delar en fast och en roumlrlig Den fasta delen styrs av vilken huvudsaumlkring kunden har vilket betyder att ju stoumlrre huvudsaumlkring och daumlrmed maximalt effektuttag kunden har desto houmlgre fast pris betalar kunden per aringr Den roumlrliga delen styrs av hur mycket elenergi kunden foumlrbrukar Riksdagen beslutade aringr 2002 att under en femaringrsperiod utjaumlmna naumltavgifterna saring att de kommer vara lika stora regionalt Detta betyder att naumltavgifterna i soumldra Sverige senast aringr 2007 skall vara lika stora foumlr kunder med likvaumlrdiga abonnemang (Energimyndigheten 2005) Naumlr daumlremot en ny laringgspaumlnningskund ska anslutas till elnaumltet varierar anslutningsavgiften beroende paring hur elnaumltet ser ut i omraringdet (Energimarknadsinspektionen 2006)

222 Avbrottsersaumlttning

Efter maringnga aringr med aringterkommande laringnga elavbrott har Sveriges Riksdag beslutat att fraringn och med den 1 januari aringr 2006 infoumlra nya regler som avser att staumlrka konsumenternas staumlllning De nya reglerna i ellagen aumlr i foumlrsta hand taumlnkta att staumlrka husharingllens och foumlretagens raumltt till en rimlig kompensation foumlr de problem som uppstaringr

6

vid ett elavbrott De nya reglerna ska aumlven hjaumllpa till att oumlka investeringstakten i elnaumlten och paring det saumlttet goumlra dem saumlkrare De nya reglerna foumlr avbrottsersaumlttning innebaumlr att kunden har raumltt till en schablonmaumlssig ersaumlttning efter 12 timmars elavbrott Den slutliga ersaumlttningen avgoumlrs av elavbrottets totala laumlngd Ersaumlttningen kan dock inte bli laumlgre aumln 2 tvaring procent av ett prisbasbelopp avrundat till naumlrmaste houmlgre hundratal och som houmlgst 300 procent av den totala aringrliga naumltavgiften per avbrott I de tidigare villkoren hade kunden endast moumljlighet att faring ersaumlttning motsvarande 100 procent av den aringrliga fasta naumltavgiften en garingng per aringr oavsett antal avbrott (Regeringskansliet 2006) Enligt den nya lagen kan drabbade kunder ansoumlka om skadestaringnd precis som tidigare Om skadestaringnd beviljas skall avbrottsersaumlttningen avraumlknas fraringn skadestaringndet I tidigare villkor avraumlknades inte avbrottsersaumlttningen fraringn skadestaringndet Ytterligare en aumlndring som tillkommit i den nya ellagen aumlr att naumltaumlgarna aumlr skyldiga att informera sina kunder om sin raumltt till avbrottsersaumlttning om de varit drabbade av ett elavbrott laumlngre aumln 12 timmar (Regeringskansliet 2006) Foumlr att faring en uppfattning om hur stor ersaumlttningen aumlr vid ett laumlngre elavbrott har EON Elnaumlt sammanstaumlllt en tabell foumlr de vanligaste prislistorna som beskriver avbrottsersaumlttningen foumlre och efter 31 december aringr 2005 (Melin 2006)

Tabell 21 Avbrottsersaumlttning foumlre och efter 31 december 2005

Som kan laumlsas i tabell 21 ovan har avbrottsersaumlttning oumlkat avsevaumlrt sedan aringrsskiftet 20052006 Detta kommer sjaumllvklart att staumllla houmlgre krav paring naumltaumlgarna i form av oumlkad leveranssaumlkerhet

Exempel paring avbrottsersaumlttning Som raumlkneexempel tas 20 stycken smaringhus med 16A huvudsaumlkring i glesbyggd som blir utan elleverans under drygt ett dygn Foumlre 31 december 2005 Ersaumlttning 2005 kr586029320 =sdot= Efter 31 december 2005 Ersaumlttning 2006 kr32000160020 =sdot=

7

Som kan ses i raumlkneexemplet ovan har ersaumlttning oumlkar med 26 140 kr vilket motsvarar en oumlkning med 446 I ellagen finns det ytterligare foumlraumlndringar som kommer faring stor inverkan paring hur naumltaumlgare kommer att behoumlva foumlraumlndra sitt arbete framoumlver foumlr att undvika laringngvariga elavbrott Den stoumlrsta foumlraumlndringen aumlr framfoumlrallt att det inte kommer bli tillaringtet med oplanerade elavbrott som oumlverstiger 24 timmar fraringn och med den 1 januari 2011 (Regeringskansliet 2006) Det betyder att de kraftbolag som inte klarar denna graumlns kommer att bryta mot lagen Det finns idag inga angivna sanktioner foumlr de kraftbolag som bryter mot 24 timmarsgraumlnsen men med stor sannolikhet kommer det paring ett eller annat saumltt kosta kraftbolagen pengar varje garingng det intraumlffar Lyckas kraftbolagen inte undvika denna typ av avbrott kommer detta sjaumllvklart bli baringde arbetsamt och kostsamt i framtiden

8

3 Anvaumlndning av mobil reservkraft Mobil reservkraft anvaumlnds runt om i Sverige i dag och en stor anvaumlndargrupp aumlr landets alla naumltaumlgare Reservkraften anvaumlnds i foumlrsta hand till att foumlrse kunder med elenergi daring deras ordinarie elleverans inte aumlr tillgaumlnglig beroende paring ett fel eller en planerad underharingllsaringtgaumlrd i elnaumltet Naumlr ett reservkraftverk kopplas in i en del av elnaumltet som kan vara av varierande storlek fraringnskiljs det fraringn oumlvriga elnaumltet och bildar tillsammans med reservkraftverket en egen ouml Vid denna typ av distributionssaumltt brukar begreppet ouml-drift anvaumlndas Enligt Svenska Kraftnaumlts Aringrsredovisning 2005 (Svenska kraftnaumlt 2005b) innebaumlr ouml-drift att rdquoett elsystem inom ett begraumlnsat geografiskt omraringde drivs lokalt (produktion

oumlverfoumlring och konsumtion av el) Omraringdet kan ha kopplats bort automatiskt fraringn det

oumlvriga naumltet eller kan ha planerats foumlr ouml-driftrdquo

31 Anvaumlndning av reservkraft idag

Naumlr reservkraft anvaumlnds i dag av naumltbolag kopplas dessa ofta in i naumltstationens laringgspaumlnningsstaumlllverk (LSP-staumlllverk) daumlr transformatorn fraringnkopplas Reservkraften levereras sedan ifraringn LSP-staumlllverket ut till kund utan att transformeras upp eller ner till en annan spaumlnningsnivaring Se bild 31 nedan

Bild 31 Anslutning av reservelverk daumlr transformatorn kopplas bort

Storleken paring de reservelverk som ska anslutas bestaumlms av foumlrutom lasten tillaringten distorsion oumlnskad livslaumlngd samt den omgivande miljoumln Eftersom ett reservelverk behoumlver kylning under drift kommer en houmlg omgivningstemperatur medfoumlra att maskinen inte kommer att kunna belastas lika mycket som under normala miljoumlfoumlrharingllanden Livslaumlngden foumlr ett reservkraftverk bestaumlms till stoumlrsta del av underharingll last och temperatur (Elforsk 1995) Paring EON Elnaumlt bedoumlms ett reservelverk ha 10 000 ndash 15 000 drifttimmar under sin tekniska livslaumlngd Reservelverken som anvaumlnds i genomsnitt 400 timmar per aringr har daumlrmed en beraumlknad livslaumlngd mellan 25 och 375 aringr (Krynell 2006) Foumlr att faring en uppfattning om hur stort ett mobilt reservkraftverk aumlr visas nedan bilder paring tvaring olika verk

9

Bild 32 Tvaring olika storlekar paring reservelverk tv 115 kVA och th 556 kVA (GENETECH 2006)

Reservkraftverket till vaumlnster i bild 32 ovan aumlr det mindre av dem tvaring och har en effekt paring 115 kVA medan de houmlgra aumlr det stoumlrre och har en effekt paring 556 kVA Baringda reservelverken har anslutningsspaumlnningen 400 V Aumlven om bild 32 inte aumlr skalenlig aumlr det enkelt konstaterat att det houmlgra reservelverket aumlr avsevaumlrt stoumlrre och klumpigare Vad som skiljer ovanstaringende reservelverk aringt framgaringr av de tekniska data som presenteras i tabell 31 nedan

Tabell 31 Teknisk data foumlr ovanstaringende reservelverk Modell Effekt

(kVA)

Dimensioner

LBH (mm)

Vikt

(kg)

Tankvolym

(l)

Braumlnslekonsumtion

vid fullast

(lh)

GTC 100M 115 421019201580 1950 150 2241 GTV 510M 556 648023602600 6500 430 1044 Som kan ses i tabell 31 ovan skiljer det en hel del mellan de tvaring olika verken Det lilla elverket har en effekt paring 115 kVA och vaumlger 1950 kg vilket innebaumlr att det kan transporteras ut paring plats med hjaumllp av en stoumlrre transportbil Det stoumlrre elverket som har en effekt paring 556 kVA kraumlver lastbilstransport Baringda elverken garingr att faring i ett utfoumlrande som tillaringter en transporthastighet paring 80 kmh Dessa reservelverk aumlr taumlnkta att anslutas till naumltstationer i glesbygdsomraringden daumlr framkomligheten paring vaumlg kan vara begraumlnsad Aumlr detta fallet saring kommer ett stoumlrre och tyngre reservelverk bli svaringrare att placera ut aumln ett laumlttare som bara vaumlger en tredjedel saring mycket Ett mindre reservelverk kommer daumlremot ha svaringrare att klara av en stoumlrre effekt vilket ibland faringr som konsekvens att ett stoumlrre reservelverk maringste anvaumlndas foumlr att kunna foumlrse anlaumlggningen med reservkraft Ytterligare en sak som maringste tas i beaktande naumlr reservkraft kopplas in aumlr braumlnslekonsumtionen vilken aumlr relativ stor vid fullt effektuttag Som kan beraumlknas i tabell 31 ovan kommer baringda reservelverken behoumlva tankas efter fyra till sex timmars drift paring full effekt Det aumlr dock inte saring vanligt att reservelverken koumlrs paring full effekt utan koumlrs oftast paring en laumlgre effekt saring att oumlverbelastning undviks Detta goumlr att braumlnsleparingfyllning inte behoumlver goumlras lika ofta och kan straumlckas ut till cirka 12 timmar (Statens energimyndighet 2005)

10

32 Framtida anvaumlndning av reservkraft

Vid reservkraftsmatning av ett stoumlrre omraringde daumlr ett flertal naumltstationer aumlr inblandade kraumlvs det lika maringnga reservkraftverk som naumltstationer foumlr att aringterstaumllla elleveransen Detta aumlr baringde tidsoumldande och kostsamt daring det kraumlvs ett antal transporter och personal foumlr att koppla in dessa reservelverk i respektive naumltstation Dessutom kommer braumlnsleparingfyllning att bli kostsam daring det kraumlvs att reservelverken tankas flera garingnger per dygn Foumlr att baumlttre kunna saumlkerhetsstaumllla att naumltbolag som t ex EON Elnaumlt ska klara den tidigare naumlmnda 12- timmarsgraumlnsen skulle ett alternativ vara att oumlverfoumlra reservkraft i det befintliga mellanspaumlnningsnaumltet som sammankopplar naumltstationerna i det drabbade omraringdet Detta aringskaringdliggoumlrs i bild 33 nedan Alternativet kan vara en loumlsning istaumlllet foumlr att bygga dyrare elnaumlt som t ex har moumljlighet att reservmatas fraringn ett naumlrliggande elnaumlt

Bild 33 Reservkraftverk som oumlverfoumlr elenergin i mellanspaumlnningsnaumltet

Genom att endast installera ett reservkraftverk som ensamt levererar elenergi till kunderna vid utebliven elleverans istaumlllet foumlr att installera ett reservkraftverk i varje naumltstation kommer avbrottstiden kunna foumlrkortas avsevaumlrt Daumlrmed kommer kunderna vara mer noumljda och naumltbolagen kommer enklare att kunna klara 12-timmarsgraumlnsen och daumlrmed undvika utbetalning av avbrottsersaumlttning Andra foumlrdelar med denna typ av reservkraftsoumlverfoumlring aumlr att braumlnslehanteringen kommer att foumlrenklas avsevaumlrt om endast ett reservelverk ska tankas istaumlllet foumlr t ex fem stycken Enligt EON Elnaumlts egen utredning om mobil reservkraft menar foumlretaget att det fraringn branschens sida behoumlver tas fram instruktioner och speciella aggregat med relaumlskyddsfunktioner foumlr att nyttja reservkraft paring spaumlnning oumlver 1000 V Eftersom detta aumlr naringgot nytt i branschen finns ocksaring behov av regler foumlr hanteringen av reservkraft oumlver 1000 V om detta ska bli ett alternativ i framtiden EON Elnaumlt menar dock att potentialen aumlr stor inom detta omraringde och att arbetet borde paringskyndas (Hjalmar 2005)

11

4 Kunder Det finns maringnga olika typer av kunder paring landsbygden allt fraringn sommarstugor till mindre industrier med varierande laster som staumlller olika krav paring de mobila reservelverken En av de mest begraumlnsande faktorerna aumlr effektbehovet som skiljer sig avsevaumlrt aringt mellan olika kundgrupper daumlr uppvaumlrmningen i regel har den stoumlrsta inverkan Uppvaumlrmningen varierar kraftigt mellan en villa som vaumlrms upp med el och ett annat mindre elenergikraumlvande alternativ vilket betyder att olika stora omraringden kan foumlrses med reservkrafts beroende paring uppvaumlrmningsform Paring landsbygden daumlr reservelverken foumlrst och fraumlmst aumlr avsedda att anvaumlndas finns maringnga lantbrukare som ofta har andra typer av effektkraumlvande utrustning som t ex spannmaringlstorkar Denna typ av torkanlaumlggningar aumlr vanliga i dag av totalt 71 000 lantbruk finns det cirka 34 000 torkanlaumlggningar i bruk (SCB 2002) En tredjedel av alla torkanlaumlggningar torkar spannmaringlen med varmluft vilket aumlr mycket energikraumlvande och i maringnga fall vaumlrms luften med hjaumllp av elenergi Effektbehovet foumlr en torkanlaumlggning varierar kraftigt men foumlr en mindre anlaumlggning aumlr effektbehovet i storleksordningen 30-60 kW Detta kommer sjaumllvklart faring konsekvenser i ett elnaumlt som ska foumlrses med reservkraft av ett mindre elverk Det boumlr daumlrfoumlr finnas restriktioner foumlr hur denna typ av elenergikraumlvande anlaumlggningar faringr anvaumlndas daring dessa aumlr anslutna till ett naumlt som matas av ett mobilt reservkraftverk Utoumlver det aktiva effektuttaget som i dagligt tal ofta foumlrenklas till enbart effektuttaget finns det andra faktorer som kommer att spela roll naumlr kunderna i ett visst omraringde reservkraftsmatas Det som aumlven har en inverkan paring reservelverket aumlr vilken typ av effekt den enskilde kunden anvaumlnder sig av Alla kunder som aumlr anslutna till ett elnaumlt aumlr i regel kategoriserade enligt en foumlrutbestaumlmd lista som bland annat anger kundens effektfaktor cos φ EON Elnaumlts lista oumlver olika typer av kunder visas i bilaga 1 daumlr effektfaktorn varierar mellan 085 och 098 Effektfaktorn anger hur den aktiva effekten foumlrharingller sig till den skenbara effekten Det aumlr vanligtvis den skenbara effekten som aumlr angiven foumlr ett reservkraftverk och det aumlr daumlrmed den som kommer att begraumlsa lastuttaget Sambandet mellan effektfaktorn aktiv och skenbar effekt visas i en effekttriangel Denna aringskaringdliggoumlrs i bild 41 nedan

daumlr S Skenbar effekt VA P Aktiv effekt W Q Reaktiv effekt var

Bild 41 Effekttriangel

12

Den skenbara effekten beraumlknas enligt sambandet nedan

ϕcos

PS = [ ]VA (41)

Bild 41 ovan kallas vanligen foumlr effekttriangeln och i den raumlknas den reaktiva effekten Q positiv foumlr laster av induktiv karaktaumlr medan den raumlknas negativ foumlr laster av kapacitiv karaktaumlr Det aumlr viktigt att kaumlnna till att kunderna genom sin last ger upphov till reaktiv effekt av induktiv karaktaumlr medan ledningar med houmlgre spaumlnning ger upphov till reaktiv effekt av kapacitiv karaktaumlr Kundernas last kommer till en viss graumlns variera oumlver dygn ocheller saumlsong mycket beroende paring typ av uppvaumlrmningssystem Variationen oumlver dygnet spelar en mindre roll eftersom reservelverket alltid maringste hantera det maximala effektuttaget under dygnet Detta foumlr att det skulle bli oharingllbart att koppla in och ur laster manuellt under dygnet beroende paring lastsituationen Aumlr daumlremot en stor del av kunderna som ansluts till reservkraftverket elvaumlrmekunder kommer belastning emellertid att skilja sig aringt oumlver aringret

41 Motorstart

411 Direktstartad asynkronmotor

En motor ger upphov till en stor startstroumlm till skillnad fraringn t ex en el-patron som vaumlrmer en villa Detta betyder att ett reservelverk maringste kunna generera denna houmlga startstroumlm aumlven om detta enbart behoumlvs under naringgra faring sekunder Aumlr inte detta moumljligt blir foumlljden att reservkraftverkets oumlverlastskydd automatiskt fraringnkopplar lasten Startstroumlmmen vid direktstart av asynkronmotorer ligger vanligtvis i intervallet 25 - 8 garingnger motorns maumlrkstroumlm Vid normal drift daring naumltstationen aumlr ansluten till ett starkare naumlt finns det regler foumlr hur stor motor som faringr direktstartas Elleverantoumlrerna foumlreskriver vanligtvis att en kortsluten trefasmotor inte faringr direktstartas om maumlrkeffekten oumlverstiger 4 kW vid kontinuerlig drift Specialtillstaringnd kan dock farings foumlr direktstart av stoumlrre motorer (Alfredsson och Cronqvist 1996) EBR (El-byggnadsrationalisering) aumlr ett system foumlr rationell planering byggnation och underharingll av eldistributionsanlaumlggningar 04 ndash 145 kV som drivs av representanter fraringn Svensk Energis medlemsfoumlretag De har skapat tumregler paring hur stora motorer som faringr startas i ett elnaumlt som reservkraftsmatas Dessa regler aumlr taumlnkta att anvaumlndas foumlr att uppskatta noumldvaumlndig generatorstorlek vid en tillaringten spaumlnningssaumlnkning av 15 av nominell spaumlnning Beroende paring vilken startutrustning som finns till motorn aumlr kravet paring startstroumlmmens storlek olika (Elforsk 1995) Tumregler foumlr hur stor motorn faringr vara avseende storleken paring generator ges nedan Foumlr en motor med stjaumlrntriangelstart och vid anvaumlndning av mjukstart Motorns maumlrkeffekt i kW 3 lt Generatorns maumlrkeffekt i kVA

13

Foumlr en motor med direktstart Motorns maumlrkeffekt i kW 9 lt Generatorns maumlrkeffekt i kVA Skulle det finnas flera motorer som kan komma att starta samtidigt ska moumljlighet till foumlrregling mot samtidig start undersoumlkas Exempel paring stoumlrre motorer som kan taumlnkas finnas ute hos kunder i glesbyggd aumlr t ex lantbrukarnas bevattningspumpar som enbart anvaumlnds under naringgra maringnader paring sommaren Dessa bevattningspumpar varierar i storlek och kan i vissa fall ha en effekt paring 75 kW vilket i saring fall skulle kraumlva att generatorn kan producera en aktiv effekt motsvarande 675 kW om motorn aumlr direktstartad Eftersom denna enskilda pump kommer att ta stor effekt i anspraringk och paring saring vis kraumlva att reservkraftverket aumlr kraftigt oumlverdimensionerat foumlr att klara startstroumlmmen aumlr det laumlmpligt att ha naringgon form av restriktioner vid bevattning Detta gaumlller inte enbart bevattningspumpar som aumlr ansluta till elnaumltet utan alla stoumlrre motorer

14

5 Distributionsledningar Distributionsledningar finns i flera olika utfoumlranden daumlr ledar- och isolationsmaterial aumlr olika Generellt kan dessa dock delas in i kategorierna luftledningar och kabel

51 Luftledningar

Luftledningar kan generellt delas upp i tvaring olika typer oisolerad och isolerad lina vilka finns i tvaring olika materialutfoumlranden aluminium (AL) och aluminium med jaumlrnkaumlrna (FeAl) I mycket saumlllsynta fall kan aumlven kopparlina (Cu) foumlrekomma

511 Oisolerad luftledning

Oisolerad luftledning har inte ett skyddande houmllje runt respektive lina utan faumlsts direkt paring isolatorn som utgoumlr isolation mellan lina och stolpe Detta goumlr att ledningen aumlr kaumlnslig mot yttre faktorer saringsom vaumlder vind faringglar osv En vanligt foumlrekommande dimension paring linan aumlr 99 mm2 vilken har en total ytterdiameter paring 128 mm (Onninen 2006) Ett exempel paring en oisolerad lina visas i bild 51 nedan

Bild 51 Oisolerad lina (Birkouml 2005)

512 Isolerad luftledning

Isolerad luftledning aumlr upphaumlngd paring samma saumltt som oisolerad luftledning men har aumlven ett skyddande houmllje runt respektive lina i form av en tunnare plastbelaumlggning Houmlljet aumlr inte avsett som naringgot skydd mot beroumlring utan snarare ett skydd mot jordfel som t ex kan uppstaring daring ett traumld faller paring ledningen vilket goumlr ledningen driftsaumlkrare Anledningen till detta aumlr att ledningen daring taringl en stoumlrre paringfrestning som t ex uppstaringr naumlr ett traumld faller paring ledningen Belastningen som traumldet medfoumlr paring luftledningen tas daring upp av alla tre linorna vilket goumlr att de inte lika laumltt brister Isolerad luftledning byggs vanligtvis med ett mindre avstaringnd mellan linorna aumln traditionell oisolerad luftledning vilket aumlr moumljligt tack vare den isoleringen som finns runt respektive lina Precis som foumlr oisolerad lina aumlr en vanlig dimension 99 mm2 men i och med dess skyddande houmllje blir den groumlvre aumln vanlig oisolerad lina En isolerad lina med dimensionen 99 mm2 har en total ytterdiameter paring cirka 18 mm (Onninen 2006) Se bild 52 nedan

Bild 52 Isolerad lina (Birkouml 2005)

15

513 Kapacitiv generering i luftledningsnaumlt

Luftledningar genererar en saring kallad distribuerad kapacitans laumlngs hela sin straumlckning dels mellan varje fasledare och marken och dels mellan respektive fasledare Detta aringskaringdliggoumlrs i bild 53 nedan

Bild 53 Kapacitanser i ett luftledningsnaumlt

Som kan ses i bild 53 ovan delas kapacitansen i en luftledning upp i tvaring delar egen- och oumlmsesidig kapacitans Den oumlmsesidiga kapacitansen aumlr den kapacitans som bildas mellan ledningens faser medan egenkapacitansen bildas mellan fasledarna och jord Summan av egen- och oumlmsesidig kapacitansen (Ce och Couml) bildar ledningens totala kapacitans som har namnet driftkapacitans Cd (Andersson och Blomqvist 1997) Foumlr ett luftledningsnaumlt aumlr den distruberade kapacitansen relativt liten Med anledning av detta beraumlknas inte delkapacitanserna var foumlr sig utan den totala driftkapacitansen beraumlknas direkt med sambandet 51 nedan

sdotsdotsdot

=

r

cbaCd 3

ln18

1 [ ]kmFmicro (51)

daumlr a b och c medelavstaringndet mellan fasledarena m r fasledarens radie m Oavsett vilken typ av mark som finns under luftledningen utgaringr man ifraringn att potentialen aumlr noll vid markytan (Stenborg 1997)

16

52 Jordkabel

Jordkabel finns i en maumlngd olika utfoumlranden med olika tvaumlrsnittsarea och maumlrkspaumlnning vilka grovt kan delas in i en- och flerledarekabel De flesta lite groumlvre kablar har ledare som aumlr tillverkade av aluminium Hur mycket isolering en kabel har aumlr till stoumlrsta del beroende av kabelns maumlrkspaumlnning houmlgre maumlrkspaumlnning ger groumlvre isolering I bild 54 visas en treledar mellanspaumlnningskabel med maumlrkspaumlnningen 12 kV i genomskaumlrning

Bild 54 Treledar mellanspaumlnningskabel i genomskaumlrning (Elektroskandia 2006)

521 Kapacitiv generering i kabelnaumlt

Kablar genererar precis som luftledningar en saring kallad distribuerad kapacitans laumlngs hela sin straumlckning mellan dels varje fasledare och skaumlrmen dels mellan respektive fasledare Kabels kapacitanser kan precis som en luftledning delas in i egen- samt oumlmsesidig kapacitans Som framgaringr av bild 54 ovan aumlr avstaringndet mellan fasledarna och det jordande houmlljet runt kabeln avsevaumlrt mycket mindre aumln foumlr en luftledning Detta leder till att egenkapacitansen fraringn en kabel aumlr betydligt mycket houmlgre aumln foumlr en luftledning med samma tvaumlrsnittsarea och spaumlnning Daumlremot aumlr den oumlmsesidiga kapacitansen som genereras mellan fasledarna i en treledar mellanspaumlnningskabel lika med noll eftersom ledarnas inre ledande skiktet har samma spaumlnningspotential som skaumlrmen d v s noll Mellanspaumlnningskabelns kapacitanser visas i bild 55 nedan

Bild 55 Kapacitanser i en- och tre-ledar kabel

17

Foumlr en enledarkabel med omgivande skaumlrm eller en treledarkabel med skaumlrm runt varje ledare ges kapacitansen av foumlljande samband (Kraftkabelhandboken) Kapacitansen C aumlr i detta fall lika med driftkapacitansen Cd

d

DkC

ln

εsdot= [ ]kmFmicro (52)

Daumlr k aumlr en konstant med vaumlrdet 00556 ε aumlr det relativa isolermaterialets dielektriska konstant foumlr det isolerande skiktet mellan ledare och skaumlrm Konstanten ε aumlr beroende av vilket material isolerskiktet aumlr tillverkat av I de kabeltyper som anvaumlnds mest i dag aumlr de vanligaste isolermaterialen PEX och PVC vilka har konstanten ε = 23 respektive ε =50 I de beraumlkningar som aumlr gjorda i denna rapport har uteslutande kabel med PEX isolering anvaumlnts Foumlr en treledar kabel daumlr respektive ledare saknar individuell skaumlrm eller inre ledande skikt se bild 54 aumlr det svaringrare att raumlkna ut C och Cd Kapacitanserna aumlr i dessa fall inte lika Foumlr att enklare kunna faststaumllla Cd maringste delkapacitanserna foumlrst maumltas i kabeln Naumlr detta goumlrs delas foumlrst kapacitanserna upp i delkapacitanser Crsquo och Crsquorsquo som maumlts paring foumlljande saumltt Delkapacitansen Crsquo maumlts mellan en fasledare och de oumlvriga fasledarna som aumlr foumlrbundna med skaumlrmen och daumlr Crsquo motsvarar

oumle CCC sdot+= 2 [ ]kmFmicro (53) Daumlrefter foumlrbinds alla tre ledarna med varandra och daring maumlts delkapacitansen Crsquorsquo mellan ledarna och skaumlrmen och daumlr Crsquorsquo motsvarar

eCC sdot= 3 [ ]kmFmicro (54) Naumlr baringda delkapacitanserna aumlr givna kan sedan driftkapacitansen Cd beraumlknas enligt

oumled CCC sdot+= 3 [ ]kmFmicro (55) Driftkapacitansen foumlr mellanspaumlnningskablar aumlr i de flesta fallen uppmaumltt och redovisad av kabeltillverkaren

18

53 Tillskott och foumlrluster i ledningar

Foumlr att foumlrstaring hur en ledning fungerar aumlr det laumlmpligt att som modell anvaumlnda ett ersaumlttningsschema vilken visar vilka parametrar som aumlr av betydelse och maringste tas i beaktande vid elektriska beraumlkningar Ersaumlttningsschemat foumlr en ledning visas i bild 56 nedan

531 Ersaumlttningsschema

Bild 56 Ersaumlttningsschema

I bild 56 ovan ser man en generator som genererar elektrisk energi och sedan oumlverfoumlr denna till en belastning via en ledning som aumlr ansluten mellan de baringda objekten

532 Parametrar i ersaumlttningsschema

Ur elektrisk synvinkel bestaringr en ledning av en resistans R och en reaktans X Dessa storheter beror paring ett antal olika parametrar som visas i sambanden (56) och (57) nedan (Kraftkabelhandboken)

ARledning

ρ= [ ]kmΩ (56)

daumlr ρ resistiviteten kmmm 2sdotΩ A ledarens tvaumlrsnittsarea 2mm

LfX ledning sdotsdotsdot= π2 [ ]kmΩ (57)

daumlr f frekvensen Hz L induktansen kmH

19

Foumlr en given ledning finns baringde ρ och L angivna i ledningstabeller Ett annat samband som anvaumlnds vid elektriska beraumlkningar aumlr susceptansen B som beraumlknas enligt sambandet (58) nedan

lCfBledning sdotsdotsdotsdot= π2 [ ]S (58) daumlr C kapacitansen kmF l ledningslaumlngden km Naumlr resistans reaktans och susceptans beraumlknas foumlr olika komponenter aumlr det viktigt att beraumlkningen goumlrs vid samma spaumlnning och frekvens Foumlr samtliga beraumlkningar i rapporten aumlr spaumlnningen 11 kV och frekvensen 50 Hz Mellan ledningen och marken alternativt skaumlrmen i en kabel bildas en kondensator som ger upphov till en reaktiv effekt naumlr ledningen aumlr spaumlnningssatt Denna reaktiva effekt kommer att ge ett tillskott i anlaumlggningen som maringste tas om hand Detta aumlr vanligtvis inget problem under normal drift daring anlaumlggningen aumlr ansluten till ett starkt oumlverliggande naumlt som paring ett enkelt saumltt kan ta hand om detta reaktiva tillskott Kopplas oumlverliggande naumlt bort och ersaumltts med ett mobilt reservkraftverk kommer detta ensamt vara tvunget att hantera det eventuella reaktiva oumlverskottet Det kapacitiva bidrag en ledning genererar ges ur foumlljande samband (Petterson och Blomqvist 1986)

21 CCC QQQ += [ ]var (59) daumlr

1CQ aumlr det kapacitiva bidraget fraringn den foumlrsta halvan av ledningen

2CQ aumlr det kapacitiva bidraget fraringn den sista halvan av ledningen Dessa storheter kan beraumlknas med sambanden (510) och (511) som foumlljer nedan (Petterson och Blomqvist 1986)

211 2

2 UC

fQC sdotsdotsdotsdot= π [ ]var (510)

222 2

2 UC

fQC sdotsdotsdotsdot= π [ ]var (511)

daumlr f frekvensen Hz C kapacitansen F

1U inmatningsspaumlnningen V

2U utmatningsspaumlnningen V

20

533 Aktiva och reaktiva foumlrluster i ledningar

Varje ledning inneharingller en resistans och en reaktans vilka ger upphov till aktiva och reaktiva foumlrluster Eftersom dessa foumlrluster tillkommer utoumlver sjaumllva lasten behoumlver dessa adderas foumlr att faring de totala aktiva och reaktiva effekterna Det aumlr dessa foumlrluster plus sjaumllva lasten som det mobila reservkraftverket maringste klara av att hantera De aktiva och reaktiva foumlrlusterna beraumlknas genom sambanden (512) och (513) nedan

2

2

22

2

2

2

minussdot+

sdot=

U

QQR

U

PRP C

LedningLedningf [ ]W (512)

( )21

2

2

22

2

2

2CC

CLedningLedningf QQ

U

QQX

U

PXQ +minus

minussdot+

sdot= [ ]var (513)

daumlr R resistansen Ω X reaktansen Ω Foumlr att faring en indikation paring hur stora tillskott ocheller foumlrluster som uppstaringr i en ledning goumlrs en beraumlkning foumlr en kabel respektive luftledning enligt angivna data nedan

Tabell 51 Inparametrar foumlr jaumlmfoumlrelse av tillskottfoumlrluster i ledningsnaumlt Luftledning (Al) Kabel (Al)

Spaumlnning (V) 11000 11000 Tvaumlrsnittsarea (mm2) 99 95 Ledningslaumlngd (km) 10 10 Aktivt effektuttag (kW) 50 50 Effektfaktor vid last 085 085 Kapacitans (microFkm) 0009 033 Ledningsresistans (Ωkm) 02855 02975 Ledningsreaktans (Ωkm) 1085 09739

Anvaumlnds vaumlrdena fraringn tabell 51 i sambanden 510 511 512 513 och ingen haumlnsyn tas till spaumlnningsfall i ledningen kan de aktiva respektive reaktiva foumlrlusterna beraumlknas Beraumlkningarna aumlr gjorda i Matlab och beraumlkningskoden finns i bilaga 2 Resultaten presenteras i tabell 52 nedan

Tabell 52 Resultat av jaumlmfoumlrelse mellan luftledning och kabel Luftledning (Al) Kabel (Al)

Reaktiv last (kvar) 310 310 Aktiva foumlrluster (kW) 0083 0086 Reaktiva foumlrluster (kvar) -333 -12542 Reaktivt netto (kvar) 2767 -9442

21

Som kan ses i tabell 52 behoumlver reservelverket generera 2767 kvar i fallet med luftledning medan i fallet med kabel kommer ett oumlverskott paring 9442 kvar att skapas Detta reaktiva oumlverskott kommer ha en motsatt riktning i foumlrharingllande till den aktiva effekten d v s tillbaka i mot reservelverket Detta reaktiva oumlverskott maringste saringledes tas om hand av reservelverket

534 Konsekvenser foumlr mobil reservkraft

Som kan ses utifraringn resultaten i tabell 52 ovan aumlr de aktiva foumlrlusterna i baringde luftledning och kabel relativt smaring Eftersom dessa foumlrluster aumlr smaring kommer de inte belasta ett mobilt reservelverk saumlrskilt mycket i foumlrharingllande till den last som kunderna tar ut Jaumlmfoumlrs de reaktiva foumlrlusterna som en tio kilometers mellanspaumlnningsledning ger upphov till med de aktiva foumlrlusterna aumlr de foumlrstnaumlmnda foumlrlusterna betydligt houmlgre Beroende paring om elnaumltet aumlr uppbyggt av luftledning eller kabel kommer detta faring vaumlldigt skilda konsekvenser foumlr det mobila reservkraftverk som ska leverera elenergi till den bortkopplade anlaumlggningen Jaumlmfoumlrs de reaktiva foumlrlusterna i luftledningen med kabeln kan det enkelt konstateras att luftledningen endast tillfoumlr en mindre del av den reaktiva effekt som reservkraftverket annars hade faringtt producera Kabeln kommer daumlremot att generera en avsevaumlrt mycket stoumlrre maumlngd reaktiv effekt aumln luftledningen I ovanstaringende exempel genererar kabeln drygt 37 garingnger mer reaktiv effekt aumln luftledningen Detta betyder att reservkraftverket maringste kunna konsumera detta oumlverskott av reaktiv effekt som kabeln genererar Det aumlr saringledes en foumlrutsaumlttning att det mobila reservelverket kan konsumera det reaktiva oumlverskott som inte tas ut av kunderna Kan inte det mobila reservkraftverket konsumera reaktiv effekt kommer det reaktiva effektuttaget hos kund vara en begraumlnsande faktor foumlr moumljlig ledningslaumlngd

22

6 Transformatorer Transformatorer kan ur elektrisk synvinkel ses som en resistans R och en reaktans X paring samma saumltt som en ledning Foumlr att beraumlkna transformators resistans och reaktans behoumlvs uppgifter om de procentuella resistans respektive reaktansspaumlnningsfallet er ex Dessa kan enkelt tas fram foumlr en specifik transformator i t ex Facilplus spatialE som aumlr EON Elnaumlts naumltinformationssystem Oumlnskas daumlremot generella vaumlrden foumlr en transformator kan ABBs tabell foumlr standardtransformatorer anvaumlndas vilken visas i bilaga 9 I ABBs tabell aumlr endast den procentuella kortslutningsspaumlnningen ek given och den beraumlknas enligt samband 61 nedan

22xrk eee += [ ] (61)

Anledningen till att endast ek aumlr angiven aumlr att procentuella kortslutningsresistansen er alltid aumlr relativt liten i foumlrharingllande till procentuella kortslutningsreaktansen ex och daring goumlrs ofta approximationen er = 0 vilket ger ex asymp ek Foumlr att sedan beraumlkna kortslutningsresistansen RT och kortslutningsreaktansen XT anvaumlnder man sambanden 62 och 63 nedan (Petterson och Blomqvist 1986)

n

nrT

S

UeR

2

100sdot= [ ]Ω (62)

n

nxT

S

UeX

2

100sdot= [ ]Ω (63)

daumlr Un den huvudspaumlnning som transformatorresistansen haumlnfoumlrs till kV Sn transformatorns maumlrkeffekt MVA

62 Foumlrluster i en transformator

En distributionstransformator ger upphov till tre olika typer av foumlrluster

bull Tomgaringngsfoumlrluster ][WPtomgaringng bull Belastningsfoumlrluster ][WPbelastning bull Reaktiva foumlrluster [var]foumlrlustQ

Dessa foumlrluster beskrivs under respektive rubrik nedan

621 Tomgaringngsfoumlrluster

Tomgaringngsfoumlrlusterna i en transformator aumlr helt oberoende av den anslutna lasten Dessa beror istaumlllet helt paring transformatorns storlek desto stoumlrre transformator desto stoumlrre tomgaringngsfoumlrluster En tillaumlmpbar tumregel aumlr att tomgaringngsfoumlrlusterna aumlr i storleksordningen 02 procent utav transformatorns maumlrkeffekt (Lindahl 2006) Foumlr en transformator med maumlrkeffekten 200 kVA kommer saringledes tomgaringngsfoumlrlusterna vara

23

WPtomgaringng 4002000000020 =sdot=

Tomgaringngsfoumlrlusterna aumlr saring smaring i foumlrharingllande till transformatorns maumlrkeffekt att de i maringnga sammanhang antas vara foumlrsumbara

622 Belastningsfoumlrluster

Belastningsfoumlrlusterna i en transformator beror av hur stor belastningsgraden aumlr En tumregel aumlr att vid full last aumlr belastningsfoumlrlusterna i storleksordningen 1 procent av transformatorns maumlrkeffekt (Lindahl 2006) Foumlr en transformator med maumlrkeffekten 200 kVA kommer saringledes belastningsfoumlrlusterna att vara

WPbelastning 2000200000010 =sdot=

Aumlven belastningsfoumlrlusterna aumlr foumlrharingllandevis smaring jaumlmfoumlrt med transformatorns maumlrkeffekt Som har naumlmnts tidigare goumlrs ibland approximationen ex asymp ek och er = 0 vilket betyder att ingen haumlnsyn tas till de aktiva foumlrlusterna utan enbart till de reaktiva foumlrlusterna

623 Reaktiva foumlrluster

De stoumlrsta och inte foumlrsumbara foumlrlusterna i en transformator aumlr de reaktiva foumlrlusterna Naumlr dessa foumlrluster beraumlknas antas tomgaringngsfoumlrlusterna vara foumlrsumbara och att transformatorn aumlr fullt belastad Belastningsfoumlrlusterna antas vara 1 procent utav transformatorns maumlrkeffekt vilket ger en foumlrlust paring 2000 W enligt tidigare beraumlkning Foumlr att kunna beraumlkna de reaktiva foumlrlusterna foumlr en 200 kVA transformator behoumlvs uppgifter om re och xe Dessa aumlr haumlmtade fraringn en standard 200 kVA transformator hos EON Elnaumlt

Foumlrharingllandet ggre

e

r

x 331783

asymp= visar sedan hur stora de reaktiva foumlrlusterna aumlr i

foumlrharingllande till de aktiva foumlrlusterna I detta fall aumlr de reaktiva foumlrlusterna cirka tre garingnger stoumlrre aumln de aktiva foumlrlusterna De reaktiva foumlrlusterna i en 200 kVA transformator aumlr daumlrmed i storleksordningen

var600020003 kQ foumlrlust =sdotasymp Detta betyder att den reaktiva foumlrlusten i en 200 kVA transformator aumlr cirka 3 procent av dess maumlrkeffekt (Johansson 2006)

24

7 Det mobila reservkraftverket De mobila reservkraftverk som aumlr taumlnkta att anvaumlndas i mellanspaumlnningsnaumltet aumlr i storleksordningen 100-800 kVA daumlr de flesta aumlr utrustade med en synkrongenerator Teoretiskt innebaumlr detta bland annat att generatorns foumlrmaringga att producera alternativt konsumera reaktiv effekt kan styras Ska generatorn leverera reaktiv effekt till elnaumltet ska I m gt Im0 och kallas daring foumlr oumlvermagnetiserad medan om den ska konsumera reaktiv effekt ska I m lt Im0 och kallas daring foumlr undermagnetiserad Rent praktiskt styrs magnetiseringsstroumlmmen av generatorns spaumlnningsregulator som i sin tur maumlter naumltspaumlnningen (Alfredsson och Cronqvist 1996) Ses detta ur en teoretisk synvinkel bestaumlms magnetiseringsbehovet av sambandet 71 nedan

0m

m

n

r

I

I

U

E= (71)

daumlr Er inducerad emk (fas till jord) V Un generatorns maumlrkspaumlnning V I bild 71 visas ovanstaringende storheter i en schematisk bild oumlver en synkrongenerator

Bild 71 Schematisk bild oumlver en synkrongenerator

Den aktiva effekten P i en synkronmaskin paringverkas inte av aumlndringar som t ex naumltspaumlnningsvariationer eller variationer av emkn utan bestaumlms av den mekaniska axeleffekten som motorn levererar Den aktiva effekten beraumlknas med hjaumllp av samband 72 nedan

d

fr

X

UEP

Θsdotsdotsdot=

sin3 [ ]W (72)

Som tidigare naumlmnts kommer den inducerade emkn Er att foumlraumlndras daring magnetiseringsstroumlmmen Im varieras Foumlr att foumlrhindra att den aktiva effekten P foumlraumlndras samtidigt som magnetiseringsstroumlmmen Im varieras kommer samtidigt belastningsvinkeln Θ att aumlndras

25

Naumlr det gaumlller den reaktiva effekten Q saring aumlr den vid en konstant naumltspaumlnning till stor del beroende av den inducerade emk Er men aumlven till en mindre del av den aktiva effektens storlek Denna ger upphov till en del av den reaktiva spaumlnningen (XdIa) vilken svarar direkt mot den aktiva stroumlmmen Iacosφ och denna kraumlver en viss reaktiv effekt Den reaktiva effekten beraumlknas genom samband 73 nedan

d

fr

d

f

X

UE

X

UQ

Θsdotsdotsdotminus

sdot=

cos33 2

[ ]var (73)

daumlr Qlt0 oumlvermagnetisering Qgt0 undermagnetisering Foumlr att se hur alla storheter haumlnger samman visas tvaring olika visardiagram i bild 72 ett foumlr oumlvermagnetisering och ett foumlr undermagnetisering I baringda visardiagrammen aumlr statorstroumlmmen Ia riktstorhet (Alfredsson och Cronqvist 1996)

Bild 72 Visardiagram foumlr oumlver- respektive undermagnetisering

Foumlr en synkrongenerator finns det ett antal begraumlnsningar naumlr det gaumlller dess foumlrmaringga att producera och konsumera effekt Dessa begraumlnsningar aumlr naturligtvis vaumlsentliga att kaumlnna till innan ett reservelverk kopplas in och ensamt ska foumlrse en anlaumlggning med elenergi Naumlr det gaumlller synkrongeneratorer finns det fyra stabilitetsgraumlnser som generatorn maringste haringlla sig inom foumlr att generatorn ska fungera paring avsett vis (Samuelsson 2006) De fyra stabilitetsgraumlnserna aumlr

1 Rotorns uppvaumlrmningsgraumlns bestaumlmmer |E|max 2 Statorns uppvaumlrmningsgraumlns bestaumlmmer |S|max och |IA|max 3 Motorns maximala axeleffekt bestaumlmmer Pmax 4 Generatorns laumlgsta magnetisering bestaumlmmer |E|min

Foumlr att aringskaringdliggoumlra hur ovanstaringende stabilitetsgraumlnser paringverkar generatorns effektgraumlnser har dessa ritats in i ett saring kallat kapabilitetsdiagram Detta visas i bild 73 nedan

26

Bild 73 Kapabilitetsdiagram foumlr en synkrongenerator

I bild 73 ovan visar den markerade ytan arbetsomraringdet foumlr generatorn Begraumlnsningslinjerna ett och tvaring aumlr satta foumlr att inte temperaturen i rotor respektive stator ska bli foumlr houmlga och foumlrstoumlra generatorn Som kan ses i bild 73 ovan begraumlnsar dessa baringde generatorns moumljlighet till att leverera aktiv respektive reaktiv effekt samt att absorbera reaktiv effekt utanfoumlr det markerade omraringdet Skaumlrningspunkten mellan begraumlnsningslinje ett och tvaring anger normalt generatorns maumlrkdriftdata naumlr det gaumlller levererad aktiv- och reaktiv effekt Anledningen aumlr att dessa baringda linjers skaumlrningspunkt motsvarar ett optimum foumlr levererad aktiv- och reaktiv effekt Begraumlnsningslinje tre markerar den maximala aktiva effekt motorn kan laumlmna paring axeln som sammankopplar motor och generator Den fjaumlrde och sista begraumlnsningslinjen visar generatorns laumlgsta magnetisering foumlr att kunna fasas paring elnaumltet Aumlr magnetiseringen laumlgre riskeras ett saring kallat ur fas-fall farings vilket betyder att generatorn inte kommer arbeta vid samma faslaumlge som det elnaumlt den ansluts till Arbetar inte generatorn vid samma faslaumlge som elnaumltet maringste den kopplas bort och kommer saringledes inte att tillfoumlra naringgon elenergi till det anslutna elnaumltet vilket aumlr dess normala uppgift Naumlr ett mobilt reservkraftverk ansluts till ett elnaumlt och ensamt ska foumlrse anlaumlggningen med elenergi aumlr det viktigt att den aktiva och reaktiva effekten aldrig kommer utanfoumlr det markerade omraringdet i bild 73 Skulle detta haumlnda kommer med stoumlrsta sannolikhet reservkraftverkets effektskydd loumlsa ut med resultatet att elleveransen upphoumlr omedelbart ABB som aumlr en av landets ledande tillverkare av reservkraftverk har ett stoumlrre utbud av olika storlekar och modeller men anvaumlnder enbart synkrongeneratorer fraringn Stamford Dessa generatorer aumlr inte konstruerade foumlr att kunna absorbera reaktiv effekt De generatorer som levereras med reservkraftverken fraringn ABB i dag kan alltsaring

27

enbart arbeta med induktiva laster vilket betyder att ledningen inte faringr generera mer reaktiv effekt aumln vad lasten konsumerar (Hagelin 2006) Detta kommer saringledes att bli viktigt att taumlnka paring naumlr en liten last tillsammans med en laumlngre mellanspaumlnningskabel ansluts till ett reservkraftverk och ensamt ska foumlrse anlaumlggningen med elenergi Skulle kabeln generera mer reaktiv effekt aumln vad kunderna foumlrbrukar innebaumlr det att generatorn hamnar i den nedre halvan i bild 73 vilket innebaumlr att generatorn maringste konsumera reaktiv effekt Detta betyder att laringnga mellanspaumlnningskablar tillsammans med smaring effektuttag kommer bli en begraumlnsande faktor vid oumlverfoumlring av reservkraft i mellanspaumlnningelnaumltet

28

8 Beraumlkning av effektbehov och ledningslaumlngd Foumlr att faring en uppfattning om hur laringnga straumlckor elenergin fraringn reservkraftverken kan oumlverfoumlras presenteras i detta kapitel tvaring olika fall dels ett generellt dels ett verkligt naumlt Anledningen till att denna uppdelning aumlr gjord aumlr foumlr att foumlrst se hur laumlngden paring mellanspaumlnningsledningen paringverkar det mobila reservelverket generellt Det verkliga naumltet kommer sedan att ge en indikation paring hur det skulle se ut i ett naumlt daumlr vinsten hade varit stor om man kunde oumlverfoumlra reservkraften i mellanspaumlnningsnaumltet Foumlr att kunna goumlra noumldvaumlndiga beraumlkningar har tre olika program anvaumlnts Facilplus Spartial Excel och PSSE

81 Beraumlkningsprogram program

811 Facilplus Spatial

Facilplus Spatial aumlr ett naumltinformationssystem som anvaumlnds inom energibranschen och aumlr framtaget av ABB och Digpro AB Systemet finns i flera olika utfoumlrande beroende paring vad det ska anvaumlndas till Flera elnaumltsfoumlretag daumlribland EON Elnaumlt anvaumlnder sig av detta system som heter Facil SpatialE I systemet finns ett antal olika digitala kartor daumlr alla komponenter aumlr inritade enligt sina verkliga koordinater Paring EON Elnaumlt aumlr aumlven systemet kopplat till driftoumlvervakningssystemet Eldorado och affaumlrssystemet SAP I och med kopplingen till SAP finns noumldvaumlndiga kunduppgifter som t ex var kunden aumlr ansluten samt hur stor elfoumlrbrukningen aumlr per aringr Effektberaumlkning I Facilplus finns moumljligheten att goumlra effektberaumlkningar foumlr t ex en naumltstation Detta kan goumlras i och med att energifoumlrbrukningen per aringr finns att tillgaring via SAP Naumlr energifoumlrbrukningen per aringr aumlr kaumlnd kan belastningen P approximativt beraumlknas genom att anvaumlnda Velanders metod (Petterson och Blomqvist 1986)

WkWkPVelander sdot+sdot= 21 [ ]kW (81)

daumlr W energiuttaget aringrkWh k1 konstant k2 konstant Konstanterna k1 och k2 aumlr erfarenhetsmaumlssigt erharingllna konstanter som varierar mellan olika belastningar som beraumlknas med hjaumllp av maumltningar i befintligt elnaumlt I bilaga 1 visas EON Elnaumlts samtliga Velander konstanter foumlr alla deras kundkategorier Foumlr att sedan beraumlkna den reaktiva effekten Q anvaumlnds samband 82 nedan

ϕtansdot= PQ [ ]vark (82)

daumlr φ beraumlknas med hjaumllp av effektfaktorn cos φ som aumlr uppskattad foumlr olika typer kunder och varierar mellan 085-098 som kan ses i bilaga 1

29

812 Excel

Foumlr att se hur ett elnaumlt kommer att paringverka ett reservkraftverk behoumlver ett antal parametrar beraumlknas och det goumlrs i Excel I och med att elnaumltet till viss del aumlr foumlrenklat goumlrs endast beraumlkningar foumlr mellanspaumlnningsledningar och transformatorer Ledningar De parametrar som behoumlver beraumlknas foumlr mellanspaumlnningsledningarna aumlr resistansen Rledning reaktansen Xledning och susceptansen Bledning Hur dessa beraumlkningar aumlr gjorda visas i kapitel 53 Transformatorer Foumlr transformatorer behoumlvs enbart vaumlrde paring dess resistans RT och reaktans XT beraumlknas Hur dessa beraumlkningar aumlr gjorda visas i kapitel 6

813 Beraumlkningar PSSE

PSSE aumlr ett planeringsprogram foumlr elektrisk oumlverfoumlring som aumlr framtaget och utvecklat av Siemens PTI Foumlrsta utgaringvan av programmet kom 1976 och i dag anvaumlnds det i 123 laumlnder vaumlrlden oumlver (Siemens PTI 2006) Programmet har anvaumlnts till att rita upp och beraumlkna baringde verkliga och generella elnaumlt foumlr att paring ett tydligt saumltt kunna se hur laumlngden paring mellanspaumlnningsledningarna paringverkar ett mobilt reservkraftverk Naumlr beraumlkningar i PSSE goumlrs behoumlver en resistans R en reaktans X och en susceptans B anges foumlr varje ledning medan det raumlcker med en resistans och en reaktans foumlr transformatorerna Alla storheter maringste sedan goumlras om till enheten per unit (PU) Detta goumlrs enligt sambanden 83 84 85 nedan

2bas

basUP

U

SRR sdot= Ω [ ]UP (83)

2bas

basUP

U

SXX sdot= Ω [ ]UP (84)

2bas

basSUP

U

SBB sdot= [ ]UP (85)

Tillsammans med ledningarnas och transformatorernas inparametrar laumlggs lasten in paring laumlmplig skena Programmet aumlr uppbyggt saring att alla inparametrar anges i en sk sav-fil daumlr all data finns Till detta kopplas en schematisk bild daumlr elnaumltet ritas upp en sk sld-fil Naumlr sedan programmet ska utfoumlra beraumlkningarna saring synkroniseras de baringda filerna med varandra och resultaten presenteras i den schematiska bilden

30

Reaktivt effekttutag vid olika laster

-100

-80

-60

-40

-20

0

20

40

60

80

100

120

2 4 6 8 10

Ledningslaumlngd (km)

Reakti

vt

eff

ektu

ttag

(kvar)

Luftlednig P=150 kW

Kabel P=150 kW

Kabel P=100 kW

Kabel P=50 kW

82 Generellt elnaumlt

Foumlr att faring en god uppfattning om hur stort geografiskt omraringde ett mobilt reservkraftverk med varierande storlek kan hantera foumlr en given belastning har ett generellt elnaumlt anvaumlnts Det generella elnaumltet aumlr uppbyggt i PSSE enligt bild 81 nedan

Bild 81 Generellt elnaumlt uppbyggt i PSSE

Som kan ses i bild 81 ovan bestaringr det generella elnaumltet av en matande respektive en mottagande naumltstation som foumlrbinds med en mellanspaumlnningsledning I den matande naumltstationen har en relativt stor transformator installerats saring att den inte kommer att bli en begraumlnsande faktor I den mottagande naumltstationen aumlr transformatorn dimensionerad foumlr att klara lasten Som tidigare visats i rapporten aumlr det laumlngden paring mellanspaumlnningsledningen som kommer att spela en stor roll daring den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckningen ska bestaumlmmas Foumlr att tydligt visa storleksskillnaden i det kapacitiva bidrag som en kabel ger upphov till jaumlmfoumlrt med en luftledning har ovanstaringende naumlt ritats upp i PSSE Foumlr att PSSE ska kunna utfoumlra beraumlkningarna behoumlver ett antal parametrar matas in i programmet Dessa har beraumlknats i ett Excel-blad som visas i bilaga 3 Eftersom det mobila reservkraftverket inte kan absorbera reaktiv effekt aumlr den aumlr moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan dels beroende av hur mycket reaktiv effekt ledningen genererar dels hur stort det reaktiva effektuttaget ur anlaumlggningen aumlr Detta betyder att desto houmlgre reaktiva effektuttaget aumlr desto laumlngre aumlr moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan I exemplet nedan har den aktiva lasten satts till 50 100 respektive 150 kW och med en effektfaktor lika med 085 Resultaten fraringn beraumlkningarna visas i bild 82 nedan

Bild 82 Belastningsstorlekens inverkan paring den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan

31

Enligt EON Elnaumlts indelning av kundkategorier som presenteras i bilaga 1 kan det utlaumlsas att effektfaktorn foumlr de olika kundkategorierna varierar mellan 085 ndash 098 Genom att anvaumlnda effektfaktorn 085 som i exemplet ovan kommer lasten foumlrbruka relativt mycket reaktiv effekt vilket betyder att den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan kommer att bli laringng Hade daumlremot effektfaktorn 098 anvaumlnts skulle lasten i princip inte foumlrbruka naringgon reaktiv effekt alls vilket skulle minska den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan radikalt Anvaumlndandet av effektfaktorn 085 ger saringledes det mest gynnsamma fallet Hur stor inverkan effektfaktorn har paring den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan visas i bild 83 Raumlkneexemplet aumlr utfoumlrt paring samma saumltt som exemplet ovan foumlr kabeln med belastningen 50 kW Den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan har istaumlllet beraumlknats foumlr fyra olika effektfaktorer 085 090 095 och 098

Reaktivt effektuttag vid cos fi variation foumlr en kabel med belastningen 50 kW

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

1 2 3 4

Ledningslaumlngd (km)

Reati

vt

eff

ektu

ttag

(kvar)

cos fi=085

cos fi=090

cos fi=095

cos fi=098

Bild 83 Effektfaktorns inverkan paring den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan

821 Konsekvenser foumlr reservkraft

Som tydligt kan ses i bild 82 kommer kabeln generera avsevaumlrt mycket mer reaktiv effekt aumln luftledningen och daumlrmed minska den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan Det kan konstateras att storleken paring lasten och effektfaktorn kommer spela en stor roll daring den maximala oumlverfoumlringsstraumlckan foumlr kabeln ska bestaumlmmas Daumlrmed aumlr det svaringrt att ange naringgon generell laumlngdbegraumlnsning foumlr kabelalternativet men aumlr lasten saring laringg som 50 kW med effektfaktorn 085 kommer den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan vara mindre aumln tre kilometer Daumlremot foumlr luftledningen som endast genererar en liten maumlngd reaktiv effekt kommer inte storleken paring lasten och effektfaktorn vara avgoumlrande foumlr den maximala oumlverfoumlringsstraumlckan Med tanke paring att reservelverken fraringn ABB inte kan ta hand om naringgot reaktivt oumlverskott aumlr det sjaumllvklart av stor vikt att mellanspaumlnningsledningen inte genererar mer reaktiveffekt aumln vad lasten konsumerar Av detta generella exempel kan slutsatsen dras att smaring reaktiva uttag i kombination med laringnga mellanspaumlnningskablar kan komma begraumlnsa oumlverfoumlringsstraumlckan avsevaumlrt jaumlmfoumlrt med mellanspaumlnningsluftledningar

32

83 Verkligt elnaumlt

Foumlr att faring en ungefaumlrlig uppfattning om hur stort geografiskt omraringde ett mobilt reservkraftverk kan hantera foumlr en given belastning har aumlven beraumlkningar utfoumlrts foumlr ett verkligt naumlt Anledningen till detta aumlr att faring saring stor verklighetsfoumlrankring som moumljligt De mobila reservkraftverk som aumlr taumlnkta att anvaumlndas aumlr i storleksordningen 100 ndash 800 KVA vilket betyder att baringde lastuttaget och oumlverfoumlringsstraumlckan kommer att bli begraumlnsad Det verkliga elnaumltet kommer att ge en indikation paring hur det kan taumlnkas se ut i ett verkligt elnaumlt daumlr det reaktiva effektuttaget aumlr relativt litet och oumlverfoumlringsstraumlckan relativt laringng Eftersom de mobila reservkraftverken som aumlr taumlnkta att anvaumlndas aumlr relativt smaring effektmaumlssigt kommer de inte klara av de laster som farings i taumltorter om ett par naumltstationer kopplas samman De elnaumlt som kommer att ingaring i beraumlkningarna kommer daumlrfoumlr vara ett landsbygdsnaumlt daumlr belastningen aumlr laringg och utspridd oumlver ett stoumlrre geografiskt omraringde Det aumlr aumlven i landsbygd det aumlr mest intressant med reservkraft paring grund av avsaknaden av omkopplingsmoumljligheter Det elnaumlt som slutligen valdes i samraringd med Christer Eliasson naumltplanerare paring EON Elnaumlt var ett relativt nytt kabelnaumlt i Loumlnsboda (LBA) i nordoumlstra Skaringne daumlr EON Elnaumlt har foumlrberett ett par markstationer foumlr anslutning av mobil reservkraft (Eliasson 2006) Anledningen aumlr att belastningarna aumlr relativt smaring och foumlrdelade paring flera mindre transformatorstationer med litet stoumlrre inboumlrdes avstaringnd I ett saringdant naumlt som finns i LBA fack 4 kommer vinsten att bli stor om EON Elnaumlt endast behoumlver ansluta ett mobilt elverk istaumlllet foumlr sju Foumlr det utvalda kablade elnaumltet har beraumlkningar genomfoumlrts enligt den tidigare beskrivna beraumlkningsgaringngen Fraringn Facilplus har kartan med inritade ledningar och naumltstationer haumlmtas den visas i bilaga 4 Som kan ses paring kartan aumlr detta ett glesbyggdsomraringde med lite stoumlrre avstaringnd mellan naumltstationerna I bilaga 5 visas normalkopplingsschemat foumlr LBA fack 4 som tydligare visar hur naumltstationerna aumlr foumlrbundna med varandra I bilaga 6 visas det Excel-blad daumlr alla inparametrar som maringste anges i PSSE aumlr beraumlknade och sammanstaumlllda Naumlr beraumlkningen vaumll aumlr gjord i PSSE visas alla resultaten i de schematiska filerna se bilaga 7 Beraumlkningarna aumlr gjorda baringde foumlr elnaumltet saring som det ser ut i dag men aumlven paring samma elnaumlt daring all kabel ersatts med oisolerad samt isolerad luftledning med motsvarande ledningsarea Eftersom kapacitansen per kilometer aumlr i princip lika stor foumlr baringde oisolerad och isolerad luftledning kommer dessa anses vara likvaumlrdiga naumlr det gaumlller lednings reaktiva generering Baringda fallen har samma totala ledningslaumlngd vilken aumlr 6775 meter men som har naumlmnts tidigare skiljer luftledning sig aringt jaumlmfoumlrt med kabel daring det gaumlller generering av reaktiv effekt Resultatet presenteras i bild 84 nedan

33

LBA-fack 4

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90k

Va

r Kabel

Oisolerad luftledning

Isolerad luftledning

Bild 84 Reaktivt effektuttag i LBA ndash fack 4

Som kan ses i bild 84 ovan behoumlver generatorn endast generera knappt 20 kvar om det befintliga kabelnaumltet anvaumlnds vid topplast ty Velanders metod ger topplasten Vid laringglasttillfaumlllen exempelvis sommar skulle det reaktiva effektuttaget fraringn kunderna raumlcka till att taumlcka det reaktiva oumlverskottet fraringn kabeln Daumlrmed kan det haumlnda att vid vissa lasttillfaumlllen inte aumlr moumljligt att reservkraftsmata LBA fack 4 Skulle i staumlllet kabelnaumltet ersaumlttas med ett likvaumlrdigt luftledningsnaumlt kommer generatorn behoumlva generera drygt 80 kvar Anledningen till detta aumlr som sagts och visats tidigare att en kabel genererar avsevaumlrt mycket mer reaktiv effekt aumln en luftledning Skulle kablarna generera mer reaktiv effekt aumln vad kunderna foumlrbrukar skulle anlaumlggningen inte kunna anslutas till ett mobilt reservkraftverk Hade det daumlremot funnits reservelverk i laumlmplig storlek paring marknaden som hade kunnat undermagnetiseras och daumlr med att ta hand om det reaktiva oumlverskott som skapats av kablarna hade situationen varit en annan Som situationen aumlr i dag maringste en viss foumlrsiktighet tillaumlmpas daring lasten aumlr liten och oumlverfoumlringsstraumlckan aumlr lite laumlngre i ett kablat mellanspaumlnningsnaumltet Skulle daumlremot elnaumltet i LBA - fack 4 varit ett luftledningsnaumlt hade inte denna begraumlnsning funnits Sammanfattningsvis kan det i detta fall konstateras att det kablade elnaumltet aumlr att foumlredra framfoumlr mot luftledningsalternativet Laumlgre braumlnslekonsumtion samt moumljlighet till ett houmlgre aktivt effektuttag aumlr naringgra av foumlrdelarna

34

9 Ekonomisk jaumlmfoumlrelse Foumlr att faring en indikation paring hur det ekonomiska utslaget kommer att se ut daring ett mellanspaumlnningsnaumltet anvaumlnds foumlr oumlverfoumlring av reservkraft har ett raumlkneexempel staumlllts upp i det tidigare anvaumlnda elnaumltet LBA-fack 4 I exemplet har sju olika fall jaumlmfoumlrts med varandra dessa aumlr

bull Oisolerad luftledning utan reservkraft bull Oisolerad luftledning med reservkraft bull Isolerad luftledning utan reservkraft bull Isolerad luftledning med reservkraft bull Kabel utan reservkraft bull Kabel med reservkraft bull Befintlig luftledning som senare ersaumltts med kabel med reservkraft

Nedan visas en foumlrklaring till de parametrar som finns med i raumlkneexemplet Dessa aumlr uppdelade i fasta respektive roumlrliga kostnader vilka summeras ihop foumlr respektive fall De fasta kostnaderna aumlr summan av de aringrliga kapital- och underharingllskostnaderna medan de roumlrliga kostnaderna aumlr kostnader foumlr reservkraft samt avbrottsersaumlttning Dessa aumlr direkt beroende av det aktuella elnaumltets avbrotts- respektive felfrekvens I denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse har alla administrativa kostnader foumlrsummats och ingen haumlnsyn har tagits till hur varumaumlrket skadas av t ex laringnga elavbrott

91 Foumlrklaring till den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen

911 Fasta kostnader

Investeringskostnad per km Investeringskostnaden avser endast mellanspaumlnningsnaumltet vilken varierar mellan olika ledningstyper Kostnaderna aumlr haumlmtade ifraringn EBR (P1) 2006 I det verkliga elnaumltet (LBA) minskar ledningsarean laumlngre ut vilket det inte kommer tas naringgon haumlnsyn till i den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen daumlr samma area har anvaumlnts till hela straumlckan Anledningen till detta aumlr att kostnaden foumlr att garing upp eller ner ett steg i area foumlr respektive ledningstyp aumlr relativt liten Alla beraumlkningar har daumlrfoumlr gjorts foumlr en representativ ledningsarea 95 mm2 Total investeringskostnad Denna visar den totala investeringskostnaden foumlr hela ledningsstraumlckan det vill saumlga kostnaden per kilometer ledning garingnger det verkliga elnaumltets laumlngd (LBA) Kapitalkostnad Investeringskostnaden som goumlrs i ett elnaumlt genererar en kostnad foumlr det kapital som aumlr investerat EON Elnaumlt tillaumlmpar en kalkylraumlnta paring 8 procent

35

Aringrlig kostnad EON Elnaumlt skriver av sina anlaumlggningar paring 40 aringr vilket ger en aringrlig kostnad genom att dela investeringskostnaden med avskrivningstiden Underharingllskostnad Underharingllskostnaden foumlr baringde oisolerad - och isolerad luftledning aumlr satt till 2 procent av investeringskostanden Foumlr jordkabel aumlr den satt till 02 procent Summa fast aringrlig kostnad Denna kostnad visar vad den aringrliga fasta kostnaden kommer vara foumlr ett elnaumlt Denna inkluderar saringledes enbart avskrivningar och underharingllskostnader

912 Roumlrliga kostnader

Avbrottsfrekvens Denna beskriver hur maringnga avbrott en viss ledningstyp har per aringr och per 100 km ledning Foumlr oisolerad luftledning aumlr antalet fel uppdelat i kvarstaringende- respektive oumlvergaringende fel Kvarstaringende fel betyder att felet maringste aringtgaumlrdas fysiskt och behoumlver sektioneras bort foumlr reparation De kvarstaringende felen aumlr 2 stycken per aringr och 100 km ledning (Roos 2005) Oumlvergaringende fel kan exempelvis vara en aringterinkoppling som orsakats av ett traumld som stoumltt till en ledning vid blaringsigt vaumlder Eftersom de oumlvergaringende felen aumlr kortvariga kommer det aldrig bli aktuellt att ansluta reservkraft i samband med dessa fel Daumlrmed tas dessa fel inte med i avbrottsfrekvensen Foumlr isolerad luftledning har de kvarstaringende felen satts till tvaring tredjedelar av avbrottsfrekvensen foumlr oisolerad luftledning (Kristiansson 2006) Foumlr kabel aumlr antalet fel uppdelade i inre fel i kabeln t ex treeing och fel som aumlr orsakade paring grund av yttre aringverkan t ex graumlvskador Eftersom baringda typerna av fel kommer resultera i ett avbrott i elleveransen summeras dessa till en gemensam avbrottsfrekvens foumlr kabel Inre fel aumlr satt till 02 och yttre fel aumlr satt 04 vilket betyder att den gemensamma avbrottsfrekvensen aumlr satt till 06 fel per aringr och 100 km kabel (Roos 2005) Felfrekvens Felfrekvensen aumlr framtagen paring foumlljande saumltt samtliga kunder som drabbats av mellanspaumlnningsfel laumlngre aumln tre minuter hos Svensk Energis medlemsfoumlretag dvs DARWin rapporterade under 2004 har tagits fram Av dessa har 75 procent ansetts kunna haumlnfoumlras till landsbygdselnaumlt Ur denna aringterstaringende stora volym har de mellanspaumlnningsfel som orsakat utebliven elleverans i tidsintervallen 12-lt24 samt gt=24 timmar sorterats ut Antalet fel som oumlverstiger 24 timmar oavsett laumlngd aumlr saring faring att de har summerats i en enda grupp Genom att dividera summan utsorterade fel med samtliga fel erharinglls felfrekvensen foumlr respektive tidsintervall Som kan ses i raumlkneexemplet i bilaga 8 aumlr dessa mycket smaring

36

Avbrottsersaumlttning Avbrottskostnaden foumlr respektive tidsintervall aumlr tagen fraringn den tabell 21 i denna rapport Foumlr att baumlttre avspegla den verkliga bilden i LBA fack 4 har 50 av de 60 kunderna placerats i kategorin smaringhus 16 A och resterande 10 kunder i gruppen smaringhus 20 A Driftkostnad reservelverk och fast kostnad elverk Dessa kostnader aumlr tagna fraringn EON Elnaumlts egen utredning om reservkraftberedskap (NUT 051016-001) Baringda kostnadsposterna avser hyra av reservelverk som ansluts paring traditionellt saumltt det vill saumlga ett reservelverk till varje naumltstation I denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse har driftkostnaden antagits vara den samma daring ett mobilt reservkraftverk anvaumlnds och elenergin oumlverfoumlrs i mellanspaumlnningsnaumltet Den fasta kostnaden antas daumlremot vara en femtedel saring stor daring ett reservelverk i snitt antas kunna foumlrsoumlrja fem naumltstationer daring elenergin oumlverfoumlrs i mellanspaumlnningsnaumltet Drifttimmar felkategori Drifttimmarna avser de antal timmar som reservelverken aumlr i drift vid respektive felkategori Dessa drifttimmar aumlr uppskattade till en genomsnittligt rimlig tidsperiod Uppskattningen aumlr gjord saring att reservelverket har anslutits och boumlrjat leverera elenergi i snitt tvaring till fyra timmar innan naringgon kund har varit spaumlnningsloumls i 12 timmar Naumlr vaumll kunderna faringtt tillbaka elleveransen med hjaumllp av ett reservkraftverk kommer inte det skadade elnaumltet behoumlva aringterstaumlllas i funktionsdugligt skick snarast moumljligt Kopplas daumlremot inte ett reservelverk in och aringterupptar elleveransen maringste elnaumltet aringterstaumlllas till funktionsdugligt skick snarast Daumlrmed antas det att tiden foumlr aringterstaumlllning kommer vara laumlngre om inte ett reservkraftverk ansluts Paring grund av ovanstaringende resonemang anses reservelverkets drifttid i snitt vara laumlngre aumln den avbrottstid som farings om inte reservelverket anslutits Drifttimmarna aumlr bestaumlmda saring att reservelverket i snitt boumlrjar leverera elenergi 9 timmar efter felet uppkom och aumlr daumlrefter i drift hela tidsperioden i respektive felfrekvens det vill saumlga efter 12 respektive 24 timmar Antal fel per aringr som oumlverstiger 12 h i LBA - fack 4 Denna aumlr beraumlknad paring foumlljande saumltt

( )2412100

FFLL

AF +sdotsdot

aringr

st (91)

daumlr AF Avbrottsfrekvensen foumlr luftledning respektive kabel (st100kmaringr) LL Ledningslaumlngden avser LBA - fack 4 (km) F12 Felfrekvensen efter 12 h vid mellanspaumlnningsfel enligt Darwin

driftstoumlrningsstatistik 2004 Svensk Energi F24 Felfrekvensen efter 24 h vid mellanspaumlnningsfel enligt Darwin

driftstoumlrningsstatistik 2004 Svensk Energi

37

Avbrottskostnad Avbrottskostnaden avser den kostnad som uppstaringr pga fel i mellanspaumlnningsnaumltet varje aringr I alternativet utan reservkraft uppstaringr kostnaden genom avbrottsersaumlttning till de kunder som drabbats av elavbrott laumlngre aumln 12 timmar I alternativet med reservkraft uppstaringr kostnaden genom att reservkraft installeras och samtliga kunder aringterfaringr elleveransen Reservkraften som installeras har som sagts tidigare en fast och en roumlrlig kostand Avbrottskostnaden beraumlknas enligt nedan Utan reservelverk

( ) AKAFAFLL

AF sdotsdot+sdotsdotsdot 24241212100

(kraringr) (92)

Med reservelverk

( )

AKFKFFLL

AF

AKDKDTFDTFLL

AF

sdotsdot+sdotsdot

+sdotsdotsdot+sdotsdotsdot

)2412(100

24241212100 (kraringr) (93)

daumlr A12 avbrottskostnaden i LBA efter 12 h (kr) A24 avbrottskostnaden i LBA efter 24 h (kr) DK driftkostnad reservelverk (krh) AK antalet kunder i LBA (st) FK fast kostnad foumlr reservelverk per kund (kr) DT drifttid foumlr reservkraftverken (h)

913 Summa kostnader per aringr Denna kostnad aumlr framtagen genom att kostnaderna foumlr den fasta- och roumlrliga delen summerats Resultatet visar vilket av alternativen som aumlr det mest ekonomiskt gynnsamma

92 Resultat

Sjaumllva beraumlkningen aumlr gjord i Excel och visas i bilaga 8 I tabell 91 nedan visas en sammanstaumlllning av de fasta roumlrliga samt summa kostnader ifraringn den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen Beraumlkningen aumlr gjord foumlr sju stycken olika fall

1 Nybyggnation av oisolerad luftledning utan anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

2 Nybyggnation av oisolerad luftledning med anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

3 Nybyggnation av isolerad luftledning utan anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

4 Nybyggnation av isolerad luftledning med anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

38

5 Nybyggnation av jordkabelanlaumlggning utan anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

6 Nybyggnation av jordkabelanlaumlggning med anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

7 Befintlig avskriven luftledning staringr kvar 20 aringr foumlr att sedan ersaumlttas med jordkabel I detta fall foumlrlaumlngs avskrivningstiden med 20 aringr i foumlrharingllande till de sex tidigare fallen Reservkraft anvaumlnds vid oplanerade elavbrott under hela perioden

Tabell 91 Kostnadsjaumlmfoumlrelse Fasta kostnader

(kraringr)

Roumlrliga kostnader

(kraringr)

Summa kostnader

(kraringr)

Fall 1 54 200 2 54 202 Fall 2 54 200 5 54 205 Fall 3 64 300 2 64 302 Fall 4 64 300 4 64 304 Fall 5 48 400 1 48 401 Fall 6 48 400 2 48 402 Fall 7 39 900 3 39 903 Som kan ses i tabell 91 ovan aumlr de fasta kostnaderna avsevaumlrt mycket stoumlrre aumln de roumlrliga Anledningen till detta aumlr att andelen elavbrott som oumlverstiger 12 timmar aumlr utslaget paring 75 procent av alla elavbrott vilka daring blir vaumlldigt faring och orsakar daumlrmed smaring kostnader totalt sett Som kan ses i den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen aumlr det i dagslaumlget inte loumlnsamt i naringgot av fallen att anvaumlnda reservkraft vid oplanerade elavbrott Det ska dock poaumlngteras att efter 1 januari 2011 aumlr det inte laumlngre tillaringtet att oplanerade elavbrott oumlverstiger 24 timmar Landets naumltaumlgare kommer daring inte kunna jaumlmfoumlra kostnader foumlr t ex reservkraft med kostnader foumlr avbrottsersaumlttning De kommer istaumlllet att bli tvungna att hitta loumlsningar som undviker dessa laringngvariga elavbrott Reservkraft i mellanspaumlnningsnaumlt erbjuder en saringdan loumlsning Som kan ses i denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse aumlr det mest loumlnsamt att laringta befintlig avskriven luftledning staring kvar 20 aringr som sedan ersaumltts med kabel foumlljt av att direkt ersaumltta samma luftledning med kabel Baringda dessa alternativ foumlrutsaumltter att ledningen aumlr framdragen saring att det paring ett enkelt saumltt garingr att foumlrlaumlgga kabeln i marken Om inte saring aumlr fallet kommer detta kostnadsbilden se annorlunda ut Med denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse kan det till sist konstateras att det kommer bli dyrare att ansluta reservkraft till de kunder som drabbas av elavbrott laumlngre aumln 12 timmar aumln att betala ut avbrottsersaumlttning fram t o m 1 januari 2011 foumlr exemplet LBA fack 4

39

10 Slutsatser

101 Slutsatser

Innan ett mobilt reservkraftverk ansluts till ett lansbyggdselnaumlt aumlr det viktigt att kaumlnna till hur stor den reaktiva genereringen fraringn det aktuella elnaumltet aumlr Hur stort det reaktiva bidraget aumlr beror paring hur stor den kapacitiva genereringen aumlr i elnaumltet Denna aumlr framfoumlrallt beroende av kabelnaumltets laumlngd desto laumlngre ju stoumlrre blir den kapacitiva genereringen Skillnaden mellan luftledning och kabel aumlr i dessa sammanhang stora och det maringste tas i beaktande innan ett mobilt reservkraftverk ansluts En kabel genererar avsevaumlrt mycket mer reaktiv effekt aumln en luftledning oavsett om luftledningen aumlr isolerad eller inte Problemet som kan uppstaring i ett kabelnaumlt aumlr att kablarna genererar mer reaktiv effekt aumln vad de anslutna kunderna foumlrbrukar Detta aumlr inget problem saring laumlnge det finns ett oumlverliggande elnaumlt som kan ta hand om det reaktiva oumlverskottet Naumlr det oumlverliggande naumltet kopplas bort och ett mobilt reservkraftverk ansluts maringste detta ensamt kunna ta hand om ett eventuellt reaktivt oumlverskott Reservkraftverk som klarar att absorbera reaktiv effekt finns inte paring marknaden i dag Daumlrmed kommer inte ett mobilt reservkraftverk att kunna anslutas till ett elnaumlt som genererar mer reaktiv effekt aumln vad de anslutna kunderna foumlrbrukar Denna risk finns enbart i kablade elnaumlt daumlr oumlverfoumlringsstraumlckan aumlr laringng och lasten relativt laringg Det aumlr svaringrt att ange naringgon generell laumlngdbegraumlnsning men aumlr lasten saring laringg som 50 kW med effektfaktorn 085 kommer den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan vara mindre aumln tre kilometer Enligt den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen som aumlr gjord i rapporten kan det konstateras att det i-dagslaumlget aldrig aumlr loumlnsamt att ansluta reservkraftverk vid ett elavbrott i LBA fack 4 Anledning till detta aumlr att den avbrottsersaumlttningen som kunder har raumltt till som varit drabbade av ett elavbrott laumlngre aumln 12 timmar aumlr laumlgre aumln den kostnad som uppstaringr daring mobila reservelverk ansluts i vaumlntan paring att felet ska bli aringtgaumlrdat Fraringn och med den 1 januari 2011 kommer det dock inte vara tillaringtet att oplanerade elavbrott aumlr laumlngre aumln 24 timmar vilket goumlr att naumltaumlgarna senast vid denna tidpunkt maringste se till att dessa laringngvariga elavbrott undviks Detta goumlr att oumlverfoumlring av mobilreservkraft i mellanspaumlnningsnaumltet kan komma bli en intressant och anvaumlndbar teknik de naumlrmsta aringren foumlr landets alla naumltaumlgare Sammanfattningsvis kan slutsatserna sammanfattas i ett antal punkter

bull Laringnga kabellaumlngder tillsammans med relativt smaring effektuttag kan generera ett oumlverskott av reaktiv effekt

bull Det finns idag inget reservkraftverk paring marknaden som kan absorbera reaktiv effekt vilket kan komma att begraumlnsa den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan

bull Fram till och med den 1 januari 2011 aumlr det troligen inte loumlnsamt att ansluta reservkraft vid ett elavbrott

bull Fraringn och med den 1 januari 2011 kommer det inte laumlngre vara tillaringtet att oplanerade elavbrott oumlverstiger 24 timmar

40

bull Oumlverfoumlring av reservkraft i mellanspaumlnningsnaumltet kan komma bli en intressant och anvaumlndbar teknik i farmtiden

102 Fortsatt arbete

I denna rapport har det foumlrutsatts att selektiviteten och utloumlsningsvillkor i elnaumlten fungerar paring avsett vis Fortsatta studier inom detta omraringde kan vara att laumlgga in fel paring olika platser i det elnaumltet som ansluts till ett mobilt reservkraftsaggregat och paring saring vis kontrollera att utloumlsningsvillkor och selektivitet fungerar paring ett tillfredstaumlllande sett I denna rapport aumlr grundtanken att ett enda mobilt reservkraftverk ska foumlrsoumlrja en mindre grupp naumltstationer vid ett elavbrott En intressant utveckling skulle vara att titta paring hur olika kraftslag som t ex mobil reservkraft tillsammans med smaringskalig vindkraft skulle kunna samverka En samverkan mellan olika kraftslag skulle med stor sannolikhet skapa nya foumlrutsaumlttningar foumlr smaringskalig ouml-drift Ytterligare fraringgestaumlllningar som skulle behoumlva utredas aumlr hur elkvaliteacuten paringverkas i ett ouml-driftsnaumlt Haumlr skulle det vara intressant att se hur olika typer av kraftkaumlllor enskilt paringverkar elkvaliteacuten samt hur flera kraftkaumlllor som samverkar paringverkar elkvaliteacuten Naumlr mobila reservelverk ansluts i en naumltstation foumlr t ex underharingllsaringtgaumlrder goumlrs detta i princip uteslutande genom att spaumlnningen bryts under in- och urkopplingstiden Detta genererar tvaring planerade elavbrott som maringste aviseras till alla beroumlrda kunder Dessa planerade elavbrott skulle kunna undvikas om en fasningsutrustning anvaumlnts vid inkopplingen Paring detta saumltt skulle landets alla naumltaumlgare paring ett enkelt saumltt kunna goumlra t ex underharingllaringtgaumlrder utan att naringgra kunder behoumlver drabbas av elavbrott Detta aumlr ett omraringde som kaumlnns viktigt och borde utredas Vad som aumlven aumlr av intresse foumlr framtiden aumlr att ta fram riktlinjer foumlr hur mobil reservkraft i mellanspaumlnningsnaumlt ska hanteras Naringgon form av regelverk som branschen kan ta till sig och arbeta efter hade underlaumlttat anvaumlndandet inom detta omraringde

41

11 Referenser [1] Alfredsson Alf Cronqvist Anders (1996) ElkrafthandbokenElmaskiner [2] Andersson Leif Blomqvist Hans (1997) Elkraftsystem del 1 [3] Birkouml Thomas (2005) bilder paring olika typer av luftledning

httpwwwsofnetorgindexasplev=2593amptyp=1 adressen kontrollerad 2006-07-10

[4] Elektroskandia (2006) Bild paring en 3-ledare mellanspaumlnnings kabel

httpwwwelektroskandiasecatalogaspxcid=70amphid=969ampuid=4710amppid=21518pnlPDetails adressen kontrollerad 2006-07-10

[5] Elforsk (1995) EBR Mobila Reservkraftverk utgiven av Elforsk [6] Eliasson Christer (2006) EON Elnaumlt Sverige AB Lokalnaumltsplanerare

personligt samtal 2006-06-28 [7] Energimarknadsinspektionen (2006) Naumltanslutningar och avgifter

httpwwwenergimarknadsinspektionensetemplatesPage____44aspx adressen kontrollerad 2006-07-11

[8] Energimyndigheten (2005) Utveckling av naumltpriser 1 jan 1997 - 1 jan 2005

Publikationen tillgaumlnglig paring httpwwwstemseWEBSTEMEx01SwensfPageGenerator01OpenAgentampSearchType=2ampAll=True adressen kontrollerad 2006-08-02

[9] GENETECH (2006) Bild paring reservelverk

httpwwwgenetechseseprodmobilahtml adressen kontrollerad 2006-08-01

[10] Hagelin Carl-Goumlran (2006) ABB Reservkraft Vaumlsterarings personligt samtal

2006-07-25 [11] Hjalmar Peter (2005) Utredning om mobil reservkraft EON Elnaumlt

NUT-050524-021

42

[12] Johansson Jonas (2006) PhD Student IEA Lunds Tekniska Houmlgskola personligt samtal 2006-11-09

[13] Kristiansson Gert (2006) delprocessledare foumlr anlaumlggningsprojekt paring EON

Elnaumlt [14] Krynell Julius (2006) Reservkraftsansvarig EON Elnaumlt Sverige AB

personligt samtal 2006-08-11 [15] Lindahl Sture (2006) Professor IEA Lunds Tekniska Houmlgskola personligt

samtal 2006-11-09 [16] Melin Ulf (2006) EON Elnaumlt Sverige AB Kundansvarig paring

marknadsenheten personligt samtal 2006-08-18 [17] Onninens produktkatalog 2006) finns tillgaumlnglig paring

httpwwwonninensedownload184218cb10a83f43c2780001132Flik_2_Elnatsmaterielpdf adress kontrollerad 2006-08-15

[18] Petterson Aringke- Blomqvist Hans (1986) Elkraft teknisk handbok del 1

Allmaumln del [19] Regeringskansliet (2006) Nya regler om leveranssaumlkra elnaumlt

httpwwwregeringensesbd108a57260 adress kontrollerad 2006-06-08 [20] Roos Fredrik (2005) lic-avhandling Electricity Supply Reliability [21] Samuelsson Olof (2006) Docent IEA Lunds Tekniska Houmlgskola personligt

samtal 2006-08-23 [22] SCB (2002) Energiundersoumlkning foumlr jordbruket avseende 2002

httpw36scbsestatistikOVOV0020_dokumentEnergiundersokning_2002doc adress kontrollerad 2006-07-04

[23] Siemens PTI (2006) Information om PSSE

httpwwwpti-uscomptisoftwarepsseindexcfm adressen kontrollerad 2006-07-20

43

[24] Statens energimyndighet (2005) Erfarenheter efter Gudrun - Reservkraft prioritering och ouml-drift med reservkraft ER 200532 Publikationen finns tillgaumlnglig paring httpwwwstemseWEBSTEMEx01SwensfPageGenerator01OpenAgentampSearchType=2ampFuncParm1=11ampFuncParm2=1ampSearchString=gudrunampSearchStringFromDate=ampSearchStringToDate=ampAll=True adressen kontrollerad 2006-08-02

[25] Stenborg Bertil (1997) Elkraftsystem del 1 [26] Svenska Kraftnaumlt (2005a) Svenska Kraftnaumlts verksamhet

httpwwwsvksewebPageaspxid=2221 adress kontrollerad 2006-06-07 [27] Svenska Kraftnaumlt (2005b) Svenska Kraftnaumlts aringrsredovisning 2005

httpwwwsvksewebPageaspxid=5242 adress kontrollerad 2006-08-11

44

12 Appendix Bilaga 1 Eon elnaumlts indelning av olika kundkategorier med avseende paring Velanderkonstanter och effektfaktor Bilaga 2 Matlabkod som anvaumlnts till raumlkneexemplet vid jaumlmfoumlrelsen mellan luftledning och kabel Bilaga 3 Beraumlkning av inparametrar till PSSE foumlr det generella naumltet Bilaga 4 Geografiskt karta oumlver LBA fack 4 haumlmtade fraringn Facilplus Bilaga 5 Normalkopplingsschema LBA fack 4 Bilaga 6 Beraumlkning av inparametrar till PSSE foumlr det verkliga naumltet Bilaga 7 Resultaten fraringn beroumlkningen i det verkliga naumltet visat i en schemarisk bild Bilaga 8 Beraumlkningar gjorda foumlr den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen Bilaga 9 Tabell oumlver ABBs standardtransformatorer

V elander-konstant k1

V elander-kons tant k2

Foumlrbruknings-staumllletyp

U ppvaumlrm nings-kod

T ext D C O N ST1 D C O N ST2

C O SFI

B lank t O ALLM AumlN KU R VA 0000286 00133 09Industri ED M IN D R E IN DU STR IER M ED ELVAumlR M E 0000368 00497 092Industri EVL M IN D R E IN DU STR IER M ED ELVAumlR M E 0000368 00497 092Industri O M IN D R E IN DU STR IER U TAN ELVAumlR M E 000029 01017 085Industri U E M IN D R E IN DU STR IER U TAN ELVAumlR M E 000029 01017 085Industri VPA M IN D R E IN DU STR IER U TAN ELVAumlR M E 000029 01017 085Industri VPE M IN D R E IN DU STR IER M ED ELVAumlR M E 0000368 00497 092JO R D BR U K ED LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K EO LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K EVL LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K O LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K U E LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K VPA LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K VPE LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K VPJ LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09LG H M EO FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097LG H M U E FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093SH ED D IR EKTEL AumlLD R E AumlN ELAK 0000308 00111 098SH EO D IR EKTEL ELAK 0000408 00126 098SH EVL ELPAN N A KO N VER TER IN G 0000319 00187 096SH U E T YPKU R VO R R EN H U SH AringLLSEL 0000286 00133 09SH VPA VAumlR M EPU M P -FR AringN LU FT (V ID LAringG A T EM P N YT TJAS EJ ELVAumlR M E) 0000384 00164 093SH VPE VAumlR M EPU M P -U TELU FT M ED ELV (V ID LAringG A TEM P N YTT JAS ELVAumlR M E) 0000536 00161 097SH VPJ VAumlR M EPU M P - YTJO R D (O M VP EJ KLAR AR VAumlR M EN N YT TJAS EJ ELVAumlR M E) 0000314 00144 093Ouml VR ED O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - M ED ELVAumlR M E 0000402 00286 096Ouml VR EVL O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09Ouml VR O O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09Ouml VR U E O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09Ouml VR VPA O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09FAST Blank t ALLM AumlN KU R VA 0000286 00133 09FAST ED FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097FAST EO FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097FAST EVL FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097FAST O FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST O FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST U E FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST VPA FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST VPE FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097

I SAP IS-U

Bilaga 1 Indelning av kundkategorier

Bilaga 1 forts Velander-konstant k1

Velander-konstant k2

Foumlrbruknings-staumllletyp

Uppvaumlrmnings-kod

Text DCONST1 DCONST2

COSFI

FAST VPJ FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093KOLL Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09KOLL ED FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL EO FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL EVL FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL UE FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093KOLL VPA FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093KOLL VPE FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL VPJ FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093GBEL Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09OMAumlT Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09MAST Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09TILLF Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09TILLF ED DIREKTEL AumlLDRE AumlN ELAK 0000308 00111 098TILLF EO ELPANNA KONVERTERING 0000319 00187 096TILLF EVL ELPANNA KONVERTERING 0000319 00187 096TILLF O TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF UE TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF VPA TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF VPE TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF VPJ TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09HAND ED KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND EO KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND EVL KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND O KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND UE KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND VPA KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND VPE KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND VPJ KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09FH ED SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH EO SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH EVL SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH O SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH UE SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH VPA SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH VPE SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH VPJ SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098

I SAP IS-U

Bilaga 2 Matlabkod kabel u=11000 Langd=10 area=95 L=031 induktans [mHkm] fi=318 cos fi=085 ra=28264 resistiviteten i msp-kablen (AL) [ohmmm^2km] C=03310^-6kapacitansen i en 95mm^2 12 kV kabel Ericssons kabelhandbok R=(raarea)Langd ledar resistansen i punkten [ohm] Ericssons kabelhandbok XL=2pi50L10^-3Langd induktiva reaktansen i punkten [ohmkm] Ericssons kabelhandbok Qc2=2pi50(C2)u^2Langd kapacitansen som skapas i halva msp-kabeln [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 30 P=(5010^3) Aktivt effekt i punkten 5 [W] S=Pcos((fipi)180)skenbar effekt i punkten 5 [VA] Q=(S^2-P^2)^(12)reaktiv effekt i punkten 5 [VAr] Pf=R(Pu)^2+R((Q-Qc2)u)^2 Foumlrlust av aktiv effekt i hsp-kabel [W] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 31 Qf=XL(Pu)^2+XL((Q-Qc2)u)^2-(2Qc2) Foumlrlust av reaktiv effekt i msp-kabel [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 33 QnettoKabel=Q+Qf Luftledning Lluft=1085 XLluft=2pi50Lluft10^-3Langd Cluft=000910^-6 Qc2luft=2pi50(Cluft2)u^2Langd kapcitansen som skapas i halva hsp-luftledningen [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 30 PfLuft=R(Pu)^2+R((Q-Qc2luft)u)^2 Foumlrlust av aktiv effekt i hsp-kabel [W] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 31 QfLuft=XLluft(Pu)^2+XLluft((Q-Qc2luft)u)^2-(2Qc2luft) Foumlrlust av reaktiv effekt i hsp-kabel [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 33 QnettoLuft=Q+QfLuft

Ubas (kV) 11Sbas (MVA) 10

Kabel AXKJ 39525

Laumlngd=2 km Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 2 064 031 0194779 00000003 00001885 00528926 00160974 00022808

Laumlngd=4 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 4 128 031 0389557 00000003 0000377 01057851 00321948 00045616

Laumlngd=6 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 6 192 031 0584336 00000003 00005655 01586777 00482923 00068424

Laumlngd=8 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 8 256 031 0779115 00000003 0000754 02115702 00643897 00091232

Laumlngd=10 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 10 32 031 0973894 00000003 00009425 02644628 00804871 0011404

Luftledning FeAl 99

Laumlngd=2 km Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 2 0672 1126 0707487 61E-09 3833E-06 00555372 005847 4638E-05

Laumlngd=4 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 4 1344 1126 1414973 61E-09 7665E-06 01110744 01169399 9275E-05

Laumlngd=6 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 6 2016 1126 212246 61E-09 115E-05 01666116 01754099 00001391

Laumlngd=8 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 8 2688 1126 2829947 61E-09 1533E-05 02221488 02338799 00001855

Laumlngd=10 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 10 336 1126 3537433 61E-09 1916E-05 0277686 02923499 00002319

Bilaga 3 Generellt naumlt

Bilaga 3 forts

Transformatorer

Maumlrkeffekt (MVA) Kopplingsart Maumlrksp (kV) er () ex () ez () R (ohm) X (ohm) R (pu) X (pu)

1 [MATSTAT_LSP04200] 2 [MATSTAT_MSP11000] 08 Dyn 11 11 0 52 52 0 7865 0 0653 [MOTSTAT_MSP11000] 4 [MOTSTAT_LSP04200] 02 Dyn 11 11 0 38 38 0 2299 0 19

Belastningar

P (MW) Q (Mvar) (effekfaktor = 085) Detta aumlr baumlsta scenario005 003101 0062015 0093

Bilaga 4 Geografisk karta oumlver LBA fack 4 haumlmtad fraringn Facilplus

Naumltstationer kopplade till mobilt reservkraftverk

500 m

Foumlrdelningsstation (LBA)

Placering och anslutning av mobilt reservelverk

Bilaga 5 Normalkopplingsschema LBA fack 4

Bilaga 6 Verkligt naumlt

Ubas (kV) 11Sbas (MVA) 10

Ledningar (kabel) En-ledare triangel

Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [LBA-097_MSP 11000] 3 [LBA-049_MSP 11000] AXCEL 39525 202 06464 031 01967265 00000003 0000190381 00534215 00162584 0002303604 3 [LBA-049_MSP 11000] 4 [LBA-050_MSP 11000] AXCEL 39525 183 05856 031 01782226 00000003 0000172473 00483967 00147291 0002086929 4 [LBA-050_MSP 11000] 5 [LBA-070_MSP 11000] AXCEL 32510 076 0912 038 00907292 000000019 453646E-05 00753719 00074983 0000548912 5 [LBA-070_MSP 11000] 6 [LBA-093_MSP 11000] AXCEL 15016 0745 0477545 041 00959599 000000023 538312E-05 00394665 00079306 0000651357 6 [LBA-093_MSP 11000] 7 [LBA-098_MAP 11000] AXCEL 32510 076 0912 038 00907292 000000019 453646E-05 00753719 00074983 0000548912 7 [LBA-098_MAP 11000] 8 [LBA-053_MSP 11000] AXCEL 32510 066 0792 038 00787911 000000019 393956E-05 00654545 00065117 0000476686

6775

LBA -Fack 4 Luftledning

Ledningar (Luftldning) Fasplacering horisontell

Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu) 2 [LBA-097_MSP 11000] 3 [LBA-049_MSP 11000] FeAl 99 202 067872 1126 07145615 61E-09 387107E-06 00560926 00590547 4684E-05 3 [LBA-049_MSP 11000] 4 [LBA-050_MSP 11000] FeAl 99 183 061488 1126 06473503 61E-09 350696E-06 00508165 00535 424342E-05 4 [LBA-050_MSP 11000] 5 [LBA-070_MSP 11000] FeAl 31 076 08132 1173 02800667 61E-09 145644E-06 00672066 0023146 17623E-05 5 [LBA-070_MSP 11000] 6 [LBA-093_MSP 11000] FeAl 49 0745 049915 1173 02745391 61E-09 14277E-06 00412521 00226892 172751E-05 6 [LBA-093_MSP 11000] 7 [LBA-098_MAP 11000] FeAl 31 076 08132 1173 02800667 61E-09 145644E-06 00672066 0023146 17623E-05 7 [LBA-098_MAP 11000] 8 [LBA-053_MSP 11000] FeAl 31 066 07062 1173 02432158 61E-09 126481E-06 00583636 00201005 153041E-05

6775

Bilaga 6 forts

Transformatorer

Maumlrkeffekt (MVA) Kopplingsart Maumlrksp (kV) er () ex () ez () R (ohm) X (ohm) R (pu) X (pu)

1 [LBA-097_LSP 04200] 2 [LBA-097_MSP 11000] 0315 Dyn 11 11 114 412 4274809937 438 1583 036 131 3 [LBA-049_MSP 11000] 301 [LBA-049_LSP 04200] 01 Dyn 11 11 145 373 4001924537 17545 45133 145 373 4 [LBA-050_MSP 11000] 401 [LBA-050_LSP 04000] 02 Dyn 11 11 13 378 3997299088 7865 22869 065 189 5 [LBA-070_MSP 11000] 501 [LBA-070_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 6 [LBA-093_MSP 11000] 601 [LBA-093_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 7 [LBA-098_MAP 11000] 701 [LBA-098_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 8 [LBA-053_MSP 11000] 801 [LBA-053_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668

Belastningar

P (MW) Q (Mvar) Antal kunder (st)

LBA-097 00108 00044 6LBA-049 00497 0025 14LBA-050 00587 00232 15LBA-070 00356 00103 7LBA-093 00061 00029 2LBA-098 00127 00036 7LBA-053 00299 00063 9

Totalt 02035 00757 60

Bilaga 7 Resultaten fraringn det verkliga elnaumltet

Bilaga 7 forts

Laumlngd LBA (km) 667 Avskrivningstid led (aringr) 40 Avskrivningstid ledning (aringr) 60Antal kunder (st) 60

Luftledning (blank) Luftledning (belagd) KabelUtan reservkraft Med reservkraft Utan reservkraft Med reservkraft Utan reservkraft Med reservkraft Luft 20aringr+ kabel 40 aringr

Fasta kostnader

Investeringskostnad per km (krkm) (mellanspaumlnningsnaumltet) 173000 173000 205000 205000 250000 250000 250000Total investeringskostnad (kr) 1153910 1153910 1367350 1367350 1667500 1667500 1667500Kapitalkostnad 8 92313 92313 109388 109388 133400 133400 133400Aringrlig kostnad (kr) 31156 31156 36918 36918 45023 45023 30015

Underharingllskostnad (kraringr) 230782 230782 27347 27347 3335 3335 9916

Summa fast aringrlig kostnad (kraringr) 54234 54234 64265 64265 48358 48358 39931

Roumlrliga kostnader Avbrottsfrekvens (antal fel(100 km aringr)) 2 2 1333333333 1333333333 06 06 1066666667

F 12 (felfrekvens efter 12 timmar) 0000162 0000162 0000162 0000162F 24 (felfrekvens efter 24 timmar) 0000083 0000083 0000083 0000083F 48 (felfrekvens efter 48 timmar) 0000000 0000000 0000000 0000000F 72 (felfrekvens efter 72 timmar) 0000000 0000000 0000000 0000000

Avbrottsersaumlttning efter 12 timmar (krkund) 800 800 800 800Avbrottsersaumlttning efter 24 timmar (krkund) 1765 1765 1765 1765Avbrottsersaumlttning efter 48 timmar (krkund) 2719 2719 2719 2719Avbrottsersaumlttning efter 72 timmar (krkund) 4007 4007 4007 4007

Driftskostnad reservelverktimme och kund (krh) 625 625 625 625Fast kostnad elverk (transport osv) (krkund) 1320 1320 1320 1320

Drift timmar felkategori F 12 (h) 15 15 15 15Drift timmar felkategori F 24 (h) 36 36 36 36Drift timmar felkategori F 48 (h) 60 60 60 60Drift timmar felkategori F 72 (h) 100 100 100 100

Antalet fel per aringr som oumlverstiger 12 h i LBA-fack 4 (staringr) 000003 000002 000001Avbrottskostnad (kraringr) 221 531 148 354 066 223 283

Summa kostnader per aringr (kraringr) 5423598 5423908 6426693 6426899 4835816 4835973 3993390

Bilaga 8 Ekonomi

Bilaga 8 forts

DARWin driftstoumlrningsstatistik 2004 Svensk energi

12 kV 24 kV SummaSumma (75)Totalt antal drabbade kunder lt 3 min (st) 2640403 1011406 3651809 2738857Totalt antal fel lt 3 min (st) 2827 13923 16750

Totalt antal drabbade kunder 12 - lt 24 h (st) 383 61 444Totalt antal drabbade kunder gt 24 h (st) 200 28 228

Andel drabbade kunder 12 - lt 24 h 162E-04Andel drabbade kunder gt 24 h 832E-05

Andel drabbade kunder 12 - lt 24 h () 00122Andel drabbade kunder gt 24 h () 00062

Antal drabbade kunder per MSP fel lt 3minl (st) 21802

Bilaga 9 ABBs standardtransformatorer

5

2 Bakgrund

21 Elnaumltets uppbyggnad

Det svenska elnaumltet brukar vanligtvis delas in i tre nivaringer stam- regional- samt lokalnaumlt Svenska Kraftnaumlt som aumlr systemansvarig myndighet ansvarar foumlr att det finns en balans mellan produktion och foumlrbrukning samt att det finns en driftsaumlker sammanharingllning av systemet Svenska Kraftnaumlt foumlrvaltar och driver stamnaumltet det vill saumlga kraftledningar foumlr 220 kV och 400 kV med tillhoumlrande anlaumlggningar samt utlandsfoumlrbindelser (Svenska Kraftnaumlt 2005a) Regionnaumlten oumlverfoumlr elenergin paring spaumlnningsnivaringer mellan 30 - 130 kV och aumlr den sammanbindande laumlnken mellan stamnaumltet och de lokala elnaumlten Till regionnaumlten kan dock vissa stoumlrre energikraumlvande industrier anslutas direkt Regionnaumlten aumlgs och foumlrvaltas av regionala naumltaumlgare Lokalnaumlten aumlgs och foumlrvaltas av lokala naumltaumlgare och sammankopplar regionnaumlten med slutanvaumlndare i spaumlnningsintervallet 04-20 kV Lokalnaumlten aumlr uppbyggda paring olika saumltt beroende paring om de aumlr lokaliserade i taumltort eller landsbygd I taumltorter aumlr elnaumltet till stoumlrsta del nedgraumlvt i marken medan det paring landsbygden aumlr vanligare med luftledning Det ska dock poaumlngteras att det i vissa delar av landet satsas stora summor paring att ersaumltta luftledning med kabel paring landsbygd En annan stor skillnad mellan taumltort och glesbygd aumlr att omkopplingsmoumljligheter vid t ex stoumlrningar eller underharingll aumlr betydligt mer begraumlnsade paring landsbygden aumln i taumltorterna

22 Naumltavgifter och avbrottsersaumlttning

221 Naumltavgifter

Naumltavgifter foumlr traditionella laringgspaumlnningsabonnemang aumlr uppdelade i tvaring delar en fast och en roumlrlig Den fasta delen styrs av vilken huvudsaumlkring kunden har vilket betyder att ju stoumlrre huvudsaumlkring och daumlrmed maximalt effektuttag kunden har desto houmlgre fast pris betalar kunden per aringr Den roumlrliga delen styrs av hur mycket elenergi kunden foumlrbrukar Riksdagen beslutade aringr 2002 att under en femaringrsperiod utjaumlmna naumltavgifterna saring att de kommer vara lika stora regionalt Detta betyder att naumltavgifterna i soumldra Sverige senast aringr 2007 skall vara lika stora foumlr kunder med likvaumlrdiga abonnemang (Energimyndigheten 2005) Naumlr daumlremot en ny laringgspaumlnningskund ska anslutas till elnaumltet varierar anslutningsavgiften beroende paring hur elnaumltet ser ut i omraringdet (Energimarknadsinspektionen 2006)

222 Avbrottsersaumlttning

Efter maringnga aringr med aringterkommande laringnga elavbrott har Sveriges Riksdag beslutat att fraringn och med den 1 januari aringr 2006 infoumlra nya regler som avser att staumlrka konsumenternas staumlllning De nya reglerna i ellagen aumlr i foumlrsta hand taumlnkta att staumlrka husharingllens och foumlretagens raumltt till en rimlig kompensation foumlr de problem som uppstaringr

6

vid ett elavbrott De nya reglerna ska aumlven hjaumllpa till att oumlka investeringstakten i elnaumlten och paring det saumlttet goumlra dem saumlkrare De nya reglerna foumlr avbrottsersaumlttning innebaumlr att kunden har raumltt till en schablonmaumlssig ersaumlttning efter 12 timmars elavbrott Den slutliga ersaumlttningen avgoumlrs av elavbrottets totala laumlngd Ersaumlttningen kan dock inte bli laumlgre aumln 2 tvaring procent av ett prisbasbelopp avrundat till naumlrmaste houmlgre hundratal och som houmlgst 300 procent av den totala aringrliga naumltavgiften per avbrott I de tidigare villkoren hade kunden endast moumljlighet att faring ersaumlttning motsvarande 100 procent av den aringrliga fasta naumltavgiften en garingng per aringr oavsett antal avbrott (Regeringskansliet 2006) Enligt den nya lagen kan drabbade kunder ansoumlka om skadestaringnd precis som tidigare Om skadestaringnd beviljas skall avbrottsersaumlttningen avraumlknas fraringn skadestaringndet I tidigare villkor avraumlknades inte avbrottsersaumlttningen fraringn skadestaringndet Ytterligare en aumlndring som tillkommit i den nya ellagen aumlr att naumltaumlgarna aumlr skyldiga att informera sina kunder om sin raumltt till avbrottsersaumlttning om de varit drabbade av ett elavbrott laumlngre aumln 12 timmar (Regeringskansliet 2006) Foumlr att faring en uppfattning om hur stor ersaumlttningen aumlr vid ett laumlngre elavbrott har EON Elnaumlt sammanstaumlllt en tabell foumlr de vanligaste prislistorna som beskriver avbrottsersaumlttningen foumlre och efter 31 december aringr 2005 (Melin 2006)

Tabell 21 Avbrottsersaumlttning foumlre och efter 31 december 2005

Som kan laumlsas i tabell 21 ovan har avbrottsersaumlttning oumlkat avsevaumlrt sedan aringrsskiftet 20052006 Detta kommer sjaumllvklart att staumllla houmlgre krav paring naumltaumlgarna i form av oumlkad leveranssaumlkerhet

Exempel paring avbrottsersaumlttning Som raumlkneexempel tas 20 stycken smaringhus med 16A huvudsaumlkring i glesbyggd som blir utan elleverans under drygt ett dygn Foumlre 31 december 2005 Ersaumlttning 2005 kr586029320 =sdot= Efter 31 december 2005 Ersaumlttning 2006 kr32000160020 =sdot=

7

Som kan ses i raumlkneexemplet ovan har ersaumlttning oumlkar med 26 140 kr vilket motsvarar en oumlkning med 446 I ellagen finns det ytterligare foumlraumlndringar som kommer faring stor inverkan paring hur naumltaumlgare kommer att behoumlva foumlraumlndra sitt arbete framoumlver foumlr att undvika laringngvariga elavbrott Den stoumlrsta foumlraumlndringen aumlr framfoumlrallt att det inte kommer bli tillaringtet med oplanerade elavbrott som oumlverstiger 24 timmar fraringn och med den 1 januari 2011 (Regeringskansliet 2006) Det betyder att de kraftbolag som inte klarar denna graumlns kommer att bryta mot lagen Det finns idag inga angivna sanktioner foumlr de kraftbolag som bryter mot 24 timmarsgraumlnsen men med stor sannolikhet kommer det paring ett eller annat saumltt kosta kraftbolagen pengar varje garingng det intraumlffar Lyckas kraftbolagen inte undvika denna typ av avbrott kommer detta sjaumllvklart bli baringde arbetsamt och kostsamt i framtiden

8

3 Anvaumlndning av mobil reservkraft Mobil reservkraft anvaumlnds runt om i Sverige i dag och en stor anvaumlndargrupp aumlr landets alla naumltaumlgare Reservkraften anvaumlnds i foumlrsta hand till att foumlrse kunder med elenergi daring deras ordinarie elleverans inte aumlr tillgaumlnglig beroende paring ett fel eller en planerad underharingllsaringtgaumlrd i elnaumltet Naumlr ett reservkraftverk kopplas in i en del av elnaumltet som kan vara av varierande storlek fraringnskiljs det fraringn oumlvriga elnaumltet och bildar tillsammans med reservkraftverket en egen ouml Vid denna typ av distributionssaumltt brukar begreppet ouml-drift anvaumlndas Enligt Svenska Kraftnaumlts Aringrsredovisning 2005 (Svenska kraftnaumlt 2005b) innebaumlr ouml-drift att rdquoett elsystem inom ett begraumlnsat geografiskt omraringde drivs lokalt (produktion

oumlverfoumlring och konsumtion av el) Omraringdet kan ha kopplats bort automatiskt fraringn det

oumlvriga naumltet eller kan ha planerats foumlr ouml-driftrdquo

31 Anvaumlndning av reservkraft idag

Naumlr reservkraft anvaumlnds i dag av naumltbolag kopplas dessa ofta in i naumltstationens laringgspaumlnningsstaumlllverk (LSP-staumlllverk) daumlr transformatorn fraringnkopplas Reservkraften levereras sedan ifraringn LSP-staumlllverket ut till kund utan att transformeras upp eller ner till en annan spaumlnningsnivaring Se bild 31 nedan

Bild 31 Anslutning av reservelverk daumlr transformatorn kopplas bort

Storleken paring de reservelverk som ska anslutas bestaumlms av foumlrutom lasten tillaringten distorsion oumlnskad livslaumlngd samt den omgivande miljoumln Eftersom ett reservelverk behoumlver kylning under drift kommer en houmlg omgivningstemperatur medfoumlra att maskinen inte kommer att kunna belastas lika mycket som under normala miljoumlfoumlrharingllanden Livslaumlngden foumlr ett reservkraftverk bestaumlms till stoumlrsta del av underharingll last och temperatur (Elforsk 1995) Paring EON Elnaumlt bedoumlms ett reservelverk ha 10 000 ndash 15 000 drifttimmar under sin tekniska livslaumlngd Reservelverken som anvaumlnds i genomsnitt 400 timmar per aringr har daumlrmed en beraumlknad livslaumlngd mellan 25 och 375 aringr (Krynell 2006) Foumlr att faring en uppfattning om hur stort ett mobilt reservkraftverk aumlr visas nedan bilder paring tvaring olika verk

9

Bild 32 Tvaring olika storlekar paring reservelverk tv 115 kVA och th 556 kVA (GENETECH 2006)

Reservkraftverket till vaumlnster i bild 32 ovan aumlr det mindre av dem tvaring och har en effekt paring 115 kVA medan de houmlgra aumlr det stoumlrre och har en effekt paring 556 kVA Baringda reservelverken har anslutningsspaumlnningen 400 V Aumlven om bild 32 inte aumlr skalenlig aumlr det enkelt konstaterat att det houmlgra reservelverket aumlr avsevaumlrt stoumlrre och klumpigare Vad som skiljer ovanstaringende reservelverk aringt framgaringr av de tekniska data som presenteras i tabell 31 nedan

Tabell 31 Teknisk data foumlr ovanstaringende reservelverk Modell Effekt

(kVA)

Dimensioner

LBH (mm)

Vikt

(kg)

Tankvolym

(l)

Braumlnslekonsumtion

vid fullast

(lh)

GTC 100M 115 421019201580 1950 150 2241 GTV 510M 556 648023602600 6500 430 1044 Som kan ses i tabell 31 ovan skiljer det en hel del mellan de tvaring olika verken Det lilla elverket har en effekt paring 115 kVA och vaumlger 1950 kg vilket innebaumlr att det kan transporteras ut paring plats med hjaumllp av en stoumlrre transportbil Det stoumlrre elverket som har en effekt paring 556 kVA kraumlver lastbilstransport Baringda elverken garingr att faring i ett utfoumlrande som tillaringter en transporthastighet paring 80 kmh Dessa reservelverk aumlr taumlnkta att anslutas till naumltstationer i glesbygdsomraringden daumlr framkomligheten paring vaumlg kan vara begraumlnsad Aumlr detta fallet saring kommer ett stoumlrre och tyngre reservelverk bli svaringrare att placera ut aumln ett laumlttare som bara vaumlger en tredjedel saring mycket Ett mindre reservelverk kommer daumlremot ha svaringrare att klara av en stoumlrre effekt vilket ibland faringr som konsekvens att ett stoumlrre reservelverk maringste anvaumlndas foumlr att kunna foumlrse anlaumlggningen med reservkraft Ytterligare en sak som maringste tas i beaktande naumlr reservkraft kopplas in aumlr braumlnslekonsumtionen vilken aumlr relativ stor vid fullt effektuttag Som kan beraumlknas i tabell 31 ovan kommer baringda reservelverken behoumlva tankas efter fyra till sex timmars drift paring full effekt Det aumlr dock inte saring vanligt att reservelverken koumlrs paring full effekt utan koumlrs oftast paring en laumlgre effekt saring att oumlverbelastning undviks Detta goumlr att braumlnsleparingfyllning inte behoumlver goumlras lika ofta och kan straumlckas ut till cirka 12 timmar (Statens energimyndighet 2005)

10

32 Framtida anvaumlndning av reservkraft

Vid reservkraftsmatning av ett stoumlrre omraringde daumlr ett flertal naumltstationer aumlr inblandade kraumlvs det lika maringnga reservkraftverk som naumltstationer foumlr att aringterstaumllla elleveransen Detta aumlr baringde tidsoumldande och kostsamt daring det kraumlvs ett antal transporter och personal foumlr att koppla in dessa reservelverk i respektive naumltstation Dessutom kommer braumlnsleparingfyllning att bli kostsam daring det kraumlvs att reservelverken tankas flera garingnger per dygn Foumlr att baumlttre kunna saumlkerhetsstaumllla att naumltbolag som t ex EON Elnaumlt ska klara den tidigare naumlmnda 12- timmarsgraumlnsen skulle ett alternativ vara att oumlverfoumlra reservkraft i det befintliga mellanspaumlnningsnaumltet som sammankopplar naumltstationerna i det drabbade omraringdet Detta aringskaringdliggoumlrs i bild 33 nedan Alternativet kan vara en loumlsning istaumlllet foumlr att bygga dyrare elnaumlt som t ex har moumljlighet att reservmatas fraringn ett naumlrliggande elnaumlt

Bild 33 Reservkraftverk som oumlverfoumlr elenergin i mellanspaumlnningsnaumltet

Genom att endast installera ett reservkraftverk som ensamt levererar elenergi till kunderna vid utebliven elleverans istaumlllet foumlr att installera ett reservkraftverk i varje naumltstation kommer avbrottstiden kunna foumlrkortas avsevaumlrt Daumlrmed kommer kunderna vara mer noumljda och naumltbolagen kommer enklare att kunna klara 12-timmarsgraumlnsen och daumlrmed undvika utbetalning av avbrottsersaumlttning Andra foumlrdelar med denna typ av reservkraftsoumlverfoumlring aumlr att braumlnslehanteringen kommer att foumlrenklas avsevaumlrt om endast ett reservelverk ska tankas istaumlllet foumlr t ex fem stycken Enligt EON Elnaumlts egen utredning om mobil reservkraft menar foumlretaget att det fraringn branschens sida behoumlver tas fram instruktioner och speciella aggregat med relaumlskyddsfunktioner foumlr att nyttja reservkraft paring spaumlnning oumlver 1000 V Eftersom detta aumlr naringgot nytt i branschen finns ocksaring behov av regler foumlr hanteringen av reservkraft oumlver 1000 V om detta ska bli ett alternativ i framtiden EON Elnaumlt menar dock att potentialen aumlr stor inom detta omraringde och att arbetet borde paringskyndas (Hjalmar 2005)

11

4 Kunder Det finns maringnga olika typer av kunder paring landsbygden allt fraringn sommarstugor till mindre industrier med varierande laster som staumlller olika krav paring de mobila reservelverken En av de mest begraumlnsande faktorerna aumlr effektbehovet som skiljer sig avsevaumlrt aringt mellan olika kundgrupper daumlr uppvaumlrmningen i regel har den stoumlrsta inverkan Uppvaumlrmningen varierar kraftigt mellan en villa som vaumlrms upp med el och ett annat mindre elenergikraumlvande alternativ vilket betyder att olika stora omraringden kan foumlrses med reservkrafts beroende paring uppvaumlrmningsform Paring landsbygden daumlr reservelverken foumlrst och fraumlmst aumlr avsedda att anvaumlndas finns maringnga lantbrukare som ofta har andra typer av effektkraumlvande utrustning som t ex spannmaringlstorkar Denna typ av torkanlaumlggningar aumlr vanliga i dag av totalt 71 000 lantbruk finns det cirka 34 000 torkanlaumlggningar i bruk (SCB 2002) En tredjedel av alla torkanlaumlggningar torkar spannmaringlen med varmluft vilket aumlr mycket energikraumlvande och i maringnga fall vaumlrms luften med hjaumllp av elenergi Effektbehovet foumlr en torkanlaumlggning varierar kraftigt men foumlr en mindre anlaumlggning aumlr effektbehovet i storleksordningen 30-60 kW Detta kommer sjaumllvklart faring konsekvenser i ett elnaumlt som ska foumlrses med reservkraft av ett mindre elverk Det boumlr daumlrfoumlr finnas restriktioner foumlr hur denna typ av elenergikraumlvande anlaumlggningar faringr anvaumlndas daring dessa aumlr anslutna till ett naumlt som matas av ett mobilt reservkraftverk Utoumlver det aktiva effektuttaget som i dagligt tal ofta foumlrenklas till enbart effektuttaget finns det andra faktorer som kommer att spela roll naumlr kunderna i ett visst omraringde reservkraftsmatas Det som aumlven har en inverkan paring reservelverket aumlr vilken typ av effekt den enskilde kunden anvaumlnder sig av Alla kunder som aumlr anslutna till ett elnaumlt aumlr i regel kategoriserade enligt en foumlrutbestaumlmd lista som bland annat anger kundens effektfaktor cos φ EON Elnaumlts lista oumlver olika typer av kunder visas i bilaga 1 daumlr effektfaktorn varierar mellan 085 och 098 Effektfaktorn anger hur den aktiva effekten foumlrharingller sig till den skenbara effekten Det aumlr vanligtvis den skenbara effekten som aumlr angiven foumlr ett reservkraftverk och det aumlr daumlrmed den som kommer att begraumlsa lastuttaget Sambandet mellan effektfaktorn aktiv och skenbar effekt visas i en effekttriangel Denna aringskaringdliggoumlrs i bild 41 nedan

daumlr S Skenbar effekt VA P Aktiv effekt W Q Reaktiv effekt var

Bild 41 Effekttriangel

12

Den skenbara effekten beraumlknas enligt sambandet nedan

ϕcos

PS = [ ]VA (41)

Bild 41 ovan kallas vanligen foumlr effekttriangeln och i den raumlknas den reaktiva effekten Q positiv foumlr laster av induktiv karaktaumlr medan den raumlknas negativ foumlr laster av kapacitiv karaktaumlr Det aumlr viktigt att kaumlnna till att kunderna genom sin last ger upphov till reaktiv effekt av induktiv karaktaumlr medan ledningar med houmlgre spaumlnning ger upphov till reaktiv effekt av kapacitiv karaktaumlr Kundernas last kommer till en viss graumlns variera oumlver dygn ocheller saumlsong mycket beroende paring typ av uppvaumlrmningssystem Variationen oumlver dygnet spelar en mindre roll eftersom reservelverket alltid maringste hantera det maximala effektuttaget under dygnet Detta foumlr att det skulle bli oharingllbart att koppla in och ur laster manuellt under dygnet beroende paring lastsituationen Aumlr daumlremot en stor del av kunderna som ansluts till reservkraftverket elvaumlrmekunder kommer belastning emellertid att skilja sig aringt oumlver aringret

41 Motorstart

411 Direktstartad asynkronmotor

En motor ger upphov till en stor startstroumlm till skillnad fraringn t ex en el-patron som vaumlrmer en villa Detta betyder att ett reservelverk maringste kunna generera denna houmlga startstroumlm aumlven om detta enbart behoumlvs under naringgra faring sekunder Aumlr inte detta moumljligt blir foumlljden att reservkraftverkets oumlverlastskydd automatiskt fraringnkopplar lasten Startstroumlmmen vid direktstart av asynkronmotorer ligger vanligtvis i intervallet 25 - 8 garingnger motorns maumlrkstroumlm Vid normal drift daring naumltstationen aumlr ansluten till ett starkare naumlt finns det regler foumlr hur stor motor som faringr direktstartas Elleverantoumlrerna foumlreskriver vanligtvis att en kortsluten trefasmotor inte faringr direktstartas om maumlrkeffekten oumlverstiger 4 kW vid kontinuerlig drift Specialtillstaringnd kan dock farings foumlr direktstart av stoumlrre motorer (Alfredsson och Cronqvist 1996) EBR (El-byggnadsrationalisering) aumlr ett system foumlr rationell planering byggnation och underharingll av eldistributionsanlaumlggningar 04 ndash 145 kV som drivs av representanter fraringn Svensk Energis medlemsfoumlretag De har skapat tumregler paring hur stora motorer som faringr startas i ett elnaumlt som reservkraftsmatas Dessa regler aumlr taumlnkta att anvaumlndas foumlr att uppskatta noumldvaumlndig generatorstorlek vid en tillaringten spaumlnningssaumlnkning av 15 av nominell spaumlnning Beroende paring vilken startutrustning som finns till motorn aumlr kravet paring startstroumlmmens storlek olika (Elforsk 1995) Tumregler foumlr hur stor motorn faringr vara avseende storleken paring generator ges nedan Foumlr en motor med stjaumlrntriangelstart och vid anvaumlndning av mjukstart Motorns maumlrkeffekt i kW 3 lt Generatorns maumlrkeffekt i kVA

13

Foumlr en motor med direktstart Motorns maumlrkeffekt i kW 9 lt Generatorns maumlrkeffekt i kVA Skulle det finnas flera motorer som kan komma att starta samtidigt ska moumljlighet till foumlrregling mot samtidig start undersoumlkas Exempel paring stoumlrre motorer som kan taumlnkas finnas ute hos kunder i glesbyggd aumlr t ex lantbrukarnas bevattningspumpar som enbart anvaumlnds under naringgra maringnader paring sommaren Dessa bevattningspumpar varierar i storlek och kan i vissa fall ha en effekt paring 75 kW vilket i saring fall skulle kraumlva att generatorn kan producera en aktiv effekt motsvarande 675 kW om motorn aumlr direktstartad Eftersom denna enskilda pump kommer att ta stor effekt i anspraringk och paring saring vis kraumlva att reservkraftverket aumlr kraftigt oumlverdimensionerat foumlr att klara startstroumlmmen aumlr det laumlmpligt att ha naringgon form av restriktioner vid bevattning Detta gaumlller inte enbart bevattningspumpar som aumlr ansluta till elnaumltet utan alla stoumlrre motorer

14

5 Distributionsledningar Distributionsledningar finns i flera olika utfoumlranden daumlr ledar- och isolationsmaterial aumlr olika Generellt kan dessa dock delas in i kategorierna luftledningar och kabel

51 Luftledningar

Luftledningar kan generellt delas upp i tvaring olika typer oisolerad och isolerad lina vilka finns i tvaring olika materialutfoumlranden aluminium (AL) och aluminium med jaumlrnkaumlrna (FeAl) I mycket saumlllsynta fall kan aumlven kopparlina (Cu) foumlrekomma

511 Oisolerad luftledning

Oisolerad luftledning har inte ett skyddande houmllje runt respektive lina utan faumlsts direkt paring isolatorn som utgoumlr isolation mellan lina och stolpe Detta goumlr att ledningen aumlr kaumlnslig mot yttre faktorer saringsom vaumlder vind faringglar osv En vanligt foumlrekommande dimension paring linan aumlr 99 mm2 vilken har en total ytterdiameter paring 128 mm (Onninen 2006) Ett exempel paring en oisolerad lina visas i bild 51 nedan

Bild 51 Oisolerad lina (Birkouml 2005)

512 Isolerad luftledning

Isolerad luftledning aumlr upphaumlngd paring samma saumltt som oisolerad luftledning men har aumlven ett skyddande houmllje runt respektive lina i form av en tunnare plastbelaumlggning Houmlljet aumlr inte avsett som naringgot skydd mot beroumlring utan snarare ett skydd mot jordfel som t ex kan uppstaring daring ett traumld faller paring ledningen vilket goumlr ledningen driftsaumlkrare Anledningen till detta aumlr att ledningen daring taringl en stoumlrre paringfrestning som t ex uppstaringr naumlr ett traumld faller paring ledningen Belastningen som traumldet medfoumlr paring luftledningen tas daring upp av alla tre linorna vilket goumlr att de inte lika laumltt brister Isolerad luftledning byggs vanligtvis med ett mindre avstaringnd mellan linorna aumln traditionell oisolerad luftledning vilket aumlr moumljligt tack vare den isoleringen som finns runt respektive lina Precis som foumlr oisolerad lina aumlr en vanlig dimension 99 mm2 men i och med dess skyddande houmllje blir den groumlvre aumln vanlig oisolerad lina En isolerad lina med dimensionen 99 mm2 har en total ytterdiameter paring cirka 18 mm (Onninen 2006) Se bild 52 nedan

Bild 52 Isolerad lina (Birkouml 2005)

15

513 Kapacitiv generering i luftledningsnaumlt

Luftledningar genererar en saring kallad distribuerad kapacitans laumlngs hela sin straumlckning dels mellan varje fasledare och marken och dels mellan respektive fasledare Detta aringskaringdliggoumlrs i bild 53 nedan

Bild 53 Kapacitanser i ett luftledningsnaumlt

Som kan ses i bild 53 ovan delas kapacitansen i en luftledning upp i tvaring delar egen- och oumlmsesidig kapacitans Den oumlmsesidiga kapacitansen aumlr den kapacitans som bildas mellan ledningens faser medan egenkapacitansen bildas mellan fasledarna och jord Summan av egen- och oumlmsesidig kapacitansen (Ce och Couml) bildar ledningens totala kapacitans som har namnet driftkapacitans Cd (Andersson och Blomqvist 1997) Foumlr ett luftledningsnaumlt aumlr den distruberade kapacitansen relativt liten Med anledning av detta beraumlknas inte delkapacitanserna var foumlr sig utan den totala driftkapacitansen beraumlknas direkt med sambandet 51 nedan

sdotsdotsdot

=

r

cbaCd 3

ln18

1 [ ]kmFmicro (51)

daumlr a b och c medelavstaringndet mellan fasledarena m r fasledarens radie m Oavsett vilken typ av mark som finns under luftledningen utgaringr man ifraringn att potentialen aumlr noll vid markytan (Stenborg 1997)

16

52 Jordkabel

Jordkabel finns i en maumlngd olika utfoumlranden med olika tvaumlrsnittsarea och maumlrkspaumlnning vilka grovt kan delas in i en- och flerledarekabel De flesta lite groumlvre kablar har ledare som aumlr tillverkade av aluminium Hur mycket isolering en kabel har aumlr till stoumlrsta del beroende av kabelns maumlrkspaumlnning houmlgre maumlrkspaumlnning ger groumlvre isolering I bild 54 visas en treledar mellanspaumlnningskabel med maumlrkspaumlnningen 12 kV i genomskaumlrning

Bild 54 Treledar mellanspaumlnningskabel i genomskaumlrning (Elektroskandia 2006)

521 Kapacitiv generering i kabelnaumlt

Kablar genererar precis som luftledningar en saring kallad distribuerad kapacitans laumlngs hela sin straumlckning mellan dels varje fasledare och skaumlrmen dels mellan respektive fasledare Kabels kapacitanser kan precis som en luftledning delas in i egen- samt oumlmsesidig kapacitans Som framgaringr av bild 54 ovan aumlr avstaringndet mellan fasledarna och det jordande houmlljet runt kabeln avsevaumlrt mycket mindre aumln foumlr en luftledning Detta leder till att egenkapacitansen fraringn en kabel aumlr betydligt mycket houmlgre aumln foumlr en luftledning med samma tvaumlrsnittsarea och spaumlnning Daumlremot aumlr den oumlmsesidiga kapacitansen som genereras mellan fasledarna i en treledar mellanspaumlnningskabel lika med noll eftersom ledarnas inre ledande skiktet har samma spaumlnningspotential som skaumlrmen d v s noll Mellanspaumlnningskabelns kapacitanser visas i bild 55 nedan

Bild 55 Kapacitanser i en- och tre-ledar kabel

17

Foumlr en enledarkabel med omgivande skaumlrm eller en treledarkabel med skaumlrm runt varje ledare ges kapacitansen av foumlljande samband (Kraftkabelhandboken) Kapacitansen C aumlr i detta fall lika med driftkapacitansen Cd

d

DkC

ln

εsdot= [ ]kmFmicro (52)

Daumlr k aumlr en konstant med vaumlrdet 00556 ε aumlr det relativa isolermaterialets dielektriska konstant foumlr det isolerande skiktet mellan ledare och skaumlrm Konstanten ε aumlr beroende av vilket material isolerskiktet aumlr tillverkat av I de kabeltyper som anvaumlnds mest i dag aumlr de vanligaste isolermaterialen PEX och PVC vilka har konstanten ε = 23 respektive ε =50 I de beraumlkningar som aumlr gjorda i denna rapport har uteslutande kabel med PEX isolering anvaumlnts Foumlr en treledar kabel daumlr respektive ledare saknar individuell skaumlrm eller inre ledande skikt se bild 54 aumlr det svaringrare att raumlkna ut C och Cd Kapacitanserna aumlr i dessa fall inte lika Foumlr att enklare kunna faststaumllla Cd maringste delkapacitanserna foumlrst maumltas i kabeln Naumlr detta goumlrs delas foumlrst kapacitanserna upp i delkapacitanser Crsquo och Crsquorsquo som maumlts paring foumlljande saumltt Delkapacitansen Crsquo maumlts mellan en fasledare och de oumlvriga fasledarna som aumlr foumlrbundna med skaumlrmen och daumlr Crsquo motsvarar

oumle CCC sdot+= 2 [ ]kmFmicro (53) Daumlrefter foumlrbinds alla tre ledarna med varandra och daring maumlts delkapacitansen Crsquorsquo mellan ledarna och skaumlrmen och daumlr Crsquorsquo motsvarar

eCC sdot= 3 [ ]kmFmicro (54) Naumlr baringda delkapacitanserna aumlr givna kan sedan driftkapacitansen Cd beraumlknas enligt

oumled CCC sdot+= 3 [ ]kmFmicro (55) Driftkapacitansen foumlr mellanspaumlnningskablar aumlr i de flesta fallen uppmaumltt och redovisad av kabeltillverkaren

18

53 Tillskott och foumlrluster i ledningar

Foumlr att foumlrstaring hur en ledning fungerar aumlr det laumlmpligt att som modell anvaumlnda ett ersaumlttningsschema vilken visar vilka parametrar som aumlr av betydelse och maringste tas i beaktande vid elektriska beraumlkningar Ersaumlttningsschemat foumlr en ledning visas i bild 56 nedan

531 Ersaumlttningsschema

Bild 56 Ersaumlttningsschema

I bild 56 ovan ser man en generator som genererar elektrisk energi och sedan oumlverfoumlr denna till en belastning via en ledning som aumlr ansluten mellan de baringda objekten

532 Parametrar i ersaumlttningsschema

Ur elektrisk synvinkel bestaringr en ledning av en resistans R och en reaktans X Dessa storheter beror paring ett antal olika parametrar som visas i sambanden (56) och (57) nedan (Kraftkabelhandboken)

ARledning

ρ= [ ]kmΩ (56)

daumlr ρ resistiviteten kmmm 2sdotΩ A ledarens tvaumlrsnittsarea 2mm

LfX ledning sdotsdotsdot= π2 [ ]kmΩ (57)

daumlr f frekvensen Hz L induktansen kmH

19

Foumlr en given ledning finns baringde ρ och L angivna i ledningstabeller Ett annat samband som anvaumlnds vid elektriska beraumlkningar aumlr susceptansen B som beraumlknas enligt sambandet (58) nedan

lCfBledning sdotsdotsdotsdot= π2 [ ]S (58) daumlr C kapacitansen kmF l ledningslaumlngden km Naumlr resistans reaktans och susceptans beraumlknas foumlr olika komponenter aumlr det viktigt att beraumlkningen goumlrs vid samma spaumlnning och frekvens Foumlr samtliga beraumlkningar i rapporten aumlr spaumlnningen 11 kV och frekvensen 50 Hz Mellan ledningen och marken alternativt skaumlrmen i en kabel bildas en kondensator som ger upphov till en reaktiv effekt naumlr ledningen aumlr spaumlnningssatt Denna reaktiva effekt kommer att ge ett tillskott i anlaumlggningen som maringste tas om hand Detta aumlr vanligtvis inget problem under normal drift daring anlaumlggningen aumlr ansluten till ett starkt oumlverliggande naumlt som paring ett enkelt saumltt kan ta hand om detta reaktiva tillskott Kopplas oumlverliggande naumlt bort och ersaumltts med ett mobilt reservkraftverk kommer detta ensamt vara tvunget att hantera det eventuella reaktiva oumlverskottet Det kapacitiva bidrag en ledning genererar ges ur foumlljande samband (Petterson och Blomqvist 1986)

21 CCC QQQ += [ ]var (59) daumlr

1CQ aumlr det kapacitiva bidraget fraringn den foumlrsta halvan av ledningen

2CQ aumlr det kapacitiva bidraget fraringn den sista halvan av ledningen Dessa storheter kan beraumlknas med sambanden (510) och (511) som foumlljer nedan (Petterson och Blomqvist 1986)

211 2

2 UC

fQC sdotsdotsdotsdot= π [ ]var (510)

222 2

2 UC

fQC sdotsdotsdotsdot= π [ ]var (511)

daumlr f frekvensen Hz C kapacitansen F

1U inmatningsspaumlnningen V

2U utmatningsspaumlnningen V

20

533 Aktiva och reaktiva foumlrluster i ledningar

Varje ledning inneharingller en resistans och en reaktans vilka ger upphov till aktiva och reaktiva foumlrluster Eftersom dessa foumlrluster tillkommer utoumlver sjaumllva lasten behoumlver dessa adderas foumlr att faring de totala aktiva och reaktiva effekterna Det aumlr dessa foumlrluster plus sjaumllva lasten som det mobila reservkraftverket maringste klara av att hantera De aktiva och reaktiva foumlrlusterna beraumlknas genom sambanden (512) och (513) nedan

2

2

22

2

2

2

minussdot+

sdot=

U

QQR

U

PRP C

LedningLedningf [ ]W (512)

( )21

2

2

22

2

2

2CC

CLedningLedningf QQ

U

QQX

U

PXQ +minus

minussdot+

sdot= [ ]var (513)

daumlr R resistansen Ω X reaktansen Ω Foumlr att faring en indikation paring hur stora tillskott ocheller foumlrluster som uppstaringr i en ledning goumlrs en beraumlkning foumlr en kabel respektive luftledning enligt angivna data nedan

Tabell 51 Inparametrar foumlr jaumlmfoumlrelse av tillskottfoumlrluster i ledningsnaumlt Luftledning (Al) Kabel (Al)

Spaumlnning (V) 11000 11000 Tvaumlrsnittsarea (mm2) 99 95 Ledningslaumlngd (km) 10 10 Aktivt effektuttag (kW) 50 50 Effektfaktor vid last 085 085 Kapacitans (microFkm) 0009 033 Ledningsresistans (Ωkm) 02855 02975 Ledningsreaktans (Ωkm) 1085 09739

Anvaumlnds vaumlrdena fraringn tabell 51 i sambanden 510 511 512 513 och ingen haumlnsyn tas till spaumlnningsfall i ledningen kan de aktiva respektive reaktiva foumlrlusterna beraumlknas Beraumlkningarna aumlr gjorda i Matlab och beraumlkningskoden finns i bilaga 2 Resultaten presenteras i tabell 52 nedan

Tabell 52 Resultat av jaumlmfoumlrelse mellan luftledning och kabel Luftledning (Al) Kabel (Al)

Reaktiv last (kvar) 310 310 Aktiva foumlrluster (kW) 0083 0086 Reaktiva foumlrluster (kvar) -333 -12542 Reaktivt netto (kvar) 2767 -9442

21

Som kan ses i tabell 52 behoumlver reservelverket generera 2767 kvar i fallet med luftledning medan i fallet med kabel kommer ett oumlverskott paring 9442 kvar att skapas Detta reaktiva oumlverskott kommer ha en motsatt riktning i foumlrharingllande till den aktiva effekten d v s tillbaka i mot reservelverket Detta reaktiva oumlverskott maringste saringledes tas om hand av reservelverket

534 Konsekvenser foumlr mobil reservkraft

Som kan ses utifraringn resultaten i tabell 52 ovan aumlr de aktiva foumlrlusterna i baringde luftledning och kabel relativt smaring Eftersom dessa foumlrluster aumlr smaring kommer de inte belasta ett mobilt reservelverk saumlrskilt mycket i foumlrharingllande till den last som kunderna tar ut Jaumlmfoumlrs de reaktiva foumlrlusterna som en tio kilometers mellanspaumlnningsledning ger upphov till med de aktiva foumlrlusterna aumlr de foumlrstnaumlmnda foumlrlusterna betydligt houmlgre Beroende paring om elnaumltet aumlr uppbyggt av luftledning eller kabel kommer detta faring vaumlldigt skilda konsekvenser foumlr det mobila reservkraftverk som ska leverera elenergi till den bortkopplade anlaumlggningen Jaumlmfoumlrs de reaktiva foumlrlusterna i luftledningen med kabeln kan det enkelt konstateras att luftledningen endast tillfoumlr en mindre del av den reaktiva effekt som reservkraftverket annars hade faringtt producera Kabeln kommer daumlremot att generera en avsevaumlrt mycket stoumlrre maumlngd reaktiv effekt aumln luftledningen I ovanstaringende exempel genererar kabeln drygt 37 garingnger mer reaktiv effekt aumln luftledningen Detta betyder att reservkraftverket maringste kunna konsumera detta oumlverskott av reaktiv effekt som kabeln genererar Det aumlr saringledes en foumlrutsaumlttning att det mobila reservelverket kan konsumera det reaktiva oumlverskott som inte tas ut av kunderna Kan inte det mobila reservkraftverket konsumera reaktiv effekt kommer det reaktiva effektuttaget hos kund vara en begraumlnsande faktor foumlr moumljlig ledningslaumlngd

22

6 Transformatorer Transformatorer kan ur elektrisk synvinkel ses som en resistans R och en reaktans X paring samma saumltt som en ledning Foumlr att beraumlkna transformators resistans och reaktans behoumlvs uppgifter om de procentuella resistans respektive reaktansspaumlnningsfallet er ex Dessa kan enkelt tas fram foumlr en specifik transformator i t ex Facilplus spatialE som aumlr EON Elnaumlts naumltinformationssystem Oumlnskas daumlremot generella vaumlrden foumlr en transformator kan ABBs tabell foumlr standardtransformatorer anvaumlndas vilken visas i bilaga 9 I ABBs tabell aumlr endast den procentuella kortslutningsspaumlnningen ek given och den beraumlknas enligt samband 61 nedan

22xrk eee += [ ] (61)

Anledningen till att endast ek aumlr angiven aumlr att procentuella kortslutningsresistansen er alltid aumlr relativt liten i foumlrharingllande till procentuella kortslutningsreaktansen ex och daring goumlrs ofta approximationen er = 0 vilket ger ex asymp ek Foumlr att sedan beraumlkna kortslutningsresistansen RT och kortslutningsreaktansen XT anvaumlnder man sambanden 62 och 63 nedan (Petterson och Blomqvist 1986)

n

nrT

S

UeR

2

100sdot= [ ]Ω (62)

n

nxT

S

UeX

2

100sdot= [ ]Ω (63)

daumlr Un den huvudspaumlnning som transformatorresistansen haumlnfoumlrs till kV Sn transformatorns maumlrkeffekt MVA

62 Foumlrluster i en transformator

En distributionstransformator ger upphov till tre olika typer av foumlrluster

bull Tomgaringngsfoumlrluster ][WPtomgaringng bull Belastningsfoumlrluster ][WPbelastning bull Reaktiva foumlrluster [var]foumlrlustQ

Dessa foumlrluster beskrivs under respektive rubrik nedan

621 Tomgaringngsfoumlrluster

Tomgaringngsfoumlrlusterna i en transformator aumlr helt oberoende av den anslutna lasten Dessa beror istaumlllet helt paring transformatorns storlek desto stoumlrre transformator desto stoumlrre tomgaringngsfoumlrluster En tillaumlmpbar tumregel aumlr att tomgaringngsfoumlrlusterna aumlr i storleksordningen 02 procent utav transformatorns maumlrkeffekt (Lindahl 2006) Foumlr en transformator med maumlrkeffekten 200 kVA kommer saringledes tomgaringngsfoumlrlusterna vara

23

WPtomgaringng 4002000000020 =sdot=

Tomgaringngsfoumlrlusterna aumlr saring smaring i foumlrharingllande till transformatorns maumlrkeffekt att de i maringnga sammanhang antas vara foumlrsumbara

622 Belastningsfoumlrluster

Belastningsfoumlrlusterna i en transformator beror av hur stor belastningsgraden aumlr En tumregel aumlr att vid full last aumlr belastningsfoumlrlusterna i storleksordningen 1 procent av transformatorns maumlrkeffekt (Lindahl 2006) Foumlr en transformator med maumlrkeffekten 200 kVA kommer saringledes belastningsfoumlrlusterna att vara

WPbelastning 2000200000010 =sdot=

Aumlven belastningsfoumlrlusterna aumlr foumlrharingllandevis smaring jaumlmfoumlrt med transformatorns maumlrkeffekt Som har naumlmnts tidigare goumlrs ibland approximationen ex asymp ek och er = 0 vilket betyder att ingen haumlnsyn tas till de aktiva foumlrlusterna utan enbart till de reaktiva foumlrlusterna

623 Reaktiva foumlrluster

De stoumlrsta och inte foumlrsumbara foumlrlusterna i en transformator aumlr de reaktiva foumlrlusterna Naumlr dessa foumlrluster beraumlknas antas tomgaringngsfoumlrlusterna vara foumlrsumbara och att transformatorn aumlr fullt belastad Belastningsfoumlrlusterna antas vara 1 procent utav transformatorns maumlrkeffekt vilket ger en foumlrlust paring 2000 W enligt tidigare beraumlkning Foumlr att kunna beraumlkna de reaktiva foumlrlusterna foumlr en 200 kVA transformator behoumlvs uppgifter om re och xe Dessa aumlr haumlmtade fraringn en standard 200 kVA transformator hos EON Elnaumlt

Foumlrharingllandet ggre

e

r

x 331783

asymp= visar sedan hur stora de reaktiva foumlrlusterna aumlr i

foumlrharingllande till de aktiva foumlrlusterna I detta fall aumlr de reaktiva foumlrlusterna cirka tre garingnger stoumlrre aumln de aktiva foumlrlusterna De reaktiva foumlrlusterna i en 200 kVA transformator aumlr daumlrmed i storleksordningen

var600020003 kQ foumlrlust =sdotasymp Detta betyder att den reaktiva foumlrlusten i en 200 kVA transformator aumlr cirka 3 procent av dess maumlrkeffekt (Johansson 2006)

24

7 Det mobila reservkraftverket De mobila reservkraftverk som aumlr taumlnkta att anvaumlndas i mellanspaumlnningsnaumltet aumlr i storleksordningen 100-800 kVA daumlr de flesta aumlr utrustade med en synkrongenerator Teoretiskt innebaumlr detta bland annat att generatorns foumlrmaringga att producera alternativt konsumera reaktiv effekt kan styras Ska generatorn leverera reaktiv effekt till elnaumltet ska I m gt Im0 och kallas daring foumlr oumlvermagnetiserad medan om den ska konsumera reaktiv effekt ska I m lt Im0 och kallas daring foumlr undermagnetiserad Rent praktiskt styrs magnetiseringsstroumlmmen av generatorns spaumlnningsregulator som i sin tur maumlter naumltspaumlnningen (Alfredsson och Cronqvist 1996) Ses detta ur en teoretisk synvinkel bestaumlms magnetiseringsbehovet av sambandet 71 nedan

0m

m

n

r

I

I

U

E= (71)

daumlr Er inducerad emk (fas till jord) V Un generatorns maumlrkspaumlnning V I bild 71 visas ovanstaringende storheter i en schematisk bild oumlver en synkrongenerator

Bild 71 Schematisk bild oumlver en synkrongenerator

Den aktiva effekten P i en synkronmaskin paringverkas inte av aumlndringar som t ex naumltspaumlnningsvariationer eller variationer av emkn utan bestaumlms av den mekaniska axeleffekten som motorn levererar Den aktiva effekten beraumlknas med hjaumllp av samband 72 nedan

d

fr

X

UEP

Θsdotsdotsdot=

sin3 [ ]W (72)

Som tidigare naumlmnts kommer den inducerade emkn Er att foumlraumlndras daring magnetiseringsstroumlmmen Im varieras Foumlr att foumlrhindra att den aktiva effekten P foumlraumlndras samtidigt som magnetiseringsstroumlmmen Im varieras kommer samtidigt belastningsvinkeln Θ att aumlndras

25

Naumlr det gaumlller den reaktiva effekten Q saring aumlr den vid en konstant naumltspaumlnning till stor del beroende av den inducerade emk Er men aumlven till en mindre del av den aktiva effektens storlek Denna ger upphov till en del av den reaktiva spaumlnningen (XdIa) vilken svarar direkt mot den aktiva stroumlmmen Iacosφ och denna kraumlver en viss reaktiv effekt Den reaktiva effekten beraumlknas genom samband 73 nedan

d

fr

d

f

X

UE

X

UQ

Θsdotsdotsdotminus

sdot=

cos33 2

[ ]var (73)

daumlr Qlt0 oumlvermagnetisering Qgt0 undermagnetisering Foumlr att se hur alla storheter haumlnger samman visas tvaring olika visardiagram i bild 72 ett foumlr oumlvermagnetisering och ett foumlr undermagnetisering I baringda visardiagrammen aumlr statorstroumlmmen Ia riktstorhet (Alfredsson och Cronqvist 1996)

Bild 72 Visardiagram foumlr oumlver- respektive undermagnetisering

Foumlr en synkrongenerator finns det ett antal begraumlnsningar naumlr det gaumlller dess foumlrmaringga att producera och konsumera effekt Dessa begraumlnsningar aumlr naturligtvis vaumlsentliga att kaumlnna till innan ett reservelverk kopplas in och ensamt ska foumlrse en anlaumlggning med elenergi Naumlr det gaumlller synkrongeneratorer finns det fyra stabilitetsgraumlnser som generatorn maringste haringlla sig inom foumlr att generatorn ska fungera paring avsett vis (Samuelsson 2006) De fyra stabilitetsgraumlnserna aumlr

1 Rotorns uppvaumlrmningsgraumlns bestaumlmmer |E|max 2 Statorns uppvaumlrmningsgraumlns bestaumlmmer |S|max och |IA|max 3 Motorns maximala axeleffekt bestaumlmmer Pmax 4 Generatorns laumlgsta magnetisering bestaumlmmer |E|min

Foumlr att aringskaringdliggoumlra hur ovanstaringende stabilitetsgraumlnser paringverkar generatorns effektgraumlnser har dessa ritats in i ett saring kallat kapabilitetsdiagram Detta visas i bild 73 nedan

26

Bild 73 Kapabilitetsdiagram foumlr en synkrongenerator

I bild 73 ovan visar den markerade ytan arbetsomraringdet foumlr generatorn Begraumlnsningslinjerna ett och tvaring aumlr satta foumlr att inte temperaturen i rotor respektive stator ska bli foumlr houmlga och foumlrstoumlra generatorn Som kan ses i bild 73 ovan begraumlnsar dessa baringde generatorns moumljlighet till att leverera aktiv respektive reaktiv effekt samt att absorbera reaktiv effekt utanfoumlr det markerade omraringdet Skaumlrningspunkten mellan begraumlnsningslinje ett och tvaring anger normalt generatorns maumlrkdriftdata naumlr det gaumlller levererad aktiv- och reaktiv effekt Anledningen aumlr att dessa baringda linjers skaumlrningspunkt motsvarar ett optimum foumlr levererad aktiv- och reaktiv effekt Begraumlnsningslinje tre markerar den maximala aktiva effekt motorn kan laumlmna paring axeln som sammankopplar motor och generator Den fjaumlrde och sista begraumlnsningslinjen visar generatorns laumlgsta magnetisering foumlr att kunna fasas paring elnaumltet Aumlr magnetiseringen laumlgre riskeras ett saring kallat ur fas-fall farings vilket betyder att generatorn inte kommer arbeta vid samma faslaumlge som det elnaumlt den ansluts till Arbetar inte generatorn vid samma faslaumlge som elnaumltet maringste den kopplas bort och kommer saringledes inte att tillfoumlra naringgon elenergi till det anslutna elnaumltet vilket aumlr dess normala uppgift Naumlr ett mobilt reservkraftverk ansluts till ett elnaumlt och ensamt ska foumlrse anlaumlggningen med elenergi aumlr det viktigt att den aktiva och reaktiva effekten aldrig kommer utanfoumlr det markerade omraringdet i bild 73 Skulle detta haumlnda kommer med stoumlrsta sannolikhet reservkraftverkets effektskydd loumlsa ut med resultatet att elleveransen upphoumlr omedelbart ABB som aumlr en av landets ledande tillverkare av reservkraftverk har ett stoumlrre utbud av olika storlekar och modeller men anvaumlnder enbart synkrongeneratorer fraringn Stamford Dessa generatorer aumlr inte konstruerade foumlr att kunna absorbera reaktiv effekt De generatorer som levereras med reservkraftverken fraringn ABB i dag kan alltsaring

27

enbart arbeta med induktiva laster vilket betyder att ledningen inte faringr generera mer reaktiv effekt aumln vad lasten konsumerar (Hagelin 2006) Detta kommer saringledes att bli viktigt att taumlnka paring naumlr en liten last tillsammans med en laumlngre mellanspaumlnningskabel ansluts till ett reservkraftverk och ensamt ska foumlrse anlaumlggningen med elenergi Skulle kabeln generera mer reaktiv effekt aumln vad kunderna foumlrbrukar innebaumlr det att generatorn hamnar i den nedre halvan i bild 73 vilket innebaumlr att generatorn maringste konsumera reaktiv effekt Detta betyder att laringnga mellanspaumlnningskablar tillsammans med smaring effektuttag kommer bli en begraumlnsande faktor vid oumlverfoumlring av reservkraft i mellanspaumlnningelnaumltet

28

8 Beraumlkning av effektbehov och ledningslaumlngd Foumlr att faring en uppfattning om hur laringnga straumlckor elenergin fraringn reservkraftverken kan oumlverfoumlras presenteras i detta kapitel tvaring olika fall dels ett generellt dels ett verkligt naumlt Anledningen till att denna uppdelning aumlr gjord aumlr foumlr att foumlrst se hur laumlngden paring mellanspaumlnningsledningen paringverkar det mobila reservelverket generellt Det verkliga naumltet kommer sedan att ge en indikation paring hur det skulle se ut i ett naumlt daumlr vinsten hade varit stor om man kunde oumlverfoumlra reservkraften i mellanspaumlnningsnaumltet Foumlr att kunna goumlra noumldvaumlndiga beraumlkningar har tre olika program anvaumlnts Facilplus Spartial Excel och PSSE

81 Beraumlkningsprogram program

811 Facilplus Spatial

Facilplus Spatial aumlr ett naumltinformationssystem som anvaumlnds inom energibranschen och aumlr framtaget av ABB och Digpro AB Systemet finns i flera olika utfoumlrande beroende paring vad det ska anvaumlndas till Flera elnaumltsfoumlretag daumlribland EON Elnaumlt anvaumlnder sig av detta system som heter Facil SpatialE I systemet finns ett antal olika digitala kartor daumlr alla komponenter aumlr inritade enligt sina verkliga koordinater Paring EON Elnaumlt aumlr aumlven systemet kopplat till driftoumlvervakningssystemet Eldorado och affaumlrssystemet SAP I och med kopplingen till SAP finns noumldvaumlndiga kunduppgifter som t ex var kunden aumlr ansluten samt hur stor elfoumlrbrukningen aumlr per aringr Effektberaumlkning I Facilplus finns moumljligheten att goumlra effektberaumlkningar foumlr t ex en naumltstation Detta kan goumlras i och med att energifoumlrbrukningen per aringr finns att tillgaring via SAP Naumlr energifoumlrbrukningen per aringr aumlr kaumlnd kan belastningen P approximativt beraumlknas genom att anvaumlnda Velanders metod (Petterson och Blomqvist 1986)

WkWkPVelander sdot+sdot= 21 [ ]kW (81)

daumlr W energiuttaget aringrkWh k1 konstant k2 konstant Konstanterna k1 och k2 aumlr erfarenhetsmaumlssigt erharingllna konstanter som varierar mellan olika belastningar som beraumlknas med hjaumllp av maumltningar i befintligt elnaumlt I bilaga 1 visas EON Elnaumlts samtliga Velander konstanter foumlr alla deras kundkategorier Foumlr att sedan beraumlkna den reaktiva effekten Q anvaumlnds samband 82 nedan

ϕtansdot= PQ [ ]vark (82)

daumlr φ beraumlknas med hjaumllp av effektfaktorn cos φ som aumlr uppskattad foumlr olika typer kunder och varierar mellan 085-098 som kan ses i bilaga 1

29

812 Excel

Foumlr att se hur ett elnaumlt kommer att paringverka ett reservkraftverk behoumlver ett antal parametrar beraumlknas och det goumlrs i Excel I och med att elnaumltet till viss del aumlr foumlrenklat goumlrs endast beraumlkningar foumlr mellanspaumlnningsledningar och transformatorer Ledningar De parametrar som behoumlver beraumlknas foumlr mellanspaumlnningsledningarna aumlr resistansen Rledning reaktansen Xledning och susceptansen Bledning Hur dessa beraumlkningar aumlr gjorda visas i kapitel 53 Transformatorer Foumlr transformatorer behoumlvs enbart vaumlrde paring dess resistans RT och reaktans XT beraumlknas Hur dessa beraumlkningar aumlr gjorda visas i kapitel 6

813 Beraumlkningar PSSE

PSSE aumlr ett planeringsprogram foumlr elektrisk oumlverfoumlring som aumlr framtaget och utvecklat av Siemens PTI Foumlrsta utgaringvan av programmet kom 1976 och i dag anvaumlnds det i 123 laumlnder vaumlrlden oumlver (Siemens PTI 2006) Programmet har anvaumlnts till att rita upp och beraumlkna baringde verkliga och generella elnaumlt foumlr att paring ett tydligt saumltt kunna se hur laumlngden paring mellanspaumlnningsledningarna paringverkar ett mobilt reservkraftverk Naumlr beraumlkningar i PSSE goumlrs behoumlver en resistans R en reaktans X och en susceptans B anges foumlr varje ledning medan det raumlcker med en resistans och en reaktans foumlr transformatorerna Alla storheter maringste sedan goumlras om till enheten per unit (PU) Detta goumlrs enligt sambanden 83 84 85 nedan

2bas

basUP

U

SRR sdot= Ω [ ]UP (83)

2bas

basUP

U

SXX sdot= Ω [ ]UP (84)

2bas

basSUP

U

SBB sdot= [ ]UP (85)

Tillsammans med ledningarnas och transformatorernas inparametrar laumlggs lasten in paring laumlmplig skena Programmet aumlr uppbyggt saring att alla inparametrar anges i en sk sav-fil daumlr all data finns Till detta kopplas en schematisk bild daumlr elnaumltet ritas upp en sk sld-fil Naumlr sedan programmet ska utfoumlra beraumlkningarna saring synkroniseras de baringda filerna med varandra och resultaten presenteras i den schematiska bilden

30

Reaktivt effekttutag vid olika laster

-100

-80

-60

-40

-20

0

20

40

60

80

100

120

2 4 6 8 10

Ledningslaumlngd (km)

Reakti

vt

eff

ektu

ttag

(kvar)

Luftlednig P=150 kW

Kabel P=150 kW

Kabel P=100 kW

Kabel P=50 kW

82 Generellt elnaumlt

Foumlr att faring en god uppfattning om hur stort geografiskt omraringde ett mobilt reservkraftverk med varierande storlek kan hantera foumlr en given belastning har ett generellt elnaumlt anvaumlnts Det generella elnaumltet aumlr uppbyggt i PSSE enligt bild 81 nedan

Bild 81 Generellt elnaumlt uppbyggt i PSSE

Som kan ses i bild 81 ovan bestaringr det generella elnaumltet av en matande respektive en mottagande naumltstation som foumlrbinds med en mellanspaumlnningsledning I den matande naumltstationen har en relativt stor transformator installerats saring att den inte kommer att bli en begraumlnsande faktor I den mottagande naumltstationen aumlr transformatorn dimensionerad foumlr att klara lasten Som tidigare visats i rapporten aumlr det laumlngden paring mellanspaumlnningsledningen som kommer att spela en stor roll daring den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckningen ska bestaumlmmas Foumlr att tydligt visa storleksskillnaden i det kapacitiva bidrag som en kabel ger upphov till jaumlmfoumlrt med en luftledning har ovanstaringende naumlt ritats upp i PSSE Foumlr att PSSE ska kunna utfoumlra beraumlkningarna behoumlver ett antal parametrar matas in i programmet Dessa har beraumlknats i ett Excel-blad som visas i bilaga 3 Eftersom det mobila reservkraftverket inte kan absorbera reaktiv effekt aumlr den aumlr moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan dels beroende av hur mycket reaktiv effekt ledningen genererar dels hur stort det reaktiva effektuttaget ur anlaumlggningen aumlr Detta betyder att desto houmlgre reaktiva effektuttaget aumlr desto laumlngre aumlr moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan I exemplet nedan har den aktiva lasten satts till 50 100 respektive 150 kW och med en effektfaktor lika med 085 Resultaten fraringn beraumlkningarna visas i bild 82 nedan

Bild 82 Belastningsstorlekens inverkan paring den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan

31

Enligt EON Elnaumlts indelning av kundkategorier som presenteras i bilaga 1 kan det utlaumlsas att effektfaktorn foumlr de olika kundkategorierna varierar mellan 085 ndash 098 Genom att anvaumlnda effektfaktorn 085 som i exemplet ovan kommer lasten foumlrbruka relativt mycket reaktiv effekt vilket betyder att den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan kommer att bli laringng Hade daumlremot effektfaktorn 098 anvaumlnts skulle lasten i princip inte foumlrbruka naringgon reaktiv effekt alls vilket skulle minska den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan radikalt Anvaumlndandet av effektfaktorn 085 ger saringledes det mest gynnsamma fallet Hur stor inverkan effektfaktorn har paring den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan visas i bild 83 Raumlkneexemplet aumlr utfoumlrt paring samma saumltt som exemplet ovan foumlr kabeln med belastningen 50 kW Den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan har istaumlllet beraumlknats foumlr fyra olika effektfaktorer 085 090 095 och 098

Reaktivt effektuttag vid cos fi variation foumlr en kabel med belastningen 50 kW

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

1 2 3 4

Ledningslaumlngd (km)

Reati

vt

eff

ektu

ttag

(kvar)

cos fi=085

cos fi=090

cos fi=095

cos fi=098

Bild 83 Effektfaktorns inverkan paring den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan

821 Konsekvenser foumlr reservkraft

Som tydligt kan ses i bild 82 kommer kabeln generera avsevaumlrt mycket mer reaktiv effekt aumln luftledningen och daumlrmed minska den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan Det kan konstateras att storleken paring lasten och effektfaktorn kommer spela en stor roll daring den maximala oumlverfoumlringsstraumlckan foumlr kabeln ska bestaumlmmas Daumlrmed aumlr det svaringrt att ange naringgon generell laumlngdbegraumlnsning foumlr kabelalternativet men aumlr lasten saring laringg som 50 kW med effektfaktorn 085 kommer den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan vara mindre aumln tre kilometer Daumlremot foumlr luftledningen som endast genererar en liten maumlngd reaktiv effekt kommer inte storleken paring lasten och effektfaktorn vara avgoumlrande foumlr den maximala oumlverfoumlringsstraumlckan Med tanke paring att reservelverken fraringn ABB inte kan ta hand om naringgot reaktivt oumlverskott aumlr det sjaumllvklart av stor vikt att mellanspaumlnningsledningen inte genererar mer reaktiveffekt aumln vad lasten konsumerar Av detta generella exempel kan slutsatsen dras att smaring reaktiva uttag i kombination med laringnga mellanspaumlnningskablar kan komma begraumlnsa oumlverfoumlringsstraumlckan avsevaumlrt jaumlmfoumlrt med mellanspaumlnningsluftledningar

32

83 Verkligt elnaumlt

Foumlr att faring en ungefaumlrlig uppfattning om hur stort geografiskt omraringde ett mobilt reservkraftverk kan hantera foumlr en given belastning har aumlven beraumlkningar utfoumlrts foumlr ett verkligt naumlt Anledningen till detta aumlr att faring saring stor verklighetsfoumlrankring som moumljligt De mobila reservkraftverk som aumlr taumlnkta att anvaumlndas aumlr i storleksordningen 100 ndash 800 KVA vilket betyder att baringde lastuttaget och oumlverfoumlringsstraumlckan kommer att bli begraumlnsad Det verkliga elnaumltet kommer att ge en indikation paring hur det kan taumlnkas se ut i ett verkligt elnaumlt daumlr det reaktiva effektuttaget aumlr relativt litet och oumlverfoumlringsstraumlckan relativt laringng Eftersom de mobila reservkraftverken som aumlr taumlnkta att anvaumlndas aumlr relativt smaring effektmaumlssigt kommer de inte klara av de laster som farings i taumltorter om ett par naumltstationer kopplas samman De elnaumlt som kommer att ingaring i beraumlkningarna kommer daumlrfoumlr vara ett landsbygdsnaumlt daumlr belastningen aumlr laringg och utspridd oumlver ett stoumlrre geografiskt omraringde Det aumlr aumlven i landsbygd det aumlr mest intressant med reservkraft paring grund av avsaknaden av omkopplingsmoumljligheter Det elnaumlt som slutligen valdes i samraringd med Christer Eliasson naumltplanerare paring EON Elnaumlt var ett relativt nytt kabelnaumlt i Loumlnsboda (LBA) i nordoumlstra Skaringne daumlr EON Elnaumlt har foumlrberett ett par markstationer foumlr anslutning av mobil reservkraft (Eliasson 2006) Anledningen aumlr att belastningarna aumlr relativt smaring och foumlrdelade paring flera mindre transformatorstationer med litet stoumlrre inboumlrdes avstaringnd I ett saringdant naumlt som finns i LBA fack 4 kommer vinsten att bli stor om EON Elnaumlt endast behoumlver ansluta ett mobilt elverk istaumlllet foumlr sju Foumlr det utvalda kablade elnaumltet har beraumlkningar genomfoumlrts enligt den tidigare beskrivna beraumlkningsgaringngen Fraringn Facilplus har kartan med inritade ledningar och naumltstationer haumlmtas den visas i bilaga 4 Som kan ses paring kartan aumlr detta ett glesbyggdsomraringde med lite stoumlrre avstaringnd mellan naumltstationerna I bilaga 5 visas normalkopplingsschemat foumlr LBA fack 4 som tydligare visar hur naumltstationerna aumlr foumlrbundna med varandra I bilaga 6 visas det Excel-blad daumlr alla inparametrar som maringste anges i PSSE aumlr beraumlknade och sammanstaumlllda Naumlr beraumlkningen vaumll aumlr gjord i PSSE visas alla resultaten i de schematiska filerna se bilaga 7 Beraumlkningarna aumlr gjorda baringde foumlr elnaumltet saring som det ser ut i dag men aumlven paring samma elnaumlt daring all kabel ersatts med oisolerad samt isolerad luftledning med motsvarande ledningsarea Eftersom kapacitansen per kilometer aumlr i princip lika stor foumlr baringde oisolerad och isolerad luftledning kommer dessa anses vara likvaumlrdiga naumlr det gaumlller lednings reaktiva generering Baringda fallen har samma totala ledningslaumlngd vilken aumlr 6775 meter men som har naumlmnts tidigare skiljer luftledning sig aringt jaumlmfoumlrt med kabel daring det gaumlller generering av reaktiv effekt Resultatet presenteras i bild 84 nedan

33

LBA-fack 4

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90k

Va

r Kabel

Oisolerad luftledning

Isolerad luftledning

Bild 84 Reaktivt effektuttag i LBA ndash fack 4

Som kan ses i bild 84 ovan behoumlver generatorn endast generera knappt 20 kvar om det befintliga kabelnaumltet anvaumlnds vid topplast ty Velanders metod ger topplasten Vid laringglasttillfaumlllen exempelvis sommar skulle det reaktiva effektuttaget fraringn kunderna raumlcka till att taumlcka det reaktiva oumlverskottet fraringn kabeln Daumlrmed kan det haumlnda att vid vissa lasttillfaumlllen inte aumlr moumljligt att reservkraftsmata LBA fack 4 Skulle i staumlllet kabelnaumltet ersaumlttas med ett likvaumlrdigt luftledningsnaumlt kommer generatorn behoumlva generera drygt 80 kvar Anledningen till detta aumlr som sagts och visats tidigare att en kabel genererar avsevaumlrt mycket mer reaktiv effekt aumln en luftledning Skulle kablarna generera mer reaktiv effekt aumln vad kunderna foumlrbrukar skulle anlaumlggningen inte kunna anslutas till ett mobilt reservkraftverk Hade det daumlremot funnits reservelverk i laumlmplig storlek paring marknaden som hade kunnat undermagnetiseras och daumlr med att ta hand om det reaktiva oumlverskott som skapats av kablarna hade situationen varit en annan Som situationen aumlr i dag maringste en viss foumlrsiktighet tillaumlmpas daring lasten aumlr liten och oumlverfoumlringsstraumlckan aumlr lite laumlngre i ett kablat mellanspaumlnningsnaumltet Skulle daumlremot elnaumltet i LBA - fack 4 varit ett luftledningsnaumlt hade inte denna begraumlnsning funnits Sammanfattningsvis kan det i detta fall konstateras att det kablade elnaumltet aumlr att foumlredra framfoumlr mot luftledningsalternativet Laumlgre braumlnslekonsumtion samt moumljlighet till ett houmlgre aktivt effektuttag aumlr naringgra av foumlrdelarna

34

9 Ekonomisk jaumlmfoumlrelse Foumlr att faring en indikation paring hur det ekonomiska utslaget kommer att se ut daring ett mellanspaumlnningsnaumltet anvaumlnds foumlr oumlverfoumlring av reservkraft har ett raumlkneexempel staumlllts upp i det tidigare anvaumlnda elnaumltet LBA-fack 4 I exemplet har sju olika fall jaumlmfoumlrts med varandra dessa aumlr

bull Oisolerad luftledning utan reservkraft bull Oisolerad luftledning med reservkraft bull Isolerad luftledning utan reservkraft bull Isolerad luftledning med reservkraft bull Kabel utan reservkraft bull Kabel med reservkraft bull Befintlig luftledning som senare ersaumltts med kabel med reservkraft

Nedan visas en foumlrklaring till de parametrar som finns med i raumlkneexemplet Dessa aumlr uppdelade i fasta respektive roumlrliga kostnader vilka summeras ihop foumlr respektive fall De fasta kostnaderna aumlr summan av de aringrliga kapital- och underharingllskostnaderna medan de roumlrliga kostnaderna aumlr kostnader foumlr reservkraft samt avbrottsersaumlttning Dessa aumlr direkt beroende av det aktuella elnaumltets avbrotts- respektive felfrekvens I denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse har alla administrativa kostnader foumlrsummats och ingen haumlnsyn har tagits till hur varumaumlrket skadas av t ex laringnga elavbrott

91 Foumlrklaring till den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen

911 Fasta kostnader

Investeringskostnad per km Investeringskostnaden avser endast mellanspaumlnningsnaumltet vilken varierar mellan olika ledningstyper Kostnaderna aumlr haumlmtade ifraringn EBR (P1) 2006 I det verkliga elnaumltet (LBA) minskar ledningsarean laumlngre ut vilket det inte kommer tas naringgon haumlnsyn till i den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen daumlr samma area har anvaumlnts till hela straumlckan Anledningen till detta aumlr att kostnaden foumlr att garing upp eller ner ett steg i area foumlr respektive ledningstyp aumlr relativt liten Alla beraumlkningar har daumlrfoumlr gjorts foumlr en representativ ledningsarea 95 mm2 Total investeringskostnad Denna visar den totala investeringskostnaden foumlr hela ledningsstraumlckan det vill saumlga kostnaden per kilometer ledning garingnger det verkliga elnaumltets laumlngd (LBA) Kapitalkostnad Investeringskostnaden som goumlrs i ett elnaumlt genererar en kostnad foumlr det kapital som aumlr investerat EON Elnaumlt tillaumlmpar en kalkylraumlnta paring 8 procent

35

Aringrlig kostnad EON Elnaumlt skriver av sina anlaumlggningar paring 40 aringr vilket ger en aringrlig kostnad genom att dela investeringskostnaden med avskrivningstiden Underharingllskostnad Underharingllskostnaden foumlr baringde oisolerad - och isolerad luftledning aumlr satt till 2 procent av investeringskostanden Foumlr jordkabel aumlr den satt till 02 procent Summa fast aringrlig kostnad Denna kostnad visar vad den aringrliga fasta kostnaden kommer vara foumlr ett elnaumlt Denna inkluderar saringledes enbart avskrivningar och underharingllskostnader

912 Roumlrliga kostnader

Avbrottsfrekvens Denna beskriver hur maringnga avbrott en viss ledningstyp har per aringr och per 100 km ledning Foumlr oisolerad luftledning aumlr antalet fel uppdelat i kvarstaringende- respektive oumlvergaringende fel Kvarstaringende fel betyder att felet maringste aringtgaumlrdas fysiskt och behoumlver sektioneras bort foumlr reparation De kvarstaringende felen aumlr 2 stycken per aringr och 100 km ledning (Roos 2005) Oumlvergaringende fel kan exempelvis vara en aringterinkoppling som orsakats av ett traumld som stoumltt till en ledning vid blaringsigt vaumlder Eftersom de oumlvergaringende felen aumlr kortvariga kommer det aldrig bli aktuellt att ansluta reservkraft i samband med dessa fel Daumlrmed tas dessa fel inte med i avbrottsfrekvensen Foumlr isolerad luftledning har de kvarstaringende felen satts till tvaring tredjedelar av avbrottsfrekvensen foumlr oisolerad luftledning (Kristiansson 2006) Foumlr kabel aumlr antalet fel uppdelade i inre fel i kabeln t ex treeing och fel som aumlr orsakade paring grund av yttre aringverkan t ex graumlvskador Eftersom baringda typerna av fel kommer resultera i ett avbrott i elleveransen summeras dessa till en gemensam avbrottsfrekvens foumlr kabel Inre fel aumlr satt till 02 och yttre fel aumlr satt 04 vilket betyder att den gemensamma avbrottsfrekvensen aumlr satt till 06 fel per aringr och 100 km kabel (Roos 2005) Felfrekvens Felfrekvensen aumlr framtagen paring foumlljande saumltt samtliga kunder som drabbats av mellanspaumlnningsfel laumlngre aumln tre minuter hos Svensk Energis medlemsfoumlretag dvs DARWin rapporterade under 2004 har tagits fram Av dessa har 75 procent ansetts kunna haumlnfoumlras till landsbygdselnaumlt Ur denna aringterstaringende stora volym har de mellanspaumlnningsfel som orsakat utebliven elleverans i tidsintervallen 12-lt24 samt gt=24 timmar sorterats ut Antalet fel som oumlverstiger 24 timmar oavsett laumlngd aumlr saring faring att de har summerats i en enda grupp Genom att dividera summan utsorterade fel med samtliga fel erharinglls felfrekvensen foumlr respektive tidsintervall Som kan ses i raumlkneexemplet i bilaga 8 aumlr dessa mycket smaring

36

Avbrottsersaumlttning Avbrottskostnaden foumlr respektive tidsintervall aumlr tagen fraringn den tabell 21 i denna rapport Foumlr att baumlttre avspegla den verkliga bilden i LBA fack 4 har 50 av de 60 kunderna placerats i kategorin smaringhus 16 A och resterande 10 kunder i gruppen smaringhus 20 A Driftkostnad reservelverk och fast kostnad elverk Dessa kostnader aumlr tagna fraringn EON Elnaumlts egen utredning om reservkraftberedskap (NUT 051016-001) Baringda kostnadsposterna avser hyra av reservelverk som ansluts paring traditionellt saumltt det vill saumlga ett reservelverk till varje naumltstation I denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse har driftkostnaden antagits vara den samma daring ett mobilt reservkraftverk anvaumlnds och elenergin oumlverfoumlrs i mellanspaumlnningsnaumltet Den fasta kostnaden antas daumlremot vara en femtedel saring stor daring ett reservelverk i snitt antas kunna foumlrsoumlrja fem naumltstationer daring elenergin oumlverfoumlrs i mellanspaumlnningsnaumltet Drifttimmar felkategori Drifttimmarna avser de antal timmar som reservelverken aumlr i drift vid respektive felkategori Dessa drifttimmar aumlr uppskattade till en genomsnittligt rimlig tidsperiod Uppskattningen aumlr gjord saring att reservelverket har anslutits och boumlrjat leverera elenergi i snitt tvaring till fyra timmar innan naringgon kund har varit spaumlnningsloumls i 12 timmar Naumlr vaumll kunderna faringtt tillbaka elleveransen med hjaumllp av ett reservkraftverk kommer inte det skadade elnaumltet behoumlva aringterstaumlllas i funktionsdugligt skick snarast moumljligt Kopplas daumlremot inte ett reservelverk in och aringterupptar elleveransen maringste elnaumltet aringterstaumlllas till funktionsdugligt skick snarast Daumlrmed antas det att tiden foumlr aringterstaumlllning kommer vara laumlngre om inte ett reservkraftverk ansluts Paring grund av ovanstaringende resonemang anses reservelverkets drifttid i snitt vara laumlngre aumln den avbrottstid som farings om inte reservelverket anslutits Drifttimmarna aumlr bestaumlmda saring att reservelverket i snitt boumlrjar leverera elenergi 9 timmar efter felet uppkom och aumlr daumlrefter i drift hela tidsperioden i respektive felfrekvens det vill saumlga efter 12 respektive 24 timmar Antal fel per aringr som oumlverstiger 12 h i LBA - fack 4 Denna aumlr beraumlknad paring foumlljande saumltt

( )2412100

FFLL

AF +sdotsdot

aringr

st (91)

daumlr AF Avbrottsfrekvensen foumlr luftledning respektive kabel (st100kmaringr) LL Ledningslaumlngden avser LBA - fack 4 (km) F12 Felfrekvensen efter 12 h vid mellanspaumlnningsfel enligt Darwin

driftstoumlrningsstatistik 2004 Svensk Energi F24 Felfrekvensen efter 24 h vid mellanspaumlnningsfel enligt Darwin

driftstoumlrningsstatistik 2004 Svensk Energi

37

Avbrottskostnad Avbrottskostnaden avser den kostnad som uppstaringr pga fel i mellanspaumlnningsnaumltet varje aringr I alternativet utan reservkraft uppstaringr kostnaden genom avbrottsersaumlttning till de kunder som drabbats av elavbrott laumlngre aumln 12 timmar I alternativet med reservkraft uppstaringr kostnaden genom att reservkraft installeras och samtliga kunder aringterfaringr elleveransen Reservkraften som installeras har som sagts tidigare en fast och en roumlrlig kostand Avbrottskostnaden beraumlknas enligt nedan Utan reservelverk

( ) AKAFAFLL

AF sdotsdot+sdotsdotsdot 24241212100

(kraringr) (92)

Med reservelverk

( )

AKFKFFLL

AF

AKDKDTFDTFLL

AF

sdotsdot+sdotsdot

+sdotsdotsdot+sdotsdotsdot

)2412(100

24241212100 (kraringr) (93)

daumlr A12 avbrottskostnaden i LBA efter 12 h (kr) A24 avbrottskostnaden i LBA efter 24 h (kr) DK driftkostnad reservelverk (krh) AK antalet kunder i LBA (st) FK fast kostnad foumlr reservelverk per kund (kr) DT drifttid foumlr reservkraftverken (h)

913 Summa kostnader per aringr Denna kostnad aumlr framtagen genom att kostnaderna foumlr den fasta- och roumlrliga delen summerats Resultatet visar vilket av alternativen som aumlr det mest ekonomiskt gynnsamma

92 Resultat

Sjaumllva beraumlkningen aumlr gjord i Excel och visas i bilaga 8 I tabell 91 nedan visas en sammanstaumlllning av de fasta roumlrliga samt summa kostnader ifraringn den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen Beraumlkningen aumlr gjord foumlr sju stycken olika fall

1 Nybyggnation av oisolerad luftledning utan anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

2 Nybyggnation av oisolerad luftledning med anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

3 Nybyggnation av isolerad luftledning utan anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

4 Nybyggnation av isolerad luftledning med anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

38

5 Nybyggnation av jordkabelanlaumlggning utan anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

6 Nybyggnation av jordkabelanlaumlggning med anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

7 Befintlig avskriven luftledning staringr kvar 20 aringr foumlr att sedan ersaumlttas med jordkabel I detta fall foumlrlaumlngs avskrivningstiden med 20 aringr i foumlrharingllande till de sex tidigare fallen Reservkraft anvaumlnds vid oplanerade elavbrott under hela perioden

Tabell 91 Kostnadsjaumlmfoumlrelse Fasta kostnader

(kraringr)

Roumlrliga kostnader

(kraringr)

Summa kostnader

(kraringr)

Fall 1 54 200 2 54 202 Fall 2 54 200 5 54 205 Fall 3 64 300 2 64 302 Fall 4 64 300 4 64 304 Fall 5 48 400 1 48 401 Fall 6 48 400 2 48 402 Fall 7 39 900 3 39 903 Som kan ses i tabell 91 ovan aumlr de fasta kostnaderna avsevaumlrt mycket stoumlrre aumln de roumlrliga Anledningen till detta aumlr att andelen elavbrott som oumlverstiger 12 timmar aumlr utslaget paring 75 procent av alla elavbrott vilka daring blir vaumlldigt faring och orsakar daumlrmed smaring kostnader totalt sett Som kan ses i den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen aumlr det i dagslaumlget inte loumlnsamt i naringgot av fallen att anvaumlnda reservkraft vid oplanerade elavbrott Det ska dock poaumlngteras att efter 1 januari 2011 aumlr det inte laumlngre tillaringtet att oplanerade elavbrott oumlverstiger 24 timmar Landets naumltaumlgare kommer daring inte kunna jaumlmfoumlra kostnader foumlr t ex reservkraft med kostnader foumlr avbrottsersaumlttning De kommer istaumlllet att bli tvungna att hitta loumlsningar som undviker dessa laringngvariga elavbrott Reservkraft i mellanspaumlnningsnaumlt erbjuder en saringdan loumlsning Som kan ses i denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse aumlr det mest loumlnsamt att laringta befintlig avskriven luftledning staring kvar 20 aringr som sedan ersaumltts med kabel foumlljt av att direkt ersaumltta samma luftledning med kabel Baringda dessa alternativ foumlrutsaumltter att ledningen aumlr framdragen saring att det paring ett enkelt saumltt garingr att foumlrlaumlgga kabeln i marken Om inte saring aumlr fallet kommer detta kostnadsbilden se annorlunda ut Med denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse kan det till sist konstateras att det kommer bli dyrare att ansluta reservkraft till de kunder som drabbas av elavbrott laumlngre aumln 12 timmar aumln att betala ut avbrottsersaumlttning fram t o m 1 januari 2011 foumlr exemplet LBA fack 4

39

10 Slutsatser

101 Slutsatser

Innan ett mobilt reservkraftverk ansluts till ett lansbyggdselnaumlt aumlr det viktigt att kaumlnna till hur stor den reaktiva genereringen fraringn det aktuella elnaumltet aumlr Hur stort det reaktiva bidraget aumlr beror paring hur stor den kapacitiva genereringen aumlr i elnaumltet Denna aumlr framfoumlrallt beroende av kabelnaumltets laumlngd desto laumlngre ju stoumlrre blir den kapacitiva genereringen Skillnaden mellan luftledning och kabel aumlr i dessa sammanhang stora och det maringste tas i beaktande innan ett mobilt reservkraftverk ansluts En kabel genererar avsevaumlrt mycket mer reaktiv effekt aumln en luftledning oavsett om luftledningen aumlr isolerad eller inte Problemet som kan uppstaring i ett kabelnaumlt aumlr att kablarna genererar mer reaktiv effekt aumln vad de anslutna kunderna foumlrbrukar Detta aumlr inget problem saring laumlnge det finns ett oumlverliggande elnaumlt som kan ta hand om det reaktiva oumlverskottet Naumlr det oumlverliggande naumltet kopplas bort och ett mobilt reservkraftverk ansluts maringste detta ensamt kunna ta hand om ett eventuellt reaktivt oumlverskott Reservkraftverk som klarar att absorbera reaktiv effekt finns inte paring marknaden i dag Daumlrmed kommer inte ett mobilt reservkraftverk att kunna anslutas till ett elnaumlt som genererar mer reaktiv effekt aumln vad de anslutna kunderna foumlrbrukar Denna risk finns enbart i kablade elnaumlt daumlr oumlverfoumlringsstraumlckan aumlr laringng och lasten relativt laringg Det aumlr svaringrt att ange naringgon generell laumlngdbegraumlnsning men aumlr lasten saring laringg som 50 kW med effektfaktorn 085 kommer den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan vara mindre aumln tre kilometer Enligt den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen som aumlr gjord i rapporten kan det konstateras att det i-dagslaumlget aldrig aumlr loumlnsamt att ansluta reservkraftverk vid ett elavbrott i LBA fack 4 Anledning till detta aumlr att den avbrottsersaumlttningen som kunder har raumltt till som varit drabbade av ett elavbrott laumlngre aumln 12 timmar aumlr laumlgre aumln den kostnad som uppstaringr daring mobila reservelverk ansluts i vaumlntan paring att felet ska bli aringtgaumlrdat Fraringn och med den 1 januari 2011 kommer det dock inte vara tillaringtet att oplanerade elavbrott aumlr laumlngre aumln 24 timmar vilket goumlr att naumltaumlgarna senast vid denna tidpunkt maringste se till att dessa laringngvariga elavbrott undviks Detta goumlr att oumlverfoumlring av mobilreservkraft i mellanspaumlnningsnaumltet kan komma bli en intressant och anvaumlndbar teknik de naumlrmsta aringren foumlr landets alla naumltaumlgare Sammanfattningsvis kan slutsatserna sammanfattas i ett antal punkter

bull Laringnga kabellaumlngder tillsammans med relativt smaring effektuttag kan generera ett oumlverskott av reaktiv effekt

bull Det finns idag inget reservkraftverk paring marknaden som kan absorbera reaktiv effekt vilket kan komma att begraumlnsa den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan

bull Fram till och med den 1 januari 2011 aumlr det troligen inte loumlnsamt att ansluta reservkraft vid ett elavbrott

bull Fraringn och med den 1 januari 2011 kommer det inte laumlngre vara tillaringtet att oplanerade elavbrott oumlverstiger 24 timmar

40

bull Oumlverfoumlring av reservkraft i mellanspaumlnningsnaumltet kan komma bli en intressant och anvaumlndbar teknik i farmtiden

102 Fortsatt arbete

I denna rapport har det foumlrutsatts att selektiviteten och utloumlsningsvillkor i elnaumlten fungerar paring avsett vis Fortsatta studier inom detta omraringde kan vara att laumlgga in fel paring olika platser i det elnaumltet som ansluts till ett mobilt reservkraftsaggregat och paring saring vis kontrollera att utloumlsningsvillkor och selektivitet fungerar paring ett tillfredstaumlllande sett I denna rapport aumlr grundtanken att ett enda mobilt reservkraftverk ska foumlrsoumlrja en mindre grupp naumltstationer vid ett elavbrott En intressant utveckling skulle vara att titta paring hur olika kraftslag som t ex mobil reservkraft tillsammans med smaringskalig vindkraft skulle kunna samverka En samverkan mellan olika kraftslag skulle med stor sannolikhet skapa nya foumlrutsaumlttningar foumlr smaringskalig ouml-drift Ytterligare fraringgestaumlllningar som skulle behoumlva utredas aumlr hur elkvaliteacuten paringverkas i ett ouml-driftsnaumlt Haumlr skulle det vara intressant att se hur olika typer av kraftkaumlllor enskilt paringverkar elkvaliteacuten samt hur flera kraftkaumlllor som samverkar paringverkar elkvaliteacuten Naumlr mobila reservelverk ansluts i en naumltstation foumlr t ex underharingllsaringtgaumlrder goumlrs detta i princip uteslutande genom att spaumlnningen bryts under in- och urkopplingstiden Detta genererar tvaring planerade elavbrott som maringste aviseras till alla beroumlrda kunder Dessa planerade elavbrott skulle kunna undvikas om en fasningsutrustning anvaumlnts vid inkopplingen Paring detta saumltt skulle landets alla naumltaumlgare paring ett enkelt saumltt kunna goumlra t ex underharingllaringtgaumlrder utan att naringgra kunder behoumlver drabbas av elavbrott Detta aumlr ett omraringde som kaumlnns viktigt och borde utredas Vad som aumlven aumlr av intresse foumlr framtiden aumlr att ta fram riktlinjer foumlr hur mobil reservkraft i mellanspaumlnningsnaumlt ska hanteras Naringgon form av regelverk som branschen kan ta till sig och arbeta efter hade underlaumlttat anvaumlndandet inom detta omraringde

41

11 Referenser [1] Alfredsson Alf Cronqvist Anders (1996) ElkrafthandbokenElmaskiner [2] Andersson Leif Blomqvist Hans (1997) Elkraftsystem del 1 [3] Birkouml Thomas (2005) bilder paring olika typer av luftledning

httpwwwsofnetorgindexasplev=2593amptyp=1 adressen kontrollerad 2006-07-10

[4] Elektroskandia (2006) Bild paring en 3-ledare mellanspaumlnnings kabel

httpwwwelektroskandiasecatalogaspxcid=70amphid=969ampuid=4710amppid=21518pnlPDetails adressen kontrollerad 2006-07-10

[5] Elforsk (1995) EBR Mobila Reservkraftverk utgiven av Elforsk [6] Eliasson Christer (2006) EON Elnaumlt Sverige AB Lokalnaumltsplanerare

personligt samtal 2006-06-28 [7] Energimarknadsinspektionen (2006) Naumltanslutningar och avgifter

httpwwwenergimarknadsinspektionensetemplatesPage____44aspx adressen kontrollerad 2006-07-11

[8] Energimyndigheten (2005) Utveckling av naumltpriser 1 jan 1997 - 1 jan 2005

Publikationen tillgaumlnglig paring httpwwwstemseWEBSTEMEx01SwensfPageGenerator01OpenAgentampSearchType=2ampAll=True adressen kontrollerad 2006-08-02

[9] GENETECH (2006) Bild paring reservelverk

httpwwwgenetechseseprodmobilahtml adressen kontrollerad 2006-08-01

[10] Hagelin Carl-Goumlran (2006) ABB Reservkraft Vaumlsterarings personligt samtal

2006-07-25 [11] Hjalmar Peter (2005) Utredning om mobil reservkraft EON Elnaumlt

NUT-050524-021

42

[12] Johansson Jonas (2006) PhD Student IEA Lunds Tekniska Houmlgskola personligt samtal 2006-11-09

[13] Kristiansson Gert (2006) delprocessledare foumlr anlaumlggningsprojekt paring EON

Elnaumlt [14] Krynell Julius (2006) Reservkraftsansvarig EON Elnaumlt Sverige AB

personligt samtal 2006-08-11 [15] Lindahl Sture (2006) Professor IEA Lunds Tekniska Houmlgskola personligt

samtal 2006-11-09 [16] Melin Ulf (2006) EON Elnaumlt Sverige AB Kundansvarig paring

marknadsenheten personligt samtal 2006-08-18 [17] Onninens produktkatalog 2006) finns tillgaumlnglig paring

httpwwwonninensedownload184218cb10a83f43c2780001132Flik_2_Elnatsmaterielpdf adress kontrollerad 2006-08-15

[18] Petterson Aringke- Blomqvist Hans (1986) Elkraft teknisk handbok del 1

Allmaumln del [19] Regeringskansliet (2006) Nya regler om leveranssaumlkra elnaumlt

httpwwwregeringensesbd108a57260 adress kontrollerad 2006-06-08 [20] Roos Fredrik (2005) lic-avhandling Electricity Supply Reliability [21] Samuelsson Olof (2006) Docent IEA Lunds Tekniska Houmlgskola personligt

samtal 2006-08-23 [22] SCB (2002) Energiundersoumlkning foumlr jordbruket avseende 2002

httpw36scbsestatistikOVOV0020_dokumentEnergiundersokning_2002doc adress kontrollerad 2006-07-04

[23] Siemens PTI (2006) Information om PSSE

httpwwwpti-uscomptisoftwarepsseindexcfm adressen kontrollerad 2006-07-20

43

[24] Statens energimyndighet (2005) Erfarenheter efter Gudrun - Reservkraft prioritering och ouml-drift med reservkraft ER 200532 Publikationen finns tillgaumlnglig paring httpwwwstemseWEBSTEMEx01SwensfPageGenerator01OpenAgentampSearchType=2ampFuncParm1=11ampFuncParm2=1ampSearchString=gudrunampSearchStringFromDate=ampSearchStringToDate=ampAll=True adressen kontrollerad 2006-08-02

[25] Stenborg Bertil (1997) Elkraftsystem del 1 [26] Svenska Kraftnaumlt (2005a) Svenska Kraftnaumlts verksamhet

httpwwwsvksewebPageaspxid=2221 adress kontrollerad 2006-06-07 [27] Svenska Kraftnaumlt (2005b) Svenska Kraftnaumlts aringrsredovisning 2005

httpwwwsvksewebPageaspxid=5242 adress kontrollerad 2006-08-11

44

12 Appendix Bilaga 1 Eon elnaumlts indelning av olika kundkategorier med avseende paring Velanderkonstanter och effektfaktor Bilaga 2 Matlabkod som anvaumlnts till raumlkneexemplet vid jaumlmfoumlrelsen mellan luftledning och kabel Bilaga 3 Beraumlkning av inparametrar till PSSE foumlr det generella naumltet Bilaga 4 Geografiskt karta oumlver LBA fack 4 haumlmtade fraringn Facilplus Bilaga 5 Normalkopplingsschema LBA fack 4 Bilaga 6 Beraumlkning av inparametrar till PSSE foumlr det verkliga naumltet Bilaga 7 Resultaten fraringn beroumlkningen i det verkliga naumltet visat i en schemarisk bild Bilaga 8 Beraumlkningar gjorda foumlr den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen Bilaga 9 Tabell oumlver ABBs standardtransformatorer

V elander-konstant k1

V elander-kons tant k2

Foumlrbruknings-staumllletyp

U ppvaumlrm nings-kod

T ext D C O N ST1 D C O N ST2

C O SFI

B lank t O ALLM AumlN KU R VA 0000286 00133 09Industri ED M IN D R E IN DU STR IER M ED ELVAumlR M E 0000368 00497 092Industri EVL M IN D R E IN DU STR IER M ED ELVAumlR M E 0000368 00497 092Industri O M IN D R E IN DU STR IER U TAN ELVAumlR M E 000029 01017 085Industri U E M IN D R E IN DU STR IER U TAN ELVAumlR M E 000029 01017 085Industri VPA M IN D R E IN DU STR IER U TAN ELVAumlR M E 000029 01017 085Industri VPE M IN D R E IN DU STR IER M ED ELVAumlR M E 0000368 00497 092JO R D BR U K ED LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K EO LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K EVL LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K O LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K U E LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K VPA LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K VPE LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K VPJ LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09LG H M EO FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097LG H M U E FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093SH ED D IR EKTEL AumlLD R E AumlN ELAK 0000308 00111 098SH EO D IR EKTEL ELAK 0000408 00126 098SH EVL ELPAN N A KO N VER TER IN G 0000319 00187 096SH U E T YPKU R VO R R EN H U SH AringLLSEL 0000286 00133 09SH VPA VAumlR M EPU M P -FR AringN LU FT (V ID LAringG A T EM P N YT TJAS EJ ELVAumlR M E) 0000384 00164 093SH VPE VAumlR M EPU M P -U TELU FT M ED ELV (V ID LAringG A TEM P N YTT JAS ELVAumlR M E) 0000536 00161 097SH VPJ VAumlR M EPU M P - YTJO R D (O M VP EJ KLAR AR VAumlR M EN N YT TJAS EJ ELVAumlR M E) 0000314 00144 093Ouml VR ED O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - M ED ELVAumlR M E 0000402 00286 096Ouml VR EVL O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09Ouml VR O O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09Ouml VR U E O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09Ouml VR VPA O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09FAST Blank t ALLM AumlN KU R VA 0000286 00133 09FAST ED FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097FAST EO FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097FAST EVL FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097FAST O FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST O FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST U E FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST VPA FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST VPE FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097

I SAP IS-U

Bilaga 1 Indelning av kundkategorier

Bilaga 1 forts Velander-konstant k1

Velander-konstant k2

Foumlrbruknings-staumllletyp

Uppvaumlrmnings-kod

Text DCONST1 DCONST2

COSFI

FAST VPJ FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093KOLL Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09KOLL ED FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL EO FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL EVL FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL UE FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093KOLL VPA FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093KOLL VPE FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL VPJ FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093GBEL Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09OMAumlT Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09MAST Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09TILLF Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09TILLF ED DIREKTEL AumlLDRE AumlN ELAK 0000308 00111 098TILLF EO ELPANNA KONVERTERING 0000319 00187 096TILLF EVL ELPANNA KONVERTERING 0000319 00187 096TILLF O TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF UE TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF VPA TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF VPE TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF VPJ TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09HAND ED KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND EO KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND EVL KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND O KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND UE KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND VPA KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND VPE KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND VPJ KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09FH ED SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH EO SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH EVL SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH O SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH UE SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH VPA SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH VPE SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH VPJ SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098

I SAP IS-U

Bilaga 2 Matlabkod kabel u=11000 Langd=10 area=95 L=031 induktans [mHkm] fi=318 cos fi=085 ra=28264 resistiviteten i msp-kablen (AL) [ohmmm^2km] C=03310^-6kapacitansen i en 95mm^2 12 kV kabel Ericssons kabelhandbok R=(raarea)Langd ledar resistansen i punkten [ohm] Ericssons kabelhandbok XL=2pi50L10^-3Langd induktiva reaktansen i punkten [ohmkm] Ericssons kabelhandbok Qc2=2pi50(C2)u^2Langd kapacitansen som skapas i halva msp-kabeln [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 30 P=(5010^3) Aktivt effekt i punkten 5 [W] S=Pcos((fipi)180)skenbar effekt i punkten 5 [VA] Q=(S^2-P^2)^(12)reaktiv effekt i punkten 5 [VAr] Pf=R(Pu)^2+R((Q-Qc2)u)^2 Foumlrlust av aktiv effekt i hsp-kabel [W] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 31 Qf=XL(Pu)^2+XL((Q-Qc2)u)^2-(2Qc2) Foumlrlust av reaktiv effekt i msp-kabel [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 33 QnettoKabel=Q+Qf Luftledning Lluft=1085 XLluft=2pi50Lluft10^-3Langd Cluft=000910^-6 Qc2luft=2pi50(Cluft2)u^2Langd kapcitansen som skapas i halva hsp-luftledningen [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 30 PfLuft=R(Pu)^2+R((Q-Qc2luft)u)^2 Foumlrlust av aktiv effekt i hsp-kabel [W] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 31 QfLuft=XLluft(Pu)^2+XLluft((Q-Qc2luft)u)^2-(2Qc2luft) Foumlrlust av reaktiv effekt i hsp-kabel [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 33 QnettoLuft=Q+QfLuft

Ubas (kV) 11Sbas (MVA) 10

Kabel AXKJ 39525

Laumlngd=2 km Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 2 064 031 0194779 00000003 00001885 00528926 00160974 00022808

Laumlngd=4 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 4 128 031 0389557 00000003 0000377 01057851 00321948 00045616

Laumlngd=6 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 6 192 031 0584336 00000003 00005655 01586777 00482923 00068424

Laumlngd=8 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 8 256 031 0779115 00000003 0000754 02115702 00643897 00091232

Laumlngd=10 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 10 32 031 0973894 00000003 00009425 02644628 00804871 0011404

Luftledning FeAl 99

Laumlngd=2 km Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 2 0672 1126 0707487 61E-09 3833E-06 00555372 005847 4638E-05

Laumlngd=4 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 4 1344 1126 1414973 61E-09 7665E-06 01110744 01169399 9275E-05

Laumlngd=6 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 6 2016 1126 212246 61E-09 115E-05 01666116 01754099 00001391

Laumlngd=8 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 8 2688 1126 2829947 61E-09 1533E-05 02221488 02338799 00001855

Laumlngd=10 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 10 336 1126 3537433 61E-09 1916E-05 0277686 02923499 00002319

Bilaga 3 Generellt naumlt

Bilaga 3 forts

Transformatorer

Maumlrkeffekt (MVA) Kopplingsart Maumlrksp (kV) er () ex () ez () R (ohm) X (ohm) R (pu) X (pu)

1 [MATSTAT_LSP04200] 2 [MATSTAT_MSP11000] 08 Dyn 11 11 0 52 52 0 7865 0 0653 [MOTSTAT_MSP11000] 4 [MOTSTAT_LSP04200] 02 Dyn 11 11 0 38 38 0 2299 0 19

Belastningar

P (MW) Q (Mvar) (effekfaktor = 085) Detta aumlr baumlsta scenario005 003101 0062015 0093

Bilaga 4 Geografisk karta oumlver LBA fack 4 haumlmtad fraringn Facilplus

Naumltstationer kopplade till mobilt reservkraftverk

500 m

Foumlrdelningsstation (LBA)

Placering och anslutning av mobilt reservelverk

Bilaga 5 Normalkopplingsschema LBA fack 4

Bilaga 6 Verkligt naumlt

Ubas (kV) 11Sbas (MVA) 10

Ledningar (kabel) En-ledare triangel

Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [LBA-097_MSP 11000] 3 [LBA-049_MSP 11000] AXCEL 39525 202 06464 031 01967265 00000003 0000190381 00534215 00162584 0002303604 3 [LBA-049_MSP 11000] 4 [LBA-050_MSP 11000] AXCEL 39525 183 05856 031 01782226 00000003 0000172473 00483967 00147291 0002086929 4 [LBA-050_MSP 11000] 5 [LBA-070_MSP 11000] AXCEL 32510 076 0912 038 00907292 000000019 453646E-05 00753719 00074983 0000548912 5 [LBA-070_MSP 11000] 6 [LBA-093_MSP 11000] AXCEL 15016 0745 0477545 041 00959599 000000023 538312E-05 00394665 00079306 0000651357 6 [LBA-093_MSP 11000] 7 [LBA-098_MAP 11000] AXCEL 32510 076 0912 038 00907292 000000019 453646E-05 00753719 00074983 0000548912 7 [LBA-098_MAP 11000] 8 [LBA-053_MSP 11000] AXCEL 32510 066 0792 038 00787911 000000019 393956E-05 00654545 00065117 0000476686

6775

LBA -Fack 4 Luftledning

Ledningar (Luftldning) Fasplacering horisontell

Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu) 2 [LBA-097_MSP 11000] 3 [LBA-049_MSP 11000] FeAl 99 202 067872 1126 07145615 61E-09 387107E-06 00560926 00590547 4684E-05 3 [LBA-049_MSP 11000] 4 [LBA-050_MSP 11000] FeAl 99 183 061488 1126 06473503 61E-09 350696E-06 00508165 00535 424342E-05 4 [LBA-050_MSP 11000] 5 [LBA-070_MSP 11000] FeAl 31 076 08132 1173 02800667 61E-09 145644E-06 00672066 0023146 17623E-05 5 [LBA-070_MSP 11000] 6 [LBA-093_MSP 11000] FeAl 49 0745 049915 1173 02745391 61E-09 14277E-06 00412521 00226892 172751E-05 6 [LBA-093_MSP 11000] 7 [LBA-098_MAP 11000] FeAl 31 076 08132 1173 02800667 61E-09 145644E-06 00672066 0023146 17623E-05 7 [LBA-098_MAP 11000] 8 [LBA-053_MSP 11000] FeAl 31 066 07062 1173 02432158 61E-09 126481E-06 00583636 00201005 153041E-05

6775

Bilaga 6 forts

Transformatorer

Maumlrkeffekt (MVA) Kopplingsart Maumlrksp (kV) er () ex () ez () R (ohm) X (ohm) R (pu) X (pu)

1 [LBA-097_LSP 04200] 2 [LBA-097_MSP 11000] 0315 Dyn 11 11 114 412 4274809937 438 1583 036 131 3 [LBA-049_MSP 11000] 301 [LBA-049_LSP 04200] 01 Dyn 11 11 145 373 4001924537 17545 45133 145 373 4 [LBA-050_MSP 11000] 401 [LBA-050_LSP 04000] 02 Dyn 11 11 13 378 3997299088 7865 22869 065 189 5 [LBA-070_MSP 11000] 501 [LBA-070_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 6 [LBA-093_MSP 11000] 601 [LBA-093_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 7 [LBA-098_MAP 11000] 701 [LBA-098_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 8 [LBA-053_MSP 11000] 801 [LBA-053_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668

Belastningar

P (MW) Q (Mvar) Antal kunder (st)

LBA-097 00108 00044 6LBA-049 00497 0025 14LBA-050 00587 00232 15LBA-070 00356 00103 7LBA-093 00061 00029 2LBA-098 00127 00036 7LBA-053 00299 00063 9

Totalt 02035 00757 60

Bilaga 7 Resultaten fraringn det verkliga elnaumltet

Bilaga 7 forts

Laumlngd LBA (km) 667 Avskrivningstid led (aringr) 40 Avskrivningstid ledning (aringr) 60Antal kunder (st) 60

Luftledning (blank) Luftledning (belagd) KabelUtan reservkraft Med reservkraft Utan reservkraft Med reservkraft Utan reservkraft Med reservkraft Luft 20aringr+ kabel 40 aringr

Fasta kostnader

Investeringskostnad per km (krkm) (mellanspaumlnningsnaumltet) 173000 173000 205000 205000 250000 250000 250000Total investeringskostnad (kr) 1153910 1153910 1367350 1367350 1667500 1667500 1667500Kapitalkostnad 8 92313 92313 109388 109388 133400 133400 133400Aringrlig kostnad (kr) 31156 31156 36918 36918 45023 45023 30015

Underharingllskostnad (kraringr) 230782 230782 27347 27347 3335 3335 9916

Summa fast aringrlig kostnad (kraringr) 54234 54234 64265 64265 48358 48358 39931

Roumlrliga kostnader Avbrottsfrekvens (antal fel(100 km aringr)) 2 2 1333333333 1333333333 06 06 1066666667

F 12 (felfrekvens efter 12 timmar) 0000162 0000162 0000162 0000162F 24 (felfrekvens efter 24 timmar) 0000083 0000083 0000083 0000083F 48 (felfrekvens efter 48 timmar) 0000000 0000000 0000000 0000000F 72 (felfrekvens efter 72 timmar) 0000000 0000000 0000000 0000000

Avbrottsersaumlttning efter 12 timmar (krkund) 800 800 800 800Avbrottsersaumlttning efter 24 timmar (krkund) 1765 1765 1765 1765Avbrottsersaumlttning efter 48 timmar (krkund) 2719 2719 2719 2719Avbrottsersaumlttning efter 72 timmar (krkund) 4007 4007 4007 4007

Driftskostnad reservelverktimme och kund (krh) 625 625 625 625Fast kostnad elverk (transport osv) (krkund) 1320 1320 1320 1320

Drift timmar felkategori F 12 (h) 15 15 15 15Drift timmar felkategori F 24 (h) 36 36 36 36Drift timmar felkategori F 48 (h) 60 60 60 60Drift timmar felkategori F 72 (h) 100 100 100 100

Antalet fel per aringr som oumlverstiger 12 h i LBA-fack 4 (staringr) 000003 000002 000001Avbrottskostnad (kraringr) 221 531 148 354 066 223 283

Summa kostnader per aringr (kraringr) 5423598 5423908 6426693 6426899 4835816 4835973 3993390

Bilaga 8 Ekonomi

Bilaga 8 forts

DARWin driftstoumlrningsstatistik 2004 Svensk energi

12 kV 24 kV SummaSumma (75)Totalt antal drabbade kunder lt 3 min (st) 2640403 1011406 3651809 2738857Totalt antal fel lt 3 min (st) 2827 13923 16750

Totalt antal drabbade kunder 12 - lt 24 h (st) 383 61 444Totalt antal drabbade kunder gt 24 h (st) 200 28 228

Andel drabbade kunder 12 - lt 24 h 162E-04Andel drabbade kunder gt 24 h 832E-05

Andel drabbade kunder 12 - lt 24 h () 00122Andel drabbade kunder gt 24 h () 00062

Antal drabbade kunder per MSP fel lt 3minl (st) 21802

Bilaga 9 ABBs standardtransformatorer

6

vid ett elavbrott De nya reglerna ska aumlven hjaumllpa till att oumlka investeringstakten i elnaumlten och paring det saumlttet goumlra dem saumlkrare De nya reglerna foumlr avbrottsersaumlttning innebaumlr att kunden har raumltt till en schablonmaumlssig ersaumlttning efter 12 timmars elavbrott Den slutliga ersaumlttningen avgoumlrs av elavbrottets totala laumlngd Ersaumlttningen kan dock inte bli laumlgre aumln 2 tvaring procent av ett prisbasbelopp avrundat till naumlrmaste houmlgre hundratal och som houmlgst 300 procent av den totala aringrliga naumltavgiften per avbrott I de tidigare villkoren hade kunden endast moumljlighet att faring ersaumlttning motsvarande 100 procent av den aringrliga fasta naumltavgiften en garingng per aringr oavsett antal avbrott (Regeringskansliet 2006) Enligt den nya lagen kan drabbade kunder ansoumlka om skadestaringnd precis som tidigare Om skadestaringnd beviljas skall avbrottsersaumlttningen avraumlknas fraringn skadestaringndet I tidigare villkor avraumlknades inte avbrottsersaumlttningen fraringn skadestaringndet Ytterligare en aumlndring som tillkommit i den nya ellagen aumlr att naumltaumlgarna aumlr skyldiga att informera sina kunder om sin raumltt till avbrottsersaumlttning om de varit drabbade av ett elavbrott laumlngre aumln 12 timmar (Regeringskansliet 2006) Foumlr att faring en uppfattning om hur stor ersaumlttningen aumlr vid ett laumlngre elavbrott har EON Elnaumlt sammanstaumlllt en tabell foumlr de vanligaste prislistorna som beskriver avbrottsersaumlttningen foumlre och efter 31 december aringr 2005 (Melin 2006)

Tabell 21 Avbrottsersaumlttning foumlre och efter 31 december 2005

Som kan laumlsas i tabell 21 ovan har avbrottsersaumlttning oumlkat avsevaumlrt sedan aringrsskiftet 20052006 Detta kommer sjaumllvklart att staumllla houmlgre krav paring naumltaumlgarna i form av oumlkad leveranssaumlkerhet

Exempel paring avbrottsersaumlttning Som raumlkneexempel tas 20 stycken smaringhus med 16A huvudsaumlkring i glesbyggd som blir utan elleverans under drygt ett dygn Foumlre 31 december 2005 Ersaumlttning 2005 kr586029320 =sdot= Efter 31 december 2005 Ersaumlttning 2006 kr32000160020 =sdot=

7

Som kan ses i raumlkneexemplet ovan har ersaumlttning oumlkar med 26 140 kr vilket motsvarar en oumlkning med 446 I ellagen finns det ytterligare foumlraumlndringar som kommer faring stor inverkan paring hur naumltaumlgare kommer att behoumlva foumlraumlndra sitt arbete framoumlver foumlr att undvika laringngvariga elavbrott Den stoumlrsta foumlraumlndringen aumlr framfoumlrallt att det inte kommer bli tillaringtet med oplanerade elavbrott som oumlverstiger 24 timmar fraringn och med den 1 januari 2011 (Regeringskansliet 2006) Det betyder att de kraftbolag som inte klarar denna graumlns kommer att bryta mot lagen Det finns idag inga angivna sanktioner foumlr de kraftbolag som bryter mot 24 timmarsgraumlnsen men med stor sannolikhet kommer det paring ett eller annat saumltt kosta kraftbolagen pengar varje garingng det intraumlffar Lyckas kraftbolagen inte undvika denna typ av avbrott kommer detta sjaumllvklart bli baringde arbetsamt och kostsamt i framtiden

8

3 Anvaumlndning av mobil reservkraft Mobil reservkraft anvaumlnds runt om i Sverige i dag och en stor anvaumlndargrupp aumlr landets alla naumltaumlgare Reservkraften anvaumlnds i foumlrsta hand till att foumlrse kunder med elenergi daring deras ordinarie elleverans inte aumlr tillgaumlnglig beroende paring ett fel eller en planerad underharingllsaringtgaumlrd i elnaumltet Naumlr ett reservkraftverk kopplas in i en del av elnaumltet som kan vara av varierande storlek fraringnskiljs det fraringn oumlvriga elnaumltet och bildar tillsammans med reservkraftverket en egen ouml Vid denna typ av distributionssaumltt brukar begreppet ouml-drift anvaumlndas Enligt Svenska Kraftnaumlts Aringrsredovisning 2005 (Svenska kraftnaumlt 2005b) innebaumlr ouml-drift att rdquoett elsystem inom ett begraumlnsat geografiskt omraringde drivs lokalt (produktion

oumlverfoumlring och konsumtion av el) Omraringdet kan ha kopplats bort automatiskt fraringn det

oumlvriga naumltet eller kan ha planerats foumlr ouml-driftrdquo

31 Anvaumlndning av reservkraft idag

Naumlr reservkraft anvaumlnds i dag av naumltbolag kopplas dessa ofta in i naumltstationens laringgspaumlnningsstaumlllverk (LSP-staumlllverk) daumlr transformatorn fraringnkopplas Reservkraften levereras sedan ifraringn LSP-staumlllverket ut till kund utan att transformeras upp eller ner till en annan spaumlnningsnivaring Se bild 31 nedan

Bild 31 Anslutning av reservelverk daumlr transformatorn kopplas bort

Storleken paring de reservelverk som ska anslutas bestaumlms av foumlrutom lasten tillaringten distorsion oumlnskad livslaumlngd samt den omgivande miljoumln Eftersom ett reservelverk behoumlver kylning under drift kommer en houmlg omgivningstemperatur medfoumlra att maskinen inte kommer att kunna belastas lika mycket som under normala miljoumlfoumlrharingllanden Livslaumlngden foumlr ett reservkraftverk bestaumlms till stoumlrsta del av underharingll last och temperatur (Elforsk 1995) Paring EON Elnaumlt bedoumlms ett reservelverk ha 10 000 ndash 15 000 drifttimmar under sin tekniska livslaumlngd Reservelverken som anvaumlnds i genomsnitt 400 timmar per aringr har daumlrmed en beraumlknad livslaumlngd mellan 25 och 375 aringr (Krynell 2006) Foumlr att faring en uppfattning om hur stort ett mobilt reservkraftverk aumlr visas nedan bilder paring tvaring olika verk

9

Bild 32 Tvaring olika storlekar paring reservelverk tv 115 kVA och th 556 kVA (GENETECH 2006)

Reservkraftverket till vaumlnster i bild 32 ovan aumlr det mindre av dem tvaring och har en effekt paring 115 kVA medan de houmlgra aumlr det stoumlrre och har en effekt paring 556 kVA Baringda reservelverken har anslutningsspaumlnningen 400 V Aumlven om bild 32 inte aumlr skalenlig aumlr det enkelt konstaterat att det houmlgra reservelverket aumlr avsevaumlrt stoumlrre och klumpigare Vad som skiljer ovanstaringende reservelverk aringt framgaringr av de tekniska data som presenteras i tabell 31 nedan

Tabell 31 Teknisk data foumlr ovanstaringende reservelverk Modell Effekt

(kVA)

Dimensioner

LBH (mm)

Vikt

(kg)

Tankvolym

(l)

Braumlnslekonsumtion

vid fullast

(lh)

GTC 100M 115 421019201580 1950 150 2241 GTV 510M 556 648023602600 6500 430 1044 Som kan ses i tabell 31 ovan skiljer det en hel del mellan de tvaring olika verken Det lilla elverket har en effekt paring 115 kVA och vaumlger 1950 kg vilket innebaumlr att det kan transporteras ut paring plats med hjaumllp av en stoumlrre transportbil Det stoumlrre elverket som har en effekt paring 556 kVA kraumlver lastbilstransport Baringda elverken garingr att faring i ett utfoumlrande som tillaringter en transporthastighet paring 80 kmh Dessa reservelverk aumlr taumlnkta att anslutas till naumltstationer i glesbygdsomraringden daumlr framkomligheten paring vaumlg kan vara begraumlnsad Aumlr detta fallet saring kommer ett stoumlrre och tyngre reservelverk bli svaringrare att placera ut aumln ett laumlttare som bara vaumlger en tredjedel saring mycket Ett mindre reservelverk kommer daumlremot ha svaringrare att klara av en stoumlrre effekt vilket ibland faringr som konsekvens att ett stoumlrre reservelverk maringste anvaumlndas foumlr att kunna foumlrse anlaumlggningen med reservkraft Ytterligare en sak som maringste tas i beaktande naumlr reservkraft kopplas in aumlr braumlnslekonsumtionen vilken aumlr relativ stor vid fullt effektuttag Som kan beraumlknas i tabell 31 ovan kommer baringda reservelverken behoumlva tankas efter fyra till sex timmars drift paring full effekt Det aumlr dock inte saring vanligt att reservelverken koumlrs paring full effekt utan koumlrs oftast paring en laumlgre effekt saring att oumlverbelastning undviks Detta goumlr att braumlnsleparingfyllning inte behoumlver goumlras lika ofta och kan straumlckas ut till cirka 12 timmar (Statens energimyndighet 2005)

10

32 Framtida anvaumlndning av reservkraft

Vid reservkraftsmatning av ett stoumlrre omraringde daumlr ett flertal naumltstationer aumlr inblandade kraumlvs det lika maringnga reservkraftverk som naumltstationer foumlr att aringterstaumllla elleveransen Detta aumlr baringde tidsoumldande och kostsamt daring det kraumlvs ett antal transporter och personal foumlr att koppla in dessa reservelverk i respektive naumltstation Dessutom kommer braumlnsleparingfyllning att bli kostsam daring det kraumlvs att reservelverken tankas flera garingnger per dygn Foumlr att baumlttre kunna saumlkerhetsstaumllla att naumltbolag som t ex EON Elnaumlt ska klara den tidigare naumlmnda 12- timmarsgraumlnsen skulle ett alternativ vara att oumlverfoumlra reservkraft i det befintliga mellanspaumlnningsnaumltet som sammankopplar naumltstationerna i det drabbade omraringdet Detta aringskaringdliggoumlrs i bild 33 nedan Alternativet kan vara en loumlsning istaumlllet foumlr att bygga dyrare elnaumlt som t ex har moumljlighet att reservmatas fraringn ett naumlrliggande elnaumlt

Bild 33 Reservkraftverk som oumlverfoumlr elenergin i mellanspaumlnningsnaumltet

Genom att endast installera ett reservkraftverk som ensamt levererar elenergi till kunderna vid utebliven elleverans istaumlllet foumlr att installera ett reservkraftverk i varje naumltstation kommer avbrottstiden kunna foumlrkortas avsevaumlrt Daumlrmed kommer kunderna vara mer noumljda och naumltbolagen kommer enklare att kunna klara 12-timmarsgraumlnsen och daumlrmed undvika utbetalning av avbrottsersaumlttning Andra foumlrdelar med denna typ av reservkraftsoumlverfoumlring aumlr att braumlnslehanteringen kommer att foumlrenklas avsevaumlrt om endast ett reservelverk ska tankas istaumlllet foumlr t ex fem stycken Enligt EON Elnaumlts egen utredning om mobil reservkraft menar foumlretaget att det fraringn branschens sida behoumlver tas fram instruktioner och speciella aggregat med relaumlskyddsfunktioner foumlr att nyttja reservkraft paring spaumlnning oumlver 1000 V Eftersom detta aumlr naringgot nytt i branschen finns ocksaring behov av regler foumlr hanteringen av reservkraft oumlver 1000 V om detta ska bli ett alternativ i framtiden EON Elnaumlt menar dock att potentialen aumlr stor inom detta omraringde och att arbetet borde paringskyndas (Hjalmar 2005)

11

4 Kunder Det finns maringnga olika typer av kunder paring landsbygden allt fraringn sommarstugor till mindre industrier med varierande laster som staumlller olika krav paring de mobila reservelverken En av de mest begraumlnsande faktorerna aumlr effektbehovet som skiljer sig avsevaumlrt aringt mellan olika kundgrupper daumlr uppvaumlrmningen i regel har den stoumlrsta inverkan Uppvaumlrmningen varierar kraftigt mellan en villa som vaumlrms upp med el och ett annat mindre elenergikraumlvande alternativ vilket betyder att olika stora omraringden kan foumlrses med reservkrafts beroende paring uppvaumlrmningsform Paring landsbygden daumlr reservelverken foumlrst och fraumlmst aumlr avsedda att anvaumlndas finns maringnga lantbrukare som ofta har andra typer av effektkraumlvande utrustning som t ex spannmaringlstorkar Denna typ av torkanlaumlggningar aumlr vanliga i dag av totalt 71 000 lantbruk finns det cirka 34 000 torkanlaumlggningar i bruk (SCB 2002) En tredjedel av alla torkanlaumlggningar torkar spannmaringlen med varmluft vilket aumlr mycket energikraumlvande och i maringnga fall vaumlrms luften med hjaumllp av elenergi Effektbehovet foumlr en torkanlaumlggning varierar kraftigt men foumlr en mindre anlaumlggning aumlr effektbehovet i storleksordningen 30-60 kW Detta kommer sjaumllvklart faring konsekvenser i ett elnaumlt som ska foumlrses med reservkraft av ett mindre elverk Det boumlr daumlrfoumlr finnas restriktioner foumlr hur denna typ av elenergikraumlvande anlaumlggningar faringr anvaumlndas daring dessa aumlr anslutna till ett naumlt som matas av ett mobilt reservkraftverk Utoumlver det aktiva effektuttaget som i dagligt tal ofta foumlrenklas till enbart effektuttaget finns det andra faktorer som kommer att spela roll naumlr kunderna i ett visst omraringde reservkraftsmatas Det som aumlven har en inverkan paring reservelverket aumlr vilken typ av effekt den enskilde kunden anvaumlnder sig av Alla kunder som aumlr anslutna till ett elnaumlt aumlr i regel kategoriserade enligt en foumlrutbestaumlmd lista som bland annat anger kundens effektfaktor cos φ EON Elnaumlts lista oumlver olika typer av kunder visas i bilaga 1 daumlr effektfaktorn varierar mellan 085 och 098 Effektfaktorn anger hur den aktiva effekten foumlrharingller sig till den skenbara effekten Det aumlr vanligtvis den skenbara effekten som aumlr angiven foumlr ett reservkraftverk och det aumlr daumlrmed den som kommer att begraumlsa lastuttaget Sambandet mellan effektfaktorn aktiv och skenbar effekt visas i en effekttriangel Denna aringskaringdliggoumlrs i bild 41 nedan

daumlr S Skenbar effekt VA P Aktiv effekt W Q Reaktiv effekt var

Bild 41 Effekttriangel

12

Den skenbara effekten beraumlknas enligt sambandet nedan

ϕcos

PS = [ ]VA (41)

Bild 41 ovan kallas vanligen foumlr effekttriangeln och i den raumlknas den reaktiva effekten Q positiv foumlr laster av induktiv karaktaumlr medan den raumlknas negativ foumlr laster av kapacitiv karaktaumlr Det aumlr viktigt att kaumlnna till att kunderna genom sin last ger upphov till reaktiv effekt av induktiv karaktaumlr medan ledningar med houmlgre spaumlnning ger upphov till reaktiv effekt av kapacitiv karaktaumlr Kundernas last kommer till en viss graumlns variera oumlver dygn ocheller saumlsong mycket beroende paring typ av uppvaumlrmningssystem Variationen oumlver dygnet spelar en mindre roll eftersom reservelverket alltid maringste hantera det maximala effektuttaget under dygnet Detta foumlr att det skulle bli oharingllbart att koppla in och ur laster manuellt under dygnet beroende paring lastsituationen Aumlr daumlremot en stor del av kunderna som ansluts till reservkraftverket elvaumlrmekunder kommer belastning emellertid att skilja sig aringt oumlver aringret

41 Motorstart

411 Direktstartad asynkronmotor

En motor ger upphov till en stor startstroumlm till skillnad fraringn t ex en el-patron som vaumlrmer en villa Detta betyder att ett reservelverk maringste kunna generera denna houmlga startstroumlm aumlven om detta enbart behoumlvs under naringgra faring sekunder Aumlr inte detta moumljligt blir foumlljden att reservkraftverkets oumlverlastskydd automatiskt fraringnkopplar lasten Startstroumlmmen vid direktstart av asynkronmotorer ligger vanligtvis i intervallet 25 - 8 garingnger motorns maumlrkstroumlm Vid normal drift daring naumltstationen aumlr ansluten till ett starkare naumlt finns det regler foumlr hur stor motor som faringr direktstartas Elleverantoumlrerna foumlreskriver vanligtvis att en kortsluten trefasmotor inte faringr direktstartas om maumlrkeffekten oumlverstiger 4 kW vid kontinuerlig drift Specialtillstaringnd kan dock farings foumlr direktstart av stoumlrre motorer (Alfredsson och Cronqvist 1996) EBR (El-byggnadsrationalisering) aumlr ett system foumlr rationell planering byggnation och underharingll av eldistributionsanlaumlggningar 04 ndash 145 kV som drivs av representanter fraringn Svensk Energis medlemsfoumlretag De har skapat tumregler paring hur stora motorer som faringr startas i ett elnaumlt som reservkraftsmatas Dessa regler aumlr taumlnkta att anvaumlndas foumlr att uppskatta noumldvaumlndig generatorstorlek vid en tillaringten spaumlnningssaumlnkning av 15 av nominell spaumlnning Beroende paring vilken startutrustning som finns till motorn aumlr kravet paring startstroumlmmens storlek olika (Elforsk 1995) Tumregler foumlr hur stor motorn faringr vara avseende storleken paring generator ges nedan Foumlr en motor med stjaumlrntriangelstart och vid anvaumlndning av mjukstart Motorns maumlrkeffekt i kW 3 lt Generatorns maumlrkeffekt i kVA

13

Foumlr en motor med direktstart Motorns maumlrkeffekt i kW 9 lt Generatorns maumlrkeffekt i kVA Skulle det finnas flera motorer som kan komma att starta samtidigt ska moumljlighet till foumlrregling mot samtidig start undersoumlkas Exempel paring stoumlrre motorer som kan taumlnkas finnas ute hos kunder i glesbyggd aumlr t ex lantbrukarnas bevattningspumpar som enbart anvaumlnds under naringgra maringnader paring sommaren Dessa bevattningspumpar varierar i storlek och kan i vissa fall ha en effekt paring 75 kW vilket i saring fall skulle kraumlva att generatorn kan producera en aktiv effekt motsvarande 675 kW om motorn aumlr direktstartad Eftersom denna enskilda pump kommer att ta stor effekt i anspraringk och paring saring vis kraumlva att reservkraftverket aumlr kraftigt oumlverdimensionerat foumlr att klara startstroumlmmen aumlr det laumlmpligt att ha naringgon form av restriktioner vid bevattning Detta gaumlller inte enbart bevattningspumpar som aumlr ansluta till elnaumltet utan alla stoumlrre motorer

14

5 Distributionsledningar Distributionsledningar finns i flera olika utfoumlranden daumlr ledar- och isolationsmaterial aumlr olika Generellt kan dessa dock delas in i kategorierna luftledningar och kabel

51 Luftledningar

Luftledningar kan generellt delas upp i tvaring olika typer oisolerad och isolerad lina vilka finns i tvaring olika materialutfoumlranden aluminium (AL) och aluminium med jaumlrnkaumlrna (FeAl) I mycket saumlllsynta fall kan aumlven kopparlina (Cu) foumlrekomma

511 Oisolerad luftledning

Oisolerad luftledning har inte ett skyddande houmllje runt respektive lina utan faumlsts direkt paring isolatorn som utgoumlr isolation mellan lina och stolpe Detta goumlr att ledningen aumlr kaumlnslig mot yttre faktorer saringsom vaumlder vind faringglar osv En vanligt foumlrekommande dimension paring linan aumlr 99 mm2 vilken har en total ytterdiameter paring 128 mm (Onninen 2006) Ett exempel paring en oisolerad lina visas i bild 51 nedan

Bild 51 Oisolerad lina (Birkouml 2005)

512 Isolerad luftledning

Isolerad luftledning aumlr upphaumlngd paring samma saumltt som oisolerad luftledning men har aumlven ett skyddande houmllje runt respektive lina i form av en tunnare plastbelaumlggning Houmlljet aumlr inte avsett som naringgot skydd mot beroumlring utan snarare ett skydd mot jordfel som t ex kan uppstaring daring ett traumld faller paring ledningen vilket goumlr ledningen driftsaumlkrare Anledningen till detta aumlr att ledningen daring taringl en stoumlrre paringfrestning som t ex uppstaringr naumlr ett traumld faller paring ledningen Belastningen som traumldet medfoumlr paring luftledningen tas daring upp av alla tre linorna vilket goumlr att de inte lika laumltt brister Isolerad luftledning byggs vanligtvis med ett mindre avstaringnd mellan linorna aumln traditionell oisolerad luftledning vilket aumlr moumljligt tack vare den isoleringen som finns runt respektive lina Precis som foumlr oisolerad lina aumlr en vanlig dimension 99 mm2 men i och med dess skyddande houmllje blir den groumlvre aumln vanlig oisolerad lina En isolerad lina med dimensionen 99 mm2 har en total ytterdiameter paring cirka 18 mm (Onninen 2006) Se bild 52 nedan

Bild 52 Isolerad lina (Birkouml 2005)

15

513 Kapacitiv generering i luftledningsnaumlt

Luftledningar genererar en saring kallad distribuerad kapacitans laumlngs hela sin straumlckning dels mellan varje fasledare och marken och dels mellan respektive fasledare Detta aringskaringdliggoumlrs i bild 53 nedan

Bild 53 Kapacitanser i ett luftledningsnaumlt

Som kan ses i bild 53 ovan delas kapacitansen i en luftledning upp i tvaring delar egen- och oumlmsesidig kapacitans Den oumlmsesidiga kapacitansen aumlr den kapacitans som bildas mellan ledningens faser medan egenkapacitansen bildas mellan fasledarna och jord Summan av egen- och oumlmsesidig kapacitansen (Ce och Couml) bildar ledningens totala kapacitans som har namnet driftkapacitans Cd (Andersson och Blomqvist 1997) Foumlr ett luftledningsnaumlt aumlr den distruberade kapacitansen relativt liten Med anledning av detta beraumlknas inte delkapacitanserna var foumlr sig utan den totala driftkapacitansen beraumlknas direkt med sambandet 51 nedan

sdotsdotsdot

=

r

cbaCd 3

ln18

1 [ ]kmFmicro (51)

daumlr a b och c medelavstaringndet mellan fasledarena m r fasledarens radie m Oavsett vilken typ av mark som finns under luftledningen utgaringr man ifraringn att potentialen aumlr noll vid markytan (Stenborg 1997)

16

52 Jordkabel

Jordkabel finns i en maumlngd olika utfoumlranden med olika tvaumlrsnittsarea och maumlrkspaumlnning vilka grovt kan delas in i en- och flerledarekabel De flesta lite groumlvre kablar har ledare som aumlr tillverkade av aluminium Hur mycket isolering en kabel har aumlr till stoumlrsta del beroende av kabelns maumlrkspaumlnning houmlgre maumlrkspaumlnning ger groumlvre isolering I bild 54 visas en treledar mellanspaumlnningskabel med maumlrkspaumlnningen 12 kV i genomskaumlrning

Bild 54 Treledar mellanspaumlnningskabel i genomskaumlrning (Elektroskandia 2006)

521 Kapacitiv generering i kabelnaumlt

Kablar genererar precis som luftledningar en saring kallad distribuerad kapacitans laumlngs hela sin straumlckning mellan dels varje fasledare och skaumlrmen dels mellan respektive fasledare Kabels kapacitanser kan precis som en luftledning delas in i egen- samt oumlmsesidig kapacitans Som framgaringr av bild 54 ovan aumlr avstaringndet mellan fasledarna och det jordande houmlljet runt kabeln avsevaumlrt mycket mindre aumln foumlr en luftledning Detta leder till att egenkapacitansen fraringn en kabel aumlr betydligt mycket houmlgre aumln foumlr en luftledning med samma tvaumlrsnittsarea och spaumlnning Daumlremot aumlr den oumlmsesidiga kapacitansen som genereras mellan fasledarna i en treledar mellanspaumlnningskabel lika med noll eftersom ledarnas inre ledande skiktet har samma spaumlnningspotential som skaumlrmen d v s noll Mellanspaumlnningskabelns kapacitanser visas i bild 55 nedan

Bild 55 Kapacitanser i en- och tre-ledar kabel

17

Foumlr en enledarkabel med omgivande skaumlrm eller en treledarkabel med skaumlrm runt varje ledare ges kapacitansen av foumlljande samband (Kraftkabelhandboken) Kapacitansen C aumlr i detta fall lika med driftkapacitansen Cd

d

DkC

ln

εsdot= [ ]kmFmicro (52)

Daumlr k aumlr en konstant med vaumlrdet 00556 ε aumlr det relativa isolermaterialets dielektriska konstant foumlr det isolerande skiktet mellan ledare och skaumlrm Konstanten ε aumlr beroende av vilket material isolerskiktet aumlr tillverkat av I de kabeltyper som anvaumlnds mest i dag aumlr de vanligaste isolermaterialen PEX och PVC vilka har konstanten ε = 23 respektive ε =50 I de beraumlkningar som aumlr gjorda i denna rapport har uteslutande kabel med PEX isolering anvaumlnts Foumlr en treledar kabel daumlr respektive ledare saknar individuell skaumlrm eller inre ledande skikt se bild 54 aumlr det svaringrare att raumlkna ut C och Cd Kapacitanserna aumlr i dessa fall inte lika Foumlr att enklare kunna faststaumllla Cd maringste delkapacitanserna foumlrst maumltas i kabeln Naumlr detta goumlrs delas foumlrst kapacitanserna upp i delkapacitanser Crsquo och Crsquorsquo som maumlts paring foumlljande saumltt Delkapacitansen Crsquo maumlts mellan en fasledare och de oumlvriga fasledarna som aumlr foumlrbundna med skaumlrmen och daumlr Crsquo motsvarar

oumle CCC sdot+= 2 [ ]kmFmicro (53) Daumlrefter foumlrbinds alla tre ledarna med varandra och daring maumlts delkapacitansen Crsquorsquo mellan ledarna och skaumlrmen och daumlr Crsquorsquo motsvarar

eCC sdot= 3 [ ]kmFmicro (54) Naumlr baringda delkapacitanserna aumlr givna kan sedan driftkapacitansen Cd beraumlknas enligt

oumled CCC sdot+= 3 [ ]kmFmicro (55) Driftkapacitansen foumlr mellanspaumlnningskablar aumlr i de flesta fallen uppmaumltt och redovisad av kabeltillverkaren

18

53 Tillskott och foumlrluster i ledningar

Foumlr att foumlrstaring hur en ledning fungerar aumlr det laumlmpligt att som modell anvaumlnda ett ersaumlttningsschema vilken visar vilka parametrar som aumlr av betydelse och maringste tas i beaktande vid elektriska beraumlkningar Ersaumlttningsschemat foumlr en ledning visas i bild 56 nedan

531 Ersaumlttningsschema

Bild 56 Ersaumlttningsschema

I bild 56 ovan ser man en generator som genererar elektrisk energi och sedan oumlverfoumlr denna till en belastning via en ledning som aumlr ansluten mellan de baringda objekten

532 Parametrar i ersaumlttningsschema

Ur elektrisk synvinkel bestaringr en ledning av en resistans R och en reaktans X Dessa storheter beror paring ett antal olika parametrar som visas i sambanden (56) och (57) nedan (Kraftkabelhandboken)

ARledning

ρ= [ ]kmΩ (56)

daumlr ρ resistiviteten kmmm 2sdotΩ A ledarens tvaumlrsnittsarea 2mm

LfX ledning sdotsdotsdot= π2 [ ]kmΩ (57)

daumlr f frekvensen Hz L induktansen kmH

19

Foumlr en given ledning finns baringde ρ och L angivna i ledningstabeller Ett annat samband som anvaumlnds vid elektriska beraumlkningar aumlr susceptansen B som beraumlknas enligt sambandet (58) nedan

lCfBledning sdotsdotsdotsdot= π2 [ ]S (58) daumlr C kapacitansen kmF l ledningslaumlngden km Naumlr resistans reaktans och susceptans beraumlknas foumlr olika komponenter aumlr det viktigt att beraumlkningen goumlrs vid samma spaumlnning och frekvens Foumlr samtliga beraumlkningar i rapporten aumlr spaumlnningen 11 kV och frekvensen 50 Hz Mellan ledningen och marken alternativt skaumlrmen i en kabel bildas en kondensator som ger upphov till en reaktiv effekt naumlr ledningen aumlr spaumlnningssatt Denna reaktiva effekt kommer att ge ett tillskott i anlaumlggningen som maringste tas om hand Detta aumlr vanligtvis inget problem under normal drift daring anlaumlggningen aumlr ansluten till ett starkt oumlverliggande naumlt som paring ett enkelt saumltt kan ta hand om detta reaktiva tillskott Kopplas oumlverliggande naumlt bort och ersaumltts med ett mobilt reservkraftverk kommer detta ensamt vara tvunget att hantera det eventuella reaktiva oumlverskottet Det kapacitiva bidrag en ledning genererar ges ur foumlljande samband (Petterson och Blomqvist 1986)

21 CCC QQQ += [ ]var (59) daumlr

1CQ aumlr det kapacitiva bidraget fraringn den foumlrsta halvan av ledningen

2CQ aumlr det kapacitiva bidraget fraringn den sista halvan av ledningen Dessa storheter kan beraumlknas med sambanden (510) och (511) som foumlljer nedan (Petterson och Blomqvist 1986)

211 2

2 UC

fQC sdotsdotsdotsdot= π [ ]var (510)

222 2

2 UC

fQC sdotsdotsdotsdot= π [ ]var (511)

daumlr f frekvensen Hz C kapacitansen F

1U inmatningsspaumlnningen V

2U utmatningsspaumlnningen V

20

533 Aktiva och reaktiva foumlrluster i ledningar

Varje ledning inneharingller en resistans och en reaktans vilka ger upphov till aktiva och reaktiva foumlrluster Eftersom dessa foumlrluster tillkommer utoumlver sjaumllva lasten behoumlver dessa adderas foumlr att faring de totala aktiva och reaktiva effekterna Det aumlr dessa foumlrluster plus sjaumllva lasten som det mobila reservkraftverket maringste klara av att hantera De aktiva och reaktiva foumlrlusterna beraumlknas genom sambanden (512) och (513) nedan

2

2

22

2

2

2

minussdot+

sdot=

U

QQR

U

PRP C

LedningLedningf [ ]W (512)

( )21

2

2

22

2

2

2CC

CLedningLedningf QQ

U

QQX

U

PXQ +minus

minussdot+

sdot= [ ]var (513)

daumlr R resistansen Ω X reaktansen Ω Foumlr att faring en indikation paring hur stora tillskott ocheller foumlrluster som uppstaringr i en ledning goumlrs en beraumlkning foumlr en kabel respektive luftledning enligt angivna data nedan

Tabell 51 Inparametrar foumlr jaumlmfoumlrelse av tillskottfoumlrluster i ledningsnaumlt Luftledning (Al) Kabel (Al)

Spaumlnning (V) 11000 11000 Tvaumlrsnittsarea (mm2) 99 95 Ledningslaumlngd (km) 10 10 Aktivt effektuttag (kW) 50 50 Effektfaktor vid last 085 085 Kapacitans (microFkm) 0009 033 Ledningsresistans (Ωkm) 02855 02975 Ledningsreaktans (Ωkm) 1085 09739

Anvaumlnds vaumlrdena fraringn tabell 51 i sambanden 510 511 512 513 och ingen haumlnsyn tas till spaumlnningsfall i ledningen kan de aktiva respektive reaktiva foumlrlusterna beraumlknas Beraumlkningarna aumlr gjorda i Matlab och beraumlkningskoden finns i bilaga 2 Resultaten presenteras i tabell 52 nedan

Tabell 52 Resultat av jaumlmfoumlrelse mellan luftledning och kabel Luftledning (Al) Kabel (Al)

Reaktiv last (kvar) 310 310 Aktiva foumlrluster (kW) 0083 0086 Reaktiva foumlrluster (kvar) -333 -12542 Reaktivt netto (kvar) 2767 -9442

21

Som kan ses i tabell 52 behoumlver reservelverket generera 2767 kvar i fallet med luftledning medan i fallet med kabel kommer ett oumlverskott paring 9442 kvar att skapas Detta reaktiva oumlverskott kommer ha en motsatt riktning i foumlrharingllande till den aktiva effekten d v s tillbaka i mot reservelverket Detta reaktiva oumlverskott maringste saringledes tas om hand av reservelverket

534 Konsekvenser foumlr mobil reservkraft

Som kan ses utifraringn resultaten i tabell 52 ovan aumlr de aktiva foumlrlusterna i baringde luftledning och kabel relativt smaring Eftersom dessa foumlrluster aumlr smaring kommer de inte belasta ett mobilt reservelverk saumlrskilt mycket i foumlrharingllande till den last som kunderna tar ut Jaumlmfoumlrs de reaktiva foumlrlusterna som en tio kilometers mellanspaumlnningsledning ger upphov till med de aktiva foumlrlusterna aumlr de foumlrstnaumlmnda foumlrlusterna betydligt houmlgre Beroende paring om elnaumltet aumlr uppbyggt av luftledning eller kabel kommer detta faring vaumlldigt skilda konsekvenser foumlr det mobila reservkraftverk som ska leverera elenergi till den bortkopplade anlaumlggningen Jaumlmfoumlrs de reaktiva foumlrlusterna i luftledningen med kabeln kan det enkelt konstateras att luftledningen endast tillfoumlr en mindre del av den reaktiva effekt som reservkraftverket annars hade faringtt producera Kabeln kommer daumlremot att generera en avsevaumlrt mycket stoumlrre maumlngd reaktiv effekt aumln luftledningen I ovanstaringende exempel genererar kabeln drygt 37 garingnger mer reaktiv effekt aumln luftledningen Detta betyder att reservkraftverket maringste kunna konsumera detta oumlverskott av reaktiv effekt som kabeln genererar Det aumlr saringledes en foumlrutsaumlttning att det mobila reservelverket kan konsumera det reaktiva oumlverskott som inte tas ut av kunderna Kan inte det mobila reservkraftverket konsumera reaktiv effekt kommer det reaktiva effektuttaget hos kund vara en begraumlnsande faktor foumlr moumljlig ledningslaumlngd

22

6 Transformatorer Transformatorer kan ur elektrisk synvinkel ses som en resistans R och en reaktans X paring samma saumltt som en ledning Foumlr att beraumlkna transformators resistans och reaktans behoumlvs uppgifter om de procentuella resistans respektive reaktansspaumlnningsfallet er ex Dessa kan enkelt tas fram foumlr en specifik transformator i t ex Facilplus spatialE som aumlr EON Elnaumlts naumltinformationssystem Oumlnskas daumlremot generella vaumlrden foumlr en transformator kan ABBs tabell foumlr standardtransformatorer anvaumlndas vilken visas i bilaga 9 I ABBs tabell aumlr endast den procentuella kortslutningsspaumlnningen ek given och den beraumlknas enligt samband 61 nedan

22xrk eee += [ ] (61)

Anledningen till att endast ek aumlr angiven aumlr att procentuella kortslutningsresistansen er alltid aumlr relativt liten i foumlrharingllande till procentuella kortslutningsreaktansen ex och daring goumlrs ofta approximationen er = 0 vilket ger ex asymp ek Foumlr att sedan beraumlkna kortslutningsresistansen RT och kortslutningsreaktansen XT anvaumlnder man sambanden 62 och 63 nedan (Petterson och Blomqvist 1986)

n

nrT

S

UeR

2

100sdot= [ ]Ω (62)

n

nxT

S

UeX

2

100sdot= [ ]Ω (63)

daumlr Un den huvudspaumlnning som transformatorresistansen haumlnfoumlrs till kV Sn transformatorns maumlrkeffekt MVA

62 Foumlrluster i en transformator

En distributionstransformator ger upphov till tre olika typer av foumlrluster

bull Tomgaringngsfoumlrluster ][WPtomgaringng bull Belastningsfoumlrluster ][WPbelastning bull Reaktiva foumlrluster [var]foumlrlustQ

Dessa foumlrluster beskrivs under respektive rubrik nedan

621 Tomgaringngsfoumlrluster

Tomgaringngsfoumlrlusterna i en transformator aumlr helt oberoende av den anslutna lasten Dessa beror istaumlllet helt paring transformatorns storlek desto stoumlrre transformator desto stoumlrre tomgaringngsfoumlrluster En tillaumlmpbar tumregel aumlr att tomgaringngsfoumlrlusterna aumlr i storleksordningen 02 procent utav transformatorns maumlrkeffekt (Lindahl 2006) Foumlr en transformator med maumlrkeffekten 200 kVA kommer saringledes tomgaringngsfoumlrlusterna vara

23

WPtomgaringng 4002000000020 =sdot=

Tomgaringngsfoumlrlusterna aumlr saring smaring i foumlrharingllande till transformatorns maumlrkeffekt att de i maringnga sammanhang antas vara foumlrsumbara

622 Belastningsfoumlrluster

Belastningsfoumlrlusterna i en transformator beror av hur stor belastningsgraden aumlr En tumregel aumlr att vid full last aumlr belastningsfoumlrlusterna i storleksordningen 1 procent av transformatorns maumlrkeffekt (Lindahl 2006) Foumlr en transformator med maumlrkeffekten 200 kVA kommer saringledes belastningsfoumlrlusterna att vara

WPbelastning 2000200000010 =sdot=

Aumlven belastningsfoumlrlusterna aumlr foumlrharingllandevis smaring jaumlmfoumlrt med transformatorns maumlrkeffekt Som har naumlmnts tidigare goumlrs ibland approximationen ex asymp ek och er = 0 vilket betyder att ingen haumlnsyn tas till de aktiva foumlrlusterna utan enbart till de reaktiva foumlrlusterna

623 Reaktiva foumlrluster

De stoumlrsta och inte foumlrsumbara foumlrlusterna i en transformator aumlr de reaktiva foumlrlusterna Naumlr dessa foumlrluster beraumlknas antas tomgaringngsfoumlrlusterna vara foumlrsumbara och att transformatorn aumlr fullt belastad Belastningsfoumlrlusterna antas vara 1 procent utav transformatorns maumlrkeffekt vilket ger en foumlrlust paring 2000 W enligt tidigare beraumlkning Foumlr att kunna beraumlkna de reaktiva foumlrlusterna foumlr en 200 kVA transformator behoumlvs uppgifter om re och xe Dessa aumlr haumlmtade fraringn en standard 200 kVA transformator hos EON Elnaumlt

Foumlrharingllandet ggre

e

r

x 331783

asymp= visar sedan hur stora de reaktiva foumlrlusterna aumlr i

foumlrharingllande till de aktiva foumlrlusterna I detta fall aumlr de reaktiva foumlrlusterna cirka tre garingnger stoumlrre aumln de aktiva foumlrlusterna De reaktiva foumlrlusterna i en 200 kVA transformator aumlr daumlrmed i storleksordningen

var600020003 kQ foumlrlust =sdotasymp Detta betyder att den reaktiva foumlrlusten i en 200 kVA transformator aumlr cirka 3 procent av dess maumlrkeffekt (Johansson 2006)

24

7 Det mobila reservkraftverket De mobila reservkraftverk som aumlr taumlnkta att anvaumlndas i mellanspaumlnningsnaumltet aumlr i storleksordningen 100-800 kVA daumlr de flesta aumlr utrustade med en synkrongenerator Teoretiskt innebaumlr detta bland annat att generatorns foumlrmaringga att producera alternativt konsumera reaktiv effekt kan styras Ska generatorn leverera reaktiv effekt till elnaumltet ska I m gt Im0 och kallas daring foumlr oumlvermagnetiserad medan om den ska konsumera reaktiv effekt ska I m lt Im0 och kallas daring foumlr undermagnetiserad Rent praktiskt styrs magnetiseringsstroumlmmen av generatorns spaumlnningsregulator som i sin tur maumlter naumltspaumlnningen (Alfredsson och Cronqvist 1996) Ses detta ur en teoretisk synvinkel bestaumlms magnetiseringsbehovet av sambandet 71 nedan

0m

m

n

r

I

I

U

E= (71)

daumlr Er inducerad emk (fas till jord) V Un generatorns maumlrkspaumlnning V I bild 71 visas ovanstaringende storheter i en schematisk bild oumlver en synkrongenerator

Bild 71 Schematisk bild oumlver en synkrongenerator

Den aktiva effekten P i en synkronmaskin paringverkas inte av aumlndringar som t ex naumltspaumlnningsvariationer eller variationer av emkn utan bestaumlms av den mekaniska axeleffekten som motorn levererar Den aktiva effekten beraumlknas med hjaumllp av samband 72 nedan

d

fr

X

UEP

Θsdotsdotsdot=

sin3 [ ]W (72)

Som tidigare naumlmnts kommer den inducerade emkn Er att foumlraumlndras daring magnetiseringsstroumlmmen Im varieras Foumlr att foumlrhindra att den aktiva effekten P foumlraumlndras samtidigt som magnetiseringsstroumlmmen Im varieras kommer samtidigt belastningsvinkeln Θ att aumlndras

25

Naumlr det gaumlller den reaktiva effekten Q saring aumlr den vid en konstant naumltspaumlnning till stor del beroende av den inducerade emk Er men aumlven till en mindre del av den aktiva effektens storlek Denna ger upphov till en del av den reaktiva spaumlnningen (XdIa) vilken svarar direkt mot den aktiva stroumlmmen Iacosφ och denna kraumlver en viss reaktiv effekt Den reaktiva effekten beraumlknas genom samband 73 nedan

d

fr

d

f

X

UE

X

UQ

Θsdotsdotsdotminus

sdot=

cos33 2

[ ]var (73)

daumlr Qlt0 oumlvermagnetisering Qgt0 undermagnetisering Foumlr att se hur alla storheter haumlnger samman visas tvaring olika visardiagram i bild 72 ett foumlr oumlvermagnetisering och ett foumlr undermagnetisering I baringda visardiagrammen aumlr statorstroumlmmen Ia riktstorhet (Alfredsson och Cronqvist 1996)

Bild 72 Visardiagram foumlr oumlver- respektive undermagnetisering

Foumlr en synkrongenerator finns det ett antal begraumlnsningar naumlr det gaumlller dess foumlrmaringga att producera och konsumera effekt Dessa begraumlnsningar aumlr naturligtvis vaumlsentliga att kaumlnna till innan ett reservelverk kopplas in och ensamt ska foumlrse en anlaumlggning med elenergi Naumlr det gaumlller synkrongeneratorer finns det fyra stabilitetsgraumlnser som generatorn maringste haringlla sig inom foumlr att generatorn ska fungera paring avsett vis (Samuelsson 2006) De fyra stabilitetsgraumlnserna aumlr

1 Rotorns uppvaumlrmningsgraumlns bestaumlmmer |E|max 2 Statorns uppvaumlrmningsgraumlns bestaumlmmer |S|max och |IA|max 3 Motorns maximala axeleffekt bestaumlmmer Pmax 4 Generatorns laumlgsta magnetisering bestaumlmmer |E|min

Foumlr att aringskaringdliggoumlra hur ovanstaringende stabilitetsgraumlnser paringverkar generatorns effektgraumlnser har dessa ritats in i ett saring kallat kapabilitetsdiagram Detta visas i bild 73 nedan

26

Bild 73 Kapabilitetsdiagram foumlr en synkrongenerator

I bild 73 ovan visar den markerade ytan arbetsomraringdet foumlr generatorn Begraumlnsningslinjerna ett och tvaring aumlr satta foumlr att inte temperaturen i rotor respektive stator ska bli foumlr houmlga och foumlrstoumlra generatorn Som kan ses i bild 73 ovan begraumlnsar dessa baringde generatorns moumljlighet till att leverera aktiv respektive reaktiv effekt samt att absorbera reaktiv effekt utanfoumlr det markerade omraringdet Skaumlrningspunkten mellan begraumlnsningslinje ett och tvaring anger normalt generatorns maumlrkdriftdata naumlr det gaumlller levererad aktiv- och reaktiv effekt Anledningen aumlr att dessa baringda linjers skaumlrningspunkt motsvarar ett optimum foumlr levererad aktiv- och reaktiv effekt Begraumlnsningslinje tre markerar den maximala aktiva effekt motorn kan laumlmna paring axeln som sammankopplar motor och generator Den fjaumlrde och sista begraumlnsningslinjen visar generatorns laumlgsta magnetisering foumlr att kunna fasas paring elnaumltet Aumlr magnetiseringen laumlgre riskeras ett saring kallat ur fas-fall farings vilket betyder att generatorn inte kommer arbeta vid samma faslaumlge som det elnaumlt den ansluts till Arbetar inte generatorn vid samma faslaumlge som elnaumltet maringste den kopplas bort och kommer saringledes inte att tillfoumlra naringgon elenergi till det anslutna elnaumltet vilket aumlr dess normala uppgift Naumlr ett mobilt reservkraftverk ansluts till ett elnaumlt och ensamt ska foumlrse anlaumlggningen med elenergi aumlr det viktigt att den aktiva och reaktiva effekten aldrig kommer utanfoumlr det markerade omraringdet i bild 73 Skulle detta haumlnda kommer med stoumlrsta sannolikhet reservkraftverkets effektskydd loumlsa ut med resultatet att elleveransen upphoumlr omedelbart ABB som aumlr en av landets ledande tillverkare av reservkraftverk har ett stoumlrre utbud av olika storlekar och modeller men anvaumlnder enbart synkrongeneratorer fraringn Stamford Dessa generatorer aumlr inte konstruerade foumlr att kunna absorbera reaktiv effekt De generatorer som levereras med reservkraftverken fraringn ABB i dag kan alltsaring

27

enbart arbeta med induktiva laster vilket betyder att ledningen inte faringr generera mer reaktiv effekt aumln vad lasten konsumerar (Hagelin 2006) Detta kommer saringledes att bli viktigt att taumlnka paring naumlr en liten last tillsammans med en laumlngre mellanspaumlnningskabel ansluts till ett reservkraftverk och ensamt ska foumlrse anlaumlggningen med elenergi Skulle kabeln generera mer reaktiv effekt aumln vad kunderna foumlrbrukar innebaumlr det att generatorn hamnar i den nedre halvan i bild 73 vilket innebaumlr att generatorn maringste konsumera reaktiv effekt Detta betyder att laringnga mellanspaumlnningskablar tillsammans med smaring effektuttag kommer bli en begraumlnsande faktor vid oumlverfoumlring av reservkraft i mellanspaumlnningelnaumltet

28

8 Beraumlkning av effektbehov och ledningslaumlngd Foumlr att faring en uppfattning om hur laringnga straumlckor elenergin fraringn reservkraftverken kan oumlverfoumlras presenteras i detta kapitel tvaring olika fall dels ett generellt dels ett verkligt naumlt Anledningen till att denna uppdelning aumlr gjord aumlr foumlr att foumlrst se hur laumlngden paring mellanspaumlnningsledningen paringverkar det mobila reservelverket generellt Det verkliga naumltet kommer sedan att ge en indikation paring hur det skulle se ut i ett naumlt daumlr vinsten hade varit stor om man kunde oumlverfoumlra reservkraften i mellanspaumlnningsnaumltet Foumlr att kunna goumlra noumldvaumlndiga beraumlkningar har tre olika program anvaumlnts Facilplus Spartial Excel och PSSE

81 Beraumlkningsprogram program

811 Facilplus Spatial

Facilplus Spatial aumlr ett naumltinformationssystem som anvaumlnds inom energibranschen och aumlr framtaget av ABB och Digpro AB Systemet finns i flera olika utfoumlrande beroende paring vad det ska anvaumlndas till Flera elnaumltsfoumlretag daumlribland EON Elnaumlt anvaumlnder sig av detta system som heter Facil SpatialE I systemet finns ett antal olika digitala kartor daumlr alla komponenter aumlr inritade enligt sina verkliga koordinater Paring EON Elnaumlt aumlr aumlven systemet kopplat till driftoumlvervakningssystemet Eldorado och affaumlrssystemet SAP I och med kopplingen till SAP finns noumldvaumlndiga kunduppgifter som t ex var kunden aumlr ansluten samt hur stor elfoumlrbrukningen aumlr per aringr Effektberaumlkning I Facilplus finns moumljligheten att goumlra effektberaumlkningar foumlr t ex en naumltstation Detta kan goumlras i och med att energifoumlrbrukningen per aringr finns att tillgaring via SAP Naumlr energifoumlrbrukningen per aringr aumlr kaumlnd kan belastningen P approximativt beraumlknas genom att anvaumlnda Velanders metod (Petterson och Blomqvist 1986)

WkWkPVelander sdot+sdot= 21 [ ]kW (81)

daumlr W energiuttaget aringrkWh k1 konstant k2 konstant Konstanterna k1 och k2 aumlr erfarenhetsmaumlssigt erharingllna konstanter som varierar mellan olika belastningar som beraumlknas med hjaumllp av maumltningar i befintligt elnaumlt I bilaga 1 visas EON Elnaumlts samtliga Velander konstanter foumlr alla deras kundkategorier Foumlr att sedan beraumlkna den reaktiva effekten Q anvaumlnds samband 82 nedan

ϕtansdot= PQ [ ]vark (82)

daumlr φ beraumlknas med hjaumllp av effektfaktorn cos φ som aumlr uppskattad foumlr olika typer kunder och varierar mellan 085-098 som kan ses i bilaga 1

29

812 Excel

Foumlr att se hur ett elnaumlt kommer att paringverka ett reservkraftverk behoumlver ett antal parametrar beraumlknas och det goumlrs i Excel I och med att elnaumltet till viss del aumlr foumlrenklat goumlrs endast beraumlkningar foumlr mellanspaumlnningsledningar och transformatorer Ledningar De parametrar som behoumlver beraumlknas foumlr mellanspaumlnningsledningarna aumlr resistansen Rledning reaktansen Xledning och susceptansen Bledning Hur dessa beraumlkningar aumlr gjorda visas i kapitel 53 Transformatorer Foumlr transformatorer behoumlvs enbart vaumlrde paring dess resistans RT och reaktans XT beraumlknas Hur dessa beraumlkningar aumlr gjorda visas i kapitel 6

813 Beraumlkningar PSSE

PSSE aumlr ett planeringsprogram foumlr elektrisk oumlverfoumlring som aumlr framtaget och utvecklat av Siemens PTI Foumlrsta utgaringvan av programmet kom 1976 och i dag anvaumlnds det i 123 laumlnder vaumlrlden oumlver (Siemens PTI 2006) Programmet har anvaumlnts till att rita upp och beraumlkna baringde verkliga och generella elnaumlt foumlr att paring ett tydligt saumltt kunna se hur laumlngden paring mellanspaumlnningsledningarna paringverkar ett mobilt reservkraftverk Naumlr beraumlkningar i PSSE goumlrs behoumlver en resistans R en reaktans X och en susceptans B anges foumlr varje ledning medan det raumlcker med en resistans och en reaktans foumlr transformatorerna Alla storheter maringste sedan goumlras om till enheten per unit (PU) Detta goumlrs enligt sambanden 83 84 85 nedan

2bas

basUP

U

SRR sdot= Ω [ ]UP (83)

2bas

basUP

U

SXX sdot= Ω [ ]UP (84)

2bas

basSUP

U

SBB sdot= [ ]UP (85)

Tillsammans med ledningarnas och transformatorernas inparametrar laumlggs lasten in paring laumlmplig skena Programmet aumlr uppbyggt saring att alla inparametrar anges i en sk sav-fil daumlr all data finns Till detta kopplas en schematisk bild daumlr elnaumltet ritas upp en sk sld-fil Naumlr sedan programmet ska utfoumlra beraumlkningarna saring synkroniseras de baringda filerna med varandra och resultaten presenteras i den schematiska bilden

30

Reaktivt effekttutag vid olika laster

-100

-80

-60

-40

-20

0

20

40

60

80

100

120

2 4 6 8 10

Ledningslaumlngd (km)

Reakti

vt

eff

ektu

ttag

(kvar)

Luftlednig P=150 kW

Kabel P=150 kW

Kabel P=100 kW

Kabel P=50 kW

82 Generellt elnaumlt

Foumlr att faring en god uppfattning om hur stort geografiskt omraringde ett mobilt reservkraftverk med varierande storlek kan hantera foumlr en given belastning har ett generellt elnaumlt anvaumlnts Det generella elnaumltet aumlr uppbyggt i PSSE enligt bild 81 nedan

Bild 81 Generellt elnaumlt uppbyggt i PSSE

Som kan ses i bild 81 ovan bestaringr det generella elnaumltet av en matande respektive en mottagande naumltstation som foumlrbinds med en mellanspaumlnningsledning I den matande naumltstationen har en relativt stor transformator installerats saring att den inte kommer att bli en begraumlnsande faktor I den mottagande naumltstationen aumlr transformatorn dimensionerad foumlr att klara lasten Som tidigare visats i rapporten aumlr det laumlngden paring mellanspaumlnningsledningen som kommer att spela en stor roll daring den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckningen ska bestaumlmmas Foumlr att tydligt visa storleksskillnaden i det kapacitiva bidrag som en kabel ger upphov till jaumlmfoumlrt med en luftledning har ovanstaringende naumlt ritats upp i PSSE Foumlr att PSSE ska kunna utfoumlra beraumlkningarna behoumlver ett antal parametrar matas in i programmet Dessa har beraumlknats i ett Excel-blad som visas i bilaga 3 Eftersom det mobila reservkraftverket inte kan absorbera reaktiv effekt aumlr den aumlr moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan dels beroende av hur mycket reaktiv effekt ledningen genererar dels hur stort det reaktiva effektuttaget ur anlaumlggningen aumlr Detta betyder att desto houmlgre reaktiva effektuttaget aumlr desto laumlngre aumlr moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan I exemplet nedan har den aktiva lasten satts till 50 100 respektive 150 kW och med en effektfaktor lika med 085 Resultaten fraringn beraumlkningarna visas i bild 82 nedan

Bild 82 Belastningsstorlekens inverkan paring den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan

31

Enligt EON Elnaumlts indelning av kundkategorier som presenteras i bilaga 1 kan det utlaumlsas att effektfaktorn foumlr de olika kundkategorierna varierar mellan 085 ndash 098 Genom att anvaumlnda effektfaktorn 085 som i exemplet ovan kommer lasten foumlrbruka relativt mycket reaktiv effekt vilket betyder att den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan kommer att bli laringng Hade daumlremot effektfaktorn 098 anvaumlnts skulle lasten i princip inte foumlrbruka naringgon reaktiv effekt alls vilket skulle minska den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan radikalt Anvaumlndandet av effektfaktorn 085 ger saringledes det mest gynnsamma fallet Hur stor inverkan effektfaktorn har paring den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan visas i bild 83 Raumlkneexemplet aumlr utfoumlrt paring samma saumltt som exemplet ovan foumlr kabeln med belastningen 50 kW Den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan har istaumlllet beraumlknats foumlr fyra olika effektfaktorer 085 090 095 och 098

Reaktivt effektuttag vid cos fi variation foumlr en kabel med belastningen 50 kW

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

1 2 3 4

Ledningslaumlngd (km)

Reati

vt

eff

ektu

ttag

(kvar)

cos fi=085

cos fi=090

cos fi=095

cos fi=098

Bild 83 Effektfaktorns inverkan paring den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan

821 Konsekvenser foumlr reservkraft

Som tydligt kan ses i bild 82 kommer kabeln generera avsevaumlrt mycket mer reaktiv effekt aumln luftledningen och daumlrmed minska den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan Det kan konstateras att storleken paring lasten och effektfaktorn kommer spela en stor roll daring den maximala oumlverfoumlringsstraumlckan foumlr kabeln ska bestaumlmmas Daumlrmed aumlr det svaringrt att ange naringgon generell laumlngdbegraumlnsning foumlr kabelalternativet men aumlr lasten saring laringg som 50 kW med effektfaktorn 085 kommer den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan vara mindre aumln tre kilometer Daumlremot foumlr luftledningen som endast genererar en liten maumlngd reaktiv effekt kommer inte storleken paring lasten och effektfaktorn vara avgoumlrande foumlr den maximala oumlverfoumlringsstraumlckan Med tanke paring att reservelverken fraringn ABB inte kan ta hand om naringgot reaktivt oumlverskott aumlr det sjaumllvklart av stor vikt att mellanspaumlnningsledningen inte genererar mer reaktiveffekt aumln vad lasten konsumerar Av detta generella exempel kan slutsatsen dras att smaring reaktiva uttag i kombination med laringnga mellanspaumlnningskablar kan komma begraumlnsa oumlverfoumlringsstraumlckan avsevaumlrt jaumlmfoumlrt med mellanspaumlnningsluftledningar

32

83 Verkligt elnaumlt

Foumlr att faring en ungefaumlrlig uppfattning om hur stort geografiskt omraringde ett mobilt reservkraftverk kan hantera foumlr en given belastning har aumlven beraumlkningar utfoumlrts foumlr ett verkligt naumlt Anledningen till detta aumlr att faring saring stor verklighetsfoumlrankring som moumljligt De mobila reservkraftverk som aumlr taumlnkta att anvaumlndas aumlr i storleksordningen 100 ndash 800 KVA vilket betyder att baringde lastuttaget och oumlverfoumlringsstraumlckan kommer att bli begraumlnsad Det verkliga elnaumltet kommer att ge en indikation paring hur det kan taumlnkas se ut i ett verkligt elnaumlt daumlr det reaktiva effektuttaget aumlr relativt litet och oumlverfoumlringsstraumlckan relativt laringng Eftersom de mobila reservkraftverken som aumlr taumlnkta att anvaumlndas aumlr relativt smaring effektmaumlssigt kommer de inte klara av de laster som farings i taumltorter om ett par naumltstationer kopplas samman De elnaumlt som kommer att ingaring i beraumlkningarna kommer daumlrfoumlr vara ett landsbygdsnaumlt daumlr belastningen aumlr laringg och utspridd oumlver ett stoumlrre geografiskt omraringde Det aumlr aumlven i landsbygd det aumlr mest intressant med reservkraft paring grund av avsaknaden av omkopplingsmoumljligheter Det elnaumlt som slutligen valdes i samraringd med Christer Eliasson naumltplanerare paring EON Elnaumlt var ett relativt nytt kabelnaumlt i Loumlnsboda (LBA) i nordoumlstra Skaringne daumlr EON Elnaumlt har foumlrberett ett par markstationer foumlr anslutning av mobil reservkraft (Eliasson 2006) Anledningen aumlr att belastningarna aumlr relativt smaring och foumlrdelade paring flera mindre transformatorstationer med litet stoumlrre inboumlrdes avstaringnd I ett saringdant naumlt som finns i LBA fack 4 kommer vinsten att bli stor om EON Elnaumlt endast behoumlver ansluta ett mobilt elverk istaumlllet foumlr sju Foumlr det utvalda kablade elnaumltet har beraumlkningar genomfoumlrts enligt den tidigare beskrivna beraumlkningsgaringngen Fraringn Facilplus har kartan med inritade ledningar och naumltstationer haumlmtas den visas i bilaga 4 Som kan ses paring kartan aumlr detta ett glesbyggdsomraringde med lite stoumlrre avstaringnd mellan naumltstationerna I bilaga 5 visas normalkopplingsschemat foumlr LBA fack 4 som tydligare visar hur naumltstationerna aumlr foumlrbundna med varandra I bilaga 6 visas det Excel-blad daumlr alla inparametrar som maringste anges i PSSE aumlr beraumlknade och sammanstaumlllda Naumlr beraumlkningen vaumll aumlr gjord i PSSE visas alla resultaten i de schematiska filerna se bilaga 7 Beraumlkningarna aumlr gjorda baringde foumlr elnaumltet saring som det ser ut i dag men aumlven paring samma elnaumlt daring all kabel ersatts med oisolerad samt isolerad luftledning med motsvarande ledningsarea Eftersom kapacitansen per kilometer aumlr i princip lika stor foumlr baringde oisolerad och isolerad luftledning kommer dessa anses vara likvaumlrdiga naumlr det gaumlller lednings reaktiva generering Baringda fallen har samma totala ledningslaumlngd vilken aumlr 6775 meter men som har naumlmnts tidigare skiljer luftledning sig aringt jaumlmfoumlrt med kabel daring det gaumlller generering av reaktiv effekt Resultatet presenteras i bild 84 nedan

33

LBA-fack 4

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90k

Va

r Kabel

Oisolerad luftledning

Isolerad luftledning

Bild 84 Reaktivt effektuttag i LBA ndash fack 4

Som kan ses i bild 84 ovan behoumlver generatorn endast generera knappt 20 kvar om det befintliga kabelnaumltet anvaumlnds vid topplast ty Velanders metod ger topplasten Vid laringglasttillfaumlllen exempelvis sommar skulle det reaktiva effektuttaget fraringn kunderna raumlcka till att taumlcka det reaktiva oumlverskottet fraringn kabeln Daumlrmed kan det haumlnda att vid vissa lasttillfaumlllen inte aumlr moumljligt att reservkraftsmata LBA fack 4 Skulle i staumlllet kabelnaumltet ersaumlttas med ett likvaumlrdigt luftledningsnaumlt kommer generatorn behoumlva generera drygt 80 kvar Anledningen till detta aumlr som sagts och visats tidigare att en kabel genererar avsevaumlrt mycket mer reaktiv effekt aumln en luftledning Skulle kablarna generera mer reaktiv effekt aumln vad kunderna foumlrbrukar skulle anlaumlggningen inte kunna anslutas till ett mobilt reservkraftverk Hade det daumlremot funnits reservelverk i laumlmplig storlek paring marknaden som hade kunnat undermagnetiseras och daumlr med att ta hand om det reaktiva oumlverskott som skapats av kablarna hade situationen varit en annan Som situationen aumlr i dag maringste en viss foumlrsiktighet tillaumlmpas daring lasten aumlr liten och oumlverfoumlringsstraumlckan aumlr lite laumlngre i ett kablat mellanspaumlnningsnaumltet Skulle daumlremot elnaumltet i LBA - fack 4 varit ett luftledningsnaumlt hade inte denna begraumlnsning funnits Sammanfattningsvis kan det i detta fall konstateras att det kablade elnaumltet aumlr att foumlredra framfoumlr mot luftledningsalternativet Laumlgre braumlnslekonsumtion samt moumljlighet till ett houmlgre aktivt effektuttag aumlr naringgra av foumlrdelarna

34

9 Ekonomisk jaumlmfoumlrelse Foumlr att faring en indikation paring hur det ekonomiska utslaget kommer att se ut daring ett mellanspaumlnningsnaumltet anvaumlnds foumlr oumlverfoumlring av reservkraft har ett raumlkneexempel staumlllts upp i det tidigare anvaumlnda elnaumltet LBA-fack 4 I exemplet har sju olika fall jaumlmfoumlrts med varandra dessa aumlr

bull Oisolerad luftledning utan reservkraft bull Oisolerad luftledning med reservkraft bull Isolerad luftledning utan reservkraft bull Isolerad luftledning med reservkraft bull Kabel utan reservkraft bull Kabel med reservkraft bull Befintlig luftledning som senare ersaumltts med kabel med reservkraft

Nedan visas en foumlrklaring till de parametrar som finns med i raumlkneexemplet Dessa aumlr uppdelade i fasta respektive roumlrliga kostnader vilka summeras ihop foumlr respektive fall De fasta kostnaderna aumlr summan av de aringrliga kapital- och underharingllskostnaderna medan de roumlrliga kostnaderna aumlr kostnader foumlr reservkraft samt avbrottsersaumlttning Dessa aumlr direkt beroende av det aktuella elnaumltets avbrotts- respektive felfrekvens I denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse har alla administrativa kostnader foumlrsummats och ingen haumlnsyn har tagits till hur varumaumlrket skadas av t ex laringnga elavbrott

91 Foumlrklaring till den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen

911 Fasta kostnader

Investeringskostnad per km Investeringskostnaden avser endast mellanspaumlnningsnaumltet vilken varierar mellan olika ledningstyper Kostnaderna aumlr haumlmtade ifraringn EBR (P1) 2006 I det verkliga elnaumltet (LBA) minskar ledningsarean laumlngre ut vilket det inte kommer tas naringgon haumlnsyn till i den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen daumlr samma area har anvaumlnts till hela straumlckan Anledningen till detta aumlr att kostnaden foumlr att garing upp eller ner ett steg i area foumlr respektive ledningstyp aumlr relativt liten Alla beraumlkningar har daumlrfoumlr gjorts foumlr en representativ ledningsarea 95 mm2 Total investeringskostnad Denna visar den totala investeringskostnaden foumlr hela ledningsstraumlckan det vill saumlga kostnaden per kilometer ledning garingnger det verkliga elnaumltets laumlngd (LBA) Kapitalkostnad Investeringskostnaden som goumlrs i ett elnaumlt genererar en kostnad foumlr det kapital som aumlr investerat EON Elnaumlt tillaumlmpar en kalkylraumlnta paring 8 procent

35

Aringrlig kostnad EON Elnaumlt skriver av sina anlaumlggningar paring 40 aringr vilket ger en aringrlig kostnad genom att dela investeringskostnaden med avskrivningstiden Underharingllskostnad Underharingllskostnaden foumlr baringde oisolerad - och isolerad luftledning aumlr satt till 2 procent av investeringskostanden Foumlr jordkabel aumlr den satt till 02 procent Summa fast aringrlig kostnad Denna kostnad visar vad den aringrliga fasta kostnaden kommer vara foumlr ett elnaumlt Denna inkluderar saringledes enbart avskrivningar och underharingllskostnader

912 Roumlrliga kostnader

Avbrottsfrekvens Denna beskriver hur maringnga avbrott en viss ledningstyp har per aringr och per 100 km ledning Foumlr oisolerad luftledning aumlr antalet fel uppdelat i kvarstaringende- respektive oumlvergaringende fel Kvarstaringende fel betyder att felet maringste aringtgaumlrdas fysiskt och behoumlver sektioneras bort foumlr reparation De kvarstaringende felen aumlr 2 stycken per aringr och 100 km ledning (Roos 2005) Oumlvergaringende fel kan exempelvis vara en aringterinkoppling som orsakats av ett traumld som stoumltt till en ledning vid blaringsigt vaumlder Eftersom de oumlvergaringende felen aumlr kortvariga kommer det aldrig bli aktuellt att ansluta reservkraft i samband med dessa fel Daumlrmed tas dessa fel inte med i avbrottsfrekvensen Foumlr isolerad luftledning har de kvarstaringende felen satts till tvaring tredjedelar av avbrottsfrekvensen foumlr oisolerad luftledning (Kristiansson 2006) Foumlr kabel aumlr antalet fel uppdelade i inre fel i kabeln t ex treeing och fel som aumlr orsakade paring grund av yttre aringverkan t ex graumlvskador Eftersom baringda typerna av fel kommer resultera i ett avbrott i elleveransen summeras dessa till en gemensam avbrottsfrekvens foumlr kabel Inre fel aumlr satt till 02 och yttre fel aumlr satt 04 vilket betyder att den gemensamma avbrottsfrekvensen aumlr satt till 06 fel per aringr och 100 km kabel (Roos 2005) Felfrekvens Felfrekvensen aumlr framtagen paring foumlljande saumltt samtliga kunder som drabbats av mellanspaumlnningsfel laumlngre aumln tre minuter hos Svensk Energis medlemsfoumlretag dvs DARWin rapporterade under 2004 har tagits fram Av dessa har 75 procent ansetts kunna haumlnfoumlras till landsbygdselnaumlt Ur denna aringterstaringende stora volym har de mellanspaumlnningsfel som orsakat utebliven elleverans i tidsintervallen 12-lt24 samt gt=24 timmar sorterats ut Antalet fel som oumlverstiger 24 timmar oavsett laumlngd aumlr saring faring att de har summerats i en enda grupp Genom att dividera summan utsorterade fel med samtliga fel erharinglls felfrekvensen foumlr respektive tidsintervall Som kan ses i raumlkneexemplet i bilaga 8 aumlr dessa mycket smaring

36

Avbrottsersaumlttning Avbrottskostnaden foumlr respektive tidsintervall aumlr tagen fraringn den tabell 21 i denna rapport Foumlr att baumlttre avspegla den verkliga bilden i LBA fack 4 har 50 av de 60 kunderna placerats i kategorin smaringhus 16 A och resterande 10 kunder i gruppen smaringhus 20 A Driftkostnad reservelverk och fast kostnad elverk Dessa kostnader aumlr tagna fraringn EON Elnaumlts egen utredning om reservkraftberedskap (NUT 051016-001) Baringda kostnadsposterna avser hyra av reservelverk som ansluts paring traditionellt saumltt det vill saumlga ett reservelverk till varje naumltstation I denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse har driftkostnaden antagits vara den samma daring ett mobilt reservkraftverk anvaumlnds och elenergin oumlverfoumlrs i mellanspaumlnningsnaumltet Den fasta kostnaden antas daumlremot vara en femtedel saring stor daring ett reservelverk i snitt antas kunna foumlrsoumlrja fem naumltstationer daring elenergin oumlverfoumlrs i mellanspaumlnningsnaumltet Drifttimmar felkategori Drifttimmarna avser de antal timmar som reservelverken aumlr i drift vid respektive felkategori Dessa drifttimmar aumlr uppskattade till en genomsnittligt rimlig tidsperiod Uppskattningen aumlr gjord saring att reservelverket har anslutits och boumlrjat leverera elenergi i snitt tvaring till fyra timmar innan naringgon kund har varit spaumlnningsloumls i 12 timmar Naumlr vaumll kunderna faringtt tillbaka elleveransen med hjaumllp av ett reservkraftverk kommer inte det skadade elnaumltet behoumlva aringterstaumlllas i funktionsdugligt skick snarast moumljligt Kopplas daumlremot inte ett reservelverk in och aringterupptar elleveransen maringste elnaumltet aringterstaumlllas till funktionsdugligt skick snarast Daumlrmed antas det att tiden foumlr aringterstaumlllning kommer vara laumlngre om inte ett reservkraftverk ansluts Paring grund av ovanstaringende resonemang anses reservelverkets drifttid i snitt vara laumlngre aumln den avbrottstid som farings om inte reservelverket anslutits Drifttimmarna aumlr bestaumlmda saring att reservelverket i snitt boumlrjar leverera elenergi 9 timmar efter felet uppkom och aumlr daumlrefter i drift hela tidsperioden i respektive felfrekvens det vill saumlga efter 12 respektive 24 timmar Antal fel per aringr som oumlverstiger 12 h i LBA - fack 4 Denna aumlr beraumlknad paring foumlljande saumltt

( )2412100

FFLL

AF +sdotsdot

aringr

st (91)

daumlr AF Avbrottsfrekvensen foumlr luftledning respektive kabel (st100kmaringr) LL Ledningslaumlngden avser LBA - fack 4 (km) F12 Felfrekvensen efter 12 h vid mellanspaumlnningsfel enligt Darwin

driftstoumlrningsstatistik 2004 Svensk Energi F24 Felfrekvensen efter 24 h vid mellanspaumlnningsfel enligt Darwin

driftstoumlrningsstatistik 2004 Svensk Energi

37

Avbrottskostnad Avbrottskostnaden avser den kostnad som uppstaringr pga fel i mellanspaumlnningsnaumltet varje aringr I alternativet utan reservkraft uppstaringr kostnaden genom avbrottsersaumlttning till de kunder som drabbats av elavbrott laumlngre aumln 12 timmar I alternativet med reservkraft uppstaringr kostnaden genom att reservkraft installeras och samtliga kunder aringterfaringr elleveransen Reservkraften som installeras har som sagts tidigare en fast och en roumlrlig kostand Avbrottskostnaden beraumlknas enligt nedan Utan reservelverk

( ) AKAFAFLL

AF sdotsdot+sdotsdotsdot 24241212100

(kraringr) (92)

Med reservelverk

( )

AKFKFFLL

AF

AKDKDTFDTFLL

AF

sdotsdot+sdotsdot

+sdotsdotsdot+sdotsdotsdot

)2412(100

24241212100 (kraringr) (93)

daumlr A12 avbrottskostnaden i LBA efter 12 h (kr) A24 avbrottskostnaden i LBA efter 24 h (kr) DK driftkostnad reservelverk (krh) AK antalet kunder i LBA (st) FK fast kostnad foumlr reservelverk per kund (kr) DT drifttid foumlr reservkraftverken (h)

913 Summa kostnader per aringr Denna kostnad aumlr framtagen genom att kostnaderna foumlr den fasta- och roumlrliga delen summerats Resultatet visar vilket av alternativen som aumlr det mest ekonomiskt gynnsamma

92 Resultat

Sjaumllva beraumlkningen aumlr gjord i Excel och visas i bilaga 8 I tabell 91 nedan visas en sammanstaumlllning av de fasta roumlrliga samt summa kostnader ifraringn den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen Beraumlkningen aumlr gjord foumlr sju stycken olika fall

1 Nybyggnation av oisolerad luftledning utan anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

2 Nybyggnation av oisolerad luftledning med anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

3 Nybyggnation av isolerad luftledning utan anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

4 Nybyggnation av isolerad luftledning med anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

38

5 Nybyggnation av jordkabelanlaumlggning utan anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

6 Nybyggnation av jordkabelanlaumlggning med anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

7 Befintlig avskriven luftledning staringr kvar 20 aringr foumlr att sedan ersaumlttas med jordkabel I detta fall foumlrlaumlngs avskrivningstiden med 20 aringr i foumlrharingllande till de sex tidigare fallen Reservkraft anvaumlnds vid oplanerade elavbrott under hela perioden

Tabell 91 Kostnadsjaumlmfoumlrelse Fasta kostnader

(kraringr)

Roumlrliga kostnader

(kraringr)

Summa kostnader

(kraringr)

Fall 1 54 200 2 54 202 Fall 2 54 200 5 54 205 Fall 3 64 300 2 64 302 Fall 4 64 300 4 64 304 Fall 5 48 400 1 48 401 Fall 6 48 400 2 48 402 Fall 7 39 900 3 39 903 Som kan ses i tabell 91 ovan aumlr de fasta kostnaderna avsevaumlrt mycket stoumlrre aumln de roumlrliga Anledningen till detta aumlr att andelen elavbrott som oumlverstiger 12 timmar aumlr utslaget paring 75 procent av alla elavbrott vilka daring blir vaumlldigt faring och orsakar daumlrmed smaring kostnader totalt sett Som kan ses i den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen aumlr det i dagslaumlget inte loumlnsamt i naringgot av fallen att anvaumlnda reservkraft vid oplanerade elavbrott Det ska dock poaumlngteras att efter 1 januari 2011 aumlr det inte laumlngre tillaringtet att oplanerade elavbrott oumlverstiger 24 timmar Landets naumltaumlgare kommer daring inte kunna jaumlmfoumlra kostnader foumlr t ex reservkraft med kostnader foumlr avbrottsersaumlttning De kommer istaumlllet att bli tvungna att hitta loumlsningar som undviker dessa laringngvariga elavbrott Reservkraft i mellanspaumlnningsnaumlt erbjuder en saringdan loumlsning Som kan ses i denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse aumlr det mest loumlnsamt att laringta befintlig avskriven luftledning staring kvar 20 aringr som sedan ersaumltts med kabel foumlljt av att direkt ersaumltta samma luftledning med kabel Baringda dessa alternativ foumlrutsaumltter att ledningen aumlr framdragen saring att det paring ett enkelt saumltt garingr att foumlrlaumlgga kabeln i marken Om inte saring aumlr fallet kommer detta kostnadsbilden se annorlunda ut Med denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse kan det till sist konstateras att det kommer bli dyrare att ansluta reservkraft till de kunder som drabbas av elavbrott laumlngre aumln 12 timmar aumln att betala ut avbrottsersaumlttning fram t o m 1 januari 2011 foumlr exemplet LBA fack 4

39

10 Slutsatser

101 Slutsatser

Innan ett mobilt reservkraftverk ansluts till ett lansbyggdselnaumlt aumlr det viktigt att kaumlnna till hur stor den reaktiva genereringen fraringn det aktuella elnaumltet aumlr Hur stort det reaktiva bidraget aumlr beror paring hur stor den kapacitiva genereringen aumlr i elnaumltet Denna aumlr framfoumlrallt beroende av kabelnaumltets laumlngd desto laumlngre ju stoumlrre blir den kapacitiva genereringen Skillnaden mellan luftledning och kabel aumlr i dessa sammanhang stora och det maringste tas i beaktande innan ett mobilt reservkraftverk ansluts En kabel genererar avsevaumlrt mycket mer reaktiv effekt aumln en luftledning oavsett om luftledningen aumlr isolerad eller inte Problemet som kan uppstaring i ett kabelnaumlt aumlr att kablarna genererar mer reaktiv effekt aumln vad de anslutna kunderna foumlrbrukar Detta aumlr inget problem saring laumlnge det finns ett oumlverliggande elnaumlt som kan ta hand om det reaktiva oumlverskottet Naumlr det oumlverliggande naumltet kopplas bort och ett mobilt reservkraftverk ansluts maringste detta ensamt kunna ta hand om ett eventuellt reaktivt oumlverskott Reservkraftverk som klarar att absorbera reaktiv effekt finns inte paring marknaden i dag Daumlrmed kommer inte ett mobilt reservkraftverk att kunna anslutas till ett elnaumlt som genererar mer reaktiv effekt aumln vad de anslutna kunderna foumlrbrukar Denna risk finns enbart i kablade elnaumlt daumlr oumlverfoumlringsstraumlckan aumlr laringng och lasten relativt laringg Det aumlr svaringrt att ange naringgon generell laumlngdbegraumlnsning men aumlr lasten saring laringg som 50 kW med effektfaktorn 085 kommer den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan vara mindre aumln tre kilometer Enligt den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen som aumlr gjord i rapporten kan det konstateras att det i-dagslaumlget aldrig aumlr loumlnsamt att ansluta reservkraftverk vid ett elavbrott i LBA fack 4 Anledning till detta aumlr att den avbrottsersaumlttningen som kunder har raumltt till som varit drabbade av ett elavbrott laumlngre aumln 12 timmar aumlr laumlgre aumln den kostnad som uppstaringr daring mobila reservelverk ansluts i vaumlntan paring att felet ska bli aringtgaumlrdat Fraringn och med den 1 januari 2011 kommer det dock inte vara tillaringtet att oplanerade elavbrott aumlr laumlngre aumln 24 timmar vilket goumlr att naumltaumlgarna senast vid denna tidpunkt maringste se till att dessa laringngvariga elavbrott undviks Detta goumlr att oumlverfoumlring av mobilreservkraft i mellanspaumlnningsnaumltet kan komma bli en intressant och anvaumlndbar teknik de naumlrmsta aringren foumlr landets alla naumltaumlgare Sammanfattningsvis kan slutsatserna sammanfattas i ett antal punkter

bull Laringnga kabellaumlngder tillsammans med relativt smaring effektuttag kan generera ett oumlverskott av reaktiv effekt

bull Det finns idag inget reservkraftverk paring marknaden som kan absorbera reaktiv effekt vilket kan komma att begraumlnsa den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan

bull Fram till och med den 1 januari 2011 aumlr det troligen inte loumlnsamt att ansluta reservkraft vid ett elavbrott

bull Fraringn och med den 1 januari 2011 kommer det inte laumlngre vara tillaringtet att oplanerade elavbrott oumlverstiger 24 timmar

40

bull Oumlverfoumlring av reservkraft i mellanspaumlnningsnaumltet kan komma bli en intressant och anvaumlndbar teknik i farmtiden

102 Fortsatt arbete

I denna rapport har det foumlrutsatts att selektiviteten och utloumlsningsvillkor i elnaumlten fungerar paring avsett vis Fortsatta studier inom detta omraringde kan vara att laumlgga in fel paring olika platser i det elnaumltet som ansluts till ett mobilt reservkraftsaggregat och paring saring vis kontrollera att utloumlsningsvillkor och selektivitet fungerar paring ett tillfredstaumlllande sett I denna rapport aumlr grundtanken att ett enda mobilt reservkraftverk ska foumlrsoumlrja en mindre grupp naumltstationer vid ett elavbrott En intressant utveckling skulle vara att titta paring hur olika kraftslag som t ex mobil reservkraft tillsammans med smaringskalig vindkraft skulle kunna samverka En samverkan mellan olika kraftslag skulle med stor sannolikhet skapa nya foumlrutsaumlttningar foumlr smaringskalig ouml-drift Ytterligare fraringgestaumlllningar som skulle behoumlva utredas aumlr hur elkvaliteacuten paringverkas i ett ouml-driftsnaumlt Haumlr skulle det vara intressant att se hur olika typer av kraftkaumlllor enskilt paringverkar elkvaliteacuten samt hur flera kraftkaumlllor som samverkar paringverkar elkvaliteacuten Naumlr mobila reservelverk ansluts i en naumltstation foumlr t ex underharingllsaringtgaumlrder goumlrs detta i princip uteslutande genom att spaumlnningen bryts under in- och urkopplingstiden Detta genererar tvaring planerade elavbrott som maringste aviseras till alla beroumlrda kunder Dessa planerade elavbrott skulle kunna undvikas om en fasningsutrustning anvaumlnts vid inkopplingen Paring detta saumltt skulle landets alla naumltaumlgare paring ett enkelt saumltt kunna goumlra t ex underharingllaringtgaumlrder utan att naringgra kunder behoumlver drabbas av elavbrott Detta aumlr ett omraringde som kaumlnns viktigt och borde utredas Vad som aumlven aumlr av intresse foumlr framtiden aumlr att ta fram riktlinjer foumlr hur mobil reservkraft i mellanspaumlnningsnaumlt ska hanteras Naringgon form av regelverk som branschen kan ta till sig och arbeta efter hade underlaumlttat anvaumlndandet inom detta omraringde

41

11 Referenser [1] Alfredsson Alf Cronqvist Anders (1996) ElkrafthandbokenElmaskiner [2] Andersson Leif Blomqvist Hans (1997) Elkraftsystem del 1 [3] Birkouml Thomas (2005) bilder paring olika typer av luftledning

httpwwwsofnetorgindexasplev=2593amptyp=1 adressen kontrollerad 2006-07-10

[4] Elektroskandia (2006) Bild paring en 3-ledare mellanspaumlnnings kabel

httpwwwelektroskandiasecatalogaspxcid=70amphid=969ampuid=4710amppid=21518pnlPDetails adressen kontrollerad 2006-07-10

[5] Elforsk (1995) EBR Mobila Reservkraftverk utgiven av Elforsk [6] Eliasson Christer (2006) EON Elnaumlt Sverige AB Lokalnaumltsplanerare

personligt samtal 2006-06-28 [7] Energimarknadsinspektionen (2006) Naumltanslutningar och avgifter

httpwwwenergimarknadsinspektionensetemplatesPage____44aspx adressen kontrollerad 2006-07-11

[8] Energimyndigheten (2005) Utveckling av naumltpriser 1 jan 1997 - 1 jan 2005

Publikationen tillgaumlnglig paring httpwwwstemseWEBSTEMEx01SwensfPageGenerator01OpenAgentampSearchType=2ampAll=True adressen kontrollerad 2006-08-02

[9] GENETECH (2006) Bild paring reservelverk

httpwwwgenetechseseprodmobilahtml adressen kontrollerad 2006-08-01

[10] Hagelin Carl-Goumlran (2006) ABB Reservkraft Vaumlsterarings personligt samtal

2006-07-25 [11] Hjalmar Peter (2005) Utredning om mobil reservkraft EON Elnaumlt

NUT-050524-021

42

[12] Johansson Jonas (2006) PhD Student IEA Lunds Tekniska Houmlgskola personligt samtal 2006-11-09

[13] Kristiansson Gert (2006) delprocessledare foumlr anlaumlggningsprojekt paring EON

Elnaumlt [14] Krynell Julius (2006) Reservkraftsansvarig EON Elnaumlt Sverige AB

personligt samtal 2006-08-11 [15] Lindahl Sture (2006) Professor IEA Lunds Tekniska Houmlgskola personligt

samtal 2006-11-09 [16] Melin Ulf (2006) EON Elnaumlt Sverige AB Kundansvarig paring

marknadsenheten personligt samtal 2006-08-18 [17] Onninens produktkatalog 2006) finns tillgaumlnglig paring

httpwwwonninensedownload184218cb10a83f43c2780001132Flik_2_Elnatsmaterielpdf adress kontrollerad 2006-08-15

[18] Petterson Aringke- Blomqvist Hans (1986) Elkraft teknisk handbok del 1

Allmaumln del [19] Regeringskansliet (2006) Nya regler om leveranssaumlkra elnaumlt

httpwwwregeringensesbd108a57260 adress kontrollerad 2006-06-08 [20] Roos Fredrik (2005) lic-avhandling Electricity Supply Reliability [21] Samuelsson Olof (2006) Docent IEA Lunds Tekniska Houmlgskola personligt

samtal 2006-08-23 [22] SCB (2002) Energiundersoumlkning foumlr jordbruket avseende 2002

httpw36scbsestatistikOVOV0020_dokumentEnergiundersokning_2002doc adress kontrollerad 2006-07-04

[23] Siemens PTI (2006) Information om PSSE

httpwwwpti-uscomptisoftwarepsseindexcfm adressen kontrollerad 2006-07-20

43

[24] Statens energimyndighet (2005) Erfarenheter efter Gudrun - Reservkraft prioritering och ouml-drift med reservkraft ER 200532 Publikationen finns tillgaumlnglig paring httpwwwstemseWEBSTEMEx01SwensfPageGenerator01OpenAgentampSearchType=2ampFuncParm1=11ampFuncParm2=1ampSearchString=gudrunampSearchStringFromDate=ampSearchStringToDate=ampAll=True adressen kontrollerad 2006-08-02

[25] Stenborg Bertil (1997) Elkraftsystem del 1 [26] Svenska Kraftnaumlt (2005a) Svenska Kraftnaumlts verksamhet

httpwwwsvksewebPageaspxid=2221 adress kontrollerad 2006-06-07 [27] Svenska Kraftnaumlt (2005b) Svenska Kraftnaumlts aringrsredovisning 2005

httpwwwsvksewebPageaspxid=5242 adress kontrollerad 2006-08-11

44

12 Appendix Bilaga 1 Eon elnaumlts indelning av olika kundkategorier med avseende paring Velanderkonstanter och effektfaktor Bilaga 2 Matlabkod som anvaumlnts till raumlkneexemplet vid jaumlmfoumlrelsen mellan luftledning och kabel Bilaga 3 Beraumlkning av inparametrar till PSSE foumlr det generella naumltet Bilaga 4 Geografiskt karta oumlver LBA fack 4 haumlmtade fraringn Facilplus Bilaga 5 Normalkopplingsschema LBA fack 4 Bilaga 6 Beraumlkning av inparametrar till PSSE foumlr det verkliga naumltet Bilaga 7 Resultaten fraringn beroumlkningen i det verkliga naumltet visat i en schemarisk bild Bilaga 8 Beraumlkningar gjorda foumlr den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen Bilaga 9 Tabell oumlver ABBs standardtransformatorer

V elander-konstant k1

V elander-kons tant k2

Foumlrbruknings-staumllletyp

U ppvaumlrm nings-kod

T ext D C O N ST1 D C O N ST2

C O SFI

B lank t O ALLM AumlN KU R VA 0000286 00133 09Industri ED M IN D R E IN DU STR IER M ED ELVAumlR M E 0000368 00497 092Industri EVL M IN D R E IN DU STR IER M ED ELVAumlR M E 0000368 00497 092Industri O M IN D R E IN DU STR IER U TAN ELVAumlR M E 000029 01017 085Industri U E M IN D R E IN DU STR IER U TAN ELVAumlR M E 000029 01017 085Industri VPA M IN D R E IN DU STR IER U TAN ELVAumlR M E 000029 01017 085Industri VPE M IN D R E IN DU STR IER M ED ELVAumlR M E 0000368 00497 092JO R D BR U K ED LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K EO LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K EVL LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K O LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K U E LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K VPA LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K VPE LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K VPJ LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09LG H M EO FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097LG H M U E FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093SH ED D IR EKTEL AumlLD R E AumlN ELAK 0000308 00111 098SH EO D IR EKTEL ELAK 0000408 00126 098SH EVL ELPAN N A KO N VER TER IN G 0000319 00187 096SH U E T YPKU R VO R R EN H U SH AringLLSEL 0000286 00133 09SH VPA VAumlR M EPU M P -FR AringN LU FT (V ID LAringG A T EM P N YT TJAS EJ ELVAumlR M E) 0000384 00164 093SH VPE VAumlR M EPU M P -U TELU FT M ED ELV (V ID LAringG A TEM P N YTT JAS ELVAumlR M E) 0000536 00161 097SH VPJ VAumlR M EPU M P - YTJO R D (O M VP EJ KLAR AR VAumlR M EN N YT TJAS EJ ELVAumlR M E) 0000314 00144 093Ouml VR ED O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - M ED ELVAumlR M E 0000402 00286 096Ouml VR EVL O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09Ouml VR O O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09Ouml VR U E O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09Ouml VR VPA O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09FAST Blank t ALLM AumlN KU R VA 0000286 00133 09FAST ED FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097FAST EO FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097FAST EVL FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097FAST O FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST O FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST U E FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST VPA FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST VPE FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097

I SAP IS-U

Bilaga 1 Indelning av kundkategorier

Bilaga 1 forts Velander-konstant k1

Velander-konstant k2

Foumlrbruknings-staumllletyp

Uppvaumlrmnings-kod

Text DCONST1 DCONST2

COSFI

FAST VPJ FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093KOLL Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09KOLL ED FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL EO FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL EVL FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL UE FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093KOLL VPA FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093KOLL VPE FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL VPJ FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093GBEL Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09OMAumlT Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09MAST Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09TILLF Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09TILLF ED DIREKTEL AumlLDRE AumlN ELAK 0000308 00111 098TILLF EO ELPANNA KONVERTERING 0000319 00187 096TILLF EVL ELPANNA KONVERTERING 0000319 00187 096TILLF O TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF UE TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF VPA TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF VPE TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF VPJ TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09HAND ED KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND EO KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND EVL KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND O KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND UE KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND VPA KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND VPE KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND VPJ KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09FH ED SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH EO SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH EVL SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH O SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH UE SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH VPA SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH VPE SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH VPJ SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098

I SAP IS-U

Bilaga 2 Matlabkod kabel u=11000 Langd=10 area=95 L=031 induktans [mHkm] fi=318 cos fi=085 ra=28264 resistiviteten i msp-kablen (AL) [ohmmm^2km] C=03310^-6kapacitansen i en 95mm^2 12 kV kabel Ericssons kabelhandbok R=(raarea)Langd ledar resistansen i punkten [ohm] Ericssons kabelhandbok XL=2pi50L10^-3Langd induktiva reaktansen i punkten [ohmkm] Ericssons kabelhandbok Qc2=2pi50(C2)u^2Langd kapacitansen som skapas i halva msp-kabeln [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 30 P=(5010^3) Aktivt effekt i punkten 5 [W] S=Pcos((fipi)180)skenbar effekt i punkten 5 [VA] Q=(S^2-P^2)^(12)reaktiv effekt i punkten 5 [VAr] Pf=R(Pu)^2+R((Q-Qc2)u)^2 Foumlrlust av aktiv effekt i hsp-kabel [W] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 31 Qf=XL(Pu)^2+XL((Q-Qc2)u)^2-(2Qc2) Foumlrlust av reaktiv effekt i msp-kabel [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 33 QnettoKabel=Q+Qf Luftledning Lluft=1085 XLluft=2pi50Lluft10^-3Langd Cluft=000910^-6 Qc2luft=2pi50(Cluft2)u^2Langd kapcitansen som skapas i halva hsp-luftledningen [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 30 PfLuft=R(Pu)^2+R((Q-Qc2luft)u)^2 Foumlrlust av aktiv effekt i hsp-kabel [W] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 31 QfLuft=XLluft(Pu)^2+XLluft((Q-Qc2luft)u)^2-(2Qc2luft) Foumlrlust av reaktiv effekt i hsp-kabel [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 33 QnettoLuft=Q+QfLuft

Ubas (kV) 11Sbas (MVA) 10

Kabel AXKJ 39525

Laumlngd=2 km Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 2 064 031 0194779 00000003 00001885 00528926 00160974 00022808

Laumlngd=4 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 4 128 031 0389557 00000003 0000377 01057851 00321948 00045616

Laumlngd=6 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 6 192 031 0584336 00000003 00005655 01586777 00482923 00068424

Laumlngd=8 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 8 256 031 0779115 00000003 0000754 02115702 00643897 00091232

Laumlngd=10 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 10 32 031 0973894 00000003 00009425 02644628 00804871 0011404

Luftledning FeAl 99

Laumlngd=2 km Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 2 0672 1126 0707487 61E-09 3833E-06 00555372 005847 4638E-05

Laumlngd=4 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 4 1344 1126 1414973 61E-09 7665E-06 01110744 01169399 9275E-05

Laumlngd=6 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 6 2016 1126 212246 61E-09 115E-05 01666116 01754099 00001391

Laumlngd=8 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 8 2688 1126 2829947 61E-09 1533E-05 02221488 02338799 00001855

Laumlngd=10 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 10 336 1126 3537433 61E-09 1916E-05 0277686 02923499 00002319

Bilaga 3 Generellt naumlt

Bilaga 3 forts

Transformatorer

Maumlrkeffekt (MVA) Kopplingsart Maumlrksp (kV) er () ex () ez () R (ohm) X (ohm) R (pu) X (pu)

1 [MATSTAT_LSP04200] 2 [MATSTAT_MSP11000] 08 Dyn 11 11 0 52 52 0 7865 0 0653 [MOTSTAT_MSP11000] 4 [MOTSTAT_LSP04200] 02 Dyn 11 11 0 38 38 0 2299 0 19

Belastningar

P (MW) Q (Mvar) (effekfaktor = 085) Detta aumlr baumlsta scenario005 003101 0062015 0093

Bilaga 4 Geografisk karta oumlver LBA fack 4 haumlmtad fraringn Facilplus

Naumltstationer kopplade till mobilt reservkraftverk

500 m

Foumlrdelningsstation (LBA)

Placering och anslutning av mobilt reservelverk

Bilaga 5 Normalkopplingsschema LBA fack 4

Bilaga 6 Verkligt naumlt

Ubas (kV) 11Sbas (MVA) 10

Ledningar (kabel) En-ledare triangel

Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [LBA-097_MSP 11000] 3 [LBA-049_MSP 11000] AXCEL 39525 202 06464 031 01967265 00000003 0000190381 00534215 00162584 0002303604 3 [LBA-049_MSP 11000] 4 [LBA-050_MSP 11000] AXCEL 39525 183 05856 031 01782226 00000003 0000172473 00483967 00147291 0002086929 4 [LBA-050_MSP 11000] 5 [LBA-070_MSP 11000] AXCEL 32510 076 0912 038 00907292 000000019 453646E-05 00753719 00074983 0000548912 5 [LBA-070_MSP 11000] 6 [LBA-093_MSP 11000] AXCEL 15016 0745 0477545 041 00959599 000000023 538312E-05 00394665 00079306 0000651357 6 [LBA-093_MSP 11000] 7 [LBA-098_MAP 11000] AXCEL 32510 076 0912 038 00907292 000000019 453646E-05 00753719 00074983 0000548912 7 [LBA-098_MAP 11000] 8 [LBA-053_MSP 11000] AXCEL 32510 066 0792 038 00787911 000000019 393956E-05 00654545 00065117 0000476686

6775

LBA -Fack 4 Luftledning

Ledningar (Luftldning) Fasplacering horisontell

Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu) 2 [LBA-097_MSP 11000] 3 [LBA-049_MSP 11000] FeAl 99 202 067872 1126 07145615 61E-09 387107E-06 00560926 00590547 4684E-05 3 [LBA-049_MSP 11000] 4 [LBA-050_MSP 11000] FeAl 99 183 061488 1126 06473503 61E-09 350696E-06 00508165 00535 424342E-05 4 [LBA-050_MSP 11000] 5 [LBA-070_MSP 11000] FeAl 31 076 08132 1173 02800667 61E-09 145644E-06 00672066 0023146 17623E-05 5 [LBA-070_MSP 11000] 6 [LBA-093_MSP 11000] FeAl 49 0745 049915 1173 02745391 61E-09 14277E-06 00412521 00226892 172751E-05 6 [LBA-093_MSP 11000] 7 [LBA-098_MAP 11000] FeAl 31 076 08132 1173 02800667 61E-09 145644E-06 00672066 0023146 17623E-05 7 [LBA-098_MAP 11000] 8 [LBA-053_MSP 11000] FeAl 31 066 07062 1173 02432158 61E-09 126481E-06 00583636 00201005 153041E-05

6775

Bilaga 6 forts

Transformatorer

Maumlrkeffekt (MVA) Kopplingsart Maumlrksp (kV) er () ex () ez () R (ohm) X (ohm) R (pu) X (pu)

1 [LBA-097_LSP 04200] 2 [LBA-097_MSP 11000] 0315 Dyn 11 11 114 412 4274809937 438 1583 036 131 3 [LBA-049_MSP 11000] 301 [LBA-049_LSP 04200] 01 Dyn 11 11 145 373 4001924537 17545 45133 145 373 4 [LBA-050_MSP 11000] 401 [LBA-050_LSP 04000] 02 Dyn 11 11 13 378 3997299088 7865 22869 065 189 5 [LBA-070_MSP 11000] 501 [LBA-070_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 6 [LBA-093_MSP 11000] 601 [LBA-093_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 7 [LBA-098_MAP 11000] 701 [LBA-098_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 8 [LBA-053_MSP 11000] 801 [LBA-053_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668

Belastningar

P (MW) Q (Mvar) Antal kunder (st)

LBA-097 00108 00044 6LBA-049 00497 0025 14LBA-050 00587 00232 15LBA-070 00356 00103 7LBA-093 00061 00029 2LBA-098 00127 00036 7LBA-053 00299 00063 9

Totalt 02035 00757 60

Bilaga 7 Resultaten fraringn det verkliga elnaumltet

Bilaga 7 forts

Laumlngd LBA (km) 667 Avskrivningstid led (aringr) 40 Avskrivningstid ledning (aringr) 60Antal kunder (st) 60

Luftledning (blank) Luftledning (belagd) KabelUtan reservkraft Med reservkraft Utan reservkraft Med reservkraft Utan reservkraft Med reservkraft Luft 20aringr+ kabel 40 aringr

Fasta kostnader

Investeringskostnad per km (krkm) (mellanspaumlnningsnaumltet) 173000 173000 205000 205000 250000 250000 250000Total investeringskostnad (kr) 1153910 1153910 1367350 1367350 1667500 1667500 1667500Kapitalkostnad 8 92313 92313 109388 109388 133400 133400 133400Aringrlig kostnad (kr) 31156 31156 36918 36918 45023 45023 30015

Underharingllskostnad (kraringr) 230782 230782 27347 27347 3335 3335 9916

Summa fast aringrlig kostnad (kraringr) 54234 54234 64265 64265 48358 48358 39931

Roumlrliga kostnader Avbrottsfrekvens (antal fel(100 km aringr)) 2 2 1333333333 1333333333 06 06 1066666667

F 12 (felfrekvens efter 12 timmar) 0000162 0000162 0000162 0000162F 24 (felfrekvens efter 24 timmar) 0000083 0000083 0000083 0000083F 48 (felfrekvens efter 48 timmar) 0000000 0000000 0000000 0000000F 72 (felfrekvens efter 72 timmar) 0000000 0000000 0000000 0000000

Avbrottsersaumlttning efter 12 timmar (krkund) 800 800 800 800Avbrottsersaumlttning efter 24 timmar (krkund) 1765 1765 1765 1765Avbrottsersaumlttning efter 48 timmar (krkund) 2719 2719 2719 2719Avbrottsersaumlttning efter 72 timmar (krkund) 4007 4007 4007 4007

Driftskostnad reservelverktimme och kund (krh) 625 625 625 625Fast kostnad elverk (transport osv) (krkund) 1320 1320 1320 1320

Drift timmar felkategori F 12 (h) 15 15 15 15Drift timmar felkategori F 24 (h) 36 36 36 36Drift timmar felkategori F 48 (h) 60 60 60 60Drift timmar felkategori F 72 (h) 100 100 100 100

Antalet fel per aringr som oumlverstiger 12 h i LBA-fack 4 (staringr) 000003 000002 000001Avbrottskostnad (kraringr) 221 531 148 354 066 223 283

Summa kostnader per aringr (kraringr) 5423598 5423908 6426693 6426899 4835816 4835973 3993390

Bilaga 8 Ekonomi

Bilaga 8 forts

DARWin driftstoumlrningsstatistik 2004 Svensk energi

12 kV 24 kV SummaSumma (75)Totalt antal drabbade kunder lt 3 min (st) 2640403 1011406 3651809 2738857Totalt antal fel lt 3 min (st) 2827 13923 16750

Totalt antal drabbade kunder 12 - lt 24 h (st) 383 61 444Totalt antal drabbade kunder gt 24 h (st) 200 28 228

Andel drabbade kunder 12 - lt 24 h 162E-04Andel drabbade kunder gt 24 h 832E-05

Andel drabbade kunder 12 - lt 24 h () 00122Andel drabbade kunder gt 24 h () 00062

Antal drabbade kunder per MSP fel lt 3minl (st) 21802

Bilaga 9 ABBs standardtransformatorer

7

Som kan ses i raumlkneexemplet ovan har ersaumlttning oumlkar med 26 140 kr vilket motsvarar en oumlkning med 446 I ellagen finns det ytterligare foumlraumlndringar som kommer faring stor inverkan paring hur naumltaumlgare kommer att behoumlva foumlraumlndra sitt arbete framoumlver foumlr att undvika laringngvariga elavbrott Den stoumlrsta foumlraumlndringen aumlr framfoumlrallt att det inte kommer bli tillaringtet med oplanerade elavbrott som oumlverstiger 24 timmar fraringn och med den 1 januari 2011 (Regeringskansliet 2006) Det betyder att de kraftbolag som inte klarar denna graumlns kommer att bryta mot lagen Det finns idag inga angivna sanktioner foumlr de kraftbolag som bryter mot 24 timmarsgraumlnsen men med stor sannolikhet kommer det paring ett eller annat saumltt kosta kraftbolagen pengar varje garingng det intraumlffar Lyckas kraftbolagen inte undvika denna typ av avbrott kommer detta sjaumllvklart bli baringde arbetsamt och kostsamt i framtiden

8

3 Anvaumlndning av mobil reservkraft Mobil reservkraft anvaumlnds runt om i Sverige i dag och en stor anvaumlndargrupp aumlr landets alla naumltaumlgare Reservkraften anvaumlnds i foumlrsta hand till att foumlrse kunder med elenergi daring deras ordinarie elleverans inte aumlr tillgaumlnglig beroende paring ett fel eller en planerad underharingllsaringtgaumlrd i elnaumltet Naumlr ett reservkraftverk kopplas in i en del av elnaumltet som kan vara av varierande storlek fraringnskiljs det fraringn oumlvriga elnaumltet och bildar tillsammans med reservkraftverket en egen ouml Vid denna typ av distributionssaumltt brukar begreppet ouml-drift anvaumlndas Enligt Svenska Kraftnaumlts Aringrsredovisning 2005 (Svenska kraftnaumlt 2005b) innebaumlr ouml-drift att rdquoett elsystem inom ett begraumlnsat geografiskt omraringde drivs lokalt (produktion

oumlverfoumlring och konsumtion av el) Omraringdet kan ha kopplats bort automatiskt fraringn det

oumlvriga naumltet eller kan ha planerats foumlr ouml-driftrdquo

31 Anvaumlndning av reservkraft idag

Naumlr reservkraft anvaumlnds i dag av naumltbolag kopplas dessa ofta in i naumltstationens laringgspaumlnningsstaumlllverk (LSP-staumlllverk) daumlr transformatorn fraringnkopplas Reservkraften levereras sedan ifraringn LSP-staumlllverket ut till kund utan att transformeras upp eller ner till en annan spaumlnningsnivaring Se bild 31 nedan

Bild 31 Anslutning av reservelverk daumlr transformatorn kopplas bort

Storleken paring de reservelverk som ska anslutas bestaumlms av foumlrutom lasten tillaringten distorsion oumlnskad livslaumlngd samt den omgivande miljoumln Eftersom ett reservelverk behoumlver kylning under drift kommer en houmlg omgivningstemperatur medfoumlra att maskinen inte kommer att kunna belastas lika mycket som under normala miljoumlfoumlrharingllanden Livslaumlngden foumlr ett reservkraftverk bestaumlms till stoumlrsta del av underharingll last och temperatur (Elforsk 1995) Paring EON Elnaumlt bedoumlms ett reservelverk ha 10 000 ndash 15 000 drifttimmar under sin tekniska livslaumlngd Reservelverken som anvaumlnds i genomsnitt 400 timmar per aringr har daumlrmed en beraumlknad livslaumlngd mellan 25 och 375 aringr (Krynell 2006) Foumlr att faring en uppfattning om hur stort ett mobilt reservkraftverk aumlr visas nedan bilder paring tvaring olika verk

9

Bild 32 Tvaring olika storlekar paring reservelverk tv 115 kVA och th 556 kVA (GENETECH 2006)

Reservkraftverket till vaumlnster i bild 32 ovan aumlr det mindre av dem tvaring och har en effekt paring 115 kVA medan de houmlgra aumlr det stoumlrre och har en effekt paring 556 kVA Baringda reservelverken har anslutningsspaumlnningen 400 V Aumlven om bild 32 inte aumlr skalenlig aumlr det enkelt konstaterat att det houmlgra reservelverket aumlr avsevaumlrt stoumlrre och klumpigare Vad som skiljer ovanstaringende reservelverk aringt framgaringr av de tekniska data som presenteras i tabell 31 nedan

Tabell 31 Teknisk data foumlr ovanstaringende reservelverk Modell Effekt

(kVA)

Dimensioner

LBH (mm)

Vikt

(kg)

Tankvolym

(l)

Braumlnslekonsumtion

vid fullast

(lh)

GTC 100M 115 421019201580 1950 150 2241 GTV 510M 556 648023602600 6500 430 1044 Som kan ses i tabell 31 ovan skiljer det en hel del mellan de tvaring olika verken Det lilla elverket har en effekt paring 115 kVA och vaumlger 1950 kg vilket innebaumlr att det kan transporteras ut paring plats med hjaumllp av en stoumlrre transportbil Det stoumlrre elverket som har en effekt paring 556 kVA kraumlver lastbilstransport Baringda elverken garingr att faring i ett utfoumlrande som tillaringter en transporthastighet paring 80 kmh Dessa reservelverk aumlr taumlnkta att anslutas till naumltstationer i glesbygdsomraringden daumlr framkomligheten paring vaumlg kan vara begraumlnsad Aumlr detta fallet saring kommer ett stoumlrre och tyngre reservelverk bli svaringrare att placera ut aumln ett laumlttare som bara vaumlger en tredjedel saring mycket Ett mindre reservelverk kommer daumlremot ha svaringrare att klara av en stoumlrre effekt vilket ibland faringr som konsekvens att ett stoumlrre reservelverk maringste anvaumlndas foumlr att kunna foumlrse anlaumlggningen med reservkraft Ytterligare en sak som maringste tas i beaktande naumlr reservkraft kopplas in aumlr braumlnslekonsumtionen vilken aumlr relativ stor vid fullt effektuttag Som kan beraumlknas i tabell 31 ovan kommer baringda reservelverken behoumlva tankas efter fyra till sex timmars drift paring full effekt Det aumlr dock inte saring vanligt att reservelverken koumlrs paring full effekt utan koumlrs oftast paring en laumlgre effekt saring att oumlverbelastning undviks Detta goumlr att braumlnsleparingfyllning inte behoumlver goumlras lika ofta och kan straumlckas ut till cirka 12 timmar (Statens energimyndighet 2005)

10

32 Framtida anvaumlndning av reservkraft

Vid reservkraftsmatning av ett stoumlrre omraringde daumlr ett flertal naumltstationer aumlr inblandade kraumlvs det lika maringnga reservkraftverk som naumltstationer foumlr att aringterstaumllla elleveransen Detta aumlr baringde tidsoumldande och kostsamt daring det kraumlvs ett antal transporter och personal foumlr att koppla in dessa reservelverk i respektive naumltstation Dessutom kommer braumlnsleparingfyllning att bli kostsam daring det kraumlvs att reservelverken tankas flera garingnger per dygn Foumlr att baumlttre kunna saumlkerhetsstaumllla att naumltbolag som t ex EON Elnaumlt ska klara den tidigare naumlmnda 12- timmarsgraumlnsen skulle ett alternativ vara att oumlverfoumlra reservkraft i det befintliga mellanspaumlnningsnaumltet som sammankopplar naumltstationerna i det drabbade omraringdet Detta aringskaringdliggoumlrs i bild 33 nedan Alternativet kan vara en loumlsning istaumlllet foumlr att bygga dyrare elnaumlt som t ex har moumljlighet att reservmatas fraringn ett naumlrliggande elnaumlt

Bild 33 Reservkraftverk som oumlverfoumlr elenergin i mellanspaumlnningsnaumltet

Genom att endast installera ett reservkraftverk som ensamt levererar elenergi till kunderna vid utebliven elleverans istaumlllet foumlr att installera ett reservkraftverk i varje naumltstation kommer avbrottstiden kunna foumlrkortas avsevaumlrt Daumlrmed kommer kunderna vara mer noumljda och naumltbolagen kommer enklare att kunna klara 12-timmarsgraumlnsen och daumlrmed undvika utbetalning av avbrottsersaumlttning Andra foumlrdelar med denna typ av reservkraftsoumlverfoumlring aumlr att braumlnslehanteringen kommer att foumlrenklas avsevaumlrt om endast ett reservelverk ska tankas istaumlllet foumlr t ex fem stycken Enligt EON Elnaumlts egen utredning om mobil reservkraft menar foumlretaget att det fraringn branschens sida behoumlver tas fram instruktioner och speciella aggregat med relaumlskyddsfunktioner foumlr att nyttja reservkraft paring spaumlnning oumlver 1000 V Eftersom detta aumlr naringgot nytt i branschen finns ocksaring behov av regler foumlr hanteringen av reservkraft oumlver 1000 V om detta ska bli ett alternativ i framtiden EON Elnaumlt menar dock att potentialen aumlr stor inom detta omraringde och att arbetet borde paringskyndas (Hjalmar 2005)

11

4 Kunder Det finns maringnga olika typer av kunder paring landsbygden allt fraringn sommarstugor till mindre industrier med varierande laster som staumlller olika krav paring de mobila reservelverken En av de mest begraumlnsande faktorerna aumlr effektbehovet som skiljer sig avsevaumlrt aringt mellan olika kundgrupper daumlr uppvaumlrmningen i regel har den stoumlrsta inverkan Uppvaumlrmningen varierar kraftigt mellan en villa som vaumlrms upp med el och ett annat mindre elenergikraumlvande alternativ vilket betyder att olika stora omraringden kan foumlrses med reservkrafts beroende paring uppvaumlrmningsform Paring landsbygden daumlr reservelverken foumlrst och fraumlmst aumlr avsedda att anvaumlndas finns maringnga lantbrukare som ofta har andra typer av effektkraumlvande utrustning som t ex spannmaringlstorkar Denna typ av torkanlaumlggningar aumlr vanliga i dag av totalt 71 000 lantbruk finns det cirka 34 000 torkanlaumlggningar i bruk (SCB 2002) En tredjedel av alla torkanlaumlggningar torkar spannmaringlen med varmluft vilket aumlr mycket energikraumlvande och i maringnga fall vaumlrms luften med hjaumllp av elenergi Effektbehovet foumlr en torkanlaumlggning varierar kraftigt men foumlr en mindre anlaumlggning aumlr effektbehovet i storleksordningen 30-60 kW Detta kommer sjaumllvklart faring konsekvenser i ett elnaumlt som ska foumlrses med reservkraft av ett mindre elverk Det boumlr daumlrfoumlr finnas restriktioner foumlr hur denna typ av elenergikraumlvande anlaumlggningar faringr anvaumlndas daring dessa aumlr anslutna till ett naumlt som matas av ett mobilt reservkraftverk Utoumlver det aktiva effektuttaget som i dagligt tal ofta foumlrenklas till enbart effektuttaget finns det andra faktorer som kommer att spela roll naumlr kunderna i ett visst omraringde reservkraftsmatas Det som aumlven har en inverkan paring reservelverket aumlr vilken typ av effekt den enskilde kunden anvaumlnder sig av Alla kunder som aumlr anslutna till ett elnaumlt aumlr i regel kategoriserade enligt en foumlrutbestaumlmd lista som bland annat anger kundens effektfaktor cos φ EON Elnaumlts lista oumlver olika typer av kunder visas i bilaga 1 daumlr effektfaktorn varierar mellan 085 och 098 Effektfaktorn anger hur den aktiva effekten foumlrharingller sig till den skenbara effekten Det aumlr vanligtvis den skenbara effekten som aumlr angiven foumlr ett reservkraftverk och det aumlr daumlrmed den som kommer att begraumlsa lastuttaget Sambandet mellan effektfaktorn aktiv och skenbar effekt visas i en effekttriangel Denna aringskaringdliggoumlrs i bild 41 nedan

daumlr S Skenbar effekt VA P Aktiv effekt W Q Reaktiv effekt var

Bild 41 Effekttriangel

12

Den skenbara effekten beraumlknas enligt sambandet nedan

ϕcos

PS = [ ]VA (41)

Bild 41 ovan kallas vanligen foumlr effekttriangeln och i den raumlknas den reaktiva effekten Q positiv foumlr laster av induktiv karaktaumlr medan den raumlknas negativ foumlr laster av kapacitiv karaktaumlr Det aumlr viktigt att kaumlnna till att kunderna genom sin last ger upphov till reaktiv effekt av induktiv karaktaumlr medan ledningar med houmlgre spaumlnning ger upphov till reaktiv effekt av kapacitiv karaktaumlr Kundernas last kommer till en viss graumlns variera oumlver dygn ocheller saumlsong mycket beroende paring typ av uppvaumlrmningssystem Variationen oumlver dygnet spelar en mindre roll eftersom reservelverket alltid maringste hantera det maximala effektuttaget under dygnet Detta foumlr att det skulle bli oharingllbart att koppla in och ur laster manuellt under dygnet beroende paring lastsituationen Aumlr daumlremot en stor del av kunderna som ansluts till reservkraftverket elvaumlrmekunder kommer belastning emellertid att skilja sig aringt oumlver aringret

41 Motorstart

411 Direktstartad asynkronmotor

En motor ger upphov till en stor startstroumlm till skillnad fraringn t ex en el-patron som vaumlrmer en villa Detta betyder att ett reservelverk maringste kunna generera denna houmlga startstroumlm aumlven om detta enbart behoumlvs under naringgra faring sekunder Aumlr inte detta moumljligt blir foumlljden att reservkraftverkets oumlverlastskydd automatiskt fraringnkopplar lasten Startstroumlmmen vid direktstart av asynkronmotorer ligger vanligtvis i intervallet 25 - 8 garingnger motorns maumlrkstroumlm Vid normal drift daring naumltstationen aumlr ansluten till ett starkare naumlt finns det regler foumlr hur stor motor som faringr direktstartas Elleverantoumlrerna foumlreskriver vanligtvis att en kortsluten trefasmotor inte faringr direktstartas om maumlrkeffekten oumlverstiger 4 kW vid kontinuerlig drift Specialtillstaringnd kan dock farings foumlr direktstart av stoumlrre motorer (Alfredsson och Cronqvist 1996) EBR (El-byggnadsrationalisering) aumlr ett system foumlr rationell planering byggnation och underharingll av eldistributionsanlaumlggningar 04 ndash 145 kV som drivs av representanter fraringn Svensk Energis medlemsfoumlretag De har skapat tumregler paring hur stora motorer som faringr startas i ett elnaumlt som reservkraftsmatas Dessa regler aumlr taumlnkta att anvaumlndas foumlr att uppskatta noumldvaumlndig generatorstorlek vid en tillaringten spaumlnningssaumlnkning av 15 av nominell spaumlnning Beroende paring vilken startutrustning som finns till motorn aumlr kravet paring startstroumlmmens storlek olika (Elforsk 1995) Tumregler foumlr hur stor motorn faringr vara avseende storleken paring generator ges nedan Foumlr en motor med stjaumlrntriangelstart och vid anvaumlndning av mjukstart Motorns maumlrkeffekt i kW 3 lt Generatorns maumlrkeffekt i kVA

13

Foumlr en motor med direktstart Motorns maumlrkeffekt i kW 9 lt Generatorns maumlrkeffekt i kVA Skulle det finnas flera motorer som kan komma att starta samtidigt ska moumljlighet till foumlrregling mot samtidig start undersoumlkas Exempel paring stoumlrre motorer som kan taumlnkas finnas ute hos kunder i glesbyggd aumlr t ex lantbrukarnas bevattningspumpar som enbart anvaumlnds under naringgra maringnader paring sommaren Dessa bevattningspumpar varierar i storlek och kan i vissa fall ha en effekt paring 75 kW vilket i saring fall skulle kraumlva att generatorn kan producera en aktiv effekt motsvarande 675 kW om motorn aumlr direktstartad Eftersom denna enskilda pump kommer att ta stor effekt i anspraringk och paring saring vis kraumlva att reservkraftverket aumlr kraftigt oumlverdimensionerat foumlr att klara startstroumlmmen aumlr det laumlmpligt att ha naringgon form av restriktioner vid bevattning Detta gaumlller inte enbart bevattningspumpar som aumlr ansluta till elnaumltet utan alla stoumlrre motorer

14

5 Distributionsledningar Distributionsledningar finns i flera olika utfoumlranden daumlr ledar- och isolationsmaterial aumlr olika Generellt kan dessa dock delas in i kategorierna luftledningar och kabel

51 Luftledningar

Luftledningar kan generellt delas upp i tvaring olika typer oisolerad och isolerad lina vilka finns i tvaring olika materialutfoumlranden aluminium (AL) och aluminium med jaumlrnkaumlrna (FeAl) I mycket saumlllsynta fall kan aumlven kopparlina (Cu) foumlrekomma

511 Oisolerad luftledning

Oisolerad luftledning har inte ett skyddande houmllje runt respektive lina utan faumlsts direkt paring isolatorn som utgoumlr isolation mellan lina och stolpe Detta goumlr att ledningen aumlr kaumlnslig mot yttre faktorer saringsom vaumlder vind faringglar osv En vanligt foumlrekommande dimension paring linan aumlr 99 mm2 vilken har en total ytterdiameter paring 128 mm (Onninen 2006) Ett exempel paring en oisolerad lina visas i bild 51 nedan

Bild 51 Oisolerad lina (Birkouml 2005)

512 Isolerad luftledning

Isolerad luftledning aumlr upphaumlngd paring samma saumltt som oisolerad luftledning men har aumlven ett skyddande houmllje runt respektive lina i form av en tunnare plastbelaumlggning Houmlljet aumlr inte avsett som naringgot skydd mot beroumlring utan snarare ett skydd mot jordfel som t ex kan uppstaring daring ett traumld faller paring ledningen vilket goumlr ledningen driftsaumlkrare Anledningen till detta aumlr att ledningen daring taringl en stoumlrre paringfrestning som t ex uppstaringr naumlr ett traumld faller paring ledningen Belastningen som traumldet medfoumlr paring luftledningen tas daring upp av alla tre linorna vilket goumlr att de inte lika laumltt brister Isolerad luftledning byggs vanligtvis med ett mindre avstaringnd mellan linorna aumln traditionell oisolerad luftledning vilket aumlr moumljligt tack vare den isoleringen som finns runt respektive lina Precis som foumlr oisolerad lina aumlr en vanlig dimension 99 mm2 men i och med dess skyddande houmllje blir den groumlvre aumln vanlig oisolerad lina En isolerad lina med dimensionen 99 mm2 har en total ytterdiameter paring cirka 18 mm (Onninen 2006) Se bild 52 nedan

Bild 52 Isolerad lina (Birkouml 2005)

15

513 Kapacitiv generering i luftledningsnaumlt

Luftledningar genererar en saring kallad distribuerad kapacitans laumlngs hela sin straumlckning dels mellan varje fasledare och marken och dels mellan respektive fasledare Detta aringskaringdliggoumlrs i bild 53 nedan

Bild 53 Kapacitanser i ett luftledningsnaumlt

Som kan ses i bild 53 ovan delas kapacitansen i en luftledning upp i tvaring delar egen- och oumlmsesidig kapacitans Den oumlmsesidiga kapacitansen aumlr den kapacitans som bildas mellan ledningens faser medan egenkapacitansen bildas mellan fasledarna och jord Summan av egen- och oumlmsesidig kapacitansen (Ce och Couml) bildar ledningens totala kapacitans som har namnet driftkapacitans Cd (Andersson och Blomqvist 1997) Foumlr ett luftledningsnaumlt aumlr den distruberade kapacitansen relativt liten Med anledning av detta beraumlknas inte delkapacitanserna var foumlr sig utan den totala driftkapacitansen beraumlknas direkt med sambandet 51 nedan

sdotsdotsdot

=

r

cbaCd 3

ln18

1 [ ]kmFmicro (51)

daumlr a b och c medelavstaringndet mellan fasledarena m r fasledarens radie m Oavsett vilken typ av mark som finns under luftledningen utgaringr man ifraringn att potentialen aumlr noll vid markytan (Stenborg 1997)

16

52 Jordkabel

Jordkabel finns i en maumlngd olika utfoumlranden med olika tvaumlrsnittsarea och maumlrkspaumlnning vilka grovt kan delas in i en- och flerledarekabel De flesta lite groumlvre kablar har ledare som aumlr tillverkade av aluminium Hur mycket isolering en kabel har aumlr till stoumlrsta del beroende av kabelns maumlrkspaumlnning houmlgre maumlrkspaumlnning ger groumlvre isolering I bild 54 visas en treledar mellanspaumlnningskabel med maumlrkspaumlnningen 12 kV i genomskaumlrning

Bild 54 Treledar mellanspaumlnningskabel i genomskaumlrning (Elektroskandia 2006)

521 Kapacitiv generering i kabelnaumlt

Kablar genererar precis som luftledningar en saring kallad distribuerad kapacitans laumlngs hela sin straumlckning mellan dels varje fasledare och skaumlrmen dels mellan respektive fasledare Kabels kapacitanser kan precis som en luftledning delas in i egen- samt oumlmsesidig kapacitans Som framgaringr av bild 54 ovan aumlr avstaringndet mellan fasledarna och det jordande houmlljet runt kabeln avsevaumlrt mycket mindre aumln foumlr en luftledning Detta leder till att egenkapacitansen fraringn en kabel aumlr betydligt mycket houmlgre aumln foumlr en luftledning med samma tvaumlrsnittsarea och spaumlnning Daumlremot aumlr den oumlmsesidiga kapacitansen som genereras mellan fasledarna i en treledar mellanspaumlnningskabel lika med noll eftersom ledarnas inre ledande skiktet har samma spaumlnningspotential som skaumlrmen d v s noll Mellanspaumlnningskabelns kapacitanser visas i bild 55 nedan

Bild 55 Kapacitanser i en- och tre-ledar kabel

17

Foumlr en enledarkabel med omgivande skaumlrm eller en treledarkabel med skaumlrm runt varje ledare ges kapacitansen av foumlljande samband (Kraftkabelhandboken) Kapacitansen C aumlr i detta fall lika med driftkapacitansen Cd

d

DkC

ln

εsdot= [ ]kmFmicro (52)

Daumlr k aumlr en konstant med vaumlrdet 00556 ε aumlr det relativa isolermaterialets dielektriska konstant foumlr det isolerande skiktet mellan ledare och skaumlrm Konstanten ε aumlr beroende av vilket material isolerskiktet aumlr tillverkat av I de kabeltyper som anvaumlnds mest i dag aumlr de vanligaste isolermaterialen PEX och PVC vilka har konstanten ε = 23 respektive ε =50 I de beraumlkningar som aumlr gjorda i denna rapport har uteslutande kabel med PEX isolering anvaumlnts Foumlr en treledar kabel daumlr respektive ledare saknar individuell skaumlrm eller inre ledande skikt se bild 54 aumlr det svaringrare att raumlkna ut C och Cd Kapacitanserna aumlr i dessa fall inte lika Foumlr att enklare kunna faststaumllla Cd maringste delkapacitanserna foumlrst maumltas i kabeln Naumlr detta goumlrs delas foumlrst kapacitanserna upp i delkapacitanser Crsquo och Crsquorsquo som maumlts paring foumlljande saumltt Delkapacitansen Crsquo maumlts mellan en fasledare och de oumlvriga fasledarna som aumlr foumlrbundna med skaumlrmen och daumlr Crsquo motsvarar

oumle CCC sdot+= 2 [ ]kmFmicro (53) Daumlrefter foumlrbinds alla tre ledarna med varandra och daring maumlts delkapacitansen Crsquorsquo mellan ledarna och skaumlrmen och daumlr Crsquorsquo motsvarar

eCC sdot= 3 [ ]kmFmicro (54) Naumlr baringda delkapacitanserna aumlr givna kan sedan driftkapacitansen Cd beraumlknas enligt

oumled CCC sdot+= 3 [ ]kmFmicro (55) Driftkapacitansen foumlr mellanspaumlnningskablar aumlr i de flesta fallen uppmaumltt och redovisad av kabeltillverkaren

18

53 Tillskott och foumlrluster i ledningar

Foumlr att foumlrstaring hur en ledning fungerar aumlr det laumlmpligt att som modell anvaumlnda ett ersaumlttningsschema vilken visar vilka parametrar som aumlr av betydelse och maringste tas i beaktande vid elektriska beraumlkningar Ersaumlttningsschemat foumlr en ledning visas i bild 56 nedan

531 Ersaumlttningsschema

Bild 56 Ersaumlttningsschema

I bild 56 ovan ser man en generator som genererar elektrisk energi och sedan oumlverfoumlr denna till en belastning via en ledning som aumlr ansluten mellan de baringda objekten

532 Parametrar i ersaumlttningsschema

Ur elektrisk synvinkel bestaringr en ledning av en resistans R och en reaktans X Dessa storheter beror paring ett antal olika parametrar som visas i sambanden (56) och (57) nedan (Kraftkabelhandboken)

ARledning

ρ= [ ]kmΩ (56)

daumlr ρ resistiviteten kmmm 2sdotΩ A ledarens tvaumlrsnittsarea 2mm

LfX ledning sdotsdotsdot= π2 [ ]kmΩ (57)

daumlr f frekvensen Hz L induktansen kmH

19

Foumlr en given ledning finns baringde ρ och L angivna i ledningstabeller Ett annat samband som anvaumlnds vid elektriska beraumlkningar aumlr susceptansen B som beraumlknas enligt sambandet (58) nedan

lCfBledning sdotsdotsdotsdot= π2 [ ]S (58) daumlr C kapacitansen kmF l ledningslaumlngden km Naumlr resistans reaktans och susceptans beraumlknas foumlr olika komponenter aumlr det viktigt att beraumlkningen goumlrs vid samma spaumlnning och frekvens Foumlr samtliga beraumlkningar i rapporten aumlr spaumlnningen 11 kV och frekvensen 50 Hz Mellan ledningen och marken alternativt skaumlrmen i en kabel bildas en kondensator som ger upphov till en reaktiv effekt naumlr ledningen aumlr spaumlnningssatt Denna reaktiva effekt kommer att ge ett tillskott i anlaumlggningen som maringste tas om hand Detta aumlr vanligtvis inget problem under normal drift daring anlaumlggningen aumlr ansluten till ett starkt oumlverliggande naumlt som paring ett enkelt saumltt kan ta hand om detta reaktiva tillskott Kopplas oumlverliggande naumlt bort och ersaumltts med ett mobilt reservkraftverk kommer detta ensamt vara tvunget att hantera det eventuella reaktiva oumlverskottet Det kapacitiva bidrag en ledning genererar ges ur foumlljande samband (Petterson och Blomqvist 1986)

21 CCC QQQ += [ ]var (59) daumlr

1CQ aumlr det kapacitiva bidraget fraringn den foumlrsta halvan av ledningen

2CQ aumlr det kapacitiva bidraget fraringn den sista halvan av ledningen Dessa storheter kan beraumlknas med sambanden (510) och (511) som foumlljer nedan (Petterson och Blomqvist 1986)

211 2

2 UC

fQC sdotsdotsdotsdot= π [ ]var (510)

222 2

2 UC

fQC sdotsdotsdotsdot= π [ ]var (511)

daumlr f frekvensen Hz C kapacitansen F

1U inmatningsspaumlnningen V

2U utmatningsspaumlnningen V

20

533 Aktiva och reaktiva foumlrluster i ledningar

Varje ledning inneharingller en resistans och en reaktans vilka ger upphov till aktiva och reaktiva foumlrluster Eftersom dessa foumlrluster tillkommer utoumlver sjaumllva lasten behoumlver dessa adderas foumlr att faring de totala aktiva och reaktiva effekterna Det aumlr dessa foumlrluster plus sjaumllva lasten som det mobila reservkraftverket maringste klara av att hantera De aktiva och reaktiva foumlrlusterna beraumlknas genom sambanden (512) och (513) nedan

2

2

22

2

2

2

minussdot+

sdot=

U

QQR

U

PRP C

LedningLedningf [ ]W (512)

( )21

2

2

22

2

2

2CC

CLedningLedningf QQ

U

QQX

U

PXQ +minus

minussdot+

sdot= [ ]var (513)

daumlr R resistansen Ω X reaktansen Ω Foumlr att faring en indikation paring hur stora tillskott ocheller foumlrluster som uppstaringr i en ledning goumlrs en beraumlkning foumlr en kabel respektive luftledning enligt angivna data nedan

Tabell 51 Inparametrar foumlr jaumlmfoumlrelse av tillskottfoumlrluster i ledningsnaumlt Luftledning (Al) Kabel (Al)

Spaumlnning (V) 11000 11000 Tvaumlrsnittsarea (mm2) 99 95 Ledningslaumlngd (km) 10 10 Aktivt effektuttag (kW) 50 50 Effektfaktor vid last 085 085 Kapacitans (microFkm) 0009 033 Ledningsresistans (Ωkm) 02855 02975 Ledningsreaktans (Ωkm) 1085 09739

Anvaumlnds vaumlrdena fraringn tabell 51 i sambanden 510 511 512 513 och ingen haumlnsyn tas till spaumlnningsfall i ledningen kan de aktiva respektive reaktiva foumlrlusterna beraumlknas Beraumlkningarna aumlr gjorda i Matlab och beraumlkningskoden finns i bilaga 2 Resultaten presenteras i tabell 52 nedan

Tabell 52 Resultat av jaumlmfoumlrelse mellan luftledning och kabel Luftledning (Al) Kabel (Al)

Reaktiv last (kvar) 310 310 Aktiva foumlrluster (kW) 0083 0086 Reaktiva foumlrluster (kvar) -333 -12542 Reaktivt netto (kvar) 2767 -9442

21

Som kan ses i tabell 52 behoumlver reservelverket generera 2767 kvar i fallet med luftledning medan i fallet med kabel kommer ett oumlverskott paring 9442 kvar att skapas Detta reaktiva oumlverskott kommer ha en motsatt riktning i foumlrharingllande till den aktiva effekten d v s tillbaka i mot reservelverket Detta reaktiva oumlverskott maringste saringledes tas om hand av reservelverket

534 Konsekvenser foumlr mobil reservkraft

Som kan ses utifraringn resultaten i tabell 52 ovan aumlr de aktiva foumlrlusterna i baringde luftledning och kabel relativt smaring Eftersom dessa foumlrluster aumlr smaring kommer de inte belasta ett mobilt reservelverk saumlrskilt mycket i foumlrharingllande till den last som kunderna tar ut Jaumlmfoumlrs de reaktiva foumlrlusterna som en tio kilometers mellanspaumlnningsledning ger upphov till med de aktiva foumlrlusterna aumlr de foumlrstnaumlmnda foumlrlusterna betydligt houmlgre Beroende paring om elnaumltet aumlr uppbyggt av luftledning eller kabel kommer detta faring vaumlldigt skilda konsekvenser foumlr det mobila reservkraftverk som ska leverera elenergi till den bortkopplade anlaumlggningen Jaumlmfoumlrs de reaktiva foumlrlusterna i luftledningen med kabeln kan det enkelt konstateras att luftledningen endast tillfoumlr en mindre del av den reaktiva effekt som reservkraftverket annars hade faringtt producera Kabeln kommer daumlremot att generera en avsevaumlrt mycket stoumlrre maumlngd reaktiv effekt aumln luftledningen I ovanstaringende exempel genererar kabeln drygt 37 garingnger mer reaktiv effekt aumln luftledningen Detta betyder att reservkraftverket maringste kunna konsumera detta oumlverskott av reaktiv effekt som kabeln genererar Det aumlr saringledes en foumlrutsaumlttning att det mobila reservelverket kan konsumera det reaktiva oumlverskott som inte tas ut av kunderna Kan inte det mobila reservkraftverket konsumera reaktiv effekt kommer det reaktiva effektuttaget hos kund vara en begraumlnsande faktor foumlr moumljlig ledningslaumlngd

22

6 Transformatorer Transformatorer kan ur elektrisk synvinkel ses som en resistans R och en reaktans X paring samma saumltt som en ledning Foumlr att beraumlkna transformators resistans och reaktans behoumlvs uppgifter om de procentuella resistans respektive reaktansspaumlnningsfallet er ex Dessa kan enkelt tas fram foumlr en specifik transformator i t ex Facilplus spatialE som aumlr EON Elnaumlts naumltinformationssystem Oumlnskas daumlremot generella vaumlrden foumlr en transformator kan ABBs tabell foumlr standardtransformatorer anvaumlndas vilken visas i bilaga 9 I ABBs tabell aumlr endast den procentuella kortslutningsspaumlnningen ek given och den beraumlknas enligt samband 61 nedan

22xrk eee += [ ] (61)

Anledningen till att endast ek aumlr angiven aumlr att procentuella kortslutningsresistansen er alltid aumlr relativt liten i foumlrharingllande till procentuella kortslutningsreaktansen ex och daring goumlrs ofta approximationen er = 0 vilket ger ex asymp ek Foumlr att sedan beraumlkna kortslutningsresistansen RT och kortslutningsreaktansen XT anvaumlnder man sambanden 62 och 63 nedan (Petterson och Blomqvist 1986)

n

nrT

S

UeR

2

100sdot= [ ]Ω (62)

n

nxT

S

UeX

2

100sdot= [ ]Ω (63)

daumlr Un den huvudspaumlnning som transformatorresistansen haumlnfoumlrs till kV Sn transformatorns maumlrkeffekt MVA

62 Foumlrluster i en transformator

En distributionstransformator ger upphov till tre olika typer av foumlrluster

bull Tomgaringngsfoumlrluster ][WPtomgaringng bull Belastningsfoumlrluster ][WPbelastning bull Reaktiva foumlrluster [var]foumlrlustQ

Dessa foumlrluster beskrivs under respektive rubrik nedan

621 Tomgaringngsfoumlrluster

Tomgaringngsfoumlrlusterna i en transformator aumlr helt oberoende av den anslutna lasten Dessa beror istaumlllet helt paring transformatorns storlek desto stoumlrre transformator desto stoumlrre tomgaringngsfoumlrluster En tillaumlmpbar tumregel aumlr att tomgaringngsfoumlrlusterna aumlr i storleksordningen 02 procent utav transformatorns maumlrkeffekt (Lindahl 2006) Foumlr en transformator med maumlrkeffekten 200 kVA kommer saringledes tomgaringngsfoumlrlusterna vara

23

WPtomgaringng 4002000000020 =sdot=

Tomgaringngsfoumlrlusterna aumlr saring smaring i foumlrharingllande till transformatorns maumlrkeffekt att de i maringnga sammanhang antas vara foumlrsumbara

622 Belastningsfoumlrluster

Belastningsfoumlrlusterna i en transformator beror av hur stor belastningsgraden aumlr En tumregel aumlr att vid full last aumlr belastningsfoumlrlusterna i storleksordningen 1 procent av transformatorns maumlrkeffekt (Lindahl 2006) Foumlr en transformator med maumlrkeffekten 200 kVA kommer saringledes belastningsfoumlrlusterna att vara

WPbelastning 2000200000010 =sdot=

Aumlven belastningsfoumlrlusterna aumlr foumlrharingllandevis smaring jaumlmfoumlrt med transformatorns maumlrkeffekt Som har naumlmnts tidigare goumlrs ibland approximationen ex asymp ek och er = 0 vilket betyder att ingen haumlnsyn tas till de aktiva foumlrlusterna utan enbart till de reaktiva foumlrlusterna

623 Reaktiva foumlrluster

De stoumlrsta och inte foumlrsumbara foumlrlusterna i en transformator aumlr de reaktiva foumlrlusterna Naumlr dessa foumlrluster beraumlknas antas tomgaringngsfoumlrlusterna vara foumlrsumbara och att transformatorn aumlr fullt belastad Belastningsfoumlrlusterna antas vara 1 procent utav transformatorns maumlrkeffekt vilket ger en foumlrlust paring 2000 W enligt tidigare beraumlkning Foumlr att kunna beraumlkna de reaktiva foumlrlusterna foumlr en 200 kVA transformator behoumlvs uppgifter om re och xe Dessa aumlr haumlmtade fraringn en standard 200 kVA transformator hos EON Elnaumlt

Foumlrharingllandet ggre

e

r

x 331783

asymp= visar sedan hur stora de reaktiva foumlrlusterna aumlr i

foumlrharingllande till de aktiva foumlrlusterna I detta fall aumlr de reaktiva foumlrlusterna cirka tre garingnger stoumlrre aumln de aktiva foumlrlusterna De reaktiva foumlrlusterna i en 200 kVA transformator aumlr daumlrmed i storleksordningen

var600020003 kQ foumlrlust =sdotasymp Detta betyder att den reaktiva foumlrlusten i en 200 kVA transformator aumlr cirka 3 procent av dess maumlrkeffekt (Johansson 2006)

24

7 Det mobila reservkraftverket De mobila reservkraftverk som aumlr taumlnkta att anvaumlndas i mellanspaumlnningsnaumltet aumlr i storleksordningen 100-800 kVA daumlr de flesta aumlr utrustade med en synkrongenerator Teoretiskt innebaumlr detta bland annat att generatorns foumlrmaringga att producera alternativt konsumera reaktiv effekt kan styras Ska generatorn leverera reaktiv effekt till elnaumltet ska I m gt Im0 och kallas daring foumlr oumlvermagnetiserad medan om den ska konsumera reaktiv effekt ska I m lt Im0 och kallas daring foumlr undermagnetiserad Rent praktiskt styrs magnetiseringsstroumlmmen av generatorns spaumlnningsregulator som i sin tur maumlter naumltspaumlnningen (Alfredsson och Cronqvist 1996) Ses detta ur en teoretisk synvinkel bestaumlms magnetiseringsbehovet av sambandet 71 nedan

0m

m

n

r

I

I

U

E= (71)

daumlr Er inducerad emk (fas till jord) V Un generatorns maumlrkspaumlnning V I bild 71 visas ovanstaringende storheter i en schematisk bild oumlver en synkrongenerator

Bild 71 Schematisk bild oumlver en synkrongenerator

Den aktiva effekten P i en synkronmaskin paringverkas inte av aumlndringar som t ex naumltspaumlnningsvariationer eller variationer av emkn utan bestaumlms av den mekaniska axeleffekten som motorn levererar Den aktiva effekten beraumlknas med hjaumllp av samband 72 nedan

d

fr

X

UEP

Θsdotsdotsdot=

sin3 [ ]W (72)

Som tidigare naumlmnts kommer den inducerade emkn Er att foumlraumlndras daring magnetiseringsstroumlmmen Im varieras Foumlr att foumlrhindra att den aktiva effekten P foumlraumlndras samtidigt som magnetiseringsstroumlmmen Im varieras kommer samtidigt belastningsvinkeln Θ att aumlndras

25

Naumlr det gaumlller den reaktiva effekten Q saring aumlr den vid en konstant naumltspaumlnning till stor del beroende av den inducerade emk Er men aumlven till en mindre del av den aktiva effektens storlek Denna ger upphov till en del av den reaktiva spaumlnningen (XdIa) vilken svarar direkt mot den aktiva stroumlmmen Iacosφ och denna kraumlver en viss reaktiv effekt Den reaktiva effekten beraumlknas genom samband 73 nedan

d

fr

d

f

X

UE

X

UQ

Θsdotsdotsdotminus

sdot=

cos33 2

[ ]var (73)

daumlr Qlt0 oumlvermagnetisering Qgt0 undermagnetisering Foumlr att se hur alla storheter haumlnger samman visas tvaring olika visardiagram i bild 72 ett foumlr oumlvermagnetisering och ett foumlr undermagnetisering I baringda visardiagrammen aumlr statorstroumlmmen Ia riktstorhet (Alfredsson och Cronqvist 1996)

Bild 72 Visardiagram foumlr oumlver- respektive undermagnetisering

Foumlr en synkrongenerator finns det ett antal begraumlnsningar naumlr det gaumlller dess foumlrmaringga att producera och konsumera effekt Dessa begraumlnsningar aumlr naturligtvis vaumlsentliga att kaumlnna till innan ett reservelverk kopplas in och ensamt ska foumlrse en anlaumlggning med elenergi Naumlr det gaumlller synkrongeneratorer finns det fyra stabilitetsgraumlnser som generatorn maringste haringlla sig inom foumlr att generatorn ska fungera paring avsett vis (Samuelsson 2006) De fyra stabilitetsgraumlnserna aumlr

1 Rotorns uppvaumlrmningsgraumlns bestaumlmmer |E|max 2 Statorns uppvaumlrmningsgraumlns bestaumlmmer |S|max och |IA|max 3 Motorns maximala axeleffekt bestaumlmmer Pmax 4 Generatorns laumlgsta magnetisering bestaumlmmer |E|min

Foumlr att aringskaringdliggoumlra hur ovanstaringende stabilitetsgraumlnser paringverkar generatorns effektgraumlnser har dessa ritats in i ett saring kallat kapabilitetsdiagram Detta visas i bild 73 nedan

26

Bild 73 Kapabilitetsdiagram foumlr en synkrongenerator

I bild 73 ovan visar den markerade ytan arbetsomraringdet foumlr generatorn Begraumlnsningslinjerna ett och tvaring aumlr satta foumlr att inte temperaturen i rotor respektive stator ska bli foumlr houmlga och foumlrstoumlra generatorn Som kan ses i bild 73 ovan begraumlnsar dessa baringde generatorns moumljlighet till att leverera aktiv respektive reaktiv effekt samt att absorbera reaktiv effekt utanfoumlr det markerade omraringdet Skaumlrningspunkten mellan begraumlnsningslinje ett och tvaring anger normalt generatorns maumlrkdriftdata naumlr det gaumlller levererad aktiv- och reaktiv effekt Anledningen aumlr att dessa baringda linjers skaumlrningspunkt motsvarar ett optimum foumlr levererad aktiv- och reaktiv effekt Begraumlnsningslinje tre markerar den maximala aktiva effekt motorn kan laumlmna paring axeln som sammankopplar motor och generator Den fjaumlrde och sista begraumlnsningslinjen visar generatorns laumlgsta magnetisering foumlr att kunna fasas paring elnaumltet Aumlr magnetiseringen laumlgre riskeras ett saring kallat ur fas-fall farings vilket betyder att generatorn inte kommer arbeta vid samma faslaumlge som det elnaumlt den ansluts till Arbetar inte generatorn vid samma faslaumlge som elnaumltet maringste den kopplas bort och kommer saringledes inte att tillfoumlra naringgon elenergi till det anslutna elnaumltet vilket aumlr dess normala uppgift Naumlr ett mobilt reservkraftverk ansluts till ett elnaumlt och ensamt ska foumlrse anlaumlggningen med elenergi aumlr det viktigt att den aktiva och reaktiva effekten aldrig kommer utanfoumlr det markerade omraringdet i bild 73 Skulle detta haumlnda kommer med stoumlrsta sannolikhet reservkraftverkets effektskydd loumlsa ut med resultatet att elleveransen upphoumlr omedelbart ABB som aumlr en av landets ledande tillverkare av reservkraftverk har ett stoumlrre utbud av olika storlekar och modeller men anvaumlnder enbart synkrongeneratorer fraringn Stamford Dessa generatorer aumlr inte konstruerade foumlr att kunna absorbera reaktiv effekt De generatorer som levereras med reservkraftverken fraringn ABB i dag kan alltsaring

27

enbart arbeta med induktiva laster vilket betyder att ledningen inte faringr generera mer reaktiv effekt aumln vad lasten konsumerar (Hagelin 2006) Detta kommer saringledes att bli viktigt att taumlnka paring naumlr en liten last tillsammans med en laumlngre mellanspaumlnningskabel ansluts till ett reservkraftverk och ensamt ska foumlrse anlaumlggningen med elenergi Skulle kabeln generera mer reaktiv effekt aumln vad kunderna foumlrbrukar innebaumlr det att generatorn hamnar i den nedre halvan i bild 73 vilket innebaumlr att generatorn maringste konsumera reaktiv effekt Detta betyder att laringnga mellanspaumlnningskablar tillsammans med smaring effektuttag kommer bli en begraumlnsande faktor vid oumlverfoumlring av reservkraft i mellanspaumlnningelnaumltet

28

8 Beraumlkning av effektbehov och ledningslaumlngd Foumlr att faring en uppfattning om hur laringnga straumlckor elenergin fraringn reservkraftverken kan oumlverfoumlras presenteras i detta kapitel tvaring olika fall dels ett generellt dels ett verkligt naumlt Anledningen till att denna uppdelning aumlr gjord aumlr foumlr att foumlrst se hur laumlngden paring mellanspaumlnningsledningen paringverkar det mobila reservelverket generellt Det verkliga naumltet kommer sedan att ge en indikation paring hur det skulle se ut i ett naumlt daumlr vinsten hade varit stor om man kunde oumlverfoumlra reservkraften i mellanspaumlnningsnaumltet Foumlr att kunna goumlra noumldvaumlndiga beraumlkningar har tre olika program anvaumlnts Facilplus Spartial Excel och PSSE

81 Beraumlkningsprogram program

811 Facilplus Spatial

Facilplus Spatial aumlr ett naumltinformationssystem som anvaumlnds inom energibranschen och aumlr framtaget av ABB och Digpro AB Systemet finns i flera olika utfoumlrande beroende paring vad det ska anvaumlndas till Flera elnaumltsfoumlretag daumlribland EON Elnaumlt anvaumlnder sig av detta system som heter Facil SpatialE I systemet finns ett antal olika digitala kartor daumlr alla komponenter aumlr inritade enligt sina verkliga koordinater Paring EON Elnaumlt aumlr aumlven systemet kopplat till driftoumlvervakningssystemet Eldorado och affaumlrssystemet SAP I och med kopplingen till SAP finns noumldvaumlndiga kunduppgifter som t ex var kunden aumlr ansluten samt hur stor elfoumlrbrukningen aumlr per aringr Effektberaumlkning I Facilplus finns moumljligheten att goumlra effektberaumlkningar foumlr t ex en naumltstation Detta kan goumlras i och med att energifoumlrbrukningen per aringr finns att tillgaring via SAP Naumlr energifoumlrbrukningen per aringr aumlr kaumlnd kan belastningen P approximativt beraumlknas genom att anvaumlnda Velanders metod (Petterson och Blomqvist 1986)

WkWkPVelander sdot+sdot= 21 [ ]kW (81)

daumlr W energiuttaget aringrkWh k1 konstant k2 konstant Konstanterna k1 och k2 aumlr erfarenhetsmaumlssigt erharingllna konstanter som varierar mellan olika belastningar som beraumlknas med hjaumllp av maumltningar i befintligt elnaumlt I bilaga 1 visas EON Elnaumlts samtliga Velander konstanter foumlr alla deras kundkategorier Foumlr att sedan beraumlkna den reaktiva effekten Q anvaumlnds samband 82 nedan

ϕtansdot= PQ [ ]vark (82)

daumlr φ beraumlknas med hjaumllp av effektfaktorn cos φ som aumlr uppskattad foumlr olika typer kunder och varierar mellan 085-098 som kan ses i bilaga 1

29

812 Excel

Foumlr att se hur ett elnaumlt kommer att paringverka ett reservkraftverk behoumlver ett antal parametrar beraumlknas och det goumlrs i Excel I och med att elnaumltet till viss del aumlr foumlrenklat goumlrs endast beraumlkningar foumlr mellanspaumlnningsledningar och transformatorer Ledningar De parametrar som behoumlver beraumlknas foumlr mellanspaumlnningsledningarna aumlr resistansen Rledning reaktansen Xledning och susceptansen Bledning Hur dessa beraumlkningar aumlr gjorda visas i kapitel 53 Transformatorer Foumlr transformatorer behoumlvs enbart vaumlrde paring dess resistans RT och reaktans XT beraumlknas Hur dessa beraumlkningar aumlr gjorda visas i kapitel 6

813 Beraumlkningar PSSE

PSSE aumlr ett planeringsprogram foumlr elektrisk oumlverfoumlring som aumlr framtaget och utvecklat av Siemens PTI Foumlrsta utgaringvan av programmet kom 1976 och i dag anvaumlnds det i 123 laumlnder vaumlrlden oumlver (Siemens PTI 2006) Programmet har anvaumlnts till att rita upp och beraumlkna baringde verkliga och generella elnaumlt foumlr att paring ett tydligt saumltt kunna se hur laumlngden paring mellanspaumlnningsledningarna paringverkar ett mobilt reservkraftverk Naumlr beraumlkningar i PSSE goumlrs behoumlver en resistans R en reaktans X och en susceptans B anges foumlr varje ledning medan det raumlcker med en resistans och en reaktans foumlr transformatorerna Alla storheter maringste sedan goumlras om till enheten per unit (PU) Detta goumlrs enligt sambanden 83 84 85 nedan

2bas

basUP

U

SRR sdot= Ω [ ]UP (83)

2bas

basUP

U

SXX sdot= Ω [ ]UP (84)

2bas

basSUP

U

SBB sdot= [ ]UP (85)

Tillsammans med ledningarnas och transformatorernas inparametrar laumlggs lasten in paring laumlmplig skena Programmet aumlr uppbyggt saring att alla inparametrar anges i en sk sav-fil daumlr all data finns Till detta kopplas en schematisk bild daumlr elnaumltet ritas upp en sk sld-fil Naumlr sedan programmet ska utfoumlra beraumlkningarna saring synkroniseras de baringda filerna med varandra och resultaten presenteras i den schematiska bilden

30

Reaktivt effekttutag vid olika laster

-100

-80

-60

-40

-20

0

20

40

60

80

100

120

2 4 6 8 10

Ledningslaumlngd (km)

Reakti

vt

eff

ektu

ttag

(kvar)

Luftlednig P=150 kW

Kabel P=150 kW

Kabel P=100 kW

Kabel P=50 kW

82 Generellt elnaumlt

Foumlr att faring en god uppfattning om hur stort geografiskt omraringde ett mobilt reservkraftverk med varierande storlek kan hantera foumlr en given belastning har ett generellt elnaumlt anvaumlnts Det generella elnaumltet aumlr uppbyggt i PSSE enligt bild 81 nedan

Bild 81 Generellt elnaumlt uppbyggt i PSSE

Som kan ses i bild 81 ovan bestaringr det generella elnaumltet av en matande respektive en mottagande naumltstation som foumlrbinds med en mellanspaumlnningsledning I den matande naumltstationen har en relativt stor transformator installerats saring att den inte kommer att bli en begraumlnsande faktor I den mottagande naumltstationen aumlr transformatorn dimensionerad foumlr att klara lasten Som tidigare visats i rapporten aumlr det laumlngden paring mellanspaumlnningsledningen som kommer att spela en stor roll daring den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckningen ska bestaumlmmas Foumlr att tydligt visa storleksskillnaden i det kapacitiva bidrag som en kabel ger upphov till jaumlmfoumlrt med en luftledning har ovanstaringende naumlt ritats upp i PSSE Foumlr att PSSE ska kunna utfoumlra beraumlkningarna behoumlver ett antal parametrar matas in i programmet Dessa har beraumlknats i ett Excel-blad som visas i bilaga 3 Eftersom det mobila reservkraftverket inte kan absorbera reaktiv effekt aumlr den aumlr moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan dels beroende av hur mycket reaktiv effekt ledningen genererar dels hur stort det reaktiva effektuttaget ur anlaumlggningen aumlr Detta betyder att desto houmlgre reaktiva effektuttaget aumlr desto laumlngre aumlr moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan I exemplet nedan har den aktiva lasten satts till 50 100 respektive 150 kW och med en effektfaktor lika med 085 Resultaten fraringn beraumlkningarna visas i bild 82 nedan

Bild 82 Belastningsstorlekens inverkan paring den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan

31

Enligt EON Elnaumlts indelning av kundkategorier som presenteras i bilaga 1 kan det utlaumlsas att effektfaktorn foumlr de olika kundkategorierna varierar mellan 085 ndash 098 Genom att anvaumlnda effektfaktorn 085 som i exemplet ovan kommer lasten foumlrbruka relativt mycket reaktiv effekt vilket betyder att den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan kommer att bli laringng Hade daumlremot effektfaktorn 098 anvaumlnts skulle lasten i princip inte foumlrbruka naringgon reaktiv effekt alls vilket skulle minska den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan radikalt Anvaumlndandet av effektfaktorn 085 ger saringledes det mest gynnsamma fallet Hur stor inverkan effektfaktorn har paring den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan visas i bild 83 Raumlkneexemplet aumlr utfoumlrt paring samma saumltt som exemplet ovan foumlr kabeln med belastningen 50 kW Den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan har istaumlllet beraumlknats foumlr fyra olika effektfaktorer 085 090 095 och 098

Reaktivt effektuttag vid cos fi variation foumlr en kabel med belastningen 50 kW

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

1 2 3 4

Ledningslaumlngd (km)

Reati

vt

eff

ektu

ttag

(kvar)

cos fi=085

cos fi=090

cos fi=095

cos fi=098

Bild 83 Effektfaktorns inverkan paring den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan

821 Konsekvenser foumlr reservkraft

Som tydligt kan ses i bild 82 kommer kabeln generera avsevaumlrt mycket mer reaktiv effekt aumln luftledningen och daumlrmed minska den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan Det kan konstateras att storleken paring lasten och effektfaktorn kommer spela en stor roll daring den maximala oumlverfoumlringsstraumlckan foumlr kabeln ska bestaumlmmas Daumlrmed aumlr det svaringrt att ange naringgon generell laumlngdbegraumlnsning foumlr kabelalternativet men aumlr lasten saring laringg som 50 kW med effektfaktorn 085 kommer den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan vara mindre aumln tre kilometer Daumlremot foumlr luftledningen som endast genererar en liten maumlngd reaktiv effekt kommer inte storleken paring lasten och effektfaktorn vara avgoumlrande foumlr den maximala oumlverfoumlringsstraumlckan Med tanke paring att reservelverken fraringn ABB inte kan ta hand om naringgot reaktivt oumlverskott aumlr det sjaumllvklart av stor vikt att mellanspaumlnningsledningen inte genererar mer reaktiveffekt aumln vad lasten konsumerar Av detta generella exempel kan slutsatsen dras att smaring reaktiva uttag i kombination med laringnga mellanspaumlnningskablar kan komma begraumlnsa oumlverfoumlringsstraumlckan avsevaumlrt jaumlmfoumlrt med mellanspaumlnningsluftledningar

32

83 Verkligt elnaumlt

Foumlr att faring en ungefaumlrlig uppfattning om hur stort geografiskt omraringde ett mobilt reservkraftverk kan hantera foumlr en given belastning har aumlven beraumlkningar utfoumlrts foumlr ett verkligt naumlt Anledningen till detta aumlr att faring saring stor verklighetsfoumlrankring som moumljligt De mobila reservkraftverk som aumlr taumlnkta att anvaumlndas aumlr i storleksordningen 100 ndash 800 KVA vilket betyder att baringde lastuttaget och oumlverfoumlringsstraumlckan kommer att bli begraumlnsad Det verkliga elnaumltet kommer att ge en indikation paring hur det kan taumlnkas se ut i ett verkligt elnaumlt daumlr det reaktiva effektuttaget aumlr relativt litet och oumlverfoumlringsstraumlckan relativt laringng Eftersom de mobila reservkraftverken som aumlr taumlnkta att anvaumlndas aumlr relativt smaring effektmaumlssigt kommer de inte klara av de laster som farings i taumltorter om ett par naumltstationer kopplas samman De elnaumlt som kommer att ingaring i beraumlkningarna kommer daumlrfoumlr vara ett landsbygdsnaumlt daumlr belastningen aumlr laringg och utspridd oumlver ett stoumlrre geografiskt omraringde Det aumlr aumlven i landsbygd det aumlr mest intressant med reservkraft paring grund av avsaknaden av omkopplingsmoumljligheter Det elnaumlt som slutligen valdes i samraringd med Christer Eliasson naumltplanerare paring EON Elnaumlt var ett relativt nytt kabelnaumlt i Loumlnsboda (LBA) i nordoumlstra Skaringne daumlr EON Elnaumlt har foumlrberett ett par markstationer foumlr anslutning av mobil reservkraft (Eliasson 2006) Anledningen aumlr att belastningarna aumlr relativt smaring och foumlrdelade paring flera mindre transformatorstationer med litet stoumlrre inboumlrdes avstaringnd I ett saringdant naumlt som finns i LBA fack 4 kommer vinsten att bli stor om EON Elnaumlt endast behoumlver ansluta ett mobilt elverk istaumlllet foumlr sju Foumlr det utvalda kablade elnaumltet har beraumlkningar genomfoumlrts enligt den tidigare beskrivna beraumlkningsgaringngen Fraringn Facilplus har kartan med inritade ledningar och naumltstationer haumlmtas den visas i bilaga 4 Som kan ses paring kartan aumlr detta ett glesbyggdsomraringde med lite stoumlrre avstaringnd mellan naumltstationerna I bilaga 5 visas normalkopplingsschemat foumlr LBA fack 4 som tydligare visar hur naumltstationerna aumlr foumlrbundna med varandra I bilaga 6 visas det Excel-blad daumlr alla inparametrar som maringste anges i PSSE aumlr beraumlknade och sammanstaumlllda Naumlr beraumlkningen vaumll aumlr gjord i PSSE visas alla resultaten i de schematiska filerna se bilaga 7 Beraumlkningarna aumlr gjorda baringde foumlr elnaumltet saring som det ser ut i dag men aumlven paring samma elnaumlt daring all kabel ersatts med oisolerad samt isolerad luftledning med motsvarande ledningsarea Eftersom kapacitansen per kilometer aumlr i princip lika stor foumlr baringde oisolerad och isolerad luftledning kommer dessa anses vara likvaumlrdiga naumlr det gaumlller lednings reaktiva generering Baringda fallen har samma totala ledningslaumlngd vilken aumlr 6775 meter men som har naumlmnts tidigare skiljer luftledning sig aringt jaumlmfoumlrt med kabel daring det gaumlller generering av reaktiv effekt Resultatet presenteras i bild 84 nedan

33

LBA-fack 4

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90k

Va

r Kabel

Oisolerad luftledning

Isolerad luftledning

Bild 84 Reaktivt effektuttag i LBA ndash fack 4

Som kan ses i bild 84 ovan behoumlver generatorn endast generera knappt 20 kvar om det befintliga kabelnaumltet anvaumlnds vid topplast ty Velanders metod ger topplasten Vid laringglasttillfaumlllen exempelvis sommar skulle det reaktiva effektuttaget fraringn kunderna raumlcka till att taumlcka det reaktiva oumlverskottet fraringn kabeln Daumlrmed kan det haumlnda att vid vissa lasttillfaumlllen inte aumlr moumljligt att reservkraftsmata LBA fack 4 Skulle i staumlllet kabelnaumltet ersaumlttas med ett likvaumlrdigt luftledningsnaumlt kommer generatorn behoumlva generera drygt 80 kvar Anledningen till detta aumlr som sagts och visats tidigare att en kabel genererar avsevaumlrt mycket mer reaktiv effekt aumln en luftledning Skulle kablarna generera mer reaktiv effekt aumln vad kunderna foumlrbrukar skulle anlaumlggningen inte kunna anslutas till ett mobilt reservkraftverk Hade det daumlremot funnits reservelverk i laumlmplig storlek paring marknaden som hade kunnat undermagnetiseras och daumlr med att ta hand om det reaktiva oumlverskott som skapats av kablarna hade situationen varit en annan Som situationen aumlr i dag maringste en viss foumlrsiktighet tillaumlmpas daring lasten aumlr liten och oumlverfoumlringsstraumlckan aumlr lite laumlngre i ett kablat mellanspaumlnningsnaumltet Skulle daumlremot elnaumltet i LBA - fack 4 varit ett luftledningsnaumlt hade inte denna begraumlnsning funnits Sammanfattningsvis kan det i detta fall konstateras att det kablade elnaumltet aumlr att foumlredra framfoumlr mot luftledningsalternativet Laumlgre braumlnslekonsumtion samt moumljlighet till ett houmlgre aktivt effektuttag aumlr naringgra av foumlrdelarna

34

9 Ekonomisk jaumlmfoumlrelse Foumlr att faring en indikation paring hur det ekonomiska utslaget kommer att se ut daring ett mellanspaumlnningsnaumltet anvaumlnds foumlr oumlverfoumlring av reservkraft har ett raumlkneexempel staumlllts upp i det tidigare anvaumlnda elnaumltet LBA-fack 4 I exemplet har sju olika fall jaumlmfoumlrts med varandra dessa aumlr

bull Oisolerad luftledning utan reservkraft bull Oisolerad luftledning med reservkraft bull Isolerad luftledning utan reservkraft bull Isolerad luftledning med reservkraft bull Kabel utan reservkraft bull Kabel med reservkraft bull Befintlig luftledning som senare ersaumltts med kabel med reservkraft

Nedan visas en foumlrklaring till de parametrar som finns med i raumlkneexemplet Dessa aumlr uppdelade i fasta respektive roumlrliga kostnader vilka summeras ihop foumlr respektive fall De fasta kostnaderna aumlr summan av de aringrliga kapital- och underharingllskostnaderna medan de roumlrliga kostnaderna aumlr kostnader foumlr reservkraft samt avbrottsersaumlttning Dessa aumlr direkt beroende av det aktuella elnaumltets avbrotts- respektive felfrekvens I denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse har alla administrativa kostnader foumlrsummats och ingen haumlnsyn har tagits till hur varumaumlrket skadas av t ex laringnga elavbrott

91 Foumlrklaring till den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen

911 Fasta kostnader

Investeringskostnad per km Investeringskostnaden avser endast mellanspaumlnningsnaumltet vilken varierar mellan olika ledningstyper Kostnaderna aumlr haumlmtade ifraringn EBR (P1) 2006 I det verkliga elnaumltet (LBA) minskar ledningsarean laumlngre ut vilket det inte kommer tas naringgon haumlnsyn till i den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen daumlr samma area har anvaumlnts till hela straumlckan Anledningen till detta aumlr att kostnaden foumlr att garing upp eller ner ett steg i area foumlr respektive ledningstyp aumlr relativt liten Alla beraumlkningar har daumlrfoumlr gjorts foumlr en representativ ledningsarea 95 mm2 Total investeringskostnad Denna visar den totala investeringskostnaden foumlr hela ledningsstraumlckan det vill saumlga kostnaden per kilometer ledning garingnger det verkliga elnaumltets laumlngd (LBA) Kapitalkostnad Investeringskostnaden som goumlrs i ett elnaumlt genererar en kostnad foumlr det kapital som aumlr investerat EON Elnaumlt tillaumlmpar en kalkylraumlnta paring 8 procent

35

Aringrlig kostnad EON Elnaumlt skriver av sina anlaumlggningar paring 40 aringr vilket ger en aringrlig kostnad genom att dela investeringskostnaden med avskrivningstiden Underharingllskostnad Underharingllskostnaden foumlr baringde oisolerad - och isolerad luftledning aumlr satt till 2 procent av investeringskostanden Foumlr jordkabel aumlr den satt till 02 procent Summa fast aringrlig kostnad Denna kostnad visar vad den aringrliga fasta kostnaden kommer vara foumlr ett elnaumlt Denna inkluderar saringledes enbart avskrivningar och underharingllskostnader

912 Roumlrliga kostnader

Avbrottsfrekvens Denna beskriver hur maringnga avbrott en viss ledningstyp har per aringr och per 100 km ledning Foumlr oisolerad luftledning aumlr antalet fel uppdelat i kvarstaringende- respektive oumlvergaringende fel Kvarstaringende fel betyder att felet maringste aringtgaumlrdas fysiskt och behoumlver sektioneras bort foumlr reparation De kvarstaringende felen aumlr 2 stycken per aringr och 100 km ledning (Roos 2005) Oumlvergaringende fel kan exempelvis vara en aringterinkoppling som orsakats av ett traumld som stoumltt till en ledning vid blaringsigt vaumlder Eftersom de oumlvergaringende felen aumlr kortvariga kommer det aldrig bli aktuellt att ansluta reservkraft i samband med dessa fel Daumlrmed tas dessa fel inte med i avbrottsfrekvensen Foumlr isolerad luftledning har de kvarstaringende felen satts till tvaring tredjedelar av avbrottsfrekvensen foumlr oisolerad luftledning (Kristiansson 2006) Foumlr kabel aumlr antalet fel uppdelade i inre fel i kabeln t ex treeing och fel som aumlr orsakade paring grund av yttre aringverkan t ex graumlvskador Eftersom baringda typerna av fel kommer resultera i ett avbrott i elleveransen summeras dessa till en gemensam avbrottsfrekvens foumlr kabel Inre fel aumlr satt till 02 och yttre fel aumlr satt 04 vilket betyder att den gemensamma avbrottsfrekvensen aumlr satt till 06 fel per aringr och 100 km kabel (Roos 2005) Felfrekvens Felfrekvensen aumlr framtagen paring foumlljande saumltt samtliga kunder som drabbats av mellanspaumlnningsfel laumlngre aumln tre minuter hos Svensk Energis medlemsfoumlretag dvs DARWin rapporterade under 2004 har tagits fram Av dessa har 75 procent ansetts kunna haumlnfoumlras till landsbygdselnaumlt Ur denna aringterstaringende stora volym har de mellanspaumlnningsfel som orsakat utebliven elleverans i tidsintervallen 12-lt24 samt gt=24 timmar sorterats ut Antalet fel som oumlverstiger 24 timmar oavsett laumlngd aumlr saring faring att de har summerats i en enda grupp Genom att dividera summan utsorterade fel med samtliga fel erharinglls felfrekvensen foumlr respektive tidsintervall Som kan ses i raumlkneexemplet i bilaga 8 aumlr dessa mycket smaring

36

Avbrottsersaumlttning Avbrottskostnaden foumlr respektive tidsintervall aumlr tagen fraringn den tabell 21 i denna rapport Foumlr att baumlttre avspegla den verkliga bilden i LBA fack 4 har 50 av de 60 kunderna placerats i kategorin smaringhus 16 A och resterande 10 kunder i gruppen smaringhus 20 A Driftkostnad reservelverk och fast kostnad elverk Dessa kostnader aumlr tagna fraringn EON Elnaumlts egen utredning om reservkraftberedskap (NUT 051016-001) Baringda kostnadsposterna avser hyra av reservelverk som ansluts paring traditionellt saumltt det vill saumlga ett reservelverk till varje naumltstation I denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse har driftkostnaden antagits vara den samma daring ett mobilt reservkraftverk anvaumlnds och elenergin oumlverfoumlrs i mellanspaumlnningsnaumltet Den fasta kostnaden antas daumlremot vara en femtedel saring stor daring ett reservelverk i snitt antas kunna foumlrsoumlrja fem naumltstationer daring elenergin oumlverfoumlrs i mellanspaumlnningsnaumltet Drifttimmar felkategori Drifttimmarna avser de antal timmar som reservelverken aumlr i drift vid respektive felkategori Dessa drifttimmar aumlr uppskattade till en genomsnittligt rimlig tidsperiod Uppskattningen aumlr gjord saring att reservelverket har anslutits och boumlrjat leverera elenergi i snitt tvaring till fyra timmar innan naringgon kund har varit spaumlnningsloumls i 12 timmar Naumlr vaumll kunderna faringtt tillbaka elleveransen med hjaumllp av ett reservkraftverk kommer inte det skadade elnaumltet behoumlva aringterstaumlllas i funktionsdugligt skick snarast moumljligt Kopplas daumlremot inte ett reservelverk in och aringterupptar elleveransen maringste elnaumltet aringterstaumlllas till funktionsdugligt skick snarast Daumlrmed antas det att tiden foumlr aringterstaumlllning kommer vara laumlngre om inte ett reservkraftverk ansluts Paring grund av ovanstaringende resonemang anses reservelverkets drifttid i snitt vara laumlngre aumln den avbrottstid som farings om inte reservelverket anslutits Drifttimmarna aumlr bestaumlmda saring att reservelverket i snitt boumlrjar leverera elenergi 9 timmar efter felet uppkom och aumlr daumlrefter i drift hela tidsperioden i respektive felfrekvens det vill saumlga efter 12 respektive 24 timmar Antal fel per aringr som oumlverstiger 12 h i LBA - fack 4 Denna aumlr beraumlknad paring foumlljande saumltt

( )2412100

FFLL

AF +sdotsdot

aringr

st (91)

daumlr AF Avbrottsfrekvensen foumlr luftledning respektive kabel (st100kmaringr) LL Ledningslaumlngden avser LBA - fack 4 (km) F12 Felfrekvensen efter 12 h vid mellanspaumlnningsfel enligt Darwin

driftstoumlrningsstatistik 2004 Svensk Energi F24 Felfrekvensen efter 24 h vid mellanspaumlnningsfel enligt Darwin

driftstoumlrningsstatistik 2004 Svensk Energi

37

Avbrottskostnad Avbrottskostnaden avser den kostnad som uppstaringr pga fel i mellanspaumlnningsnaumltet varje aringr I alternativet utan reservkraft uppstaringr kostnaden genom avbrottsersaumlttning till de kunder som drabbats av elavbrott laumlngre aumln 12 timmar I alternativet med reservkraft uppstaringr kostnaden genom att reservkraft installeras och samtliga kunder aringterfaringr elleveransen Reservkraften som installeras har som sagts tidigare en fast och en roumlrlig kostand Avbrottskostnaden beraumlknas enligt nedan Utan reservelverk

( ) AKAFAFLL

AF sdotsdot+sdotsdotsdot 24241212100

(kraringr) (92)

Med reservelverk

( )

AKFKFFLL

AF

AKDKDTFDTFLL

AF

sdotsdot+sdotsdot

+sdotsdotsdot+sdotsdotsdot

)2412(100

24241212100 (kraringr) (93)

daumlr A12 avbrottskostnaden i LBA efter 12 h (kr) A24 avbrottskostnaden i LBA efter 24 h (kr) DK driftkostnad reservelverk (krh) AK antalet kunder i LBA (st) FK fast kostnad foumlr reservelverk per kund (kr) DT drifttid foumlr reservkraftverken (h)

913 Summa kostnader per aringr Denna kostnad aumlr framtagen genom att kostnaderna foumlr den fasta- och roumlrliga delen summerats Resultatet visar vilket av alternativen som aumlr det mest ekonomiskt gynnsamma

92 Resultat

Sjaumllva beraumlkningen aumlr gjord i Excel och visas i bilaga 8 I tabell 91 nedan visas en sammanstaumlllning av de fasta roumlrliga samt summa kostnader ifraringn den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen Beraumlkningen aumlr gjord foumlr sju stycken olika fall

1 Nybyggnation av oisolerad luftledning utan anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

2 Nybyggnation av oisolerad luftledning med anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

3 Nybyggnation av isolerad luftledning utan anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

4 Nybyggnation av isolerad luftledning med anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

38

5 Nybyggnation av jordkabelanlaumlggning utan anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

6 Nybyggnation av jordkabelanlaumlggning med anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

7 Befintlig avskriven luftledning staringr kvar 20 aringr foumlr att sedan ersaumlttas med jordkabel I detta fall foumlrlaumlngs avskrivningstiden med 20 aringr i foumlrharingllande till de sex tidigare fallen Reservkraft anvaumlnds vid oplanerade elavbrott under hela perioden

Tabell 91 Kostnadsjaumlmfoumlrelse Fasta kostnader

(kraringr)

Roumlrliga kostnader

(kraringr)

Summa kostnader

(kraringr)

Fall 1 54 200 2 54 202 Fall 2 54 200 5 54 205 Fall 3 64 300 2 64 302 Fall 4 64 300 4 64 304 Fall 5 48 400 1 48 401 Fall 6 48 400 2 48 402 Fall 7 39 900 3 39 903 Som kan ses i tabell 91 ovan aumlr de fasta kostnaderna avsevaumlrt mycket stoumlrre aumln de roumlrliga Anledningen till detta aumlr att andelen elavbrott som oumlverstiger 12 timmar aumlr utslaget paring 75 procent av alla elavbrott vilka daring blir vaumlldigt faring och orsakar daumlrmed smaring kostnader totalt sett Som kan ses i den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen aumlr det i dagslaumlget inte loumlnsamt i naringgot av fallen att anvaumlnda reservkraft vid oplanerade elavbrott Det ska dock poaumlngteras att efter 1 januari 2011 aumlr det inte laumlngre tillaringtet att oplanerade elavbrott oumlverstiger 24 timmar Landets naumltaumlgare kommer daring inte kunna jaumlmfoumlra kostnader foumlr t ex reservkraft med kostnader foumlr avbrottsersaumlttning De kommer istaumlllet att bli tvungna att hitta loumlsningar som undviker dessa laringngvariga elavbrott Reservkraft i mellanspaumlnningsnaumlt erbjuder en saringdan loumlsning Som kan ses i denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse aumlr det mest loumlnsamt att laringta befintlig avskriven luftledning staring kvar 20 aringr som sedan ersaumltts med kabel foumlljt av att direkt ersaumltta samma luftledning med kabel Baringda dessa alternativ foumlrutsaumltter att ledningen aumlr framdragen saring att det paring ett enkelt saumltt garingr att foumlrlaumlgga kabeln i marken Om inte saring aumlr fallet kommer detta kostnadsbilden se annorlunda ut Med denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse kan det till sist konstateras att det kommer bli dyrare att ansluta reservkraft till de kunder som drabbas av elavbrott laumlngre aumln 12 timmar aumln att betala ut avbrottsersaumlttning fram t o m 1 januari 2011 foumlr exemplet LBA fack 4

39

10 Slutsatser

101 Slutsatser

Innan ett mobilt reservkraftverk ansluts till ett lansbyggdselnaumlt aumlr det viktigt att kaumlnna till hur stor den reaktiva genereringen fraringn det aktuella elnaumltet aumlr Hur stort det reaktiva bidraget aumlr beror paring hur stor den kapacitiva genereringen aumlr i elnaumltet Denna aumlr framfoumlrallt beroende av kabelnaumltets laumlngd desto laumlngre ju stoumlrre blir den kapacitiva genereringen Skillnaden mellan luftledning och kabel aumlr i dessa sammanhang stora och det maringste tas i beaktande innan ett mobilt reservkraftverk ansluts En kabel genererar avsevaumlrt mycket mer reaktiv effekt aumln en luftledning oavsett om luftledningen aumlr isolerad eller inte Problemet som kan uppstaring i ett kabelnaumlt aumlr att kablarna genererar mer reaktiv effekt aumln vad de anslutna kunderna foumlrbrukar Detta aumlr inget problem saring laumlnge det finns ett oumlverliggande elnaumlt som kan ta hand om det reaktiva oumlverskottet Naumlr det oumlverliggande naumltet kopplas bort och ett mobilt reservkraftverk ansluts maringste detta ensamt kunna ta hand om ett eventuellt reaktivt oumlverskott Reservkraftverk som klarar att absorbera reaktiv effekt finns inte paring marknaden i dag Daumlrmed kommer inte ett mobilt reservkraftverk att kunna anslutas till ett elnaumlt som genererar mer reaktiv effekt aumln vad de anslutna kunderna foumlrbrukar Denna risk finns enbart i kablade elnaumlt daumlr oumlverfoumlringsstraumlckan aumlr laringng och lasten relativt laringg Det aumlr svaringrt att ange naringgon generell laumlngdbegraumlnsning men aumlr lasten saring laringg som 50 kW med effektfaktorn 085 kommer den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan vara mindre aumln tre kilometer Enligt den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen som aumlr gjord i rapporten kan det konstateras att det i-dagslaumlget aldrig aumlr loumlnsamt att ansluta reservkraftverk vid ett elavbrott i LBA fack 4 Anledning till detta aumlr att den avbrottsersaumlttningen som kunder har raumltt till som varit drabbade av ett elavbrott laumlngre aumln 12 timmar aumlr laumlgre aumln den kostnad som uppstaringr daring mobila reservelverk ansluts i vaumlntan paring att felet ska bli aringtgaumlrdat Fraringn och med den 1 januari 2011 kommer det dock inte vara tillaringtet att oplanerade elavbrott aumlr laumlngre aumln 24 timmar vilket goumlr att naumltaumlgarna senast vid denna tidpunkt maringste se till att dessa laringngvariga elavbrott undviks Detta goumlr att oumlverfoumlring av mobilreservkraft i mellanspaumlnningsnaumltet kan komma bli en intressant och anvaumlndbar teknik de naumlrmsta aringren foumlr landets alla naumltaumlgare Sammanfattningsvis kan slutsatserna sammanfattas i ett antal punkter

bull Laringnga kabellaumlngder tillsammans med relativt smaring effektuttag kan generera ett oumlverskott av reaktiv effekt

bull Det finns idag inget reservkraftverk paring marknaden som kan absorbera reaktiv effekt vilket kan komma att begraumlnsa den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan

bull Fram till och med den 1 januari 2011 aumlr det troligen inte loumlnsamt att ansluta reservkraft vid ett elavbrott

bull Fraringn och med den 1 januari 2011 kommer det inte laumlngre vara tillaringtet att oplanerade elavbrott oumlverstiger 24 timmar

40

bull Oumlverfoumlring av reservkraft i mellanspaumlnningsnaumltet kan komma bli en intressant och anvaumlndbar teknik i farmtiden

102 Fortsatt arbete

I denna rapport har det foumlrutsatts att selektiviteten och utloumlsningsvillkor i elnaumlten fungerar paring avsett vis Fortsatta studier inom detta omraringde kan vara att laumlgga in fel paring olika platser i det elnaumltet som ansluts till ett mobilt reservkraftsaggregat och paring saring vis kontrollera att utloumlsningsvillkor och selektivitet fungerar paring ett tillfredstaumlllande sett I denna rapport aumlr grundtanken att ett enda mobilt reservkraftverk ska foumlrsoumlrja en mindre grupp naumltstationer vid ett elavbrott En intressant utveckling skulle vara att titta paring hur olika kraftslag som t ex mobil reservkraft tillsammans med smaringskalig vindkraft skulle kunna samverka En samverkan mellan olika kraftslag skulle med stor sannolikhet skapa nya foumlrutsaumlttningar foumlr smaringskalig ouml-drift Ytterligare fraringgestaumlllningar som skulle behoumlva utredas aumlr hur elkvaliteacuten paringverkas i ett ouml-driftsnaumlt Haumlr skulle det vara intressant att se hur olika typer av kraftkaumlllor enskilt paringverkar elkvaliteacuten samt hur flera kraftkaumlllor som samverkar paringverkar elkvaliteacuten Naumlr mobila reservelverk ansluts i en naumltstation foumlr t ex underharingllsaringtgaumlrder goumlrs detta i princip uteslutande genom att spaumlnningen bryts under in- och urkopplingstiden Detta genererar tvaring planerade elavbrott som maringste aviseras till alla beroumlrda kunder Dessa planerade elavbrott skulle kunna undvikas om en fasningsutrustning anvaumlnts vid inkopplingen Paring detta saumltt skulle landets alla naumltaumlgare paring ett enkelt saumltt kunna goumlra t ex underharingllaringtgaumlrder utan att naringgra kunder behoumlver drabbas av elavbrott Detta aumlr ett omraringde som kaumlnns viktigt och borde utredas Vad som aumlven aumlr av intresse foumlr framtiden aumlr att ta fram riktlinjer foumlr hur mobil reservkraft i mellanspaumlnningsnaumlt ska hanteras Naringgon form av regelverk som branschen kan ta till sig och arbeta efter hade underlaumlttat anvaumlndandet inom detta omraringde

41

11 Referenser [1] Alfredsson Alf Cronqvist Anders (1996) ElkrafthandbokenElmaskiner [2] Andersson Leif Blomqvist Hans (1997) Elkraftsystem del 1 [3] Birkouml Thomas (2005) bilder paring olika typer av luftledning

httpwwwsofnetorgindexasplev=2593amptyp=1 adressen kontrollerad 2006-07-10

[4] Elektroskandia (2006) Bild paring en 3-ledare mellanspaumlnnings kabel

httpwwwelektroskandiasecatalogaspxcid=70amphid=969ampuid=4710amppid=21518pnlPDetails adressen kontrollerad 2006-07-10

[5] Elforsk (1995) EBR Mobila Reservkraftverk utgiven av Elforsk [6] Eliasson Christer (2006) EON Elnaumlt Sverige AB Lokalnaumltsplanerare

personligt samtal 2006-06-28 [7] Energimarknadsinspektionen (2006) Naumltanslutningar och avgifter

httpwwwenergimarknadsinspektionensetemplatesPage____44aspx adressen kontrollerad 2006-07-11

[8] Energimyndigheten (2005) Utveckling av naumltpriser 1 jan 1997 - 1 jan 2005

Publikationen tillgaumlnglig paring httpwwwstemseWEBSTEMEx01SwensfPageGenerator01OpenAgentampSearchType=2ampAll=True adressen kontrollerad 2006-08-02

[9] GENETECH (2006) Bild paring reservelverk

httpwwwgenetechseseprodmobilahtml adressen kontrollerad 2006-08-01

[10] Hagelin Carl-Goumlran (2006) ABB Reservkraft Vaumlsterarings personligt samtal

2006-07-25 [11] Hjalmar Peter (2005) Utredning om mobil reservkraft EON Elnaumlt

NUT-050524-021

42

[12] Johansson Jonas (2006) PhD Student IEA Lunds Tekniska Houmlgskola personligt samtal 2006-11-09

[13] Kristiansson Gert (2006) delprocessledare foumlr anlaumlggningsprojekt paring EON

Elnaumlt [14] Krynell Julius (2006) Reservkraftsansvarig EON Elnaumlt Sverige AB

personligt samtal 2006-08-11 [15] Lindahl Sture (2006) Professor IEA Lunds Tekniska Houmlgskola personligt

samtal 2006-11-09 [16] Melin Ulf (2006) EON Elnaumlt Sverige AB Kundansvarig paring

marknadsenheten personligt samtal 2006-08-18 [17] Onninens produktkatalog 2006) finns tillgaumlnglig paring

httpwwwonninensedownload184218cb10a83f43c2780001132Flik_2_Elnatsmaterielpdf adress kontrollerad 2006-08-15

[18] Petterson Aringke- Blomqvist Hans (1986) Elkraft teknisk handbok del 1

Allmaumln del [19] Regeringskansliet (2006) Nya regler om leveranssaumlkra elnaumlt

httpwwwregeringensesbd108a57260 adress kontrollerad 2006-06-08 [20] Roos Fredrik (2005) lic-avhandling Electricity Supply Reliability [21] Samuelsson Olof (2006) Docent IEA Lunds Tekniska Houmlgskola personligt

samtal 2006-08-23 [22] SCB (2002) Energiundersoumlkning foumlr jordbruket avseende 2002

httpw36scbsestatistikOVOV0020_dokumentEnergiundersokning_2002doc adress kontrollerad 2006-07-04

[23] Siemens PTI (2006) Information om PSSE

httpwwwpti-uscomptisoftwarepsseindexcfm adressen kontrollerad 2006-07-20

43

[24] Statens energimyndighet (2005) Erfarenheter efter Gudrun - Reservkraft prioritering och ouml-drift med reservkraft ER 200532 Publikationen finns tillgaumlnglig paring httpwwwstemseWEBSTEMEx01SwensfPageGenerator01OpenAgentampSearchType=2ampFuncParm1=11ampFuncParm2=1ampSearchString=gudrunampSearchStringFromDate=ampSearchStringToDate=ampAll=True adressen kontrollerad 2006-08-02

[25] Stenborg Bertil (1997) Elkraftsystem del 1 [26] Svenska Kraftnaumlt (2005a) Svenska Kraftnaumlts verksamhet

httpwwwsvksewebPageaspxid=2221 adress kontrollerad 2006-06-07 [27] Svenska Kraftnaumlt (2005b) Svenska Kraftnaumlts aringrsredovisning 2005

httpwwwsvksewebPageaspxid=5242 adress kontrollerad 2006-08-11

44

12 Appendix Bilaga 1 Eon elnaumlts indelning av olika kundkategorier med avseende paring Velanderkonstanter och effektfaktor Bilaga 2 Matlabkod som anvaumlnts till raumlkneexemplet vid jaumlmfoumlrelsen mellan luftledning och kabel Bilaga 3 Beraumlkning av inparametrar till PSSE foumlr det generella naumltet Bilaga 4 Geografiskt karta oumlver LBA fack 4 haumlmtade fraringn Facilplus Bilaga 5 Normalkopplingsschema LBA fack 4 Bilaga 6 Beraumlkning av inparametrar till PSSE foumlr det verkliga naumltet Bilaga 7 Resultaten fraringn beroumlkningen i det verkliga naumltet visat i en schemarisk bild Bilaga 8 Beraumlkningar gjorda foumlr den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen Bilaga 9 Tabell oumlver ABBs standardtransformatorer

V elander-konstant k1

V elander-kons tant k2

Foumlrbruknings-staumllletyp

U ppvaumlrm nings-kod

T ext D C O N ST1 D C O N ST2

C O SFI

B lank t O ALLM AumlN KU R VA 0000286 00133 09Industri ED M IN D R E IN DU STR IER M ED ELVAumlR M E 0000368 00497 092Industri EVL M IN D R E IN DU STR IER M ED ELVAumlR M E 0000368 00497 092Industri O M IN D R E IN DU STR IER U TAN ELVAumlR M E 000029 01017 085Industri U E M IN D R E IN DU STR IER U TAN ELVAumlR M E 000029 01017 085Industri VPA M IN D R E IN DU STR IER U TAN ELVAumlR M E 000029 01017 085Industri VPE M IN D R E IN DU STR IER M ED ELVAumlR M E 0000368 00497 092JO R D BR U K ED LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K EO LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K EVL LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K O LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K U E LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K VPA LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K VPE LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K VPJ LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09LG H M EO FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097LG H M U E FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093SH ED D IR EKTEL AumlLD R E AumlN ELAK 0000308 00111 098SH EO D IR EKTEL ELAK 0000408 00126 098SH EVL ELPAN N A KO N VER TER IN G 0000319 00187 096SH U E T YPKU R VO R R EN H U SH AringLLSEL 0000286 00133 09SH VPA VAumlR M EPU M P -FR AringN LU FT (V ID LAringG A T EM P N YT TJAS EJ ELVAumlR M E) 0000384 00164 093SH VPE VAumlR M EPU M P -U TELU FT M ED ELV (V ID LAringG A TEM P N YTT JAS ELVAumlR M E) 0000536 00161 097SH VPJ VAumlR M EPU M P - YTJO R D (O M VP EJ KLAR AR VAumlR M EN N YT TJAS EJ ELVAumlR M E) 0000314 00144 093Ouml VR ED O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - M ED ELVAumlR M E 0000402 00286 096Ouml VR EVL O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09Ouml VR O O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09Ouml VR U E O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09Ouml VR VPA O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09FAST Blank t ALLM AumlN KU R VA 0000286 00133 09FAST ED FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097FAST EO FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097FAST EVL FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097FAST O FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST O FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST U E FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST VPA FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST VPE FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097

I SAP IS-U

Bilaga 1 Indelning av kundkategorier

Bilaga 1 forts Velander-konstant k1

Velander-konstant k2

Foumlrbruknings-staumllletyp

Uppvaumlrmnings-kod

Text DCONST1 DCONST2

COSFI

FAST VPJ FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093KOLL Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09KOLL ED FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL EO FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL EVL FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL UE FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093KOLL VPA FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093KOLL VPE FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL VPJ FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093GBEL Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09OMAumlT Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09MAST Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09TILLF Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09TILLF ED DIREKTEL AumlLDRE AumlN ELAK 0000308 00111 098TILLF EO ELPANNA KONVERTERING 0000319 00187 096TILLF EVL ELPANNA KONVERTERING 0000319 00187 096TILLF O TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF UE TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF VPA TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF VPE TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF VPJ TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09HAND ED KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND EO KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND EVL KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND O KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND UE KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND VPA KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND VPE KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND VPJ KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09FH ED SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH EO SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH EVL SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH O SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH UE SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH VPA SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH VPE SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH VPJ SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098

I SAP IS-U

Bilaga 2 Matlabkod kabel u=11000 Langd=10 area=95 L=031 induktans [mHkm] fi=318 cos fi=085 ra=28264 resistiviteten i msp-kablen (AL) [ohmmm^2km] C=03310^-6kapacitansen i en 95mm^2 12 kV kabel Ericssons kabelhandbok R=(raarea)Langd ledar resistansen i punkten [ohm] Ericssons kabelhandbok XL=2pi50L10^-3Langd induktiva reaktansen i punkten [ohmkm] Ericssons kabelhandbok Qc2=2pi50(C2)u^2Langd kapacitansen som skapas i halva msp-kabeln [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 30 P=(5010^3) Aktivt effekt i punkten 5 [W] S=Pcos((fipi)180)skenbar effekt i punkten 5 [VA] Q=(S^2-P^2)^(12)reaktiv effekt i punkten 5 [VAr] Pf=R(Pu)^2+R((Q-Qc2)u)^2 Foumlrlust av aktiv effekt i hsp-kabel [W] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 31 Qf=XL(Pu)^2+XL((Q-Qc2)u)^2-(2Qc2) Foumlrlust av reaktiv effekt i msp-kabel [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 33 QnettoKabel=Q+Qf Luftledning Lluft=1085 XLluft=2pi50Lluft10^-3Langd Cluft=000910^-6 Qc2luft=2pi50(Cluft2)u^2Langd kapcitansen som skapas i halva hsp-luftledningen [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 30 PfLuft=R(Pu)^2+R((Q-Qc2luft)u)^2 Foumlrlust av aktiv effekt i hsp-kabel [W] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 31 QfLuft=XLluft(Pu)^2+XLluft((Q-Qc2luft)u)^2-(2Qc2luft) Foumlrlust av reaktiv effekt i hsp-kabel [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 33 QnettoLuft=Q+QfLuft

Ubas (kV) 11Sbas (MVA) 10

Kabel AXKJ 39525

Laumlngd=2 km Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 2 064 031 0194779 00000003 00001885 00528926 00160974 00022808

Laumlngd=4 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 4 128 031 0389557 00000003 0000377 01057851 00321948 00045616

Laumlngd=6 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 6 192 031 0584336 00000003 00005655 01586777 00482923 00068424

Laumlngd=8 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 8 256 031 0779115 00000003 0000754 02115702 00643897 00091232

Laumlngd=10 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 10 32 031 0973894 00000003 00009425 02644628 00804871 0011404

Luftledning FeAl 99

Laumlngd=2 km Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 2 0672 1126 0707487 61E-09 3833E-06 00555372 005847 4638E-05

Laumlngd=4 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 4 1344 1126 1414973 61E-09 7665E-06 01110744 01169399 9275E-05

Laumlngd=6 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 6 2016 1126 212246 61E-09 115E-05 01666116 01754099 00001391

Laumlngd=8 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 8 2688 1126 2829947 61E-09 1533E-05 02221488 02338799 00001855

Laumlngd=10 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 10 336 1126 3537433 61E-09 1916E-05 0277686 02923499 00002319

Bilaga 3 Generellt naumlt

Bilaga 3 forts

Transformatorer

Maumlrkeffekt (MVA) Kopplingsart Maumlrksp (kV) er () ex () ez () R (ohm) X (ohm) R (pu) X (pu)

1 [MATSTAT_LSP04200] 2 [MATSTAT_MSP11000] 08 Dyn 11 11 0 52 52 0 7865 0 0653 [MOTSTAT_MSP11000] 4 [MOTSTAT_LSP04200] 02 Dyn 11 11 0 38 38 0 2299 0 19

Belastningar

P (MW) Q (Mvar) (effekfaktor = 085) Detta aumlr baumlsta scenario005 003101 0062015 0093

Bilaga 4 Geografisk karta oumlver LBA fack 4 haumlmtad fraringn Facilplus

Naumltstationer kopplade till mobilt reservkraftverk

500 m

Foumlrdelningsstation (LBA)

Placering och anslutning av mobilt reservelverk

Bilaga 5 Normalkopplingsschema LBA fack 4

Bilaga 6 Verkligt naumlt

Ubas (kV) 11Sbas (MVA) 10

Ledningar (kabel) En-ledare triangel

Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [LBA-097_MSP 11000] 3 [LBA-049_MSP 11000] AXCEL 39525 202 06464 031 01967265 00000003 0000190381 00534215 00162584 0002303604 3 [LBA-049_MSP 11000] 4 [LBA-050_MSP 11000] AXCEL 39525 183 05856 031 01782226 00000003 0000172473 00483967 00147291 0002086929 4 [LBA-050_MSP 11000] 5 [LBA-070_MSP 11000] AXCEL 32510 076 0912 038 00907292 000000019 453646E-05 00753719 00074983 0000548912 5 [LBA-070_MSP 11000] 6 [LBA-093_MSP 11000] AXCEL 15016 0745 0477545 041 00959599 000000023 538312E-05 00394665 00079306 0000651357 6 [LBA-093_MSP 11000] 7 [LBA-098_MAP 11000] AXCEL 32510 076 0912 038 00907292 000000019 453646E-05 00753719 00074983 0000548912 7 [LBA-098_MAP 11000] 8 [LBA-053_MSP 11000] AXCEL 32510 066 0792 038 00787911 000000019 393956E-05 00654545 00065117 0000476686

6775

LBA -Fack 4 Luftledning

Ledningar (Luftldning) Fasplacering horisontell

Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu) 2 [LBA-097_MSP 11000] 3 [LBA-049_MSP 11000] FeAl 99 202 067872 1126 07145615 61E-09 387107E-06 00560926 00590547 4684E-05 3 [LBA-049_MSP 11000] 4 [LBA-050_MSP 11000] FeAl 99 183 061488 1126 06473503 61E-09 350696E-06 00508165 00535 424342E-05 4 [LBA-050_MSP 11000] 5 [LBA-070_MSP 11000] FeAl 31 076 08132 1173 02800667 61E-09 145644E-06 00672066 0023146 17623E-05 5 [LBA-070_MSP 11000] 6 [LBA-093_MSP 11000] FeAl 49 0745 049915 1173 02745391 61E-09 14277E-06 00412521 00226892 172751E-05 6 [LBA-093_MSP 11000] 7 [LBA-098_MAP 11000] FeAl 31 076 08132 1173 02800667 61E-09 145644E-06 00672066 0023146 17623E-05 7 [LBA-098_MAP 11000] 8 [LBA-053_MSP 11000] FeAl 31 066 07062 1173 02432158 61E-09 126481E-06 00583636 00201005 153041E-05

6775

Bilaga 6 forts

Transformatorer

Maumlrkeffekt (MVA) Kopplingsart Maumlrksp (kV) er () ex () ez () R (ohm) X (ohm) R (pu) X (pu)

1 [LBA-097_LSP 04200] 2 [LBA-097_MSP 11000] 0315 Dyn 11 11 114 412 4274809937 438 1583 036 131 3 [LBA-049_MSP 11000] 301 [LBA-049_LSP 04200] 01 Dyn 11 11 145 373 4001924537 17545 45133 145 373 4 [LBA-050_MSP 11000] 401 [LBA-050_LSP 04000] 02 Dyn 11 11 13 378 3997299088 7865 22869 065 189 5 [LBA-070_MSP 11000] 501 [LBA-070_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 6 [LBA-093_MSP 11000] 601 [LBA-093_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 7 [LBA-098_MAP 11000] 701 [LBA-098_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 8 [LBA-053_MSP 11000] 801 [LBA-053_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668

Belastningar

P (MW) Q (Mvar) Antal kunder (st)

LBA-097 00108 00044 6LBA-049 00497 0025 14LBA-050 00587 00232 15LBA-070 00356 00103 7LBA-093 00061 00029 2LBA-098 00127 00036 7LBA-053 00299 00063 9

Totalt 02035 00757 60

Bilaga 7 Resultaten fraringn det verkliga elnaumltet

Bilaga 7 forts

Laumlngd LBA (km) 667 Avskrivningstid led (aringr) 40 Avskrivningstid ledning (aringr) 60Antal kunder (st) 60

Luftledning (blank) Luftledning (belagd) KabelUtan reservkraft Med reservkraft Utan reservkraft Med reservkraft Utan reservkraft Med reservkraft Luft 20aringr+ kabel 40 aringr

Fasta kostnader

Investeringskostnad per km (krkm) (mellanspaumlnningsnaumltet) 173000 173000 205000 205000 250000 250000 250000Total investeringskostnad (kr) 1153910 1153910 1367350 1367350 1667500 1667500 1667500Kapitalkostnad 8 92313 92313 109388 109388 133400 133400 133400Aringrlig kostnad (kr) 31156 31156 36918 36918 45023 45023 30015

Underharingllskostnad (kraringr) 230782 230782 27347 27347 3335 3335 9916

Summa fast aringrlig kostnad (kraringr) 54234 54234 64265 64265 48358 48358 39931

Roumlrliga kostnader Avbrottsfrekvens (antal fel(100 km aringr)) 2 2 1333333333 1333333333 06 06 1066666667

F 12 (felfrekvens efter 12 timmar) 0000162 0000162 0000162 0000162F 24 (felfrekvens efter 24 timmar) 0000083 0000083 0000083 0000083F 48 (felfrekvens efter 48 timmar) 0000000 0000000 0000000 0000000F 72 (felfrekvens efter 72 timmar) 0000000 0000000 0000000 0000000

Avbrottsersaumlttning efter 12 timmar (krkund) 800 800 800 800Avbrottsersaumlttning efter 24 timmar (krkund) 1765 1765 1765 1765Avbrottsersaumlttning efter 48 timmar (krkund) 2719 2719 2719 2719Avbrottsersaumlttning efter 72 timmar (krkund) 4007 4007 4007 4007

Driftskostnad reservelverktimme och kund (krh) 625 625 625 625Fast kostnad elverk (transport osv) (krkund) 1320 1320 1320 1320

Drift timmar felkategori F 12 (h) 15 15 15 15Drift timmar felkategori F 24 (h) 36 36 36 36Drift timmar felkategori F 48 (h) 60 60 60 60Drift timmar felkategori F 72 (h) 100 100 100 100

Antalet fel per aringr som oumlverstiger 12 h i LBA-fack 4 (staringr) 000003 000002 000001Avbrottskostnad (kraringr) 221 531 148 354 066 223 283

Summa kostnader per aringr (kraringr) 5423598 5423908 6426693 6426899 4835816 4835973 3993390

Bilaga 8 Ekonomi

Bilaga 8 forts

DARWin driftstoumlrningsstatistik 2004 Svensk energi

12 kV 24 kV SummaSumma (75)Totalt antal drabbade kunder lt 3 min (st) 2640403 1011406 3651809 2738857Totalt antal fel lt 3 min (st) 2827 13923 16750

Totalt antal drabbade kunder 12 - lt 24 h (st) 383 61 444Totalt antal drabbade kunder gt 24 h (st) 200 28 228

Andel drabbade kunder 12 - lt 24 h 162E-04Andel drabbade kunder gt 24 h 832E-05

Andel drabbade kunder 12 - lt 24 h () 00122Andel drabbade kunder gt 24 h () 00062

Antal drabbade kunder per MSP fel lt 3minl (st) 21802

Bilaga 9 ABBs standardtransformatorer

8

3 Anvaumlndning av mobil reservkraft Mobil reservkraft anvaumlnds runt om i Sverige i dag och en stor anvaumlndargrupp aumlr landets alla naumltaumlgare Reservkraften anvaumlnds i foumlrsta hand till att foumlrse kunder med elenergi daring deras ordinarie elleverans inte aumlr tillgaumlnglig beroende paring ett fel eller en planerad underharingllsaringtgaumlrd i elnaumltet Naumlr ett reservkraftverk kopplas in i en del av elnaumltet som kan vara av varierande storlek fraringnskiljs det fraringn oumlvriga elnaumltet och bildar tillsammans med reservkraftverket en egen ouml Vid denna typ av distributionssaumltt brukar begreppet ouml-drift anvaumlndas Enligt Svenska Kraftnaumlts Aringrsredovisning 2005 (Svenska kraftnaumlt 2005b) innebaumlr ouml-drift att rdquoett elsystem inom ett begraumlnsat geografiskt omraringde drivs lokalt (produktion

oumlverfoumlring och konsumtion av el) Omraringdet kan ha kopplats bort automatiskt fraringn det

oumlvriga naumltet eller kan ha planerats foumlr ouml-driftrdquo

31 Anvaumlndning av reservkraft idag

Naumlr reservkraft anvaumlnds i dag av naumltbolag kopplas dessa ofta in i naumltstationens laringgspaumlnningsstaumlllverk (LSP-staumlllverk) daumlr transformatorn fraringnkopplas Reservkraften levereras sedan ifraringn LSP-staumlllverket ut till kund utan att transformeras upp eller ner till en annan spaumlnningsnivaring Se bild 31 nedan

Bild 31 Anslutning av reservelverk daumlr transformatorn kopplas bort

Storleken paring de reservelverk som ska anslutas bestaumlms av foumlrutom lasten tillaringten distorsion oumlnskad livslaumlngd samt den omgivande miljoumln Eftersom ett reservelverk behoumlver kylning under drift kommer en houmlg omgivningstemperatur medfoumlra att maskinen inte kommer att kunna belastas lika mycket som under normala miljoumlfoumlrharingllanden Livslaumlngden foumlr ett reservkraftverk bestaumlms till stoumlrsta del av underharingll last och temperatur (Elforsk 1995) Paring EON Elnaumlt bedoumlms ett reservelverk ha 10 000 ndash 15 000 drifttimmar under sin tekniska livslaumlngd Reservelverken som anvaumlnds i genomsnitt 400 timmar per aringr har daumlrmed en beraumlknad livslaumlngd mellan 25 och 375 aringr (Krynell 2006) Foumlr att faring en uppfattning om hur stort ett mobilt reservkraftverk aumlr visas nedan bilder paring tvaring olika verk

9

Bild 32 Tvaring olika storlekar paring reservelverk tv 115 kVA och th 556 kVA (GENETECH 2006)

Reservkraftverket till vaumlnster i bild 32 ovan aumlr det mindre av dem tvaring och har en effekt paring 115 kVA medan de houmlgra aumlr det stoumlrre och har en effekt paring 556 kVA Baringda reservelverken har anslutningsspaumlnningen 400 V Aumlven om bild 32 inte aumlr skalenlig aumlr det enkelt konstaterat att det houmlgra reservelverket aumlr avsevaumlrt stoumlrre och klumpigare Vad som skiljer ovanstaringende reservelverk aringt framgaringr av de tekniska data som presenteras i tabell 31 nedan

Tabell 31 Teknisk data foumlr ovanstaringende reservelverk Modell Effekt

(kVA)

Dimensioner

LBH (mm)

Vikt

(kg)

Tankvolym

(l)

Braumlnslekonsumtion

vid fullast

(lh)

GTC 100M 115 421019201580 1950 150 2241 GTV 510M 556 648023602600 6500 430 1044 Som kan ses i tabell 31 ovan skiljer det en hel del mellan de tvaring olika verken Det lilla elverket har en effekt paring 115 kVA och vaumlger 1950 kg vilket innebaumlr att det kan transporteras ut paring plats med hjaumllp av en stoumlrre transportbil Det stoumlrre elverket som har en effekt paring 556 kVA kraumlver lastbilstransport Baringda elverken garingr att faring i ett utfoumlrande som tillaringter en transporthastighet paring 80 kmh Dessa reservelverk aumlr taumlnkta att anslutas till naumltstationer i glesbygdsomraringden daumlr framkomligheten paring vaumlg kan vara begraumlnsad Aumlr detta fallet saring kommer ett stoumlrre och tyngre reservelverk bli svaringrare att placera ut aumln ett laumlttare som bara vaumlger en tredjedel saring mycket Ett mindre reservelverk kommer daumlremot ha svaringrare att klara av en stoumlrre effekt vilket ibland faringr som konsekvens att ett stoumlrre reservelverk maringste anvaumlndas foumlr att kunna foumlrse anlaumlggningen med reservkraft Ytterligare en sak som maringste tas i beaktande naumlr reservkraft kopplas in aumlr braumlnslekonsumtionen vilken aumlr relativ stor vid fullt effektuttag Som kan beraumlknas i tabell 31 ovan kommer baringda reservelverken behoumlva tankas efter fyra till sex timmars drift paring full effekt Det aumlr dock inte saring vanligt att reservelverken koumlrs paring full effekt utan koumlrs oftast paring en laumlgre effekt saring att oumlverbelastning undviks Detta goumlr att braumlnsleparingfyllning inte behoumlver goumlras lika ofta och kan straumlckas ut till cirka 12 timmar (Statens energimyndighet 2005)

10

32 Framtida anvaumlndning av reservkraft

Vid reservkraftsmatning av ett stoumlrre omraringde daumlr ett flertal naumltstationer aumlr inblandade kraumlvs det lika maringnga reservkraftverk som naumltstationer foumlr att aringterstaumllla elleveransen Detta aumlr baringde tidsoumldande och kostsamt daring det kraumlvs ett antal transporter och personal foumlr att koppla in dessa reservelverk i respektive naumltstation Dessutom kommer braumlnsleparingfyllning att bli kostsam daring det kraumlvs att reservelverken tankas flera garingnger per dygn Foumlr att baumlttre kunna saumlkerhetsstaumllla att naumltbolag som t ex EON Elnaumlt ska klara den tidigare naumlmnda 12- timmarsgraumlnsen skulle ett alternativ vara att oumlverfoumlra reservkraft i det befintliga mellanspaumlnningsnaumltet som sammankopplar naumltstationerna i det drabbade omraringdet Detta aringskaringdliggoumlrs i bild 33 nedan Alternativet kan vara en loumlsning istaumlllet foumlr att bygga dyrare elnaumlt som t ex har moumljlighet att reservmatas fraringn ett naumlrliggande elnaumlt

Bild 33 Reservkraftverk som oumlverfoumlr elenergin i mellanspaumlnningsnaumltet

Genom att endast installera ett reservkraftverk som ensamt levererar elenergi till kunderna vid utebliven elleverans istaumlllet foumlr att installera ett reservkraftverk i varje naumltstation kommer avbrottstiden kunna foumlrkortas avsevaumlrt Daumlrmed kommer kunderna vara mer noumljda och naumltbolagen kommer enklare att kunna klara 12-timmarsgraumlnsen och daumlrmed undvika utbetalning av avbrottsersaumlttning Andra foumlrdelar med denna typ av reservkraftsoumlverfoumlring aumlr att braumlnslehanteringen kommer att foumlrenklas avsevaumlrt om endast ett reservelverk ska tankas istaumlllet foumlr t ex fem stycken Enligt EON Elnaumlts egen utredning om mobil reservkraft menar foumlretaget att det fraringn branschens sida behoumlver tas fram instruktioner och speciella aggregat med relaumlskyddsfunktioner foumlr att nyttja reservkraft paring spaumlnning oumlver 1000 V Eftersom detta aumlr naringgot nytt i branschen finns ocksaring behov av regler foumlr hanteringen av reservkraft oumlver 1000 V om detta ska bli ett alternativ i framtiden EON Elnaumlt menar dock att potentialen aumlr stor inom detta omraringde och att arbetet borde paringskyndas (Hjalmar 2005)

11

4 Kunder Det finns maringnga olika typer av kunder paring landsbygden allt fraringn sommarstugor till mindre industrier med varierande laster som staumlller olika krav paring de mobila reservelverken En av de mest begraumlnsande faktorerna aumlr effektbehovet som skiljer sig avsevaumlrt aringt mellan olika kundgrupper daumlr uppvaumlrmningen i regel har den stoumlrsta inverkan Uppvaumlrmningen varierar kraftigt mellan en villa som vaumlrms upp med el och ett annat mindre elenergikraumlvande alternativ vilket betyder att olika stora omraringden kan foumlrses med reservkrafts beroende paring uppvaumlrmningsform Paring landsbygden daumlr reservelverken foumlrst och fraumlmst aumlr avsedda att anvaumlndas finns maringnga lantbrukare som ofta har andra typer av effektkraumlvande utrustning som t ex spannmaringlstorkar Denna typ av torkanlaumlggningar aumlr vanliga i dag av totalt 71 000 lantbruk finns det cirka 34 000 torkanlaumlggningar i bruk (SCB 2002) En tredjedel av alla torkanlaumlggningar torkar spannmaringlen med varmluft vilket aumlr mycket energikraumlvande och i maringnga fall vaumlrms luften med hjaumllp av elenergi Effektbehovet foumlr en torkanlaumlggning varierar kraftigt men foumlr en mindre anlaumlggning aumlr effektbehovet i storleksordningen 30-60 kW Detta kommer sjaumllvklart faring konsekvenser i ett elnaumlt som ska foumlrses med reservkraft av ett mindre elverk Det boumlr daumlrfoumlr finnas restriktioner foumlr hur denna typ av elenergikraumlvande anlaumlggningar faringr anvaumlndas daring dessa aumlr anslutna till ett naumlt som matas av ett mobilt reservkraftverk Utoumlver det aktiva effektuttaget som i dagligt tal ofta foumlrenklas till enbart effektuttaget finns det andra faktorer som kommer att spela roll naumlr kunderna i ett visst omraringde reservkraftsmatas Det som aumlven har en inverkan paring reservelverket aumlr vilken typ av effekt den enskilde kunden anvaumlnder sig av Alla kunder som aumlr anslutna till ett elnaumlt aumlr i regel kategoriserade enligt en foumlrutbestaumlmd lista som bland annat anger kundens effektfaktor cos φ EON Elnaumlts lista oumlver olika typer av kunder visas i bilaga 1 daumlr effektfaktorn varierar mellan 085 och 098 Effektfaktorn anger hur den aktiva effekten foumlrharingller sig till den skenbara effekten Det aumlr vanligtvis den skenbara effekten som aumlr angiven foumlr ett reservkraftverk och det aumlr daumlrmed den som kommer att begraumlsa lastuttaget Sambandet mellan effektfaktorn aktiv och skenbar effekt visas i en effekttriangel Denna aringskaringdliggoumlrs i bild 41 nedan

daumlr S Skenbar effekt VA P Aktiv effekt W Q Reaktiv effekt var

Bild 41 Effekttriangel

12

Den skenbara effekten beraumlknas enligt sambandet nedan

ϕcos

PS = [ ]VA (41)

Bild 41 ovan kallas vanligen foumlr effekttriangeln och i den raumlknas den reaktiva effekten Q positiv foumlr laster av induktiv karaktaumlr medan den raumlknas negativ foumlr laster av kapacitiv karaktaumlr Det aumlr viktigt att kaumlnna till att kunderna genom sin last ger upphov till reaktiv effekt av induktiv karaktaumlr medan ledningar med houmlgre spaumlnning ger upphov till reaktiv effekt av kapacitiv karaktaumlr Kundernas last kommer till en viss graumlns variera oumlver dygn ocheller saumlsong mycket beroende paring typ av uppvaumlrmningssystem Variationen oumlver dygnet spelar en mindre roll eftersom reservelverket alltid maringste hantera det maximala effektuttaget under dygnet Detta foumlr att det skulle bli oharingllbart att koppla in och ur laster manuellt under dygnet beroende paring lastsituationen Aumlr daumlremot en stor del av kunderna som ansluts till reservkraftverket elvaumlrmekunder kommer belastning emellertid att skilja sig aringt oumlver aringret

41 Motorstart

411 Direktstartad asynkronmotor

En motor ger upphov till en stor startstroumlm till skillnad fraringn t ex en el-patron som vaumlrmer en villa Detta betyder att ett reservelverk maringste kunna generera denna houmlga startstroumlm aumlven om detta enbart behoumlvs under naringgra faring sekunder Aumlr inte detta moumljligt blir foumlljden att reservkraftverkets oumlverlastskydd automatiskt fraringnkopplar lasten Startstroumlmmen vid direktstart av asynkronmotorer ligger vanligtvis i intervallet 25 - 8 garingnger motorns maumlrkstroumlm Vid normal drift daring naumltstationen aumlr ansluten till ett starkare naumlt finns det regler foumlr hur stor motor som faringr direktstartas Elleverantoumlrerna foumlreskriver vanligtvis att en kortsluten trefasmotor inte faringr direktstartas om maumlrkeffekten oumlverstiger 4 kW vid kontinuerlig drift Specialtillstaringnd kan dock farings foumlr direktstart av stoumlrre motorer (Alfredsson och Cronqvist 1996) EBR (El-byggnadsrationalisering) aumlr ett system foumlr rationell planering byggnation och underharingll av eldistributionsanlaumlggningar 04 ndash 145 kV som drivs av representanter fraringn Svensk Energis medlemsfoumlretag De har skapat tumregler paring hur stora motorer som faringr startas i ett elnaumlt som reservkraftsmatas Dessa regler aumlr taumlnkta att anvaumlndas foumlr att uppskatta noumldvaumlndig generatorstorlek vid en tillaringten spaumlnningssaumlnkning av 15 av nominell spaumlnning Beroende paring vilken startutrustning som finns till motorn aumlr kravet paring startstroumlmmens storlek olika (Elforsk 1995) Tumregler foumlr hur stor motorn faringr vara avseende storleken paring generator ges nedan Foumlr en motor med stjaumlrntriangelstart och vid anvaumlndning av mjukstart Motorns maumlrkeffekt i kW 3 lt Generatorns maumlrkeffekt i kVA

13

Foumlr en motor med direktstart Motorns maumlrkeffekt i kW 9 lt Generatorns maumlrkeffekt i kVA Skulle det finnas flera motorer som kan komma att starta samtidigt ska moumljlighet till foumlrregling mot samtidig start undersoumlkas Exempel paring stoumlrre motorer som kan taumlnkas finnas ute hos kunder i glesbyggd aumlr t ex lantbrukarnas bevattningspumpar som enbart anvaumlnds under naringgra maringnader paring sommaren Dessa bevattningspumpar varierar i storlek och kan i vissa fall ha en effekt paring 75 kW vilket i saring fall skulle kraumlva att generatorn kan producera en aktiv effekt motsvarande 675 kW om motorn aumlr direktstartad Eftersom denna enskilda pump kommer att ta stor effekt i anspraringk och paring saring vis kraumlva att reservkraftverket aumlr kraftigt oumlverdimensionerat foumlr att klara startstroumlmmen aumlr det laumlmpligt att ha naringgon form av restriktioner vid bevattning Detta gaumlller inte enbart bevattningspumpar som aumlr ansluta till elnaumltet utan alla stoumlrre motorer

14

5 Distributionsledningar Distributionsledningar finns i flera olika utfoumlranden daumlr ledar- och isolationsmaterial aumlr olika Generellt kan dessa dock delas in i kategorierna luftledningar och kabel

51 Luftledningar

Luftledningar kan generellt delas upp i tvaring olika typer oisolerad och isolerad lina vilka finns i tvaring olika materialutfoumlranden aluminium (AL) och aluminium med jaumlrnkaumlrna (FeAl) I mycket saumlllsynta fall kan aumlven kopparlina (Cu) foumlrekomma

511 Oisolerad luftledning

Oisolerad luftledning har inte ett skyddande houmllje runt respektive lina utan faumlsts direkt paring isolatorn som utgoumlr isolation mellan lina och stolpe Detta goumlr att ledningen aumlr kaumlnslig mot yttre faktorer saringsom vaumlder vind faringglar osv En vanligt foumlrekommande dimension paring linan aumlr 99 mm2 vilken har en total ytterdiameter paring 128 mm (Onninen 2006) Ett exempel paring en oisolerad lina visas i bild 51 nedan

Bild 51 Oisolerad lina (Birkouml 2005)

512 Isolerad luftledning

Isolerad luftledning aumlr upphaumlngd paring samma saumltt som oisolerad luftledning men har aumlven ett skyddande houmllje runt respektive lina i form av en tunnare plastbelaumlggning Houmlljet aumlr inte avsett som naringgot skydd mot beroumlring utan snarare ett skydd mot jordfel som t ex kan uppstaring daring ett traumld faller paring ledningen vilket goumlr ledningen driftsaumlkrare Anledningen till detta aumlr att ledningen daring taringl en stoumlrre paringfrestning som t ex uppstaringr naumlr ett traumld faller paring ledningen Belastningen som traumldet medfoumlr paring luftledningen tas daring upp av alla tre linorna vilket goumlr att de inte lika laumltt brister Isolerad luftledning byggs vanligtvis med ett mindre avstaringnd mellan linorna aumln traditionell oisolerad luftledning vilket aumlr moumljligt tack vare den isoleringen som finns runt respektive lina Precis som foumlr oisolerad lina aumlr en vanlig dimension 99 mm2 men i och med dess skyddande houmllje blir den groumlvre aumln vanlig oisolerad lina En isolerad lina med dimensionen 99 mm2 har en total ytterdiameter paring cirka 18 mm (Onninen 2006) Se bild 52 nedan

Bild 52 Isolerad lina (Birkouml 2005)

15

513 Kapacitiv generering i luftledningsnaumlt

Luftledningar genererar en saring kallad distribuerad kapacitans laumlngs hela sin straumlckning dels mellan varje fasledare och marken och dels mellan respektive fasledare Detta aringskaringdliggoumlrs i bild 53 nedan

Bild 53 Kapacitanser i ett luftledningsnaumlt

Som kan ses i bild 53 ovan delas kapacitansen i en luftledning upp i tvaring delar egen- och oumlmsesidig kapacitans Den oumlmsesidiga kapacitansen aumlr den kapacitans som bildas mellan ledningens faser medan egenkapacitansen bildas mellan fasledarna och jord Summan av egen- och oumlmsesidig kapacitansen (Ce och Couml) bildar ledningens totala kapacitans som har namnet driftkapacitans Cd (Andersson och Blomqvist 1997) Foumlr ett luftledningsnaumlt aumlr den distruberade kapacitansen relativt liten Med anledning av detta beraumlknas inte delkapacitanserna var foumlr sig utan den totala driftkapacitansen beraumlknas direkt med sambandet 51 nedan

sdotsdotsdot

=

r

cbaCd 3

ln18

1 [ ]kmFmicro (51)

daumlr a b och c medelavstaringndet mellan fasledarena m r fasledarens radie m Oavsett vilken typ av mark som finns under luftledningen utgaringr man ifraringn att potentialen aumlr noll vid markytan (Stenborg 1997)

16

52 Jordkabel

Jordkabel finns i en maumlngd olika utfoumlranden med olika tvaumlrsnittsarea och maumlrkspaumlnning vilka grovt kan delas in i en- och flerledarekabel De flesta lite groumlvre kablar har ledare som aumlr tillverkade av aluminium Hur mycket isolering en kabel har aumlr till stoumlrsta del beroende av kabelns maumlrkspaumlnning houmlgre maumlrkspaumlnning ger groumlvre isolering I bild 54 visas en treledar mellanspaumlnningskabel med maumlrkspaumlnningen 12 kV i genomskaumlrning

Bild 54 Treledar mellanspaumlnningskabel i genomskaumlrning (Elektroskandia 2006)

521 Kapacitiv generering i kabelnaumlt

Kablar genererar precis som luftledningar en saring kallad distribuerad kapacitans laumlngs hela sin straumlckning mellan dels varje fasledare och skaumlrmen dels mellan respektive fasledare Kabels kapacitanser kan precis som en luftledning delas in i egen- samt oumlmsesidig kapacitans Som framgaringr av bild 54 ovan aumlr avstaringndet mellan fasledarna och det jordande houmlljet runt kabeln avsevaumlrt mycket mindre aumln foumlr en luftledning Detta leder till att egenkapacitansen fraringn en kabel aumlr betydligt mycket houmlgre aumln foumlr en luftledning med samma tvaumlrsnittsarea och spaumlnning Daumlremot aumlr den oumlmsesidiga kapacitansen som genereras mellan fasledarna i en treledar mellanspaumlnningskabel lika med noll eftersom ledarnas inre ledande skiktet har samma spaumlnningspotential som skaumlrmen d v s noll Mellanspaumlnningskabelns kapacitanser visas i bild 55 nedan

Bild 55 Kapacitanser i en- och tre-ledar kabel

17

Foumlr en enledarkabel med omgivande skaumlrm eller en treledarkabel med skaumlrm runt varje ledare ges kapacitansen av foumlljande samband (Kraftkabelhandboken) Kapacitansen C aumlr i detta fall lika med driftkapacitansen Cd

d

DkC

ln

εsdot= [ ]kmFmicro (52)

Daumlr k aumlr en konstant med vaumlrdet 00556 ε aumlr det relativa isolermaterialets dielektriska konstant foumlr det isolerande skiktet mellan ledare och skaumlrm Konstanten ε aumlr beroende av vilket material isolerskiktet aumlr tillverkat av I de kabeltyper som anvaumlnds mest i dag aumlr de vanligaste isolermaterialen PEX och PVC vilka har konstanten ε = 23 respektive ε =50 I de beraumlkningar som aumlr gjorda i denna rapport har uteslutande kabel med PEX isolering anvaumlnts Foumlr en treledar kabel daumlr respektive ledare saknar individuell skaumlrm eller inre ledande skikt se bild 54 aumlr det svaringrare att raumlkna ut C och Cd Kapacitanserna aumlr i dessa fall inte lika Foumlr att enklare kunna faststaumllla Cd maringste delkapacitanserna foumlrst maumltas i kabeln Naumlr detta goumlrs delas foumlrst kapacitanserna upp i delkapacitanser Crsquo och Crsquorsquo som maumlts paring foumlljande saumltt Delkapacitansen Crsquo maumlts mellan en fasledare och de oumlvriga fasledarna som aumlr foumlrbundna med skaumlrmen och daumlr Crsquo motsvarar

oumle CCC sdot+= 2 [ ]kmFmicro (53) Daumlrefter foumlrbinds alla tre ledarna med varandra och daring maumlts delkapacitansen Crsquorsquo mellan ledarna och skaumlrmen och daumlr Crsquorsquo motsvarar

eCC sdot= 3 [ ]kmFmicro (54) Naumlr baringda delkapacitanserna aumlr givna kan sedan driftkapacitansen Cd beraumlknas enligt

oumled CCC sdot+= 3 [ ]kmFmicro (55) Driftkapacitansen foumlr mellanspaumlnningskablar aumlr i de flesta fallen uppmaumltt och redovisad av kabeltillverkaren

18

53 Tillskott och foumlrluster i ledningar

Foumlr att foumlrstaring hur en ledning fungerar aumlr det laumlmpligt att som modell anvaumlnda ett ersaumlttningsschema vilken visar vilka parametrar som aumlr av betydelse och maringste tas i beaktande vid elektriska beraumlkningar Ersaumlttningsschemat foumlr en ledning visas i bild 56 nedan

531 Ersaumlttningsschema

Bild 56 Ersaumlttningsschema

I bild 56 ovan ser man en generator som genererar elektrisk energi och sedan oumlverfoumlr denna till en belastning via en ledning som aumlr ansluten mellan de baringda objekten

532 Parametrar i ersaumlttningsschema

Ur elektrisk synvinkel bestaringr en ledning av en resistans R och en reaktans X Dessa storheter beror paring ett antal olika parametrar som visas i sambanden (56) och (57) nedan (Kraftkabelhandboken)

ARledning

ρ= [ ]kmΩ (56)

daumlr ρ resistiviteten kmmm 2sdotΩ A ledarens tvaumlrsnittsarea 2mm

LfX ledning sdotsdotsdot= π2 [ ]kmΩ (57)

daumlr f frekvensen Hz L induktansen kmH

19

Foumlr en given ledning finns baringde ρ och L angivna i ledningstabeller Ett annat samband som anvaumlnds vid elektriska beraumlkningar aumlr susceptansen B som beraumlknas enligt sambandet (58) nedan

lCfBledning sdotsdotsdotsdot= π2 [ ]S (58) daumlr C kapacitansen kmF l ledningslaumlngden km Naumlr resistans reaktans och susceptans beraumlknas foumlr olika komponenter aumlr det viktigt att beraumlkningen goumlrs vid samma spaumlnning och frekvens Foumlr samtliga beraumlkningar i rapporten aumlr spaumlnningen 11 kV och frekvensen 50 Hz Mellan ledningen och marken alternativt skaumlrmen i en kabel bildas en kondensator som ger upphov till en reaktiv effekt naumlr ledningen aumlr spaumlnningssatt Denna reaktiva effekt kommer att ge ett tillskott i anlaumlggningen som maringste tas om hand Detta aumlr vanligtvis inget problem under normal drift daring anlaumlggningen aumlr ansluten till ett starkt oumlverliggande naumlt som paring ett enkelt saumltt kan ta hand om detta reaktiva tillskott Kopplas oumlverliggande naumlt bort och ersaumltts med ett mobilt reservkraftverk kommer detta ensamt vara tvunget att hantera det eventuella reaktiva oumlverskottet Det kapacitiva bidrag en ledning genererar ges ur foumlljande samband (Petterson och Blomqvist 1986)

21 CCC QQQ += [ ]var (59) daumlr

1CQ aumlr det kapacitiva bidraget fraringn den foumlrsta halvan av ledningen

2CQ aumlr det kapacitiva bidraget fraringn den sista halvan av ledningen Dessa storheter kan beraumlknas med sambanden (510) och (511) som foumlljer nedan (Petterson och Blomqvist 1986)

211 2

2 UC

fQC sdotsdotsdotsdot= π [ ]var (510)

222 2

2 UC

fQC sdotsdotsdotsdot= π [ ]var (511)

daumlr f frekvensen Hz C kapacitansen F

1U inmatningsspaumlnningen V

2U utmatningsspaumlnningen V

20

533 Aktiva och reaktiva foumlrluster i ledningar

Varje ledning inneharingller en resistans och en reaktans vilka ger upphov till aktiva och reaktiva foumlrluster Eftersom dessa foumlrluster tillkommer utoumlver sjaumllva lasten behoumlver dessa adderas foumlr att faring de totala aktiva och reaktiva effekterna Det aumlr dessa foumlrluster plus sjaumllva lasten som det mobila reservkraftverket maringste klara av att hantera De aktiva och reaktiva foumlrlusterna beraumlknas genom sambanden (512) och (513) nedan

2

2

22

2

2

2

minussdot+

sdot=

U

QQR

U

PRP C

LedningLedningf [ ]W (512)

( )21

2

2

22

2

2

2CC

CLedningLedningf QQ

U

QQX

U

PXQ +minus

minussdot+

sdot= [ ]var (513)

daumlr R resistansen Ω X reaktansen Ω Foumlr att faring en indikation paring hur stora tillskott ocheller foumlrluster som uppstaringr i en ledning goumlrs en beraumlkning foumlr en kabel respektive luftledning enligt angivna data nedan

Tabell 51 Inparametrar foumlr jaumlmfoumlrelse av tillskottfoumlrluster i ledningsnaumlt Luftledning (Al) Kabel (Al)

Spaumlnning (V) 11000 11000 Tvaumlrsnittsarea (mm2) 99 95 Ledningslaumlngd (km) 10 10 Aktivt effektuttag (kW) 50 50 Effektfaktor vid last 085 085 Kapacitans (microFkm) 0009 033 Ledningsresistans (Ωkm) 02855 02975 Ledningsreaktans (Ωkm) 1085 09739

Anvaumlnds vaumlrdena fraringn tabell 51 i sambanden 510 511 512 513 och ingen haumlnsyn tas till spaumlnningsfall i ledningen kan de aktiva respektive reaktiva foumlrlusterna beraumlknas Beraumlkningarna aumlr gjorda i Matlab och beraumlkningskoden finns i bilaga 2 Resultaten presenteras i tabell 52 nedan

Tabell 52 Resultat av jaumlmfoumlrelse mellan luftledning och kabel Luftledning (Al) Kabel (Al)

Reaktiv last (kvar) 310 310 Aktiva foumlrluster (kW) 0083 0086 Reaktiva foumlrluster (kvar) -333 -12542 Reaktivt netto (kvar) 2767 -9442

21

Som kan ses i tabell 52 behoumlver reservelverket generera 2767 kvar i fallet med luftledning medan i fallet med kabel kommer ett oumlverskott paring 9442 kvar att skapas Detta reaktiva oumlverskott kommer ha en motsatt riktning i foumlrharingllande till den aktiva effekten d v s tillbaka i mot reservelverket Detta reaktiva oumlverskott maringste saringledes tas om hand av reservelverket

534 Konsekvenser foumlr mobil reservkraft

Som kan ses utifraringn resultaten i tabell 52 ovan aumlr de aktiva foumlrlusterna i baringde luftledning och kabel relativt smaring Eftersom dessa foumlrluster aumlr smaring kommer de inte belasta ett mobilt reservelverk saumlrskilt mycket i foumlrharingllande till den last som kunderna tar ut Jaumlmfoumlrs de reaktiva foumlrlusterna som en tio kilometers mellanspaumlnningsledning ger upphov till med de aktiva foumlrlusterna aumlr de foumlrstnaumlmnda foumlrlusterna betydligt houmlgre Beroende paring om elnaumltet aumlr uppbyggt av luftledning eller kabel kommer detta faring vaumlldigt skilda konsekvenser foumlr det mobila reservkraftverk som ska leverera elenergi till den bortkopplade anlaumlggningen Jaumlmfoumlrs de reaktiva foumlrlusterna i luftledningen med kabeln kan det enkelt konstateras att luftledningen endast tillfoumlr en mindre del av den reaktiva effekt som reservkraftverket annars hade faringtt producera Kabeln kommer daumlremot att generera en avsevaumlrt mycket stoumlrre maumlngd reaktiv effekt aumln luftledningen I ovanstaringende exempel genererar kabeln drygt 37 garingnger mer reaktiv effekt aumln luftledningen Detta betyder att reservkraftverket maringste kunna konsumera detta oumlverskott av reaktiv effekt som kabeln genererar Det aumlr saringledes en foumlrutsaumlttning att det mobila reservelverket kan konsumera det reaktiva oumlverskott som inte tas ut av kunderna Kan inte det mobila reservkraftverket konsumera reaktiv effekt kommer det reaktiva effektuttaget hos kund vara en begraumlnsande faktor foumlr moumljlig ledningslaumlngd

22

6 Transformatorer Transformatorer kan ur elektrisk synvinkel ses som en resistans R och en reaktans X paring samma saumltt som en ledning Foumlr att beraumlkna transformators resistans och reaktans behoumlvs uppgifter om de procentuella resistans respektive reaktansspaumlnningsfallet er ex Dessa kan enkelt tas fram foumlr en specifik transformator i t ex Facilplus spatialE som aumlr EON Elnaumlts naumltinformationssystem Oumlnskas daumlremot generella vaumlrden foumlr en transformator kan ABBs tabell foumlr standardtransformatorer anvaumlndas vilken visas i bilaga 9 I ABBs tabell aumlr endast den procentuella kortslutningsspaumlnningen ek given och den beraumlknas enligt samband 61 nedan

22xrk eee += [ ] (61)

Anledningen till att endast ek aumlr angiven aumlr att procentuella kortslutningsresistansen er alltid aumlr relativt liten i foumlrharingllande till procentuella kortslutningsreaktansen ex och daring goumlrs ofta approximationen er = 0 vilket ger ex asymp ek Foumlr att sedan beraumlkna kortslutningsresistansen RT och kortslutningsreaktansen XT anvaumlnder man sambanden 62 och 63 nedan (Petterson och Blomqvist 1986)

n

nrT

S

UeR

2

100sdot= [ ]Ω (62)

n

nxT

S

UeX

2

100sdot= [ ]Ω (63)

daumlr Un den huvudspaumlnning som transformatorresistansen haumlnfoumlrs till kV Sn transformatorns maumlrkeffekt MVA

62 Foumlrluster i en transformator

En distributionstransformator ger upphov till tre olika typer av foumlrluster

bull Tomgaringngsfoumlrluster ][WPtomgaringng bull Belastningsfoumlrluster ][WPbelastning bull Reaktiva foumlrluster [var]foumlrlustQ

Dessa foumlrluster beskrivs under respektive rubrik nedan

621 Tomgaringngsfoumlrluster

Tomgaringngsfoumlrlusterna i en transformator aumlr helt oberoende av den anslutna lasten Dessa beror istaumlllet helt paring transformatorns storlek desto stoumlrre transformator desto stoumlrre tomgaringngsfoumlrluster En tillaumlmpbar tumregel aumlr att tomgaringngsfoumlrlusterna aumlr i storleksordningen 02 procent utav transformatorns maumlrkeffekt (Lindahl 2006) Foumlr en transformator med maumlrkeffekten 200 kVA kommer saringledes tomgaringngsfoumlrlusterna vara

23

WPtomgaringng 4002000000020 =sdot=

Tomgaringngsfoumlrlusterna aumlr saring smaring i foumlrharingllande till transformatorns maumlrkeffekt att de i maringnga sammanhang antas vara foumlrsumbara

622 Belastningsfoumlrluster

Belastningsfoumlrlusterna i en transformator beror av hur stor belastningsgraden aumlr En tumregel aumlr att vid full last aumlr belastningsfoumlrlusterna i storleksordningen 1 procent av transformatorns maumlrkeffekt (Lindahl 2006) Foumlr en transformator med maumlrkeffekten 200 kVA kommer saringledes belastningsfoumlrlusterna att vara

WPbelastning 2000200000010 =sdot=

Aumlven belastningsfoumlrlusterna aumlr foumlrharingllandevis smaring jaumlmfoumlrt med transformatorns maumlrkeffekt Som har naumlmnts tidigare goumlrs ibland approximationen ex asymp ek och er = 0 vilket betyder att ingen haumlnsyn tas till de aktiva foumlrlusterna utan enbart till de reaktiva foumlrlusterna

623 Reaktiva foumlrluster

De stoumlrsta och inte foumlrsumbara foumlrlusterna i en transformator aumlr de reaktiva foumlrlusterna Naumlr dessa foumlrluster beraumlknas antas tomgaringngsfoumlrlusterna vara foumlrsumbara och att transformatorn aumlr fullt belastad Belastningsfoumlrlusterna antas vara 1 procent utav transformatorns maumlrkeffekt vilket ger en foumlrlust paring 2000 W enligt tidigare beraumlkning Foumlr att kunna beraumlkna de reaktiva foumlrlusterna foumlr en 200 kVA transformator behoumlvs uppgifter om re och xe Dessa aumlr haumlmtade fraringn en standard 200 kVA transformator hos EON Elnaumlt

Foumlrharingllandet ggre

e

r

x 331783

asymp= visar sedan hur stora de reaktiva foumlrlusterna aumlr i

foumlrharingllande till de aktiva foumlrlusterna I detta fall aumlr de reaktiva foumlrlusterna cirka tre garingnger stoumlrre aumln de aktiva foumlrlusterna De reaktiva foumlrlusterna i en 200 kVA transformator aumlr daumlrmed i storleksordningen

var600020003 kQ foumlrlust =sdotasymp Detta betyder att den reaktiva foumlrlusten i en 200 kVA transformator aumlr cirka 3 procent av dess maumlrkeffekt (Johansson 2006)

24

7 Det mobila reservkraftverket De mobila reservkraftverk som aumlr taumlnkta att anvaumlndas i mellanspaumlnningsnaumltet aumlr i storleksordningen 100-800 kVA daumlr de flesta aumlr utrustade med en synkrongenerator Teoretiskt innebaumlr detta bland annat att generatorns foumlrmaringga att producera alternativt konsumera reaktiv effekt kan styras Ska generatorn leverera reaktiv effekt till elnaumltet ska I m gt Im0 och kallas daring foumlr oumlvermagnetiserad medan om den ska konsumera reaktiv effekt ska I m lt Im0 och kallas daring foumlr undermagnetiserad Rent praktiskt styrs magnetiseringsstroumlmmen av generatorns spaumlnningsregulator som i sin tur maumlter naumltspaumlnningen (Alfredsson och Cronqvist 1996) Ses detta ur en teoretisk synvinkel bestaumlms magnetiseringsbehovet av sambandet 71 nedan

0m

m

n

r

I

I

U

E= (71)

daumlr Er inducerad emk (fas till jord) V Un generatorns maumlrkspaumlnning V I bild 71 visas ovanstaringende storheter i en schematisk bild oumlver en synkrongenerator

Bild 71 Schematisk bild oumlver en synkrongenerator

Den aktiva effekten P i en synkronmaskin paringverkas inte av aumlndringar som t ex naumltspaumlnningsvariationer eller variationer av emkn utan bestaumlms av den mekaniska axeleffekten som motorn levererar Den aktiva effekten beraumlknas med hjaumllp av samband 72 nedan

d

fr

X

UEP

Θsdotsdotsdot=

sin3 [ ]W (72)

Som tidigare naumlmnts kommer den inducerade emkn Er att foumlraumlndras daring magnetiseringsstroumlmmen Im varieras Foumlr att foumlrhindra att den aktiva effekten P foumlraumlndras samtidigt som magnetiseringsstroumlmmen Im varieras kommer samtidigt belastningsvinkeln Θ att aumlndras

25

Naumlr det gaumlller den reaktiva effekten Q saring aumlr den vid en konstant naumltspaumlnning till stor del beroende av den inducerade emk Er men aumlven till en mindre del av den aktiva effektens storlek Denna ger upphov till en del av den reaktiva spaumlnningen (XdIa) vilken svarar direkt mot den aktiva stroumlmmen Iacosφ och denna kraumlver en viss reaktiv effekt Den reaktiva effekten beraumlknas genom samband 73 nedan

d

fr

d

f

X

UE

X

UQ

Θsdotsdotsdotminus

sdot=

cos33 2

[ ]var (73)

daumlr Qlt0 oumlvermagnetisering Qgt0 undermagnetisering Foumlr att se hur alla storheter haumlnger samman visas tvaring olika visardiagram i bild 72 ett foumlr oumlvermagnetisering och ett foumlr undermagnetisering I baringda visardiagrammen aumlr statorstroumlmmen Ia riktstorhet (Alfredsson och Cronqvist 1996)

Bild 72 Visardiagram foumlr oumlver- respektive undermagnetisering

Foumlr en synkrongenerator finns det ett antal begraumlnsningar naumlr det gaumlller dess foumlrmaringga att producera och konsumera effekt Dessa begraumlnsningar aumlr naturligtvis vaumlsentliga att kaumlnna till innan ett reservelverk kopplas in och ensamt ska foumlrse en anlaumlggning med elenergi Naumlr det gaumlller synkrongeneratorer finns det fyra stabilitetsgraumlnser som generatorn maringste haringlla sig inom foumlr att generatorn ska fungera paring avsett vis (Samuelsson 2006) De fyra stabilitetsgraumlnserna aumlr

1 Rotorns uppvaumlrmningsgraumlns bestaumlmmer |E|max 2 Statorns uppvaumlrmningsgraumlns bestaumlmmer |S|max och |IA|max 3 Motorns maximala axeleffekt bestaumlmmer Pmax 4 Generatorns laumlgsta magnetisering bestaumlmmer |E|min

Foumlr att aringskaringdliggoumlra hur ovanstaringende stabilitetsgraumlnser paringverkar generatorns effektgraumlnser har dessa ritats in i ett saring kallat kapabilitetsdiagram Detta visas i bild 73 nedan

26

Bild 73 Kapabilitetsdiagram foumlr en synkrongenerator

I bild 73 ovan visar den markerade ytan arbetsomraringdet foumlr generatorn Begraumlnsningslinjerna ett och tvaring aumlr satta foumlr att inte temperaturen i rotor respektive stator ska bli foumlr houmlga och foumlrstoumlra generatorn Som kan ses i bild 73 ovan begraumlnsar dessa baringde generatorns moumljlighet till att leverera aktiv respektive reaktiv effekt samt att absorbera reaktiv effekt utanfoumlr det markerade omraringdet Skaumlrningspunkten mellan begraumlnsningslinje ett och tvaring anger normalt generatorns maumlrkdriftdata naumlr det gaumlller levererad aktiv- och reaktiv effekt Anledningen aumlr att dessa baringda linjers skaumlrningspunkt motsvarar ett optimum foumlr levererad aktiv- och reaktiv effekt Begraumlnsningslinje tre markerar den maximala aktiva effekt motorn kan laumlmna paring axeln som sammankopplar motor och generator Den fjaumlrde och sista begraumlnsningslinjen visar generatorns laumlgsta magnetisering foumlr att kunna fasas paring elnaumltet Aumlr magnetiseringen laumlgre riskeras ett saring kallat ur fas-fall farings vilket betyder att generatorn inte kommer arbeta vid samma faslaumlge som det elnaumlt den ansluts till Arbetar inte generatorn vid samma faslaumlge som elnaumltet maringste den kopplas bort och kommer saringledes inte att tillfoumlra naringgon elenergi till det anslutna elnaumltet vilket aumlr dess normala uppgift Naumlr ett mobilt reservkraftverk ansluts till ett elnaumlt och ensamt ska foumlrse anlaumlggningen med elenergi aumlr det viktigt att den aktiva och reaktiva effekten aldrig kommer utanfoumlr det markerade omraringdet i bild 73 Skulle detta haumlnda kommer med stoumlrsta sannolikhet reservkraftverkets effektskydd loumlsa ut med resultatet att elleveransen upphoumlr omedelbart ABB som aumlr en av landets ledande tillverkare av reservkraftverk har ett stoumlrre utbud av olika storlekar och modeller men anvaumlnder enbart synkrongeneratorer fraringn Stamford Dessa generatorer aumlr inte konstruerade foumlr att kunna absorbera reaktiv effekt De generatorer som levereras med reservkraftverken fraringn ABB i dag kan alltsaring

27

enbart arbeta med induktiva laster vilket betyder att ledningen inte faringr generera mer reaktiv effekt aumln vad lasten konsumerar (Hagelin 2006) Detta kommer saringledes att bli viktigt att taumlnka paring naumlr en liten last tillsammans med en laumlngre mellanspaumlnningskabel ansluts till ett reservkraftverk och ensamt ska foumlrse anlaumlggningen med elenergi Skulle kabeln generera mer reaktiv effekt aumln vad kunderna foumlrbrukar innebaumlr det att generatorn hamnar i den nedre halvan i bild 73 vilket innebaumlr att generatorn maringste konsumera reaktiv effekt Detta betyder att laringnga mellanspaumlnningskablar tillsammans med smaring effektuttag kommer bli en begraumlnsande faktor vid oumlverfoumlring av reservkraft i mellanspaumlnningelnaumltet

28

8 Beraumlkning av effektbehov och ledningslaumlngd Foumlr att faring en uppfattning om hur laringnga straumlckor elenergin fraringn reservkraftverken kan oumlverfoumlras presenteras i detta kapitel tvaring olika fall dels ett generellt dels ett verkligt naumlt Anledningen till att denna uppdelning aumlr gjord aumlr foumlr att foumlrst se hur laumlngden paring mellanspaumlnningsledningen paringverkar det mobila reservelverket generellt Det verkliga naumltet kommer sedan att ge en indikation paring hur det skulle se ut i ett naumlt daumlr vinsten hade varit stor om man kunde oumlverfoumlra reservkraften i mellanspaumlnningsnaumltet Foumlr att kunna goumlra noumldvaumlndiga beraumlkningar har tre olika program anvaumlnts Facilplus Spartial Excel och PSSE

81 Beraumlkningsprogram program

811 Facilplus Spatial

Facilplus Spatial aumlr ett naumltinformationssystem som anvaumlnds inom energibranschen och aumlr framtaget av ABB och Digpro AB Systemet finns i flera olika utfoumlrande beroende paring vad det ska anvaumlndas till Flera elnaumltsfoumlretag daumlribland EON Elnaumlt anvaumlnder sig av detta system som heter Facil SpatialE I systemet finns ett antal olika digitala kartor daumlr alla komponenter aumlr inritade enligt sina verkliga koordinater Paring EON Elnaumlt aumlr aumlven systemet kopplat till driftoumlvervakningssystemet Eldorado och affaumlrssystemet SAP I och med kopplingen till SAP finns noumldvaumlndiga kunduppgifter som t ex var kunden aumlr ansluten samt hur stor elfoumlrbrukningen aumlr per aringr Effektberaumlkning I Facilplus finns moumljligheten att goumlra effektberaumlkningar foumlr t ex en naumltstation Detta kan goumlras i och med att energifoumlrbrukningen per aringr finns att tillgaring via SAP Naumlr energifoumlrbrukningen per aringr aumlr kaumlnd kan belastningen P approximativt beraumlknas genom att anvaumlnda Velanders metod (Petterson och Blomqvist 1986)

WkWkPVelander sdot+sdot= 21 [ ]kW (81)

daumlr W energiuttaget aringrkWh k1 konstant k2 konstant Konstanterna k1 och k2 aumlr erfarenhetsmaumlssigt erharingllna konstanter som varierar mellan olika belastningar som beraumlknas med hjaumllp av maumltningar i befintligt elnaumlt I bilaga 1 visas EON Elnaumlts samtliga Velander konstanter foumlr alla deras kundkategorier Foumlr att sedan beraumlkna den reaktiva effekten Q anvaumlnds samband 82 nedan

ϕtansdot= PQ [ ]vark (82)

daumlr φ beraumlknas med hjaumllp av effektfaktorn cos φ som aumlr uppskattad foumlr olika typer kunder och varierar mellan 085-098 som kan ses i bilaga 1

29

812 Excel

Foumlr att se hur ett elnaumlt kommer att paringverka ett reservkraftverk behoumlver ett antal parametrar beraumlknas och det goumlrs i Excel I och med att elnaumltet till viss del aumlr foumlrenklat goumlrs endast beraumlkningar foumlr mellanspaumlnningsledningar och transformatorer Ledningar De parametrar som behoumlver beraumlknas foumlr mellanspaumlnningsledningarna aumlr resistansen Rledning reaktansen Xledning och susceptansen Bledning Hur dessa beraumlkningar aumlr gjorda visas i kapitel 53 Transformatorer Foumlr transformatorer behoumlvs enbart vaumlrde paring dess resistans RT och reaktans XT beraumlknas Hur dessa beraumlkningar aumlr gjorda visas i kapitel 6

813 Beraumlkningar PSSE

PSSE aumlr ett planeringsprogram foumlr elektrisk oumlverfoumlring som aumlr framtaget och utvecklat av Siemens PTI Foumlrsta utgaringvan av programmet kom 1976 och i dag anvaumlnds det i 123 laumlnder vaumlrlden oumlver (Siemens PTI 2006) Programmet har anvaumlnts till att rita upp och beraumlkna baringde verkliga och generella elnaumlt foumlr att paring ett tydligt saumltt kunna se hur laumlngden paring mellanspaumlnningsledningarna paringverkar ett mobilt reservkraftverk Naumlr beraumlkningar i PSSE goumlrs behoumlver en resistans R en reaktans X och en susceptans B anges foumlr varje ledning medan det raumlcker med en resistans och en reaktans foumlr transformatorerna Alla storheter maringste sedan goumlras om till enheten per unit (PU) Detta goumlrs enligt sambanden 83 84 85 nedan

2bas

basUP

U

SRR sdot= Ω [ ]UP (83)

2bas

basUP

U

SXX sdot= Ω [ ]UP (84)

2bas

basSUP

U

SBB sdot= [ ]UP (85)

Tillsammans med ledningarnas och transformatorernas inparametrar laumlggs lasten in paring laumlmplig skena Programmet aumlr uppbyggt saring att alla inparametrar anges i en sk sav-fil daumlr all data finns Till detta kopplas en schematisk bild daumlr elnaumltet ritas upp en sk sld-fil Naumlr sedan programmet ska utfoumlra beraumlkningarna saring synkroniseras de baringda filerna med varandra och resultaten presenteras i den schematiska bilden

30

Reaktivt effekttutag vid olika laster

-100

-80

-60

-40

-20

0

20

40

60

80

100

120

2 4 6 8 10

Ledningslaumlngd (km)

Reakti

vt

eff

ektu

ttag

(kvar)

Luftlednig P=150 kW

Kabel P=150 kW

Kabel P=100 kW

Kabel P=50 kW

82 Generellt elnaumlt

Foumlr att faring en god uppfattning om hur stort geografiskt omraringde ett mobilt reservkraftverk med varierande storlek kan hantera foumlr en given belastning har ett generellt elnaumlt anvaumlnts Det generella elnaumltet aumlr uppbyggt i PSSE enligt bild 81 nedan

Bild 81 Generellt elnaumlt uppbyggt i PSSE

Som kan ses i bild 81 ovan bestaringr det generella elnaumltet av en matande respektive en mottagande naumltstation som foumlrbinds med en mellanspaumlnningsledning I den matande naumltstationen har en relativt stor transformator installerats saring att den inte kommer att bli en begraumlnsande faktor I den mottagande naumltstationen aumlr transformatorn dimensionerad foumlr att klara lasten Som tidigare visats i rapporten aumlr det laumlngden paring mellanspaumlnningsledningen som kommer att spela en stor roll daring den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckningen ska bestaumlmmas Foumlr att tydligt visa storleksskillnaden i det kapacitiva bidrag som en kabel ger upphov till jaumlmfoumlrt med en luftledning har ovanstaringende naumlt ritats upp i PSSE Foumlr att PSSE ska kunna utfoumlra beraumlkningarna behoumlver ett antal parametrar matas in i programmet Dessa har beraumlknats i ett Excel-blad som visas i bilaga 3 Eftersom det mobila reservkraftverket inte kan absorbera reaktiv effekt aumlr den aumlr moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan dels beroende av hur mycket reaktiv effekt ledningen genererar dels hur stort det reaktiva effektuttaget ur anlaumlggningen aumlr Detta betyder att desto houmlgre reaktiva effektuttaget aumlr desto laumlngre aumlr moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan I exemplet nedan har den aktiva lasten satts till 50 100 respektive 150 kW och med en effektfaktor lika med 085 Resultaten fraringn beraumlkningarna visas i bild 82 nedan

Bild 82 Belastningsstorlekens inverkan paring den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan

31

Enligt EON Elnaumlts indelning av kundkategorier som presenteras i bilaga 1 kan det utlaumlsas att effektfaktorn foumlr de olika kundkategorierna varierar mellan 085 ndash 098 Genom att anvaumlnda effektfaktorn 085 som i exemplet ovan kommer lasten foumlrbruka relativt mycket reaktiv effekt vilket betyder att den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan kommer att bli laringng Hade daumlremot effektfaktorn 098 anvaumlnts skulle lasten i princip inte foumlrbruka naringgon reaktiv effekt alls vilket skulle minska den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan radikalt Anvaumlndandet av effektfaktorn 085 ger saringledes det mest gynnsamma fallet Hur stor inverkan effektfaktorn har paring den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan visas i bild 83 Raumlkneexemplet aumlr utfoumlrt paring samma saumltt som exemplet ovan foumlr kabeln med belastningen 50 kW Den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan har istaumlllet beraumlknats foumlr fyra olika effektfaktorer 085 090 095 och 098

Reaktivt effektuttag vid cos fi variation foumlr en kabel med belastningen 50 kW

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

1 2 3 4

Ledningslaumlngd (km)

Reati

vt

eff

ektu

ttag

(kvar)

cos fi=085

cos fi=090

cos fi=095

cos fi=098

Bild 83 Effektfaktorns inverkan paring den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan

821 Konsekvenser foumlr reservkraft

Som tydligt kan ses i bild 82 kommer kabeln generera avsevaumlrt mycket mer reaktiv effekt aumln luftledningen och daumlrmed minska den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan Det kan konstateras att storleken paring lasten och effektfaktorn kommer spela en stor roll daring den maximala oumlverfoumlringsstraumlckan foumlr kabeln ska bestaumlmmas Daumlrmed aumlr det svaringrt att ange naringgon generell laumlngdbegraumlnsning foumlr kabelalternativet men aumlr lasten saring laringg som 50 kW med effektfaktorn 085 kommer den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan vara mindre aumln tre kilometer Daumlremot foumlr luftledningen som endast genererar en liten maumlngd reaktiv effekt kommer inte storleken paring lasten och effektfaktorn vara avgoumlrande foumlr den maximala oumlverfoumlringsstraumlckan Med tanke paring att reservelverken fraringn ABB inte kan ta hand om naringgot reaktivt oumlverskott aumlr det sjaumllvklart av stor vikt att mellanspaumlnningsledningen inte genererar mer reaktiveffekt aumln vad lasten konsumerar Av detta generella exempel kan slutsatsen dras att smaring reaktiva uttag i kombination med laringnga mellanspaumlnningskablar kan komma begraumlnsa oumlverfoumlringsstraumlckan avsevaumlrt jaumlmfoumlrt med mellanspaumlnningsluftledningar

32

83 Verkligt elnaumlt

Foumlr att faring en ungefaumlrlig uppfattning om hur stort geografiskt omraringde ett mobilt reservkraftverk kan hantera foumlr en given belastning har aumlven beraumlkningar utfoumlrts foumlr ett verkligt naumlt Anledningen till detta aumlr att faring saring stor verklighetsfoumlrankring som moumljligt De mobila reservkraftverk som aumlr taumlnkta att anvaumlndas aumlr i storleksordningen 100 ndash 800 KVA vilket betyder att baringde lastuttaget och oumlverfoumlringsstraumlckan kommer att bli begraumlnsad Det verkliga elnaumltet kommer att ge en indikation paring hur det kan taumlnkas se ut i ett verkligt elnaumlt daumlr det reaktiva effektuttaget aumlr relativt litet och oumlverfoumlringsstraumlckan relativt laringng Eftersom de mobila reservkraftverken som aumlr taumlnkta att anvaumlndas aumlr relativt smaring effektmaumlssigt kommer de inte klara av de laster som farings i taumltorter om ett par naumltstationer kopplas samman De elnaumlt som kommer att ingaring i beraumlkningarna kommer daumlrfoumlr vara ett landsbygdsnaumlt daumlr belastningen aumlr laringg och utspridd oumlver ett stoumlrre geografiskt omraringde Det aumlr aumlven i landsbygd det aumlr mest intressant med reservkraft paring grund av avsaknaden av omkopplingsmoumljligheter Det elnaumlt som slutligen valdes i samraringd med Christer Eliasson naumltplanerare paring EON Elnaumlt var ett relativt nytt kabelnaumlt i Loumlnsboda (LBA) i nordoumlstra Skaringne daumlr EON Elnaumlt har foumlrberett ett par markstationer foumlr anslutning av mobil reservkraft (Eliasson 2006) Anledningen aumlr att belastningarna aumlr relativt smaring och foumlrdelade paring flera mindre transformatorstationer med litet stoumlrre inboumlrdes avstaringnd I ett saringdant naumlt som finns i LBA fack 4 kommer vinsten att bli stor om EON Elnaumlt endast behoumlver ansluta ett mobilt elverk istaumlllet foumlr sju Foumlr det utvalda kablade elnaumltet har beraumlkningar genomfoumlrts enligt den tidigare beskrivna beraumlkningsgaringngen Fraringn Facilplus har kartan med inritade ledningar och naumltstationer haumlmtas den visas i bilaga 4 Som kan ses paring kartan aumlr detta ett glesbyggdsomraringde med lite stoumlrre avstaringnd mellan naumltstationerna I bilaga 5 visas normalkopplingsschemat foumlr LBA fack 4 som tydligare visar hur naumltstationerna aumlr foumlrbundna med varandra I bilaga 6 visas det Excel-blad daumlr alla inparametrar som maringste anges i PSSE aumlr beraumlknade och sammanstaumlllda Naumlr beraumlkningen vaumll aumlr gjord i PSSE visas alla resultaten i de schematiska filerna se bilaga 7 Beraumlkningarna aumlr gjorda baringde foumlr elnaumltet saring som det ser ut i dag men aumlven paring samma elnaumlt daring all kabel ersatts med oisolerad samt isolerad luftledning med motsvarande ledningsarea Eftersom kapacitansen per kilometer aumlr i princip lika stor foumlr baringde oisolerad och isolerad luftledning kommer dessa anses vara likvaumlrdiga naumlr det gaumlller lednings reaktiva generering Baringda fallen har samma totala ledningslaumlngd vilken aumlr 6775 meter men som har naumlmnts tidigare skiljer luftledning sig aringt jaumlmfoumlrt med kabel daring det gaumlller generering av reaktiv effekt Resultatet presenteras i bild 84 nedan

33

LBA-fack 4

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90k

Va

r Kabel

Oisolerad luftledning

Isolerad luftledning

Bild 84 Reaktivt effektuttag i LBA ndash fack 4

Som kan ses i bild 84 ovan behoumlver generatorn endast generera knappt 20 kvar om det befintliga kabelnaumltet anvaumlnds vid topplast ty Velanders metod ger topplasten Vid laringglasttillfaumlllen exempelvis sommar skulle det reaktiva effektuttaget fraringn kunderna raumlcka till att taumlcka det reaktiva oumlverskottet fraringn kabeln Daumlrmed kan det haumlnda att vid vissa lasttillfaumlllen inte aumlr moumljligt att reservkraftsmata LBA fack 4 Skulle i staumlllet kabelnaumltet ersaumlttas med ett likvaumlrdigt luftledningsnaumlt kommer generatorn behoumlva generera drygt 80 kvar Anledningen till detta aumlr som sagts och visats tidigare att en kabel genererar avsevaumlrt mycket mer reaktiv effekt aumln en luftledning Skulle kablarna generera mer reaktiv effekt aumln vad kunderna foumlrbrukar skulle anlaumlggningen inte kunna anslutas till ett mobilt reservkraftverk Hade det daumlremot funnits reservelverk i laumlmplig storlek paring marknaden som hade kunnat undermagnetiseras och daumlr med att ta hand om det reaktiva oumlverskott som skapats av kablarna hade situationen varit en annan Som situationen aumlr i dag maringste en viss foumlrsiktighet tillaumlmpas daring lasten aumlr liten och oumlverfoumlringsstraumlckan aumlr lite laumlngre i ett kablat mellanspaumlnningsnaumltet Skulle daumlremot elnaumltet i LBA - fack 4 varit ett luftledningsnaumlt hade inte denna begraumlnsning funnits Sammanfattningsvis kan det i detta fall konstateras att det kablade elnaumltet aumlr att foumlredra framfoumlr mot luftledningsalternativet Laumlgre braumlnslekonsumtion samt moumljlighet till ett houmlgre aktivt effektuttag aumlr naringgra av foumlrdelarna

34

9 Ekonomisk jaumlmfoumlrelse Foumlr att faring en indikation paring hur det ekonomiska utslaget kommer att se ut daring ett mellanspaumlnningsnaumltet anvaumlnds foumlr oumlverfoumlring av reservkraft har ett raumlkneexempel staumlllts upp i det tidigare anvaumlnda elnaumltet LBA-fack 4 I exemplet har sju olika fall jaumlmfoumlrts med varandra dessa aumlr

bull Oisolerad luftledning utan reservkraft bull Oisolerad luftledning med reservkraft bull Isolerad luftledning utan reservkraft bull Isolerad luftledning med reservkraft bull Kabel utan reservkraft bull Kabel med reservkraft bull Befintlig luftledning som senare ersaumltts med kabel med reservkraft

Nedan visas en foumlrklaring till de parametrar som finns med i raumlkneexemplet Dessa aumlr uppdelade i fasta respektive roumlrliga kostnader vilka summeras ihop foumlr respektive fall De fasta kostnaderna aumlr summan av de aringrliga kapital- och underharingllskostnaderna medan de roumlrliga kostnaderna aumlr kostnader foumlr reservkraft samt avbrottsersaumlttning Dessa aumlr direkt beroende av det aktuella elnaumltets avbrotts- respektive felfrekvens I denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse har alla administrativa kostnader foumlrsummats och ingen haumlnsyn har tagits till hur varumaumlrket skadas av t ex laringnga elavbrott

91 Foumlrklaring till den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen

911 Fasta kostnader

Investeringskostnad per km Investeringskostnaden avser endast mellanspaumlnningsnaumltet vilken varierar mellan olika ledningstyper Kostnaderna aumlr haumlmtade ifraringn EBR (P1) 2006 I det verkliga elnaumltet (LBA) minskar ledningsarean laumlngre ut vilket det inte kommer tas naringgon haumlnsyn till i den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen daumlr samma area har anvaumlnts till hela straumlckan Anledningen till detta aumlr att kostnaden foumlr att garing upp eller ner ett steg i area foumlr respektive ledningstyp aumlr relativt liten Alla beraumlkningar har daumlrfoumlr gjorts foumlr en representativ ledningsarea 95 mm2 Total investeringskostnad Denna visar den totala investeringskostnaden foumlr hela ledningsstraumlckan det vill saumlga kostnaden per kilometer ledning garingnger det verkliga elnaumltets laumlngd (LBA) Kapitalkostnad Investeringskostnaden som goumlrs i ett elnaumlt genererar en kostnad foumlr det kapital som aumlr investerat EON Elnaumlt tillaumlmpar en kalkylraumlnta paring 8 procent

35

Aringrlig kostnad EON Elnaumlt skriver av sina anlaumlggningar paring 40 aringr vilket ger en aringrlig kostnad genom att dela investeringskostnaden med avskrivningstiden Underharingllskostnad Underharingllskostnaden foumlr baringde oisolerad - och isolerad luftledning aumlr satt till 2 procent av investeringskostanden Foumlr jordkabel aumlr den satt till 02 procent Summa fast aringrlig kostnad Denna kostnad visar vad den aringrliga fasta kostnaden kommer vara foumlr ett elnaumlt Denna inkluderar saringledes enbart avskrivningar och underharingllskostnader

912 Roumlrliga kostnader

Avbrottsfrekvens Denna beskriver hur maringnga avbrott en viss ledningstyp har per aringr och per 100 km ledning Foumlr oisolerad luftledning aumlr antalet fel uppdelat i kvarstaringende- respektive oumlvergaringende fel Kvarstaringende fel betyder att felet maringste aringtgaumlrdas fysiskt och behoumlver sektioneras bort foumlr reparation De kvarstaringende felen aumlr 2 stycken per aringr och 100 km ledning (Roos 2005) Oumlvergaringende fel kan exempelvis vara en aringterinkoppling som orsakats av ett traumld som stoumltt till en ledning vid blaringsigt vaumlder Eftersom de oumlvergaringende felen aumlr kortvariga kommer det aldrig bli aktuellt att ansluta reservkraft i samband med dessa fel Daumlrmed tas dessa fel inte med i avbrottsfrekvensen Foumlr isolerad luftledning har de kvarstaringende felen satts till tvaring tredjedelar av avbrottsfrekvensen foumlr oisolerad luftledning (Kristiansson 2006) Foumlr kabel aumlr antalet fel uppdelade i inre fel i kabeln t ex treeing och fel som aumlr orsakade paring grund av yttre aringverkan t ex graumlvskador Eftersom baringda typerna av fel kommer resultera i ett avbrott i elleveransen summeras dessa till en gemensam avbrottsfrekvens foumlr kabel Inre fel aumlr satt till 02 och yttre fel aumlr satt 04 vilket betyder att den gemensamma avbrottsfrekvensen aumlr satt till 06 fel per aringr och 100 km kabel (Roos 2005) Felfrekvens Felfrekvensen aumlr framtagen paring foumlljande saumltt samtliga kunder som drabbats av mellanspaumlnningsfel laumlngre aumln tre minuter hos Svensk Energis medlemsfoumlretag dvs DARWin rapporterade under 2004 har tagits fram Av dessa har 75 procent ansetts kunna haumlnfoumlras till landsbygdselnaumlt Ur denna aringterstaringende stora volym har de mellanspaumlnningsfel som orsakat utebliven elleverans i tidsintervallen 12-lt24 samt gt=24 timmar sorterats ut Antalet fel som oumlverstiger 24 timmar oavsett laumlngd aumlr saring faring att de har summerats i en enda grupp Genom att dividera summan utsorterade fel med samtliga fel erharinglls felfrekvensen foumlr respektive tidsintervall Som kan ses i raumlkneexemplet i bilaga 8 aumlr dessa mycket smaring

36

Avbrottsersaumlttning Avbrottskostnaden foumlr respektive tidsintervall aumlr tagen fraringn den tabell 21 i denna rapport Foumlr att baumlttre avspegla den verkliga bilden i LBA fack 4 har 50 av de 60 kunderna placerats i kategorin smaringhus 16 A och resterande 10 kunder i gruppen smaringhus 20 A Driftkostnad reservelverk och fast kostnad elverk Dessa kostnader aumlr tagna fraringn EON Elnaumlts egen utredning om reservkraftberedskap (NUT 051016-001) Baringda kostnadsposterna avser hyra av reservelverk som ansluts paring traditionellt saumltt det vill saumlga ett reservelverk till varje naumltstation I denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse har driftkostnaden antagits vara den samma daring ett mobilt reservkraftverk anvaumlnds och elenergin oumlverfoumlrs i mellanspaumlnningsnaumltet Den fasta kostnaden antas daumlremot vara en femtedel saring stor daring ett reservelverk i snitt antas kunna foumlrsoumlrja fem naumltstationer daring elenergin oumlverfoumlrs i mellanspaumlnningsnaumltet Drifttimmar felkategori Drifttimmarna avser de antal timmar som reservelverken aumlr i drift vid respektive felkategori Dessa drifttimmar aumlr uppskattade till en genomsnittligt rimlig tidsperiod Uppskattningen aumlr gjord saring att reservelverket har anslutits och boumlrjat leverera elenergi i snitt tvaring till fyra timmar innan naringgon kund har varit spaumlnningsloumls i 12 timmar Naumlr vaumll kunderna faringtt tillbaka elleveransen med hjaumllp av ett reservkraftverk kommer inte det skadade elnaumltet behoumlva aringterstaumlllas i funktionsdugligt skick snarast moumljligt Kopplas daumlremot inte ett reservelverk in och aringterupptar elleveransen maringste elnaumltet aringterstaumlllas till funktionsdugligt skick snarast Daumlrmed antas det att tiden foumlr aringterstaumlllning kommer vara laumlngre om inte ett reservkraftverk ansluts Paring grund av ovanstaringende resonemang anses reservelverkets drifttid i snitt vara laumlngre aumln den avbrottstid som farings om inte reservelverket anslutits Drifttimmarna aumlr bestaumlmda saring att reservelverket i snitt boumlrjar leverera elenergi 9 timmar efter felet uppkom och aumlr daumlrefter i drift hela tidsperioden i respektive felfrekvens det vill saumlga efter 12 respektive 24 timmar Antal fel per aringr som oumlverstiger 12 h i LBA - fack 4 Denna aumlr beraumlknad paring foumlljande saumltt

( )2412100

FFLL

AF +sdotsdot

aringr

st (91)

daumlr AF Avbrottsfrekvensen foumlr luftledning respektive kabel (st100kmaringr) LL Ledningslaumlngden avser LBA - fack 4 (km) F12 Felfrekvensen efter 12 h vid mellanspaumlnningsfel enligt Darwin

driftstoumlrningsstatistik 2004 Svensk Energi F24 Felfrekvensen efter 24 h vid mellanspaumlnningsfel enligt Darwin

driftstoumlrningsstatistik 2004 Svensk Energi

37

Avbrottskostnad Avbrottskostnaden avser den kostnad som uppstaringr pga fel i mellanspaumlnningsnaumltet varje aringr I alternativet utan reservkraft uppstaringr kostnaden genom avbrottsersaumlttning till de kunder som drabbats av elavbrott laumlngre aumln 12 timmar I alternativet med reservkraft uppstaringr kostnaden genom att reservkraft installeras och samtliga kunder aringterfaringr elleveransen Reservkraften som installeras har som sagts tidigare en fast och en roumlrlig kostand Avbrottskostnaden beraumlknas enligt nedan Utan reservelverk

( ) AKAFAFLL

AF sdotsdot+sdotsdotsdot 24241212100

(kraringr) (92)

Med reservelverk

( )

AKFKFFLL

AF

AKDKDTFDTFLL

AF

sdotsdot+sdotsdot

+sdotsdotsdot+sdotsdotsdot

)2412(100

24241212100 (kraringr) (93)

daumlr A12 avbrottskostnaden i LBA efter 12 h (kr) A24 avbrottskostnaden i LBA efter 24 h (kr) DK driftkostnad reservelverk (krh) AK antalet kunder i LBA (st) FK fast kostnad foumlr reservelverk per kund (kr) DT drifttid foumlr reservkraftverken (h)

913 Summa kostnader per aringr Denna kostnad aumlr framtagen genom att kostnaderna foumlr den fasta- och roumlrliga delen summerats Resultatet visar vilket av alternativen som aumlr det mest ekonomiskt gynnsamma

92 Resultat

Sjaumllva beraumlkningen aumlr gjord i Excel och visas i bilaga 8 I tabell 91 nedan visas en sammanstaumlllning av de fasta roumlrliga samt summa kostnader ifraringn den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen Beraumlkningen aumlr gjord foumlr sju stycken olika fall

1 Nybyggnation av oisolerad luftledning utan anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

2 Nybyggnation av oisolerad luftledning med anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

3 Nybyggnation av isolerad luftledning utan anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

4 Nybyggnation av isolerad luftledning med anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

38

5 Nybyggnation av jordkabelanlaumlggning utan anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

6 Nybyggnation av jordkabelanlaumlggning med anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

7 Befintlig avskriven luftledning staringr kvar 20 aringr foumlr att sedan ersaumlttas med jordkabel I detta fall foumlrlaumlngs avskrivningstiden med 20 aringr i foumlrharingllande till de sex tidigare fallen Reservkraft anvaumlnds vid oplanerade elavbrott under hela perioden

Tabell 91 Kostnadsjaumlmfoumlrelse Fasta kostnader

(kraringr)

Roumlrliga kostnader

(kraringr)

Summa kostnader

(kraringr)

Fall 1 54 200 2 54 202 Fall 2 54 200 5 54 205 Fall 3 64 300 2 64 302 Fall 4 64 300 4 64 304 Fall 5 48 400 1 48 401 Fall 6 48 400 2 48 402 Fall 7 39 900 3 39 903 Som kan ses i tabell 91 ovan aumlr de fasta kostnaderna avsevaumlrt mycket stoumlrre aumln de roumlrliga Anledningen till detta aumlr att andelen elavbrott som oumlverstiger 12 timmar aumlr utslaget paring 75 procent av alla elavbrott vilka daring blir vaumlldigt faring och orsakar daumlrmed smaring kostnader totalt sett Som kan ses i den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen aumlr det i dagslaumlget inte loumlnsamt i naringgot av fallen att anvaumlnda reservkraft vid oplanerade elavbrott Det ska dock poaumlngteras att efter 1 januari 2011 aumlr det inte laumlngre tillaringtet att oplanerade elavbrott oumlverstiger 24 timmar Landets naumltaumlgare kommer daring inte kunna jaumlmfoumlra kostnader foumlr t ex reservkraft med kostnader foumlr avbrottsersaumlttning De kommer istaumlllet att bli tvungna att hitta loumlsningar som undviker dessa laringngvariga elavbrott Reservkraft i mellanspaumlnningsnaumlt erbjuder en saringdan loumlsning Som kan ses i denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse aumlr det mest loumlnsamt att laringta befintlig avskriven luftledning staring kvar 20 aringr som sedan ersaumltts med kabel foumlljt av att direkt ersaumltta samma luftledning med kabel Baringda dessa alternativ foumlrutsaumltter att ledningen aumlr framdragen saring att det paring ett enkelt saumltt garingr att foumlrlaumlgga kabeln i marken Om inte saring aumlr fallet kommer detta kostnadsbilden se annorlunda ut Med denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse kan det till sist konstateras att det kommer bli dyrare att ansluta reservkraft till de kunder som drabbas av elavbrott laumlngre aumln 12 timmar aumln att betala ut avbrottsersaumlttning fram t o m 1 januari 2011 foumlr exemplet LBA fack 4

39

10 Slutsatser

101 Slutsatser

Innan ett mobilt reservkraftverk ansluts till ett lansbyggdselnaumlt aumlr det viktigt att kaumlnna till hur stor den reaktiva genereringen fraringn det aktuella elnaumltet aumlr Hur stort det reaktiva bidraget aumlr beror paring hur stor den kapacitiva genereringen aumlr i elnaumltet Denna aumlr framfoumlrallt beroende av kabelnaumltets laumlngd desto laumlngre ju stoumlrre blir den kapacitiva genereringen Skillnaden mellan luftledning och kabel aumlr i dessa sammanhang stora och det maringste tas i beaktande innan ett mobilt reservkraftverk ansluts En kabel genererar avsevaumlrt mycket mer reaktiv effekt aumln en luftledning oavsett om luftledningen aumlr isolerad eller inte Problemet som kan uppstaring i ett kabelnaumlt aumlr att kablarna genererar mer reaktiv effekt aumln vad de anslutna kunderna foumlrbrukar Detta aumlr inget problem saring laumlnge det finns ett oumlverliggande elnaumlt som kan ta hand om det reaktiva oumlverskottet Naumlr det oumlverliggande naumltet kopplas bort och ett mobilt reservkraftverk ansluts maringste detta ensamt kunna ta hand om ett eventuellt reaktivt oumlverskott Reservkraftverk som klarar att absorbera reaktiv effekt finns inte paring marknaden i dag Daumlrmed kommer inte ett mobilt reservkraftverk att kunna anslutas till ett elnaumlt som genererar mer reaktiv effekt aumln vad de anslutna kunderna foumlrbrukar Denna risk finns enbart i kablade elnaumlt daumlr oumlverfoumlringsstraumlckan aumlr laringng och lasten relativt laringg Det aumlr svaringrt att ange naringgon generell laumlngdbegraumlnsning men aumlr lasten saring laringg som 50 kW med effektfaktorn 085 kommer den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan vara mindre aumln tre kilometer Enligt den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen som aumlr gjord i rapporten kan det konstateras att det i-dagslaumlget aldrig aumlr loumlnsamt att ansluta reservkraftverk vid ett elavbrott i LBA fack 4 Anledning till detta aumlr att den avbrottsersaumlttningen som kunder har raumltt till som varit drabbade av ett elavbrott laumlngre aumln 12 timmar aumlr laumlgre aumln den kostnad som uppstaringr daring mobila reservelverk ansluts i vaumlntan paring att felet ska bli aringtgaumlrdat Fraringn och med den 1 januari 2011 kommer det dock inte vara tillaringtet att oplanerade elavbrott aumlr laumlngre aumln 24 timmar vilket goumlr att naumltaumlgarna senast vid denna tidpunkt maringste se till att dessa laringngvariga elavbrott undviks Detta goumlr att oumlverfoumlring av mobilreservkraft i mellanspaumlnningsnaumltet kan komma bli en intressant och anvaumlndbar teknik de naumlrmsta aringren foumlr landets alla naumltaumlgare Sammanfattningsvis kan slutsatserna sammanfattas i ett antal punkter

bull Laringnga kabellaumlngder tillsammans med relativt smaring effektuttag kan generera ett oumlverskott av reaktiv effekt

bull Det finns idag inget reservkraftverk paring marknaden som kan absorbera reaktiv effekt vilket kan komma att begraumlnsa den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan

bull Fram till och med den 1 januari 2011 aumlr det troligen inte loumlnsamt att ansluta reservkraft vid ett elavbrott

bull Fraringn och med den 1 januari 2011 kommer det inte laumlngre vara tillaringtet att oplanerade elavbrott oumlverstiger 24 timmar

40

bull Oumlverfoumlring av reservkraft i mellanspaumlnningsnaumltet kan komma bli en intressant och anvaumlndbar teknik i farmtiden

102 Fortsatt arbete

I denna rapport har det foumlrutsatts att selektiviteten och utloumlsningsvillkor i elnaumlten fungerar paring avsett vis Fortsatta studier inom detta omraringde kan vara att laumlgga in fel paring olika platser i det elnaumltet som ansluts till ett mobilt reservkraftsaggregat och paring saring vis kontrollera att utloumlsningsvillkor och selektivitet fungerar paring ett tillfredstaumlllande sett I denna rapport aumlr grundtanken att ett enda mobilt reservkraftverk ska foumlrsoumlrja en mindre grupp naumltstationer vid ett elavbrott En intressant utveckling skulle vara att titta paring hur olika kraftslag som t ex mobil reservkraft tillsammans med smaringskalig vindkraft skulle kunna samverka En samverkan mellan olika kraftslag skulle med stor sannolikhet skapa nya foumlrutsaumlttningar foumlr smaringskalig ouml-drift Ytterligare fraringgestaumlllningar som skulle behoumlva utredas aumlr hur elkvaliteacuten paringverkas i ett ouml-driftsnaumlt Haumlr skulle det vara intressant att se hur olika typer av kraftkaumlllor enskilt paringverkar elkvaliteacuten samt hur flera kraftkaumlllor som samverkar paringverkar elkvaliteacuten Naumlr mobila reservelverk ansluts i en naumltstation foumlr t ex underharingllsaringtgaumlrder goumlrs detta i princip uteslutande genom att spaumlnningen bryts under in- och urkopplingstiden Detta genererar tvaring planerade elavbrott som maringste aviseras till alla beroumlrda kunder Dessa planerade elavbrott skulle kunna undvikas om en fasningsutrustning anvaumlnts vid inkopplingen Paring detta saumltt skulle landets alla naumltaumlgare paring ett enkelt saumltt kunna goumlra t ex underharingllaringtgaumlrder utan att naringgra kunder behoumlver drabbas av elavbrott Detta aumlr ett omraringde som kaumlnns viktigt och borde utredas Vad som aumlven aumlr av intresse foumlr framtiden aumlr att ta fram riktlinjer foumlr hur mobil reservkraft i mellanspaumlnningsnaumlt ska hanteras Naringgon form av regelverk som branschen kan ta till sig och arbeta efter hade underlaumlttat anvaumlndandet inom detta omraringde

41

11 Referenser [1] Alfredsson Alf Cronqvist Anders (1996) ElkrafthandbokenElmaskiner [2] Andersson Leif Blomqvist Hans (1997) Elkraftsystem del 1 [3] Birkouml Thomas (2005) bilder paring olika typer av luftledning

httpwwwsofnetorgindexasplev=2593amptyp=1 adressen kontrollerad 2006-07-10

[4] Elektroskandia (2006) Bild paring en 3-ledare mellanspaumlnnings kabel

httpwwwelektroskandiasecatalogaspxcid=70amphid=969ampuid=4710amppid=21518pnlPDetails adressen kontrollerad 2006-07-10

[5] Elforsk (1995) EBR Mobila Reservkraftverk utgiven av Elforsk [6] Eliasson Christer (2006) EON Elnaumlt Sverige AB Lokalnaumltsplanerare

personligt samtal 2006-06-28 [7] Energimarknadsinspektionen (2006) Naumltanslutningar och avgifter

httpwwwenergimarknadsinspektionensetemplatesPage____44aspx adressen kontrollerad 2006-07-11

[8] Energimyndigheten (2005) Utveckling av naumltpriser 1 jan 1997 - 1 jan 2005

Publikationen tillgaumlnglig paring httpwwwstemseWEBSTEMEx01SwensfPageGenerator01OpenAgentampSearchType=2ampAll=True adressen kontrollerad 2006-08-02

[9] GENETECH (2006) Bild paring reservelverk

httpwwwgenetechseseprodmobilahtml adressen kontrollerad 2006-08-01

[10] Hagelin Carl-Goumlran (2006) ABB Reservkraft Vaumlsterarings personligt samtal

2006-07-25 [11] Hjalmar Peter (2005) Utredning om mobil reservkraft EON Elnaumlt

NUT-050524-021

42

[12] Johansson Jonas (2006) PhD Student IEA Lunds Tekniska Houmlgskola personligt samtal 2006-11-09

[13] Kristiansson Gert (2006) delprocessledare foumlr anlaumlggningsprojekt paring EON

Elnaumlt [14] Krynell Julius (2006) Reservkraftsansvarig EON Elnaumlt Sverige AB

personligt samtal 2006-08-11 [15] Lindahl Sture (2006) Professor IEA Lunds Tekniska Houmlgskola personligt

samtal 2006-11-09 [16] Melin Ulf (2006) EON Elnaumlt Sverige AB Kundansvarig paring

marknadsenheten personligt samtal 2006-08-18 [17] Onninens produktkatalog 2006) finns tillgaumlnglig paring

httpwwwonninensedownload184218cb10a83f43c2780001132Flik_2_Elnatsmaterielpdf adress kontrollerad 2006-08-15

[18] Petterson Aringke- Blomqvist Hans (1986) Elkraft teknisk handbok del 1

Allmaumln del [19] Regeringskansliet (2006) Nya regler om leveranssaumlkra elnaumlt

httpwwwregeringensesbd108a57260 adress kontrollerad 2006-06-08 [20] Roos Fredrik (2005) lic-avhandling Electricity Supply Reliability [21] Samuelsson Olof (2006) Docent IEA Lunds Tekniska Houmlgskola personligt

samtal 2006-08-23 [22] SCB (2002) Energiundersoumlkning foumlr jordbruket avseende 2002

httpw36scbsestatistikOVOV0020_dokumentEnergiundersokning_2002doc adress kontrollerad 2006-07-04

[23] Siemens PTI (2006) Information om PSSE

httpwwwpti-uscomptisoftwarepsseindexcfm adressen kontrollerad 2006-07-20

43

[24] Statens energimyndighet (2005) Erfarenheter efter Gudrun - Reservkraft prioritering och ouml-drift med reservkraft ER 200532 Publikationen finns tillgaumlnglig paring httpwwwstemseWEBSTEMEx01SwensfPageGenerator01OpenAgentampSearchType=2ampFuncParm1=11ampFuncParm2=1ampSearchString=gudrunampSearchStringFromDate=ampSearchStringToDate=ampAll=True adressen kontrollerad 2006-08-02

[25] Stenborg Bertil (1997) Elkraftsystem del 1 [26] Svenska Kraftnaumlt (2005a) Svenska Kraftnaumlts verksamhet

httpwwwsvksewebPageaspxid=2221 adress kontrollerad 2006-06-07 [27] Svenska Kraftnaumlt (2005b) Svenska Kraftnaumlts aringrsredovisning 2005

httpwwwsvksewebPageaspxid=5242 adress kontrollerad 2006-08-11

44

12 Appendix Bilaga 1 Eon elnaumlts indelning av olika kundkategorier med avseende paring Velanderkonstanter och effektfaktor Bilaga 2 Matlabkod som anvaumlnts till raumlkneexemplet vid jaumlmfoumlrelsen mellan luftledning och kabel Bilaga 3 Beraumlkning av inparametrar till PSSE foumlr det generella naumltet Bilaga 4 Geografiskt karta oumlver LBA fack 4 haumlmtade fraringn Facilplus Bilaga 5 Normalkopplingsschema LBA fack 4 Bilaga 6 Beraumlkning av inparametrar till PSSE foumlr det verkliga naumltet Bilaga 7 Resultaten fraringn beroumlkningen i det verkliga naumltet visat i en schemarisk bild Bilaga 8 Beraumlkningar gjorda foumlr den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen Bilaga 9 Tabell oumlver ABBs standardtransformatorer

V elander-konstant k1

V elander-kons tant k2

Foumlrbruknings-staumllletyp

U ppvaumlrm nings-kod

T ext D C O N ST1 D C O N ST2

C O SFI

B lank t O ALLM AumlN KU R VA 0000286 00133 09Industri ED M IN D R E IN DU STR IER M ED ELVAumlR M E 0000368 00497 092Industri EVL M IN D R E IN DU STR IER M ED ELVAumlR M E 0000368 00497 092Industri O M IN D R E IN DU STR IER U TAN ELVAumlR M E 000029 01017 085Industri U E M IN D R E IN DU STR IER U TAN ELVAumlR M E 000029 01017 085Industri VPA M IN D R E IN DU STR IER U TAN ELVAumlR M E 000029 01017 085Industri VPE M IN D R E IN DU STR IER M ED ELVAumlR M E 0000368 00497 092JO R D BR U K ED LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K EO LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K EVL LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K O LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K U E LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K VPA LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K VPE LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K VPJ LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09LG H M EO FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097LG H M U E FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093SH ED D IR EKTEL AumlLD R E AumlN ELAK 0000308 00111 098SH EO D IR EKTEL ELAK 0000408 00126 098SH EVL ELPAN N A KO N VER TER IN G 0000319 00187 096SH U E T YPKU R VO R R EN H U SH AringLLSEL 0000286 00133 09SH VPA VAumlR M EPU M P -FR AringN LU FT (V ID LAringG A T EM P N YT TJAS EJ ELVAumlR M E) 0000384 00164 093SH VPE VAumlR M EPU M P -U TELU FT M ED ELV (V ID LAringG A TEM P N YTT JAS ELVAumlR M E) 0000536 00161 097SH VPJ VAumlR M EPU M P - YTJO R D (O M VP EJ KLAR AR VAumlR M EN N YT TJAS EJ ELVAumlR M E) 0000314 00144 093Ouml VR ED O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - M ED ELVAumlR M E 0000402 00286 096Ouml VR EVL O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09Ouml VR O O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09Ouml VR U E O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09Ouml VR VPA O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09FAST Blank t ALLM AumlN KU R VA 0000286 00133 09FAST ED FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097FAST EO FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097FAST EVL FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097FAST O FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST O FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST U E FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST VPA FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST VPE FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097

I SAP IS-U

Bilaga 1 Indelning av kundkategorier

Bilaga 1 forts Velander-konstant k1

Velander-konstant k2

Foumlrbruknings-staumllletyp

Uppvaumlrmnings-kod

Text DCONST1 DCONST2

COSFI

FAST VPJ FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093KOLL Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09KOLL ED FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL EO FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL EVL FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL UE FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093KOLL VPA FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093KOLL VPE FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL VPJ FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093GBEL Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09OMAumlT Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09MAST Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09TILLF Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09TILLF ED DIREKTEL AumlLDRE AumlN ELAK 0000308 00111 098TILLF EO ELPANNA KONVERTERING 0000319 00187 096TILLF EVL ELPANNA KONVERTERING 0000319 00187 096TILLF O TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF UE TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF VPA TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF VPE TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF VPJ TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09HAND ED KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND EO KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND EVL KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND O KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND UE KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND VPA KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND VPE KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND VPJ KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09FH ED SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH EO SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH EVL SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH O SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH UE SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH VPA SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH VPE SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH VPJ SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098

I SAP IS-U

Bilaga 2 Matlabkod kabel u=11000 Langd=10 area=95 L=031 induktans [mHkm] fi=318 cos fi=085 ra=28264 resistiviteten i msp-kablen (AL) [ohmmm^2km] C=03310^-6kapacitansen i en 95mm^2 12 kV kabel Ericssons kabelhandbok R=(raarea)Langd ledar resistansen i punkten [ohm] Ericssons kabelhandbok XL=2pi50L10^-3Langd induktiva reaktansen i punkten [ohmkm] Ericssons kabelhandbok Qc2=2pi50(C2)u^2Langd kapacitansen som skapas i halva msp-kabeln [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 30 P=(5010^3) Aktivt effekt i punkten 5 [W] S=Pcos((fipi)180)skenbar effekt i punkten 5 [VA] Q=(S^2-P^2)^(12)reaktiv effekt i punkten 5 [VAr] Pf=R(Pu)^2+R((Q-Qc2)u)^2 Foumlrlust av aktiv effekt i hsp-kabel [W] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 31 Qf=XL(Pu)^2+XL((Q-Qc2)u)^2-(2Qc2) Foumlrlust av reaktiv effekt i msp-kabel [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 33 QnettoKabel=Q+Qf Luftledning Lluft=1085 XLluft=2pi50Lluft10^-3Langd Cluft=000910^-6 Qc2luft=2pi50(Cluft2)u^2Langd kapcitansen som skapas i halva hsp-luftledningen [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 30 PfLuft=R(Pu)^2+R((Q-Qc2luft)u)^2 Foumlrlust av aktiv effekt i hsp-kabel [W] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 31 QfLuft=XLluft(Pu)^2+XLluft((Q-Qc2luft)u)^2-(2Qc2luft) Foumlrlust av reaktiv effekt i hsp-kabel [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 33 QnettoLuft=Q+QfLuft

Ubas (kV) 11Sbas (MVA) 10

Kabel AXKJ 39525

Laumlngd=2 km Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 2 064 031 0194779 00000003 00001885 00528926 00160974 00022808

Laumlngd=4 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 4 128 031 0389557 00000003 0000377 01057851 00321948 00045616

Laumlngd=6 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 6 192 031 0584336 00000003 00005655 01586777 00482923 00068424

Laumlngd=8 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 8 256 031 0779115 00000003 0000754 02115702 00643897 00091232

Laumlngd=10 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 10 32 031 0973894 00000003 00009425 02644628 00804871 0011404

Luftledning FeAl 99

Laumlngd=2 km Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 2 0672 1126 0707487 61E-09 3833E-06 00555372 005847 4638E-05

Laumlngd=4 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 4 1344 1126 1414973 61E-09 7665E-06 01110744 01169399 9275E-05

Laumlngd=6 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 6 2016 1126 212246 61E-09 115E-05 01666116 01754099 00001391

Laumlngd=8 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 8 2688 1126 2829947 61E-09 1533E-05 02221488 02338799 00001855

Laumlngd=10 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 10 336 1126 3537433 61E-09 1916E-05 0277686 02923499 00002319

Bilaga 3 Generellt naumlt

Bilaga 3 forts

Transformatorer

Maumlrkeffekt (MVA) Kopplingsart Maumlrksp (kV) er () ex () ez () R (ohm) X (ohm) R (pu) X (pu)

1 [MATSTAT_LSP04200] 2 [MATSTAT_MSP11000] 08 Dyn 11 11 0 52 52 0 7865 0 0653 [MOTSTAT_MSP11000] 4 [MOTSTAT_LSP04200] 02 Dyn 11 11 0 38 38 0 2299 0 19

Belastningar

P (MW) Q (Mvar) (effekfaktor = 085) Detta aumlr baumlsta scenario005 003101 0062015 0093

Bilaga 4 Geografisk karta oumlver LBA fack 4 haumlmtad fraringn Facilplus

Naumltstationer kopplade till mobilt reservkraftverk

500 m

Foumlrdelningsstation (LBA)

Placering och anslutning av mobilt reservelverk

Bilaga 5 Normalkopplingsschema LBA fack 4

Bilaga 6 Verkligt naumlt

Ubas (kV) 11Sbas (MVA) 10

Ledningar (kabel) En-ledare triangel

Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [LBA-097_MSP 11000] 3 [LBA-049_MSP 11000] AXCEL 39525 202 06464 031 01967265 00000003 0000190381 00534215 00162584 0002303604 3 [LBA-049_MSP 11000] 4 [LBA-050_MSP 11000] AXCEL 39525 183 05856 031 01782226 00000003 0000172473 00483967 00147291 0002086929 4 [LBA-050_MSP 11000] 5 [LBA-070_MSP 11000] AXCEL 32510 076 0912 038 00907292 000000019 453646E-05 00753719 00074983 0000548912 5 [LBA-070_MSP 11000] 6 [LBA-093_MSP 11000] AXCEL 15016 0745 0477545 041 00959599 000000023 538312E-05 00394665 00079306 0000651357 6 [LBA-093_MSP 11000] 7 [LBA-098_MAP 11000] AXCEL 32510 076 0912 038 00907292 000000019 453646E-05 00753719 00074983 0000548912 7 [LBA-098_MAP 11000] 8 [LBA-053_MSP 11000] AXCEL 32510 066 0792 038 00787911 000000019 393956E-05 00654545 00065117 0000476686

6775

LBA -Fack 4 Luftledning

Ledningar (Luftldning) Fasplacering horisontell

Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu) 2 [LBA-097_MSP 11000] 3 [LBA-049_MSP 11000] FeAl 99 202 067872 1126 07145615 61E-09 387107E-06 00560926 00590547 4684E-05 3 [LBA-049_MSP 11000] 4 [LBA-050_MSP 11000] FeAl 99 183 061488 1126 06473503 61E-09 350696E-06 00508165 00535 424342E-05 4 [LBA-050_MSP 11000] 5 [LBA-070_MSP 11000] FeAl 31 076 08132 1173 02800667 61E-09 145644E-06 00672066 0023146 17623E-05 5 [LBA-070_MSP 11000] 6 [LBA-093_MSP 11000] FeAl 49 0745 049915 1173 02745391 61E-09 14277E-06 00412521 00226892 172751E-05 6 [LBA-093_MSP 11000] 7 [LBA-098_MAP 11000] FeAl 31 076 08132 1173 02800667 61E-09 145644E-06 00672066 0023146 17623E-05 7 [LBA-098_MAP 11000] 8 [LBA-053_MSP 11000] FeAl 31 066 07062 1173 02432158 61E-09 126481E-06 00583636 00201005 153041E-05

6775

Bilaga 6 forts

Transformatorer

Maumlrkeffekt (MVA) Kopplingsart Maumlrksp (kV) er () ex () ez () R (ohm) X (ohm) R (pu) X (pu)

1 [LBA-097_LSP 04200] 2 [LBA-097_MSP 11000] 0315 Dyn 11 11 114 412 4274809937 438 1583 036 131 3 [LBA-049_MSP 11000] 301 [LBA-049_LSP 04200] 01 Dyn 11 11 145 373 4001924537 17545 45133 145 373 4 [LBA-050_MSP 11000] 401 [LBA-050_LSP 04000] 02 Dyn 11 11 13 378 3997299088 7865 22869 065 189 5 [LBA-070_MSP 11000] 501 [LBA-070_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 6 [LBA-093_MSP 11000] 601 [LBA-093_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 7 [LBA-098_MAP 11000] 701 [LBA-098_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 8 [LBA-053_MSP 11000] 801 [LBA-053_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668

Belastningar

P (MW) Q (Mvar) Antal kunder (st)

LBA-097 00108 00044 6LBA-049 00497 0025 14LBA-050 00587 00232 15LBA-070 00356 00103 7LBA-093 00061 00029 2LBA-098 00127 00036 7LBA-053 00299 00063 9

Totalt 02035 00757 60

Bilaga 7 Resultaten fraringn det verkliga elnaumltet

Bilaga 7 forts

Laumlngd LBA (km) 667 Avskrivningstid led (aringr) 40 Avskrivningstid ledning (aringr) 60Antal kunder (st) 60

Luftledning (blank) Luftledning (belagd) KabelUtan reservkraft Med reservkraft Utan reservkraft Med reservkraft Utan reservkraft Med reservkraft Luft 20aringr+ kabel 40 aringr

Fasta kostnader

Investeringskostnad per km (krkm) (mellanspaumlnningsnaumltet) 173000 173000 205000 205000 250000 250000 250000Total investeringskostnad (kr) 1153910 1153910 1367350 1367350 1667500 1667500 1667500Kapitalkostnad 8 92313 92313 109388 109388 133400 133400 133400Aringrlig kostnad (kr) 31156 31156 36918 36918 45023 45023 30015

Underharingllskostnad (kraringr) 230782 230782 27347 27347 3335 3335 9916

Summa fast aringrlig kostnad (kraringr) 54234 54234 64265 64265 48358 48358 39931

Roumlrliga kostnader Avbrottsfrekvens (antal fel(100 km aringr)) 2 2 1333333333 1333333333 06 06 1066666667

F 12 (felfrekvens efter 12 timmar) 0000162 0000162 0000162 0000162F 24 (felfrekvens efter 24 timmar) 0000083 0000083 0000083 0000083F 48 (felfrekvens efter 48 timmar) 0000000 0000000 0000000 0000000F 72 (felfrekvens efter 72 timmar) 0000000 0000000 0000000 0000000

Avbrottsersaumlttning efter 12 timmar (krkund) 800 800 800 800Avbrottsersaumlttning efter 24 timmar (krkund) 1765 1765 1765 1765Avbrottsersaumlttning efter 48 timmar (krkund) 2719 2719 2719 2719Avbrottsersaumlttning efter 72 timmar (krkund) 4007 4007 4007 4007

Driftskostnad reservelverktimme och kund (krh) 625 625 625 625Fast kostnad elverk (transport osv) (krkund) 1320 1320 1320 1320

Drift timmar felkategori F 12 (h) 15 15 15 15Drift timmar felkategori F 24 (h) 36 36 36 36Drift timmar felkategori F 48 (h) 60 60 60 60Drift timmar felkategori F 72 (h) 100 100 100 100

Antalet fel per aringr som oumlverstiger 12 h i LBA-fack 4 (staringr) 000003 000002 000001Avbrottskostnad (kraringr) 221 531 148 354 066 223 283

Summa kostnader per aringr (kraringr) 5423598 5423908 6426693 6426899 4835816 4835973 3993390

Bilaga 8 Ekonomi

Bilaga 8 forts

DARWin driftstoumlrningsstatistik 2004 Svensk energi

12 kV 24 kV SummaSumma (75)Totalt antal drabbade kunder lt 3 min (st) 2640403 1011406 3651809 2738857Totalt antal fel lt 3 min (st) 2827 13923 16750

Totalt antal drabbade kunder 12 - lt 24 h (st) 383 61 444Totalt antal drabbade kunder gt 24 h (st) 200 28 228

Andel drabbade kunder 12 - lt 24 h 162E-04Andel drabbade kunder gt 24 h 832E-05

Andel drabbade kunder 12 - lt 24 h () 00122Andel drabbade kunder gt 24 h () 00062

Antal drabbade kunder per MSP fel lt 3minl (st) 21802

Bilaga 9 ABBs standardtransformatorer

9

Bild 32 Tvaring olika storlekar paring reservelverk tv 115 kVA och th 556 kVA (GENETECH 2006)

Reservkraftverket till vaumlnster i bild 32 ovan aumlr det mindre av dem tvaring och har en effekt paring 115 kVA medan de houmlgra aumlr det stoumlrre och har en effekt paring 556 kVA Baringda reservelverken har anslutningsspaumlnningen 400 V Aumlven om bild 32 inte aumlr skalenlig aumlr det enkelt konstaterat att det houmlgra reservelverket aumlr avsevaumlrt stoumlrre och klumpigare Vad som skiljer ovanstaringende reservelverk aringt framgaringr av de tekniska data som presenteras i tabell 31 nedan

Tabell 31 Teknisk data foumlr ovanstaringende reservelverk Modell Effekt

(kVA)

Dimensioner

LBH (mm)

Vikt

(kg)

Tankvolym

(l)

Braumlnslekonsumtion

vid fullast

(lh)

GTC 100M 115 421019201580 1950 150 2241 GTV 510M 556 648023602600 6500 430 1044 Som kan ses i tabell 31 ovan skiljer det en hel del mellan de tvaring olika verken Det lilla elverket har en effekt paring 115 kVA och vaumlger 1950 kg vilket innebaumlr att det kan transporteras ut paring plats med hjaumllp av en stoumlrre transportbil Det stoumlrre elverket som har en effekt paring 556 kVA kraumlver lastbilstransport Baringda elverken garingr att faring i ett utfoumlrande som tillaringter en transporthastighet paring 80 kmh Dessa reservelverk aumlr taumlnkta att anslutas till naumltstationer i glesbygdsomraringden daumlr framkomligheten paring vaumlg kan vara begraumlnsad Aumlr detta fallet saring kommer ett stoumlrre och tyngre reservelverk bli svaringrare att placera ut aumln ett laumlttare som bara vaumlger en tredjedel saring mycket Ett mindre reservelverk kommer daumlremot ha svaringrare att klara av en stoumlrre effekt vilket ibland faringr som konsekvens att ett stoumlrre reservelverk maringste anvaumlndas foumlr att kunna foumlrse anlaumlggningen med reservkraft Ytterligare en sak som maringste tas i beaktande naumlr reservkraft kopplas in aumlr braumlnslekonsumtionen vilken aumlr relativ stor vid fullt effektuttag Som kan beraumlknas i tabell 31 ovan kommer baringda reservelverken behoumlva tankas efter fyra till sex timmars drift paring full effekt Det aumlr dock inte saring vanligt att reservelverken koumlrs paring full effekt utan koumlrs oftast paring en laumlgre effekt saring att oumlverbelastning undviks Detta goumlr att braumlnsleparingfyllning inte behoumlver goumlras lika ofta och kan straumlckas ut till cirka 12 timmar (Statens energimyndighet 2005)

10

32 Framtida anvaumlndning av reservkraft

Vid reservkraftsmatning av ett stoumlrre omraringde daumlr ett flertal naumltstationer aumlr inblandade kraumlvs det lika maringnga reservkraftverk som naumltstationer foumlr att aringterstaumllla elleveransen Detta aumlr baringde tidsoumldande och kostsamt daring det kraumlvs ett antal transporter och personal foumlr att koppla in dessa reservelverk i respektive naumltstation Dessutom kommer braumlnsleparingfyllning att bli kostsam daring det kraumlvs att reservelverken tankas flera garingnger per dygn Foumlr att baumlttre kunna saumlkerhetsstaumllla att naumltbolag som t ex EON Elnaumlt ska klara den tidigare naumlmnda 12- timmarsgraumlnsen skulle ett alternativ vara att oumlverfoumlra reservkraft i det befintliga mellanspaumlnningsnaumltet som sammankopplar naumltstationerna i det drabbade omraringdet Detta aringskaringdliggoumlrs i bild 33 nedan Alternativet kan vara en loumlsning istaumlllet foumlr att bygga dyrare elnaumlt som t ex har moumljlighet att reservmatas fraringn ett naumlrliggande elnaumlt

Bild 33 Reservkraftverk som oumlverfoumlr elenergin i mellanspaumlnningsnaumltet

Genom att endast installera ett reservkraftverk som ensamt levererar elenergi till kunderna vid utebliven elleverans istaumlllet foumlr att installera ett reservkraftverk i varje naumltstation kommer avbrottstiden kunna foumlrkortas avsevaumlrt Daumlrmed kommer kunderna vara mer noumljda och naumltbolagen kommer enklare att kunna klara 12-timmarsgraumlnsen och daumlrmed undvika utbetalning av avbrottsersaumlttning Andra foumlrdelar med denna typ av reservkraftsoumlverfoumlring aumlr att braumlnslehanteringen kommer att foumlrenklas avsevaumlrt om endast ett reservelverk ska tankas istaumlllet foumlr t ex fem stycken Enligt EON Elnaumlts egen utredning om mobil reservkraft menar foumlretaget att det fraringn branschens sida behoumlver tas fram instruktioner och speciella aggregat med relaumlskyddsfunktioner foumlr att nyttja reservkraft paring spaumlnning oumlver 1000 V Eftersom detta aumlr naringgot nytt i branschen finns ocksaring behov av regler foumlr hanteringen av reservkraft oumlver 1000 V om detta ska bli ett alternativ i framtiden EON Elnaumlt menar dock att potentialen aumlr stor inom detta omraringde och att arbetet borde paringskyndas (Hjalmar 2005)

11

4 Kunder Det finns maringnga olika typer av kunder paring landsbygden allt fraringn sommarstugor till mindre industrier med varierande laster som staumlller olika krav paring de mobila reservelverken En av de mest begraumlnsande faktorerna aumlr effektbehovet som skiljer sig avsevaumlrt aringt mellan olika kundgrupper daumlr uppvaumlrmningen i regel har den stoumlrsta inverkan Uppvaumlrmningen varierar kraftigt mellan en villa som vaumlrms upp med el och ett annat mindre elenergikraumlvande alternativ vilket betyder att olika stora omraringden kan foumlrses med reservkrafts beroende paring uppvaumlrmningsform Paring landsbygden daumlr reservelverken foumlrst och fraumlmst aumlr avsedda att anvaumlndas finns maringnga lantbrukare som ofta har andra typer av effektkraumlvande utrustning som t ex spannmaringlstorkar Denna typ av torkanlaumlggningar aumlr vanliga i dag av totalt 71 000 lantbruk finns det cirka 34 000 torkanlaumlggningar i bruk (SCB 2002) En tredjedel av alla torkanlaumlggningar torkar spannmaringlen med varmluft vilket aumlr mycket energikraumlvande och i maringnga fall vaumlrms luften med hjaumllp av elenergi Effektbehovet foumlr en torkanlaumlggning varierar kraftigt men foumlr en mindre anlaumlggning aumlr effektbehovet i storleksordningen 30-60 kW Detta kommer sjaumllvklart faring konsekvenser i ett elnaumlt som ska foumlrses med reservkraft av ett mindre elverk Det boumlr daumlrfoumlr finnas restriktioner foumlr hur denna typ av elenergikraumlvande anlaumlggningar faringr anvaumlndas daring dessa aumlr anslutna till ett naumlt som matas av ett mobilt reservkraftverk Utoumlver det aktiva effektuttaget som i dagligt tal ofta foumlrenklas till enbart effektuttaget finns det andra faktorer som kommer att spela roll naumlr kunderna i ett visst omraringde reservkraftsmatas Det som aumlven har en inverkan paring reservelverket aumlr vilken typ av effekt den enskilde kunden anvaumlnder sig av Alla kunder som aumlr anslutna till ett elnaumlt aumlr i regel kategoriserade enligt en foumlrutbestaumlmd lista som bland annat anger kundens effektfaktor cos φ EON Elnaumlts lista oumlver olika typer av kunder visas i bilaga 1 daumlr effektfaktorn varierar mellan 085 och 098 Effektfaktorn anger hur den aktiva effekten foumlrharingller sig till den skenbara effekten Det aumlr vanligtvis den skenbara effekten som aumlr angiven foumlr ett reservkraftverk och det aumlr daumlrmed den som kommer att begraumlsa lastuttaget Sambandet mellan effektfaktorn aktiv och skenbar effekt visas i en effekttriangel Denna aringskaringdliggoumlrs i bild 41 nedan

daumlr S Skenbar effekt VA P Aktiv effekt W Q Reaktiv effekt var

Bild 41 Effekttriangel

12

Den skenbara effekten beraumlknas enligt sambandet nedan

ϕcos

PS = [ ]VA (41)

Bild 41 ovan kallas vanligen foumlr effekttriangeln och i den raumlknas den reaktiva effekten Q positiv foumlr laster av induktiv karaktaumlr medan den raumlknas negativ foumlr laster av kapacitiv karaktaumlr Det aumlr viktigt att kaumlnna till att kunderna genom sin last ger upphov till reaktiv effekt av induktiv karaktaumlr medan ledningar med houmlgre spaumlnning ger upphov till reaktiv effekt av kapacitiv karaktaumlr Kundernas last kommer till en viss graumlns variera oumlver dygn ocheller saumlsong mycket beroende paring typ av uppvaumlrmningssystem Variationen oumlver dygnet spelar en mindre roll eftersom reservelverket alltid maringste hantera det maximala effektuttaget under dygnet Detta foumlr att det skulle bli oharingllbart att koppla in och ur laster manuellt under dygnet beroende paring lastsituationen Aumlr daumlremot en stor del av kunderna som ansluts till reservkraftverket elvaumlrmekunder kommer belastning emellertid att skilja sig aringt oumlver aringret

41 Motorstart

411 Direktstartad asynkronmotor

En motor ger upphov till en stor startstroumlm till skillnad fraringn t ex en el-patron som vaumlrmer en villa Detta betyder att ett reservelverk maringste kunna generera denna houmlga startstroumlm aumlven om detta enbart behoumlvs under naringgra faring sekunder Aumlr inte detta moumljligt blir foumlljden att reservkraftverkets oumlverlastskydd automatiskt fraringnkopplar lasten Startstroumlmmen vid direktstart av asynkronmotorer ligger vanligtvis i intervallet 25 - 8 garingnger motorns maumlrkstroumlm Vid normal drift daring naumltstationen aumlr ansluten till ett starkare naumlt finns det regler foumlr hur stor motor som faringr direktstartas Elleverantoumlrerna foumlreskriver vanligtvis att en kortsluten trefasmotor inte faringr direktstartas om maumlrkeffekten oumlverstiger 4 kW vid kontinuerlig drift Specialtillstaringnd kan dock farings foumlr direktstart av stoumlrre motorer (Alfredsson och Cronqvist 1996) EBR (El-byggnadsrationalisering) aumlr ett system foumlr rationell planering byggnation och underharingll av eldistributionsanlaumlggningar 04 ndash 145 kV som drivs av representanter fraringn Svensk Energis medlemsfoumlretag De har skapat tumregler paring hur stora motorer som faringr startas i ett elnaumlt som reservkraftsmatas Dessa regler aumlr taumlnkta att anvaumlndas foumlr att uppskatta noumldvaumlndig generatorstorlek vid en tillaringten spaumlnningssaumlnkning av 15 av nominell spaumlnning Beroende paring vilken startutrustning som finns till motorn aumlr kravet paring startstroumlmmens storlek olika (Elforsk 1995) Tumregler foumlr hur stor motorn faringr vara avseende storleken paring generator ges nedan Foumlr en motor med stjaumlrntriangelstart och vid anvaumlndning av mjukstart Motorns maumlrkeffekt i kW 3 lt Generatorns maumlrkeffekt i kVA

13

Foumlr en motor med direktstart Motorns maumlrkeffekt i kW 9 lt Generatorns maumlrkeffekt i kVA Skulle det finnas flera motorer som kan komma att starta samtidigt ska moumljlighet till foumlrregling mot samtidig start undersoumlkas Exempel paring stoumlrre motorer som kan taumlnkas finnas ute hos kunder i glesbyggd aumlr t ex lantbrukarnas bevattningspumpar som enbart anvaumlnds under naringgra maringnader paring sommaren Dessa bevattningspumpar varierar i storlek och kan i vissa fall ha en effekt paring 75 kW vilket i saring fall skulle kraumlva att generatorn kan producera en aktiv effekt motsvarande 675 kW om motorn aumlr direktstartad Eftersom denna enskilda pump kommer att ta stor effekt i anspraringk och paring saring vis kraumlva att reservkraftverket aumlr kraftigt oumlverdimensionerat foumlr att klara startstroumlmmen aumlr det laumlmpligt att ha naringgon form av restriktioner vid bevattning Detta gaumlller inte enbart bevattningspumpar som aumlr ansluta till elnaumltet utan alla stoumlrre motorer

14

5 Distributionsledningar Distributionsledningar finns i flera olika utfoumlranden daumlr ledar- och isolationsmaterial aumlr olika Generellt kan dessa dock delas in i kategorierna luftledningar och kabel

51 Luftledningar

Luftledningar kan generellt delas upp i tvaring olika typer oisolerad och isolerad lina vilka finns i tvaring olika materialutfoumlranden aluminium (AL) och aluminium med jaumlrnkaumlrna (FeAl) I mycket saumlllsynta fall kan aumlven kopparlina (Cu) foumlrekomma

511 Oisolerad luftledning

Oisolerad luftledning har inte ett skyddande houmllje runt respektive lina utan faumlsts direkt paring isolatorn som utgoumlr isolation mellan lina och stolpe Detta goumlr att ledningen aumlr kaumlnslig mot yttre faktorer saringsom vaumlder vind faringglar osv En vanligt foumlrekommande dimension paring linan aumlr 99 mm2 vilken har en total ytterdiameter paring 128 mm (Onninen 2006) Ett exempel paring en oisolerad lina visas i bild 51 nedan

Bild 51 Oisolerad lina (Birkouml 2005)

512 Isolerad luftledning

Isolerad luftledning aumlr upphaumlngd paring samma saumltt som oisolerad luftledning men har aumlven ett skyddande houmllje runt respektive lina i form av en tunnare plastbelaumlggning Houmlljet aumlr inte avsett som naringgot skydd mot beroumlring utan snarare ett skydd mot jordfel som t ex kan uppstaring daring ett traumld faller paring ledningen vilket goumlr ledningen driftsaumlkrare Anledningen till detta aumlr att ledningen daring taringl en stoumlrre paringfrestning som t ex uppstaringr naumlr ett traumld faller paring ledningen Belastningen som traumldet medfoumlr paring luftledningen tas daring upp av alla tre linorna vilket goumlr att de inte lika laumltt brister Isolerad luftledning byggs vanligtvis med ett mindre avstaringnd mellan linorna aumln traditionell oisolerad luftledning vilket aumlr moumljligt tack vare den isoleringen som finns runt respektive lina Precis som foumlr oisolerad lina aumlr en vanlig dimension 99 mm2 men i och med dess skyddande houmllje blir den groumlvre aumln vanlig oisolerad lina En isolerad lina med dimensionen 99 mm2 har en total ytterdiameter paring cirka 18 mm (Onninen 2006) Se bild 52 nedan

Bild 52 Isolerad lina (Birkouml 2005)

15

513 Kapacitiv generering i luftledningsnaumlt

Luftledningar genererar en saring kallad distribuerad kapacitans laumlngs hela sin straumlckning dels mellan varje fasledare och marken och dels mellan respektive fasledare Detta aringskaringdliggoumlrs i bild 53 nedan

Bild 53 Kapacitanser i ett luftledningsnaumlt

Som kan ses i bild 53 ovan delas kapacitansen i en luftledning upp i tvaring delar egen- och oumlmsesidig kapacitans Den oumlmsesidiga kapacitansen aumlr den kapacitans som bildas mellan ledningens faser medan egenkapacitansen bildas mellan fasledarna och jord Summan av egen- och oumlmsesidig kapacitansen (Ce och Couml) bildar ledningens totala kapacitans som har namnet driftkapacitans Cd (Andersson och Blomqvist 1997) Foumlr ett luftledningsnaumlt aumlr den distruberade kapacitansen relativt liten Med anledning av detta beraumlknas inte delkapacitanserna var foumlr sig utan den totala driftkapacitansen beraumlknas direkt med sambandet 51 nedan

sdotsdotsdot

=

r

cbaCd 3

ln18

1 [ ]kmFmicro (51)

daumlr a b och c medelavstaringndet mellan fasledarena m r fasledarens radie m Oavsett vilken typ av mark som finns under luftledningen utgaringr man ifraringn att potentialen aumlr noll vid markytan (Stenborg 1997)

16

52 Jordkabel

Jordkabel finns i en maumlngd olika utfoumlranden med olika tvaumlrsnittsarea och maumlrkspaumlnning vilka grovt kan delas in i en- och flerledarekabel De flesta lite groumlvre kablar har ledare som aumlr tillverkade av aluminium Hur mycket isolering en kabel har aumlr till stoumlrsta del beroende av kabelns maumlrkspaumlnning houmlgre maumlrkspaumlnning ger groumlvre isolering I bild 54 visas en treledar mellanspaumlnningskabel med maumlrkspaumlnningen 12 kV i genomskaumlrning

Bild 54 Treledar mellanspaumlnningskabel i genomskaumlrning (Elektroskandia 2006)

521 Kapacitiv generering i kabelnaumlt

Kablar genererar precis som luftledningar en saring kallad distribuerad kapacitans laumlngs hela sin straumlckning mellan dels varje fasledare och skaumlrmen dels mellan respektive fasledare Kabels kapacitanser kan precis som en luftledning delas in i egen- samt oumlmsesidig kapacitans Som framgaringr av bild 54 ovan aumlr avstaringndet mellan fasledarna och det jordande houmlljet runt kabeln avsevaumlrt mycket mindre aumln foumlr en luftledning Detta leder till att egenkapacitansen fraringn en kabel aumlr betydligt mycket houmlgre aumln foumlr en luftledning med samma tvaumlrsnittsarea och spaumlnning Daumlremot aumlr den oumlmsesidiga kapacitansen som genereras mellan fasledarna i en treledar mellanspaumlnningskabel lika med noll eftersom ledarnas inre ledande skiktet har samma spaumlnningspotential som skaumlrmen d v s noll Mellanspaumlnningskabelns kapacitanser visas i bild 55 nedan

Bild 55 Kapacitanser i en- och tre-ledar kabel

17

Foumlr en enledarkabel med omgivande skaumlrm eller en treledarkabel med skaumlrm runt varje ledare ges kapacitansen av foumlljande samband (Kraftkabelhandboken) Kapacitansen C aumlr i detta fall lika med driftkapacitansen Cd

d

DkC

ln

εsdot= [ ]kmFmicro (52)

Daumlr k aumlr en konstant med vaumlrdet 00556 ε aumlr det relativa isolermaterialets dielektriska konstant foumlr det isolerande skiktet mellan ledare och skaumlrm Konstanten ε aumlr beroende av vilket material isolerskiktet aumlr tillverkat av I de kabeltyper som anvaumlnds mest i dag aumlr de vanligaste isolermaterialen PEX och PVC vilka har konstanten ε = 23 respektive ε =50 I de beraumlkningar som aumlr gjorda i denna rapport har uteslutande kabel med PEX isolering anvaumlnts Foumlr en treledar kabel daumlr respektive ledare saknar individuell skaumlrm eller inre ledande skikt se bild 54 aumlr det svaringrare att raumlkna ut C och Cd Kapacitanserna aumlr i dessa fall inte lika Foumlr att enklare kunna faststaumllla Cd maringste delkapacitanserna foumlrst maumltas i kabeln Naumlr detta goumlrs delas foumlrst kapacitanserna upp i delkapacitanser Crsquo och Crsquorsquo som maumlts paring foumlljande saumltt Delkapacitansen Crsquo maumlts mellan en fasledare och de oumlvriga fasledarna som aumlr foumlrbundna med skaumlrmen och daumlr Crsquo motsvarar

oumle CCC sdot+= 2 [ ]kmFmicro (53) Daumlrefter foumlrbinds alla tre ledarna med varandra och daring maumlts delkapacitansen Crsquorsquo mellan ledarna och skaumlrmen och daumlr Crsquorsquo motsvarar

eCC sdot= 3 [ ]kmFmicro (54) Naumlr baringda delkapacitanserna aumlr givna kan sedan driftkapacitansen Cd beraumlknas enligt

oumled CCC sdot+= 3 [ ]kmFmicro (55) Driftkapacitansen foumlr mellanspaumlnningskablar aumlr i de flesta fallen uppmaumltt och redovisad av kabeltillverkaren

18

53 Tillskott och foumlrluster i ledningar

Foumlr att foumlrstaring hur en ledning fungerar aumlr det laumlmpligt att som modell anvaumlnda ett ersaumlttningsschema vilken visar vilka parametrar som aumlr av betydelse och maringste tas i beaktande vid elektriska beraumlkningar Ersaumlttningsschemat foumlr en ledning visas i bild 56 nedan

531 Ersaumlttningsschema

Bild 56 Ersaumlttningsschema

I bild 56 ovan ser man en generator som genererar elektrisk energi och sedan oumlverfoumlr denna till en belastning via en ledning som aumlr ansluten mellan de baringda objekten

532 Parametrar i ersaumlttningsschema

Ur elektrisk synvinkel bestaringr en ledning av en resistans R och en reaktans X Dessa storheter beror paring ett antal olika parametrar som visas i sambanden (56) och (57) nedan (Kraftkabelhandboken)

ARledning

ρ= [ ]kmΩ (56)

daumlr ρ resistiviteten kmmm 2sdotΩ A ledarens tvaumlrsnittsarea 2mm

LfX ledning sdotsdotsdot= π2 [ ]kmΩ (57)

daumlr f frekvensen Hz L induktansen kmH

19

Foumlr en given ledning finns baringde ρ och L angivna i ledningstabeller Ett annat samband som anvaumlnds vid elektriska beraumlkningar aumlr susceptansen B som beraumlknas enligt sambandet (58) nedan

lCfBledning sdotsdotsdotsdot= π2 [ ]S (58) daumlr C kapacitansen kmF l ledningslaumlngden km Naumlr resistans reaktans och susceptans beraumlknas foumlr olika komponenter aumlr det viktigt att beraumlkningen goumlrs vid samma spaumlnning och frekvens Foumlr samtliga beraumlkningar i rapporten aumlr spaumlnningen 11 kV och frekvensen 50 Hz Mellan ledningen och marken alternativt skaumlrmen i en kabel bildas en kondensator som ger upphov till en reaktiv effekt naumlr ledningen aumlr spaumlnningssatt Denna reaktiva effekt kommer att ge ett tillskott i anlaumlggningen som maringste tas om hand Detta aumlr vanligtvis inget problem under normal drift daring anlaumlggningen aumlr ansluten till ett starkt oumlverliggande naumlt som paring ett enkelt saumltt kan ta hand om detta reaktiva tillskott Kopplas oumlverliggande naumlt bort och ersaumltts med ett mobilt reservkraftverk kommer detta ensamt vara tvunget att hantera det eventuella reaktiva oumlverskottet Det kapacitiva bidrag en ledning genererar ges ur foumlljande samband (Petterson och Blomqvist 1986)

21 CCC QQQ += [ ]var (59) daumlr

1CQ aumlr det kapacitiva bidraget fraringn den foumlrsta halvan av ledningen

2CQ aumlr det kapacitiva bidraget fraringn den sista halvan av ledningen Dessa storheter kan beraumlknas med sambanden (510) och (511) som foumlljer nedan (Petterson och Blomqvist 1986)

211 2

2 UC

fQC sdotsdotsdotsdot= π [ ]var (510)

222 2

2 UC

fQC sdotsdotsdotsdot= π [ ]var (511)

daumlr f frekvensen Hz C kapacitansen F

1U inmatningsspaumlnningen V

2U utmatningsspaumlnningen V

20

533 Aktiva och reaktiva foumlrluster i ledningar

Varje ledning inneharingller en resistans och en reaktans vilka ger upphov till aktiva och reaktiva foumlrluster Eftersom dessa foumlrluster tillkommer utoumlver sjaumllva lasten behoumlver dessa adderas foumlr att faring de totala aktiva och reaktiva effekterna Det aumlr dessa foumlrluster plus sjaumllva lasten som det mobila reservkraftverket maringste klara av att hantera De aktiva och reaktiva foumlrlusterna beraumlknas genom sambanden (512) och (513) nedan

2

2

22

2

2

2

minussdot+

sdot=

U

QQR

U

PRP C

LedningLedningf [ ]W (512)

( )21

2

2

22

2

2

2CC

CLedningLedningf QQ

U

QQX

U

PXQ +minus

minussdot+

sdot= [ ]var (513)

daumlr R resistansen Ω X reaktansen Ω Foumlr att faring en indikation paring hur stora tillskott ocheller foumlrluster som uppstaringr i en ledning goumlrs en beraumlkning foumlr en kabel respektive luftledning enligt angivna data nedan

Tabell 51 Inparametrar foumlr jaumlmfoumlrelse av tillskottfoumlrluster i ledningsnaumlt Luftledning (Al) Kabel (Al)

Spaumlnning (V) 11000 11000 Tvaumlrsnittsarea (mm2) 99 95 Ledningslaumlngd (km) 10 10 Aktivt effektuttag (kW) 50 50 Effektfaktor vid last 085 085 Kapacitans (microFkm) 0009 033 Ledningsresistans (Ωkm) 02855 02975 Ledningsreaktans (Ωkm) 1085 09739

Anvaumlnds vaumlrdena fraringn tabell 51 i sambanden 510 511 512 513 och ingen haumlnsyn tas till spaumlnningsfall i ledningen kan de aktiva respektive reaktiva foumlrlusterna beraumlknas Beraumlkningarna aumlr gjorda i Matlab och beraumlkningskoden finns i bilaga 2 Resultaten presenteras i tabell 52 nedan

Tabell 52 Resultat av jaumlmfoumlrelse mellan luftledning och kabel Luftledning (Al) Kabel (Al)

Reaktiv last (kvar) 310 310 Aktiva foumlrluster (kW) 0083 0086 Reaktiva foumlrluster (kvar) -333 -12542 Reaktivt netto (kvar) 2767 -9442

21

Som kan ses i tabell 52 behoumlver reservelverket generera 2767 kvar i fallet med luftledning medan i fallet med kabel kommer ett oumlverskott paring 9442 kvar att skapas Detta reaktiva oumlverskott kommer ha en motsatt riktning i foumlrharingllande till den aktiva effekten d v s tillbaka i mot reservelverket Detta reaktiva oumlverskott maringste saringledes tas om hand av reservelverket

534 Konsekvenser foumlr mobil reservkraft

Som kan ses utifraringn resultaten i tabell 52 ovan aumlr de aktiva foumlrlusterna i baringde luftledning och kabel relativt smaring Eftersom dessa foumlrluster aumlr smaring kommer de inte belasta ett mobilt reservelverk saumlrskilt mycket i foumlrharingllande till den last som kunderna tar ut Jaumlmfoumlrs de reaktiva foumlrlusterna som en tio kilometers mellanspaumlnningsledning ger upphov till med de aktiva foumlrlusterna aumlr de foumlrstnaumlmnda foumlrlusterna betydligt houmlgre Beroende paring om elnaumltet aumlr uppbyggt av luftledning eller kabel kommer detta faring vaumlldigt skilda konsekvenser foumlr det mobila reservkraftverk som ska leverera elenergi till den bortkopplade anlaumlggningen Jaumlmfoumlrs de reaktiva foumlrlusterna i luftledningen med kabeln kan det enkelt konstateras att luftledningen endast tillfoumlr en mindre del av den reaktiva effekt som reservkraftverket annars hade faringtt producera Kabeln kommer daumlremot att generera en avsevaumlrt mycket stoumlrre maumlngd reaktiv effekt aumln luftledningen I ovanstaringende exempel genererar kabeln drygt 37 garingnger mer reaktiv effekt aumln luftledningen Detta betyder att reservkraftverket maringste kunna konsumera detta oumlverskott av reaktiv effekt som kabeln genererar Det aumlr saringledes en foumlrutsaumlttning att det mobila reservelverket kan konsumera det reaktiva oumlverskott som inte tas ut av kunderna Kan inte det mobila reservkraftverket konsumera reaktiv effekt kommer det reaktiva effektuttaget hos kund vara en begraumlnsande faktor foumlr moumljlig ledningslaumlngd

22

6 Transformatorer Transformatorer kan ur elektrisk synvinkel ses som en resistans R och en reaktans X paring samma saumltt som en ledning Foumlr att beraumlkna transformators resistans och reaktans behoumlvs uppgifter om de procentuella resistans respektive reaktansspaumlnningsfallet er ex Dessa kan enkelt tas fram foumlr en specifik transformator i t ex Facilplus spatialE som aumlr EON Elnaumlts naumltinformationssystem Oumlnskas daumlremot generella vaumlrden foumlr en transformator kan ABBs tabell foumlr standardtransformatorer anvaumlndas vilken visas i bilaga 9 I ABBs tabell aumlr endast den procentuella kortslutningsspaumlnningen ek given och den beraumlknas enligt samband 61 nedan

22xrk eee += [ ] (61)

Anledningen till att endast ek aumlr angiven aumlr att procentuella kortslutningsresistansen er alltid aumlr relativt liten i foumlrharingllande till procentuella kortslutningsreaktansen ex och daring goumlrs ofta approximationen er = 0 vilket ger ex asymp ek Foumlr att sedan beraumlkna kortslutningsresistansen RT och kortslutningsreaktansen XT anvaumlnder man sambanden 62 och 63 nedan (Petterson och Blomqvist 1986)

n

nrT

S

UeR

2

100sdot= [ ]Ω (62)

n

nxT

S

UeX

2

100sdot= [ ]Ω (63)

daumlr Un den huvudspaumlnning som transformatorresistansen haumlnfoumlrs till kV Sn transformatorns maumlrkeffekt MVA

62 Foumlrluster i en transformator

En distributionstransformator ger upphov till tre olika typer av foumlrluster

bull Tomgaringngsfoumlrluster ][WPtomgaringng bull Belastningsfoumlrluster ][WPbelastning bull Reaktiva foumlrluster [var]foumlrlustQ

Dessa foumlrluster beskrivs under respektive rubrik nedan

621 Tomgaringngsfoumlrluster

Tomgaringngsfoumlrlusterna i en transformator aumlr helt oberoende av den anslutna lasten Dessa beror istaumlllet helt paring transformatorns storlek desto stoumlrre transformator desto stoumlrre tomgaringngsfoumlrluster En tillaumlmpbar tumregel aumlr att tomgaringngsfoumlrlusterna aumlr i storleksordningen 02 procent utav transformatorns maumlrkeffekt (Lindahl 2006) Foumlr en transformator med maumlrkeffekten 200 kVA kommer saringledes tomgaringngsfoumlrlusterna vara

23

WPtomgaringng 4002000000020 =sdot=

Tomgaringngsfoumlrlusterna aumlr saring smaring i foumlrharingllande till transformatorns maumlrkeffekt att de i maringnga sammanhang antas vara foumlrsumbara

622 Belastningsfoumlrluster

Belastningsfoumlrlusterna i en transformator beror av hur stor belastningsgraden aumlr En tumregel aumlr att vid full last aumlr belastningsfoumlrlusterna i storleksordningen 1 procent av transformatorns maumlrkeffekt (Lindahl 2006) Foumlr en transformator med maumlrkeffekten 200 kVA kommer saringledes belastningsfoumlrlusterna att vara

WPbelastning 2000200000010 =sdot=

Aumlven belastningsfoumlrlusterna aumlr foumlrharingllandevis smaring jaumlmfoumlrt med transformatorns maumlrkeffekt Som har naumlmnts tidigare goumlrs ibland approximationen ex asymp ek och er = 0 vilket betyder att ingen haumlnsyn tas till de aktiva foumlrlusterna utan enbart till de reaktiva foumlrlusterna

623 Reaktiva foumlrluster

De stoumlrsta och inte foumlrsumbara foumlrlusterna i en transformator aumlr de reaktiva foumlrlusterna Naumlr dessa foumlrluster beraumlknas antas tomgaringngsfoumlrlusterna vara foumlrsumbara och att transformatorn aumlr fullt belastad Belastningsfoumlrlusterna antas vara 1 procent utav transformatorns maumlrkeffekt vilket ger en foumlrlust paring 2000 W enligt tidigare beraumlkning Foumlr att kunna beraumlkna de reaktiva foumlrlusterna foumlr en 200 kVA transformator behoumlvs uppgifter om re och xe Dessa aumlr haumlmtade fraringn en standard 200 kVA transformator hos EON Elnaumlt

Foumlrharingllandet ggre

e

r

x 331783

asymp= visar sedan hur stora de reaktiva foumlrlusterna aumlr i

foumlrharingllande till de aktiva foumlrlusterna I detta fall aumlr de reaktiva foumlrlusterna cirka tre garingnger stoumlrre aumln de aktiva foumlrlusterna De reaktiva foumlrlusterna i en 200 kVA transformator aumlr daumlrmed i storleksordningen

var600020003 kQ foumlrlust =sdotasymp Detta betyder att den reaktiva foumlrlusten i en 200 kVA transformator aumlr cirka 3 procent av dess maumlrkeffekt (Johansson 2006)

24

7 Det mobila reservkraftverket De mobila reservkraftverk som aumlr taumlnkta att anvaumlndas i mellanspaumlnningsnaumltet aumlr i storleksordningen 100-800 kVA daumlr de flesta aumlr utrustade med en synkrongenerator Teoretiskt innebaumlr detta bland annat att generatorns foumlrmaringga att producera alternativt konsumera reaktiv effekt kan styras Ska generatorn leverera reaktiv effekt till elnaumltet ska I m gt Im0 och kallas daring foumlr oumlvermagnetiserad medan om den ska konsumera reaktiv effekt ska I m lt Im0 och kallas daring foumlr undermagnetiserad Rent praktiskt styrs magnetiseringsstroumlmmen av generatorns spaumlnningsregulator som i sin tur maumlter naumltspaumlnningen (Alfredsson och Cronqvist 1996) Ses detta ur en teoretisk synvinkel bestaumlms magnetiseringsbehovet av sambandet 71 nedan

0m

m

n

r

I

I

U

E= (71)

daumlr Er inducerad emk (fas till jord) V Un generatorns maumlrkspaumlnning V I bild 71 visas ovanstaringende storheter i en schematisk bild oumlver en synkrongenerator

Bild 71 Schematisk bild oumlver en synkrongenerator

Den aktiva effekten P i en synkronmaskin paringverkas inte av aumlndringar som t ex naumltspaumlnningsvariationer eller variationer av emkn utan bestaumlms av den mekaniska axeleffekten som motorn levererar Den aktiva effekten beraumlknas med hjaumllp av samband 72 nedan

d

fr

X

UEP

Θsdotsdotsdot=

sin3 [ ]W (72)

Som tidigare naumlmnts kommer den inducerade emkn Er att foumlraumlndras daring magnetiseringsstroumlmmen Im varieras Foumlr att foumlrhindra att den aktiva effekten P foumlraumlndras samtidigt som magnetiseringsstroumlmmen Im varieras kommer samtidigt belastningsvinkeln Θ att aumlndras

25

Naumlr det gaumlller den reaktiva effekten Q saring aumlr den vid en konstant naumltspaumlnning till stor del beroende av den inducerade emk Er men aumlven till en mindre del av den aktiva effektens storlek Denna ger upphov till en del av den reaktiva spaumlnningen (XdIa) vilken svarar direkt mot den aktiva stroumlmmen Iacosφ och denna kraumlver en viss reaktiv effekt Den reaktiva effekten beraumlknas genom samband 73 nedan

d

fr

d

f

X

UE

X

UQ

Θsdotsdotsdotminus

sdot=

cos33 2

[ ]var (73)

daumlr Qlt0 oumlvermagnetisering Qgt0 undermagnetisering Foumlr att se hur alla storheter haumlnger samman visas tvaring olika visardiagram i bild 72 ett foumlr oumlvermagnetisering och ett foumlr undermagnetisering I baringda visardiagrammen aumlr statorstroumlmmen Ia riktstorhet (Alfredsson och Cronqvist 1996)

Bild 72 Visardiagram foumlr oumlver- respektive undermagnetisering

Foumlr en synkrongenerator finns det ett antal begraumlnsningar naumlr det gaumlller dess foumlrmaringga att producera och konsumera effekt Dessa begraumlnsningar aumlr naturligtvis vaumlsentliga att kaumlnna till innan ett reservelverk kopplas in och ensamt ska foumlrse en anlaumlggning med elenergi Naumlr det gaumlller synkrongeneratorer finns det fyra stabilitetsgraumlnser som generatorn maringste haringlla sig inom foumlr att generatorn ska fungera paring avsett vis (Samuelsson 2006) De fyra stabilitetsgraumlnserna aumlr

1 Rotorns uppvaumlrmningsgraumlns bestaumlmmer |E|max 2 Statorns uppvaumlrmningsgraumlns bestaumlmmer |S|max och |IA|max 3 Motorns maximala axeleffekt bestaumlmmer Pmax 4 Generatorns laumlgsta magnetisering bestaumlmmer |E|min

Foumlr att aringskaringdliggoumlra hur ovanstaringende stabilitetsgraumlnser paringverkar generatorns effektgraumlnser har dessa ritats in i ett saring kallat kapabilitetsdiagram Detta visas i bild 73 nedan

26

Bild 73 Kapabilitetsdiagram foumlr en synkrongenerator

I bild 73 ovan visar den markerade ytan arbetsomraringdet foumlr generatorn Begraumlnsningslinjerna ett och tvaring aumlr satta foumlr att inte temperaturen i rotor respektive stator ska bli foumlr houmlga och foumlrstoumlra generatorn Som kan ses i bild 73 ovan begraumlnsar dessa baringde generatorns moumljlighet till att leverera aktiv respektive reaktiv effekt samt att absorbera reaktiv effekt utanfoumlr det markerade omraringdet Skaumlrningspunkten mellan begraumlnsningslinje ett och tvaring anger normalt generatorns maumlrkdriftdata naumlr det gaumlller levererad aktiv- och reaktiv effekt Anledningen aumlr att dessa baringda linjers skaumlrningspunkt motsvarar ett optimum foumlr levererad aktiv- och reaktiv effekt Begraumlnsningslinje tre markerar den maximala aktiva effekt motorn kan laumlmna paring axeln som sammankopplar motor och generator Den fjaumlrde och sista begraumlnsningslinjen visar generatorns laumlgsta magnetisering foumlr att kunna fasas paring elnaumltet Aumlr magnetiseringen laumlgre riskeras ett saring kallat ur fas-fall farings vilket betyder att generatorn inte kommer arbeta vid samma faslaumlge som det elnaumlt den ansluts till Arbetar inte generatorn vid samma faslaumlge som elnaumltet maringste den kopplas bort och kommer saringledes inte att tillfoumlra naringgon elenergi till det anslutna elnaumltet vilket aumlr dess normala uppgift Naumlr ett mobilt reservkraftverk ansluts till ett elnaumlt och ensamt ska foumlrse anlaumlggningen med elenergi aumlr det viktigt att den aktiva och reaktiva effekten aldrig kommer utanfoumlr det markerade omraringdet i bild 73 Skulle detta haumlnda kommer med stoumlrsta sannolikhet reservkraftverkets effektskydd loumlsa ut med resultatet att elleveransen upphoumlr omedelbart ABB som aumlr en av landets ledande tillverkare av reservkraftverk har ett stoumlrre utbud av olika storlekar och modeller men anvaumlnder enbart synkrongeneratorer fraringn Stamford Dessa generatorer aumlr inte konstruerade foumlr att kunna absorbera reaktiv effekt De generatorer som levereras med reservkraftverken fraringn ABB i dag kan alltsaring

27

enbart arbeta med induktiva laster vilket betyder att ledningen inte faringr generera mer reaktiv effekt aumln vad lasten konsumerar (Hagelin 2006) Detta kommer saringledes att bli viktigt att taumlnka paring naumlr en liten last tillsammans med en laumlngre mellanspaumlnningskabel ansluts till ett reservkraftverk och ensamt ska foumlrse anlaumlggningen med elenergi Skulle kabeln generera mer reaktiv effekt aumln vad kunderna foumlrbrukar innebaumlr det att generatorn hamnar i den nedre halvan i bild 73 vilket innebaumlr att generatorn maringste konsumera reaktiv effekt Detta betyder att laringnga mellanspaumlnningskablar tillsammans med smaring effektuttag kommer bli en begraumlnsande faktor vid oumlverfoumlring av reservkraft i mellanspaumlnningelnaumltet

28

8 Beraumlkning av effektbehov och ledningslaumlngd Foumlr att faring en uppfattning om hur laringnga straumlckor elenergin fraringn reservkraftverken kan oumlverfoumlras presenteras i detta kapitel tvaring olika fall dels ett generellt dels ett verkligt naumlt Anledningen till att denna uppdelning aumlr gjord aumlr foumlr att foumlrst se hur laumlngden paring mellanspaumlnningsledningen paringverkar det mobila reservelverket generellt Det verkliga naumltet kommer sedan att ge en indikation paring hur det skulle se ut i ett naumlt daumlr vinsten hade varit stor om man kunde oumlverfoumlra reservkraften i mellanspaumlnningsnaumltet Foumlr att kunna goumlra noumldvaumlndiga beraumlkningar har tre olika program anvaumlnts Facilplus Spartial Excel och PSSE

81 Beraumlkningsprogram program

811 Facilplus Spatial

Facilplus Spatial aumlr ett naumltinformationssystem som anvaumlnds inom energibranschen och aumlr framtaget av ABB och Digpro AB Systemet finns i flera olika utfoumlrande beroende paring vad det ska anvaumlndas till Flera elnaumltsfoumlretag daumlribland EON Elnaumlt anvaumlnder sig av detta system som heter Facil SpatialE I systemet finns ett antal olika digitala kartor daumlr alla komponenter aumlr inritade enligt sina verkliga koordinater Paring EON Elnaumlt aumlr aumlven systemet kopplat till driftoumlvervakningssystemet Eldorado och affaumlrssystemet SAP I och med kopplingen till SAP finns noumldvaumlndiga kunduppgifter som t ex var kunden aumlr ansluten samt hur stor elfoumlrbrukningen aumlr per aringr Effektberaumlkning I Facilplus finns moumljligheten att goumlra effektberaumlkningar foumlr t ex en naumltstation Detta kan goumlras i och med att energifoumlrbrukningen per aringr finns att tillgaring via SAP Naumlr energifoumlrbrukningen per aringr aumlr kaumlnd kan belastningen P approximativt beraumlknas genom att anvaumlnda Velanders metod (Petterson och Blomqvist 1986)

WkWkPVelander sdot+sdot= 21 [ ]kW (81)

daumlr W energiuttaget aringrkWh k1 konstant k2 konstant Konstanterna k1 och k2 aumlr erfarenhetsmaumlssigt erharingllna konstanter som varierar mellan olika belastningar som beraumlknas med hjaumllp av maumltningar i befintligt elnaumlt I bilaga 1 visas EON Elnaumlts samtliga Velander konstanter foumlr alla deras kundkategorier Foumlr att sedan beraumlkna den reaktiva effekten Q anvaumlnds samband 82 nedan

ϕtansdot= PQ [ ]vark (82)

daumlr φ beraumlknas med hjaumllp av effektfaktorn cos φ som aumlr uppskattad foumlr olika typer kunder och varierar mellan 085-098 som kan ses i bilaga 1

29

812 Excel

Foumlr att se hur ett elnaumlt kommer att paringverka ett reservkraftverk behoumlver ett antal parametrar beraumlknas och det goumlrs i Excel I och med att elnaumltet till viss del aumlr foumlrenklat goumlrs endast beraumlkningar foumlr mellanspaumlnningsledningar och transformatorer Ledningar De parametrar som behoumlver beraumlknas foumlr mellanspaumlnningsledningarna aumlr resistansen Rledning reaktansen Xledning och susceptansen Bledning Hur dessa beraumlkningar aumlr gjorda visas i kapitel 53 Transformatorer Foumlr transformatorer behoumlvs enbart vaumlrde paring dess resistans RT och reaktans XT beraumlknas Hur dessa beraumlkningar aumlr gjorda visas i kapitel 6

813 Beraumlkningar PSSE

PSSE aumlr ett planeringsprogram foumlr elektrisk oumlverfoumlring som aumlr framtaget och utvecklat av Siemens PTI Foumlrsta utgaringvan av programmet kom 1976 och i dag anvaumlnds det i 123 laumlnder vaumlrlden oumlver (Siemens PTI 2006) Programmet har anvaumlnts till att rita upp och beraumlkna baringde verkliga och generella elnaumlt foumlr att paring ett tydligt saumltt kunna se hur laumlngden paring mellanspaumlnningsledningarna paringverkar ett mobilt reservkraftverk Naumlr beraumlkningar i PSSE goumlrs behoumlver en resistans R en reaktans X och en susceptans B anges foumlr varje ledning medan det raumlcker med en resistans och en reaktans foumlr transformatorerna Alla storheter maringste sedan goumlras om till enheten per unit (PU) Detta goumlrs enligt sambanden 83 84 85 nedan

2bas

basUP

U

SRR sdot= Ω [ ]UP (83)

2bas

basUP

U

SXX sdot= Ω [ ]UP (84)

2bas

basSUP

U

SBB sdot= [ ]UP (85)

Tillsammans med ledningarnas och transformatorernas inparametrar laumlggs lasten in paring laumlmplig skena Programmet aumlr uppbyggt saring att alla inparametrar anges i en sk sav-fil daumlr all data finns Till detta kopplas en schematisk bild daumlr elnaumltet ritas upp en sk sld-fil Naumlr sedan programmet ska utfoumlra beraumlkningarna saring synkroniseras de baringda filerna med varandra och resultaten presenteras i den schematiska bilden

30

Reaktivt effekttutag vid olika laster

-100

-80

-60

-40

-20

0

20

40

60

80

100

120

2 4 6 8 10

Ledningslaumlngd (km)

Reakti

vt

eff

ektu

ttag

(kvar)

Luftlednig P=150 kW

Kabel P=150 kW

Kabel P=100 kW

Kabel P=50 kW

82 Generellt elnaumlt

Foumlr att faring en god uppfattning om hur stort geografiskt omraringde ett mobilt reservkraftverk med varierande storlek kan hantera foumlr en given belastning har ett generellt elnaumlt anvaumlnts Det generella elnaumltet aumlr uppbyggt i PSSE enligt bild 81 nedan

Bild 81 Generellt elnaumlt uppbyggt i PSSE

Som kan ses i bild 81 ovan bestaringr det generella elnaumltet av en matande respektive en mottagande naumltstation som foumlrbinds med en mellanspaumlnningsledning I den matande naumltstationen har en relativt stor transformator installerats saring att den inte kommer att bli en begraumlnsande faktor I den mottagande naumltstationen aumlr transformatorn dimensionerad foumlr att klara lasten Som tidigare visats i rapporten aumlr det laumlngden paring mellanspaumlnningsledningen som kommer att spela en stor roll daring den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckningen ska bestaumlmmas Foumlr att tydligt visa storleksskillnaden i det kapacitiva bidrag som en kabel ger upphov till jaumlmfoumlrt med en luftledning har ovanstaringende naumlt ritats upp i PSSE Foumlr att PSSE ska kunna utfoumlra beraumlkningarna behoumlver ett antal parametrar matas in i programmet Dessa har beraumlknats i ett Excel-blad som visas i bilaga 3 Eftersom det mobila reservkraftverket inte kan absorbera reaktiv effekt aumlr den aumlr moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan dels beroende av hur mycket reaktiv effekt ledningen genererar dels hur stort det reaktiva effektuttaget ur anlaumlggningen aumlr Detta betyder att desto houmlgre reaktiva effektuttaget aumlr desto laumlngre aumlr moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan I exemplet nedan har den aktiva lasten satts till 50 100 respektive 150 kW och med en effektfaktor lika med 085 Resultaten fraringn beraumlkningarna visas i bild 82 nedan

Bild 82 Belastningsstorlekens inverkan paring den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan

31

Enligt EON Elnaumlts indelning av kundkategorier som presenteras i bilaga 1 kan det utlaumlsas att effektfaktorn foumlr de olika kundkategorierna varierar mellan 085 ndash 098 Genom att anvaumlnda effektfaktorn 085 som i exemplet ovan kommer lasten foumlrbruka relativt mycket reaktiv effekt vilket betyder att den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan kommer att bli laringng Hade daumlremot effektfaktorn 098 anvaumlnts skulle lasten i princip inte foumlrbruka naringgon reaktiv effekt alls vilket skulle minska den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan radikalt Anvaumlndandet av effektfaktorn 085 ger saringledes det mest gynnsamma fallet Hur stor inverkan effektfaktorn har paring den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan visas i bild 83 Raumlkneexemplet aumlr utfoumlrt paring samma saumltt som exemplet ovan foumlr kabeln med belastningen 50 kW Den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan har istaumlllet beraumlknats foumlr fyra olika effektfaktorer 085 090 095 och 098

Reaktivt effektuttag vid cos fi variation foumlr en kabel med belastningen 50 kW

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

1 2 3 4

Ledningslaumlngd (km)

Reati

vt

eff

ektu

ttag

(kvar)

cos fi=085

cos fi=090

cos fi=095

cos fi=098

Bild 83 Effektfaktorns inverkan paring den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan

821 Konsekvenser foumlr reservkraft

Som tydligt kan ses i bild 82 kommer kabeln generera avsevaumlrt mycket mer reaktiv effekt aumln luftledningen och daumlrmed minska den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan Det kan konstateras att storleken paring lasten och effektfaktorn kommer spela en stor roll daring den maximala oumlverfoumlringsstraumlckan foumlr kabeln ska bestaumlmmas Daumlrmed aumlr det svaringrt att ange naringgon generell laumlngdbegraumlnsning foumlr kabelalternativet men aumlr lasten saring laringg som 50 kW med effektfaktorn 085 kommer den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan vara mindre aumln tre kilometer Daumlremot foumlr luftledningen som endast genererar en liten maumlngd reaktiv effekt kommer inte storleken paring lasten och effektfaktorn vara avgoumlrande foumlr den maximala oumlverfoumlringsstraumlckan Med tanke paring att reservelverken fraringn ABB inte kan ta hand om naringgot reaktivt oumlverskott aumlr det sjaumllvklart av stor vikt att mellanspaumlnningsledningen inte genererar mer reaktiveffekt aumln vad lasten konsumerar Av detta generella exempel kan slutsatsen dras att smaring reaktiva uttag i kombination med laringnga mellanspaumlnningskablar kan komma begraumlnsa oumlverfoumlringsstraumlckan avsevaumlrt jaumlmfoumlrt med mellanspaumlnningsluftledningar

32

83 Verkligt elnaumlt

Foumlr att faring en ungefaumlrlig uppfattning om hur stort geografiskt omraringde ett mobilt reservkraftverk kan hantera foumlr en given belastning har aumlven beraumlkningar utfoumlrts foumlr ett verkligt naumlt Anledningen till detta aumlr att faring saring stor verklighetsfoumlrankring som moumljligt De mobila reservkraftverk som aumlr taumlnkta att anvaumlndas aumlr i storleksordningen 100 ndash 800 KVA vilket betyder att baringde lastuttaget och oumlverfoumlringsstraumlckan kommer att bli begraumlnsad Det verkliga elnaumltet kommer att ge en indikation paring hur det kan taumlnkas se ut i ett verkligt elnaumlt daumlr det reaktiva effektuttaget aumlr relativt litet och oumlverfoumlringsstraumlckan relativt laringng Eftersom de mobila reservkraftverken som aumlr taumlnkta att anvaumlndas aumlr relativt smaring effektmaumlssigt kommer de inte klara av de laster som farings i taumltorter om ett par naumltstationer kopplas samman De elnaumlt som kommer att ingaring i beraumlkningarna kommer daumlrfoumlr vara ett landsbygdsnaumlt daumlr belastningen aumlr laringg och utspridd oumlver ett stoumlrre geografiskt omraringde Det aumlr aumlven i landsbygd det aumlr mest intressant med reservkraft paring grund av avsaknaden av omkopplingsmoumljligheter Det elnaumlt som slutligen valdes i samraringd med Christer Eliasson naumltplanerare paring EON Elnaumlt var ett relativt nytt kabelnaumlt i Loumlnsboda (LBA) i nordoumlstra Skaringne daumlr EON Elnaumlt har foumlrberett ett par markstationer foumlr anslutning av mobil reservkraft (Eliasson 2006) Anledningen aumlr att belastningarna aumlr relativt smaring och foumlrdelade paring flera mindre transformatorstationer med litet stoumlrre inboumlrdes avstaringnd I ett saringdant naumlt som finns i LBA fack 4 kommer vinsten att bli stor om EON Elnaumlt endast behoumlver ansluta ett mobilt elverk istaumlllet foumlr sju Foumlr det utvalda kablade elnaumltet har beraumlkningar genomfoumlrts enligt den tidigare beskrivna beraumlkningsgaringngen Fraringn Facilplus har kartan med inritade ledningar och naumltstationer haumlmtas den visas i bilaga 4 Som kan ses paring kartan aumlr detta ett glesbyggdsomraringde med lite stoumlrre avstaringnd mellan naumltstationerna I bilaga 5 visas normalkopplingsschemat foumlr LBA fack 4 som tydligare visar hur naumltstationerna aumlr foumlrbundna med varandra I bilaga 6 visas det Excel-blad daumlr alla inparametrar som maringste anges i PSSE aumlr beraumlknade och sammanstaumlllda Naumlr beraumlkningen vaumll aumlr gjord i PSSE visas alla resultaten i de schematiska filerna se bilaga 7 Beraumlkningarna aumlr gjorda baringde foumlr elnaumltet saring som det ser ut i dag men aumlven paring samma elnaumlt daring all kabel ersatts med oisolerad samt isolerad luftledning med motsvarande ledningsarea Eftersom kapacitansen per kilometer aumlr i princip lika stor foumlr baringde oisolerad och isolerad luftledning kommer dessa anses vara likvaumlrdiga naumlr det gaumlller lednings reaktiva generering Baringda fallen har samma totala ledningslaumlngd vilken aumlr 6775 meter men som har naumlmnts tidigare skiljer luftledning sig aringt jaumlmfoumlrt med kabel daring det gaumlller generering av reaktiv effekt Resultatet presenteras i bild 84 nedan

33

LBA-fack 4

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90k

Va

r Kabel

Oisolerad luftledning

Isolerad luftledning

Bild 84 Reaktivt effektuttag i LBA ndash fack 4

Som kan ses i bild 84 ovan behoumlver generatorn endast generera knappt 20 kvar om det befintliga kabelnaumltet anvaumlnds vid topplast ty Velanders metod ger topplasten Vid laringglasttillfaumlllen exempelvis sommar skulle det reaktiva effektuttaget fraringn kunderna raumlcka till att taumlcka det reaktiva oumlverskottet fraringn kabeln Daumlrmed kan det haumlnda att vid vissa lasttillfaumlllen inte aumlr moumljligt att reservkraftsmata LBA fack 4 Skulle i staumlllet kabelnaumltet ersaumlttas med ett likvaumlrdigt luftledningsnaumlt kommer generatorn behoumlva generera drygt 80 kvar Anledningen till detta aumlr som sagts och visats tidigare att en kabel genererar avsevaumlrt mycket mer reaktiv effekt aumln en luftledning Skulle kablarna generera mer reaktiv effekt aumln vad kunderna foumlrbrukar skulle anlaumlggningen inte kunna anslutas till ett mobilt reservkraftverk Hade det daumlremot funnits reservelverk i laumlmplig storlek paring marknaden som hade kunnat undermagnetiseras och daumlr med att ta hand om det reaktiva oumlverskott som skapats av kablarna hade situationen varit en annan Som situationen aumlr i dag maringste en viss foumlrsiktighet tillaumlmpas daring lasten aumlr liten och oumlverfoumlringsstraumlckan aumlr lite laumlngre i ett kablat mellanspaumlnningsnaumltet Skulle daumlremot elnaumltet i LBA - fack 4 varit ett luftledningsnaumlt hade inte denna begraumlnsning funnits Sammanfattningsvis kan det i detta fall konstateras att det kablade elnaumltet aumlr att foumlredra framfoumlr mot luftledningsalternativet Laumlgre braumlnslekonsumtion samt moumljlighet till ett houmlgre aktivt effektuttag aumlr naringgra av foumlrdelarna

34

9 Ekonomisk jaumlmfoumlrelse Foumlr att faring en indikation paring hur det ekonomiska utslaget kommer att se ut daring ett mellanspaumlnningsnaumltet anvaumlnds foumlr oumlverfoumlring av reservkraft har ett raumlkneexempel staumlllts upp i det tidigare anvaumlnda elnaumltet LBA-fack 4 I exemplet har sju olika fall jaumlmfoumlrts med varandra dessa aumlr

bull Oisolerad luftledning utan reservkraft bull Oisolerad luftledning med reservkraft bull Isolerad luftledning utan reservkraft bull Isolerad luftledning med reservkraft bull Kabel utan reservkraft bull Kabel med reservkraft bull Befintlig luftledning som senare ersaumltts med kabel med reservkraft

Nedan visas en foumlrklaring till de parametrar som finns med i raumlkneexemplet Dessa aumlr uppdelade i fasta respektive roumlrliga kostnader vilka summeras ihop foumlr respektive fall De fasta kostnaderna aumlr summan av de aringrliga kapital- och underharingllskostnaderna medan de roumlrliga kostnaderna aumlr kostnader foumlr reservkraft samt avbrottsersaumlttning Dessa aumlr direkt beroende av det aktuella elnaumltets avbrotts- respektive felfrekvens I denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse har alla administrativa kostnader foumlrsummats och ingen haumlnsyn har tagits till hur varumaumlrket skadas av t ex laringnga elavbrott

91 Foumlrklaring till den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen

911 Fasta kostnader

Investeringskostnad per km Investeringskostnaden avser endast mellanspaumlnningsnaumltet vilken varierar mellan olika ledningstyper Kostnaderna aumlr haumlmtade ifraringn EBR (P1) 2006 I det verkliga elnaumltet (LBA) minskar ledningsarean laumlngre ut vilket det inte kommer tas naringgon haumlnsyn till i den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen daumlr samma area har anvaumlnts till hela straumlckan Anledningen till detta aumlr att kostnaden foumlr att garing upp eller ner ett steg i area foumlr respektive ledningstyp aumlr relativt liten Alla beraumlkningar har daumlrfoumlr gjorts foumlr en representativ ledningsarea 95 mm2 Total investeringskostnad Denna visar den totala investeringskostnaden foumlr hela ledningsstraumlckan det vill saumlga kostnaden per kilometer ledning garingnger det verkliga elnaumltets laumlngd (LBA) Kapitalkostnad Investeringskostnaden som goumlrs i ett elnaumlt genererar en kostnad foumlr det kapital som aumlr investerat EON Elnaumlt tillaumlmpar en kalkylraumlnta paring 8 procent

35

Aringrlig kostnad EON Elnaumlt skriver av sina anlaumlggningar paring 40 aringr vilket ger en aringrlig kostnad genom att dela investeringskostnaden med avskrivningstiden Underharingllskostnad Underharingllskostnaden foumlr baringde oisolerad - och isolerad luftledning aumlr satt till 2 procent av investeringskostanden Foumlr jordkabel aumlr den satt till 02 procent Summa fast aringrlig kostnad Denna kostnad visar vad den aringrliga fasta kostnaden kommer vara foumlr ett elnaumlt Denna inkluderar saringledes enbart avskrivningar och underharingllskostnader

912 Roumlrliga kostnader

Avbrottsfrekvens Denna beskriver hur maringnga avbrott en viss ledningstyp har per aringr och per 100 km ledning Foumlr oisolerad luftledning aumlr antalet fel uppdelat i kvarstaringende- respektive oumlvergaringende fel Kvarstaringende fel betyder att felet maringste aringtgaumlrdas fysiskt och behoumlver sektioneras bort foumlr reparation De kvarstaringende felen aumlr 2 stycken per aringr och 100 km ledning (Roos 2005) Oumlvergaringende fel kan exempelvis vara en aringterinkoppling som orsakats av ett traumld som stoumltt till en ledning vid blaringsigt vaumlder Eftersom de oumlvergaringende felen aumlr kortvariga kommer det aldrig bli aktuellt att ansluta reservkraft i samband med dessa fel Daumlrmed tas dessa fel inte med i avbrottsfrekvensen Foumlr isolerad luftledning har de kvarstaringende felen satts till tvaring tredjedelar av avbrottsfrekvensen foumlr oisolerad luftledning (Kristiansson 2006) Foumlr kabel aumlr antalet fel uppdelade i inre fel i kabeln t ex treeing och fel som aumlr orsakade paring grund av yttre aringverkan t ex graumlvskador Eftersom baringda typerna av fel kommer resultera i ett avbrott i elleveransen summeras dessa till en gemensam avbrottsfrekvens foumlr kabel Inre fel aumlr satt till 02 och yttre fel aumlr satt 04 vilket betyder att den gemensamma avbrottsfrekvensen aumlr satt till 06 fel per aringr och 100 km kabel (Roos 2005) Felfrekvens Felfrekvensen aumlr framtagen paring foumlljande saumltt samtliga kunder som drabbats av mellanspaumlnningsfel laumlngre aumln tre minuter hos Svensk Energis medlemsfoumlretag dvs DARWin rapporterade under 2004 har tagits fram Av dessa har 75 procent ansetts kunna haumlnfoumlras till landsbygdselnaumlt Ur denna aringterstaringende stora volym har de mellanspaumlnningsfel som orsakat utebliven elleverans i tidsintervallen 12-lt24 samt gt=24 timmar sorterats ut Antalet fel som oumlverstiger 24 timmar oavsett laumlngd aumlr saring faring att de har summerats i en enda grupp Genom att dividera summan utsorterade fel med samtliga fel erharinglls felfrekvensen foumlr respektive tidsintervall Som kan ses i raumlkneexemplet i bilaga 8 aumlr dessa mycket smaring

36

Avbrottsersaumlttning Avbrottskostnaden foumlr respektive tidsintervall aumlr tagen fraringn den tabell 21 i denna rapport Foumlr att baumlttre avspegla den verkliga bilden i LBA fack 4 har 50 av de 60 kunderna placerats i kategorin smaringhus 16 A och resterande 10 kunder i gruppen smaringhus 20 A Driftkostnad reservelverk och fast kostnad elverk Dessa kostnader aumlr tagna fraringn EON Elnaumlts egen utredning om reservkraftberedskap (NUT 051016-001) Baringda kostnadsposterna avser hyra av reservelverk som ansluts paring traditionellt saumltt det vill saumlga ett reservelverk till varje naumltstation I denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse har driftkostnaden antagits vara den samma daring ett mobilt reservkraftverk anvaumlnds och elenergin oumlverfoumlrs i mellanspaumlnningsnaumltet Den fasta kostnaden antas daumlremot vara en femtedel saring stor daring ett reservelverk i snitt antas kunna foumlrsoumlrja fem naumltstationer daring elenergin oumlverfoumlrs i mellanspaumlnningsnaumltet Drifttimmar felkategori Drifttimmarna avser de antal timmar som reservelverken aumlr i drift vid respektive felkategori Dessa drifttimmar aumlr uppskattade till en genomsnittligt rimlig tidsperiod Uppskattningen aumlr gjord saring att reservelverket har anslutits och boumlrjat leverera elenergi i snitt tvaring till fyra timmar innan naringgon kund har varit spaumlnningsloumls i 12 timmar Naumlr vaumll kunderna faringtt tillbaka elleveransen med hjaumllp av ett reservkraftverk kommer inte det skadade elnaumltet behoumlva aringterstaumlllas i funktionsdugligt skick snarast moumljligt Kopplas daumlremot inte ett reservelverk in och aringterupptar elleveransen maringste elnaumltet aringterstaumlllas till funktionsdugligt skick snarast Daumlrmed antas det att tiden foumlr aringterstaumlllning kommer vara laumlngre om inte ett reservkraftverk ansluts Paring grund av ovanstaringende resonemang anses reservelverkets drifttid i snitt vara laumlngre aumln den avbrottstid som farings om inte reservelverket anslutits Drifttimmarna aumlr bestaumlmda saring att reservelverket i snitt boumlrjar leverera elenergi 9 timmar efter felet uppkom och aumlr daumlrefter i drift hela tidsperioden i respektive felfrekvens det vill saumlga efter 12 respektive 24 timmar Antal fel per aringr som oumlverstiger 12 h i LBA - fack 4 Denna aumlr beraumlknad paring foumlljande saumltt

( )2412100

FFLL

AF +sdotsdot

aringr

st (91)

daumlr AF Avbrottsfrekvensen foumlr luftledning respektive kabel (st100kmaringr) LL Ledningslaumlngden avser LBA - fack 4 (km) F12 Felfrekvensen efter 12 h vid mellanspaumlnningsfel enligt Darwin

driftstoumlrningsstatistik 2004 Svensk Energi F24 Felfrekvensen efter 24 h vid mellanspaumlnningsfel enligt Darwin

driftstoumlrningsstatistik 2004 Svensk Energi

37

Avbrottskostnad Avbrottskostnaden avser den kostnad som uppstaringr pga fel i mellanspaumlnningsnaumltet varje aringr I alternativet utan reservkraft uppstaringr kostnaden genom avbrottsersaumlttning till de kunder som drabbats av elavbrott laumlngre aumln 12 timmar I alternativet med reservkraft uppstaringr kostnaden genom att reservkraft installeras och samtliga kunder aringterfaringr elleveransen Reservkraften som installeras har som sagts tidigare en fast och en roumlrlig kostand Avbrottskostnaden beraumlknas enligt nedan Utan reservelverk

( ) AKAFAFLL

AF sdotsdot+sdotsdotsdot 24241212100

(kraringr) (92)

Med reservelverk

( )

AKFKFFLL

AF

AKDKDTFDTFLL

AF

sdotsdot+sdotsdot

+sdotsdotsdot+sdotsdotsdot

)2412(100

24241212100 (kraringr) (93)

daumlr A12 avbrottskostnaden i LBA efter 12 h (kr) A24 avbrottskostnaden i LBA efter 24 h (kr) DK driftkostnad reservelverk (krh) AK antalet kunder i LBA (st) FK fast kostnad foumlr reservelverk per kund (kr) DT drifttid foumlr reservkraftverken (h)

913 Summa kostnader per aringr Denna kostnad aumlr framtagen genom att kostnaderna foumlr den fasta- och roumlrliga delen summerats Resultatet visar vilket av alternativen som aumlr det mest ekonomiskt gynnsamma

92 Resultat

Sjaumllva beraumlkningen aumlr gjord i Excel och visas i bilaga 8 I tabell 91 nedan visas en sammanstaumlllning av de fasta roumlrliga samt summa kostnader ifraringn den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen Beraumlkningen aumlr gjord foumlr sju stycken olika fall

1 Nybyggnation av oisolerad luftledning utan anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

2 Nybyggnation av oisolerad luftledning med anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

3 Nybyggnation av isolerad luftledning utan anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

4 Nybyggnation av isolerad luftledning med anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

38

5 Nybyggnation av jordkabelanlaumlggning utan anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

6 Nybyggnation av jordkabelanlaumlggning med anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

7 Befintlig avskriven luftledning staringr kvar 20 aringr foumlr att sedan ersaumlttas med jordkabel I detta fall foumlrlaumlngs avskrivningstiden med 20 aringr i foumlrharingllande till de sex tidigare fallen Reservkraft anvaumlnds vid oplanerade elavbrott under hela perioden

Tabell 91 Kostnadsjaumlmfoumlrelse Fasta kostnader

(kraringr)

Roumlrliga kostnader

(kraringr)

Summa kostnader

(kraringr)

Fall 1 54 200 2 54 202 Fall 2 54 200 5 54 205 Fall 3 64 300 2 64 302 Fall 4 64 300 4 64 304 Fall 5 48 400 1 48 401 Fall 6 48 400 2 48 402 Fall 7 39 900 3 39 903 Som kan ses i tabell 91 ovan aumlr de fasta kostnaderna avsevaumlrt mycket stoumlrre aumln de roumlrliga Anledningen till detta aumlr att andelen elavbrott som oumlverstiger 12 timmar aumlr utslaget paring 75 procent av alla elavbrott vilka daring blir vaumlldigt faring och orsakar daumlrmed smaring kostnader totalt sett Som kan ses i den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen aumlr det i dagslaumlget inte loumlnsamt i naringgot av fallen att anvaumlnda reservkraft vid oplanerade elavbrott Det ska dock poaumlngteras att efter 1 januari 2011 aumlr det inte laumlngre tillaringtet att oplanerade elavbrott oumlverstiger 24 timmar Landets naumltaumlgare kommer daring inte kunna jaumlmfoumlra kostnader foumlr t ex reservkraft med kostnader foumlr avbrottsersaumlttning De kommer istaumlllet att bli tvungna att hitta loumlsningar som undviker dessa laringngvariga elavbrott Reservkraft i mellanspaumlnningsnaumlt erbjuder en saringdan loumlsning Som kan ses i denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse aumlr det mest loumlnsamt att laringta befintlig avskriven luftledning staring kvar 20 aringr som sedan ersaumltts med kabel foumlljt av att direkt ersaumltta samma luftledning med kabel Baringda dessa alternativ foumlrutsaumltter att ledningen aumlr framdragen saring att det paring ett enkelt saumltt garingr att foumlrlaumlgga kabeln i marken Om inte saring aumlr fallet kommer detta kostnadsbilden se annorlunda ut Med denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse kan det till sist konstateras att det kommer bli dyrare att ansluta reservkraft till de kunder som drabbas av elavbrott laumlngre aumln 12 timmar aumln att betala ut avbrottsersaumlttning fram t o m 1 januari 2011 foumlr exemplet LBA fack 4

39

10 Slutsatser

101 Slutsatser

Innan ett mobilt reservkraftverk ansluts till ett lansbyggdselnaumlt aumlr det viktigt att kaumlnna till hur stor den reaktiva genereringen fraringn det aktuella elnaumltet aumlr Hur stort det reaktiva bidraget aumlr beror paring hur stor den kapacitiva genereringen aumlr i elnaumltet Denna aumlr framfoumlrallt beroende av kabelnaumltets laumlngd desto laumlngre ju stoumlrre blir den kapacitiva genereringen Skillnaden mellan luftledning och kabel aumlr i dessa sammanhang stora och det maringste tas i beaktande innan ett mobilt reservkraftverk ansluts En kabel genererar avsevaumlrt mycket mer reaktiv effekt aumln en luftledning oavsett om luftledningen aumlr isolerad eller inte Problemet som kan uppstaring i ett kabelnaumlt aumlr att kablarna genererar mer reaktiv effekt aumln vad de anslutna kunderna foumlrbrukar Detta aumlr inget problem saring laumlnge det finns ett oumlverliggande elnaumlt som kan ta hand om det reaktiva oumlverskottet Naumlr det oumlverliggande naumltet kopplas bort och ett mobilt reservkraftverk ansluts maringste detta ensamt kunna ta hand om ett eventuellt reaktivt oumlverskott Reservkraftverk som klarar att absorbera reaktiv effekt finns inte paring marknaden i dag Daumlrmed kommer inte ett mobilt reservkraftverk att kunna anslutas till ett elnaumlt som genererar mer reaktiv effekt aumln vad de anslutna kunderna foumlrbrukar Denna risk finns enbart i kablade elnaumlt daumlr oumlverfoumlringsstraumlckan aumlr laringng och lasten relativt laringg Det aumlr svaringrt att ange naringgon generell laumlngdbegraumlnsning men aumlr lasten saring laringg som 50 kW med effektfaktorn 085 kommer den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan vara mindre aumln tre kilometer Enligt den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen som aumlr gjord i rapporten kan det konstateras att det i-dagslaumlget aldrig aumlr loumlnsamt att ansluta reservkraftverk vid ett elavbrott i LBA fack 4 Anledning till detta aumlr att den avbrottsersaumlttningen som kunder har raumltt till som varit drabbade av ett elavbrott laumlngre aumln 12 timmar aumlr laumlgre aumln den kostnad som uppstaringr daring mobila reservelverk ansluts i vaumlntan paring att felet ska bli aringtgaumlrdat Fraringn och med den 1 januari 2011 kommer det dock inte vara tillaringtet att oplanerade elavbrott aumlr laumlngre aumln 24 timmar vilket goumlr att naumltaumlgarna senast vid denna tidpunkt maringste se till att dessa laringngvariga elavbrott undviks Detta goumlr att oumlverfoumlring av mobilreservkraft i mellanspaumlnningsnaumltet kan komma bli en intressant och anvaumlndbar teknik de naumlrmsta aringren foumlr landets alla naumltaumlgare Sammanfattningsvis kan slutsatserna sammanfattas i ett antal punkter

bull Laringnga kabellaumlngder tillsammans med relativt smaring effektuttag kan generera ett oumlverskott av reaktiv effekt

bull Det finns idag inget reservkraftverk paring marknaden som kan absorbera reaktiv effekt vilket kan komma att begraumlnsa den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan

bull Fram till och med den 1 januari 2011 aumlr det troligen inte loumlnsamt att ansluta reservkraft vid ett elavbrott

bull Fraringn och med den 1 januari 2011 kommer det inte laumlngre vara tillaringtet att oplanerade elavbrott oumlverstiger 24 timmar

40

bull Oumlverfoumlring av reservkraft i mellanspaumlnningsnaumltet kan komma bli en intressant och anvaumlndbar teknik i farmtiden

102 Fortsatt arbete

I denna rapport har det foumlrutsatts att selektiviteten och utloumlsningsvillkor i elnaumlten fungerar paring avsett vis Fortsatta studier inom detta omraringde kan vara att laumlgga in fel paring olika platser i det elnaumltet som ansluts till ett mobilt reservkraftsaggregat och paring saring vis kontrollera att utloumlsningsvillkor och selektivitet fungerar paring ett tillfredstaumlllande sett I denna rapport aumlr grundtanken att ett enda mobilt reservkraftverk ska foumlrsoumlrja en mindre grupp naumltstationer vid ett elavbrott En intressant utveckling skulle vara att titta paring hur olika kraftslag som t ex mobil reservkraft tillsammans med smaringskalig vindkraft skulle kunna samverka En samverkan mellan olika kraftslag skulle med stor sannolikhet skapa nya foumlrutsaumlttningar foumlr smaringskalig ouml-drift Ytterligare fraringgestaumlllningar som skulle behoumlva utredas aumlr hur elkvaliteacuten paringverkas i ett ouml-driftsnaumlt Haumlr skulle det vara intressant att se hur olika typer av kraftkaumlllor enskilt paringverkar elkvaliteacuten samt hur flera kraftkaumlllor som samverkar paringverkar elkvaliteacuten Naumlr mobila reservelverk ansluts i en naumltstation foumlr t ex underharingllsaringtgaumlrder goumlrs detta i princip uteslutande genom att spaumlnningen bryts under in- och urkopplingstiden Detta genererar tvaring planerade elavbrott som maringste aviseras till alla beroumlrda kunder Dessa planerade elavbrott skulle kunna undvikas om en fasningsutrustning anvaumlnts vid inkopplingen Paring detta saumltt skulle landets alla naumltaumlgare paring ett enkelt saumltt kunna goumlra t ex underharingllaringtgaumlrder utan att naringgra kunder behoumlver drabbas av elavbrott Detta aumlr ett omraringde som kaumlnns viktigt och borde utredas Vad som aumlven aumlr av intresse foumlr framtiden aumlr att ta fram riktlinjer foumlr hur mobil reservkraft i mellanspaumlnningsnaumlt ska hanteras Naringgon form av regelverk som branschen kan ta till sig och arbeta efter hade underlaumlttat anvaumlndandet inom detta omraringde

41

11 Referenser [1] Alfredsson Alf Cronqvist Anders (1996) ElkrafthandbokenElmaskiner [2] Andersson Leif Blomqvist Hans (1997) Elkraftsystem del 1 [3] Birkouml Thomas (2005) bilder paring olika typer av luftledning

httpwwwsofnetorgindexasplev=2593amptyp=1 adressen kontrollerad 2006-07-10

[4] Elektroskandia (2006) Bild paring en 3-ledare mellanspaumlnnings kabel

httpwwwelektroskandiasecatalogaspxcid=70amphid=969ampuid=4710amppid=21518pnlPDetails adressen kontrollerad 2006-07-10

[5] Elforsk (1995) EBR Mobila Reservkraftverk utgiven av Elforsk [6] Eliasson Christer (2006) EON Elnaumlt Sverige AB Lokalnaumltsplanerare

personligt samtal 2006-06-28 [7] Energimarknadsinspektionen (2006) Naumltanslutningar och avgifter

httpwwwenergimarknadsinspektionensetemplatesPage____44aspx adressen kontrollerad 2006-07-11

[8] Energimyndigheten (2005) Utveckling av naumltpriser 1 jan 1997 - 1 jan 2005

Publikationen tillgaumlnglig paring httpwwwstemseWEBSTEMEx01SwensfPageGenerator01OpenAgentampSearchType=2ampAll=True adressen kontrollerad 2006-08-02

[9] GENETECH (2006) Bild paring reservelverk

httpwwwgenetechseseprodmobilahtml adressen kontrollerad 2006-08-01

[10] Hagelin Carl-Goumlran (2006) ABB Reservkraft Vaumlsterarings personligt samtal

2006-07-25 [11] Hjalmar Peter (2005) Utredning om mobil reservkraft EON Elnaumlt

NUT-050524-021

42

[12] Johansson Jonas (2006) PhD Student IEA Lunds Tekniska Houmlgskola personligt samtal 2006-11-09

[13] Kristiansson Gert (2006) delprocessledare foumlr anlaumlggningsprojekt paring EON

Elnaumlt [14] Krynell Julius (2006) Reservkraftsansvarig EON Elnaumlt Sverige AB

personligt samtal 2006-08-11 [15] Lindahl Sture (2006) Professor IEA Lunds Tekniska Houmlgskola personligt

samtal 2006-11-09 [16] Melin Ulf (2006) EON Elnaumlt Sverige AB Kundansvarig paring

marknadsenheten personligt samtal 2006-08-18 [17] Onninens produktkatalog 2006) finns tillgaumlnglig paring

httpwwwonninensedownload184218cb10a83f43c2780001132Flik_2_Elnatsmaterielpdf adress kontrollerad 2006-08-15

[18] Petterson Aringke- Blomqvist Hans (1986) Elkraft teknisk handbok del 1

Allmaumln del [19] Regeringskansliet (2006) Nya regler om leveranssaumlkra elnaumlt

httpwwwregeringensesbd108a57260 adress kontrollerad 2006-06-08 [20] Roos Fredrik (2005) lic-avhandling Electricity Supply Reliability [21] Samuelsson Olof (2006) Docent IEA Lunds Tekniska Houmlgskola personligt

samtal 2006-08-23 [22] SCB (2002) Energiundersoumlkning foumlr jordbruket avseende 2002

httpw36scbsestatistikOVOV0020_dokumentEnergiundersokning_2002doc adress kontrollerad 2006-07-04

[23] Siemens PTI (2006) Information om PSSE

httpwwwpti-uscomptisoftwarepsseindexcfm adressen kontrollerad 2006-07-20

43

[24] Statens energimyndighet (2005) Erfarenheter efter Gudrun - Reservkraft prioritering och ouml-drift med reservkraft ER 200532 Publikationen finns tillgaumlnglig paring httpwwwstemseWEBSTEMEx01SwensfPageGenerator01OpenAgentampSearchType=2ampFuncParm1=11ampFuncParm2=1ampSearchString=gudrunampSearchStringFromDate=ampSearchStringToDate=ampAll=True adressen kontrollerad 2006-08-02

[25] Stenborg Bertil (1997) Elkraftsystem del 1 [26] Svenska Kraftnaumlt (2005a) Svenska Kraftnaumlts verksamhet

httpwwwsvksewebPageaspxid=2221 adress kontrollerad 2006-06-07 [27] Svenska Kraftnaumlt (2005b) Svenska Kraftnaumlts aringrsredovisning 2005

httpwwwsvksewebPageaspxid=5242 adress kontrollerad 2006-08-11

44

12 Appendix Bilaga 1 Eon elnaumlts indelning av olika kundkategorier med avseende paring Velanderkonstanter och effektfaktor Bilaga 2 Matlabkod som anvaumlnts till raumlkneexemplet vid jaumlmfoumlrelsen mellan luftledning och kabel Bilaga 3 Beraumlkning av inparametrar till PSSE foumlr det generella naumltet Bilaga 4 Geografiskt karta oumlver LBA fack 4 haumlmtade fraringn Facilplus Bilaga 5 Normalkopplingsschema LBA fack 4 Bilaga 6 Beraumlkning av inparametrar till PSSE foumlr det verkliga naumltet Bilaga 7 Resultaten fraringn beroumlkningen i det verkliga naumltet visat i en schemarisk bild Bilaga 8 Beraumlkningar gjorda foumlr den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen Bilaga 9 Tabell oumlver ABBs standardtransformatorer

V elander-konstant k1

V elander-kons tant k2

Foumlrbruknings-staumllletyp

U ppvaumlrm nings-kod

T ext D C O N ST1 D C O N ST2

C O SFI

B lank t O ALLM AumlN KU R VA 0000286 00133 09Industri ED M IN D R E IN DU STR IER M ED ELVAumlR M E 0000368 00497 092Industri EVL M IN D R E IN DU STR IER M ED ELVAumlR M E 0000368 00497 092Industri O M IN D R E IN DU STR IER U TAN ELVAumlR M E 000029 01017 085Industri U E M IN D R E IN DU STR IER U TAN ELVAumlR M E 000029 01017 085Industri VPA M IN D R E IN DU STR IER U TAN ELVAumlR M E 000029 01017 085Industri VPE M IN D R E IN DU STR IER M ED ELVAumlR M E 0000368 00497 092JO R D BR U K ED LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K EO LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K EVL LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K O LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K U E LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K VPA LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K VPE LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K VPJ LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09LG H M EO FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097LG H M U E FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093SH ED D IR EKTEL AumlLD R E AumlN ELAK 0000308 00111 098SH EO D IR EKTEL ELAK 0000408 00126 098SH EVL ELPAN N A KO N VER TER IN G 0000319 00187 096SH U E T YPKU R VO R R EN H U SH AringLLSEL 0000286 00133 09SH VPA VAumlR M EPU M P -FR AringN LU FT (V ID LAringG A T EM P N YT TJAS EJ ELVAumlR M E) 0000384 00164 093SH VPE VAumlR M EPU M P -U TELU FT M ED ELV (V ID LAringG A TEM P N YTT JAS ELVAumlR M E) 0000536 00161 097SH VPJ VAumlR M EPU M P - YTJO R D (O M VP EJ KLAR AR VAumlR M EN N YT TJAS EJ ELVAumlR M E) 0000314 00144 093Ouml VR ED O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - M ED ELVAumlR M E 0000402 00286 096Ouml VR EVL O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09Ouml VR O O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09Ouml VR U E O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09Ouml VR VPA O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09FAST Blank t ALLM AumlN KU R VA 0000286 00133 09FAST ED FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097FAST EO FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097FAST EVL FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097FAST O FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST O FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST U E FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST VPA FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST VPE FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097

I SAP IS-U

Bilaga 1 Indelning av kundkategorier

Bilaga 1 forts Velander-konstant k1

Velander-konstant k2

Foumlrbruknings-staumllletyp

Uppvaumlrmnings-kod

Text DCONST1 DCONST2

COSFI

FAST VPJ FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093KOLL Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09KOLL ED FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL EO FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL EVL FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL UE FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093KOLL VPA FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093KOLL VPE FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL VPJ FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093GBEL Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09OMAumlT Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09MAST Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09TILLF Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09TILLF ED DIREKTEL AumlLDRE AumlN ELAK 0000308 00111 098TILLF EO ELPANNA KONVERTERING 0000319 00187 096TILLF EVL ELPANNA KONVERTERING 0000319 00187 096TILLF O TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF UE TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF VPA TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF VPE TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF VPJ TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09HAND ED KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND EO KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND EVL KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND O KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND UE KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND VPA KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND VPE KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND VPJ KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09FH ED SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH EO SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH EVL SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH O SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH UE SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH VPA SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH VPE SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH VPJ SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098

I SAP IS-U

Bilaga 2 Matlabkod kabel u=11000 Langd=10 area=95 L=031 induktans [mHkm] fi=318 cos fi=085 ra=28264 resistiviteten i msp-kablen (AL) [ohmmm^2km] C=03310^-6kapacitansen i en 95mm^2 12 kV kabel Ericssons kabelhandbok R=(raarea)Langd ledar resistansen i punkten [ohm] Ericssons kabelhandbok XL=2pi50L10^-3Langd induktiva reaktansen i punkten [ohmkm] Ericssons kabelhandbok Qc2=2pi50(C2)u^2Langd kapacitansen som skapas i halva msp-kabeln [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 30 P=(5010^3) Aktivt effekt i punkten 5 [W] S=Pcos((fipi)180)skenbar effekt i punkten 5 [VA] Q=(S^2-P^2)^(12)reaktiv effekt i punkten 5 [VAr] Pf=R(Pu)^2+R((Q-Qc2)u)^2 Foumlrlust av aktiv effekt i hsp-kabel [W] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 31 Qf=XL(Pu)^2+XL((Q-Qc2)u)^2-(2Qc2) Foumlrlust av reaktiv effekt i msp-kabel [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 33 QnettoKabel=Q+Qf Luftledning Lluft=1085 XLluft=2pi50Lluft10^-3Langd Cluft=000910^-6 Qc2luft=2pi50(Cluft2)u^2Langd kapcitansen som skapas i halva hsp-luftledningen [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 30 PfLuft=R(Pu)^2+R((Q-Qc2luft)u)^2 Foumlrlust av aktiv effekt i hsp-kabel [W] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 31 QfLuft=XLluft(Pu)^2+XLluft((Q-Qc2luft)u)^2-(2Qc2luft) Foumlrlust av reaktiv effekt i hsp-kabel [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 33 QnettoLuft=Q+QfLuft

Ubas (kV) 11Sbas (MVA) 10

Kabel AXKJ 39525

Laumlngd=2 km Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 2 064 031 0194779 00000003 00001885 00528926 00160974 00022808

Laumlngd=4 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 4 128 031 0389557 00000003 0000377 01057851 00321948 00045616

Laumlngd=6 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 6 192 031 0584336 00000003 00005655 01586777 00482923 00068424

Laumlngd=8 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 8 256 031 0779115 00000003 0000754 02115702 00643897 00091232

Laumlngd=10 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 10 32 031 0973894 00000003 00009425 02644628 00804871 0011404

Luftledning FeAl 99

Laumlngd=2 km Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 2 0672 1126 0707487 61E-09 3833E-06 00555372 005847 4638E-05

Laumlngd=4 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 4 1344 1126 1414973 61E-09 7665E-06 01110744 01169399 9275E-05

Laumlngd=6 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 6 2016 1126 212246 61E-09 115E-05 01666116 01754099 00001391

Laumlngd=8 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 8 2688 1126 2829947 61E-09 1533E-05 02221488 02338799 00001855

Laumlngd=10 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 10 336 1126 3537433 61E-09 1916E-05 0277686 02923499 00002319

Bilaga 3 Generellt naumlt

Bilaga 3 forts

Transformatorer

Maumlrkeffekt (MVA) Kopplingsart Maumlrksp (kV) er () ex () ez () R (ohm) X (ohm) R (pu) X (pu)

1 [MATSTAT_LSP04200] 2 [MATSTAT_MSP11000] 08 Dyn 11 11 0 52 52 0 7865 0 0653 [MOTSTAT_MSP11000] 4 [MOTSTAT_LSP04200] 02 Dyn 11 11 0 38 38 0 2299 0 19

Belastningar

P (MW) Q (Mvar) (effekfaktor = 085) Detta aumlr baumlsta scenario005 003101 0062015 0093

Bilaga 4 Geografisk karta oumlver LBA fack 4 haumlmtad fraringn Facilplus

Naumltstationer kopplade till mobilt reservkraftverk

500 m

Foumlrdelningsstation (LBA)

Placering och anslutning av mobilt reservelverk

Bilaga 5 Normalkopplingsschema LBA fack 4

Bilaga 6 Verkligt naumlt

Ubas (kV) 11Sbas (MVA) 10

Ledningar (kabel) En-ledare triangel

Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [LBA-097_MSP 11000] 3 [LBA-049_MSP 11000] AXCEL 39525 202 06464 031 01967265 00000003 0000190381 00534215 00162584 0002303604 3 [LBA-049_MSP 11000] 4 [LBA-050_MSP 11000] AXCEL 39525 183 05856 031 01782226 00000003 0000172473 00483967 00147291 0002086929 4 [LBA-050_MSP 11000] 5 [LBA-070_MSP 11000] AXCEL 32510 076 0912 038 00907292 000000019 453646E-05 00753719 00074983 0000548912 5 [LBA-070_MSP 11000] 6 [LBA-093_MSP 11000] AXCEL 15016 0745 0477545 041 00959599 000000023 538312E-05 00394665 00079306 0000651357 6 [LBA-093_MSP 11000] 7 [LBA-098_MAP 11000] AXCEL 32510 076 0912 038 00907292 000000019 453646E-05 00753719 00074983 0000548912 7 [LBA-098_MAP 11000] 8 [LBA-053_MSP 11000] AXCEL 32510 066 0792 038 00787911 000000019 393956E-05 00654545 00065117 0000476686

6775

LBA -Fack 4 Luftledning

Ledningar (Luftldning) Fasplacering horisontell

Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu) 2 [LBA-097_MSP 11000] 3 [LBA-049_MSP 11000] FeAl 99 202 067872 1126 07145615 61E-09 387107E-06 00560926 00590547 4684E-05 3 [LBA-049_MSP 11000] 4 [LBA-050_MSP 11000] FeAl 99 183 061488 1126 06473503 61E-09 350696E-06 00508165 00535 424342E-05 4 [LBA-050_MSP 11000] 5 [LBA-070_MSP 11000] FeAl 31 076 08132 1173 02800667 61E-09 145644E-06 00672066 0023146 17623E-05 5 [LBA-070_MSP 11000] 6 [LBA-093_MSP 11000] FeAl 49 0745 049915 1173 02745391 61E-09 14277E-06 00412521 00226892 172751E-05 6 [LBA-093_MSP 11000] 7 [LBA-098_MAP 11000] FeAl 31 076 08132 1173 02800667 61E-09 145644E-06 00672066 0023146 17623E-05 7 [LBA-098_MAP 11000] 8 [LBA-053_MSP 11000] FeAl 31 066 07062 1173 02432158 61E-09 126481E-06 00583636 00201005 153041E-05

6775

Bilaga 6 forts

Transformatorer

Maumlrkeffekt (MVA) Kopplingsart Maumlrksp (kV) er () ex () ez () R (ohm) X (ohm) R (pu) X (pu)

1 [LBA-097_LSP 04200] 2 [LBA-097_MSP 11000] 0315 Dyn 11 11 114 412 4274809937 438 1583 036 131 3 [LBA-049_MSP 11000] 301 [LBA-049_LSP 04200] 01 Dyn 11 11 145 373 4001924537 17545 45133 145 373 4 [LBA-050_MSP 11000] 401 [LBA-050_LSP 04000] 02 Dyn 11 11 13 378 3997299088 7865 22869 065 189 5 [LBA-070_MSP 11000] 501 [LBA-070_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 6 [LBA-093_MSP 11000] 601 [LBA-093_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 7 [LBA-098_MAP 11000] 701 [LBA-098_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 8 [LBA-053_MSP 11000] 801 [LBA-053_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668

Belastningar

P (MW) Q (Mvar) Antal kunder (st)

LBA-097 00108 00044 6LBA-049 00497 0025 14LBA-050 00587 00232 15LBA-070 00356 00103 7LBA-093 00061 00029 2LBA-098 00127 00036 7LBA-053 00299 00063 9

Totalt 02035 00757 60

Bilaga 7 Resultaten fraringn det verkliga elnaumltet

Bilaga 7 forts

Laumlngd LBA (km) 667 Avskrivningstid led (aringr) 40 Avskrivningstid ledning (aringr) 60Antal kunder (st) 60

Luftledning (blank) Luftledning (belagd) KabelUtan reservkraft Med reservkraft Utan reservkraft Med reservkraft Utan reservkraft Med reservkraft Luft 20aringr+ kabel 40 aringr

Fasta kostnader

Investeringskostnad per km (krkm) (mellanspaumlnningsnaumltet) 173000 173000 205000 205000 250000 250000 250000Total investeringskostnad (kr) 1153910 1153910 1367350 1367350 1667500 1667500 1667500Kapitalkostnad 8 92313 92313 109388 109388 133400 133400 133400Aringrlig kostnad (kr) 31156 31156 36918 36918 45023 45023 30015

Underharingllskostnad (kraringr) 230782 230782 27347 27347 3335 3335 9916

Summa fast aringrlig kostnad (kraringr) 54234 54234 64265 64265 48358 48358 39931

Roumlrliga kostnader Avbrottsfrekvens (antal fel(100 km aringr)) 2 2 1333333333 1333333333 06 06 1066666667

F 12 (felfrekvens efter 12 timmar) 0000162 0000162 0000162 0000162F 24 (felfrekvens efter 24 timmar) 0000083 0000083 0000083 0000083F 48 (felfrekvens efter 48 timmar) 0000000 0000000 0000000 0000000F 72 (felfrekvens efter 72 timmar) 0000000 0000000 0000000 0000000

Avbrottsersaumlttning efter 12 timmar (krkund) 800 800 800 800Avbrottsersaumlttning efter 24 timmar (krkund) 1765 1765 1765 1765Avbrottsersaumlttning efter 48 timmar (krkund) 2719 2719 2719 2719Avbrottsersaumlttning efter 72 timmar (krkund) 4007 4007 4007 4007

Driftskostnad reservelverktimme och kund (krh) 625 625 625 625Fast kostnad elverk (transport osv) (krkund) 1320 1320 1320 1320

Drift timmar felkategori F 12 (h) 15 15 15 15Drift timmar felkategori F 24 (h) 36 36 36 36Drift timmar felkategori F 48 (h) 60 60 60 60Drift timmar felkategori F 72 (h) 100 100 100 100

Antalet fel per aringr som oumlverstiger 12 h i LBA-fack 4 (staringr) 000003 000002 000001Avbrottskostnad (kraringr) 221 531 148 354 066 223 283

Summa kostnader per aringr (kraringr) 5423598 5423908 6426693 6426899 4835816 4835973 3993390

Bilaga 8 Ekonomi

Bilaga 8 forts

DARWin driftstoumlrningsstatistik 2004 Svensk energi

12 kV 24 kV SummaSumma (75)Totalt antal drabbade kunder lt 3 min (st) 2640403 1011406 3651809 2738857Totalt antal fel lt 3 min (st) 2827 13923 16750

Totalt antal drabbade kunder 12 - lt 24 h (st) 383 61 444Totalt antal drabbade kunder gt 24 h (st) 200 28 228

Andel drabbade kunder 12 - lt 24 h 162E-04Andel drabbade kunder gt 24 h 832E-05

Andel drabbade kunder 12 - lt 24 h () 00122Andel drabbade kunder gt 24 h () 00062

Antal drabbade kunder per MSP fel lt 3minl (st) 21802

Bilaga 9 ABBs standardtransformatorer

10

32 Framtida anvaumlndning av reservkraft

Vid reservkraftsmatning av ett stoumlrre omraringde daumlr ett flertal naumltstationer aumlr inblandade kraumlvs det lika maringnga reservkraftverk som naumltstationer foumlr att aringterstaumllla elleveransen Detta aumlr baringde tidsoumldande och kostsamt daring det kraumlvs ett antal transporter och personal foumlr att koppla in dessa reservelverk i respektive naumltstation Dessutom kommer braumlnsleparingfyllning att bli kostsam daring det kraumlvs att reservelverken tankas flera garingnger per dygn Foumlr att baumlttre kunna saumlkerhetsstaumllla att naumltbolag som t ex EON Elnaumlt ska klara den tidigare naumlmnda 12- timmarsgraumlnsen skulle ett alternativ vara att oumlverfoumlra reservkraft i det befintliga mellanspaumlnningsnaumltet som sammankopplar naumltstationerna i det drabbade omraringdet Detta aringskaringdliggoumlrs i bild 33 nedan Alternativet kan vara en loumlsning istaumlllet foumlr att bygga dyrare elnaumlt som t ex har moumljlighet att reservmatas fraringn ett naumlrliggande elnaumlt

Bild 33 Reservkraftverk som oumlverfoumlr elenergin i mellanspaumlnningsnaumltet

Genom att endast installera ett reservkraftverk som ensamt levererar elenergi till kunderna vid utebliven elleverans istaumlllet foumlr att installera ett reservkraftverk i varje naumltstation kommer avbrottstiden kunna foumlrkortas avsevaumlrt Daumlrmed kommer kunderna vara mer noumljda och naumltbolagen kommer enklare att kunna klara 12-timmarsgraumlnsen och daumlrmed undvika utbetalning av avbrottsersaumlttning Andra foumlrdelar med denna typ av reservkraftsoumlverfoumlring aumlr att braumlnslehanteringen kommer att foumlrenklas avsevaumlrt om endast ett reservelverk ska tankas istaumlllet foumlr t ex fem stycken Enligt EON Elnaumlts egen utredning om mobil reservkraft menar foumlretaget att det fraringn branschens sida behoumlver tas fram instruktioner och speciella aggregat med relaumlskyddsfunktioner foumlr att nyttja reservkraft paring spaumlnning oumlver 1000 V Eftersom detta aumlr naringgot nytt i branschen finns ocksaring behov av regler foumlr hanteringen av reservkraft oumlver 1000 V om detta ska bli ett alternativ i framtiden EON Elnaumlt menar dock att potentialen aumlr stor inom detta omraringde och att arbetet borde paringskyndas (Hjalmar 2005)

11

4 Kunder Det finns maringnga olika typer av kunder paring landsbygden allt fraringn sommarstugor till mindre industrier med varierande laster som staumlller olika krav paring de mobila reservelverken En av de mest begraumlnsande faktorerna aumlr effektbehovet som skiljer sig avsevaumlrt aringt mellan olika kundgrupper daumlr uppvaumlrmningen i regel har den stoumlrsta inverkan Uppvaumlrmningen varierar kraftigt mellan en villa som vaumlrms upp med el och ett annat mindre elenergikraumlvande alternativ vilket betyder att olika stora omraringden kan foumlrses med reservkrafts beroende paring uppvaumlrmningsform Paring landsbygden daumlr reservelverken foumlrst och fraumlmst aumlr avsedda att anvaumlndas finns maringnga lantbrukare som ofta har andra typer av effektkraumlvande utrustning som t ex spannmaringlstorkar Denna typ av torkanlaumlggningar aumlr vanliga i dag av totalt 71 000 lantbruk finns det cirka 34 000 torkanlaumlggningar i bruk (SCB 2002) En tredjedel av alla torkanlaumlggningar torkar spannmaringlen med varmluft vilket aumlr mycket energikraumlvande och i maringnga fall vaumlrms luften med hjaumllp av elenergi Effektbehovet foumlr en torkanlaumlggning varierar kraftigt men foumlr en mindre anlaumlggning aumlr effektbehovet i storleksordningen 30-60 kW Detta kommer sjaumllvklart faring konsekvenser i ett elnaumlt som ska foumlrses med reservkraft av ett mindre elverk Det boumlr daumlrfoumlr finnas restriktioner foumlr hur denna typ av elenergikraumlvande anlaumlggningar faringr anvaumlndas daring dessa aumlr anslutna till ett naumlt som matas av ett mobilt reservkraftverk Utoumlver det aktiva effektuttaget som i dagligt tal ofta foumlrenklas till enbart effektuttaget finns det andra faktorer som kommer att spela roll naumlr kunderna i ett visst omraringde reservkraftsmatas Det som aumlven har en inverkan paring reservelverket aumlr vilken typ av effekt den enskilde kunden anvaumlnder sig av Alla kunder som aumlr anslutna till ett elnaumlt aumlr i regel kategoriserade enligt en foumlrutbestaumlmd lista som bland annat anger kundens effektfaktor cos φ EON Elnaumlts lista oumlver olika typer av kunder visas i bilaga 1 daumlr effektfaktorn varierar mellan 085 och 098 Effektfaktorn anger hur den aktiva effekten foumlrharingller sig till den skenbara effekten Det aumlr vanligtvis den skenbara effekten som aumlr angiven foumlr ett reservkraftverk och det aumlr daumlrmed den som kommer att begraumlsa lastuttaget Sambandet mellan effektfaktorn aktiv och skenbar effekt visas i en effekttriangel Denna aringskaringdliggoumlrs i bild 41 nedan

daumlr S Skenbar effekt VA P Aktiv effekt W Q Reaktiv effekt var

Bild 41 Effekttriangel

12

Den skenbara effekten beraumlknas enligt sambandet nedan

ϕcos

PS = [ ]VA (41)

Bild 41 ovan kallas vanligen foumlr effekttriangeln och i den raumlknas den reaktiva effekten Q positiv foumlr laster av induktiv karaktaumlr medan den raumlknas negativ foumlr laster av kapacitiv karaktaumlr Det aumlr viktigt att kaumlnna till att kunderna genom sin last ger upphov till reaktiv effekt av induktiv karaktaumlr medan ledningar med houmlgre spaumlnning ger upphov till reaktiv effekt av kapacitiv karaktaumlr Kundernas last kommer till en viss graumlns variera oumlver dygn ocheller saumlsong mycket beroende paring typ av uppvaumlrmningssystem Variationen oumlver dygnet spelar en mindre roll eftersom reservelverket alltid maringste hantera det maximala effektuttaget under dygnet Detta foumlr att det skulle bli oharingllbart att koppla in och ur laster manuellt under dygnet beroende paring lastsituationen Aumlr daumlremot en stor del av kunderna som ansluts till reservkraftverket elvaumlrmekunder kommer belastning emellertid att skilja sig aringt oumlver aringret

41 Motorstart

411 Direktstartad asynkronmotor

En motor ger upphov till en stor startstroumlm till skillnad fraringn t ex en el-patron som vaumlrmer en villa Detta betyder att ett reservelverk maringste kunna generera denna houmlga startstroumlm aumlven om detta enbart behoumlvs under naringgra faring sekunder Aumlr inte detta moumljligt blir foumlljden att reservkraftverkets oumlverlastskydd automatiskt fraringnkopplar lasten Startstroumlmmen vid direktstart av asynkronmotorer ligger vanligtvis i intervallet 25 - 8 garingnger motorns maumlrkstroumlm Vid normal drift daring naumltstationen aumlr ansluten till ett starkare naumlt finns det regler foumlr hur stor motor som faringr direktstartas Elleverantoumlrerna foumlreskriver vanligtvis att en kortsluten trefasmotor inte faringr direktstartas om maumlrkeffekten oumlverstiger 4 kW vid kontinuerlig drift Specialtillstaringnd kan dock farings foumlr direktstart av stoumlrre motorer (Alfredsson och Cronqvist 1996) EBR (El-byggnadsrationalisering) aumlr ett system foumlr rationell planering byggnation och underharingll av eldistributionsanlaumlggningar 04 ndash 145 kV som drivs av representanter fraringn Svensk Energis medlemsfoumlretag De har skapat tumregler paring hur stora motorer som faringr startas i ett elnaumlt som reservkraftsmatas Dessa regler aumlr taumlnkta att anvaumlndas foumlr att uppskatta noumldvaumlndig generatorstorlek vid en tillaringten spaumlnningssaumlnkning av 15 av nominell spaumlnning Beroende paring vilken startutrustning som finns till motorn aumlr kravet paring startstroumlmmens storlek olika (Elforsk 1995) Tumregler foumlr hur stor motorn faringr vara avseende storleken paring generator ges nedan Foumlr en motor med stjaumlrntriangelstart och vid anvaumlndning av mjukstart Motorns maumlrkeffekt i kW 3 lt Generatorns maumlrkeffekt i kVA

13

Foumlr en motor med direktstart Motorns maumlrkeffekt i kW 9 lt Generatorns maumlrkeffekt i kVA Skulle det finnas flera motorer som kan komma att starta samtidigt ska moumljlighet till foumlrregling mot samtidig start undersoumlkas Exempel paring stoumlrre motorer som kan taumlnkas finnas ute hos kunder i glesbyggd aumlr t ex lantbrukarnas bevattningspumpar som enbart anvaumlnds under naringgra maringnader paring sommaren Dessa bevattningspumpar varierar i storlek och kan i vissa fall ha en effekt paring 75 kW vilket i saring fall skulle kraumlva att generatorn kan producera en aktiv effekt motsvarande 675 kW om motorn aumlr direktstartad Eftersom denna enskilda pump kommer att ta stor effekt i anspraringk och paring saring vis kraumlva att reservkraftverket aumlr kraftigt oumlverdimensionerat foumlr att klara startstroumlmmen aumlr det laumlmpligt att ha naringgon form av restriktioner vid bevattning Detta gaumlller inte enbart bevattningspumpar som aumlr ansluta till elnaumltet utan alla stoumlrre motorer

14

5 Distributionsledningar Distributionsledningar finns i flera olika utfoumlranden daumlr ledar- och isolationsmaterial aumlr olika Generellt kan dessa dock delas in i kategorierna luftledningar och kabel

51 Luftledningar

Luftledningar kan generellt delas upp i tvaring olika typer oisolerad och isolerad lina vilka finns i tvaring olika materialutfoumlranden aluminium (AL) och aluminium med jaumlrnkaumlrna (FeAl) I mycket saumlllsynta fall kan aumlven kopparlina (Cu) foumlrekomma

511 Oisolerad luftledning

Oisolerad luftledning har inte ett skyddande houmllje runt respektive lina utan faumlsts direkt paring isolatorn som utgoumlr isolation mellan lina och stolpe Detta goumlr att ledningen aumlr kaumlnslig mot yttre faktorer saringsom vaumlder vind faringglar osv En vanligt foumlrekommande dimension paring linan aumlr 99 mm2 vilken har en total ytterdiameter paring 128 mm (Onninen 2006) Ett exempel paring en oisolerad lina visas i bild 51 nedan

Bild 51 Oisolerad lina (Birkouml 2005)

512 Isolerad luftledning

Isolerad luftledning aumlr upphaumlngd paring samma saumltt som oisolerad luftledning men har aumlven ett skyddande houmllje runt respektive lina i form av en tunnare plastbelaumlggning Houmlljet aumlr inte avsett som naringgot skydd mot beroumlring utan snarare ett skydd mot jordfel som t ex kan uppstaring daring ett traumld faller paring ledningen vilket goumlr ledningen driftsaumlkrare Anledningen till detta aumlr att ledningen daring taringl en stoumlrre paringfrestning som t ex uppstaringr naumlr ett traumld faller paring ledningen Belastningen som traumldet medfoumlr paring luftledningen tas daring upp av alla tre linorna vilket goumlr att de inte lika laumltt brister Isolerad luftledning byggs vanligtvis med ett mindre avstaringnd mellan linorna aumln traditionell oisolerad luftledning vilket aumlr moumljligt tack vare den isoleringen som finns runt respektive lina Precis som foumlr oisolerad lina aumlr en vanlig dimension 99 mm2 men i och med dess skyddande houmllje blir den groumlvre aumln vanlig oisolerad lina En isolerad lina med dimensionen 99 mm2 har en total ytterdiameter paring cirka 18 mm (Onninen 2006) Se bild 52 nedan

Bild 52 Isolerad lina (Birkouml 2005)

15

513 Kapacitiv generering i luftledningsnaumlt

Luftledningar genererar en saring kallad distribuerad kapacitans laumlngs hela sin straumlckning dels mellan varje fasledare och marken och dels mellan respektive fasledare Detta aringskaringdliggoumlrs i bild 53 nedan

Bild 53 Kapacitanser i ett luftledningsnaumlt

Som kan ses i bild 53 ovan delas kapacitansen i en luftledning upp i tvaring delar egen- och oumlmsesidig kapacitans Den oumlmsesidiga kapacitansen aumlr den kapacitans som bildas mellan ledningens faser medan egenkapacitansen bildas mellan fasledarna och jord Summan av egen- och oumlmsesidig kapacitansen (Ce och Couml) bildar ledningens totala kapacitans som har namnet driftkapacitans Cd (Andersson och Blomqvist 1997) Foumlr ett luftledningsnaumlt aumlr den distruberade kapacitansen relativt liten Med anledning av detta beraumlknas inte delkapacitanserna var foumlr sig utan den totala driftkapacitansen beraumlknas direkt med sambandet 51 nedan

sdotsdotsdot

=

r

cbaCd 3

ln18

1 [ ]kmFmicro (51)

daumlr a b och c medelavstaringndet mellan fasledarena m r fasledarens radie m Oavsett vilken typ av mark som finns under luftledningen utgaringr man ifraringn att potentialen aumlr noll vid markytan (Stenborg 1997)

16

52 Jordkabel

Jordkabel finns i en maumlngd olika utfoumlranden med olika tvaumlrsnittsarea och maumlrkspaumlnning vilka grovt kan delas in i en- och flerledarekabel De flesta lite groumlvre kablar har ledare som aumlr tillverkade av aluminium Hur mycket isolering en kabel har aumlr till stoumlrsta del beroende av kabelns maumlrkspaumlnning houmlgre maumlrkspaumlnning ger groumlvre isolering I bild 54 visas en treledar mellanspaumlnningskabel med maumlrkspaumlnningen 12 kV i genomskaumlrning

Bild 54 Treledar mellanspaumlnningskabel i genomskaumlrning (Elektroskandia 2006)

521 Kapacitiv generering i kabelnaumlt

Kablar genererar precis som luftledningar en saring kallad distribuerad kapacitans laumlngs hela sin straumlckning mellan dels varje fasledare och skaumlrmen dels mellan respektive fasledare Kabels kapacitanser kan precis som en luftledning delas in i egen- samt oumlmsesidig kapacitans Som framgaringr av bild 54 ovan aumlr avstaringndet mellan fasledarna och det jordande houmlljet runt kabeln avsevaumlrt mycket mindre aumln foumlr en luftledning Detta leder till att egenkapacitansen fraringn en kabel aumlr betydligt mycket houmlgre aumln foumlr en luftledning med samma tvaumlrsnittsarea och spaumlnning Daumlremot aumlr den oumlmsesidiga kapacitansen som genereras mellan fasledarna i en treledar mellanspaumlnningskabel lika med noll eftersom ledarnas inre ledande skiktet har samma spaumlnningspotential som skaumlrmen d v s noll Mellanspaumlnningskabelns kapacitanser visas i bild 55 nedan

Bild 55 Kapacitanser i en- och tre-ledar kabel

17

Foumlr en enledarkabel med omgivande skaumlrm eller en treledarkabel med skaumlrm runt varje ledare ges kapacitansen av foumlljande samband (Kraftkabelhandboken) Kapacitansen C aumlr i detta fall lika med driftkapacitansen Cd

d

DkC

ln

εsdot= [ ]kmFmicro (52)

Daumlr k aumlr en konstant med vaumlrdet 00556 ε aumlr det relativa isolermaterialets dielektriska konstant foumlr det isolerande skiktet mellan ledare och skaumlrm Konstanten ε aumlr beroende av vilket material isolerskiktet aumlr tillverkat av I de kabeltyper som anvaumlnds mest i dag aumlr de vanligaste isolermaterialen PEX och PVC vilka har konstanten ε = 23 respektive ε =50 I de beraumlkningar som aumlr gjorda i denna rapport har uteslutande kabel med PEX isolering anvaumlnts Foumlr en treledar kabel daumlr respektive ledare saknar individuell skaumlrm eller inre ledande skikt se bild 54 aumlr det svaringrare att raumlkna ut C och Cd Kapacitanserna aumlr i dessa fall inte lika Foumlr att enklare kunna faststaumllla Cd maringste delkapacitanserna foumlrst maumltas i kabeln Naumlr detta goumlrs delas foumlrst kapacitanserna upp i delkapacitanser Crsquo och Crsquorsquo som maumlts paring foumlljande saumltt Delkapacitansen Crsquo maumlts mellan en fasledare och de oumlvriga fasledarna som aumlr foumlrbundna med skaumlrmen och daumlr Crsquo motsvarar

oumle CCC sdot+= 2 [ ]kmFmicro (53) Daumlrefter foumlrbinds alla tre ledarna med varandra och daring maumlts delkapacitansen Crsquorsquo mellan ledarna och skaumlrmen och daumlr Crsquorsquo motsvarar

eCC sdot= 3 [ ]kmFmicro (54) Naumlr baringda delkapacitanserna aumlr givna kan sedan driftkapacitansen Cd beraumlknas enligt

oumled CCC sdot+= 3 [ ]kmFmicro (55) Driftkapacitansen foumlr mellanspaumlnningskablar aumlr i de flesta fallen uppmaumltt och redovisad av kabeltillverkaren

18

53 Tillskott och foumlrluster i ledningar

Foumlr att foumlrstaring hur en ledning fungerar aumlr det laumlmpligt att som modell anvaumlnda ett ersaumlttningsschema vilken visar vilka parametrar som aumlr av betydelse och maringste tas i beaktande vid elektriska beraumlkningar Ersaumlttningsschemat foumlr en ledning visas i bild 56 nedan

531 Ersaumlttningsschema

Bild 56 Ersaumlttningsschema

I bild 56 ovan ser man en generator som genererar elektrisk energi och sedan oumlverfoumlr denna till en belastning via en ledning som aumlr ansluten mellan de baringda objekten

532 Parametrar i ersaumlttningsschema

Ur elektrisk synvinkel bestaringr en ledning av en resistans R och en reaktans X Dessa storheter beror paring ett antal olika parametrar som visas i sambanden (56) och (57) nedan (Kraftkabelhandboken)

ARledning

ρ= [ ]kmΩ (56)

daumlr ρ resistiviteten kmmm 2sdotΩ A ledarens tvaumlrsnittsarea 2mm

LfX ledning sdotsdotsdot= π2 [ ]kmΩ (57)

daumlr f frekvensen Hz L induktansen kmH

19

Foumlr en given ledning finns baringde ρ och L angivna i ledningstabeller Ett annat samband som anvaumlnds vid elektriska beraumlkningar aumlr susceptansen B som beraumlknas enligt sambandet (58) nedan

lCfBledning sdotsdotsdotsdot= π2 [ ]S (58) daumlr C kapacitansen kmF l ledningslaumlngden km Naumlr resistans reaktans och susceptans beraumlknas foumlr olika komponenter aumlr det viktigt att beraumlkningen goumlrs vid samma spaumlnning och frekvens Foumlr samtliga beraumlkningar i rapporten aumlr spaumlnningen 11 kV och frekvensen 50 Hz Mellan ledningen och marken alternativt skaumlrmen i en kabel bildas en kondensator som ger upphov till en reaktiv effekt naumlr ledningen aumlr spaumlnningssatt Denna reaktiva effekt kommer att ge ett tillskott i anlaumlggningen som maringste tas om hand Detta aumlr vanligtvis inget problem under normal drift daring anlaumlggningen aumlr ansluten till ett starkt oumlverliggande naumlt som paring ett enkelt saumltt kan ta hand om detta reaktiva tillskott Kopplas oumlverliggande naumlt bort och ersaumltts med ett mobilt reservkraftverk kommer detta ensamt vara tvunget att hantera det eventuella reaktiva oumlverskottet Det kapacitiva bidrag en ledning genererar ges ur foumlljande samband (Petterson och Blomqvist 1986)

21 CCC QQQ += [ ]var (59) daumlr

1CQ aumlr det kapacitiva bidraget fraringn den foumlrsta halvan av ledningen

2CQ aumlr det kapacitiva bidraget fraringn den sista halvan av ledningen Dessa storheter kan beraumlknas med sambanden (510) och (511) som foumlljer nedan (Petterson och Blomqvist 1986)

211 2

2 UC

fQC sdotsdotsdotsdot= π [ ]var (510)

222 2

2 UC

fQC sdotsdotsdotsdot= π [ ]var (511)

daumlr f frekvensen Hz C kapacitansen F

1U inmatningsspaumlnningen V

2U utmatningsspaumlnningen V

20

533 Aktiva och reaktiva foumlrluster i ledningar

Varje ledning inneharingller en resistans och en reaktans vilka ger upphov till aktiva och reaktiva foumlrluster Eftersom dessa foumlrluster tillkommer utoumlver sjaumllva lasten behoumlver dessa adderas foumlr att faring de totala aktiva och reaktiva effekterna Det aumlr dessa foumlrluster plus sjaumllva lasten som det mobila reservkraftverket maringste klara av att hantera De aktiva och reaktiva foumlrlusterna beraumlknas genom sambanden (512) och (513) nedan

2

2

22

2

2

2

minussdot+

sdot=

U

QQR

U

PRP C

LedningLedningf [ ]W (512)

( )21

2

2

22

2

2

2CC

CLedningLedningf QQ

U

QQX

U

PXQ +minus

minussdot+

sdot= [ ]var (513)

daumlr R resistansen Ω X reaktansen Ω Foumlr att faring en indikation paring hur stora tillskott ocheller foumlrluster som uppstaringr i en ledning goumlrs en beraumlkning foumlr en kabel respektive luftledning enligt angivna data nedan

Tabell 51 Inparametrar foumlr jaumlmfoumlrelse av tillskottfoumlrluster i ledningsnaumlt Luftledning (Al) Kabel (Al)

Spaumlnning (V) 11000 11000 Tvaumlrsnittsarea (mm2) 99 95 Ledningslaumlngd (km) 10 10 Aktivt effektuttag (kW) 50 50 Effektfaktor vid last 085 085 Kapacitans (microFkm) 0009 033 Ledningsresistans (Ωkm) 02855 02975 Ledningsreaktans (Ωkm) 1085 09739

Anvaumlnds vaumlrdena fraringn tabell 51 i sambanden 510 511 512 513 och ingen haumlnsyn tas till spaumlnningsfall i ledningen kan de aktiva respektive reaktiva foumlrlusterna beraumlknas Beraumlkningarna aumlr gjorda i Matlab och beraumlkningskoden finns i bilaga 2 Resultaten presenteras i tabell 52 nedan

Tabell 52 Resultat av jaumlmfoumlrelse mellan luftledning och kabel Luftledning (Al) Kabel (Al)

Reaktiv last (kvar) 310 310 Aktiva foumlrluster (kW) 0083 0086 Reaktiva foumlrluster (kvar) -333 -12542 Reaktivt netto (kvar) 2767 -9442

21

Som kan ses i tabell 52 behoumlver reservelverket generera 2767 kvar i fallet med luftledning medan i fallet med kabel kommer ett oumlverskott paring 9442 kvar att skapas Detta reaktiva oumlverskott kommer ha en motsatt riktning i foumlrharingllande till den aktiva effekten d v s tillbaka i mot reservelverket Detta reaktiva oumlverskott maringste saringledes tas om hand av reservelverket

534 Konsekvenser foumlr mobil reservkraft

Som kan ses utifraringn resultaten i tabell 52 ovan aumlr de aktiva foumlrlusterna i baringde luftledning och kabel relativt smaring Eftersom dessa foumlrluster aumlr smaring kommer de inte belasta ett mobilt reservelverk saumlrskilt mycket i foumlrharingllande till den last som kunderna tar ut Jaumlmfoumlrs de reaktiva foumlrlusterna som en tio kilometers mellanspaumlnningsledning ger upphov till med de aktiva foumlrlusterna aumlr de foumlrstnaumlmnda foumlrlusterna betydligt houmlgre Beroende paring om elnaumltet aumlr uppbyggt av luftledning eller kabel kommer detta faring vaumlldigt skilda konsekvenser foumlr det mobila reservkraftverk som ska leverera elenergi till den bortkopplade anlaumlggningen Jaumlmfoumlrs de reaktiva foumlrlusterna i luftledningen med kabeln kan det enkelt konstateras att luftledningen endast tillfoumlr en mindre del av den reaktiva effekt som reservkraftverket annars hade faringtt producera Kabeln kommer daumlremot att generera en avsevaumlrt mycket stoumlrre maumlngd reaktiv effekt aumln luftledningen I ovanstaringende exempel genererar kabeln drygt 37 garingnger mer reaktiv effekt aumln luftledningen Detta betyder att reservkraftverket maringste kunna konsumera detta oumlverskott av reaktiv effekt som kabeln genererar Det aumlr saringledes en foumlrutsaumlttning att det mobila reservelverket kan konsumera det reaktiva oumlverskott som inte tas ut av kunderna Kan inte det mobila reservkraftverket konsumera reaktiv effekt kommer det reaktiva effektuttaget hos kund vara en begraumlnsande faktor foumlr moumljlig ledningslaumlngd

22

6 Transformatorer Transformatorer kan ur elektrisk synvinkel ses som en resistans R och en reaktans X paring samma saumltt som en ledning Foumlr att beraumlkna transformators resistans och reaktans behoumlvs uppgifter om de procentuella resistans respektive reaktansspaumlnningsfallet er ex Dessa kan enkelt tas fram foumlr en specifik transformator i t ex Facilplus spatialE som aumlr EON Elnaumlts naumltinformationssystem Oumlnskas daumlremot generella vaumlrden foumlr en transformator kan ABBs tabell foumlr standardtransformatorer anvaumlndas vilken visas i bilaga 9 I ABBs tabell aumlr endast den procentuella kortslutningsspaumlnningen ek given och den beraumlknas enligt samband 61 nedan

22xrk eee += [ ] (61)

Anledningen till att endast ek aumlr angiven aumlr att procentuella kortslutningsresistansen er alltid aumlr relativt liten i foumlrharingllande till procentuella kortslutningsreaktansen ex och daring goumlrs ofta approximationen er = 0 vilket ger ex asymp ek Foumlr att sedan beraumlkna kortslutningsresistansen RT och kortslutningsreaktansen XT anvaumlnder man sambanden 62 och 63 nedan (Petterson och Blomqvist 1986)

n

nrT

S

UeR

2

100sdot= [ ]Ω (62)

n

nxT

S

UeX

2

100sdot= [ ]Ω (63)

daumlr Un den huvudspaumlnning som transformatorresistansen haumlnfoumlrs till kV Sn transformatorns maumlrkeffekt MVA

62 Foumlrluster i en transformator

En distributionstransformator ger upphov till tre olika typer av foumlrluster

bull Tomgaringngsfoumlrluster ][WPtomgaringng bull Belastningsfoumlrluster ][WPbelastning bull Reaktiva foumlrluster [var]foumlrlustQ

Dessa foumlrluster beskrivs under respektive rubrik nedan

621 Tomgaringngsfoumlrluster

Tomgaringngsfoumlrlusterna i en transformator aumlr helt oberoende av den anslutna lasten Dessa beror istaumlllet helt paring transformatorns storlek desto stoumlrre transformator desto stoumlrre tomgaringngsfoumlrluster En tillaumlmpbar tumregel aumlr att tomgaringngsfoumlrlusterna aumlr i storleksordningen 02 procent utav transformatorns maumlrkeffekt (Lindahl 2006) Foumlr en transformator med maumlrkeffekten 200 kVA kommer saringledes tomgaringngsfoumlrlusterna vara

23

WPtomgaringng 4002000000020 =sdot=

Tomgaringngsfoumlrlusterna aumlr saring smaring i foumlrharingllande till transformatorns maumlrkeffekt att de i maringnga sammanhang antas vara foumlrsumbara

622 Belastningsfoumlrluster

Belastningsfoumlrlusterna i en transformator beror av hur stor belastningsgraden aumlr En tumregel aumlr att vid full last aumlr belastningsfoumlrlusterna i storleksordningen 1 procent av transformatorns maumlrkeffekt (Lindahl 2006) Foumlr en transformator med maumlrkeffekten 200 kVA kommer saringledes belastningsfoumlrlusterna att vara

WPbelastning 2000200000010 =sdot=

Aumlven belastningsfoumlrlusterna aumlr foumlrharingllandevis smaring jaumlmfoumlrt med transformatorns maumlrkeffekt Som har naumlmnts tidigare goumlrs ibland approximationen ex asymp ek och er = 0 vilket betyder att ingen haumlnsyn tas till de aktiva foumlrlusterna utan enbart till de reaktiva foumlrlusterna

623 Reaktiva foumlrluster

De stoumlrsta och inte foumlrsumbara foumlrlusterna i en transformator aumlr de reaktiva foumlrlusterna Naumlr dessa foumlrluster beraumlknas antas tomgaringngsfoumlrlusterna vara foumlrsumbara och att transformatorn aumlr fullt belastad Belastningsfoumlrlusterna antas vara 1 procent utav transformatorns maumlrkeffekt vilket ger en foumlrlust paring 2000 W enligt tidigare beraumlkning Foumlr att kunna beraumlkna de reaktiva foumlrlusterna foumlr en 200 kVA transformator behoumlvs uppgifter om re och xe Dessa aumlr haumlmtade fraringn en standard 200 kVA transformator hos EON Elnaumlt

Foumlrharingllandet ggre

e

r

x 331783

asymp= visar sedan hur stora de reaktiva foumlrlusterna aumlr i

foumlrharingllande till de aktiva foumlrlusterna I detta fall aumlr de reaktiva foumlrlusterna cirka tre garingnger stoumlrre aumln de aktiva foumlrlusterna De reaktiva foumlrlusterna i en 200 kVA transformator aumlr daumlrmed i storleksordningen

var600020003 kQ foumlrlust =sdotasymp Detta betyder att den reaktiva foumlrlusten i en 200 kVA transformator aumlr cirka 3 procent av dess maumlrkeffekt (Johansson 2006)

24

7 Det mobila reservkraftverket De mobila reservkraftverk som aumlr taumlnkta att anvaumlndas i mellanspaumlnningsnaumltet aumlr i storleksordningen 100-800 kVA daumlr de flesta aumlr utrustade med en synkrongenerator Teoretiskt innebaumlr detta bland annat att generatorns foumlrmaringga att producera alternativt konsumera reaktiv effekt kan styras Ska generatorn leverera reaktiv effekt till elnaumltet ska I m gt Im0 och kallas daring foumlr oumlvermagnetiserad medan om den ska konsumera reaktiv effekt ska I m lt Im0 och kallas daring foumlr undermagnetiserad Rent praktiskt styrs magnetiseringsstroumlmmen av generatorns spaumlnningsregulator som i sin tur maumlter naumltspaumlnningen (Alfredsson och Cronqvist 1996) Ses detta ur en teoretisk synvinkel bestaumlms magnetiseringsbehovet av sambandet 71 nedan

0m

m

n

r

I

I

U

E= (71)

daumlr Er inducerad emk (fas till jord) V Un generatorns maumlrkspaumlnning V I bild 71 visas ovanstaringende storheter i en schematisk bild oumlver en synkrongenerator

Bild 71 Schematisk bild oumlver en synkrongenerator

Den aktiva effekten P i en synkronmaskin paringverkas inte av aumlndringar som t ex naumltspaumlnningsvariationer eller variationer av emkn utan bestaumlms av den mekaniska axeleffekten som motorn levererar Den aktiva effekten beraumlknas med hjaumllp av samband 72 nedan

d

fr

X

UEP

Θsdotsdotsdot=

sin3 [ ]W (72)

Som tidigare naumlmnts kommer den inducerade emkn Er att foumlraumlndras daring magnetiseringsstroumlmmen Im varieras Foumlr att foumlrhindra att den aktiva effekten P foumlraumlndras samtidigt som magnetiseringsstroumlmmen Im varieras kommer samtidigt belastningsvinkeln Θ att aumlndras

25

Naumlr det gaumlller den reaktiva effekten Q saring aumlr den vid en konstant naumltspaumlnning till stor del beroende av den inducerade emk Er men aumlven till en mindre del av den aktiva effektens storlek Denna ger upphov till en del av den reaktiva spaumlnningen (XdIa) vilken svarar direkt mot den aktiva stroumlmmen Iacosφ och denna kraumlver en viss reaktiv effekt Den reaktiva effekten beraumlknas genom samband 73 nedan

d

fr

d

f

X

UE

X

UQ

Θsdotsdotsdotminus

sdot=

cos33 2

[ ]var (73)

daumlr Qlt0 oumlvermagnetisering Qgt0 undermagnetisering Foumlr att se hur alla storheter haumlnger samman visas tvaring olika visardiagram i bild 72 ett foumlr oumlvermagnetisering och ett foumlr undermagnetisering I baringda visardiagrammen aumlr statorstroumlmmen Ia riktstorhet (Alfredsson och Cronqvist 1996)

Bild 72 Visardiagram foumlr oumlver- respektive undermagnetisering

Foumlr en synkrongenerator finns det ett antal begraumlnsningar naumlr det gaumlller dess foumlrmaringga att producera och konsumera effekt Dessa begraumlnsningar aumlr naturligtvis vaumlsentliga att kaumlnna till innan ett reservelverk kopplas in och ensamt ska foumlrse en anlaumlggning med elenergi Naumlr det gaumlller synkrongeneratorer finns det fyra stabilitetsgraumlnser som generatorn maringste haringlla sig inom foumlr att generatorn ska fungera paring avsett vis (Samuelsson 2006) De fyra stabilitetsgraumlnserna aumlr

1 Rotorns uppvaumlrmningsgraumlns bestaumlmmer |E|max 2 Statorns uppvaumlrmningsgraumlns bestaumlmmer |S|max och |IA|max 3 Motorns maximala axeleffekt bestaumlmmer Pmax 4 Generatorns laumlgsta magnetisering bestaumlmmer |E|min

Foumlr att aringskaringdliggoumlra hur ovanstaringende stabilitetsgraumlnser paringverkar generatorns effektgraumlnser har dessa ritats in i ett saring kallat kapabilitetsdiagram Detta visas i bild 73 nedan

26

Bild 73 Kapabilitetsdiagram foumlr en synkrongenerator

I bild 73 ovan visar den markerade ytan arbetsomraringdet foumlr generatorn Begraumlnsningslinjerna ett och tvaring aumlr satta foumlr att inte temperaturen i rotor respektive stator ska bli foumlr houmlga och foumlrstoumlra generatorn Som kan ses i bild 73 ovan begraumlnsar dessa baringde generatorns moumljlighet till att leverera aktiv respektive reaktiv effekt samt att absorbera reaktiv effekt utanfoumlr det markerade omraringdet Skaumlrningspunkten mellan begraumlnsningslinje ett och tvaring anger normalt generatorns maumlrkdriftdata naumlr det gaumlller levererad aktiv- och reaktiv effekt Anledningen aumlr att dessa baringda linjers skaumlrningspunkt motsvarar ett optimum foumlr levererad aktiv- och reaktiv effekt Begraumlnsningslinje tre markerar den maximala aktiva effekt motorn kan laumlmna paring axeln som sammankopplar motor och generator Den fjaumlrde och sista begraumlnsningslinjen visar generatorns laumlgsta magnetisering foumlr att kunna fasas paring elnaumltet Aumlr magnetiseringen laumlgre riskeras ett saring kallat ur fas-fall farings vilket betyder att generatorn inte kommer arbeta vid samma faslaumlge som det elnaumlt den ansluts till Arbetar inte generatorn vid samma faslaumlge som elnaumltet maringste den kopplas bort och kommer saringledes inte att tillfoumlra naringgon elenergi till det anslutna elnaumltet vilket aumlr dess normala uppgift Naumlr ett mobilt reservkraftverk ansluts till ett elnaumlt och ensamt ska foumlrse anlaumlggningen med elenergi aumlr det viktigt att den aktiva och reaktiva effekten aldrig kommer utanfoumlr det markerade omraringdet i bild 73 Skulle detta haumlnda kommer med stoumlrsta sannolikhet reservkraftverkets effektskydd loumlsa ut med resultatet att elleveransen upphoumlr omedelbart ABB som aumlr en av landets ledande tillverkare av reservkraftverk har ett stoumlrre utbud av olika storlekar och modeller men anvaumlnder enbart synkrongeneratorer fraringn Stamford Dessa generatorer aumlr inte konstruerade foumlr att kunna absorbera reaktiv effekt De generatorer som levereras med reservkraftverken fraringn ABB i dag kan alltsaring

27

enbart arbeta med induktiva laster vilket betyder att ledningen inte faringr generera mer reaktiv effekt aumln vad lasten konsumerar (Hagelin 2006) Detta kommer saringledes att bli viktigt att taumlnka paring naumlr en liten last tillsammans med en laumlngre mellanspaumlnningskabel ansluts till ett reservkraftverk och ensamt ska foumlrse anlaumlggningen med elenergi Skulle kabeln generera mer reaktiv effekt aumln vad kunderna foumlrbrukar innebaumlr det att generatorn hamnar i den nedre halvan i bild 73 vilket innebaumlr att generatorn maringste konsumera reaktiv effekt Detta betyder att laringnga mellanspaumlnningskablar tillsammans med smaring effektuttag kommer bli en begraumlnsande faktor vid oumlverfoumlring av reservkraft i mellanspaumlnningelnaumltet

28

8 Beraumlkning av effektbehov och ledningslaumlngd Foumlr att faring en uppfattning om hur laringnga straumlckor elenergin fraringn reservkraftverken kan oumlverfoumlras presenteras i detta kapitel tvaring olika fall dels ett generellt dels ett verkligt naumlt Anledningen till att denna uppdelning aumlr gjord aumlr foumlr att foumlrst se hur laumlngden paring mellanspaumlnningsledningen paringverkar det mobila reservelverket generellt Det verkliga naumltet kommer sedan att ge en indikation paring hur det skulle se ut i ett naumlt daumlr vinsten hade varit stor om man kunde oumlverfoumlra reservkraften i mellanspaumlnningsnaumltet Foumlr att kunna goumlra noumldvaumlndiga beraumlkningar har tre olika program anvaumlnts Facilplus Spartial Excel och PSSE

81 Beraumlkningsprogram program

811 Facilplus Spatial

Facilplus Spatial aumlr ett naumltinformationssystem som anvaumlnds inom energibranschen och aumlr framtaget av ABB och Digpro AB Systemet finns i flera olika utfoumlrande beroende paring vad det ska anvaumlndas till Flera elnaumltsfoumlretag daumlribland EON Elnaumlt anvaumlnder sig av detta system som heter Facil SpatialE I systemet finns ett antal olika digitala kartor daumlr alla komponenter aumlr inritade enligt sina verkliga koordinater Paring EON Elnaumlt aumlr aumlven systemet kopplat till driftoumlvervakningssystemet Eldorado och affaumlrssystemet SAP I och med kopplingen till SAP finns noumldvaumlndiga kunduppgifter som t ex var kunden aumlr ansluten samt hur stor elfoumlrbrukningen aumlr per aringr Effektberaumlkning I Facilplus finns moumljligheten att goumlra effektberaumlkningar foumlr t ex en naumltstation Detta kan goumlras i och med att energifoumlrbrukningen per aringr finns att tillgaring via SAP Naumlr energifoumlrbrukningen per aringr aumlr kaumlnd kan belastningen P approximativt beraumlknas genom att anvaumlnda Velanders metod (Petterson och Blomqvist 1986)

WkWkPVelander sdot+sdot= 21 [ ]kW (81)

daumlr W energiuttaget aringrkWh k1 konstant k2 konstant Konstanterna k1 och k2 aumlr erfarenhetsmaumlssigt erharingllna konstanter som varierar mellan olika belastningar som beraumlknas med hjaumllp av maumltningar i befintligt elnaumlt I bilaga 1 visas EON Elnaumlts samtliga Velander konstanter foumlr alla deras kundkategorier Foumlr att sedan beraumlkna den reaktiva effekten Q anvaumlnds samband 82 nedan

ϕtansdot= PQ [ ]vark (82)

daumlr φ beraumlknas med hjaumllp av effektfaktorn cos φ som aumlr uppskattad foumlr olika typer kunder och varierar mellan 085-098 som kan ses i bilaga 1

29

812 Excel

Foumlr att se hur ett elnaumlt kommer att paringverka ett reservkraftverk behoumlver ett antal parametrar beraumlknas och det goumlrs i Excel I och med att elnaumltet till viss del aumlr foumlrenklat goumlrs endast beraumlkningar foumlr mellanspaumlnningsledningar och transformatorer Ledningar De parametrar som behoumlver beraumlknas foumlr mellanspaumlnningsledningarna aumlr resistansen Rledning reaktansen Xledning och susceptansen Bledning Hur dessa beraumlkningar aumlr gjorda visas i kapitel 53 Transformatorer Foumlr transformatorer behoumlvs enbart vaumlrde paring dess resistans RT och reaktans XT beraumlknas Hur dessa beraumlkningar aumlr gjorda visas i kapitel 6

813 Beraumlkningar PSSE

PSSE aumlr ett planeringsprogram foumlr elektrisk oumlverfoumlring som aumlr framtaget och utvecklat av Siemens PTI Foumlrsta utgaringvan av programmet kom 1976 och i dag anvaumlnds det i 123 laumlnder vaumlrlden oumlver (Siemens PTI 2006) Programmet har anvaumlnts till att rita upp och beraumlkna baringde verkliga och generella elnaumlt foumlr att paring ett tydligt saumltt kunna se hur laumlngden paring mellanspaumlnningsledningarna paringverkar ett mobilt reservkraftverk Naumlr beraumlkningar i PSSE goumlrs behoumlver en resistans R en reaktans X och en susceptans B anges foumlr varje ledning medan det raumlcker med en resistans och en reaktans foumlr transformatorerna Alla storheter maringste sedan goumlras om till enheten per unit (PU) Detta goumlrs enligt sambanden 83 84 85 nedan

2bas

basUP

U

SRR sdot= Ω [ ]UP (83)

2bas

basUP

U

SXX sdot= Ω [ ]UP (84)

2bas

basSUP

U

SBB sdot= [ ]UP (85)

Tillsammans med ledningarnas och transformatorernas inparametrar laumlggs lasten in paring laumlmplig skena Programmet aumlr uppbyggt saring att alla inparametrar anges i en sk sav-fil daumlr all data finns Till detta kopplas en schematisk bild daumlr elnaumltet ritas upp en sk sld-fil Naumlr sedan programmet ska utfoumlra beraumlkningarna saring synkroniseras de baringda filerna med varandra och resultaten presenteras i den schematiska bilden

30

Reaktivt effekttutag vid olika laster

-100

-80

-60

-40

-20

0

20

40

60

80

100

120

2 4 6 8 10

Ledningslaumlngd (km)

Reakti

vt

eff

ektu

ttag

(kvar)

Luftlednig P=150 kW

Kabel P=150 kW

Kabel P=100 kW

Kabel P=50 kW

82 Generellt elnaumlt

Foumlr att faring en god uppfattning om hur stort geografiskt omraringde ett mobilt reservkraftverk med varierande storlek kan hantera foumlr en given belastning har ett generellt elnaumlt anvaumlnts Det generella elnaumltet aumlr uppbyggt i PSSE enligt bild 81 nedan

Bild 81 Generellt elnaumlt uppbyggt i PSSE

Som kan ses i bild 81 ovan bestaringr det generella elnaumltet av en matande respektive en mottagande naumltstation som foumlrbinds med en mellanspaumlnningsledning I den matande naumltstationen har en relativt stor transformator installerats saring att den inte kommer att bli en begraumlnsande faktor I den mottagande naumltstationen aumlr transformatorn dimensionerad foumlr att klara lasten Som tidigare visats i rapporten aumlr det laumlngden paring mellanspaumlnningsledningen som kommer att spela en stor roll daring den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckningen ska bestaumlmmas Foumlr att tydligt visa storleksskillnaden i det kapacitiva bidrag som en kabel ger upphov till jaumlmfoumlrt med en luftledning har ovanstaringende naumlt ritats upp i PSSE Foumlr att PSSE ska kunna utfoumlra beraumlkningarna behoumlver ett antal parametrar matas in i programmet Dessa har beraumlknats i ett Excel-blad som visas i bilaga 3 Eftersom det mobila reservkraftverket inte kan absorbera reaktiv effekt aumlr den aumlr moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan dels beroende av hur mycket reaktiv effekt ledningen genererar dels hur stort det reaktiva effektuttaget ur anlaumlggningen aumlr Detta betyder att desto houmlgre reaktiva effektuttaget aumlr desto laumlngre aumlr moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan I exemplet nedan har den aktiva lasten satts till 50 100 respektive 150 kW och med en effektfaktor lika med 085 Resultaten fraringn beraumlkningarna visas i bild 82 nedan

Bild 82 Belastningsstorlekens inverkan paring den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan

31

Enligt EON Elnaumlts indelning av kundkategorier som presenteras i bilaga 1 kan det utlaumlsas att effektfaktorn foumlr de olika kundkategorierna varierar mellan 085 ndash 098 Genom att anvaumlnda effektfaktorn 085 som i exemplet ovan kommer lasten foumlrbruka relativt mycket reaktiv effekt vilket betyder att den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan kommer att bli laringng Hade daumlremot effektfaktorn 098 anvaumlnts skulle lasten i princip inte foumlrbruka naringgon reaktiv effekt alls vilket skulle minska den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan radikalt Anvaumlndandet av effektfaktorn 085 ger saringledes det mest gynnsamma fallet Hur stor inverkan effektfaktorn har paring den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan visas i bild 83 Raumlkneexemplet aumlr utfoumlrt paring samma saumltt som exemplet ovan foumlr kabeln med belastningen 50 kW Den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan har istaumlllet beraumlknats foumlr fyra olika effektfaktorer 085 090 095 och 098

Reaktivt effektuttag vid cos fi variation foumlr en kabel med belastningen 50 kW

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

1 2 3 4

Ledningslaumlngd (km)

Reati

vt

eff

ektu

ttag

(kvar)

cos fi=085

cos fi=090

cos fi=095

cos fi=098

Bild 83 Effektfaktorns inverkan paring den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan

821 Konsekvenser foumlr reservkraft

Som tydligt kan ses i bild 82 kommer kabeln generera avsevaumlrt mycket mer reaktiv effekt aumln luftledningen och daumlrmed minska den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan Det kan konstateras att storleken paring lasten och effektfaktorn kommer spela en stor roll daring den maximala oumlverfoumlringsstraumlckan foumlr kabeln ska bestaumlmmas Daumlrmed aumlr det svaringrt att ange naringgon generell laumlngdbegraumlnsning foumlr kabelalternativet men aumlr lasten saring laringg som 50 kW med effektfaktorn 085 kommer den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan vara mindre aumln tre kilometer Daumlremot foumlr luftledningen som endast genererar en liten maumlngd reaktiv effekt kommer inte storleken paring lasten och effektfaktorn vara avgoumlrande foumlr den maximala oumlverfoumlringsstraumlckan Med tanke paring att reservelverken fraringn ABB inte kan ta hand om naringgot reaktivt oumlverskott aumlr det sjaumllvklart av stor vikt att mellanspaumlnningsledningen inte genererar mer reaktiveffekt aumln vad lasten konsumerar Av detta generella exempel kan slutsatsen dras att smaring reaktiva uttag i kombination med laringnga mellanspaumlnningskablar kan komma begraumlnsa oumlverfoumlringsstraumlckan avsevaumlrt jaumlmfoumlrt med mellanspaumlnningsluftledningar

32

83 Verkligt elnaumlt

Foumlr att faring en ungefaumlrlig uppfattning om hur stort geografiskt omraringde ett mobilt reservkraftverk kan hantera foumlr en given belastning har aumlven beraumlkningar utfoumlrts foumlr ett verkligt naumlt Anledningen till detta aumlr att faring saring stor verklighetsfoumlrankring som moumljligt De mobila reservkraftverk som aumlr taumlnkta att anvaumlndas aumlr i storleksordningen 100 ndash 800 KVA vilket betyder att baringde lastuttaget och oumlverfoumlringsstraumlckan kommer att bli begraumlnsad Det verkliga elnaumltet kommer att ge en indikation paring hur det kan taumlnkas se ut i ett verkligt elnaumlt daumlr det reaktiva effektuttaget aumlr relativt litet och oumlverfoumlringsstraumlckan relativt laringng Eftersom de mobila reservkraftverken som aumlr taumlnkta att anvaumlndas aumlr relativt smaring effektmaumlssigt kommer de inte klara av de laster som farings i taumltorter om ett par naumltstationer kopplas samman De elnaumlt som kommer att ingaring i beraumlkningarna kommer daumlrfoumlr vara ett landsbygdsnaumlt daumlr belastningen aumlr laringg och utspridd oumlver ett stoumlrre geografiskt omraringde Det aumlr aumlven i landsbygd det aumlr mest intressant med reservkraft paring grund av avsaknaden av omkopplingsmoumljligheter Det elnaumlt som slutligen valdes i samraringd med Christer Eliasson naumltplanerare paring EON Elnaumlt var ett relativt nytt kabelnaumlt i Loumlnsboda (LBA) i nordoumlstra Skaringne daumlr EON Elnaumlt har foumlrberett ett par markstationer foumlr anslutning av mobil reservkraft (Eliasson 2006) Anledningen aumlr att belastningarna aumlr relativt smaring och foumlrdelade paring flera mindre transformatorstationer med litet stoumlrre inboumlrdes avstaringnd I ett saringdant naumlt som finns i LBA fack 4 kommer vinsten att bli stor om EON Elnaumlt endast behoumlver ansluta ett mobilt elverk istaumlllet foumlr sju Foumlr det utvalda kablade elnaumltet har beraumlkningar genomfoumlrts enligt den tidigare beskrivna beraumlkningsgaringngen Fraringn Facilplus har kartan med inritade ledningar och naumltstationer haumlmtas den visas i bilaga 4 Som kan ses paring kartan aumlr detta ett glesbyggdsomraringde med lite stoumlrre avstaringnd mellan naumltstationerna I bilaga 5 visas normalkopplingsschemat foumlr LBA fack 4 som tydligare visar hur naumltstationerna aumlr foumlrbundna med varandra I bilaga 6 visas det Excel-blad daumlr alla inparametrar som maringste anges i PSSE aumlr beraumlknade och sammanstaumlllda Naumlr beraumlkningen vaumll aumlr gjord i PSSE visas alla resultaten i de schematiska filerna se bilaga 7 Beraumlkningarna aumlr gjorda baringde foumlr elnaumltet saring som det ser ut i dag men aumlven paring samma elnaumlt daring all kabel ersatts med oisolerad samt isolerad luftledning med motsvarande ledningsarea Eftersom kapacitansen per kilometer aumlr i princip lika stor foumlr baringde oisolerad och isolerad luftledning kommer dessa anses vara likvaumlrdiga naumlr det gaumlller lednings reaktiva generering Baringda fallen har samma totala ledningslaumlngd vilken aumlr 6775 meter men som har naumlmnts tidigare skiljer luftledning sig aringt jaumlmfoumlrt med kabel daring det gaumlller generering av reaktiv effekt Resultatet presenteras i bild 84 nedan

33

LBA-fack 4

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90k

Va

r Kabel

Oisolerad luftledning

Isolerad luftledning

Bild 84 Reaktivt effektuttag i LBA ndash fack 4

Som kan ses i bild 84 ovan behoumlver generatorn endast generera knappt 20 kvar om det befintliga kabelnaumltet anvaumlnds vid topplast ty Velanders metod ger topplasten Vid laringglasttillfaumlllen exempelvis sommar skulle det reaktiva effektuttaget fraringn kunderna raumlcka till att taumlcka det reaktiva oumlverskottet fraringn kabeln Daumlrmed kan det haumlnda att vid vissa lasttillfaumlllen inte aumlr moumljligt att reservkraftsmata LBA fack 4 Skulle i staumlllet kabelnaumltet ersaumlttas med ett likvaumlrdigt luftledningsnaumlt kommer generatorn behoumlva generera drygt 80 kvar Anledningen till detta aumlr som sagts och visats tidigare att en kabel genererar avsevaumlrt mycket mer reaktiv effekt aumln en luftledning Skulle kablarna generera mer reaktiv effekt aumln vad kunderna foumlrbrukar skulle anlaumlggningen inte kunna anslutas till ett mobilt reservkraftverk Hade det daumlremot funnits reservelverk i laumlmplig storlek paring marknaden som hade kunnat undermagnetiseras och daumlr med att ta hand om det reaktiva oumlverskott som skapats av kablarna hade situationen varit en annan Som situationen aumlr i dag maringste en viss foumlrsiktighet tillaumlmpas daring lasten aumlr liten och oumlverfoumlringsstraumlckan aumlr lite laumlngre i ett kablat mellanspaumlnningsnaumltet Skulle daumlremot elnaumltet i LBA - fack 4 varit ett luftledningsnaumlt hade inte denna begraumlnsning funnits Sammanfattningsvis kan det i detta fall konstateras att det kablade elnaumltet aumlr att foumlredra framfoumlr mot luftledningsalternativet Laumlgre braumlnslekonsumtion samt moumljlighet till ett houmlgre aktivt effektuttag aumlr naringgra av foumlrdelarna

34

9 Ekonomisk jaumlmfoumlrelse Foumlr att faring en indikation paring hur det ekonomiska utslaget kommer att se ut daring ett mellanspaumlnningsnaumltet anvaumlnds foumlr oumlverfoumlring av reservkraft har ett raumlkneexempel staumlllts upp i det tidigare anvaumlnda elnaumltet LBA-fack 4 I exemplet har sju olika fall jaumlmfoumlrts med varandra dessa aumlr

bull Oisolerad luftledning utan reservkraft bull Oisolerad luftledning med reservkraft bull Isolerad luftledning utan reservkraft bull Isolerad luftledning med reservkraft bull Kabel utan reservkraft bull Kabel med reservkraft bull Befintlig luftledning som senare ersaumltts med kabel med reservkraft

Nedan visas en foumlrklaring till de parametrar som finns med i raumlkneexemplet Dessa aumlr uppdelade i fasta respektive roumlrliga kostnader vilka summeras ihop foumlr respektive fall De fasta kostnaderna aumlr summan av de aringrliga kapital- och underharingllskostnaderna medan de roumlrliga kostnaderna aumlr kostnader foumlr reservkraft samt avbrottsersaumlttning Dessa aumlr direkt beroende av det aktuella elnaumltets avbrotts- respektive felfrekvens I denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse har alla administrativa kostnader foumlrsummats och ingen haumlnsyn har tagits till hur varumaumlrket skadas av t ex laringnga elavbrott

91 Foumlrklaring till den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen

911 Fasta kostnader

Investeringskostnad per km Investeringskostnaden avser endast mellanspaumlnningsnaumltet vilken varierar mellan olika ledningstyper Kostnaderna aumlr haumlmtade ifraringn EBR (P1) 2006 I det verkliga elnaumltet (LBA) minskar ledningsarean laumlngre ut vilket det inte kommer tas naringgon haumlnsyn till i den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen daumlr samma area har anvaumlnts till hela straumlckan Anledningen till detta aumlr att kostnaden foumlr att garing upp eller ner ett steg i area foumlr respektive ledningstyp aumlr relativt liten Alla beraumlkningar har daumlrfoumlr gjorts foumlr en representativ ledningsarea 95 mm2 Total investeringskostnad Denna visar den totala investeringskostnaden foumlr hela ledningsstraumlckan det vill saumlga kostnaden per kilometer ledning garingnger det verkliga elnaumltets laumlngd (LBA) Kapitalkostnad Investeringskostnaden som goumlrs i ett elnaumlt genererar en kostnad foumlr det kapital som aumlr investerat EON Elnaumlt tillaumlmpar en kalkylraumlnta paring 8 procent

35

Aringrlig kostnad EON Elnaumlt skriver av sina anlaumlggningar paring 40 aringr vilket ger en aringrlig kostnad genom att dela investeringskostnaden med avskrivningstiden Underharingllskostnad Underharingllskostnaden foumlr baringde oisolerad - och isolerad luftledning aumlr satt till 2 procent av investeringskostanden Foumlr jordkabel aumlr den satt till 02 procent Summa fast aringrlig kostnad Denna kostnad visar vad den aringrliga fasta kostnaden kommer vara foumlr ett elnaumlt Denna inkluderar saringledes enbart avskrivningar och underharingllskostnader

912 Roumlrliga kostnader

Avbrottsfrekvens Denna beskriver hur maringnga avbrott en viss ledningstyp har per aringr och per 100 km ledning Foumlr oisolerad luftledning aumlr antalet fel uppdelat i kvarstaringende- respektive oumlvergaringende fel Kvarstaringende fel betyder att felet maringste aringtgaumlrdas fysiskt och behoumlver sektioneras bort foumlr reparation De kvarstaringende felen aumlr 2 stycken per aringr och 100 km ledning (Roos 2005) Oumlvergaringende fel kan exempelvis vara en aringterinkoppling som orsakats av ett traumld som stoumltt till en ledning vid blaringsigt vaumlder Eftersom de oumlvergaringende felen aumlr kortvariga kommer det aldrig bli aktuellt att ansluta reservkraft i samband med dessa fel Daumlrmed tas dessa fel inte med i avbrottsfrekvensen Foumlr isolerad luftledning har de kvarstaringende felen satts till tvaring tredjedelar av avbrottsfrekvensen foumlr oisolerad luftledning (Kristiansson 2006) Foumlr kabel aumlr antalet fel uppdelade i inre fel i kabeln t ex treeing och fel som aumlr orsakade paring grund av yttre aringverkan t ex graumlvskador Eftersom baringda typerna av fel kommer resultera i ett avbrott i elleveransen summeras dessa till en gemensam avbrottsfrekvens foumlr kabel Inre fel aumlr satt till 02 och yttre fel aumlr satt 04 vilket betyder att den gemensamma avbrottsfrekvensen aumlr satt till 06 fel per aringr och 100 km kabel (Roos 2005) Felfrekvens Felfrekvensen aumlr framtagen paring foumlljande saumltt samtliga kunder som drabbats av mellanspaumlnningsfel laumlngre aumln tre minuter hos Svensk Energis medlemsfoumlretag dvs DARWin rapporterade under 2004 har tagits fram Av dessa har 75 procent ansetts kunna haumlnfoumlras till landsbygdselnaumlt Ur denna aringterstaringende stora volym har de mellanspaumlnningsfel som orsakat utebliven elleverans i tidsintervallen 12-lt24 samt gt=24 timmar sorterats ut Antalet fel som oumlverstiger 24 timmar oavsett laumlngd aumlr saring faring att de har summerats i en enda grupp Genom att dividera summan utsorterade fel med samtliga fel erharinglls felfrekvensen foumlr respektive tidsintervall Som kan ses i raumlkneexemplet i bilaga 8 aumlr dessa mycket smaring

36

Avbrottsersaumlttning Avbrottskostnaden foumlr respektive tidsintervall aumlr tagen fraringn den tabell 21 i denna rapport Foumlr att baumlttre avspegla den verkliga bilden i LBA fack 4 har 50 av de 60 kunderna placerats i kategorin smaringhus 16 A och resterande 10 kunder i gruppen smaringhus 20 A Driftkostnad reservelverk och fast kostnad elverk Dessa kostnader aumlr tagna fraringn EON Elnaumlts egen utredning om reservkraftberedskap (NUT 051016-001) Baringda kostnadsposterna avser hyra av reservelverk som ansluts paring traditionellt saumltt det vill saumlga ett reservelverk till varje naumltstation I denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse har driftkostnaden antagits vara den samma daring ett mobilt reservkraftverk anvaumlnds och elenergin oumlverfoumlrs i mellanspaumlnningsnaumltet Den fasta kostnaden antas daumlremot vara en femtedel saring stor daring ett reservelverk i snitt antas kunna foumlrsoumlrja fem naumltstationer daring elenergin oumlverfoumlrs i mellanspaumlnningsnaumltet Drifttimmar felkategori Drifttimmarna avser de antal timmar som reservelverken aumlr i drift vid respektive felkategori Dessa drifttimmar aumlr uppskattade till en genomsnittligt rimlig tidsperiod Uppskattningen aumlr gjord saring att reservelverket har anslutits och boumlrjat leverera elenergi i snitt tvaring till fyra timmar innan naringgon kund har varit spaumlnningsloumls i 12 timmar Naumlr vaumll kunderna faringtt tillbaka elleveransen med hjaumllp av ett reservkraftverk kommer inte det skadade elnaumltet behoumlva aringterstaumlllas i funktionsdugligt skick snarast moumljligt Kopplas daumlremot inte ett reservelverk in och aringterupptar elleveransen maringste elnaumltet aringterstaumlllas till funktionsdugligt skick snarast Daumlrmed antas det att tiden foumlr aringterstaumlllning kommer vara laumlngre om inte ett reservkraftverk ansluts Paring grund av ovanstaringende resonemang anses reservelverkets drifttid i snitt vara laumlngre aumln den avbrottstid som farings om inte reservelverket anslutits Drifttimmarna aumlr bestaumlmda saring att reservelverket i snitt boumlrjar leverera elenergi 9 timmar efter felet uppkom och aumlr daumlrefter i drift hela tidsperioden i respektive felfrekvens det vill saumlga efter 12 respektive 24 timmar Antal fel per aringr som oumlverstiger 12 h i LBA - fack 4 Denna aumlr beraumlknad paring foumlljande saumltt

( )2412100

FFLL

AF +sdotsdot

aringr

st (91)

daumlr AF Avbrottsfrekvensen foumlr luftledning respektive kabel (st100kmaringr) LL Ledningslaumlngden avser LBA - fack 4 (km) F12 Felfrekvensen efter 12 h vid mellanspaumlnningsfel enligt Darwin

driftstoumlrningsstatistik 2004 Svensk Energi F24 Felfrekvensen efter 24 h vid mellanspaumlnningsfel enligt Darwin

driftstoumlrningsstatistik 2004 Svensk Energi

37

Avbrottskostnad Avbrottskostnaden avser den kostnad som uppstaringr pga fel i mellanspaumlnningsnaumltet varje aringr I alternativet utan reservkraft uppstaringr kostnaden genom avbrottsersaumlttning till de kunder som drabbats av elavbrott laumlngre aumln 12 timmar I alternativet med reservkraft uppstaringr kostnaden genom att reservkraft installeras och samtliga kunder aringterfaringr elleveransen Reservkraften som installeras har som sagts tidigare en fast och en roumlrlig kostand Avbrottskostnaden beraumlknas enligt nedan Utan reservelverk

( ) AKAFAFLL

AF sdotsdot+sdotsdotsdot 24241212100

(kraringr) (92)

Med reservelverk

( )

AKFKFFLL

AF

AKDKDTFDTFLL

AF

sdotsdot+sdotsdot

+sdotsdotsdot+sdotsdotsdot

)2412(100

24241212100 (kraringr) (93)

daumlr A12 avbrottskostnaden i LBA efter 12 h (kr) A24 avbrottskostnaden i LBA efter 24 h (kr) DK driftkostnad reservelverk (krh) AK antalet kunder i LBA (st) FK fast kostnad foumlr reservelverk per kund (kr) DT drifttid foumlr reservkraftverken (h)

913 Summa kostnader per aringr Denna kostnad aumlr framtagen genom att kostnaderna foumlr den fasta- och roumlrliga delen summerats Resultatet visar vilket av alternativen som aumlr det mest ekonomiskt gynnsamma

92 Resultat

Sjaumllva beraumlkningen aumlr gjord i Excel och visas i bilaga 8 I tabell 91 nedan visas en sammanstaumlllning av de fasta roumlrliga samt summa kostnader ifraringn den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen Beraumlkningen aumlr gjord foumlr sju stycken olika fall

1 Nybyggnation av oisolerad luftledning utan anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

2 Nybyggnation av oisolerad luftledning med anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

3 Nybyggnation av isolerad luftledning utan anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

4 Nybyggnation av isolerad luftledning med anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

38

5 Nybyggnation av jordkabelanlaumlggning utan anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

6 Nybyggnation av jordkabelanlaumlggning med anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

7 Befintlig avskriven luftledning staringr kvar 20 aringr foumlr att sedan ersaumlttas med jordkabel I detta fall foumlrlaumlngs avskrivningstiden med 20 aringr i foumlrharingllande till de sex tidigare fallen Reservkraft anvaumlnds vid oplanerade elavbrott under hela perioden

Tabell 91 Kostnadsjaumlmfoumlrelse Fasta kostnader

(kraringr)

Roumlrliga kostnader

(kraringr)

Summa kostnader

(kraringr)

Fall 1 54 200 2 54 202 Fall 2 54 200 5 54 205 Fall 3 64 300 2 64 302 Fall 4 64 300 4 64 304 Fall 5 48 400 1 48 401 Fall 6 48 400 2 48 402 Fall 7 39 900 3 39 903 Som kan ses i tabell 91 ovan aumlr de fasta kostnaderna avsevaumlrt mycket stoumlrre aumln de roumlrliga Anledningen till detta aumlr att andelen elavbrott som oumlverstiger 12 timmar aumlr utslaget paring 75 procent av alla elavbrott vilka daring blir vaumlldigt faring och orsakar daumlrmed smaring kostnader totalt sett Som kan ses i den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen aumlr det i dagslaumlget inte loumlnsamt i naringgot av fallen att anvaumlnda reservkraft vid oplanerade elavbrott Det ska dock poaumlngteras att efter 1 januari 2011 aumlr det inte laumlngre tillaringtet att oplanerade elavbrott oumlverstiger 24 timmar Landets naumltaumlgare kommer daring inte kunna jaumlmfoumlra kostnader foumlr t ex reservkraft med kostnader foumlr avbrottsersaumlttning De kommer istaumlllet att bli tvungna att hitta loumlsningar som undviker dessa laringngvariga elavbrott Reservkraft i mellanspaumlnningsnaumlt erbjuder en saringdan loumlsning Som kan ses i denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse aumlr det mest loumlnsamt att laringta befintlig avskriven luftledning staring kvar 20 aringr som sedan ersaumltts med kabel foumlljt av att direkt ersaumltta samma luftledning med kabel Baringda dessa alternativ foumlrutsaumltter att ledningen aumlr framdragen saring att det paring ett enkelt saumltt garingr att foumlrlaumlgga kabeln i marken Om inte saring aumlr fallet kommer detta kostnadsbilden se annorlunda ut Med denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse kan det till sist konstateras att det kommer bli dyrare att ansluta reservkraft till de kunder som drabbas av elavbrott laumlngre aumln 12 timmar aumln att betala ut avbrottsersaumlttning fram t o m 1 januari 2011 foumlr exemplet LBA fack 4

39

10 Slutsatser

101 Slutsatser

Innan ett mobilt reservkraftverk ansluts till ett lansbyggdselnaumlt aumlr det viktigt att kaumlnna till hur stor den reaktiva genereringen fraringn det aktuella elnaumltet aumlr Hur stort det reaktiva bidraget aumlr beror paring hur stor den kapacitiva genereringen aumlr i elnaumltet Denna aumlr framfoumlrallt beroende av kabelnaumltets laumlngd desto laumlngre ju stoumlrre blir den kapacitiva genereringen Skillnaden mellan luftledning och kabel aumlr i dessa sammanhang stora och det maringste tas i beaktande innan ett mobilt reservkraftverk ansluts En kabel genererar avsevaumlrt mycket mer reaktiv effekt aumln en luftledning oavsett om luftledningen aumlr isolerad eller inte Problemet som kan uppstaring i ett kabelnaumlt aumlr att kablarna genererar mer reaktiv effekt aumln vad de anslutna kunderna foumlrbrukar Detta aumlr inget problem saring laumlnge det finns ett oumlverliggande elnaumlt som kan ta hand om det reaktiva oumlverskottet Naumlr det oumlverliggande naumltet kopplas bort och ett mobilt reservkraftverk ansluts maringste detta ensamt kunna ta hand om ett eventuellt reaktivt oumlverskott Reservkraftverk som klarar att absorbera reaktiv effekt finns inte paring marknaden i dag Daumlrmed kommer inte ett mobilt reservkraftverk att kunna anslutas till ett elnaumlt som genererar mer reaktiv effekt aumln vad de anslutna kunderna foumlrbrukar Denna risk finns enbart i kablade elnaumlt daumlr oumlverfoumlringsstraumlckan aumlr laringng och lasten relativt laringg Det aumlr svaringrt att ange naringgon generell laumlngdbegraumlnsning men aumlr lasten saring laringg som 50 kW med effektfaktorn 085 kommer den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan vara mindre aumln tre kilometer Enligt den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen som aumlr gjord i rapporten kan det konstateras att det i-dagslaumlget aldrig aumlr loumlnsamt att ansluta reservkraftverk vid ett elavbrott i LBA fack 4 Anledning till detta aumlr att den avbrottsersaumlttningen som kunder har raumltt till som varit drabbade av ett elavbrott laumlngre aumln 12 timmar aumlr laumlgre aumln den kostnad som uppstaringr daring mobila reservelverk ansluts i vaumlntan paring att felet ska bli aringtgaumlrdat Fraringn och med den 1 januari 2011 kommer det dock inte vara tillaringtet att oplanerade elavbrott aumlr laumlngre aumln 24 timmar vilket goumlr att naumltaumlgarna senast vid denna tidpunkt maringste se till att dessa laringngvariga elavbrott undviks Detta goumlr att oumlverfoumlring av mobilreservkraft i mellanspaumlnningsnaumltet kan komma bli en intressant och anvaumlndbar teknik de naumlrmsta aringren foumlr landets alla naumltaumlgare Sammanfattningsvis kan slutsatserna sammanfattas i ett antal punkter

bull Laringnga kabellaumlngder tillsammans med relativt smaring effektuttag kan generera ett oumlverskott av reaktiv effekt

bull Det finns idag inget reservkraftverk paring marknaden som kan absorbera reaktiv effekt vilket kan komma att begraumlnsa den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan

bull Fram till och med den 1 januari 2011 aumlr det troligen inte loumlnsamt att ansluta reservkraft vid ett elavbrott

bull Fraringn och med den 1 januari 2011 kommer det inte laumlngre vara tillaringtet att oplanerade elavbrott oumlverstiger 24 timmar

40

bull Oumlverfoumlring av reservkraft i mellanspaumlnningsnaumltet kan komma bli en intressant och anvaumlndbar teknik i farmtiden

102 Fortsatt arbete

I denna rapport har det foumlrutsatts att selektiviteten och utloumlsningsvillkor i elnaumlten fungerar paring avsett vis Fortsatta studier inom detta omraringde kan vara att laumlgga in fel paring olika platser i det elnaumltet som ansluts till ett mobilt reservkraftsaggregat och paring saring vis kontrollera att utloumlsningsvillkor och selektivitet fungerar paring ett tillfredstaumlllande sett I denna rapport aumlr grundtanken att ett enda mobilt reservkraftverk ska foumlrsoumlrja en mindre grupp naumltstationer vid ett elavbrott En intressant utveckling skulle vara att titta paring hur olika kraftslag som t ex mobil reservkraft tillsammans med smaringskalig vindkraft skulle kunna samverka En samverkan mellan olika kraftslag skulle med stor sannolikhet skapa nya foumlrutsaumlttningar foumlr smaringskalig ouml-drift Ytterligare fraringgestaumlllningar som skulle behoumlva utredas aumlr hur elkvaliteacuten paringverkas i ett ouml-driftsnaumlt Haumlr skulle det vara intressant att se hur olika typer av kraftkaumlllor enskilt paringverkar elkvaliteacuten samt hur flera kraftkaumlllor som samverkar paringverkar elkvaliteacuten Naumlr mobila reservelverk ansluts i en naumltstation foumlr t ex underharingllsaringtgaumlrder goumlrs detta i princip uteslutande genom att spaumlnningen bryts under in- och urkopplingstiden Detta genererar tvaring planerade elavbrott som maringste aviseras till alla beroumlrda kunder Dessa planerade elavbrott skulle kunna undvikas om en fasningsutrustning anvaumlnts vid inkopplingen Paring detta saumltt skulle landets alla naumltaumlgare paring ett enkelt saumltt kunna goumlra t ex underharingllaringtgaumlrder utan att naringgra kunder behoumlver drabbas av elavbrott Detta aumlr ett omraringde som kaumlnns viktigt och borde utredas Vad som aumlven aumlr av intresse foumlr framtiden aumlr att ta fram riktlinjer foumlr hur mobil reservkraft i mellanspaumlnningsnaumlt ska hanteras Naringgon form av regelverk som branschen kan ta till sig och arbeta efter hade underlaumlttat anvaumlndandet inom detta omraringde

41

11 Referenser [1] Alfredsson Alf Cronqvist Anders (1996) ElkrafthandbokenElmaskiner [2] Andersson Leif Blomqvist Hans (1997) Elkraftsystem del 1 [3] Birkouml Thomas (2005) bilder paring olika typer av luftledning

httpwwwsofnetorgindexasplev=2593amptyp=1 adressen kontrollerad 2006-07-10

[4] Elektroskandia (2006) Bild paring en 3-ledare mellanspaumlnnings kabel

httpwwwelektroskandiasecatalogaspxcid=70amphid=969ampuid=4710amppid=21518pnlPDetails adressen kontrollerad 2006-07-10

[5] Elforsk (1995) EBR Mobila Reservkraftverk utgiven av Elforsk [6] Eliasson Christer (2006) EON Elnaumlt Sverige AB Lokalnaumltsplanerare

personligt samtal 2006-06-28 [7] Energimarknadsinspektionen (2006) Naumltanslutningar och avgifter

httpwwwenergimarknadsinspektionensetemplatesPage____44aspx adressen kontrollerad 2006-07-11

[8] Energimyndigheten (2005) Utveckling av naumltpriser 1 jan 1997 - 1 jan 2005

Publikationen tillgaumlnglig paring httpwwwstemseWEBSTEMEx01SwensfPageGenerator01OpenAgentampSearchType=2ampAll=True adressen kontrollerad 2006-08-02

[9] GENETECH (2006) Bild paring reservelverk

httpwwwgenetechseseprodmobilahtml adressen kontrollerad 2006-08-01

[10] Hagelin Carl-Goumlran (2006) ABB Reservkraft Vaumlsterarings personligt samtal

2006-07-25 [11] Hjalmar Peter (2005) Utredning om mobil reservkraft EON Elnaumlt

NUT-050524-021

42

[12] Johansson Jonas (2006) PhD Student IEA Lunds Tekniska Houmlgskola personligt samtal 2006-11-09

[13] Kristiansson Gert (2006) delprocessledare foumlr anlaumlggningsprojekt paring EON

Elnaumlt [14] Krynell Julius (2006) Reservkraftsansvarig EON Elnaumlt Sverige AB

personligt samtal 2006-08-11 [15] Lindahl Sture (2006) Professor IEA Lunds Tekniska Houmlgskola personligt

samtal 2006-11-09 [16] Melin Ulf (2006) EON Elnaumlt Sverige AB Kundansvarig paring

marknadsenheten personligt samtal 2006-08-18 [17] Onninens produktkatalog 2006) finns tillgaumlnglig paring

httpwwwonninensedownload184218cb10a83f43c2780001132Flik_2_Elnatsmaterielpdf adress kontrollerad 2006-08-15

[18] Petterson Aringke- Blomqvist Hans (1986) Elkraft teknisk handbok del 1

Allmaumln del [19] Regeringskansliet (2006) Nya regler om leveranssaumlkra elnaumlt

httpwwwregeringensesbd108a57260 adress kontrollerad 2006-06-08 [20] Roos Fredrik (2005) lic-avhandling Electricity Supply Reliability [21] Samuelsson Olof (2006) Docent IEA Lunds Tekniska Houmlgskola personligt

samtal 2006-08-23 [22] SCB (2002) Energiundersoumlkning foumlr jordbruket avseende 2002

httpw36scbsestatistikOVOV0020_dokumentEnergiundersokning_2002doc adress kontrollerad 2006-07-04

[23] Siemens PTI (2006) Information om PSSE

httpwwwpti-uscomptisoftwarepsseindexcfm adressen kontrollerad 2006-07-20

43

[24] Statens energimyndighet (2005) Erfarenheter efter Gudrun - Reservkraft prioritering och ouml-drift med reservkraft ER 200532 Publikationen finns tillgaumlnglig paring httpwwwstemseWEBSTEMEx01SwensfPageGenerator01OpenAgentampSearchType=2ampFuncParm1=11ampFuncParm2=1ampSearchString=gudrunampSearchStringFromDate=ampSearchStringToDate=ampAll=True adressen kontrollerad 2006-08-02

[25] Stenborg Bertil (1997) Elkraftsystem del 1 [26] Svenska Kraftnaumlt (2005a) Svenska Kraftnaumlts verksamhet

httpwwwsvksewebPageaspxid=2221 adress kontrollerad 2006-06-07 [27] Svenska Kraftnaumlt (2005b) Svenska Kraftnaumlts aringrsredovisning 2005

httpwwwsvksewebPageaspxid=5242 adress kontrollerad 2006-08-11

44

12 Appendix Bilaga 1 Eon elnaumlts indelning av olika kundkategorier med avseende paring Velanderkonstanter och effektfaktor Bilaga 2 Matlabkod som anvaumlnts till raumlkneexemplet vid jaumlmfoumlrelsen mellan luftledning och kabel Bilaga 3 Beraumlkning av inparametrar till PSSE foumlr det generella naumltet Bilaga 4 Geografiskt karta oumlver LBA fack 4 haumlmtade fraringn Facilplus Bilaga 5 Normalkopplingsschema LBA fack 4 Bilaga 6 Beraumlkning av inparametrar till PSSE foumlr det verkliga naumltet Bilaga 7 Resultaten fraringn beroumlkningen i det verkliga naumltet visat i en schemarisk bild Bilaga 8 Beraumlkningar gjorda foumlr den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen Bilaga 9 Tabell oumlver ABBs standardtransformatorer

V elander-konstant k1

V elander-kons tant k2

Foumlrbruknings-staumllletyp

U ppvaumlrm nings-kod

T ext D C O N ST1 D C O N ST2

C O SFI

B lank t O ALLM AumlN KU R VA 0000286 00133 09Industri ED M IN D R E IN DU STR IER M ED ELVAumlR M E 0000368 00497 092Industri EVL M IN D R E IN DU STR IER M ED ELVAumlR M E 0000368 00497 092Industri O M IN D R E IN DU STR IER U TAN ELVAumlR M E 000029 01017 085Industri U E M IN D R E IN DU STR IER U TAN ELVAumlR M E 000029 01017 085Industri VPA M IN D R E IN DU STR IER U TAN ELVAumlR M E 000029 01017 085Industri VPE M IN D R E IN DU STR IER M ED ELVAumlR M E 0000368 00497 092JO R D BR U K ED LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K EO LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K EVL LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K O LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K U E LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K VPA LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K VPE LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K VPJ LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09LG H M EO FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097LG H M U E FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093SH ED D IR EKTEL AumlLD R E AumlN ELAK 0000308 00111 098SH EO D IR EKTEL ELAK 0000408 00126 098SH EVL ELPAN N A KO N VER TER IN G 0000319 00187 096SH U E T YPKU R VO R R EN H U SH AringLLSEL 0000286 00133 09SH VPA VAumlR M EPU M P -FR AringN LU FT (V ID LAringG A T EM P N YT TJAS EJ ELVAumlR M E) 0000384 00164 093SH VPE VAumlR M EPU M P -U TELU FT M ED ELV (V ID LAringG A TEM P N YTT JAS ELVAumlR M E) 0000536 00161 097SH VPJ VAumlR M EPU M P - YTJO R D (O M VP EJ KLAR AR VAumlR M EN N YT TJAS EJ ELVAumlR M E) 0000314 00144 093Ouml VR ED O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - M ED ELVAumlR M E 0000402 00286 096Ouml VR EVL O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09Ouml VR O O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09Ouml VR U E O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09Ouml VR VPA O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09FAST Blank t ALLM AumlN KU R VA 0000286 00133 09FAST ED FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097FAST EO FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097FAST EVL FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097FAST O FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST O FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST U E FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST VPA FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST VPE FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097

I SAP IS-U

Bilaga 1 Indelning av kundkategorier

Bilaga 1 forts Velander-konstant k1

Velander-konstant k2

Foumlrbruknings-staumllletyp

Uppvaumlrmnings-kod

Text DCONST1 DCONST2

COSFI

FAST VPJ FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093KOLL Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09KOLL ED FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL EO FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL EVL FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL UE FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093KOLL VPA FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093KOLL VPE FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL VPJ FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093GBEL Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09OMAumlT Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09MAST Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09TILLF Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09TILLF ED DIREKTEL AumlLDRE AumlN ELAK 0000308 00111 098TILLF EO ELPANNA KONVERTERING 0000319 00187 096TILLF EVL ELPANNA KONVERTERING 0000319 00187 096TILLF O TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF UE TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF VPA TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF VPE TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF VPJ TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09HAND ED KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND EO KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND EVL KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND O KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND UE KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND VPA KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND VPE KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND VPJ KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09FH ED SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH EO SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH EVL SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH O SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH UE SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH VPA SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH VPE SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH VPJ SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098

I SAP IS-U

Bilaga 2 Matlabkod kabel u=11000 Langd=10 area=95 L=031 induktans [mHkm] fi=318 cos fi=085 ra=28264 resistiviteten i msp-kablen (AL) [ohmmm^2km] C=03310^-6kapacitansen i en 95mm^2 12 kV kabel Ericssons kabelhandbok R=(raarea)Langd ledar resistansen i punkten [ohm] Ericssons kabelhandbok XL=2pi50L10^-3Langd induktiva reaktansen i punkten [ohmkm] Ericssons kabelhandbok Qc2=2pi50(C2)u^2Langd kapacitansen som skapas i halva msp-kabeln [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 30 P=(5010^3) Aktivt effekt i punkten 5 [W] S=Pcos((fipi)180)skenbar effekt i punkten 5 [VA] Q=(S^2-P^2)^(12)reaktiv effekt i punkten 5 [VAr] Pf=R(Pu)^2+R((Q-Qc2)u)^2 Foumlrlust av aktiv effekt i hsp-kabel [W] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 31 Qf=XL(Pu)^2+XL((Q-Qc2)u)^2-(2Qc2) Foumlrlust av reaktiv effekt i msp-kabel [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 33 QnettoKabel=Q+Qf Luftledning Lluft=1085 XLluft=2pi50Lluft10^-3Langd Cluft=000910^-6 Qc2luft=2pi50(Cluft2)u^2Langd kapcitansen som skapas i halva hsp-luftledningen [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 30 PfLuft=R(Pu)^2+R((Q-Qc2luft)u)^2 Foumlrlust av aktiv effekt i hsp-kabel [W] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 31 QfLuft=XLluft(Pu)^2+XLluft((Q-Qc2luft)u)^2-(2Qc2luft) Foumlrlust av reaktiv effekt i hsp-kabel [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 33 QnettoLuft=Q+QfLuft

Ubas (kV) 11Sbas (MVA) 10

Kabel AXKJ 39525

Laumlngd=2 km Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 2 064 031 0194779 00000003 00001885 00528926 00160974 00022808

Laumlngd=4 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 4 128 031 0389557 00000003 0000377 01057851 00321948 00045616

Laumlngd=6 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 6 192 031 0584336 00000003 00005655 01586777 00482923 00068424

Laumlngd=8 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 8 256 031 0779115 00000003 0000754 02115702 00643897 00091232

Laumlngd=10 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 10 32 031 0973894 00000003 00009425 02644628 00804871 0011404

Luftledning FeAl 99

Laumlngd=2 km Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 2 0672 1126 0707487 61E-09 3833E-06 00555372 005847 4638E-05

Laumlngd=4 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 4 1344 1126 1414973 61E-09 7665E-06 01110744 01169399 9275E-05

Laumlngd=6 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 6 2016 1126 212246 61E-09 115E-05 01666116 01754099 00001391

Laumlngd=8 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 8 2688 1126 2829947 61E-09 1533E-05 02221488 02338799 00001855

Laumlngd=10 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 10 336 1126 3537433 61E-09 1916E-05 0277686 02923499 00002319

Bilaga 3 Generellt naumlt

Bilaga 3 forts

Transformatorer

Maumlrkeffekt (MVA) Kopplingsart Maumlrksp (kV) er () ex () ez () R (ohm) X (ohm) R (pu) X (pu)

1 [MATSTAT_LSP04200] 2 [MATSTAT_MSP11000] 08 Dyn 11 11 0 52 52 0 7865 0 0653 [MOTSTAT_MSP11000] 4 [MOTSTAT_LSP04200] 02 Dyn 11 11 0 38 38 0 2299 0 19

Belastningar

P (MW) Q (Mvar) (effekfaktor = 085) Detta aumlr baumlsta scenario005 003101 0062015 0093

Bilaga 4 Geografisk karta oumlver LBA fack 4 haumlmtad fraringn Facilplus

Naumltstationer kopplade till mobilt reservkraftverk

500 m

Foumlrdelningsstation (LBA)

Placering och anslutning av mobilt reservelverk

Bilaga 5 Normalkopplingsschema LBA fack 4

Bilaga 6 Verkligt naumlt

Ubas (kV) 11Sbas (MVA) 10

Ledningar (kabel) En-ledare triangel

Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [LBA-097_MSP 11000] 3 [LBA-049_MSP 11000] AXCEL 39525 202 06464 031 01967265 00000003 0000190381 00534215 00162584 0002303604 3 [LBA-049_MSP 11000] 4 [LBA-050_MSP 11000] AXCEL 39525 183 05856 031 01782226 00000003 0000172473 00483967 00147291 0002086929 4 [LBA-050_MSP 11000] 5 [LBA-070_MSP 11000] AXCEL 32510 076 0912 038 00907292 000000019 453646E-05 00753719 00074983 0000548912 5 [LBA-070_MSP 11000] 6 [LBA-093_MSP 11000] AXCEL 15016 0745 0477545 041 00959599 000000023 538312E-05 00394665 00079306 0000651357 6 [LBA-093_MSP 11000] 7 [LBA-098_MAP 11000] AXCEL 32510 076 0912 038 00907292 000000019 453646E-05 00753719 00074983 0000548912 7 [LBA-098_MAP 11000] 8 [LBA-053_MSP 11000] AXCEL 32510 066 0792 038 00787911 000000019 393956E-05 00654545 00065117 0000476686

6775

LBA -Fack 4 Luftledning

Ledningar (Luftldning) Fasplacering horisontell

Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu) 2 [LBA-097_MSP 11000] 3 [LBA-049_MSP 11000] FeAl 99 202 067872 1126 07145615 61E-09 387107E-06 00560926 00590547 4684E-05 3 [LBA-049_MSP 11000] 4 [LBA-050_MSP 11000] FeAl 99 183 061488 1126 06473503 61E-09 350696E-06 00508165 00535 424342E-05 4 [LBA-050_MSP 11000] 5 [LBA-070_MSP 11000] FeAl 31 076 08132 1173 02800667 61E-09 145644E-06 00672066 0023146 17623E-05 5 [LBA-070_MSP 11000] 6 [LBA-093_MSP 11000] FeAl 49 0745 049915 1173 02745391 61E-09 14277E-06 00412521 00226892 172751E-05 6 [LBA-093_MSP 11000] 7 [LBA-098_MAP 11000] FeAl 31 076 08132 1173 02800667 61E-09 145644E-06 00672066 0023146 17623E-05 7 [LBA-098_MAP 11000] 8 [LBA-053_MSP 11000] FeAl 31 066 07062 1173 02432158 61E-09 126481E-06 00583636 00201005 153041E-05

6775

Bilaga 6 forts

Transformatorer

Maumlrkeffekt (MVA) Kopplingsart Maumlrksp (kV) er () ex () ez () R (ohm) X (ohm) R (pu) X (pu)

1 [LBA-097_LSP 04200] 2 [LBA-097_MSP 11000] 0315 Dyn 11 11 114 412 4274809937 438 1583 036 131 3 [LBA-049_MSP 11000] 301 [LBA-049_LSP 04200] 01 Dyn 11 11 145 373 4001924537 17545 45133 145 373 4 [LBA-050_MSP 11000] 401 [LBA-050_LSP 04000] 02 Dyn 11 11 13 378 3997299088 7865 22869 065 189 5 [LBA-070_MSP 11000] 501 [LBA-070_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 6 [LBA-093_MSP 11000] 601 [LBA-093_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 7 [LBA-098_MAP 11000] 701 [LBA-098_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 8 [LBA-053_MSP 11000] 801 [LBA-053_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668

Belastningar

P (MW) Q (Mvar) Antal kunder (st)

LBA-097 00108 00044 6LBA-049 00497 0025 14LBA-050 00587 00232 15LBA-070 00356 00103 7LBA-093 00061 00029 2LBA-098 00127 00036 7LBA-053 00299 00063 9

Totalt 02035 00757 60

Bilaga 7 Resultaten fraringn det verkliga elnaumltet

Bilaga 7 forts

Laumlngd LBA (km) 667 Avskrivningstid led (aringr) 40 Avskrivningstid ledning (aringr) 60Antal kunder (st) 60

Luftledning (blank) Luftledning (belagd) KabelUtan reservkraft Med reservkraft Utan reservkraft Med reservkraft Utan reservkraft Med reservkraft Luft 20aringr+ kabel 40 aringr

Fasta kostnader

Investeringskostnad per km (krkm) (mellanspaumlnningsnaumltet) 173000 173000 205000 205000 250000 250000 250000Total investeringskostnad (kr) 1153910 1153910 1367350 1367350 1667500 1667500 1667500Kapitalkostnad 8 92313 92313 109388 109388 133400 133400 133400Aringrlig kostnad (kr) 31156 31156 36918 36918 45023 45023 30015

Underharingllskostnad (kraringr) 230782 230782 27347 27347 3335 3335 9916

Summa fast aringrlig kostnad (kraringr) 54234 54234 64265 64265 48358 48358 39931

Roumlrliga kostnader Avbrottsfrekvens (antal fel(100 km aringr)) 2 2 1333333333 1333333333 06 06 1066666667

F 12 (felfrekvens efter 12 timmar) 0000162 0000162 0000162 0000162F 24 (felfrekvens efter 24 timmar) 0000083 0000083 0000083 0000083F 48 (felfrekvens efter 48 timmar) 0000000 0000000 0000000 0000000F 72 (felfrekvens efter 72 timmar) 0000000 0000000 0000000 0000000

Avbrottsersaumlttning efter 12 timmar (krkund) 800 800 800 800Avbrottsersaumlttning efter 24 timmar (krkund) 1765 1765 1765 1765Avbrottsersaumlttning efter 48 timmar (krkund) 2719 2719 2719 2719Avbrottsersaumlttning efter 72 timmar (krkund) 4007 4007 4007 4007

Driftskostnad reservelverktimme och kund (krh) 625 625 625 625Fast kostnad elverk (transport osv) (krkund) 1320 1320 1320 1320

Drift timmar felkategori F 12 (h) 15 15 15 15Drift timmar felkategori F 24 (h) 36 36 36 36Drift timmar felkategori F 48 (h) 60 60 60 60Drift timmar felkategori F 72 (h) 100 100 100 100

Antalet fel per aringr som oumlverstiger 12 h i LBA-fack 4 (staringr) 000003 000002 000001Avbrottskostnad (kraringr) 221 531 148 354 066 223 283

Summa kostnader per aringr (kraringr) 5423598 5423908 6426693 6426899 4835816 4835973 3993390

Bilaga 8 Ekonomi

Bilaga 8 forts

DARWin driftstoumlrningsstatistik 2004 Svensk energi

12 kV 24 kV SummaSumma (75)Totalt antal drabbade kunder lt 3 min (st) 2640403 1011406 3651809 2738857Totalt antal fel lt 3 min (st) 2827 13923 16750

Totalt antal drabbade kunder 12 - lt 24 h (st) 383 61 444Totalt antal drabbade kunder gt 24 h (st) 200 28 228

Andel drabbade kunder 12 - lt 24 h 162E-04Andel drabbade kunder gt 24 h 832E-05

Andel drabbade kunder 12 - lt 24 h () 00122Andel drabbade kunder gt 24 h () 00062

Antal drabbade kunder per MSP fel lt 3minl (st) 21802

Bilaga 9 ABBs standardtransformatorer

11

4 Kunder Det finns maringnga olika typer av kunder paring landsbygden allt fraringn sommarstugor till mindre industrier med varierande laster som staumlller olika krav paring de mobila reservelverken En av de mest begraumlnsande faktorerna aumlr effektbehovet som skiljer sig avsevaumlrt aringt mellan olika kundgrupper daumlr uppvaumlrmningen i regel har den stoumlrsta inverkan Uppvaumlrmningen varierar kraftigt mellan en villa som vaumlrms upp med el och ett annat mindre elenergikraumlvande alternativ vilket betyder att olika stora omraringden kan foumlrses med reservkrafts beroende paring uppvaumlrmningsform Paring landsbygden daumlr reservelverken foumlrst och fraumlmst aumlr avsedda att anvaumlndas finns maringnga lantbrukare som ofta har andra typer av effektkraumlvande utrustning som t ex spannmaringlstorkar Denna typ av torkanlaumlggningar aumlr vanliga i dag av totalt 71 000 lantbruk finns det cirka 34 000 torkanlaumlggningar i bruk (SCB 2002) En tredjedel av alla torkanlaumlggningar torkar spannmaringlen med varmluft vilket aumlr mycket energikraumlvande och i maringnga fall vaumlrms luften med hjaumllp av elenergi Effektbehovet foumlr en torkanlaumlggning varierar kraftigt men foumlr en mindre anlaumlggning aumlr effektbehovet i storleksordningen 30-60 kW Detta kommer sjaumllvklart faring konsekvenser i ett elnaumlt som ska foumlrses med reservkraft av ett mindre elverk Det boumlr daumlrfoumlr finnas restriktioner foumlr hur denna typ av elenergikraumlvande anlaumlggningar faringr anvaumlndas daring dessa aumlr anslutna till ett naumlt som matas av ett mobilt reservkraftverk Utoumlver det aktiva effektuttaget som i dagligt tal ofta foumlrenklas till enbart effektuttaget finns det andra faktorer som kommer att spela roll naumlr kunderna i ett visst omraringde reservkraftsmatas Det som aumlven har en inverkan paring reservelverket aumlr vilken typ av effekt den enskilde kunden anvaumlnder sig av Alla kunder som aumlr anslutna till ett elnaumlt aumlr i regel kategoriserade enligt en foumlrutbestaumlmd lista som bland annat anger kundens effektfaktor cos φ EON Elnaumlts lista oumlver olika typer av kunder visas i bilaga 1 daumlr effektfaktorn varierar mellan 085 och 098 Effektfaktorn anger hur den aktiva effekten foumlrharingller sig till den skenbara effekten Det aumlr vanligtvis den skenbara effekten som aumlr angiven foumlr ett reservkraftverk och det aumlr daumlrmed den som kommer att begraumlsa lastuttaget Sambandet mellan effektfaktorn aktiv och skenbar effekt visas i en effekttriangel Denna aringskaringdliggoumlrs i bild 41 nedan

daumlr S Skenbar effekt VA P Aktiv effekt W Q Reaktiv effekt var

Bild 41 Effekttriangel

12

Den skenbara effekten beraumlknas enligt sambandet nedan

ϕcos

PS = [ ]VA (41)

Bild 41 ovan kallas vanligen foumlr effekttriangeln och i den raumlknas den reaktiva effekten Q positiv foumlr laster av induktiv karaktaumlr medan den raumlknas negativ foumlr laster av kapacitiv karaktaumlr Det aumlr viktigt att kaumlnna till att kunderna genom sin last ger upphov till reaktiv effekt av induktiv karaktaumlr medan ledningar med houmlgre spaumlnning ger upphov till reaktiv effekt av kapacitiv karaktaumlr Kundernas last kommer till en viss graumlns variera oumlver dygn ocheller saumlsong mycket beroende paring typ av uppvaumlrmningssystem Variationen oumlver dygnet spelar en mindre roll eftersom reservelverket alltid maringste hantera det maximala effektuttaget under dygnet Detta foumlr att det skulle bli oharingllbart att koppla in och ur laster manuellt under dygnet beroende paring lastsituationen Aumlr daumlremot en stor del av kunderna som ansluts till reservkraftverket elvaumlrmekunder kommer belastning emellertid att skilja sig aringt oumlver aringret

41 Motorstart

411 Direktstartad asynkronmotor

En motor ger upphov till en stor startstroumlm till skillnad fraringn t ex en el-patron som vaumlrmer en villa Detta betyder att ett reservelverk maringste kunna generera denna houmlga startstroumlm aumlven om detta enbart behoumlvs under naringgra faring sekunder Aumlr inte detta moumljligt blir foumlljden att reservkraftverkets oumlverlastskydd automatiskt fraringnkopplar lasten Startstroumlmmen vid direktstart av asynkronmotorer ligger vanligtvis i intervallet 25 - 8 garingnger motorns maumlrkstroumlm Vid normal drift daring naumltstationen aumlr ansluten till ett starkare naumlt finns det regler foumlr hur stor motor som faringr direktstartas Elleverantoumlrerna foumlreskriver vanligtvis att en kortsluten trefasmotor inte faringr direktstartas om maumlrkeffekten oumlverstiger 4 kW vid kontinuerlig drift Specialtillstaringnd kan dock farings foumlr direktstart av stoumlrre motorer (Alfredsson och Cronqvist 1996) EBR (El-byggnadsrationalisering) aumlr ett system foumlr rationell planering byggnation och underharingll av eldistributionsanlaumlggningar 04 ndash 145 kV som drivs av representanter fraringn Svensk Energis medlemsfoumlretag De har skapat tumregler paring hur stora motorer som faringr startas i ett elnaumlt som reservkraftsmatas Dessa regler aumlr taumlnkta att anvaumlndas foumlr att uppskatta noumldvaumlndig generatorstorlek vid en tillaringten spaumlnningssaumlnkning av 15 av nominell spaumlnning Beroende paring vilken startutrustning som finns till motorn aumlr kravet paring startstroumlmmens storlek olika (Elforsk 1995) Tumregler foumlr hur stor motorn faringr vara avseende storleken paring generator ges nedan Foumlr en motor med stjaumlrntriangelstart och vid anvaumlndning av mjukstart Motorns maumlrkeffekt i kW 3 lt Generatorns maumlrkeffekt i kVA

13

Foumlr en motor med direktstart Motorns maumlrkeffekt i kW 9 lt Generatorns maumlrkeffekt i kVA Skulle det finnas flera motorer som kan komma att starta samtidigt ska moumljlighet till foumlrregling mot samtidig start undersoumlkas Exempel paring stoumlrre motorer som kan taumlnkas finnas ute hos kunder i glesbyggd aumlr t ex lantbrukarnas bevattningspumpar som enbart anvaumlnds under naringgra maringnader paring sommaren Dessa bevattningspumpar varierar i storlek och kan i vissa fall ha en effekt paring 75 kW vilket i saring fall skulle kraumlva att generatorn kan producera en aktiv effekt motsvarande 675 kW om motorn aumlr direktstartad Eftersom denna enskilda pump kommer att ta stor effekt i anspraringk och paring saring vis kraumlva att reservkraftverket aumlr kraftigt oumlverdimensionerat foumlr att klara startstroumlmmen aumlr det laumlmpligt att ha naringgon form av restriktioner vid bevattning Detta gaumlller inte enbart bevattningspumpar som aumlr ansluta till elnaumltet utan alla stoumlrre motorer

14

5 Distributionsledningar Distributionsledningar finns i flera olika utfoumlranden daumlr ledar- och isolationsmaterial aumlr olika Generellt kan dessa dock delas in i kategorierna luftledningar och kabel

51 Luftledningar

Luftledningar kan generellt delas upp i tvaring olika typer oisolerad och isolerad lina vilka finns i tvaring olika materialutfoumlranden aluminium (AL) och aluminium med jaumlrnkaumlrna (FeAl) I mycket saumlllsynta fall kan aumlven kopparlina (Cu) foumlrekomma

511 Oisolerad luftledning

Oisolerad luftledning har inte ett skyddande houmllje runt respektive lina utan faumlsts direkt paring isolatorn som utgoumlr isolation mellan lina och stolpe Detta goumlr att ledningen aumlr kaumlnslig mot yttre faktorer saringsom vaumlder vind faringglar osv En vanligt foumlrekommande dimension paring linan aumlr 99 mm2 vilken har en total ytterdiameter paring 128 mm (Onninen 2006) Ett exempel paring en oisolerad lina visas i bild 51 nedan

Bild 51 Oisolerad lina (Birkouml 2005)

512 Isolerad luftledning

Isolerad luftledning aumlr upphaumlngd paring samma saumltt som oisolerad luftledning men har aumlven ett skyddande houmllje runt respektive lina i form av en tunnare plastbelaumlggning Houmlljet aumlr inte avsett som naringgot skydd mot beroumlring utan snarare ett skydd mot jordfel som t ex kan uppstaring daring ett traumld faller paring ledningen vilket goumlr ledningen driftsaumlkrare Anledningen till detta aumlr att ledningen daring taringl en stoumlrre paringfrestning som t ex uppstaringr naumlr ett traumld faller paring ledningen Belastningen som traumldet medfoumlr paring luftledningen tas daring upp av alla tre linorna vilket goumlr att de inte lika laumltt brister Isolerad luftledning byggs vanligtvis med ett mindre avstaringnd mellan linorna aumln traditionell oisolerad luftledning vilket aumlr moumljligt tack vare den isoleringen som finns runt respektive lina Precis som foumlr oisolerad lina aumlr en vanlig dimension 99 mm2 men i och med dess skyddande houmllje blir den groumlvre aumln vanlig oisolerad lina En isolerad lina med dimensionen 99 mm2 har en total ytterdiameter paring cirka 18 mm (Onninen 2006) Se bild 52 nedan

Bild 52 Isolerad lina (Birkouml 2005)

15

513 Kapacitiv generering i luftledningsnaumlt

Luftledningar genererar en saring kallad distribuerad kapacitans laumlngs hela sin straumlckning dels mellan varje fasledare och marken och dels mellan respektive fasledare Detta aringskaringdliggoumlrs i bild 53 nedan

Bild 53 Kapacitanser i ett luftledningsnaumlt

Som kan ses i bild 53 ovan delas kapacitansen i en luftledning upp i tvaring delar egen- och oumlmsesidig kapacitans Den oumlmsesidiga kapacitansen aumlr den kapacitans som bildas mellan ledningens faser medan egenkapacitansen bildas mellan fasledarna och jord Summan av egen- och oumlmsesidig kapacitansen (Ce och Couml) bildar ledningens totala kapacitans som har namnet driftkapacitans Cd (Andersson och Blomqvist 1997) Foumlr ett luftledningsnaumlt aumlr den distruberade kapacitansen relativt liten Med anledning av detta beraumlknas inte delkapacitanserna var foumlr sig utan den totala driftkapacitansen beraumlknas direkt med sambandet 51 nedan

sdotsdotsdot

=

r

cbaCd 3

ln18

1 [ ]kmFmicro (51)

daumlr a b och c medelavstaringndet mellan fasledarena m r fasledarens radie m Oavsett vilken typ av mark som finns under luftledningen utgaringr man ifraringn att potentialen aumlr noll vid markytan (Stenborg 1997)

16

52 Jordkabel

Jordkabel finns i en maumlngd olika utfoumlranden med olika tvaumlrsnittsarea och maumlrkspaumlnning vilka grovt kan delas in i en- och flerledarekabel De flesta lite groumlvre kablar har ledare som aumlr tillverkade av aluminium Hur mycket isolering en kabel har aumlr till stoumlrsta del beroende av kabelns maumlrkspaumlnning houmlgre maumlrkspaumlnning ger groumlvre isolering I bild 54 visas en treledar mellanspaumlnningskabel med maumlrkspaumlnningen 12 kV i genomskaumlrning

Bild 54 Treledar mellanspaumlnningskabel i genomskaumlrning (Elektroskandia 2006)

521 Kapacitiv generering i kabelnaumlt

Kablar genererar precis som luftledningar en saring kallad distribuerad kapacitans laumlngs hela sin straumlckning mellan dels varje fasledare och skaumlrmen dels mellan respektive fasledare Kabels kapacitanser kan precis som en luftledning delas in i egen- samt oumlmsesidig kapacitans Som framgaringr av bild 54 ovan aumlr avstaringndet mellan fasledarna och det jordande houmlljet runt kabeln avsevaumlrt mycket mindre aumln foumlr en luftledning Detta leder till att egenkapacitansen fraringn en kabel aumlr betydligt mycket houmlgre aumln foumlr en luftledning med samma tvaumlrsnittsarea och spaumlnning Daumlremot aumlr den oumlmsesidiga kapacitansen som genereras mellan fasledarna i en treledar mellanspaumlnningskabel lika med noll eftersom ledarnas inre ledande skiktet har samma spaumlnningspotential som skaumlrmen d v s noll Mellanspaumlnningskabelns kapacitanser visas i bild 55 nedan

Bild 55 Kapacitanser i en- och tre-ledar kabel

17

Foumlr en enledarkabel med omgivande skaumlrm eller en treledarkabel med skaumlrm runt varje ledare ges kapacitansen av foumlljande samband (Kraftkabelhandboken) Kapacitansen C aumlr i detta fall lika med driftkapacitansen Cd

d

DkC

ln

εsdot= [ ]kmFmicro (52)

Daumlr k aumlr en konstant med vaumlrdet 00556 ε aumlr det relativa isolermaterialets dielektriska konstant foumlr det isolerande skiktet mellan ledare och skaumlrm Konstanten ε aumlr beroende av vilket material isolerskiktet aumlr tillverkat av I de kabeltyper som anvaumlnds mest i dag aumlr de vanligaste isolermaterialen PEX och PVC vilka har konstanten ε = 23 respektive ε =50 I de beraumlkningar som aumlr gjorda i denna rapport har uteslutande kabel med PEX isolering anvaumlnts Foumlr en treledar kabel daumlr respektive ledare saknar individuell skaumlrm eller inre ledande skikt se bild 54 aumlr det svaringrare att raumlkna ut C och Cd Kapacitanserna aumlr i dessa fall inte lika Foumlr att enklare kunna faststaumllla Cd maringste delkapacitanserna foumlrst maumltas i kabeln Naumlr detta goumlrs delas foumlrst kapacitanserna upp i delkapacitanser Crsquo och Crsquorsquo som maumlts paring foumlljande saumltt Delkapacitansen Crsquo maumlts mellan en fasledare och de oumlvriga fasledarna som aumlr foumlrbundna med skaumlrmen och daumlr Crsquo motsvarar

oumle CCC sdot+= 2 [ ]kmFmicro (53) Daumlrefter foumlrbinds alla tre ledarna med varandra och daring maumlts delkapacitansen Crsquorsquo mellan ledarna och skaumlrmen och daumlr Crsquorsquo motsvarar

eCC sdot= 3 [ ]kmFmicro (54) Naumlr baringda delkapacitanserna aumlr givna kan sedan driftkapacitansen Cd beraumlknas enligt

oumled CCC sdot+= 3 [ ]kmFmicro (55) Driftkapacitansen foumlr mellanspaumlnningskablar aumlr i de flesta fallen uppmaumltt och redovisad av kabeltillverkaren

18

53 Tillskott och foumlrluster i ledningar

Foumlr att foumlrstaring hur en ledning fungerar aumlr det laumlmpligt att som modell anvaumlnda ett ersaumlttningsschema vilken visar vilka parametrar som aumlr av betydelse och maringste tas i beaktande vid elektriska beraumlkningar Ersaumlttningsschemat foumlr en ledning visas i bild 56 nedan

531 Ersaumlttningsschema

Bild 56 Ersaumlttningsschema

I bild 56 ovan ser man en generator som genererar elektrisk energi och sedan oumlverfoumlr denna till en belastning via en ledning som aumlr ansluten mellan de baringda objekten

532 Parametrar i ersaumlttningsschema

Ur elektrisk synvinkel bestaringr en ledning av en resistans R och en reaktans X Dessa storheter beror paring ett antal olika parametrar som visas i sambanden (56) och (57) nedan (Kraftkabelhandboken)

ARledning

ρ= [ ]kmΩ (56)

daumlr ρ resistiviteten kmmm 2sdotΩ A ledarens tvaumlrsnittsarea 2mm

LfX ledning sdotsdotsdot= π2 [ ]kmΩ (57)

daumlr f frekvensen Hz L induktansen kmH

19

Foumlr en given ledning finns baringde ρ och L angivna i ledningstabeller Ett annat samband som anvaumlnds vid elektriska beraumlkningar aumlr susceptansen B som beraumlknas enligt sambandet (58) nedan

lCfBledning sdotsdotsdotsdot= π2 [ ]S (58) daumlr C kapacitansen kmF l ledningslaumlngden km Naumlr resistans reaktans och susceptans beraumlknas foumlr olika komponenter aumlr det viktigt att beraumlkningen goumlrs vid samma spaumlnning och frekvens Foumlr samtliga beraumlkningar i rapporten aumlr spaumlnningen 11 kV och frekvensen 50 Hz Mellan ledningen och marken alternativt skaumlrmen i en kabel bildas en kondensator som ger upphov till en reaktiv effekt naumlr ledningen aumlr spaumlnningssatt Denna reaktiva effekt kommer att ge ett tillskott i anlaumlggningen som maringste tas om hand Detta aumlr vanligtvis inget problem under normal drift daring anlaumlggningen aumlr ansluten till ett starkt oumlverliggande naumlt som paring ett enkelt saumltt kan ta hand om detta reaktiva tillskott Kopplas oumlverliggande naumlt bort och ersaumltts med ett mobilt reservkraftverk kommer detta ensamt vara tvunget att hantera det eventuella reaktiva oumlverskottet Det kapacitiva bidrag en ledning genererar ges ur foumlljande samband (Petterson och Blomqvist 1986)

21 CCC QQQ += [ ]var (59) daumlr

1CQ aumlr det kapacitiva bidraget fraringn den foumlrsta halvan av ledningen

2CQ aumlr det kapacitiva bidraget fraringn den sista halvan av ledningen Dessa storheter kan beraumlknas med sambanden (510) och (511) som foumlljer nedan (Petterson och Blomqvist 1986)

211 2

2 UC

fQC sdotsdotsdotsdot= π [ ]var (510)

222 2

2 UC

fQC sdotsdotsdotsdot= π [ ]var (511)

daumlr f frekvensen Hz C kapacitansen F

1U inmatningsspaumlnningen V

2U utmatningsspaumlnningen V

20

533 Aktiva och reaktiva foumlrluster i ledningar

Varje ledning inneharingller en resistans och en reaktans vilka ger upphov till aktiva och reaktiva foumlrluster Eftersom dessa foumlrluster tillkommer utoumlver sjaumllva lasten behoumlver dessa adderas foumlr att faring de totala aktiva och reaktiva effekterna Det aumlr dessa foumlrluster plus sjaumllva lasten som det mobila reservkraftverket maringste klara av att hantera De aktiva och reaktiva foumlrlusterna beraumlknas genom sambanden (512) och (513) nedan

2

2

22

2

2

2

minussdot+

sdot=

U

QQR

U

PRP C

LedningLedningf [ ]W (512)

( )21

2

2

22

2

2

2CC

CLedningLedningf QQ

U

QQX

U

PXQ +minus

minussdot+

sdot= [ ]var (513)

daumlr R resistansen Ω X reaktansen Ω Foumlr att faring en indikation paring hur stora tillskott ocheller foumlrluster som uppstaringr i en ledning goumlrs en beraumlkning foumlr en kabel respektive luftledning enligt angivna data nedan

Tabell 51 Inparametrar foumlr jaumlmfoumlrelse av tillskottfoumlrluster i ledningsnaumlt Luftledning (Al) Kabel (Al)

Spaumlnning (V) 11000 11000 Tvaumlrsnittsarea (mm2) 99 95 Ledningslaumlngd (km) 10 10 Aktivt effektuttag (kW) 50 50 Effektfaktor vid last 085 085 Kapacitans (microFkm) 0009 033 Ledningsresistans (Ωkm) 02855 02975 Ledningsreaktans (Ωkm) 1085 09739

Anvaumlnds vaumlrdena fraringn tabell 51 i sambanden 510 511 512 513 och ingen haumlnsyn tas till spaumlnningsfall i ledningen kan de aktiva respektive reaktiva foumlrlusterna beraumlknas Beraumlkningarna aumlr gjorda i Matlab och beraumlkningskoden finns i bilaga 2 Resultaten presenteras i tabell 52 nedan

Tabell 52 Resultat av jaumlmfoumlrelse mellan luftledning och kabel Luftledning (Al) Kabel (Al)

Reaktiv last (kvar) 310 310 Aktiva foumlrluster (kW) 0083 0086 Reaktiva foumlrluster (kvar) -333 -12542 Reaktivt netto (kvar) 2767 -9442

21

Som kan ses i tabell 52 behoumlver reservelverket generera 2767 kvar i fallet med luftledning medan i fallet med kabel kommer ett oumlverskott paring 9442 kvar att skapas Detta reaktiva oumlverskott kommer ha en motsatt riktning i foumlrharingllande till den aktiva effekten d v s tillbaka i mot reservelverket Detta reaktiva oumlverskott maringste saringledes tas om hand av reservelverket

534 Konsekvenser foumlr mobil reservkraft

Som kan ses utifraringn resultaten i tabell 52 ovan aumlr de aktiva foumlrlusterna i baringde luftledning och kabel relativt smaring Eftersom dessa foumlrluster aumlr smaring kommer de inte belasta ett mobilt reservelverk saumlrskilt mycket i foumlrharingllande till den last som kunderna tar ut Jaumlmfoumlrs de reaktiva foumlrlusterna som en tio kilometers mellanspaumlnningsledning ger upphov till med de aktiva foumlrlusterna aumlr de foumlrstnaumlmnda foumlrlusterna betydligt houmlgre Beroende paring om elnaumltet aumlr uppbyggt av luftledning eller kabel kommer detta faring vaumlldigt skilda konsekvenser foumlr det mobila reservkraftverk som ska leverera elenergi till den bortkopplade anlaumlggningen Jaumlmfoumlrs de reaktiva foumlrlusterna i luftledningen med kabeln kan det enkelt konstateras att luftledningen endast tillfoumlr en mindre del av den reaktiva effekt som reservkraftverket annars hade faringtt producera Kabeln kommer daumlremot att generera en avsevaumlrt mycket stoumlrre maumlngd reaktiv effekt aumln luftledningen I ovanstaringende exempel genererar kabeln drygt 37 garingnger mer reaktiv effekt aumln luftledningen Detta betyder att reservkraftverket maringste kunna konsumera detta oumlverskott av reaktiv effekt som kabeln genererar Det aumlr saringledes en foumlrutsaumlttning att det mobila reservelverket kan konsumera det reaktiva oumlverskott som inte tas ut av kunderna Kan inte det mobila reservkraftverket konsumera reaktiv effekt kommer det reaktiva effektuttaget hos kund vara en begraumlnsande faktor foumlr moumljlig ledningslaumlngd

22

6 Transformatorer Transformatorer kan ur elektrisk synvinkel ses som en resistans R och en reaktans X paring samma saumltt som en ledning Foumlr att beraumlkna transformators resistans och reaktans behoumlvs uppgifter om de procentuella resistans respektive reaktansspaumlnningsfallet er ex Dessa kan enkelt tas fram foumlr en specifik transformator i t ex Facilplus spatialE som aumlr EON Elnaumlts naumltinformationssystem Oumlnskas daumlremot generella vaumlrden foumlr en transformator kan ABBs tabell foumlr standardtransformatorer anvaumlndas vilken visas i bilaga 9 I ABBs tabell aumlr endast den procentuella kortslutningsspaumlnningen ek given och den beraumlknas enligt samband 61 nedan

22xrk eee += [ ] (61)

Anledningen till att endast ek aumlr angiven aumlr att procentuella kortslutningsresistansen er alltid aumlr relativt liten i foumlrharingllande till procentuella kortslutningsreaktansen ex och daring goumlrs ofta approximationen er = 0 vilket ger ex asymp ek Foumlr att sedan beraumlkna kortslutningsresistansen RT och kortslutningsreaktansen XT anvaumlnder man sambanden 62 och 63 nedan (Petterson och Blomqvist 1986)

n

nrT

S

UeR

2

100sdot= [ ]Ω (62)

n

nxT

S

UeX

2

100sdot= [ ]Ω (63)

daumlr Un den huvudspaumlnning som transformatorresistansen haumlnfoumlrs till kV Sn transformatorns maumlrkeffekt MVA

62 Foumlrluster i en transformator

En distributionstransformator ger upphov till tre olika typer av foumlrluster

bull Tomgaringngsfoumlrluster ][WPtomgaringng bull Belastningsfoumlrluster ][WPbelastning bull Reaktiva foumlrluster [var]foumlrlustQ

Dessa foumlrluster beskrivs under respektive rubrik nedan

621 Tomgaringngsfoumlrluster

Tomgaringngsfoumlrlusterna i en transformator aumlr helt oberoende av den anslutna lasten Dessa beror istaumlllet helt paring transformatorns storlek desto stoumlrre transformator desto stoumlrre tomgaringngsfoumlrluster En tillaumlmpbar tumregel aumlr att tomgaringngsfoumlrlusterna aumlr i storleksordningen 02 procent utav transformatorns maumlrkeffekt (Lindahl 2006) Foumlr en transformator med maumlrkeffekten 200 kVA kommer saringledes tomgaringngsfoumlrlusterna vara

23

WPtomgaringng 4002000000020 =sdot=

Tomgaringngsfoumlrlusterna aumlr saring smaring i foumlrharingllande till transformatorns maumlrkeffekt att de i maringnga sammanhang antas vara foumlrsumbara

622 Belastningsfoumlrluster

Belastningsfoumlrlusterna i en transformator beror av hur stor belastningsgraden aumlr En tumregel aumlr att vid full last aumlr belastningsfoumlrlusterna i storleksordningen 1 procent av transformatorns maumlrkeffekt (Lindahl 2006) Foumlr en transformator med maumlrkeffekten 200 kVA kommer saringledes belastningsfoumlrlusterna att vara

WPbelastning 2000200000010 =sdot=

Aumlven belastningsfoumlrlusterna aumlr foumlrharingllandevis smaring jaumlmfoumlrt med transformatorns maumlrkeffekt Som har naumlmnts tidigare goumlrs ibland approximationen ex asymp ek och er = 0 vilket betyder att ingen haumlnsyn tas till de aktiva foumlrlusterna utan enbart till de reaktiva foumlrlusterna

623 Reaktiva foumlrluster

De stoumlrsta och inte foumlrsumbara foumlrlusterna i en transformator aumlr de reaktiva foumlrlusterna Naumlr dessa foumlrluster beraumlknas antas tomgaringngsfoumlrlusterna vara foumlrsumbara och att transformatorn aumlr fullt belastad Belastningsfoumlrlusterna antas vara 1 procent utav transformatorns maumlrkeffekt vilket ger en foumlrlust paring 2000 W enligt tidigare beraumlkning Foumlr att kunna beraumlkna de reaktiva foumlrlusterna foumlr en 200 kVA transformator behoumlvs uppgifter om re och xe Dessa aumlr haumlmtade fraringn en standard 200 kVA transformator hos EON Elnaumlt

Foumlrharingllandet ggre

e

r

x 331783

asymp= visar sedan hur stora de reaktiva foumlrlusterna aumlr i

foumlrharingllande till de aktiva foumlrlusterna I detta fall aumlr de reaktiva foumlrlusterna cirka tre garingnger stoumlrre aumln de aktiva foumlrlusterna De reaktiva foumlrlusterna i en 200 kVA transformator aumlr daumlrmed i storleksordningen

var600020003 kQ foumlrlust =sdotasymp Detta betyder att den reaktiva foumlrlusten i en 200 kVA transformator aumlr cirka 3 procent av dess maumlrkeffekt (Johansson 2006)

24

7 Det mobila reservkraftverket De mobila reservkraftverk som aumlr taumlnkta att anvaumlndas i mellanspaumlnningsnaumltet aumlr i storleksordningen 100-800 kVA daumlr de flesta aumlr utrustade med en synkrongenerator Teoretiskt innebaumlr detta bland annat att generatorns foumlrmaringga att producera alternativt konsumera reaktiv effekt kan styras Ska generatorn leverera reaktiv effekt till elnaumltet ska I m gt Im0 och kallas daring foumlr oumlvermagnetiserad medan om den ska konsumera reaktiv effekt ska I m lt Im0 och kallas daring foumlr undermagnetiserad Rent praktiskt styrs magnetiseringsstroumlmmen av generatorns spaumlnningsregulator som i sin tur maumlter naumltspaumlnningen (Alfredsson och Cronqvist 1996) Ses detta ur en teoretisk synvinkel bestaumlms magnetiseringsbehovet av sambandet 71 nedan

0m

m

n

r

I

I

U

E= (71)

daumlr Er inducerad emk (fas till jord) V Un generatorns maumlrkspaumlnning V I bild 71 visas ovanstaringende storheter i en schematisk bild oumlver en synkrongenerator

Bild 71 Schematisk bild oumlver en synkrongenerator

Den aktiva effekten P i en synkronmaskin paringverkas inte av aumlndringar som t ex naumltspaumlnningsvariationer eller variationer av emkn utan bestaumlms av den mekaniska axeleffekten som motorn levererar Den aktiva effekten beraumlknas med hjaumllp av samband 72 nedan

d

fr

X

UEP

Θsdotsdotsdot=

sin3 [ ]W (72)

Som tidigare naumlmnts kommer den inducerade emkn Er att foumlraumlndras daring magnetiseringsstroumlmmen Im varieras Foumlr att foumlrhindra att den aktiva effekten P foumlraumlndras samtidigt som magnetiseringsstroumlmmen Im varieras kommer samtidigt belastningsvinkeln Θ att aumlndras

25

Naumlr det gaumlller den reaktiva effekten Q saring aumlr den vid en konstant naumltspaumlnning till stor del beroende av den inducerade emk Er men aumlven till en mindre del av den aktiva effektens storlek Denna ger upphov till en del av den reaktiva spaumlnningen (XdIa) vilken svarar direkt mot den aktiva stroumlmmen Iacosφ och denna kraumlver en viss reaktiv effekt Den reaktiva effekten beraumlknas genom samband 73 nedan

d

fr

d

f

X

UE

X

UQ

Θsdotsdotsdotminus

sdot=

cos33 2

[ ]var (73)

daumlr Qlt0 oumlvermagnetisering Qgt0 undermagnetisering Foumlr att se hur alla storheter haumlnger samman visas tvaring olika visardiagram i bild 72 ett foumlr oumlvermagnetisering och ett foumlr undermagnetisering I baringda visardiagrammen aumlr statorstroumlmmen Ia riktstorhet (Alfredsson och Cronqvist 1996)

Bild 72 Visardiagram foumlr oumlver- respektive undermagnetisering

Foumlr en synkrongenerator finns det ett antal begraumlnsningar naumlr det gaumlller dess foumlrmaringga att producera och konsumera effekt Dessa begraumlnsningar aumlr naturligtvis vaumlsentliga att kaumlnna till innan ett reservelverk kopplas in och ensamt ska foumlrse en anlaumlggning med elenergi Naumlr det gaumlller synkrongeneratorer finns det fyra stabilitetsgraumlnser som generatorn maringste haringlla sig inom foumlr att generatorn ska fungera paring avsett vis (Samuelsson 2006) De fyra stabilitetsgraumlnserna aumlr

1 Rotorns uppvaumlrmningsgraumlns bestaumlmmer |E|max 2 Statorns uppvaumlrmningsgraumlns bestaumlmmer |S|max och |IA|max 3 Motorns maximala axeleffekt bestaumlmmer Pmax 4 Generatorns laumlgsta magnetisering bestaumlmmer |E|min

Foumlr att aringskaringdliggoumlra hur ovanstaringende stabilitetsgraumlnser paringverkar generatorns effektgraumlnser har dessa ritats in i ett saring kallat kapabilitetsdiagram Detta visas i bild 73 nedan

26

Bild 73 Kapabilitetsdiagram foumlr en synkrongenerator

I bild 73 ovan visar den markerade ytan arbetsomraringdet foumlr generatorn Begraumlnsningslinjerna ett och tvaring aumlr satta foumlr att inte temperaturen i rotor respektive stator ska bli foumlr houmlga och foumlrstoumlra generatorn Som kan ses i bild 73 ovan begraumlnsar dessa baringde generatorns moumljlighet till att leverera aktiv respektive reaktiv effekt samt att absorbera reaktiv effekt utanfoumlr det markerade omraringdet Skaumlrningspunkten mellan begraumlnsningslinje ett och tvaring anger normalt generatorns maumlrkdriftdata naumlr det gaumlller levererad aktiv- och reaktiv effekt Anledningen aumlr att dessa baringda linjers skaumlrningspunkt motsvarar ett optimum foumlr levererad aktiv- och reaktiv effekt Begraumlnsningslinje tre markerar den maximala aktiva effekt motorn kan laumlmna paring axeln som sammankopplar motor och generator Den fjaumlrde och sista begraumlnsningslinjen visar generatorns laumlgsta magnetisering foumlr att kunna fasas paring elnaumltet Aumlr magnetiseringen laumlgre riskeras ett saring kallat ur fas-fall farings vilket betyder att generatorn inte kommer arbeta vid samma faslaumlge som det elnaumlt den ansluts till Arbetar inte generatorn vid samma faslaumlge som elnaumltet maringste den kopplas bort och kommer saringledes inte att tillfoumlra naringgon elenergi till det anslutna elnaumltet vilket aumlr dess normala uppgift Naumlr ett mobilt reservkraftverk ansluts till ett elnaumlt och ensamt ska foumlrse anlaumlggningen med elenergi aumlr det viktigt att den aktiva och reaktiva effekten aldrig kommer utanfoumlr det markerade omraringdet i bild 73 Skulle detta haumlnda kommer med stoumlrsta sannolikhet reservkraftverkets effektskydd loumlsa ut med resultatet att elleveransen upphoumlr omedelbart ABB som aumlr en av landets ledande tillverkare av reservkraftverk har ett stoumlrre utbud av olika storlekar och modeller men anvaumlnder enbart synkrongeneratorer fraringn Stamford Dessa generatorer aumlr inte konstruerade foumlr att kunna absorbera reaktiv effekt De generatorer som levereras med reservkraftverken fraringn ABB i dag kan alltsaring

27

enbart arbeta med induktiva laster vilket betyder att ledningen inte faringr generera mer reaktiv effekt aumln vad lasten konsumerar (Hagelin 2006) Detta kommer saringledes att bli viktigt att taumlnka paring naumlr en liten last tillsammans med en laumlngre mellanspaumlnningskabel ansluts till ett reservkraftverk och ensamt ska foumlrse anlaumlggningen med elenergi Skulle kabeln generera mer reaktiv effekt aumln vad kunderna foumlrbrukar innebaumlr det att generatorn hamnar i den nedre halvan i bild 73 vilket innebaumlr att generatorn maringste konsumera reaktiv effekt Detta betyder att laringnga mellanspaumlnningskablar tillsammans med smaring effektuttag kommer bli en begraumlnsande faktor vid oumlverfoumlring av reservkraft i mellanspaumlnningelnaumltet

28

8 Beraumlkning av effektbehov och ledningslaumlngd Foumlr att faring en uppfattning om hur laringnga straumlckor elenergin fraringn reservkraftverken kan oumlverfoumlras presenteras i detta kapitel tvaring olika fall dels ett generellt dels ett verkligt naumlt Anledningen till att denna uppdelning aumlr gjord aumlr foumlr att foumlrst se hur laumlngden paring mellanspaumlnningsledningen paringverkar det mobila reservelverket generellt Det verkliga naumltet kommer sedan att ge en indikation paring hur det skulle se ut i ett naumlt daumlr vinsten hade varit stor om man kunde oumlverfoumlra reservkraften i mellanspaumlnningsnaumltet Foumlr att kunna goumlra noumldvaumlndiga beraumlkningar har tre olika program anvaumlnts Facilplus Spartial Excel och PSSE

81 Beraumlkningsprogram program

811 Facilplus Spatial

Facilplus Spatial aumlr ett naumltinformationssystem som anvaumlnds inom energibranschen och aumlr framtaget av ABB och Digpro AB Systemet finns i flera olika utfoumlrande beroende paring vad det ska anvaumlndas till Flera elnaumltsfoumlretag daumlribland EON Elnaumlt anvaumlnder sig av detta system som heter Facil SpatialE I systemet finns ett antal olika digitala kartor daumlr alla komponenter aumlr inritade enligt sina verkliga koordinater Paring EON Elnaumlt aumlr aumlven systemet kopplat till driftoumlvervakningssystemet Eldorado och affaumlrssystemet SAP I och med kopplingen till SAP finns noumldvaumlndiga kunduppgifter som t ex var kunden aumlr ansluten samt hur stor elfoumlrbrukningen aumlr per aringr Effektberaumlkning I Facilplus finns moumljligheten att goumlra effektberaumlkningar foumlr t ex en naumltstation Detta kan goumlras i och med att energifoumlrbrukningen per aringr finns att tillgaring via SAP Naumlr energifoumlrbrukningen per aringr aumlr kaumlnd kan belastningen P approximativt beraumlknas genom att anvaumlnda Velanders metod (Petterson och Blomqvist 1986)

WkWkPVelander sdot+sdot= 21 [ ]kW (81)

daumlr W energiuttaget aringrkWh k1 konstant k2 konstant Konstanterna k1 och k2 aumlr erfarenhetsmaumlssigt erharingllna konstanter som varierar mellan olika belastningar som beraumlknas med hjaumllp av maumltningar i befintligt elnaumlt I bilaga 1 visas EON Elnaumlts samtliga Velander konstanter foumlr alla deras kundkategorier Foumlr att sedan beraumlkna den reaktiva effekten Q anvaumlnds samband 82 nedan

ϕtansdot= PQ [ ]vark (82)

daumlr φ beraumlknas med hjaumllp av effektfaktorn cos φ som aumlr uppskattad foumlr olika typer kunder och varierar mellan 085-098 som kan ses i bilaga 1

29

812 Excel

Foumlr att se hur ett elnaumlt kommer att paringverka ett reservkraftverk behoumlver ett antal parametrar beraumlknas och det goumlrs i Excel I och med att elnaumltet till viss del aumlr foumlrenklat goumlrs endast beraumlkningar foumlr mellanspaumlnningsledningar och transformatorer Ledningar De parametrar som behoumlver beraumlknas foumlr mellanspaumlnningsledningarna aumlr resistansen Rledning reaktansen Xledning och susceptansen Bledning Hur dessa beraumlkningar aumlr gjorda visas i kapitel 53 Transformatorer Foumlr transformatorer behoumlvs enbart vaumlrde paring dess resistans RT och reaktans XT beraumlknas Hur dessa beraumlkningar aumlr gjorda visas i kapitel 6

813 Beraumlkningar PSSE

PSSE aumlr ett planeringsprogram foumlr elektrisk oumlverfoumlring som aumlr framtaget och utvecklat av Siemens PTI Foumlrsta utgaringvan av programmet kom 1976 och i dag anvaumlnds det i 123 laumlnder vaumlrlden oumlver (Siemens PTI 2006) Programmet har anvaumlnts till att rita upp och beraumlkna baringde verkliga och generella elnaumlt foumlr att paring ett tydligt saumltt kunna se hur laumlngden paring mellanspaumlnningsledningarna paringverkar ett mobilt reservkraftverk Naumlr beraumlkningar i PSSE goumlrs behoumlver en resistans R en reaktans X och en susceptans B anges foumlr varje ledning medan det raumlcker med en resistans och en reaktans foumlr transformatorerna Alla storheter maringste sedan goumlras om till enheten per unit (PU) Detta goumlrs enligt sambanden 83 84 85 nedan

2bas

basUP

U

SRR sdot= Ω [ ]UP (83)

2bas

basUP

U

SXX sdot= Ω [ ]UP (84)

2bas

basSUP

U

SBB sdot= [ ]UP (85)

Tillsammans med ledningarnas och transformatorernas inparametrar laumlggs lasten in paring laumlmplig skena Programmet aumlr uppbyggt saring att alla inparametrar anges i en sk sav-fil daumlr all data finns Till detta kopplas en schematisk bild daumlr elnaumltet ritas upp en sk sld-fil Naumlr sedan programmet ska utfoumlra beraumlkningarna saring synkroniseras de baringda filerna med varandra och resultaten presenteras i den schematiska bilden

30

Reaktivt effekttutag vid olika laster

-100

-80

-60

-40

-20

0

20

40

60

80

100

120

2 4 6 8 10

Ledningslaumlngd (km)

Reakti

vt

eff

ektu

ttag

(kvar)

Luftlednig P=150 kW

Kabel P=150 kW

Kabel P=100 kW

Kabel P=50 kW

82 Generellt elnaumlt

Foumlr att faring en god uppfattning om hur stort geografiskt omraringde ett mobilt reservkraftverk med varierande storlek kan hantera foumlr en given belastning har ett generellt elnaumlt anvaumlnts Det generella elnaumltet aumlr uppbyggt i PSSE enligt bild 81 nedan

Bild 81 Generellt elnaumlt uppbyggt i PSSE

Som kan ses i bild 81 ovan bestaringr det generella elnaumltet av en matande respektive en mottagande naumltstation som foumlrbinds med en mellanspaumlnningsledning I den matande naumltstationen har en relativt stor transformator installerats saring att den inte kommer att bli en begraumlnsande faktor I den mottagande naumltstationen aumlr transformatorn dimensionerad foumlr att klara lasten Som tidigare visats i rapporten aumlr det laumlngden paring mellanspaumlnningsledningen som kommer att spela en stor roll daring den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckningen ska bestaumlmmas Foumlr att tydligt visa storleksskillnaden i det kapacitiva bidrag som en kabel ger upphov till jaumlmfoumlrt med en luftledning har ovanstaringende naumlt ritats upp i PSSE Foumlr att PSSE ska kunna utfoumlra beraumlkningarna behoumlver ett antal parametrar matas in i programmet Dessa har beraumlknats i ett Excel-blad som visas i bilaga 3 Eftersom det mobila reservkraftverket inte kan absorbera reaktiv effekt aumlr den aumlr moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan dels beroende av hur mycket reaktiv effekt ledningen genererar dels hur stort det reaktiva effektuttaget ur anlaumlggningen aumlr Detta betyder att desto houmlgre reaktiva effektuttaget aumlr desto laumlngre aumlr moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan I exemplet nedan har den aktiva lasten satts till 50 100 respektive 150 kW och med en effektfaktor lika med 085 Resultaten fraringn beraumlkningarna visas i bild 82 nedan

Bild 82 Belastningsstorlekens inverkan paring den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan

31

Enligt EON Elnaumlts indelning av kundkategorier som presenteras i bilaga 1 kan det utlaumlsas att effektfaktorn foumlr de olika kundkategorierna varierar mellan 085 ndash 098 Genom att anvaumlnda effektfaktorn 085 som i exemplet ovan kommer lasten foumlrbruka relativt mycket reaktiv effekt vilket betyder att den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan kommer att bli laringng Hade daumlremot effektfaktorn 098 anvaumlnts skulle lasten i princip inte foumlrbruka naringgon reaktiv effekt alls vilket skulle minska den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan radikalt Anvaumlndandet av effektfaktorn 085 ger saringledes det mest gynnsamma fallet Hur stor inverkan effektfaktorn har paring den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan visas i bild 83 Raumlkneexemplet aumlr utfoumlrt paring samma saumltt som exemplet ovan foumlr kabeln med belastningen 50 kW Den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan har istaumlllet beraumlknats foumlr fyra olika effektfaktorer 085 090 095 och 098

Reaktivt effektuttag vid cos fi variation foumlr en kabel med belastningen 50 kW

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

1 2 3 4

Ledningslaumlngd (km)

Reati

vt

eff

ektu

ttag

(kvar)

cos fi=085

cos fi=090

cos fi=095

cos fi=098

Bild 83 Effektfaktorns inverkan paring den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan

821 Konsekvenser foumlr reservkraft

Som tydligt kan ses i bild 82 kommer kabeln generera avsevaumlrt mycket mer reaktiv effekt aumln luftledningen och daumlrmed minska den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan Det kan konstateras att storleken paring lasten och effektfaktorn kommer spela en stor roll daring den maximala oumlverfoumlringsstraumlckan foumlr kabeln ska bestaumlmmas Daumlrmed aumlr det svaringrt att ange naringgon generell laumlngdbegraumlnsning foumlr kabelalternativet men aumlr lasten saring laringg som 50 kW med effektfaktorn 085 kommer den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan vara mindre aumln tre kilometer Daumlremot foumlr luftledningen som endast genererar en liten maumlngd reaktiv effekt kommer inte storleken paring lasten och effektfaktorn vara avgoumlrande foumlr den maximala oumlverfoumlringsstraumlckan Med tanke paring att reservelverken fraringn ABB inte kan ta hand om naringgot reaktivt oumlverskott aumlr det sjaumllvklart av stor vikt att mellanspaumlnningsledningen inte genererar mer reaktiveffekt aumln vad lasten konsumerar Av detta generella exempel kan slutsatsen dras att smaring reaktiva uttag i kombination med laringnga mellanspaumlnningskablar kan komma begraumlnsa oumlverfoumlringsstraumlckan avsevaumlrt jaumlmfoumlrt med mellanspaumlnningsluftledningar

32

83 Verkligt elnaumlt

Foumlr att faring en ungefaumlrlig uppfattning om hur stort geografiskt omraringde ett mobilt reservkraftverk kan hantera foumlr en given belastning har aumlven beraumlkningar utfoumlrts foumlr ett verkligt naumlt Anledningen till detta aumlr att faring saring stor verklighetsfoumlrankring som moumljligt De mobila reservkraftverk som aumlr taumlnkta att anvaumlndas aumlr i storleksordningen 100 ndash 800 KVA vilket betyder att baringde lastuttaget och oumlverfoumlringsstraumlckan kommer att bli begraumlnsad Det verkliga elnaumltet kommer att ge en indikation paring hur det kan taumlnkas se ut i ett verkligt elnaumlt daumlr det reaktiva effektuttaget aumlr relativt litet och oumlverfoumlringsstraumlckan relativt laringng Eftersom de mobila reservkraftverken som aumlr taumlnkta att anvaumlndas aumlr relativt smaring effektmaumlssigt kommer de inte klara av de laster som farings i taumltorter om ett par naumltstationer kopplas samman De elnaumlt som kommer att ingaring i beraumlkningarna kommer daumlrfoumlr vara ett landsbygdsnaumlt daumlr belastningen aumlr laringg och utspridd oumlver ett stoumlrre geografiskt omraringde Det aumlr aumlven i landsbygd det aumlr mest intressant med reservkraft paring grund av avsaknaden av omkopplingsmoumljligheter Det elnaumlt som slutligen valdes i samraringd med Christer Eliasson naumltplanerare paring EON Elnaumlt var ett relativt nytt kabelnaumlt i Loumlnsboda (LBA) i nordoumlstra Skaringne daumlr EON Elnaumlt har foumlrberett ett par markstationer foumlr anslutning av mobil reservkraft (Eliasson 2006) Anledningen aumlr att belastningarna aumlr relativt smaring och foumlrdelade paring flera mindre transformatorstationer med litet stoumlrre inboumlrdes avstaringnd I ett saringdant naumlt som finns i LBA fack 4 kommer vinsten att bli stor om EON Elnaumlt endast behoumlver ansluta ett mobilt elverk istaumlllet foumlr sju Foumlr det utvalda kablade elnaumltet har beraumlkningar genomfoumlrts enligt den tidigare beskrivna beraumlkningsgaringngen Fraringn Facilplus har kartan med inritade ledningar och naumltstationer haumlmtas den visas i bilaga 4 Som kan ses paring kartan aumlr detta ett glesbyggdsomraringde med lite stoumlrre avstaringnd mellan naumltstationerna I bilaga 5 visas normalkopplingsschemat foumlr LBA fack 4 som tydligare visar hur naumltstationerna aumlr foumlrbundna med varandra I bilaga 6 visas det Excel-blad daumlr alla inparametrar som maringste anges i PSSE aumlr beraumlknade och sammanstaumlllda Naumlr beraumlkningen vaumll aumlr gjord i PSSE visas alla resultaten i de schematiska filerna se bilaga 7 Beraumlkningarna aumlr gjorda baringde foumlr elnaumltet saring som det ser ut i dag men aumlven paring samma elnaumlt daring all kabel ersatts med oisolerad samt isolerad luftledning med motsvarande ledningsarea Eftersom kapacitansen per kilometer aumlr i princip lika stor foumlr baringde oisolerad och isolerad luftledning kommer dessa anses vara likvaumlrdiga naumlr det gaumlller lednings reaktiva generering Baringda fallen har samma totala ledningslaumlngd vilken aumlr 6775 meter men som har naumlmnts tidigare skiljer luftledning sig aringt jaumlmfoumlrt med kabel daring det gaumlller generering av reaktiv effekt Resultatet presenteras i bild 84 nedan

33

LBA-fack 4

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90k

Va

r Kabel

Oisolerad luftledning

Isolerad luftledning

Bild 84 Reaktivt effektuttag i LBA ndash fack 4

Som kan ses i bild 84 ovan behoumlver generatorn endast generera knappt 20 kvar om det befintliga kabelnaumltet anvaumlnds vid topplast ty Velanders metod ger topplasten Vid laringglasttillfaumlllen exempelvis sommar skulle det reaktiva effektuttaget fraringn kunderna raumlcka till att taumlcka det reaktiva oumlverskottet fraringn kabeln Daumlrmed kan det haumlnda att vid vissa lasttillfaumlllen inte aumlr moumljligt att reservkraftsmata LBA fack 4 Skulle i staumlllet kabelnaumltet ersaumlttas med ett likvaumlrdigt luftledningsnaumlt kommer generatorn behoumlva generera drygt 80 kvar Anledningen till detta aumlr som sagts och visats tidigare att en kabel genererar avsevaumlrt mycket mer reaktiv effekt aumln en luftledning Skulle kablarna generera mer reaktiv effekt aumln vad kunderna foumlrbrukar skulle anlaumlggningen inte kunna anslutas till ett mobilt reservkraftverk Hade det daumlremot funnits reservelverk i laumlmplig storlek paring marknaden som hade kunnat undermagnetiseras och daumlr med att ta hand om det reaktiva oumlverskott som skapats av kablarna hade situationen varit en annan Som situationen aumlr i dag maringste en viss foumlrsiktighet tillaumlmpas daring lasten aumlr liten och oumlverfoumlringsstraumlckan aumlr lite laumlngre i ett kablat mellanspaumlnningsnaumltet Skulle daumlremot elnaumltet i LBA - fack 4 varit ett luftledningsnaumlt hade inte denna begraumlnsning funnits Sammanfattningsvis kan det i detta fall konstateras att det kablade elnaumltet aumlr att foumlredra framfoumlr mot luftledningsalternativet Laumlgre braumlnslekonsumtion samt moumljlighet till ett houmlgre aktivt effektuttag aumlr naringgra av foumlrdelarna

34

9 Ekonomisk jaumlmfoumlrelse Foumlr att faring en indikation paring hur det ekonomiska utslaget kommer att se ut daring ett mellanspaumlnningsnaumltet anvaumlnds foumlr oumlverfoumlring av reservkraft har ett raumlkneexempel staumlllts upp i det tidigare anvaumlnda elnaumltet LBA-fack 4 I exemplet har sju olika fall jaumlmfoumlrts med varandra dessa aumlr

bull Oisolerad luftledning utan reservkraft bull Oisolerad luftledning med reservkraft bull Isolerad luftledning utan reservkraft bull Isolerad luftledning med reservkraft bull Kabel utan reservkraft bull Kabel med reservkraft bull Befintlig luftledning som senare ersaumltts med kabel med reservkraft

Nedan visas en foumlrklaring till de parametrar som finns med i raumlkneexemplet Dessa aumlr uppdelade i fasta respektive roumlrliga kostnader vilka summeras ihop foumlr respektive fall De fasta kostnaderna aumlr summan av de aringrliga kapital- och underharingllskostnaderna medan de roumlrliga kostnaderna aumlr kostnader foumlr reservkraft samt avbrottsersaumlttning Dessa aumlr direkt beroende av det aktuella elnaumltets avbrotts- respektive felfrekvens I denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse har alla administrativa kostnader foumlrsummats och ingen haumlnsyn har tagits till hur varumaumlrket skadas av t ex laringnga elavbrott

91 Foumlrklaring till den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen

911 Fasta kostnader

Investeringskostnad per km Investeringskostnaden avser endast mellanspaumlnningsnaumltet vilken varierar mellan olika ledningstyper Kostnaderna aumlr haumlmtade ifraringn EBR (P1) 2006 I det verkliga elnaumltet (LBA) minskar ledningsarean laumlngre ut vilket det inte kommer tas naringgon haumlnsyn till i den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen daumlr samma area har anvaumlnts till hela straumlckan Anledningen till detta aumlr att kostnaden foumlr att garing upp eller ner ett steg i area foumlr respektive ledningstyp aumlr relativt liten Alla beraumlkningar har daumlrfoumlr gjorts foumlr en representativ ledningsarea 95 mm2 Total investeringskostnad Denna visar den totala investeringskostnaden foumlr hela ledningsstraumlckan det vill saumlga kostnaden per kilometer ledning garingnger det verkliga elnaumltets laumlngd (LBA) Kapitalkostnad Investeringskostnaden som goumlrs i ett elnaumlt genererar en kostnad foumlr det kapital som aumlr investerat EON Elnaumlt tillaumlmpar en kalkylraumlnta paring 8 procent

35

Aringrlig kostnad EON Elnaumlt skriver av sina anlaumlggningar paring 40 aringr vilket ger en aringrlig kostnad genom att dela investeringskostnaden med avskrivningstiden Underharingllskostnad Underharingllskostnaden foumlr baringde oisolerad - och isolerad luftledning aumlr satt till 2 procent av investeringskostanden Foumlr jordkabel aumlr den satt till 02 procent Summa fast aringrlig kostnad Denna kostnad visar vad den aringrliga fasta kostnaden kommer vara foumlr ett elnaumlt Denna inkluderar saringledes enbart avskrivningar och underharingllskostnader

912 Roumlrliga kostnader

Avbrottsfrekvens Denna beskriver hur maringnga avbrott en viss ledningstyp har per aringr och per 100 km ledning Foumlr oisolerad luftledning aumlr antalet fel uppdelat i kvarstaringende- respektive oumlvergaringende fel Kvarstaringende fel betyder att felet maringste aringtgaumlrdas fysiskt och behoumlver sektioneras bort foumlr reparation De kvarstaringende felen aumlr 2 stycken per aringr och 100 km ledning (Roos 2005) Oumlvergaringende fel kan exempelvis vara en aringterinkoppling som orsakats av ett traumld som stoumltt till en ledning vid blaringsigt vaumlder Eftersom de oumlvergaringende felen aumlr kortvariga kommer det aldrig bli aktuellt att ansluta reservkraft i samband med dessa fel Daumlrmed tas dessa fel inte med i avbrottsfrekvensen Foumlr isolerad luftledning har de kvarstaringende felen satts till tvaring tredjedelar av avbrottsfrekvensen foumlr oisolerad luftledning (Kristiansson 2006) Foumlr kabel aumlr antalet fel uppdelade i inre fel i kabeln t ex treeing och fel som aumlr orsakade paring grund av yttre aringverkan t ex graumlvskador Eftersom baringda typerna av fel kommer resultera i ett avbrott i elleveransen summeras dessa till en gemensam avbrottsfrekvens foumlr kabel Inre fel aumlr satt till 02 och yttre fel aumlr satt 04 vilket betyder att den gemensamma avbrottsfrekvensen aumlr satt till 06 fel per aringr och 100 km kabel (Roos 2005) Felfrekvens Felfrekvensen aumlr framtagen paring foumlljande saumltt samtliga kunder som drabbats av mellanspaumlnningsfel laumlngre aumln tre minuter hos Svensk Energis medlemsfoumlretag dvs DARWin rapporterade under 2004 har tagits fram Av dessa har 75 procent ansetts kunna haumlnfoumlras till landsbygdselnaumlt Ur denna aringterstaringende stora volym har de mellanspaumlnningsfel som orsakat utebliven elleverans i tidsintervallen 12-lt24 samt gt=24 timmar sorterats ut Antalet fel som oumlverstiger 24 timmar oavsett laumlngd aumlr saring faring att de har summerats i en enda grupp Genom att dividera summan utsorterade fel med samtliga fel erharinglls felfrekvensen foumlr respektive tidsintervall Som kan ses i raumlkneexemplet i bilaga 8 aumlr dessa mycket smaring

36

Avbrottsersaumlttning Avbrottskostnaden foumlr respektive tidsintervall aumlr tagen fraringn den tabell 21 i denna rapport Foumlr att baumlttre avspegla den verkliga bilden i LBA fack 4 har 50 av de 60 kunderna placerats i kategorin smaringhus 16 A och resterande 10 kunder i gruppen smaringhus 20 A Driftkostnad reservelverk och fast kostnad elverk Dessa kostnader aumlr tagna fraringn EON Elnaumlts egen utredning om reservkraftberedskap (NUT 051016-001) Baringda kostnadsposterna avser hyra av reservelverk som ansluts paring traditionellt saumltt det vill saumlga ett reservelverk till varje naumltstation I denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse har driftkostnaden antagits vara den samma daring ett mobilt reservkraftverk anvaumlnds och elenergin oumlverfoumlrs i mellanspaumlnningsnaumltet Den fasta kostnaden antas daumlremot vara en femtedel saring stor daring ett reservelverk i snitt antas kunna foumlrsoumlrja fem naumltstationer daring elenergin oumlverfoumlrs i mellanspaumlnningsnaumltet Drifttimmar felkategori Drifttimmarna avser de antal timmar som reservelverken aumlr i drift vid respektive felkategori Dessa drifttimmar aumlr uppskattade till en genomsnittligt rimlig tidsperiod Uppskattningen aumlr gjord saring att reservelverket har anslutits och boumlrjat leverera elenergi i snitt tvaring till fyra timmar innan naringgon kund har varit spaumlnningsloumls i 12 timmar Naumlr vaumll kunderna faringtt tillbaka elleveransen med hjaumllp av ett reservkraftverk kommer inte det skadade elnaumltet behoumlva aringterstaumlllas i funktionsdugligt skick snarast moumljligt Kopplas daumlremot inte ett reservelverk in och aringterupptar elleveransen maringste elnaumltet aringterstaumlllas till funktionsdugligt skick snarast Daumlrmed antas det att tiden foumlr aringterstaumlllning kommer vara laumlngre om inte ett reservkraftverk ansluts Paring grund av ovanstaringende resonemang anses reservelverkets drifttid i snitt vara laumlngre aumln den avbrottstid som farings om inte reservelverket anslutits Drifttimmarna aumlr bestaumlmda saring att reservelverket i snitt boumlrjar leverera elenergi 9 timmar efter felet uppkom och aumlr daumlrefter i drift hela tidsperioden i respektive felfrekvens det vill saumlga efter 12 respektive 24 timmar Antal fel per aringr som oumlverstiger 12 h i LBA - fack 4 Denna aumlr beraumlknad paring foumlljande saumltt

( )2412100

FFLL

AF +sdotsdot

aringr

st (91)

daumlr AF Avbrottsfrekvensen foumlr luftledning respektive kabel (st100kmaringr) LL Ledningslaumlngden avser LBA - fack 4 (km) F12 Felfrekvensen efter 12 h vid mellanspaumlnningsfel enligt Darwin

driftstoumlrningsstatistik 2004 Svensk Energi F24 Felfrekvensen efter 24 h vid mellanspaumlnningsfel enligt Darwin

driftstoumlrningsstatistik 2004 Svensk Energi

37

Avbrottskostnad Avbrottskostnaden avser den kostnad som uppstaringr pga fel i mellanspaumlnningsnaumltet varje aringr I alternativet utan reservkraft uppstaringr kostnaden genom avbrottsersaumlttning till de kunder som drabbats av elavbrott laumlngre aumln 12 timmar I alternativet med reservkraft uppstaringr kostnaden genom att reservkraft installeras och samtliga kunder aringterfaringr elleveransen Reservkraften som installeras har som sagts tidigare en fast och en roumlrlig kostand Avbrottskostnaden beraumlknas enligt nedan Utan reservelverk

( ) AKAFAFLL

AF sdotsdot+sdotsdotsdot 24241212100

(kraringr) (92)

Med reservelverk

( )

AKFKFFLL

AF

AKDKDTFDTFLL

AF

sdotsdot+sdotsdot

+sdotsdotsdot+sdotsdotsdot

)2412(100

24241212100 (kraringr) (93)

daumlr A12 avbrottskostnaden i LBA efter 12 h (kr) A24 avbrottskostnaden i LBA efter 24 h (kr) DK driftkostnad reservelverk (krh) AK antalet kunder i LBA (st) FK fast kostnad foumlr reservelverk per kund (kr) DT drifttid foumlr reservkraftverken (h)

913 Summa kostnader per aringr Denna kostnad aumlr framtagen genom att kostnaderna foumlr den fasta- och roumlrliga delen summerats Resultatet visar vilket av alternativen som aumlr det mest ekonomiskt gynnsamma

92 Resultat

Sjaumllva beraumlkningen aumlr gjord i Excel och visas i bilaga 8 I tabell 91 nedan visas en sammanstaumlllning av de fasta roumlrliga samt summa kostnader ifraringn den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen Beraumlkningen aumlr gjord foumlr sju stycken olika fall

1 Nybyggnation av oisolerad luftledning utan anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

2 Nybyggnation av oisolerad luftledning med anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

3 Nybyggnation av isolerad luftledning utan anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

4 Nybyggnation av isolerad luftledning med anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

38

5 Nybyggnation av jordkabelanlaumlggning utan anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

6 Nybyggnation av jordkabelanlaumlggning med anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

7 Befintlig avskriven luftledning staringr kvar 20 aringr foumlr att sedan ersaumlttas med jordkabel I detta fall foumlrlaumlngs avskrivningstiden med 20 aringr i foumlrharingllande till de sex tidigare fallen Reservkraft anvaumlnds vid oplanerade elavbrott under hela perioden

Tabell 91 Kostnadsjaumlmfoumlrelse Fasta kostnader

(kraringr)

Roumlrliga kostnader

(kraringr)

Summa kostnader

(kraringr)

Fall 1 54 200 2 54 202 Fall 2 54 200 5 54 205 Fall 3 64 300 2 64 302 Fall 4 64 300 4 64 304 Fall 5 48 400 1 48 401 Fall 6 48 400 2 48 402 Fall 7 39 900 3 39 903 Som kan ses i tabell 91 ovan aumlr de fasta kostnaderna avsevaumlrt mycket stoumlrre aumln de roumlrliga Anledningen till detta aumlr att andelen elavbrott som oumlverstiger 12 timmar aumlr utslaget paring 75 procent av alla elavbrott vilka daring blir vaumlldigt faring och orsakar daumlrmed smaring kostnader totalt sett Som kan ses i den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen aumlr det i dagslaumlget inte loumlnsamt i naringgot av fallen att anvaumlnda reservkraft vid oplanerade elavbrott Det ska dock poaumlngteras att efter 1 januari 2011 aumlr det inte laumlngre tillaringtet att oplanerade elavbrott oumlverstiger 24 timmar Landets naumltaumlgare kommer daring inte kunna jaumlmfoumlra kostnader foumlr t ex reservkraft med kostnader foumlr avbrottsersaumlttning De kommer istaumlllet att bli tvungna att hitta loumlsningar som undviker dessa laringngvariga elavbrott Reservkraft i mellanspaumlnningsnaumlt erbjuder en saringdan loumlsning Som kan ses i denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse aumlr det mest loumlnsamt att laringta befintlig avskriven luftledning staring kvar 20 aringr som sedan ersaumltts med kabel foumlljt av att direkt ersaumltta samma luftledning med kabel Baringda dessa alternativ foumlrutsaumltter att ledningen aumlr framdragen saring att det paring ett enkelt saumltt garingr att foumlrlaumlgga kabeln i marken Om inte saring aumlr fallet kommer detta kostnadsbilden se annorlunda ut Med denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse kan det till sist konstateras att det kommer bli dyrare att ansluta reservkraft till de kunder som drabbas av elavbrott laumlngre aumln 12 timmar aumln att betala ut avbrottsersaumlttning fram t o m 1 januari 2011 foumlr exemplet LBA fack 4

39

10 Slutsatser

101 Slutsatser

Innan ett mobilt reservkraftverk ansluts till ett lansbyggdselnaumlt aumlr det viktigt att kaumlnna till hur stor den reaktiva genereringen fraringn det aktuella elnaumltet aumlr Hur stort det reaktiva bidraget aumlr beror paring hur stor den kapacitiva genereringen aumlr i elnaumltet Denna aumlr framfoumlrallt beroende av kabelnaumltets laumlngd desto laumlngre ju stoumlrre blir den kapacitiva genereringen Skillnaden mellan luftledning och kabel aumlr i dessa sammanhang stora och det maringste tas i beaktande innan ett mobilt reservkraftverk ansluts En kabel genererar avsevaumlrt mycket mer reaktiv effekt aumln en luftledning oavsett om luftledningen aumlr isolerad eller inte Problemet som kan uppstaring i ett kabelnaumlt aumlr att kablarna genererar mer reaktiv effekt aumln vad de anslutna kunderna foumlrbrukar Detta aumlr inget problem saring laumlnge det finns ett oumlverliggande elnaumlt som kan ta hand om det reaktiva oumlverskottet Naumlr det oumlverliggande naumltet kopplas bort och ett mobilt reservkraftverk ansluts maringste detta ensamt kunna ta hand om ett eventuellt reaktivt oumlverskott Reservkraftverk som klarar att absorbera reaktiv effekt finns inte paring marknaden i dag Daumlrmed kommer inte ett mobilt reservkraftverk att kunna anslutas till ett elnaumlt som genererar mer reaktiv effekt aumln vad de anslutna kunderna foumlrbrukar Denna risk finns enbart i kablade elnaumlt daumlr oumlverfoumlringsstraumlckan aumlr laringng och lasten relativt laringg Det aumlr svaringrt att ange naringgon generell laumlngdbegraumlnsning men aumlr lasten saring laringg som 50 kW med effektfaktorn 085 kommer den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan vara mindre aumln tre kilometer Enligt den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen som aumlr gjord i rapporten kan det konstateras att det i-dagslaumlget aldrig aumlr loumlnsamt att ansluta reservkraftverk vid ett elavbrott i LBA fack 4 Anledning till detta aumlr att den avbrottsersaumlttningen som kunder har raumltt till som varit drabbade av ett elavbrott laumlngre aumln 12 timmar aumlr laumlgre aumln den kostnad som uppstaringr daring mobila reservelverk ansluts i vaumlntan paring att felet ska bli aringtgaumlrdat Fraringn och med den 1 januari 2011 kommer det dock inte vara tillaringtet att oplanerade elavbrott aumlr laumlngre aumln 24 timmar vilket goumlr att naumltaumlgarna senast vid denna tidpunkt maringste se till att dessa laringngvariga elavbrott undviks Detta goumlr att oumlverfoumlring av mobilreservkraft i mellanspaumlnningsnaumltet kan komma bli en intressant och anvaumlndbar teknik de naumlrmsta aringren foumlr landets alla naumltaumlgare Sammanfattningsvis kan slutsatserna sammanfattas i ett antal punkter

bull Laringnga kabellaumlngder tillsammans med relativt smaring effektuttag kan generera ett oumlverskott av reaktiv effekt

bull Det finns idag inget reservkraftverk paring marknaden som kan absorbera reaktiv effekt vilket kan komma att begraumlnsa den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan

bull Fram till och med den 1 januari 2011 aumlr det troligen inte loumlnsamt att ansluta reservkraft vid ett elavbrott

bull Fraringn och med den 1 januari 2011 kommer det inte laumlngre vara tillaringtet att oplanerade elavbrott oumlverstiger 24 timmar

40

bull Oumlverfoumlring av reservkraft i mellanspaumlnningsnaumltet kan komma bli en intressant och anvaumlndbar teknik i farmtiden

102 Fortsatt arbete

I denna rapport har det foumlrutsatts att selektiviteten och utloumlsningsvillkor i elnaumlten fungerar paring avsett vis Fortsatta studier inom detta omraringde kan vara att laumlgga in fel paring olika platser i det elnaumltet som ansluts till ett mobilt reservkraftsaggregat och paring saring vis kontrollera att utloumlsningsvillkor och selektivitet fungerar paring ett tillfredstaumlllande sett I denna rapport aumlr grundtanken att ett enda mobilt reservkraftverk ska foumlrsoumlrja en mindre grupp naumltstationer vid ett elavbrott En intressant utveckling skulle vara att titta paring hur olika kraftslag som t ex mobil reservkraft tillsammans med smaringskalig vindkraft skulle kunna samverka En samverkan mellan olika kraftslag skulle med stor sannolikhet skapa nya foumlrutsaumlttningar foumlr smaringskalig ouml-drift Ytterligare fraringgestaumlllningar som skulle behoumlva utredas aumlr hur elkvaliteacuten paringverkas i ett ouml-driftsnaumlt Haumlr skulle det vara intressant att se hur olika typer av kraftkaumlllor enskilt paringverkar elkvaliteacuten samt hur flera kraftkaumlllor som samverkar paringverkar elkvaliteacuten Naumlr mobila reservelverk ansluts i en naumltstation foumlr t ex underharingllsaringtgaumlrder goumlrs detta i princip uteslutande genom att spaumlnningen bryts under in- och urkopplingstiden Detta genererar tvaring planerade elavbrott som maringste aviseras till alla beroumlrda kunder Dessa planerade elavbrott skulle kunna undvikas om en fasningsutrustning anvaumlnts vid inkopplingen Paring detta saumltt skulle landets alla naumltaumlgare paring ett enkelt saumltt kunna goumlra t ex underharingllaringtgaumlrder utan att naringgra kunder behoumlver drabbas av elavbrott Detta aumlr ett omraringde som kaumlnns viktigt och borde utredas Vad som aumlven aumlr av intresse foumlr framtiden aumlr att ta fram riktlinjer foumlr hur mobil reservkraft i mellanspaumlnningsnaumlt ska hanteras Naringgon form av regelverk som branschen kan ta till sig och arbeta efter hade underlaumlttat anvaumlndandet inom detta omraringde

41

11 Referenser [1] Alfredsson Alf Cronqvist Anders (1996) ElkrafthandbokenElmaskiner [2] Andersson Leif Blomqvist Hans (1997) Elkraftsystem del 1 [3] Birkouml Thomas (2005) bilder paring olika typer av luftledning

httpwwwsofnetorgindexasplev=2593amptyp=1 adressen kontrollerad 2006-07-10

[4] Elektroskandia (2006) Bild paring en 3-ledare mellanspaumlnnings kabel

httpwwwelektroskandiasecatalogaspxcid=70amphid=969ampuid=4710amppid=21518pnlPDetails adressen kontrollerad 2006-07-10

[5] Elforsk (1995) EBR Mobila Reservkraftverk utgiven av Elforsk [6] Eliasson Christer (2006) EON Elnaumlt Sverige AB Lokalnaumltsplanerare

personligt samtal 2006-06-28 [7] Energimarknadsinspektionen (2006) Naumltanslutningar och avgifter

httpwwwenergimarknadsinspektionensetemplatesPage____44aspx adressen kontrollerad 2006-07-11

[8] Energimyndigheten (2005) Utveckling av naumltpriser 1 jan 1997 - 1 jan 2005

Publikationen tillgaumlnglig paring httpwwwstemseWEBSTEMEx01SwensfPageGenerator01OpenAgentampSearchType=2ampAll=True adressen kontrollerad 2006-08-02

[9] GENETECH (2006) Bild paring reservelverk

httpwwwgenetechseseprodmobilahtml adressen kontrollerad 2006-08-01

[10] Hagelin Carl-Goumlran (2006) ABB Reservkraft Vaumlsterarings personligt samtal

2006-07-25 [11] Hjalmar Peter (2005) Utredning om mobil reservkraft EON Elnaumlt

NUT-050524-021

42

[12] Johansson Jonas (2006) PhD Student IEA Lunds Tekniska Houmlgskola personligt samtal 2006-11-09

[13] Kristiansson Gert (2006) delprocessledare foumlr anlaumlggningsprojekt paring EON

Elnaumlt [14] Krynell Julius (2006) Reservkraftsansvarig EON Elnaumlt Sverige AB

personligt samtal 2006-08-11 [15] Lindahl Sture (2006) Professor IEA Lunds Tekniska Houmlgskola personligt

samtal 2006-11-09 [16] Melin Ulf (2006) EON Elnaumlt Sverige AB Kundansvarig paring

marknadsenheten personligt samtal 2006-08-18 [17] Onninens produktkatalog 2006) finns tillgaumlnglig paring

httpwwwonninensedownload184218cb10a83f43c2780001132Flik_2_Elnatsmaterielpdf adress kontrollerad 2006-08-15

[18] Petterson Aringke- Blomqvist Hans (1986) Elkraft teknisk handbok del 1

Allmaumln del [19] Regeringskansliet (2006) Nya regler om leveranssaumlkra elnaumlt

httpwwwregeringensesbd108a57260 adress kontrollerad 2006-06-08 [20] Roos Fredrik (2005) lic-avhandling Electricity Supply Reliability [21] Samuelsson Olof (2006) Docent IEA Lunds Tekniska Houmlgskola personligt

samtal 2006-08-23 [22] SCB (2002) Energiundersoumlkning foumlr jordbruket avseende 2002

httpw36scbsestatistikOVOV0020_dokumentEnergiundersokning_2002doc adress kontrollerad 2006-07-04

[23] Siemens PTI (2006) Information om PSSE

httpwwwpti-uscomptisoftwarepsseindexcfm adressen kontrollerad 2006-07-20

43

[24] Statens energimyndighet (2005) Erfarenheter efter Gudrun - Reservkraft prioritering och ouml-drift med reservkraft ER 200532 Publikationen finns tillgaumlnglig paring httpwwwstemseWEBSTEMEx01SwensfPageGenerator01OpenAgentampSearchType=2ampFuncParm1=11ampFuncParm2=1ampSearchString=gudrunampSearchStringFromDate=ampSearchStringToDate=ampAll=True adressen kontrollerad 2006-08-02

[25] Stenborg Bertil (1997) Elkraftsystem del 1 [26] Svenska Kraftnaumlt (2005a) Svenska Kraftnaumlts verksamhet

httpwwwsvksewebPageaspxid=2221 adress kontrollerad 2006-06-07 [27] Svenska Kraftnaumlt (2005b) Svenska Kraftnaumlts aringrsredovisning 2005

httpwwwsvksewebPageaspxid=5242 adress kontrollerad 2006-08-11

44

12 Appendix Bilaga 1 Eon elnaumlts indelning av olika kundkategorier med avseende paring Velanderkonstanter och effektfaktor Bilaga 2 Matlabkod som anvaumlnts till raumlkneexemplet vid jaumlmfoumlrelsen mellan luftledning och kabel Bilaga 3 Beraumlkning av inparametrar till PSSE foumlr det generella naumltet Bilaga 4 Geografiskt karta oumlver LBA fack 4 haumlmtade fraringn Facilplus Bilaga 5 Normalkopplingsschema LBA fack 4 Bilaga 6 Beraumlkning av inparametrar till PSSE foumlr det verkliga naumltet Bilaga 7 Resultaten fraringn beroumlkningen i det verkliga naumltet visat i en schemarisk bild Bilaga 8 Beraumlkningar gjorda foumlr den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen Bilaga 9 Tabell oumlver ABBs standardtransformatorer

V elander-konstant k1

V elander-kons tant k2

Foumlrbruknings-staumllletyp

U ppvaumlrm nings-kod

T ext D C O N ST1 D C O N ST2

C O SFI

B lank t O ALLM AumlN KU R VA 0000286 00133 09Industri ED M IN D R E IN DU STR IER M ED ELVAumlR M E 0000368 00497 092Industri EVL M IN D R E IN DU STR IER M ED ELVAumlR M E 0000368 00497 092Industri O M IN D R E IN DU STR IER U TAN ELVAumlR M E 000029 01017 085Industri U E M IN D R E IN DU STR IER U TAN ELVAumlR M E 000029 01017 085Industri VPA M IN D R E IN DU STR IER U TAN ELVAumlR M E 000029 01017 085Industri VPE M IN D R E IN DU STR IER M ED ELVAumlR M E 0000368 00497 092JO R D BR U K ED LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K EO LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K EVL LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K O LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K U E LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K VPA LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K VPE LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K VPJ LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09LG H M EO FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097LG H M U E FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093SH ED D IR EKTEL AumlLD R E AumlN ELAK 0000308 00111 098SH EO D IR EKTEL ELAK 0000408 00126 098SH EVL ELPAN N A KO N VER TER IN G 0000319 00187 096SH U E T YPKU R VO R R EN H U SH AringLLSEL 0000286 00133 09SH VPA VAumlR M EPU M P -FR AringN LU FT (V ID LAringG A T EM P N YT TJAS EJ ELVAumlR M E) 0000384 00164 093SH VPE VAumlR M EPU M P -U TELU FT M ED ELV (V ID LAringG A TEM P N YTT JAS ELVAumlR M E) 0000536 00161 097SH VPJ VAumlR M EPU M P - YTJO R D (O M VP EJ KLAR AR VAumlR M EN N YT TJAS EJ ELVAumlR M E) 0000314 00144 093Ouml VR ED O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - M ED ELVAumlR M E 0000402 00286 096Ouml VR EVL O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09Ouml VR O O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09Ouml VR U E O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09Ouml VR VPA O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09FAST Blank t ALLM AumlN KU R VA 0000286 00133 09FAST ED FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097FAST EO FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097FAST EVL FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097FAST O FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST O FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST U E FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST VPA FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST VPE FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097

I SAP IS-U

Bilaga 1 Indelning av kundkategorier

Bilaga 1 forts Velander-konstant k1

Velander-konstant k2

Foumlrbruknings-staumllletyp

Uppvaumlrmnings-kod

Text DCONST1 DCONST2

COSFI

FAST VPJ FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093KOLL Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09KOLL ED FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL EO FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL EVL FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL UE FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093KOLL VPA FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093KOLL VPE FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL VPJ FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093GBEL Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09OMAumlT Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09MAST Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09TILLF Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09TILLF ED DIREKTEL AumlLDRE AumlN ELAK 0000308 00111 098TILLF EO ELPANNA KONVERTERING 0000319 00187 096TILLF EVL ELPANNA KONVERTERING 0000319 00187 096TILLF O TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF UE TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF VPA TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF VPE TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF VPJ TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09HAND ED KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND EO KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND EVL KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND O KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND UE KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND VPA KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND VPE KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND VPJ KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09FH ED SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH EO SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH EVL SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH O SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH UE SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH VPA SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH VPE SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH VPJ SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098

I SAP IS-U

Bilaga 2 Matlabkod kabel u=11000 Langd=10 area=95 L=031 induktans [mHkm] fi=318 cos fi=085 ra=28264 resistiviteten i msp-kablen (AL) [ohmmm^2km] C=03310^-6kapacitansen i en 95mm^2 12 kV kabel Ericssons kabelhandbok R=(raarea)Langd ledar resistansen i punkten [ohm] Ericssons kabelhandbok XL=2pi50L10^-3Langd induktiva reaktansen i punkten [ohmkm] Ericssons kabelhandbok Qc2=2pi50(C2)u^2Langd kapacitansen som skapas i halva msp-kabeln [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 30 P=(5010^3) Aktivt effekt i punkten 5 [W] S=Pcos((fipi)180)skenbar effekt i punkten 5 [VA] Q=(S^2-P^2)^(12)reaktiv effekt i punkten 5 [VAr] Pf=R(Pu)^2+R((Q-Qc2)u)^2 Foumlrlust av aktiv effekt i hsp-kabel [W] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 31 Qf=XL(Pu)^2+XL((Q-Qc2)u)^2-(2Qc2) Foumlrlust av reaktiv effekt i msp-kabel [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 33 QnettoKabel=Q+Qf Luftledning Lluft=1085 XLluft=2pi50Lluft10^-3Langd Cluft=000910^-6 Qc2luft=2pi50(Cluft2)u^2Langd kapcitansen som skapas i halva hsp-luftledningen [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 30 PfLuft=R(Pu)^2+R((Q-Qc2luft)u)^2 Foumlrlust av aktiv effekt i hsp-kabel [W] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 31 QfLuft=XLluft(Pu)^2+XLluft((Q-Qc2luft)u)^2-(2Qc2luft) Foumlrlust av reaktiv effekt i hsp-kabel [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 33 QnettoLuft=Q+QfLuft

Ubas (kV) 11Sbas (MVA) 10

Kabel AXKJ 39525

Laumlngd=2 km Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 2 064 031 0194779 00000003 00001885 00528926 00160974 00022808

Laumlngd=4 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 4 128 031 0389557 00000003 0000377 01057851 00321948 00045616

Laumlngd=6 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 6 192 031 0584336 00000003 00005655 01586777 00482923 00068424

Laumlngd=8 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 8 256 031 0779115 00000003 0000754 02115702 00643897 00091232

Laumlngd=10 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 10 32 031 0973894 00000003 00009425 02644628 00804871 0011404

Luftledning FeAl 99

Laumlngd=2 km Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 2 0672 1126 0707487 61E-09 3833E-06 00555372 005847 4638E-05

Laumlngd=4 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 4 1344 1126 1414973 61E-09 7665E-06 01110744 01169399 9275E-05

Laumlngd=6 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 6 2016 1126 212246 61E-09 115E-05 01666116 01754099 00001391

Laumlngd=8 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 8 2688 1126 2829947 61E-09 1533E-05 02221488 02338799 00001855

Laumlngd=10 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 10 336 1126 3537433 61E-09 1916E-05 0277686 02923499 00002319

Bilaga 3 Generellt naumlt

Bilaga 3 forts

Transformatorer

Maumlrkeffekt (MVA) Kopplingsart Maumlrksp (kV) er () ex () ez () R (ohm) X (ohm) R (pu) X (pu)

1 [MATSTAT_LSP04200] 2 [MATSTAT_MSP11000] 08 Dyn 11 11 0 52 52 0 7865 0 0653 [MOTSTAT_MSP11000] 4 [MOTSTAT_LSP04200] 02 Dyn 11 11 0 38 38 0 2299 0 19

Belastningar

P (MW) Q (Mvar) (effekfaktor = 085) Detta aumlr baumlsta scenario005 003101 0062015 0093

Bilaga 4 Geografisk karta oumlver LBA fack 4 haumlmtad fraringn Facilplus

Naumltstationer kopplade till mobilt reservkraftverk

500 m

Foumlrdelningsstation (LBA)

Placering och anslutning av mobilt reservelverk

Bilaga 5 Normalkopplingsschema LBA fack 4

Bilaga 6 Verkligt naumlt

Ubas (kV) 11Sbas (MVA) 10

Ledningar (kabel) En-ledare triangel

Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [LBA-097_MSP 11000] 3 [LBA-049_MSP 11000] AXCEL 39525 202 06464 031 01967265 00000003 0000190381 00534215 00162584 0002303604 3 [LBA-049_MSP 11000] 4 [LBA-050_MSP 11000] AXCEL 39525 183 05856 031 01782226 00000003 0000172473 00483967 00147291 0002086929 4 [LBA-050_MSP 11000] 5 [LBA-070_MSP 11000] AXCEL 32510 076 0912 038 00907292 000000019 453646E-05 00753719 00074983 0000548912 5 [LBA-070_MSP 11000] 6 [LBA-093_MSP 11000] AXCEL 15016 0745 0477545 041 00959599 000000023 538312E-05 00394665 00079306 0000651357 6 [LBA-093_MSP 11000] 7 [LBA-098_MAP 11000] AXCEL 32510 076 0912 038 00907292 000000019 453646E-05 00753719 00074983 0000548912 7 [LBA-098_MAP 11000] 8 [LBA-053_MSP 11000] AXCEL 32510 066 0792 038 00787911 000000019 393956E-05 00654545 00065117 0000476686

6775

LBA -Fack 4 Luftledning

Ledningar (Luftldning) Fasplacering horisontell

Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu) 2 [LBA-097_MSP 11000] 3 [LBA-049_MSP 11000] FeAl 99 202 067872 1126 07145615 61E-09 387107E-06 00560926 00590547 4684E-05 3 [LBA-049_MSP 11000] 4 [LBA-050_MSP 11000] FeAl 99 183 061488 1126 06473503 61E-09 350696E-06 00508165 00535 424342E-05 4 [LBA-050_MSP 11000] 5 [LBA-070_MSP 11000] FeAl 31 076 08132 1173 02800667 61E-09 145644E-06 00672066 0023146 17623E-05 5 [LBA-070_MSP 11000] 6 [LBA-093_MSP 11000] FeAl 49 0745 049915 1173 02745391 61E-09 14277E-06 00412521 00226892 172751E-05 6 [LBA-093_MSP 11000] 7 [LBA-098_MAP 11000] FeAl 31 076 08132 1173 02800667 61E-09 145644E-06 00672066 0023146 17623E-05 7 [LBA-098_MAP 11000] 8 [LBA-053_MSP 11000] FeAl 31 066 07062 1173 02432158 61E-09 126481E-06 00583636 00201005 153041E-05

6775

Bilaga 6 forts

Transformatorer

Maumlrkeffekt (MVA) Kopplingsart Maumlrksp (kV) er () ex () ez () R (ohm) X (ohm) R (pu) X (pu)

1 [LBA-097_LSP 04200] 2 [LBA-097_MSP 11000] 0315 Dyn 11 11 114 412 4274809937 438 1583 036 131 3 [LBA-049_MSP 11000] 301 [LBA-049_LSP 04200] 01 Dyn 11 11 145 373 4001924537 17545 45133 145 373 4 [LBA-050_MSP 11000] 401 [LBA-050_LSP 04000] 02 Dyn 11 11 13 378 3997299088 7865 22869 065 189 5 [LBA-070_MSP 11000] 501 [LBA-070_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 6 [LBA-093_MSP 11000] 601 [LBA-093_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 7 [LBA-098_MAP 11000] 701 [LBA-098_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 8 [LBA-053_MSP 11000] 801 [LBA-053_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668

Belastningar

P (MW) Q (Mvar) Antal kunder (st)

LBA-097 00108 00044 6LBA-049 00497 0025 14LBA-050 00587 00232 15LBA-070 00356 00103 7LBA-093 00061 00029 2LBA-098 00127 00036 7LBA-053 00299 00063 9

Totalt 02035 00757 60

Bilaga 7 Resultaten fraringn det verkliga elnaumltet

Bilaga 7 forts

Laumlngd LBA (km) 667 Avskrivningstid led (aringr) 40 Avskrivningstid ledning (aringr) 60Antal kunder (st) 60

Luftledning (blank) Luftledning (belagd) KabelUtan reservkraft Med reservkraft Utan reservkraft Med reservkraft Utan reservkraft Med reservkraft Luft 20aringr+ kabel 40 aringr

Fasta kostnader

Investeringskostnad per km (krkm) (mellanspaumlnningsnaumltet) 173000 173000 205000 205000 250000 250000 250000Total investeringskostnad (kr) 1153910 1153910 1367350 1367350 1667500 1667500 1667500Kapitalkostnad 8 92313 92313 109388 109388 133400 133400 133400Aringrlig kostnad (kr) 31156 31156 36918 36918 45023 45023 30015

Underharingllskostnad (kraringr) 230782 230782 27347 27347 3335 3335 9916

Summa fast aringrlig kostnad (kraringr) 54234 54234 64265 64265 48358 48358 39931

Roumlrliga kostnader Avbrottsfrekvens (antal fel(100 km aringr)) 2 2 1333333333 1333333333 06 06 1066666667

F 12 (felfrekvens efter 12 timmar) 0000162 0000162 0000162 0000162F 24 (felfrekvens efter 24 timmar) 0000083 0000083 0000083 0000083F 48 (felfrekvens efter 48 timmar) 0000000 0000000 0000000 0000000F 72 (felfrekvens efter 72 timmar) 0000000 0000000 0000000 0000000

Avbrottsersaumlttning efter 12 timmar (krkund) 800 800 800 800Avbrottsersaumlttning efter 24 timmar (krkund) 1765 1765 1765 1765Avbrottsersaumlttning efter 48 timmar (krkund) 2719 2719 2719 2719Avbrottsersaumlttning efter 72 timmar (krkund) 4007 4007 4007 4007

Driftskostnad reservelverktimme och kund (krh) 625 625 625 625Fast kostnad elverk (transport osv) (krkund) 1320 1320 1320 1320

Drift timmar felkategori F 12 (h) 15 15 15 15Drift timmar felkategori F 24 (h) 36 36 36 36Drift timmar felkategori F 48 (h) 60 60 60 60Drift timmar felkategori F 72 (h) 100 100 100 100

Antalet fel per aringr som oumlverstiger 12 h i LBA-fack 4 (staringr) 000003 000002 000001Avbrottskostnad (kraringr) 221 531 148 354 066 223 283

Summa kostnader per aringr (kraringr) 5423598 5423908 6426693 6426899 4835816 4835973 3993390

Bilaga 8 Ekonomi

Bilaga 8 forts

DARWin driftstoumlrningsstatistik 2004 Svensk energi

12 kV 24 kV SummaSumma (75)Totalt antal drabbade kunder lt 3 min (st) 2640403 1011406 3651809 2738857Totalt antal fel lt 3 min (st) 2827 13923 16750

Totalt antal drabbade kunder 12 - lt 24 h (st) 383 61 444Totalt antal drabbade kunder gt 24 h (st) 200 28 228

Andel drabbade kunder 12 - lt 24 h 162E-04Andel drabbade kunder gt 24 h 832E-05

Andel drabbade kunder 12 - lt 24 h () 00122Andel drabbade kunder gt 24 h () 00062

Antal drabbade kunder per MSP fel lt 3minl (st) 21802

Bilaga 9 ABBs standardtransformatorer

12

Den skenbara effekten beraumlknas enligt sambandet nedan

ϕcos

PS = [ ]VA (41)

Bild 41 ovan kallas vanligen foumlr effekttriangeln och i den raumlknas den reaktiva effekten Q positiv foumlr laster av induktiv karaktaumlr medan den raumlknas negativ foumlr laster av kapacitiv karaktaumlr Det aumlr viktigt att kaumlnna till att kunderna genom sin last ger upphov till reaktiv effekt av induktiv karaktaumlr medan ledningar med houmlgre spaumlnning ger upphov till reaktiv effekt av kapacitiv karaktaumlr Kundernas last kommer till en viss graumlns variera oumlver dygn ocheller saumlsong mycket beroende paring typ av uppvaumlrmningssystem Variationen oumlver dygnet spelar en mindre roll eftersom reservelverket alltid maringste hantera det maximala effektuttaget under dygnet Detta foumlr att det skulle bli oharingllbart att koppla in och ur laster manuellt under dygnet beroende paring lastsituationen Aumlr daumlremot en stor del av kunderna som ansluts till reservkraftverket elvaumlrmekunder kommer belastning emellertid att skilja sig aringt oumlver aringret

41 Motorstart

411 Direktstartad asynkronmotor

En motor ger upphov till en stor startstroumlm till skillnad fraringn t ex en el-patron som vaumlrmer en villa Detta betyder att ett reservelverk maringste kunna generera denna houmlga startstroumlm aumlven om detta enbart behoumlvs under naringgra faring sekunder Aumlr inte detta moumljligt blir foumlljden att reservkraftverkets oumlverlastskydd automatiskt fraringnkopplar lasten Startstroumlmmen vid direktstart av asynkronmotorer ligger vanligtvis i intervallet 25 - 8 garingnger motorns maumlrkstroumlm Vid normal drift daring naumltstationen aumlr ansluten till ett starkare naumlt finns det regler foumlr hur stor motor som faringr direktstartas Elleverantoumlrerna foumlreskriver vanligtvis att en kortsluten trefasmotor inte faringr direktstartas om maumlrkeffekten oumlverstiger 4 kW vid kontinuerlig drift Specialtillstaringnd kan dock farings foumlr direktstart av stoumlrre motorer (Alfredsson och Cronqvist 1996) EBR (El-byggnadsrationalisering) aumlr ett system foumlr rationell planering byggnation och underharingll av eldistributionsanlaumlggningar 04 ndash 145 kV som drivs av representanter fraringn Svensk Energis medlemsfoumlretag De har skapat tumregler paring hur stora motorer som faringr startas i ett elnaumlt som reservkraftsmatas Dessa regler aumlr taumlnkta att anvaumlndas foumlr att uppskatta noumldvaumlndig generatorstorlek vid en tillaringten spaumlnningssaumlnkning av 15 av nominell spaumlnning Beroende paring vilken startutrustning som finns till motorn aumlr kravet paring startstroumlmmens storlek olika (Elforsk 1995) Tumregler foumlr hur stor motorn faringr vara avseende storleken paring generator ges nedan Foumlr en motor med stjaumlrntriangelstart och vid anvaumlndning av mjukstart Motorns maumlrkeffekt i kW 3 lt Generatorns maumlrkeffekt i kVA

13

Foumlr en motor med direktstart Motorns maumlrkeffekt i kW 9 lt Generatorns maumlrkeffekt i kVA Skulle det finnas flera motorer som kan komma att starta samtidigt ska moumljlighet till foumlrregling mot samtidig start undersoumlkas Exempel paring stoumlrre motorer som kan taumlnkas finnas ute hos kunder i glesbyggd aumlr t ex lantbrukarnas bevattningspumpar som enbart anvaumlnds under naringgra maringnader paring sommaren Dessa bevattningspumpar varierar i storlek och kan i vissa fall ha en effekt paring 75 kW vilket i saring fall skulle kraumlva att generatorn kan producera en aktiv effekt motsvarande 675 kW om motorn aumlr direktstartad Eftersom denna enskilda pump kommer att ta stor effekt i anspraringk och paring saring vis kraumlva att reservkraftverket aumlr kraftigt oumlverdimensionerat foumlr att klara startstroumlmmen aumlr det laumlmpligt att ha naringgon form av restriktioner vid bevattning Detta gaumlller inte enbart bevattningspumpar som aumlr ansluta till elnaumltet utan alla stoumlrre motorer

14

5 Distributionsledningar Distributionsledningar finns i flera olika utfoumlranden daumlr ledar- och isolationsmaterial aumlr olika Generellt kan dessa dock delas in i kategorierna luftledningar och kabel

51 Luftledningar

Luftledningar kan generellt delas upp i tvaring olika typer oisolerad och isolerad lina vilka finns i tvaring olika materialutfoumlranden aluminium (AL) och aluminium med jaumlrnkaumlrna (FeAl) I mycket saumlllsynta fall kan aumlven kopparlina (Cu) foumlrekomma

511 Oisolerad luftledning

Oisolerad luftledning har inte ett skyddande houmllje runt respektive lina utan faumlsts direkt paring isolatorn som utgoumlr isolation mellan lina och stolpe Detta goumlr att ledningen aumlr kaumlnslig mot yttre faktorer saringsom vaumlder vind faringglar osv En vanligt foumlrekommande dimension paring linan aumlr 99 mm2 vilken har en total ytterdiameter paring 128 mm (Onninen 2006) Ett exempel paring en oisolerad lina visas i bild 51 nedan

Bild 51 Oisolerad lina (Birkouml 2005)

512 Isolerad luftledning

Isolerad luftledning aumlr upphaumlngd paring samma saumltt som oisolerad luftledning men har aumlven ett skyddande houmllje runt respektive lina i form av en tunnare plastbelaumlggning Houmlljet aumlr inte avsett som naringgot skydd mot beroumlring utan snarare ett skydd mot jordfel som t ex kan uppstaring daring ett traumld faller paring ledningen vilket goumlr ledningen driftsaumlkrare Anledningen till detta aumlr att ledningen daring taringl en stoumlrre paringfrestning som t ex uppstaringr naumlr ett traumld faller paring ledningen Belastningen som traumldet medfoumlr paring luftledningen tas daring upp av alla tre linorna vilket goumlr att de inte lika laumltt brister Isolerad luftledning byggs vanligtvis med ett mindre avstaringnd mellan linorna aumln traditionell oisolerad luftledning vilket aumlr moumljligt tack vare den isoleringen som finns runt respektive lina Precis som foumlr oisolerad lina aumlr en vanlig dimension 99 mm2 men i och med dess skyddande houmllje blir den groumlvre aumln vanlig oisolerad lina En isolerad lina med dimensionen 99 mm2 har en total ytterdiameter paring cirka 18 mm (Onninen 2006) Se bild 52 nedan

Bild 52 Isolerad lina (Birkouml 2005)

15

513 Kapacitiv generering i luftledningsnaumlt

Luftledningar genererar en saring kallad distribuerad kapacitans laumlngs hela sin straumlckning dels mellan varje fasledare och marken och dels mellan respektive fasledare Detta aringskaringdliggoumlrs i bild 53 nedan

Bild 53 Kapacitanser i ett luftledningsnaumlt

Som kan ses i bild 53 ovan delas kapacitansen i en luftledning upp i tvaring delar egen- och oumlmsesidig kapacitans Den oumlmsesidiga kapacitansen aumlr den kapacitans som bildas mellan ledningens faser medan egenkapacitansen bildas mellan fasledarna och jord Summan av egen- och oumlmsesidig kapacitansen (Ce och Couml) bildar ledningens totala kapacitans som har namnet driftkapacitans Cd (Andersson och Blomqvist 1997) Foumlr ett luftledningsnaumlt aumlr den distruberade kapacitansen relativt liten Med anledning av detta beraumlknas inte delkapacitanserna var foumlr sig utan den totala driftkapacitansen beraumlknas direkt med sambandet 51 nedan

sdotsdotsdot

=

r

cbaCd 3

ln18

1 [ ]kmFmicro (51)

daumlr a b och c medelavstaringndet mellan fasledarena m r fasledarens radie m Oavsett vilken typ av mark som finns under luftledningen utgaringr man ifraringn att potentialen aumlr noll vid markytan (Stenborg 1997)

16

52 Jordkabel

Jordkabel finns i en maumlngd olika utfoumlranden med olika tvaumlrsnittsarea och maumlrkspaumlnning vilka grovt kan delas in i en- och flerledarekabel De flesta lite groumlvre kablar har ledare som aumlr tillverkade av aluminium Hur mycket isolering en kabel har aumlr till stoumlrsta del beroende av kabelns maumlrkspaumlnning houmlgre maumlrkspaumlnning ger groumlvre isolering I bild 54 visas en treledar mellanspaumlnningskabel med maumlrkspaumlnningen 12 kV i genomskaumlrning

Bild 54 Treledar mellanspaumlnningskabel i genomskaumlrning (Elektroskandia 2006)

521 Kapacitiv generering i kabelnaumlt

Kablar genererar precis som luftledningar en saring kallad distribuerad kapacitans laumlngs hela sin straumlckning mellan dels varje fasledare och skaumlrmen dels mellan respektive fasledare Kabels kapacitanser kan precis som en luftledning delas in i egen- samt oumlmsesidig kapacitans Som framgaringr av bild 54 ovan aumlr avstaringndet mellan fasledarna och det jordande houmlljet runt kabeln avsevaumlrt mycket mindre aumln foumlr en luftledning Detta leder till att egenkapacitansen fraringn en kabel aumlr betydligt mycket houmlgre aumln foumlr en luftledning med samma tvaumlrsnittsarea och spaumlnning Daumlremot aumlr den oumlmsesidiga kapacitansen som genereras mellan fasledarna i en treledar mellanspaumlnningskabel lika med noll eftersom ledarnas inre ledande skiktet har samma spaumlnningspotential som skaumlrmen d v s noll Mellanspaumlnningskabelns kapacitanser visas i bild 55 nedan

Bild 55 Kapacitanser i en- och tre-ledar kabel

17

Foumlr en enledarkabel med omgivande skaumlrm eller en treledarkabel med skaumlrm runt varje ledare ges kapacitansen av foumlljande samband (Kraftkabelhandboken) Kapacitansen C aumlr i detta fall lika med driftkapacitansen Cd

d

DkC

ln

εsdot= [ ]kmFmicro (52)

Daumlr k aumlr en konstant med vaumlrdet 00556 ε aumlr det relativa isolermaterialets dielektriska konstant foumlr det isolerande skiktet mellan ledare och skaumlrm Konstanten ε aumlr beroende av vilket material isolerskiktet aumlr tillverkat av I de kabeltyper som anvaumlnds mest i dag aumlr de vanligaste isolermaterialen PEX och PVC vilka har konstanten ε = 23 respektive ε =50 I de beraumlkningar som aumlr gjorda i denna rapport har uteslutande kabel med PEX isolering anvaumlnts Foumlr en treledar kabel daumlr respektive ledare saknar individuell skaumlrm eller inre ledande skikt se bild 54 aumlr det svaringrare att raumlkna ut C och Cd Kapacitanserna aumlr i dessa fall inte lika Foumlr att enklare kunna faststaumllla Cd maringste delkapacitanserna foumlrst maumltas i kabeln Naumlr detta goumlrs delas foumlrst kapacitanserna upp i delkapacitanser Crsquo och Crsquorsquo som maumlts paring foumlljande saumltt Delkapacitansen Crsquo maumlts mellan en fasledare och de oumlvriga fasledarna som aumlr foumlrbundna med skaumlrmen och daumlr Crsquo motsvarar

oumle CCC sdot+= 2 [ ]kmFmicro (53) Daumlrefter foumlrbinds alla tre ledarna med varandra och daring maumlts delkapacitansen Crsquorsquo mellan ledarna och skaumlrmen och daumlr Crsquorsquo motsvarar

eCC sdot= 3 [ ]kmFmicro (54) Naumlr baringda delkapacitanserna aumlr givna kan sedan driftkapacitansen Cd beraumlknas enligt

oumled CCC sdot+= 3 [ ]kmFmicro (55) Driftkapacitansen foumlr mellanspaumlnningskablar aumlr i de flesta fallen uppmaumltt och redovisad av kabeltillverkaren

18

53 Tillskott och foumlrluster i ledningar

Foumlr att foumlrstaring hur en ledning fungerar aumlr det laumlmpligt att som modell anvaumlnda ett ersaumlttningsschema vilken visar vilka parametrar som aumlr av betydelse och maringste tas i beaktande vid elektriska beraumlkningar Ersaumlttningsschemat foumlr en ledning visas i bild 56 nedan

531 Ersaumlttningsschema

Bild 56 Ersaumlttningsschema

I bild 56 ovan ser man en generator som genererar elektrisk energi och sedan oumlverfoumlr denna till en belastning via en ledning som aumlr ansluten mellan de baringda objekten

532 Parametrar i ersaumlttningsschema

Ur elektrisk synvinkel bestaringr en ledning av en resistans R och en reaktans X Dessa storheter beror paring ett antal olika parametrar som visas i sambanden (56) och (57) nedan (Kraftkabelhandboken)

ARledning

ρ= [ ]kmΩ (56)

daumlr ρ resistiviteten kmmm 2sdotΩ A ledarens tvaumlrsnittsarea 2mm

LfX ledning sdotsdotsdot= π2 [ ]kmΩ (57)

daumlr f frekvensen Hz L induktansen kmH

19

Foumlr en given ledning finns baringde ρ och L angivna i ledningstabeller Ett annat samband som anvaumlnds vid elektriska beraumlkningar aumlr susceptansen B som beraumlknas enligt sambandet (58) nedan

lCfBledning sdotsdotsdotsdot= π2 [ ]S (58) daumlr C kapacitansen kmF l ledningslaumlngden km Naumlr resistans reaktans och susceptans beraumlknas foumlr olika komponenter aumlr det viktigt att beraumlkningen goumlrs vid samma spaumlnning och frekvens Foumlr samtliga beraumlkningar i rapporten aumlr spaumlnningen 11 kV och frekvensen 50 Hz Mellan ledningen och marken alternativt skaumlrmen i en kabel bildas en kondensator som ger upphov till en reaktiv effekt naumlr ledningen aumlr spaumlnningssatt Denna reaktiva effekt kommer att ge ett tillskott i anlaumlggningen som maringste tas om hand Detta aumlr vanligtvis inget problem under normal drift daring anlaumlggningen aumlr ansluten till ett starkt oumlverliggande naumlt som paring ett enkelt saumltt kan ta hand om detta reaktiva tillskott Kopplas oumlverliggande naumlt bort och ersaumltts med ett mobilt reservkraftverk kommer detta ensamt vara tvunget att hantera det eventuella reaktiva oumlverskottet Det kapacitiva bidrag en ledning genererar ges ur foumlljande samband (Petterson och Blomqvist 1986)

21 CCC QQQ += [ ]var (59) daumlr

1CQ aumlr det kapacitiva bidraget fraringn den foumlrsta halvan av ledningen

2CQ aumlr det kapacitiva bidraget fraringn den sista halvan av ledningen Dessa storheter kan beraumlknas med sambanden (510) och (511) som foumlljer nedan (Petterson och Blomqvist 1986)

211 2

2 UC

fQC sdotsdotsdotsdot= π [ ]var (510)

222 2

2 UC

fQC sdotsdotsdotsdot= π [ ]var (511)

daumlr f frekvensen Hz C kapacitansen F

1U inmatningsspaumlnningen V

2U utmatningsspaumlnningen V

20

533 Aktiva och reaktiva foumlrluster i ledningar

Varje ledning inneharingller en resistans och en reaktans vilka ger upphov till aktiva och reaktiva foumlrluster Eftersom dessa foumlrluster tillkommer utoumlver sjaumllva lasten behoumlver dessa adderas foumlr att faring de totala aktiva och reaktiva effekterna Det aumlr dessa foumlrluster plus sjaumllva lasten som det mobila reservkraftverket maringste klara av att hantera De aktiva och reaktiva foumlrlusterna beraumlknas genom sambanden (512) och (513) nedan

2

2

22

2

2

2

minussdot+

sdot=

U

QQR

U

PRP C

LedningLedningf [ ]W (512)

( )21

2

2

22

2

2

2CC

CLedningLedningf QQ

U

QQX

U

PXQ +minus

minussdot+

sdot= [ ]var (513)

daumlr R resistansen Ω X reaktansen Ω Foumlr att faring en indikation paring hur stora tillskott ocheller foumlrluster som uppstaringr i en ledning goumlrs en beraumlkning foumlr en kabel respektive luftledning enligt angivna data nedan

Tabell 51 Inparametrar foumlr jaumlmfoumlrelse av tillskottfoumlrluster i ledningsnaumlt Luftledning (Al) Kabel (Al)

Spaumlnning (V) 11000 11000 Tvaumlrsnittsarea (mm2) 99 95 Ledningslaumlngd (km) 10 10 Aktivt effektuttag (kW) 50 50 Effektfaktor vid last 085 085 Kapacitans (microFkm) 0009 033 Ledningsresistans (Ωkm) 02855 02975 Ledningsreaktans (Ωkm) 1085 09739

Anvaumlnds vaumlrdena fraringn tabell 51 i sambanden 510 511 512 513 och ingen haumlnsyn tas till spaumlnningsfall i ledningen kan de aktiva respektive reaktiva foumlrlusterna beraumlknas Beraumlkningarna aumlr gjorda i Matlab och beraumlkningskoden finns i bilaga 2 Resultaten presenteras i tabell 52 nedan

Tabell 52 Resultat av jaumlmfoumlrelse mellan luftledning och kabel Luftledning (Al) Kabel (Al)

Reaktiv last (kvar) 310 310 Aktiva foumlrluster (kW) 0083 0086 Reaktiva foumlrluster (kvar) -333 -12542 Reaktivt netto (kvar) 2767 -9442

21

Som kan ses i tabell 52 behoumlver reservelverket generera 2767 kvar i fallet med luftledning medan i fallet med kabel kommer ett oumlverskott paring 9442 kvar att skapas Detta reaktiva oumlverskott kommer ha en motsatt riktning i foumlrharingllande till den aktiva effekten d v s tillbaka i mot reservelverket Detta reaktiva oumlverskott maringste saringledes tas om hand av reservelverket

534 Konsekvenser foumlr mobil reservkraft

Som kan ses utifraringn resultaten i tabell 52 ovan aumlr de aktiva foumlrlusterna i baringde luftledning och kabel relativt smaring Eftersom dessa foumlrluster aumlr smaring kommer de inte belasta ett mobilt reservelverk saumlrskilt mycket i foumlrharingllande till den last som kunderna tar ut Jaumlmfoumlrs de reaktiva foumlrlusterna som en tio kilometers mellanspaumlnningsledning ger upphov till med de aktiva foumlrlusterna aumlr de foumlrstnaumlmnda foumlrlusterna betydligt houmlgre Beroende paring om elnaumltet aumlr uppbyggt av luftledning eller kabel kommer detta faring vaumlldigt skilda konsekvenser foumlr det mobila reservkraftverk som ska leverera elenergi till den bortkopplade anlaumlggningen Jaumlmfoumlrs de reaktiva foumlrlusterna i luftledningen med kabeln kan det enkelt konstateras att luftledningen endast tillfoumlr en mindre del av den reaktiva effekt som reservkraftverket annars hade faringtt producera Kabeln kommer daumlremot att generera en avsevaumlrt mycket stoumlrre maumlngd reaktiv effekt aumln luftledningen I ovanstaringende exempel genererar kabeln drygt 37 garingnger mer reaktiv effekt aumln luftledningen Detta betyder att reservkraftverket maringste kunna konsumera detta oumlverskott av reaktiv effekt som kabeln genererar Det aumlr saringledes en foumlrutsaumlttning att det mobila reservelverket kan konsumera det reaktiva oumlverskott som inte tas ut av kunderna Kan inte det mobila reservkraftverket konsumera reaktiv effekt kommer det reaktiva effektuttaget hos kund vara en begraumlnsande faktor foumlr moumljlig ledningslaumlngd

22

6 Transformatorer Transformatorer kan ur elektrisk synvinkel ses som en resistans R och en reaktans X paring samma saumltt som en ledning Foumlr att beraumlkna transformators resistans och reaktans behoumlvs uppgifter om de procentuella resistans respektive reaktansspaumlnningsfallet er ex Dessa kan enkelt tas fram foumlr en specifik transformator i t ex Facilplus spatialE som aumlr EON Elnaumlts naumltinformationssystem Oumlnskas daumlremot generella vaumlrden foumlr en transformator kan ABBs tabell foumlr standardtransformatorer anvaumlndas vilken visas i bilaga 9 I ABBs tabell aumlr endast den procentuella kortslutningsspaumlnningen ek given och den beraumlknas enligt samband 61 nedan

22xrk eee += [ ] (61)

Anledningen till att endast ek aumlr angiven aumlr att procentuella kortslutningsresistansen er alltid aumlr relativt liten i foumlrharingllande till procentuella kortslutningsreaktansen ex och daring goumlrs ofta approximationen er = 0 vilket ger ex asymp ek Foumlr att sedan beraumlkna kortslutningsresistansen RT och kortslutningsreaktansen XT anvaumlnder man sambanden 62 och 63 nedan (Petterson och Blomqvist 1986)

n

nrT

S

UeR

2

100sdot= [ ]Ω (62)

n

nxT

S

UeX

2

100sdot= [ ]Ω (63)

daumlr Un den huvudspaumlnning som transformatorresistansen haumlnfoumlrs till kV Sn transformatorns maumlrkeffekt MVA

62 Foumlrluster i en transformator

En distributionstransformator ger upphov till tre olika typer av foumlrluster

bull Tomgaringngsfoumlrluster ][WPtomgaringng bull Belastningsfoumlrluster ][WPbelastning bull Reaktiva foumlrluster [var]foumlrlustQ

Dessa foumlrluster beskrivs under respektive rubrik nedan

621 Tomgaringngsfoumlrluster

Tomgaringngsfoumlrlusterna i en transformator aumlr helt oberoende av den anslutna lasten Dessa beror istaumlllet helt paring transformatorns storlek desto stoumlrre transformator desto stoumlrre tomgaringngsfoumlrluster En tillaumlmpbar tumregel aumlr att tomgaringngsfoumlrlusterna aumlr i storleksordningen 02 procent utav transformatorns maumlrkeffekt (Lindahl 2006) Foumlr en transformator med maumlrkeffekten 200 kVA kommer saringledes tomgaringngsfoumlrlusterna vara

23

WPtomgaringng 4002000000020 =sdot=

Tomgaringngsfoumlrlusterna aumlr saring smaring i foumlrharingllande till transformatorns maumlrkeffekt att de i maringnga sammanhang antas vara foumlrsumbara

622 Belastningsfoumlrluster

Belastningsfoumlrlusterna i en transformator beror av hur stor belastningsgraden aumlr En tumregel aumlr att vid full last aumlr belastningsfoumlrlusterna i storleksordningen 1 procent av transformatorns maumlrkeffekt (Lindahl 2006) Foumlr en transformator med maumlrkeffekten 200 kVA kommer saringledes belastningsfoumlrlusterna att vara

WPbelastning 2000200000010 =sdot=

Aumlven belastningsfoumlrlusterna aumlr foumlrharingllandevis smaring jaumlmfoumlrt med transformatorns maumlrkeffekt Som har naumlmnts tidigare goumlrs ibland approximationen ex asymp ek och er = 0 vilket betyder att ingen haumlnsyn tas till de aktiva foumlrlusterna utan enbart till de reaktiva foumlrlusterna

623 Reaktiva foumlrluster

De stoumlrsta och inte foumlrsumbara foumlrlusterna i en transformator aumlr de reaktiva foumlrlusterna Naumlr dessa foumlrluster beraumlknas antas tomgaringngsfoumlrlusterna vara foumlrsumbara och att transformatorn aumlr fullt belastad Belastningsfoumlrlusterna antas vara 1 procent utav transformatorns maumlrkeffekt vilket ger en foumlrlust paring 2000 W enligt tidigare beraumlkning Foumlr att kunna beraumlkna de reaktiva foumlrlusterna foumlr en 200 kVA transformator behoumlvs uppgifter om re och xe Dessa aumlr haumlmtade fraringn en standard 200 kVA transformator hos EON Elnaumlt

Foumlrharingllandet ggre

e

r

x 331783

asymp= visar sedan hur stora de reaktiva foumlrlusterna aumlr i

foumlrharingllande till de aktiva foumlrlusterna I detta fall aumlr de reaktiva foumlrlusterna cirka tre garingnger stoumlrre aumln de aktiva foumlrlusterna De reaktiva foumlrlusterna i en 200 kVA transformator aumlr daumlrmed i storleksordningen

var600020003 kQ foumlrlust =sdotasymp Detta betyder att den reaktiva foumlrlusten i en 200 kVA transformator aumlr cirka 3 procent av dess maumlrkeffekt (Johansson 2006)

24

7 Det mobila reservkraftverket De mobila reservkraftverk som aumlr taumlnkta att anvaumlndas i mellanspaumlnningsnaumltet aumlr i storleksordningen 100-800 kVA daumlr de flesta aumlr utrustade med en synkrongenerator Teoretiskt innebaumlr detta bland annat att generatorns foumlrmaringga att producera alternativt konsumera reaktiv effekt kan styras Ska generatorn leverera reaktiv effekt till elnaumltet ska I m gt Im0 och kallas daring foumlr oumlvermagnetiserad medan om den ska konsumera reaktiv effekt ska I m lt Im0 och kallas daring foumlr undermagnetiserad Rent praktiskt styrs magnetiseringsstroumlmmen av generatorns spaumlnningsregulator som i sin tur maumlter naumltspaumlnningen (Alfredsson och Cronqvist 1996) Ses detta ur en teoretisk synvinkel bestaumlms magnetiseringsbehovet av sambandet 71 nedan

0m

m

n

r

I

I

U

E= (71)

daumlr Er inducerad emk (fas till jord) V Un generatorns maumlrkspaumlnning V I bild 71 visas ovanstaringende storheter i en schematisk bild oumlver en synkrongenerator

Bild 71 Schematisk bild oumlver en synkrongenerator

Den aktiva effekten P i en synkronmaskin paringverkas inte av aumlndringar som t ex naumltspaumlnningsvariationer eller variationer av emkn utan bestaumlms av den mekaniska axeleffekten som motorn levererar Den aktiva effekten beraumlknas med hjaumllp av samband 72 nedan

d

fr

X

UEP

Θsdotsdotsdot=

sin3 [ ]W (72)

Som tidigare naumlmnts kommer den inducerade emkn Er att foumlraumlndras daring magnetiseringsstroumlmmen Im varieras Foumlr att foumlrhindra att den aktiva effekten P foumlraumlndras samtidigt som magnetiseringsstroumlmmen Im varieras kommer samtidigt belastningsvinkeln Θ att aumlndras

25

Naumlr det gaumlller den reaktiva effekten Q saring aumlr den vid en konstant naumltspaumlnning till stor del beroende av den inducerade emk Er men aumlven till en mindre del av den aktiva effektens storlek Denna ger upphov till en del av den reaktiva spaumlnningen (XdIa) vilken svarar direkt mot den aktiva stroumlmmen Iacosφ och denna kraumlver en viss reaktiv effekt Den reaktiva effekten beraumlknas genom samband 73 nedan

d

fr

d

f

X

UE

X

UQ

Θsdotsdotsdotminus

sdot=

cos33 2

[ ]var (73)

daumlr Qlt0 oumlvermagnetisering Qgt0 undermagnetisering Foumlr att se hur alla storheter haumlnger samman visas tvaring olika visardiagram i bild 72 ett foumlr oumlvermagnetisering och ett foumlr undermagnetisering I baringda visardiagrammen aumlr statorstroumlmmen Ia riktstorhet (Alfredsson och Cronqvist 1996)

Bild 72 Visardiagram foumlr oumlver- respektive undermagnetisering

Foumlr en synkrongenerator finns det ett antal begraumlnsningar naumlr det gaumlller dess foumlrmaringga att producera och konsumera effekt Dessa begraumlnsningar aumlr naturligtvis vaumlsentliga att kaumlnna till innan ett reservelverk kopplas in och ensamt ska foumlrse en anlaumlggning med elenergi Naumlr det gaumlller synkrongeneratorer finns det fyra stabilitetsgraumlnser som generatorn maringste haringlla sig inom foumlr att generatorn ska fungera paring avsett vis (Samuelsson 2006) De fyra stabilitetsgraumlnserna aumlr

1 Rotorns uppvaumlrmningsgraumlns bestaumlmmer |E|max 2 Statorns uppvaumlrmningsgraumlns bestaumlmmer |S|max och |IA|max 3 Motorns maximala axeleffekt bestaumlmmer Pmax 4 Generatorns laumlgsta magnetisering bestaumlmmer |E|min

Foumlr att aringskaringdliggoumlra hur ovanstaringende stabilitetsgraumlnser paringverkar generatorns effektgraumlnser har dessa ritats in i ett saring kallat kapabilitetsdiagram Detta visas i bild 73 nedan

26

Bild 73 Kapabilitetsdiagram foumlr en synkrongenerator

I bild 73 ovan visar den markerade ytan arbetsomraringdet foumlr generatorn Begraumlnsningslinjerna ett och tvaring aumlr satta foumlr att inte temperaturen i rotor respektive stator ska bli foumlr houmlga och foumlrstoumlra generatorn Som kan ses i bild 73 ovan begraumlnsar dessa baringde generatorns moumljlighet till att leverera aktiv respektive reaktiv effekt samt att absorbera reaktiv effekt utanfoumlr det markerade omraringdet Skaumlrningspunkten mellan begraumlnsningslinje ett och tvaring anger normalt generatorns maumlrkdriftdata naumlr det gaumlller levererad aktiv- och reaktiv effekt Anledningen aumlr att dessa baringda linjers skaumlrningspunkt motsvarar ett optimum foumlr levererad aktiv- och reaktiv effekt Begraumlnsningslinje tre markerar den maximala aktiva effekt motorn kan laumlmna paring axeln som sammankopplar motor och generator Den fjaumlrde och sista begraumlnsningslinjen visar generatorns laumlgsta magnetisering foumlr att kunna fasas paring elnaumltet Aumlr magnetiseringen laumlgre riskeras ett saring kallat ur fas-fall farings vilket betyder att generatorn inte kommer arbeta vid samma faslaumlge som det elnaumlt den ansluts till Arbetar inte generatorn vid samma faslaumlge som elnaumltet maringste den kopplas bort och kommer saringledes inte att tillfoumlra naringgon elenergi till det anslutna elnaumltet vilket aumlr dess normala uppgift Naumlr ett mobilt reservkraftverk ansluts till ett elnaumlt och ensamt ska foumlrse anlaumlggningen med elenergi aumlr det viktigt att den aktiva och reaktiva effekten aldrig kommer utanfoumlr det markerade omraringdet i bild 73 Skulle detta haumlnda kommer med stoumlrsta sannolikhet reservkraftverkets effektskydd loumlsa ut med resultatet att elleveransen upphoumlr omedelbart ABB som aumlr en av landets ledande tillverkare av reservkraftverk har ett stoumlrre utbud av olika storlekar och modeller men anvaumlnder enbart synkrongeneratorer fraringn Stamford Dessa generatorer aumlr inte konstruerade foumlr att kunna absorbera reaktiv effekt De generatorer som levereras med reservkraftverken fraringn ABB i dag kan alltsaring

27

enbart arbeta med induktiva laster vilket betyder att ledningen inte faringr generera mer reaktiv effekt aumln vad lasten konsumerar (Hagelin 2006) Detta kommer saringledes att bli viktigt att taumlnka paring naumlr en liten last tillsammans med en laumlngre mellanspaumlnningskabel ansluts till ett reservkraftverk och ensamt ska foumlrse anlaumlggningen med elenergi Skulle kabeln generera mer reaktiv effekt aumln vad kunderna foumlrbrukar innebaumlr det att generatorn hamnar i den nedre halvan i bild 73 vilket innebaumlr att generatorn maringste konsumera reaktiv effekt Detta betyder att laringnga mellanspaumlnningskablar tillsammans med smaring effektuttag kommer bli en begraumlnsande faktor vid oumlverfoumlring av reservkraft i mellanspaumlnningelnaumltet

28

8 Beraumlkning av effektbehov och ledningslaumlngd Foumlr att faring en uppfattning om hur laringnga straumlckor elenergin fraringn reservkraftverken kan oumlverfoumlras presenteras i detta kapitel tvaring olika fall dels ett generellt dels ett verkligt naumlt Anledningen till att denna uppdelning aumlr gjord aumlr foumlr att foumlrst se hur laumlngden paring mellanspaumlnningsledningen paringverkar det mobila reservelverket generellt Det verkliga naumltet kommer sedan att ge en indikation paring hur det skulle se ut i ett naumlt daumlr vinsten hade varit stor om man kunde oumlverfoumlra reservkraften i mellanspaumlnningsnaumltet Foumlr att kunna goumlra noumldvaumlndiga beraumlkningar har tre olika program anvaumlnts Facilplus Spartial Excel och PSSE

81 Beraumlkningsprogram program

811 Facilplus Spatial

Facilplus Spatial aumlr ett naumltinformationssystem som anvaumlnds inom energibranschen och aumlr framtaget av ABB och Digpro AB Systemet finns i flera olika utfoumlrande beroende paring vad det ska anvaumlndas till Flera elnaumltsfoumlretag daumlribland EON Elnaumlt anvaumlnder sig av detta system som heter Facil SpatialE I systemet finns ett antal olika digitala kartor daumlr alla komponenter aumlr inritade enligt sina verkliga koordinater Paring EON Elnaumlt aumlr aumlven systemet kopplat till driftoumlvervakningssystemet Eldorado och affaumlrssystemet SAP I och med kopplingen till SAP finns noumldvaumlndiga kunduppgifter som t ex var kunden aumlr ansluten samt hur stor elfoumlrbrukningen aumlr per aringr Effektberaumlkning I Facilplus finns moumljligheten att goumlra effektberaumlkningar foumlr t ex en naumltstation Detta kan goumlras i och med att energifoumlrbrukningen per aringr finns att tillgaring via SAP Naumlr energifoumlrbrukningen per aringr aumlr kaumlnd kan belastningen P approximativt beraumlknas genom att anvaumlnda Velanders metod (Petterson och Blomqvist 1986)

WkWkPVelander sdot+sdot= 21 [ ]kW (81)

daumlr W energiuttaget aringrkWh k1 konstant k2 konstant Konstanterna k1 och k2 aumlr erfarenhetsmaumlssigt erharingllna konstanter som varierar mellan olika belastningar som beraumlknas med hjaumllp av maumltningar i befintligt elnaumlt I bilaga 1 visas EON Elnaumlts samtliga Velander konstanter foumlr alla deras kundkategorier Foumlr att sedan beraumlkna den reaktiva effekten Q anvaumlnds samband 82 nedan

ϕtansdot= PQ [ ]vark (82)

daumlr φ beraumlknas med hjaumllp av effektfaktorn cos φ som aumlr uppskattad foumlr olika typer kunder och varierar mellan 085-098 som kan ses i bilaga 1

29

812 Excel

Foumlr att se hur ett elnaumlt kommer att paringverka ett reservkraftverk behoumlver ett antal parametrar beraumlknas och det goumlrs i Excel I och med att elnaumltet till viss del aumlr foumlrenklat goumlrs endast beraumlkningar foumlr mellanspaumlnningsledningar och transformatorer Ledningar De parametrar som behoumlver beraumlknas foumlr mellanspaumlnningsledningarna aumlr resistansen Rledning reaktansen Xledning och susceptansen Bledning Hur dessa beraumlkningar aumlr gjorda visas i kapitel 53 Transformatorer Foumlr transformatorer behoumlvs enbart vaumlrde paring dess resistans RT och reaktans XT beraumlknas Hur dessa beraumlkningar aumlr gjorda visas i kapitel 6

813 Beraumlkningar PSSE

PSSE aumlr ett planeringsprogram foumlr elektrisk oumlverfoumlring som aumlr framtaget och utvecklat av Siemens PTI Foumlrsta utgaringvan av programmet kom 1976 och i dag anvaumlnds det i 123 laumlnder vaumlrlden oumlver (Siemens PTI 2006) Programmet har anvaumlnts till att rita upp och beraumlkna baringde verkliga och generella elnaumlt foumlr att paring ett tydligt saumltt kunna se hur laumlngden paring mellanspaumlnningsledningarna paringverkar ett mobilt reservkraftverk Naumlr beraumlkningar i PSSE goumlrs behoumlver en resistans R en reaktans X och en susceptans B anges foumlr varje ledning medan det raumlcker med en resistans och en reaktans foumlr transformatorerna Alla storheter maringste sedan goumlras om till enheten per unit (PU) Detta goumlrs enligt sambanden 83 84 85 nedan

2bas

basUP

U

SRR sdot= Ω [ ]UP (83)

2bas

basUP

U

SXX sdot= Ω [ ]UP (84)

2bas

basSUP

U

SBB sdot= [ ]UP (85)

Tillsammans med ledningarnas och transformatorernas inparametrar laumlggs lasten in paring laumlmplig skena Programmet aumlr uppbyggt saring att alla inparametrar anges i en sk sav-fil daumlr all data finns Till detta kopplas en schematisk bild daumlr elnaumltet ritas upp en sk sld-fil Naumlr sedan programmet ska utfoumlra beraumlkningarna saring synkroniseras de baringda filerna med varandra och resultaten presenteras i den schematiska bilden

30

Reaktivt effekttutag vid olika laster

-100

-80

-60

-40

-20

0

20

40

60

80

100

120

2 4 6 8 10

Ledningslaumlngd (km)

Reakti

vt

eff

ektu

ttag

(kvar)

Luftlednig P=150 kW

Kabel P=150 kW

Kabel P=100 kW

Kabel P=50 kW

82 Generellt elnaumlt

Foumlr att faring en god uppfattning om hur stort geografiskt omraringde ett mobilt reservkraftverk med varierande storlek kan hantera foumlr en given belastning har ett generellt elnaumlt anvaumlnts Det generella elnaumltet aumlr uppbyggt i PSSE enligt bild 81 nedan

Bild 81 Generellt elnaumlt uppbyggt i PSSE

Som kan ses i bild 81 ovan bestaringr det generella elnaumltet av en matande respektive en mottagande naumltstation som foumlrbinds med en mellanspaumlnningsledning I den matande naumltstationen har en relativt stor transformator installerats saring att den inte kommer att bli en begraumlnsande faktor I den mottagande naumltstationen aumlr transformatorn dimensionerad foumlr att klara lasten Som tidigare visats i rapporten aumlr det laumlngden paring mellanspaumlnningsledningen som kommer att spela en stor roll daring den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckningen ska bestaumlmmas Foumlr att tydligt visa storleksskillnaden i det kapacitiva bidrag som en kabel ger upphov till jaumlmfoumlrt med en luftledning har ovanstaringende naumlt ritats upp i PSSE Foumlr att PSSE ska kunna utfoumlra beraumlkningarna behoumlver ett antal parametrar matas in i programmet Dessa har beraumlknats i ett Excel-blad som visas i bilaga 3 Eftersom det mobila reservkraftverket inte kan absorbera reaktiv effekt aumlr den aumlr moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan dels beroende av hur mycket reaktiv effekt ledningen genererar dels hur stort det reaktiva effektuttaget ur anlaumlggningen aumlr Detta betyder att desto houmlgre reaktiva effektuttaget aumlr desto laumlngre aumlr moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan I exemplet nedan har den aktiva lasten satts till 50 100 respektive 150 kW och med en effektfaktor lika med 085 Resultaten fraringn beraumlkningarna visas i bild 82 nedan

Bild 82 Belastningsstorlekens inverkan paring den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan

31

Enligt EON Elnaumlts indelning av kundkategorier som presenteras i bilaga 1 kan det utlaumlsas att effektfaktorn foumlr de olika kundkategorierna varierar mellan 085 ndash 098 Genom att anvaumlnda effektfaktorn 085 som i exemplet ovan kommer lasten foumlrbruka relativt mycket reaktiv effekt vilket betyder att den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan kommer att bli laringng Hade daumlremot effektfaktorn 098 anvaumlnts skulle lasten i princip inte foumlrbruka naringgon reaktiv effekt alls vilket skulle minska den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan radikalt Anvaumlndandet av effektfaktorn 085 ger saringledes det mest gynnsamma fallet Hur stor inverkan effektfaktorn har paring den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan visas i bild 83 Raumlkneexemplet aumlr utfoumlrt paring samma saumltt som exemplet ovan foumlr kabeln med belastningen 50 kW Den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan har istaumlllet beraumlknats foumlr fyra olika effektfaktorer 085 090 095 och 098

Reaktivt effektuttag vid cos fi variation foumlr en kabel med belastningen 50 kW

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

1 2 3 4

Ledningslaumlngd (km)

Reati

vt

eff

ektu

ttag

(kvar)

cos fi=085

cos fi=090

cos fi=095

cos fi=098

Bild 83 Effektfaktorns inverkan paring den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan

821 Konsekvenser foumlr reservkraft

Som tydligt kan ses i bild 82 kommer kabeln generera avsevaumlrt mycket mer reaktiv effekt aumln luftledningen och daumlrmed minska den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan Det kan konstateras att storleken paring lasten och effektfaktorn kommer spela en stor roll daring den maximala oumlverfoumlringsstraumlckan foumlr kabeln ska bestaumlmmas Daumlrmed aumlr det svaringrt att ange naringgon generell laumlngdbegraumlnsning foumlr kabelalternativet men aumlr lasten saring laringg som 50 kW med effektfaktorn 085 kommer den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan vara mindre aumln tre kilometer Daumlremot foumlr luftledningen som endast genererar en liten maumlngd reaktiv effekt kommer inte storleken paring lasten och effektfaktorn vara avgoumlrande foumlr den maximala oumlverfoumlringsstraumlckan Med tanke paring att reservelverken fraringn ABB inte kan ta hand om naringgot reaktivt oumlverskott aumlr det sjaumllvklart av stor vikt att mellanspaumlnningsledningen inte genererar mer reaktiveffekt aumln vad lasten konsumerar Av detta generella exempel kan slutsatsen dras att smaring reaktiva uttag i kombination med laringnga mellanspaumlnningskablar kan komma begraumlnsa oumlverfoumlringsstraumlckan avsevaumlrt jaumlmfoumlrt med mellanspaumlnningsluftledningar

32

83 Verkligt elnaumlt

Foumlr att faring en ungefaumlrlig uppfattning om hur stort geografiskt omraringde ett mobilt reservkraftverk kan hantera foumlr en given belastning har aumlven beraumlkningar utfoumlrts foumlr ett verkligt naumlt Anledningen till detta aumlr att faring saring stor verklighetsfoumlrankring som moumljligt De mobila reservkraftverk som aumlr taumlnkta att anvaumlndas aumlr i storleksordningen 100 ndash 800 KVA vilket betyder att baringde lastuttaget och oumlverfoumlringsstraumlckan kommer att bli begraumlnsad Det verkliga elnaumltet kommer att ge en indikation paring hur det kan taumlnkas se ut i ett verkligt elnaumlt daumlr det reaktiva effektuttaget aumlr relativt litet och oumlverfoumlringsstraumlckan relativt laringng Eftersom de mobila reservkraftverken som aumlr taumlnkta att anvaumlndas aumlr relativt smaring effektmaumlssigt kommer de inte klara av de laster som farings i taumltorter om ett par naumltstationer kopplas samman De elnaumlt som kommer att ingaring i beraumlkningarna kommer daumlrfoumlr vara ett landsbygdsnaumlt daumlr belastningen aumlr laringg och utspridd oumlver ett stoumlrre geografiskt omraringde Det aumlr aumlven i landsbygd det aumlr mest intressant med reservkraft paring grund av avsaknaden av omkopplingsmoumljligheter Det elnaumlt som slutligen valdes i samraringd med Christer Eliasson naumltplanerare paring EON Elnaumlt var ett relativt nytt kabelnaumlt i Loumlnsboda (LBA) i nordoumlstra Skaringne daumlr EON Elnaumlt har foumlrberett ett par markstationer foumlr anslutning av mobil reservkraft (Eliasson 2006) Anledningen aumlr att belastningarna aumlr relativt smaring och foumlrdelade paring flera mindre transformatorstationer med litet stoumlrre inboumlrdes avstaringnd I ett saringdant naumlt som finns i LBA fack 4 kommer vinsten att bli stor om EON Elnaumlt endast behoumlver ansluta ett mobilt elverk istaumlllet foumlr sju Foumlr det utvalda kablade elnaumltet har beraumlkningar genomfoumlrts enligt den tidigare beskrivna beraumlkningsgaringngen Fraringn Facilplus har kartan med inritade ledningar och naumltstationer haumlmtas den visas i bilaga 4 Som kan ses paring kartan aumlr detta ett glesbyggdsomraringde med lite stoumlrre avstaringnd mellan naumltstationerna I bilaga 5 visas normalkopplingsschemat foumlr LBA fack 4 som tydligare visar hur naumltstationerna aumlr foumlrbundna med varandra I bilaga 6 visas det Excel-blad daumlr alla inparametrar som maringste anges i PSSE aumlr beraumlknade och sammanstaumlllda Naumlr beraumlkningen vaumll aumlr gjord i PSSE visas alla resultaten i de schematiska filerna se bilaga 7 Beraumlkningarna aumlr gjorda baringde foumlr elnaumltet saring som det ser ut i dag men aumlven paring samma elnaumlt daring all kabel ersatts med oisolerad samt isolerad luftledning med motsvarande ledningsarea Eftersom kapacitansen per kilometer aumlr i princip lika stor foumlr baringde oisolerad och isolerad luftledning kommer dessa anses vara likvaumlrdiga naumlr det gaumlller lednings reaktiva generering Baringda fallen har samma totala ledningslaumlngd vilken aumlr 6775 meter men som har naumlmnts tidigare skiljer luftledning sig aringt jaumlmfoumlrt med kabel daring det gaumlller generering av reaktiv effekt Resultatet presenteras i bild 84 nedan

33

LBA-fack 4

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90k

Va

r Kabel

Oisolerad luftledning

Isolerad luftledning

Bild 84 Reaktivt effektuttag i LBA ndash fack 4

Som kan ses i bild 84 ovan behoumlver generatorn endast generera knappt 20 kvar om det befintliga kabelnaumltet anvaumlnds vid topplast ty Velanders metod ger topplasten Vid laringglasttillfaumlllen exempelvis sommar skulle det reaktiva effektuttaget fraringn kunderna raumlcka till att taumlcka det reaktiva oumlverskottet fraringn kabeln Daumlrmed kan det haumlnda att vid vissa lasttillfaumlllen inte aumlr moumljligt att reservkraftsmata LBA fack 4 Skulle i staumlllet kabelnaumltet ersaumlttas med ett likvaumlrdigt luftledningsnaumlt kommer generatorn behoumlva generera drygt 80 kvar Anledningen till detta aumlr som sagts och visats tidigare att en kabel genererar avsevaumlrt mycket mer reaktiv effekt aumln en luftledning Skulle kablarna generera mer reaktiv effekt aumln vad kunderna foumlrbrukar skulle anlaumlggningen inte kunna anslutas till ett mobilt reservkraftverk Hade det daumlremot funnits reservelverk i laumlmplig storlek paring marknaden som hade kunnat undermagnetiseras och daumlr med att ta hand om det reaktiva oumlverskott som skapats av kablarna hade situationen varit en annan Som situationen aumlr i dag maringste en viss foumlrsiktighet tillaumlmpas daring lasten aumlr liten och oumlverfoumlringsstraumlckan aumlr lite laumlngre i ett kablat mellanspaumlnningsnaumltet Skulle daumlremot elnaumltet i LBA - fack 4 varit ett luftledningsnaumlt hade inte denna begraumlnsning funnits Sammanfattningsvis kan det i detta fall konstateras att det kablade elnaumltet aumlr att foumlredra framfoumlr mot luftledningsalternativet Laumlgre braumlnslekonsumtion samt moumljlighet till ett houmlgre aktivt effektuttag aumlr naringgra av foumlrdelarna

34

9 Ekonomisk jaumlmfoumlrelse Foumlr att faring en indikation paring hur det ekonomiska utslaget kommer att se ut daring ett mellanspaumlnningsnaumltet anvaumlnds foumlr oumlverfoumlring av reservkraft har ett raumlkneexempel staumlllts upp i det tidigare anvaumlnda elnaumltet LBA-fack 4 I exemplet har sju olika fall jaumlmfoumlrts med varandra dessa aumlr

bull Oisolerad luftledning utan reservkraft bull Oisolerad luftledning med reservkraft bull Isolerad luftledning utan reservkraft bull Isolerad luftledning med reservkraft bull Kabel utan reservkraft bull Kabel med reservkraft bull Befintlig luftledning som senare ersaumltts med kabel med reservkraft

Nedan visas en foumlrklaring till de parametrar som finns med i raumlkneexemplet Dessa aumlr uppdelade i fasta respektive roumlrliga kostnader vilka summeras ihop foumlr respektive fall De fasta kostnaderna aumlr summan av de aringrliga kapital- och underharingllskostnaderna medan de roumlrliga kostnaderna aumlr kostnader foumlr reservkraft samt avbrottsersaumlttning Dessa aumlr direkt beroende av det aktuella elnaumltets avbrotts- respektive felfrekvens I denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse har alla administrativa kostnader foumlrsummats och ingen haumlnsyn har tagits till hur varumaumlrket skadas av t ex laringnga elavbrott

91 Foumlrklaring till den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen

911 Fasta kostnader

Investeringskostnad per km Investeringskostnaden avser endast mellanspaumlnningsnaumltet vilken varierar mellan olika ledningstyper Kostnaderna aumlr haumlmtade ifraringn EBR (P1) 2006 I det verkliga elnaumltet (LBA) minskar ledningsarean laumlngre ut vilket det inte kommer tas naringgon haumlnsyn till i den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen daumlr samma area har anvaumlnts till hela straumlckan Anledningen till detta aumlr att kostnaden foumlr att garing upp eller ner ett steg i area foumlr respektive ledningstyp aumlr relativt liten Alla beraumlkningar har daumlrfoumlr gjorts foumlr en representativ ledningsarea 95 mm2 Total investeringskostnad Denna visar den totala investeringskostnaden foumlr hela ledningsstraumlckan det vill saumlga kostnaden per kilometer ledning garingnger det verkliga elnaumltets laumlngd (LBA) Kapitalkostnad Investeringskostnaden som goumlrs i ett elnaumlt genererar en kostnad foumlr det kapital som aumlr investerat EON Elnaumlt tillaumlmpar en kalkylraumlnta paring 8 procent

35

Aringrlig kostnad EON Elnaumlt skriver av sina anlaumlggningar paring 40 aringr vilket ger en aringrlig kostnad genom att dela investeringskostnaden med avskrivningstiden Underharingllskostnad Underharingllskostnaden foumlr baringde oisolerad - och isolerad luftledning aumlr satt till 2 procent av investeringskostanden Foumlr jordkabel aumlr den satt till 02 procent Summa fast aringrlig kostnad Denna kostnad visar vad den aringrliga fasta kostnaden kommer vara foumlr ett elnaumlt Denna inkluderar saringledes enbart avskrivningar och underharingllskostnader

912 Roumlrliga kostnader

Avbrottsfrekvens Denna beskriver hur maringnga avbrott en viss ledningstyp har per aringr och per 100 km ledning Foumlr oisolerad luftledning aumlr antalet fel uppdelat i kvarstaringende- respektive oumlvergaringende fel Kvarstaringende fel betyder att felet maringste aringtgaumlrdas fysiskt och behoumlver sektioneras bort foumlr reparation De kvarstaringende felen aumlr 2 stycken per aringr och 100 km ledning (Roos 2005) Oumlvergaringende fel kan exempelvis vara en aringterinkoppling som orsakats av ett traumld som stoumltt till en ledning vid blaringsigt vaumlder Eftersom de oumlvergaringende felen aumlr kortvariga kommer det aldrig bli aktuellt att ansluta reservkraft i samband med dessa fel Daumlrmed tas dessa fel inte med i avbrottsfrekvensen Foumlr isolerad luftledning har de kvarstaringende felen satts till tvaring tredjedelar av avbrottsfrekvensen foumlr oisolerad luftledning (Kristiansson 2006) Foumlr kabel aumlr antalet fel uppdelade i inre fel i kabeln t ex treeing och fel som aumlr orsakade paring grund av yttre aringverkan t ex graumlvskador Eftersom baringda typerna av fel kommer resultera i ett avbrott i elleveransen summeras dessa till en gemensam avbrottsfrekvens foumlr kabel Inre fel aumlr satt till 02 och yttre fel aumlr satt 04 vilket betyder att den gemensamma avbrottsfrekvensen aumlr satt till 06 fel per aringr och 100 km kabel (Roos 2005) Felfrekvens Felfrekvensen aumlr framtagen paring foumlljande saumltt samtliga kunder som drabbats av mellanspaumlnningsfel laumlngre aumln tre minuter hos Svensk Energis medlemsfoumlretag dvs DARWin rapporterade under 2004 har tagits fram Av dessa har 75 procent ansetts kunna haumlnfoumlras till landsbygdselnaumlt Ur denna aringterstaringende stora volym har de mellanspaumlnningsfel som orsakat utebliven elleverans i tidsintervallen 12-lt24 samt gt=24 timmar sorterats ut Antalet fel som oumlverstiger 24 timmar oavsett laumlngd aumlr saring faring att de har summerats i en enda grupp Genom att dividera summan utsorterade fel med samtliga fel erharinglls felfrekvensen foumlr respektive tidsintervall Som kan ses i raumlkneexemplet i bilaga 8 aumlr dessa mycket smaring

36

Avbrottsersaumlttning Avbrottskostnaden foumlr respektive tidsintervall aumlr tagen fraringn den tabell 21 i denna rapport Foumlr att baumlttre avspegla den verkliga bilden i LBA fack 4 har 50 av de 60 kunderna placerats i kategorin smaringhus 16 A och resterande 10 kunder i gruppen smaringhus 20 A Driftkostnad reservelverk och fast kostnad elverk Dessa kostnader aumlr tagna fraringn EON Elnaumlts egen utredning om reservkraftberedskap (NUT 051016-001) Baringda kostnadsposterna avser hyra av reservelverk som ansluts paring traditionellt saumltt det vill saumlga ett reservelverk till varje naumltstation I denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse har driftkostnaden antagits vara den samma daring ett mobilt reservkraftverk anvaumlnds och elenergin oumlverfoumlrs i mellanspaumlnningsnaumltet Den fasta kostnaden antas daumlremot vara en femtedel saring stor daring ett reservelverk i snitt antas kunna foumlrsoumlrja fem naumltstationer daring elenergin oumlverfoumlrs i mellanspaumlnningsnaumltet Drifttimmar felkategori Drifttimmarna avser de antal timmar som reservelverken aumlr i drift vid respektive felkategori Dessa drifttimmar aumlr uppskattade till en genomsnittligt rimlig tidsperiod Uppskattningen aumlr gjord saring att reservelverket har anslutits och boumlrjat leverera elenergi i snitt tvaring till fyra timmar innan naringgon kund har varit spaumlnningsloumls i 12 timmar Naumlr vaumll kunderna faringtt tillbaka elleveransen med hjaumllp av ett reservkraftverk kommer inte det skadade elnaumltet behoumlva aringterstaumlllas i funktionsdugligt skick snarast moumljligt Kopplas daumlremot inte ett reservelverk in och aringterupptar elleveransen maringste elnaumltet aringterstaumlllas till funktionsdugligt skick snarast Daumlrmed antas det att tiden foumlr aringterstaumlllning kommer vara laumlngre om inte ett reservkraftverk ansluts Paring grund av ovanstaringende resonemang anses reservelverkets drifttid i snitt vara laumlngre aumln den avbrottstid som farings om inte reservelverket anslutits Drifttimmarna aumlr bestaumlmda saring att reservelverket i snitt boumlrjar leverera elenergi 9 timmar efter felet uppkom och aumlr daumlrefter i drift hela tidsperioden i respektive felfrekvens det vill saumlga efter 12 respektive 24 timmar Antal fel per aringr som oumlverstiger 12 h i LBA - fack 4 Denna aumlr beraumlknad paring foumlljande saumltt

( )2412100

FFLL

AF +sdotsdot

aringr

st (91)

daumlr AF Avbrottsfrekvensen foumlr luftledning respektive kabel (st100kmaringr) LL Ledningslaumlngden avser LBA - fack 4 (km) F12 Felfrekvensen efter 12 h vid mellanspaumlnningsfel enligt Darwin

driftstoumlrningsstatistik 2004 Svensk Energi F24 Felfrekvensen efter 24 h vid mellanspaumlnningsfel enligt Darwin

driftstoumlrningsstatistik 2004 Svensk Energi

37

Avbrottskostnad Avbrottskostnaden avser den kostnad som uppstaringr pga fel i mellanspaumlnningsnaumltet varje aringr I alternativet utan reservkraft uppstaringr kostnaden genom avbrottsersaumlttning till de kunder som drabbats av elavbrott laumlngre aumln 12 timmar I alternativet med reservkraft uppstaringr kostnaden genom att reservkraft installeras och samtliga kunder aringterfaringr elleveransen Reservkraften som installeras har som sagts tidigare en fast och en roumlrlig kostand Avbrottskostnaden beraumlknas enligt nedan Utan reservelverk

( ) AKAFAFLL

AF sdotsdot+sdotsdotsdot 24241212100

(kraringr) (92)

Med reservelverk

( )

AKFKFFLL

AF

AKDKDTFDTFLL

AF

sdotsdot+sdotsdot

+sdotsdotsdot+sdotsdotsdot

)2412(100

24241212100 (kraringr) (93)

daumlr A12 avbrottskostnaden i LBA efter 12 h (kr) A24 avbrottskostnaden i LBA efter 24 h (kr) DK driftkostnad reservelverk (krh) AK antalet kunder i LBA (st) FK fast kostnad foumlr reservelverk per kund (kr) DT drifttid foumlr reservkraftverken (h)

913 Summa kostnader per aringr Denna kostnad aumlr framtagen genom att kostnaderna foumlr den fasta- och roumlrliga delen summerats Resultatet visar vilket av alternativen som aumlr det mest ekonomiskt gynnsamma

92 Resultat

Sjaumllva beraumlkningen aumlr gjord i Excel och visas i bilaga 8 I tabell 91 nedan visas en sammanstaumlllning av de fasta roumlrliga samt summa kostnader ifraringn den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen Beraumlkningen aumlr gjord foumlr sju stycken olika fall

1 Nybyggnation av oisolerad luftledning utan anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

2 Nybyggnation av oisolerad luftledning med anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

3 Nybyggnation av isolerad luftledning utan anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

4 Nybyggnation av isolerad luftledning med anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

38

5 Nybyggnation av jordkabelanlaumlggning utan anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

6 Nybyggnation av jordkabelanlaumlggning med anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

7 Befintlig avskriven luftledning staringr kvar 20 aringr foumlr att sedan ersaumlttas med jordkabel I detta fall foumlrlaumlngs avskrivningstiden med 20 aringr i foumlrharingllande till de sex tidigare fallen Reservkraft anvaumlnds vid oplanerade elavbrott under hela perioden

Tabell 91 Kostnadsjaumlmfoumlrelse Fasta kostnader

(kraringr)

Roumlrliga kostnader

(kraringr)

Summa kostnader

(kraringr)

Fall 1 54 200 2 54 202 Fall 2 54 200 5 54 205 Fall 3 64 300 2 64 302 Fall 4 64 300 4 64 304 Fall 5 48 400 1 48 401 Fall 6 48 400 2 48 402 Fall 7 39 900 3 39 903 Som kan ses i tabell 91 ovan aumlr de fasta kostnaderna avsevaumlrt mycket stoumlrre aumln de roumlrliga Anledningen till detta aumlr att andelen elavbrott som oumlverstiger 12 timmar aumlr utslaget paring 75 procent av alla elavbrott vilka daring blir vaumlldigt faring och orsakar daumlrmed smaring kostnader totalt sett Som kan ses i den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen aumlr det i dagslaumlget inte loumlnsamt i naringgot av fallen att anvaumlnda reservkraft vid oplanerade elavbrott Det ska dock poaumlngteras att efter 1 januari 2011 aumlr det inte laumlngre tillaringtet att oplanerade elavbrott oumlverstiger 24 timmar Landets naumltaumlgare kommer daring inte kunna jaumlmfoumlra kostnader foumlr t ex reservkraft med kostnader foumlr avbrottsersaumlttning De kommer istaumlllet att bli tvungna att hitta loumlsningar som undviker dessa laringngvariga elavbrott Reservkraft i mellanspaumlnningsnaumlt erbjuder en saringdan loumlsning Som kan ses i denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse aumlr det mest loumlnsamt att laringta befintlig avskriven luftledning staring kvar 20 aringr som sedan ersaumltts med kabel foumlljt av att direkt ersaumltta samma luftledning med kabel Baringda dessa alternativ foumlrutsaumltter att ledningen aumlr framdragen saring att det paring ett enkelt saumltt garingr att foumlrlaumlgga kabeln i marken Om inte saring aumlr fallet kommer detta kostnadsbilden se annorlunda ut Med denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse kan det till sist konstateras att det kommer bli dyrare att ansluta reservkraft till de kunder som drabbas av elavbrott laumlngre aumln 12 timmar aumln att betala ut avbrottsersaumlttning fram t o m 1 januari 2011 foumlr exemplet LBA fack 4

39

10 Slutsatser

101 Slutsatser

Innan ett mobilt reservkraftverk ansluts till ett lansbyggdselnaumlt aumlr det viktigt att kaumlnna till hur stor den reaktiva genereringen fraringn det aktuella elnaumltet aumlr Hur stort det reaktiva bidraget aumlr beror paring hur stor den kapacitiva genereringen aumlr i elnaumltet Denna aumlr framfoumlrallt beroende av kabelnaumltets laumlngd desto laumlngre ju stoumlrre blir den kapacitiva genereringen Skillnaden mellan luftledning och kabel aumlr i dessa sammanhang stora och det maringste tas i beaktande innan ett mobilt reservkraftverk ansluts En kabel genererar avsevaumlrt mycket mer reaktiv effekt aumln en luftledning oavsett om luftledningen aumlr isolerad eller inte Problemet som kan uppstaring i ett kabelnaumlt aumlr att kablarna genererar mer reaktiv effekt aumln vad de anslutna kunderna foumlrbrukar Detta aumlr inget problem saring laumlnge det finns ett oumlverliggande elnaumlt som kan ta hand om det reaktiva oumlverskottet Naumlr det oumlverliggande naumltet kopplas bort och ett mobilt reservkraftverk ansluts maringste detta ensamt kunna ta hand om ett eventuellt reaktivt oumlverskott Reservkraftverk som klarar att absorbera reaktiv effekt finns inte paring marknaden i dag Daumlrmed kommer inte ett mobilt reservkraftverk att kunna anslutas till ett elnaumlt som genererar mer reaktiv effekt aumln vad de anslutna kunderna foumlrbrukar Denna risk finns enbart i kablade elnaumlt daumlr oumlverfoumlringsstraumlckan aumlr laringng och lasten relativt laringg Det aumlr svaringrt att ange naringgon generell laumlngdbegraumlnsning men aumlr lasten saring laringg som 50 kW med effektfaktorn 085 kommer den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan vara mindre aumln tre kilometer Enligt den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen som aumlr gjord i rapporten kan det konstateras att det i-dagslaumlget aldrig aumlr loumlnsamt att ansluta reservkraftverk vid ett elavbrott i LBA fack 4 Anledning till detta aumlr att den avbrottsersaumlttningen som kunder har raumltt till som varit drabbade av ett elavbrott laumlngre aumln 12 timmar aumlr laumlgre aumln den kostnad som uppstaringr daring mobila reservelverk ansluts i vaumlntan paring att felet ska bli aringtgaumlrdat Fraringn och med den 1 januari 2011 kommer det dock inte vara tillaringtet att oplanerade elavbrott aumlr laumlngre aumln 24 timmar vilket goumlr att naumltaumlgarna senast vid denna tidpunkt maringste se till att dessa laringngvariga elavbrott undviks Detta goumlr att oumlverfoumlring av mobilreservkraft i mellanspaumlnningsnaumltet kan komma bli en intressant och anvaumlndbar teknik de naumlrmsta aringren foumlr landets alla naumltaumlgare Sammanfattningsvis kan slutsatserna sammanfattas i ett antal punkter

bull Laringnga kabellaumlngder tillsammans med relativt smaring effektuttag kan generera ett oumlverskott av reaktiv effekt

bull Det finns idag inget reservkraftverk paring marknaden som kan absorbera reaktiv effekt vilket kan komma att begraumlnsa den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan

bull Fram till och med den 1 januari 2011 aumlr det troligen inte loumlnsamt att ansluta reservkraft vid ett elavbrott

bull Fraringn och med den 1 januari 2011 kommer det inte laumlngre vara tillaringtet att oplanerade elavbrott oumlverstiger 24 timmar

40

bull Oumlverfoumlring av reservkraft i mellanspaumlnningsnaumltet kan komma bli en intressant och anvaumlndbar teknik i farmtiden

102 Fortsatt arbete

I denna rapport har det foumlrutsatts att selektiviteten och utloumlsningsvillkor i elnaumlten fungerar paring avsett vis Fortsatta studier inom detta omraringde kan vara att laumlgga in fel paring olika platser i det elnaumltet som ansluts till ett mobilt reservkraftsaggregat och paring saring vis kontrollera att utloumlsningsvillkor och selektivitet fungerar paring ett tillfredstaumlllande sett I denna rapport aumlr grundtanken att ett enda mobilt reservkraftverk ska foumlrsoumlrja en mindre grupp naumltstationer vid ett elavbrott En intressant utveckling skulle vara att titta paring hur olika kraftslag som t ex mobil reservkraft tillsammans med smaringskalig vindkraft skulle kunna samverka En samverkan mellan olika kraftslag skulle med stor sannolikhet skapa nya foumlrutsaumlttningar foumlr smaringskalig ouml-drift Ytterligare fraringgestaumlllningar som skulle behoumlva utredas aumlr hur elkvaliteacuten paringverkas i ett ouml-driftsnaumlt Haumlr skulle det vara intressant att se hur olika typer av kraftkaumlllor enskilt paringverkar elkvaliteacuten samt hur flera kraftkaumlllor som samverkar paringverkar elkvaliteacuten Naumlr mobila reservelverk ansluts i en naumltstation foumlr t ex underharingllsaringtgaumlrder goumlrs detta i princip uteslutande genom att spaumlnningen bryts under in- och urkopplingstiden Detta genererar tvaring planerade elavbrott som maringste aviseras till alla beroumlrda kunder Dessa planerade elavbrott skulle kunna undvikas om en fasningsutrustning anvaumlnts vid inkopplingen Paring detta saumltt skulle landets alla naumltaumlgare paring ett enkelt saumltt kunna goumlra t ex underharingllaringtgaumlrder utan att naringgra kunder behoumlver drabbas av elavbrott Detta aumlr ett omraringde som kaumlnns viktigt och borde utredas Vad som aumlven aumlr av intresse foumlr framtiden aumlr att ta fram riktlinjer foumlr hur mobil reservkraft i mellanspaumlnningsnaumlt ska hanteras Naringgon form av regelverk som branschen kan ta till sig och arbeta efter hade underlaumlttat anvaumlndandet inom detta omraringde

41

11 Referenser [1] Alfredsson Alf Cronqvist Anders (1996) ElkrafthandbokenElmaskiner [2] Andersson Leif Blomqvist Hans (1997) Elkraftsystem del 1 [3] Birkouml Thomas (2005) bilder paring olika typer av luftledning

httpwwwsofnetorgindexasplev=2593amptyp=1 adressen kontrollerad 2006-07-10

[4] Elektroskandia (2006) Bild paring en 3-ledare mellanspaumlnnings kabel

httpwwwelektroskandiasecatalogaspxcid=70amphid=969ampuid=4710amppid=21518pnlPDetails adressen kontrollerad 2006-07-10

[5] Elforsk (1995) EBR Mobila Reservkraftverk utgiven av Elforsk [6] Eliasson Christer (2006) EON Elnaumlt Sverige AB Lokalnaumltsplanerare

personligt samtal 2006-06-28 [7] Energimarknadsinspektionen (2006) Naumltanslutningar och avgifter

httpwwwenergimarknadsinspektionensetemplatesPage____44aspx adressen kontrollerad 2006-07-11

[8] Energimyndigheten (2005) Utveckling av naumltpriser 1 jan 1997 - 1 jan 2005

Publikationen tillgaumlnglig paring httpwwwstemseWEBSTEMEx01SwensfPageGenerator01OpenAgentampSearchType=2ampAll=True adressen kontrollerad 2006-08-02

[9] GENETECH (2006) Bild paring reservelverk

httpwwwgenetechseseprodmobilahtml adressen kontrollerad 2006-08-01

[10] Hagelin Carl-Goumlran (2006) ABB Reservkraft Vaumlsterarings personligt samtal

2006-07-25 [11] Hjalmar Peter (2005) Utredning om mobil reservkraft EON Elnaumlt

NUT-050524-021

42

[12] Johansson Jonas (2006) PhD Student IEA Lunds Tekniska Houmlgskola personligt samtal 2006-11-09

[13] Kristiansson Gert (2006) delprocessledare foumlr anlaumlggningsprojekt paring EON

Elnaumlt [14] Krynell Julius (2006) Reservkraftsansvarig EON Elnaumlt Sverige AB

personligt samtal 2006-08-11 [15] Lindahl Sture (2006) Professor IEA Lunds Tekniska Houmlgskola personligt

samtal 2006-11-09 [16] Melin Ulf (2006) EON Elnaumlt Sverige AB Kundansvarig paring

marknadsenheten personligt samtal 2006-08-18 [17] Onninens produktkatalog 2006) finns tillgaumlnglig paring

httpwwwonninensedownload184218cb10a83f43c2780001132Flik_2_Elnatsmaterielpdf adress kontrollerad 2006-08-15

[18] Petterson Aringke- Blomqvist Hans (1986) Elkraft teknisk handbok del 1

Allmaumln del [19] Regeringskansliet (2006) Nya regler om leveranssaumlkra elnaumlt

httpwwwregeringensesbd108a57260 adress kontrollerad 2006-06-08 [20] Roos Fredrik (2005) lic-avhandling Electricity Supply Reliability [21] Samuelsson Olof (2006) Docent IEA Lunds Tekniska Houmlgskola personligt

samtal 2006-08-23 [22] SCB (2002) Energiundersoumlkning foumlr jordbruket avseende 2002

httpw36scbsestatistikOVOV0020_dokumentEnergiundersokning_2002doc adress kontrollerad 2006-07-04

[23] Siemens PTI (2006) Information om PSSE

httpwwwpti-uscomptisoftwarepsseindexcfm adressen kontrollerad 2006-07-20

43

[24] Statens energimyndighet (2005) Erfarenheter efter Gudrun - Reservkraft prioritering och ouml-drift med reservkraft ER 200532 Publikationen finns tillgaumlnglig paring httpwwwstemseWEBSTEMEx01SwensfPageGenerator01OpenAgentampSearchType=2ampFuncParm1=11ampFuncParm2=1ampSearchString=gudrunampSearchStringFromDate=ampSearchStringToDate=ampAll=True adressen kontrollerad 2006-08-02

[25] Stenborg Bertil (1997) Elkraftsystem del 1 [26] Svenska Kraftnaumlt (2005a) Svenska Kraftnaumlts verksamhet

httpwwwsvksewebPageaspxid=2221 adress kontrollerad 2006-06-07 [27] Svenska Kraftnaumlt (2005b) Svenska Kraftnaumlts aringrsredovisning 2005

httpwwwsvksewebPageaspxid=5242 adress kontrollerad 2006-08-11

44

12 Appendix Bilaga 1 Eon elnaumlts indelning av olika kundkategorier med avseende paring Velanderkonstanter och effektfaktor Bilaga 2 Matlabkod som anvaumlnts till raumlkneexemplet vid jaumlmfoumlrelsen mellan luftledning och kabel Bilaga 3 Beraumlkning av inparametrar till PSSE foumlr det generella naumltet Bilaga 4 Geografiskt karta oumlver LBA fack 4 haumlmtade fraringn Facilplus Bilaga 5 Normalkopplingsschema LBA fack 4 Bilaga 6 Beraumlkning av inparametrar till PSSE foumlr det verkliga naumltet Bilaga 7 Resultaten fraringn beroumlkningen i det verkliga naumltet visat i en schemarisk bild Bilaga 8 Beraumlkningar gjorda foumlr den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen Bilaga 9 Tabell oumlver ABBs standardtransformatorer

V elander-konstant k1

V elander-kons tant k2

Foumlrbruknings-staumllletyp

U ppvaumlrm nings-kod

T ext D C O N ST1 D C O N ST2

C O SFI

B lank t O ALLM AumlN KU R VA 0000286 00133 09Industri ED M IN D R E IN DU STR IER M ED ELVAumlR M E 0000368 00497 092Industri EVL M IN D R E IN DU STR IER M ED ELVAumlR M E 0000368 00497 092Industri O M IN D R E IN DU STR IER U TAN ELVAumlR M E 000029 01017 085Industri U E M IN D R E IN DU STR IER U TAN ELVAumlR M E 000029 01017 085Industri VPA M IN D R E IN DU STR IER U TAN ELVAumlR M E 000029 01017 085Industri VPE M IN D R E IN DU STR IER M ED ELVAumlR M E 0000368 00497 092JO R D BR U K ED LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K EO LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K EVL LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K O LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K U E LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K VPA LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K VPE LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K VPJ LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09LG H M EO FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097LG H M U E FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093SH ED D IR EKTEL AumlLD R E AumlN ELAK 0000308 00111 098SH EO D IR EKTEL ELAK 0000408 00126 098SH EVL ELPAN N A KO N VER TER IN G 0000319 00187 096SH U E T YPKU R VO R R EN H U SH AringLLSEL 0000286 00133 09SH VPA VAumlR M EPU M P -FR AringN LU FT (V ID LAringG A T EM P N YT TJAS EJ ELVAumlR M E) 0000384 00164 093SH VPE VAumlR M EPU M P -U TELU FT M ED ELV (V ID LAringG A TEM P N YTT JAS ELVAumlR M E) 0000536 00161 097SH VPJ VAumlR M EPU M P - YTJO R D (O M VP EJ KLAR AR VAumlR M EN N YT TJAS EJ ELVAumlR M E) 0000314 00144 093Ouml VR ED O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - M ED ELVAumlR M E 0000402 00286 096Ouml VR EVL O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09Ouml VR O O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09Ouml VR U E O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09Ouml VR VPA O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09FAST Blank t ALLM AumlN KU R VA 0000286 00133 09FAST ED FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097FAST EO FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097FAST EVL FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097FAST O FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST O FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST U E FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST VPA FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST VPE FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097

I SAP IS-U

Bilaga 1 Indelning av kundkategorier

Bilaga 1 forts Velander-konstant k1

Velander-konstant k2

Foumlrbruknings-staumllletyp

Uppvaumlrmnings-kod

Text DCONST1 DCONST2

COSFI

FAST VPJ FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093KOLL Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09KOLL ED FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL EO FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL EVL FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL UE FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093KOLL VPA FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093KOLL VPE FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL VPJ FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093GBEL Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09OMAumlT Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09MAST Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09TILLF Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09TILLF ED DIREKTEL AumlLDRE AumlN ELAK 0000308 00111 098TILLF EO ELPANNA KONVERTERING 0000319 00187 096TILLF EVL ELPANNA KONVERTERING 0000319 00187 096TILLF O TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF UE TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF VPA TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF VPE TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF VPJ TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09HAND ED KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND EO KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND EVL KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND O KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND UE KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND VPA KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND VPE KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND VPJ KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09FH ED SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH EO SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH EVL SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH O SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH UE SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH VPA SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH VPE SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH VPJ SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098

I SAP IS-U

Bilaga 2 Matlabkod kabel u=11000 Langd=10 area=95 L=031 induktans [mHkm] fi=318 cos fi=085 ra=28264 resistiviteten i msp-kablen (AL) [ohmmm^2km] C=03310^-6kapacitansen i en 95mm^2 12 kV kabel Ericssons kabelhandbok R=(raarea)Langd ledar resistansen i punkten [ohm] Ericssons kabelhandbok XL=2pi50L10^-3Langd induktiva reaktansen i punkten [ohmkm] Ericssons kabelhandbok Qc2=2pi50(C2)u^2Langd kapacitansen som skapas i halva msp-kabeln [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 30 P=(5010^3) Aktivt effekt i punkten 5 [W] S=Pcos((fipi)180)skenbar effekt i punkten 5 [VA] Q=(S^2-P^2)^(12)reaktiv effekt i punkten 5 [VAr] Pf=R(Pu)^2+R((Q-Qc2)u)^2 Foumlrlust av aktiv effekt i hsp-kabel [W] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 31 Qf=XL(Pu)^2+XL((Q-Qc2)u)^2-(2Qc2) Foumlrlust av reaktiv effekt i msp-kabel [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 33 QnettoKabel=Q+Qf Luftledning Lluft=1085 XLluft=2pi50Lluft10^-3Langd Cluft=000910^-6 Qc2luft=2pi50(Cluft2)u^2Langd kapcitansen som skapas i halva hsp-luftledningen [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 30 PfLuft=R(Pu)^2+R((Q-Qc2luft)u)^2 Foumlrlust av aktiv effekt i hsp-kabel [W] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 31 QfLuft=XLluft(Pu)^2+XLluft((Q-Qc2luft)u)^2-(2Qc2luft) Foumlrlust av reaktiv effekt i hsp-kabel [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 33 QnettoLuft=Q+QfLuft

Ubas (kV) 11Sbas (MVA) 10

Kabel AXKJ 39525

Laumlngd=2 km Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 2 064 031 0194779 00000003 00001885 00528926 00160974 00022808

Laumlngd=4 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 4 128 031 0389557 00000003 0000377 01057851 00321948 00045616

Laumlngd=6 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 6 192 031 0584336 00000003 00005655 01586777 00482923 00068424

Laumlngd=8 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 8 256 031 0779115 00000003 0000754 02115702 00643897 00091232

Laumlngd=10 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 10 32 031 0973894 00000003 00009425 02644628 00804871 0011404

Luftledning FeAl 99

Laumlngd=2 km Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 2 0672 1126 0707487 61E-09 3833E-06 00555372 005847 4638E-05

Laumlngd=4 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 4 1344 1126 1414973 61E-09 7665E-06 01110744 01169399 9275E-05

Laumlngd=6 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 6 2016 1126 212246 61E-09 115E-05 01666116 01754099 00001391

Laumlngd=8 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 8 2688 1126 2829947 61E-09 1533E-05 02221488 02338799 00001855

Laumlngd=10 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 10 336 1126 3537433 61E-09 1916E-05 0277686 02923499 00002319

Bilaga 3 Generellt naumlt

Bilaga 3 forts

Transformatorer

Maumlrkeffekt (MVA) Kopplingsart Maumlrksp (kV) er () ex () ez () R (ohm) X (ohm) R (pu) X (pu)

1 [MATSTAT_LSP04200] 2 [MATSTAT_MSP11000] 08 Dyn 11 11 0 52 52 0 7865 0 0653 [MOTSTAT_MSP11000] 4 [MOTSTAT_LSP04200] 02 Dyn 11 11 0 38 38 0 2299 0 19

Belastningar

P (MW) Q (Mvar) (effekfaktor = 085) Detta aumlr baumlsta scenario005 003101 0062015 0093

Bilaga 4 Geografisk karta oumlver LBA fack 4 haumlmtad fraringn Facilplus

Naumltstationer kopplade till mobilt reservkraftverk

500 m

Foumlrdelningsstation (LBA)

Placering och anslutning av mobilt reservelverk

Bilaga 5 Normalkopplingsschema LBA fack 4

Bilaga 6 Verkligt naumlt

Ubas (kV) 11Sbas (MVA) 10

Ledningar (kabel) En-ledare triangel

Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [LBA-097_MSP 11000] 3 [LBA-049_MSP 11000] AXCEL 39525 202 06464 031 01967265 00000003 0000190381 00534215 00162584 0002303604 3 [LBA-049_MSP 11000] 4 [LBA-050_MSP 11000] AXCEL 39525 183 05856 031 01782226 00000003 0000172473 00483967 00147291 0002086929 4 [LBA-050_MSP 11000] 5 [LBA-070_MSP 11000] AXCEL 32510 076 0912 038 00907292 000000019 453646E-05 00753719 00074983 0000548912 5 [LBA-070_MSP 11000] 6 [LBA-093_MSP 11000] AXCEL 15016 0745 0477545 041 00959599 000000023 538312E-05 00394665 00079306 0000651357 6 [LBA-093_MSP 11000] 7 [LBA-098_MAP 11000] AXCEL 32510 076 0912 038 00907292 000000019 453646E-05 00753719 00074983 0000548912 7 [LBA-098_MAP 11000] 8 [LBA-053_MSP 11000] AXCEL 32510 066 0792 038 00787911 000000019 393956E-05 00654545 00065117 0000476686

6775

LBA -Fack 4 Luftledning

Ledningar (Luftldning) Fasplacering horisontell

Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu) 2 [LBA-097_MSP 11000] 3 [LBA-049_MSP 11000] FeAl 99 202 067872 1126 07145615 61E-09 387107E-06 00560926 00590547 4684E-05 3 [LBA-049_MSP 11000] 4 [LBA-050_MSP 11000] FeAl 99 183 061488 1126 06473503 61E-09 350696E-06 00508165 00535 424342E-05 4 [LBA-050_MSP 11000] 5 [LBA-070_MSP 11000] FeAl 31 076 08132 1173 02800667 61E-09 145644E-06 00672066 0023146 17623E-05 5 [LBA-070_MSP 11000] 6 [LBA-093_MSP 11000] FeAl 49 0745 049915 1173 02745391 61E-09 14277E-06 00412521 00226892 172751E-05 6 [LBA-093_MSP 11000] 7 [LBA-098_MAP 11000] FeAl 31 076 08132 1173 02800667 61E-09 145644E-06 00672066 0023146 17623E-05 7 [LBA-098_MAP 11000] 8 [LBA-053_MSP 11000] FeAl 31 066 07062 1173 02432158 61E-09 126481E-06 00583636 00201005 153041E-05

6775

Bilaga 6 forts

Transformatorer

Maumlrkeffekt (MVA) Kopplingsart Maumlrksp (kV) er () ex () ez () R (ohm) X (ohm) R (pu) X (pu)

1 [LBA-097_LSP 04200] 2 [LBA-097_MSP 11000] 0315 Dyn 11 11 114 412 4274809937 438 1583 036 131 3 [LBA-049_MSP 11000] 301 [LBA-049_LSP 04200] 01 Dyn 11 11 145 373 4001924537 17545 45133 145 373 4 [LBA-050_MSP 11000] 401 [LBA-050_LSP 04000] 02 Dyn 11 11 13 378 3997299088 7865 22869 065 189 5 [LBA-070_MSP 11000] 501 [LBA-070_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 6 [LBA-093_MSP 11000] 601 [LBA-093_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 7 [LBA-098_MAP 11000] 701 [LBA-098_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 8 [LBA-053_MSP 11000] 801 [LBA-053_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668

Belastningar

P (MW) Q (Mvar) Antal kunder (st)

LBA-097 00108 00044 6LBA-049 00497 0025 14LBA-050 00587 00232 15LBA-070 00356 00103 7LBA-093 00061 00029 2LBA-098 00127 00036 7LBA-053 00299 00063 9

Totalt 02035 00757 60

Bilaga 7 Resultaten fraringn det verkliga elnaumltet

Bilaga 7 forts

Laumlngd LBA (km) 667 Avskrivningstid led (aringr) 40 Avskrivningstid ledning (aringr) 60Antal kunder (st) 60

Luftledning (blank) Luftledning (belagd) KabelUtan reservkraft Med reservkraft Utan reservkraft Med reservkraft Utan reservkraft Med reservkraft Luft 20aringr+ kabel 40 aringr

Fasta kostnader

Investeringskostnad per km (krkm) (mellanspaumlnningsnaumltet) 173000 173000 205000 205000 250000 250000 250000Total investeringskostnad (kr) 1153910 1153910 1367350 1367350 1667500 1667500 1667500Kapitalkostnad 8 92313 92313 109388 109388 133400 133400 133400Aringrlig kostnad (kr) 31156 31156 36918 36918 45023 45023 30015

Underharingllskostnad (kraringr) 230782 230782 27347 27347 3335 3335 9916

Summa fast aringrlig kostnad (kraringr) 54234 54234 64265 64265 48358 48358 39931

Roumlrliga kostnader Avbrottsfrekvens (antal fel(100 km aringr)) 2 2 1333333333 1333333333 06 06 1066666667

F 12 (felfrekvens efter 12 timmar) 0000162 0000162 0000162 0000162F 24 (felfrekvens efter 24 timmar) 0000083 0000083 0000083 0000083F 48 (felfrekvens efter 48 timmar) 0000000 0000000 0000000 0000000F 72 (felfrekvens efter 72 timmar) 0000000 0000000 0000000 0000000

Avbrottsersaumlttning efter 12 timmar (krkund) 800 800 800 800Avbrottsersaumlttning efter 24 timmar (krkund) 1765 1765 1765 1765Avbrottsersaumlttning efter 48 timmar (krkund) 2719 2719 2719 2719Avbrottsersaumlttning efter 72 timmar (krkund) 4007 4007 4007 4007

Driftskostnad reservelverktimme och kund (krh) 625 625 625 625Fast kostnad elverk (transport osv) (krkund) 1320 1320 1320 1320

Drift timmar felkategori F 12 (h) 15 15 15 15Drift timmar felkategori F 24 (h) 36 36 36 36Drift timmar felkategori F 48 (h) 60 60 60 60Drift timmar felkategori F 72 (h) 100 100 100 100

Antalet fel per aringr som oumlverstiger 12 h i LBA-fack 4 (staringr) 000003 000002 000001Avbrottskostnad (kraringr) 221 531 148 354 066 223 283

Summa kostnader per aringr (kraringr) 5423598 5423908 6426693 6426899 4835816 4835973 3993390

Bilaga 8 Ekonomi

Bilaga 8 forts

DARWin driftstoumlrningsstatistik 2004 Svensk energi

12 kV 24 kV SummaSumma (75)Totalt antal drabbade kunder lt 3 min (st) 2640403 1011406 3651809 2738857Totalt antal fel lt 3 min (st) 2827 13923 16750

Totalt antal drabbade kunder 12 - lt 24 h (st) 383 61 444Totalt antal drabbade kunder gt 24 h (st) 200 28 228

Andel drabbade kunder 12 - lt 24 h 162E-04Andel drabbade kunder gt 24 h 832E-05

Andel drabbade kunder 12 - lt 24 h () 00122Andel drabbade kunder gt 24 h () 00062

Antal drabbade kunder per MSP fel lt 3minl (st) 21802

Bilaga 9 ABBs standardtransformatorer

13

Foumlr en motor med direktstart Motorns maumlrkeffekt i kW 9 lt Generatorns maumlrkeffekt i kVA Skulle det finnas flera motorer som kan komma att starta samtidigt ska moumljlighet till foumlrregling mot samtidig start undersoumlkas Exempel paring stoumlrre motorer som kan taumlnkas finnas ute hos kunder i glesbyggd aumlr t ex lantbrukarnas bevattningspumpar som enbart anvaumlnds under naringgra maringnader paring sommaren Dessa bevattningspumpar varierar i storlek och kan i vissa fall ha en effekt paring 75 kW vilket i saring fall skulle kraumlva att generatorn kan producera en aktiv effekt motsvarande 675 kW om motorn aumlr direktstartad Eftersom denna enskilda pump kommer att ta stor effekt i anspraringk och paring saring vis kraumlva att reservkraftverket aumlr kraftigt oumlverdimensionerat foumlr att klara startstroumlmmen aumlr det laumlmpligt att ha naringgon form av restriktioner vid bevattning Detta gaumlller inte enbart bevattningspumpar som aumlr ansluta till elnaumltet utan alla stoumlrre motorer

14

5 Distributionsledningar Distributionsledningar finns i flera olika utfoumlranden daumlr ledar- och isolationsmaterial aumlr olika Generellt kan dessa dock delas in i kategorierna luftledningar och kabel

51 Luftledningar

Luftledningar kan generellt delas upp i tvaring olika typer oisolerad och isolerad lina vilka finns i tvaring olika materialutfoumlranden aluminium (AL) och aluminium med jaumlrnkaumlrna (FeAl) I mycket saumlllsynta fall kan aumlven kopparlina (Cu) foumlrekomma

511 Oisolerad luftledning

Oisolerad luftledning har inte ett skyddande houmllje runt respektive lina utan faumlsts direkt paring isolatorn som utgoumlr isolation mellan lina och stolpe Detta goumlr att ledningen aumlr kaumlnslig mot yttre faktorer saringsom vaumlder vind faringglar osv En vanligt foumlrekommande dimension paring linan aumlr 99 mm2 vilken har en total ytterdiameter paring 128 mm (Onninen 2006) Ett exempel paring en oisolerad lina visas i bild 51 nedan

Bild 51 Oisolerad lina (Birkouml 2005)

512 Isolerad luftledning

Isolerad luftledning aumlr upphaumlngd paring samma saumltt som oisolerad luftledning men har aumlven ett skyddande houmllje runt respektive lina i form av en tunnare plastbelaumlggning Houmlljet aumlr inte avsett som naringgot skydd mot beroumlring utan snarare ett skydd mot jordfel som t ex kan uppstaring daring ett traumld faller paring ledningen vilket goumlr ledningen driftsaumlkrare Anledningen till detta aumlr att ledningen daring taringl en stoumlrre paringfrestning som t ex uppstaringr naumlr ett traumld faller paring ledningen Belastningen som traumldet medfoumlr paring luftledningen tas daring upp av alla tre linorna vilket goumlr att de inte lika laumltt brister Isolerad luftledning byggs vanligtvis med ett mindre avstaringnd mellan linorna aumln traditionell oisolerad luftledning vilket aumlr moumljligt tack vare den isoleringen som finns runt respektive lina Precis som foumlr oisolerad lina aumlr en vanlig dimension 99 mm2 men i och med dess skyddande houmllje blir den groumlvre aumln vanlig oisolerad lina En isolerad lina med dimensionen 99 mm2 har en total ytterdiameter paring cirka 18 mm (Onninen 2006) Se bild 52 nedan

Bild 52 Isolerad lina (Birkouml 2005)

15

513 Kapacitiv generering i luftledningsnaumlt

Luftledningar genererar en saring kallad distribuerad kapacitans laumlngs hela sin straumlckning dels mellan varje fasledare och marken och dels mellan respektive fasledare Detta aringskaringdliggoumlrs i bild 53 nedan

Bild 53 Kapacitanser i ett luftledningsnaumlt

Som kan ses i bild 53 ovan delas kapacitansen i en luftledning upp i tvaring delar egen- och oumlmsesidig kapacitans Den oumlmsesidiga kapacitansen aumlr den kapacitans som bildas mellan ledningens faser medan egenkapacitansen bildas mellan fasledarna och jord Summan av egen- och oumlmsesidig kapacitansen (Ce och Couml) bildar ledningens totala kapacitans som har namnet driftkapacitans Cd (Andersson och Blomqvist 1997) Foumlr ett luftledningsnaumlt aumlr den distruberade kapacitansen relativt liten Med anledning av detta beraumlknas inte delkapacitanserna var foumlr sig utan den totala driftkapacitansen beraumlknas direkt med sambandet 51 nedan

sdotsdotsdot

=

r

cbaCd 3

ln18

1 [ ]kmFmicro (51)

daumlr a b och c medelavstaringndet mellan fasledarena m r fasledarens radie m Oavsett vilken typ av mark som finns under luftledningen utgaringr man ifraringn att potentialen aumlr noll vid markytan (Stenborg 1997)

16

52 Jordkabel

Jordkabel finns i en maumlngd olika utfoumlranden med olika tvaumlrsnittsarea och maumlrkspaumlnning vilka grovt kan delas in i en- och flerledarekabel De flesta lite groumlvre kablar har ledare som aumlr tillverkade av aluminium Hur mycket isolering en kabel har aumlr till stoumlrsta del beroende av kabelns maumlrkspaumlnning houmlgre maumlrkspaumlnning ger groumlvre isolering I bild 54 visas en treledar mellanspaumlnningskabel med maumlrkspaumlnningen 12 kV i genomskaumlrning

Bild 54 Treledar mellanspaumlnningskabel i genomskaumlrning (Elektroskandia 2006)

521 Kapacitiv generering i kabelnaumlt

Kablar genererar precis som luftledningar en saring kallad distribuerad kapacitans laumlngs hela sin straumlckning mellan dels varje fasledare och skaumlrmen dels mellan respektive fasledare Kabels kapacitanser kan precis som en luftledning delas in i egen- samt oumlmsesidig kapacitans Som framgaringr av bild 54 ovan aumlr avstaringndet mellan fasledarna och det jordande houmlljet runt kabeln avsevaumlrt mycket mindre aumln foumlr en luftledning Detta leder till att egenkapacitansen fraringn en kabel aumlr betydligt mycket houmlgre aumln foumlr en luftledning med samma tvaumlrsnittsarea och spaumlnning Daumlremot aumlr den oumlmsesidiga kapacitansen som genereras mellan fasledarna i en treledar mellanspaumlnningskabel lika med noll eftersom ledarnas inre ledande skiktet har samma spaumlnningspotential som skaumlrmen d v s noll Mellanspaumlnningskabelns kapacitanser visas i bild 55 nedan

Bild 55 Kapacitanser i en- och tre-ledar kabel

17

Foumlr en enledarkabel med omgivande skaumlrm eller en treledarkabel med skaumlrm runt varje ledare ges kapacitansen av foumlljande samband (Kraftkabelhandboken) Kapacitansen C aumlr i detta fall lika med driftkapacitansen Cd

d

DkC

ln

εsdot= [ ]kmFmicro (52)

Daumlr k aumlr en konstant med vaumlrdet 00556 ε aumlr det relativa isolermaterialets dielektriska konstant foumlr det isolerande skiktet mellan ledare och skaumlrm Konstanten ε aumlr beroende av vilket material isolerskiktet aumlr tillverkat av I de kabeltyper som anvaumlnds mest i dag aumlr de vanligaste isolermaterialen PEX och PVC vilka har konstanten ε = 23 respektive ε =50 I de beraumlkningar som aumlr gjorda i denna rapport har uteslutande kabel med PEX isolering anvaumlnts Foumlr en treledar kabel daumlr respektive ledare saknar individuell skaumlrm eller inre ledande skikt se bild 54 aumlr det svaringrare att raumlkna ut C och Cd Kapacitanserna aumlr i dessa fall inte lika Foumlr att enklare kunna faststaumllla Cd maringste delkapacitanserna foumlrst maumltas i kabeln Naumlr detta goumlrs delas foumlrst kapacitanserna upp i delkapacitanser Crsquo och Crsquorsquo som maumlts paring foumlljande saumltt Delkapacitansen Crsquo maumlts mellan en fasledare och de oumlvriga fasledarna som aumlr foumlrbundna med skaumlrmen och daumlr Crsquo motsvarar

oumle CCC sdot+= 2 [ ]kmFmicro (53) Daumlrefter foumlrbinds alla tre ledarna med varandra och daring maumlts delkapacitansen Crsquorsquo mellan ledarna och skaumlrmen och daumlr Crsquorsquo motsvarar

eCC sdot= 3 [ ]kmFmicro (54) Naumlr baringda delkapacitanserna aumlr givna kan sedan driftkapacitansen Cd beraumlknas enligt

oumled CCC sdot+= 3 [ ]kmFmicro (55) Driftkapacitansen foumlr mellanspaumlnningskablar aumlr i de flesta fallen uppmaumltt och redovisad av kabeltillverkaren

18

53 Tillskott och foumlrluster i ledningar

Foumlr att foumlrstaring hur en ledning fungerar aumlr det laumlmpligt att som modell anvaumlnda ett ersaumlttningsschema vilken visar vilka parametrar som aumlr av betydelse och maringste tas i beaktande vid elektriska beraumlkningar Ersaumlttningsschemat foumlr en ledning visas i bild 56 nedan

531 Ersaumlttningsschema

Bild 56 Ersaumlttningsschema

I bild 56 ovan ser man en generator som genererar elektrisk energi och sedan oumlverfoumlr denna till en belastning via en ledning som aumlr ansluten mellan de baringda objekten

532 Parametrar i ersaumlttningsschema

Ur elektrisk synvinkel bestaringr en ledning av en resistans R och en reaktans X Dessa storheter beror paring ett antal olika parametrar som visas i sambanden (56) och (57) nedan (Kraftkabelhandboken)

ARledning

ρ= [ ]kmΩ (56)

daumlr ρ resistiviteten kmmm 2sdotΩ A ledarens tvaumlrsnittsarea 2mm

LfX ledning sdotsdotsdot= π2 [ ]kmΩ (57)

daumlr f frekvensen Hz L induktansen kmH

19

Foumlr en given ledning finns baringde ρ och L angivna i ledningstabeller Ett annat samband som anvaumlnds vid elektriska beraumlkningar aumlr susceptansen B som beraumlknas enligt sambandet (58) nedan

lCfBledning sdotsdotsdotsdot= π2 [ ]S (58) daumlr C kapacitansen kmF l ledningslaumlngden km Naumlr resistans reaktans och susceptans beraumlknas foumlr olika komponenter aumlr det viktigt att beraumlkningen goumlrs vid samma spaumlnning och frekvens Foumlr samtliga beraumlkningar i rapporten aumlr spaumlnningen 11 kV och frekvensen 50 Hz Mellan ledningen och marken alternativt skaumlrmen i en kabel bildas en kondensator som ger upphov till en reaktiv effekt naumlr ledningen aumlr spaumlnningssatt Denna reaktiva effekt kommer att ge ett tillskott i anlaumlggningen som maringste tas om hand Detta aumlr vanligtvis inget problem under normal drift daring anlaumlggningen aumlr ansluten till ett starkt oumlverliggande naumlt som paring ett enkelt saumltt kan ta hand om detta reaktiva tillskott Kopplas oumlverliggande naumlt bort och ersaumltts med ett mobilt reservkraftverk kommer detta ensamt vara tvunget att hantera det eventuella reaktiva oumlverskottet Det kapacitiva bidrag en ledning genererar ges ur foumlljande samband (Petterson och Blomqvist 1986)

21 CCC QQQ += [ ]var (59) daumlr

1CQ aumlr det kapacitiva bidraget fraringn den foumlrsta halvan av ledningen

2CQ aumlr det kapacitiva bidraget fraringn den sista halvan av ledningen Dessa storheter kan beraumlknas med sambanden (510) och (511) som foumlljer nedan (Petterson och Blomqvist 1986)

211 2

2 UC

fQC sdotsdotsdotsdot= π [ ]var (510)

222 2

2 UC

fQC sdotsdotsdotsdot= π [ ]var (511)

daumlr f frekvensen Hz C kapacitansen F

1U inmatningsspaumlnningen V

2U utmatningsspaumlnningen V

20

533 Aktiva och reaktiva foumlrluster i ledningar

Varje ledning inneharingller en resistans och en reaktans vilka ger upphov till aktiva och reaktiva foumlrluster Eftersom dessa foumlrluster tillkommer utoumlver sjaumllva lasten behoumlver dessa adderas foumlr att faring de totala aktiva och reaktiva effekterna Det aumlr dessa foumlrluster plus sjaumllva lasten som det mobila reservkraftverket maringste klara av att hantera De aktiva och reaktiva foumlrlusterna beraumlknas genom sambanden (512) och (513) nedan

2

2

22

2

2

2

minussdot+

sdot=

U

QQR

U

PRP C

LedningLedningf [ ]W (512)

( )21

2

2

22

2

2

2CC

CLedningLedningf QQ

U

QQX

U

PXQ +minus

minussdot+

sdot= [ ]var (513)

daumlr R resistansen Ω X reaktansen Ω Foumlr att faring en indikation paring hur stora tillskott ocheller foumlrluster som uppstaringr i en ledning goumlrs en beraumlkning foumlr en kabel respektive luftledning enligt angivna data nedan

Tabell 51 Inparametrar foumlr jaumlmfoumlrelse av tillskottfoumlrluster i ledningsnaumlt Luftledning (Al) Kabel (Al)

Spaumlnning (V) 11000 11000 Tvaumlrsnittsarea (mm2) 99 95 Ledningslaumlngd (km) 10 10 Aktivt effektuttag (kW) 50 50 Effektfaktor vid last 085 085 Kapacitans (microFkm) 0009 033 Ledningsresistans (Ωkm) 02855 02975 Ledningsreaktans (Ωkm) 1085 09739

Anvaumlnds vaumlrdena fraringn tabell 51 i sambanden 510 511 512 513 och ingen haumlnsyn tas till spaumlnningsfall i ledningen kan de aktiva respektive reaktiva foumlrlusterna beraumlknas Beraumlkningarna aumlr gjorda i Matlab och beraumlkningskoden finns i bilaga 2 Resultaten presenteras i tabell 52 nedan

Tabell 52 Resultat av jaumlmfoumlrelse mellan luftledning och kabel Luftledning (Al) Kabel (Al)

Reaktiv last (kvar) 310 310 Aktiva foumlrluster (kW) 0083 0086 Reaktiva foumlrluster (kvar) -333 -12542 Reaktivt netto (kvar) 2767 -9442

21

Som kan ses i tabell 52 behoumlver reservelverket generera 2767 kvar i fallet med luftledning medan i fallet med kabel kommer ett oumlverskott paring 9442 kvar att skapas Detta reaktiva oumlverskott kommer ha en motsatt riktning i foumlrharingllande till den aktiva effekten d v s tillbaka i mot reservelverket Detta reaktiva oumlverskott maringste saringledes tas om hand av reservelverket

534 Konsekvenser foumlr mobil reservkraft

Som kan ses utifraringn resultaten i tabell 52 ovan aumlr de aktiva foumlrlusterna i baringde luftledning och kabel relativt smaring Eftersom dessa foumlrluster aumlr smaring kommer de inte belasta ett mobilt reservelverk saumlrskilt mycket i foumlrharingllande till den last som kunderna tar ut Jaumlmfoumlrs de reaktiva foumlrlusterna som en tio kilometers mellanspaumlnningsledning ger upphov till med de aktiva foumlrlusterna aumlr de foumlrstnaumlmnda foumlrlusterna betydligt houmlgre Beroende paring om elnaumltet aumlr uppbyggt av luftledning eller kabel kommer detta faring vaumlldigt skilda konsekvenser foumlr det mobila reservkraftverk som ska leverera elenergi till den bortkopplade anlaumlggningen Jaumlmfoumlrs de reaktiva foumlrlusterna i luftledningen med kabeln kan det enkelt konstateras att luftledningen endast tillfoumlr en mindre del av den reaktiva effekt som reservkraftverket annars hade faringtt producera Kabeln kommer daumlremot att generera en avsevaumlrt mycket stoumlrre maumlngd reaktiv effekt aumln luftledningen I ovanstaringende exempel genererar kabeln drygt 37 garingnger mer reaktiv effekt aumln luftledningen Detta betyder att reservkraftverket maringste kunna konsumera detta oumlverskott av reaktiv effekt som kabeln genererar Det aumlr saringledes en foumlrutsaumlttning att det mobila reservelverket kan konsumera det reaktiva oumlverskott som inte tas ut av kunderna Kan inte det mobila reservkraftverket konsumera reaktiv effekt kommer det reaktiva effektuttaget hos kund vara en begraumlnsande faktor foumlr moumljlig ledningslaumlngd

22

6 Transformatorer Transformatorer kan ur elektrisk synvinkel ses som en resistans R och en reaktans X paring samma saumltt som en ledning Foumlr att beraumlkna transformators resistans och reaktans behoumlvs uppgifter om de procentuella resistans respektive reaktansspaumlnningsfallet er ex Dessa kan enkelt tas fram foumlr en specifik transformator i t ex Facilplus spatialE som aumlr EON Elnaumlts naumltinformationssystem Oumlnskas daumlremot generella vaumlrden foumlr en transformator kan ABBs tabell foumlr standardtransformatorer anvaumlndas vilken visas i bilaga 9 I ABBs tabell aumlr endast den procentuella kortslutningsspaumlnningen ek given och den beraumlknas enligt samband 61 nedan

22xrk eee += [ ] (61)

Anledningen till att endast ek aumlr angiven aumlr att procentuella kortslutningsresistansen er alltid aumlr relativt liten i foumlrharingllande till procentuella kortslutningsreaktansen ex och daring goumlrs ofta approximationen er = 0 vilket ger ex asymp ek Foumlr att sedan beraumlkna kortslutningsresistansen RT och kortslutningsreaktansen XT anvaumlnder man sambanden 62 och 63 nedan (Petterson och Blomqvist 1986)

n

nrT

S

UeR

2

100sdot= [ ]Ω (62)

n

nxT

S

UeX

2

100sdot= [ ]Ω (63)

daumlr Un den huvudspaumlnning som transformatorresistansen haumlnfoumlrs till kV Sn transformatorns maumlrkeffekt MVA

62 Foumlrluster i en transformator

En distributionstransformator ger upphov till tre olika typer av foumlrluster

bull Tomgaringngsfoumlrluster ][WPtomgaringng bull Belastningsfoumlrluster ][WPbelastning bull Reaktiva foumlrluster [var]foumlrlustQ

Dessa foumlrluster beskrivs under respektive rubrik nedan

621 Tomgaringngsfoumlrluster

Tomgaringngsfoumlrlusterna i en transformator aumlr helt oberoende av den anslutna lasten Dessa beror istaumlllet helt paring transformatorns storlek desto stoumlrre transformator desto stoumlrre tomgaringngsfoumlrluster En tillaumlmpbar tumregel aumlr att tomgaringngsfoumlrlusterna aumlr i storleksordningen 02 procent utav transformatorns maumlrkeffekt (Lindahl 2006) Foumlr en transformator med maumlrkeffekten 200 kVA kommer saringledes tomgaringngsfoumlrlusterna vara

23

WPtomgaringng 4002000000020 =sdot=

Tomgaringngsfoumlrlusterna aumlr saring smaring i foumlrharingllande till transformatorns maumlrkeffekt att de i maringnga sammanhang antas vara foumlrsumbara

622 Belastningsfoumlrluster

Belastningsfoumlrlusterna i en transformator beror av hur stor belastningsgraden aumlr En tumregel aumlr att vid full last aumlr belastningsfoumlrlusterna i storleksordningen 1 procent av transformatorns maumlrkeffekt (Lindahl 2006) Foumlr en transformator med maumlrkeffekten 200 kVA kommer saringledes belastningsfoumlrlusterna att vara

WPbelastning 2000200000010 =sdot=

Aumlven belastningsfoumlrlusterna aumlr foumlrharingllandevis smaring jaumlmfoumlrt med transformatorns maumlrkeffekt Som har naumlmnts tidigare goumlrs ibland approximationen ex asymp ek och er = 0 vilket betyder att ingen haumlnsyn tas till de aktiva foumlrlusterna utan enbart till de reaktiva foumlrlusterna

623 Reaktiva foumlrluster

De stoumlrsta och inte foumlrsumbara foumlrlusterna i en transformator aumlr de reaktiva foumlrlusterna Naumlr dessa foumlrluster beraumlknas antas tomgaringngsfoumlrlusterna vara foumlrsumbara och att transformatorn aumlr fullt belastad Belastningsfoumlrlusterna antas vara 1 procent utav transformatorns maumlrkeffekt vilket ger en foumlrlust paring 2000 W enligt tidigare beraumlkning Foumlr att kunna beraumlkna de reaktiva foumlrlusterna foumlr en 200 kVA transformator behoumlvs uppgifter om re och xe Dessa aumlr haumlmtade fraringn en standard 200 kVA transformator hos EON Elnaumlt

Foumlrharingllandet ggre

e

r

x 331783

asymp= visar sedan hur stora de reaktiva foumlrlusterna aumlr i

foumlrharingllande till de aktiva foumlrlusterna I detta fall aumlr de reaktiva foumlrlusterna cirka tre garingnger stoumlrre aumln de aktiva foumlrlusterna De reaktiva foumlrlusterna i en 200 kVA transformator aumlr daumlrmed i storleksordningen

var600020003 kQ foumlrlust =sdotasymp Detta betyder att den reaktiva foumlrlusten i en 200 kVA transformator aumlr cirka 3 procent av dess maumlrkeffekt (Johansson 2006)

24

7 Det mobila reservkraftverket De mobila reservkraftverk som aumlr taumlnkta att anvaumlndas i mellanspaumlnningsnaumltet aumlr i storleksordningen 100-800 kVA daumlr de flesta aumlr utrustade med en synkrongenerator Teoretiskt innebaumlr detta bland annat att generatorns foumlrmaringga att producera alternativt konsumera reaktiv effekt kan styras Ska generatorn leverera reaktiv effekt till elnaumltet ska I m gt Im0 och kallas daring foumlr oumlvermagnetiserad medan om den ska konsumera reaktiv effekt ska I m lt Im0 och kallas daring foumlr undermagnetiserad Rent praktiskt styrs magnetiseringsstroumlmmen av generatorns spaumlnningsregulator som i sin tur maumlter naumltspaumlnningen (Alfredsson och Cronqvist 1996) Ses detta ur en teoretisk synvinkel bestaumlms magnetiseringsbehovet av sambandet 71 nedan

0m

m

n

r

I

I

U

E= (71)

daumlr Er inducerad emk (fas till jord) V Un generatorns maumlrkspaumlnning V I bild 71 visas ovanstaringende storheter i en schematisk bild oumlver en synkrongenerator

Bild 71 Schematisk bild oumlver en synkrongenerator

Den aktiva effekten P i en synkronmaskin paringverkas inte av aumlndringar som t ex naumltspaumlnningsvariationer eller variationer av emkn utan bestaumlms av den mekaniska axeleffekten som motorn levererar Den aktiva effekten beraumlknas med hjaumllp av samband 72 nedan

d

fr

X

UEP

Θsdotsdotsdot=

sin3 [ ]W (72)

Som tidigare naumlmnts kommer den inducerade emkn Er att foumlraumlndras daring magnetiseringsstroumlmmen Im varieras Foumlr att foumlrhindra att den aktiva effekten P foumlraumlndras samtidigt som magnetiseringsstroumlmmen Im varieras kommer samtidigt belastningsvinkeln Θ att aumlndras

25

Naumlr det gaumlller den reaktiva effekten Q saring aumlr den vid en konstant naumltspaumlnning till stor del beroende av den inducerade emk Er men aumlven till en mindre del av den aktiva effektens storlek Denna ger upphov till en del av den reaktiva spaumlnningen (XdIa) vilken svarar direkt mot den aktiva stroumlmmen Iacosφ och denna kraumlver en viss reaktiv effekt Den reaktiva effekten beraumlknas genom samband 73 nedan

d

fr

d

f

X

UE

X

UQ

Θsdotsdotsdotminus

sdot=

cos33 2

[ ]var (73)

daumlr Qlt0 oumlvermagnetisering Qgt0 undermagnetisering Foumlr att se hur alla storheter haumlnger samman visas tvaring olika visardiagram i bild 72 ett foumlr oumlvermagnetisering och ett foumlr undermagnetisering I baringda visardiagrammen aumlr statorstroumlmmen Ia riktstorhet (Alfredsson och Cronqvist 1996)

Bild 72 Visardiagram foumlr oumlver- respektive undermagnetisering

Foumlr en synkrongenerator finns det ett antal begraumlnsningar naumlr det gaumlller dess foumlrmaringga att producera och konsumera effekt Dessa begraumlnsningar aumlr naturligtvis vaumlsentliga att kaumlnna till innan ett reservelverk kopplas in och ensamt ska foumlrse en anlaumlggning med elenergi Naumlr det gaumlller synkrongeneratorer finns det fyra stabilitetsgraumlnser som generatorn maringste haringlla sig inom foumlr att generatorn ska fungera paring avsett vis (Samuelsson 2006) De fyra stabilitetsgraumlnserna aumlr

1 Rotorns uppvaumlrmningsgraumlns bestaumlmmer |E|max 2 Statorns uppvaumlrmningsgraumlns bestaumlmmer |S|max och |IA|max 3 Motorns maximala axeleffekt bestaumlmmer Pmax 4 Generatorns laumlgsta magnetisering bestaumlmmer |E|min

Foumlr att aringskaringdliggoumlra hur ovanstaringende stabilitetsgraumlnser paringverkar generatorns effektgraumlnser har dessa ritats in i ett saring kallat kapabilitetsdiagram Detta visas i bild 73 nedan

26

Bild 73 Kapabilitetsdiagram foumlr en synkrongenerator

I bild 73 ovan visar den markerade ytan arbetsomraringdet foumlr generatorn Begraumlnsningslinjerna ett och tvaring aumlr satta foumlr att inte temperaturen i rotor respektive stator ska bli foumlr houmlga och foumlrstoumlra generatorn Som kan ses i bild 73 ovan begraumlnsar dessa baringde generatorns moumljlighet till att leverera aktiv respektive reaktiv effekt samt att absorbera reaktiv effekt utanfoumlr det markerade omraringdet Skaumlrningspunkten mellan begraumlnsningslinje ett och tvaring anger normalt generatorns maumlrkdriftdata naumlr det gaumlller levererad aktiv- och reaktiv effekt Anledningen aumlr att dessa baringda linjers skaumlrningspunkt motsvarar ett optimum foumlr levererad aktiv- och reaktiv effekt Begraumlnsningslinje tre markerar den maximala aktiva effekt motorn kan laumlmna paring axeln som sammankopplar motor och generator Den fjaumlrde och sista begraumlnsningslinjen visar generatorns laumlgsta magnetisering foumlr att kunna fasas paring elnaumltet Aumlr magnetiseringen laumlgre riskeras ett saring kallat ur fas-fall farings vilket betyder att generatorn inte kommer arbeta vid samma faslaumlge som det elnaumlt den ansluts till Arbetar inte generatorn vid samma faslaumlge som elnaumltet maringste den kopplas bort och kommer saringledes inte att tillfoumlra naringgon elenergi till det anslutna elnaumltet vilket aumlr dess normala uppgift Naumlr ett mobilt reservkraftverk ansluts till ett elnaumlt och ensamt ska foumlrse anlaumlggningen med elenergi aumlr det viktigt att den aktiva och reaktiva effekten aldrig kommer utanfoumlr det markerade omraringdet i bild 73 Skulle detta haumlnda kommer med stoumlrsta sannolikhet reservkraftverkets effektskydd loumlsa ut med resultatet att elleveransen upphoumlr omedelbart ABB som aumlr en av landets ledande tillverkare av reservkraftverk har ett stoumlrre utbud av olika storlekar och modeller men anvaumlnder enbart synkrongeneratorer fraringn Stamford Dessa generatorer aumlr inte konstruerade foumlr att kunna absorbera reaktiv effekt De generatorer som levereras med reservkraftverken fraringn ABB i dag kan alltsaring

27

enbart arbeta med induktiva laster vilket betyder att ledningen inte faringr generera mer reaktiv effekt aumln vad lasten konsumerar (Hagelin 2006) Detta kommer saringledes att bli viktigt att taumlnka paring naumlr en liten last tillsammans med en laumlngre mellanspaumlnningskabel ansluts till ett reservkraftverk och ensamt ska foumlrse anlaumlggningen med elenergi Skulle kabeln generera mer reaktiv effekt aumln vad kunderna foumlrbrukar innebaumlr det att generatorn hamnar i den nedre halvan i bild 73 vilket innebaumlr att generatorn maringste konsumera reaktiv effekt Detta betyder att laringnga mellanspaumlnningskablar tillsammans med smaring effektuttag kommer bli en begraumlnsande faktor vid oumlverfoumlring av reservkraft i mellanspaumlnningelnaumltet

28

8 Beraumlkning av effektbehov och ledningslaumlngd Foumlr att faring en uppfattning om hur laringnga straumlckor elenergin fraringn reservkraftverken kan oumlverfoumlras presenteras i detta kapitel tvaring olika fall dels ett generellt dels ett verkligt naumlt Anledningen till att denna uppdelning aumlr gjord aumlr foumlr att foumlrst se hur laumlngden paring mellanspaumlnningsledningen paringverkar det mobila reservelverket generellt Det verkliga naumltet kommer sedan att ge en indikation paring hur det skulle se ut i ett naumlt daumlr vinsten hade varit stor om man kunde oumlverfoumlra reservkraften i mellanspaumlnningsnaumltet Foumlr att kunna goumlra noumldvaumlndiga beraumlkningar har tre olika program anvaumlnts Facilplus Spartial Excel och PSSE

81 Beraumlkningsprogram program

811 Facilplus Spatial

Facilplus Spatial aumlr ett naumltinformationssystem som anvaumlnds inom energibranschen och aumlr framtaget av ABB och Digpro AB Systemet finns i flera olika utfoumlrande beroende paring vad det ska anvaumlndas till Flera elnaumltsfoumlretag daumlribland EON Elnaumlt anvaumlnder sig av detta system som heter Facil SpatialE I systemet finns ett antal olika digitala kartor daumlr alla komponenter aumlr inritade enligt sina verkliga koordinater Paring EON Elnaumlt aumlr aumlven systemet kopplat till driftoumlvervakningssystemet Eldorado och affaumlrssystemet SAP I och med kopplingen till SAP finns noumldvaumlndiga kunduppgifter som t ex var kunden aumlr ansluten samt hur stor elfoumlrbrukningen aumlr per aringr Effektberaumlkning I Facilplus finns moumljligheten att goumlra effektberaumlkningar foumlr t ex en naumltstation Detta kan goumlras i och med att energifoumlrbrukningen per aringr finns att tillgaring via SAP Naumlr energifoumlrbrukningen per aringr aumlr kaumlnd kan belastningen P approximativt beraumlknas genom att anvaumlnda Velanders metod (Petterson och Blomqvist 1986)

WkWkPVelander sdot+sdot= 21 [ ]kW (81)

daumlr W energiuttaget aringrkWh k1 konstant k2 konstant Konstanterna k1 och k2 aumlr erfarenhetsmaumlssigt erharingllna konstanter som varierar mellan olika belastningar som beraumlknas med hjaumllp av maumltningar i befintligt elnaumlt I bilaga 1 visas EON Elnaumlts samtliga Velander konstanter foumlr alla deras kundkategorier Foumlr att sedan beraumlkna den reaktiva effekten Q anvaumlnds samband 82 nedan

ϕtansdot= PQ [ ]vark (82)

daumlr φ beraumlknas med hjaumllp av effektfaktorn cos φ som aumlr uppskattad foumlr olika typer kunder och varierar mellan 085-098 som kan ses i bilaga 1

29

812 Excel

Foumlr att se hur ett elnaumlt kommer att paringverka ett reservkraftverk behoumlver ett antal parametrar beraumlknas och det goumlrs i Excel I och med att elnaumltet till viss del aumlr foumlrenklat goumlrs endast beraumlkningar foumlr mellanspaumlnningsledningar och transformatorer Ledningar De parametrar som behoumlver beraumlknas foumlr mellanspaumlnningsledningarna aumlr resistansen Rledning reaktansen Xledning och susceptansen Bledning Hur dessa beraumlkningar aumlr gjorda visas i kapitel 53 Transformatorer Foumlr transformatorer behoumlvs enbart vaumlrde paring dess resistans RT och reaktans XT beraumlknas Hur dessa beraumlkningar aumlr gjorda visas i kapitel 6

813 Beraumlkningar PSSE

PSSE aumlr ett planeringsprogram foumlr elektrisk oumlverfoumlring som aumlr framtaget och utvecklat av Siemens PTI Foumlrsta utgaringvan av programmet kom 1976 och i dag anvaumlnds det i 123 laumlnder vaumlrlden oumlver (Siemens PTI 2006) Programmet har anvaumlnts till att rita upp och beraumlkna baringde verkliga och generella elnaumlt foumlr att paring ett tydligt saumltt kunna se hur laumlngden paring mellanspaumlnningsledningarna paringverkar ett mobilt reservkraftverk Naumlr beraumlkningar i PSSE goumlrs behoumlver en resistans R en reaktans X och en susceptans B anges foumlr varje ledning medan det raumlcker med en resistans och en reaktans foumlr transformatorerna Alla storheter maringste sedan goumlras om till enheten per unit (PU) Detta goumlrs enligt sambanden 83 84 85 nedan

2bas

basUP

U

SRR sdot= Ω [ ]UP (83)

2bas

basUP

U

SXX sdot= Ω [ ]UP (84)

2bas

basSUP

U

SBB sdot= [ ]UP (85)

Tillsammans med ledningarnas och transformatorernas inparametrar laumlggs lasten in paring laumlmplig skena Programmet aumlr uppbyggt saring att alla inparametrar anges i en sk sav-fil daumlr all data finns Till detta kopplas en schematisk bild daumlr elnaumltet ritas upp en sk sld-fil Naumlr sedan programmet ska utfoumlra beraumlkningarna saring synkroniseras de baringda filerna med varandra och resultaten presenteras i den schematiska bilden

30

Reaktivt effekttutag vid olika laster

-100

-80

-60

-40

-20

0

20

40

60

80

100

120

2 4 6 8 10

Ledningslaumlngd (km)

Reakti

vt

eff

ektu

ttag

(kvar)

Luftlednig P=150 kW

Kabel P=150 kW

Kabel P=100 kW

Kabel P=50 kW

82 Generellt elnaumlt

Foumlr att faring en god uppfattning om hur stort geografiskt omraringde ett mobilt reservkraftverk med varierande storlek kan hantera foumlr en given belastning har ett generellt elnaumlt anvaumlnts Det generella elnaumltet aumlr uppbyggt i PSSE enligt bild 81 nedan

Bild 81 Generellt elnaumlt uppbyggt i PSSE

Som kan ses i bild 81 ovan bestaringr det generella elnaumltet av en matande respektive en mottagande naumltstation som foumlrbinds med en mellanspaumlnningsledning I den matande naumltstationen har en relativt stor transformator installerats saring att den inte kommer att bli en begraumlnsande faktor I den mottagande naumltstationen aumlr transformatorn dimensionerad foumlr att klara lasten Som tidigare visats i rapporten aumlr det laumlngden paring mellanspaumlnningsledningen som kommer att spela en stor roll daring den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckningen ska bestaumlmmas Foumlr att tydligt visa storleksskillnaden i det kapacitiva bidrag som en kabel ger upphov till jaumlmfoumlrt med en luftledning har ovanstaringende naumlt ritats upp i PSSE Foumlr att PSSE ska kunna utfoumlra beraumlkningarna behoumlver ett antal parametrar matas in i programmet Dessa har beraumlknats i ett Excel-blad som visas i bilaga 3 Eftersom det mobila reservkraftverket inte kan absorbera reaktiv effekt aumlr den aumlr moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan dels beroende av hur mycket reaktiv effekt ledningen genererar dels hur stort det reaktiva effektuttaget ur anlaumlggningen aumlr Detta betyder att desto houmlgre reaktiva effektuttaget aumlr desto laumlngre aumlr moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan I exemplet nedan har den aktiva lasten satts till 50 100 respektive 150 kW och med en effektfaktor lika med 085 Resultaten fraringn beraumlkningarna visas i bild 82 nedan

Bild 82 Belastningsstorlekens inverkan paring den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan

31

Enligt EON Elnaumlts indelning av kundkategorier som presenteras i bilaga 1 kan det utlaumlsas att effektfaktorn foumlr de olika kundkategorierna varierar mellan 085 ndash 098 Genom att anvaumlnda effektfaktorn 085 som i exemplet ovan kommer lasten foumlrbruka relativt mycket reaktiv effekt vilket betyder att den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan kommer att bli laringng Hade daumlremot effektfaktorn 098 anvaumlnts skulle lasten i princip inte foumlrbruka naringgon reaktiv effekt alls vilket skulle minska den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan radikalt Anvaumlndandet av effektfaktorn 085 ger saringledes det mest gynnsamma fallet Hur stor inverkan effektfaktorn har paring den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan visas i bild 83 Raumlkneexemplet aumlr utfoumlrt paring samma saumltt som exemplet ovan foumlr kabeln med belastningen 50 kW Den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan har istaumlllet beraumlknats foumlr fyra olika effektfaktorer 085 090 095 och 098

Reaktivt effektuttag vid cos fi variation foumlr en kabel med belastningen 50 kW

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

1 2 3 4

Ledningslaumlngd (km)

Reati

vt

eff

ektu

ttag

(kvar)

cos fi=085

cos fi=090

cos fi=095

cos fi=098

Bild 83 Effektfaktorns inverkan paring den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan

821 Konsekvenser foumlr reservkraft

Som tydligt kan ses i bild 82 kommer kabeln generera avsevaumlrt mycket mer reaktiv effekt aumln luftledningen och daumlrmed minska den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan Det kan konstateras att storleken paring lasten och effektfaktorn kommer spela en stor roll daring den maximala oumlverfoumlringsstraumlckan foumlr kabeln ska bestaumlmmas Daumlrmed aumlr det svaringrt att ange naringgon generell laumlngdbegraumlnsning foumlr kabelalternativet men aumlr lasten saring laringg som 50 kW med effektfaktorn 085 kommer den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan vara mindre aumln tre kilometer Daumlremot foumlr luftledningen som endast genererar en liten maumlngd reaktiv effekt kommer inte storleken paring lasten och effektfaktorn vara avgoumlrande foumlr den maximala oumlverfoumlringsstraumlckan Med tanke paring att reservelverken fraringn ABB inte kan ta hand om naringgot reaktivt oumlverskott aumlr det sjaumllvklart av stor vikt att mellanspaumlnningsledningen inte genererar mer reaktiveffekt aumln vad lasten konsumerar Av detta generella exempel kan slutsatsen dras att smaring reaktiva uttag i kombination med laringnga mellanspaumlnningskablar kan komma begraumlnsa oumlverfoumlringsstraumlckan avsevaumlrt jaumlmfoumlrt med mellanspaumlnningsluftledningar

32

83 Verkligt elnaumlt

Foumlr att faring en ungefaumlrlig uppfattning om hur stort geografiskt omraringde ett mobilt reservkraftverk kan hantera foumlr en given belastning har aumlven beraumlkningar utfoumlrts foumlr ett verkligt naumlt Anledningen till detta aumlr att faring saring stor verklighetsfoumlrankring som moumljligt De mobila reservkraftverk som aumlr taumlnkta att anvaumlndas aumlr i storleksordningen 100 ndash 800 KVA vilket betyder att baringde lastuttaget och oumlverfoumlringsstraumlckan kommer att bli begraumlnsad Det verkliga elnaumltet kommer att ge en indikation paring hur det kan taumlnkas se ut i ett verkligt elnaumlt daumlr det reaktiva effektuttaget aumlr relativt litet och oumlverfoumlringsstraumlckan relativt laringng Eftersom de mobila reservkraftverken som aumlr taumlnkta att anvaumlndas aumlr relativt smaring effektmaumlssigt kommer de inte klara av de laster som farings i taumltorter om ett par naumltstationer kopplas samman De elnaumlt som kommer att ingaring i beraumlkningarna kommer daumlrfoumlr vara ett landsbygdsnaumlt daumlr belastningen aumlr laringg och utspridd oumlver ett stoumlrre geografiskt omraringde Det aumlr aumlven i landsbygd det aumlr mest intressant med reservkraft paring grund av avsaknaden av omkopplingsmoumljligheter Det elnaumlt som slutligen valdes i samraringd med Christer Eliasson naumltplanerare paring EON Elnaumlt var ett relativt nytt kabelnaumlt i Loumlnsboda (LBA) i nordoumlstra Skaringne daumlr EON Elnaumlt har foumlrberett ett par markstationer foumlr anslutning av mobil reservkraft (Eliasson 2006) Anledningen aumlr att belastningarna aumlr relativt smaring och foumlrdelade paring flera mindre transformatorstationer med litet stoumlrre inboumlrdes avstaringnd I ett saringdant naumlt som finns i LBA fack 4 kommer vinsten att bli stor om EON Elnaumlt endast behoumlver ansluta ett mobilt elverk istaumlllet foumlr sju Foumlr det utvalda kablade elnaumltet har beraumlkningar genomfoumlrts enligt den tidigare beskrivna beraumlkningsgaringngen Fraringn Facilplus har kartan med inritade ledningar och naumltstationer haumlmtas den visas i bilaga 4 Som kan ses paring kartan aumlr detta ett glesbyggdsomraringde med lite stoumlrre avstaringnd mellan naumltstationerna I bilaga 5 visas normalkopplingsschemat foumlr LBA fack 4 som tydligare visar hur naumltstationerna aumlr foumlrbundna med varandra I bilaga 6 visas det Excel-blad daumlr alla inparametrar som maringste anges i PSSE aumlr beraumlknade och sammanstaumlllda Naumlr beraumlkningen vaumll aumlr gjord i PSSE visas alla resultaten i de schematiska filerna se bilaga 7 Beraumlkningarna aumlr gjorda baringde foumlr elnaumltet saring som det ser ut i dag men aumlven paring samma elnaumlt daring all kabel ersatts med oisolerad samt isolerad luftledning med motsvarande ledningsarea Eftersom kapacitansen per kilometer aumlr i princip lika stor foumlr baringde oisolerad och isolerad luftledning kommer dessa anses vara likvaumlrdiga naumlr det gaumlller lednings reaktiva generering Baringda fallen har samma totala ledningslaumlngd vilken aumlr 6775 meter men som har naumlmnts tidigare skiljer luftledning sig aringt jaumlmfoumlrt med kabel daring det gaumlller generering av reaktiv effekt Resultatet presenteras i bild 84 nedan

33

LBA-fack 4

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90k

Va

r Kabel

Oisolerad luftledning

Isolerad luftledning

Bild 84 Reaktivt effektuttag i LBA ndash fack 4

Som kan ses i bild 84 ovan behoumlver generatorn endast generera knappt 20 kvar om det befintliga kabelnaumltet anvaumlnds vid topplast ty Velanders metod ger topplasten Vid laringglasttillfaumlllen exempelvis sommar skulle det reaktiva effektuttaget fraringn kunderna raumlcka till att taumlcka det reaktiva oumlverskottet fraringn kabeln Daumlrmed kan det haumlnda att vid vissa lasttillfaumlllen inte aumlr moumljligt att reservkraftsmata LBA fack 4 Skulle i staumlllet kabelnaumltet ersaumlttas med ett likvaumlrdigt luftledningsnaumlt kommer generatorn behoumlva generera drygt 80 kvar Anledningen till detta aumlr som sagts och visats tidigare att en kabel genererar avsevaumlrt mycket mer reaktiv effekt aumln en luftledning Skulle kablarna generera mer reaktiv effekt aumln vad kunderna foumlrbrukar skulle anlaumlggningen inte kunna anslutas till ett mobilt reservkraftverk Hade det daumlremot funnits reservelverk i laumlmplig storlek paring marknaden som hade kunnat undermagnetiseras och daumlr med att ta hand om det reaktiva oumlverskott som skapats av kablarna hade situationen varit en annan Som situationen aumlr i dag maringste en viss foumlrsiktighet tillaumlmpas daring lasten aumlr liten och oumlverfoumlringsstraumlckan aumlr lite laumlngre i ett kablat mellanspaumlnningsnaumltet Skulle daumlremot elnaumltet i LBA - fack 4 varit ett luftledningsnaumlt hade inte denna begraumlnsning funnits Sammanfattningsvis kan det i detta fall konstateras att det kablade elnaumltet aumlr att foumlredra framfoumlr mot luftledningsalternativet Laumlgre braumlnslekonsumtion samt moumljlighet till ett houmlgre aktivt effektuttag aumlr naringgra av foumlrdelarna

34

9 Ekonomisk jaumlmfoumlrelse Foumlr att faring en indikation paring hur det ekonomiska utslaget kommer att se ut daring ett mellanspaumlnningsnaumltet anvaumlnds foumlr oumlverfoumlring av reservkraft har ett raumlkneexempel staumlllts upp i det tidigare anvaumlnda elnaumltet LBA-fack 4 I exemplet har sju olika fall jaumlmfoumlrts med varandra dessa aumlr

bull Oisolerad luftledning utan reservkraft bull Oisolerad luftledning med reservkraft bull Isolerad luftledning utan reservkraft bull Isolerad luftledning med reservkraft bull Kabel utan reservkraft bull Kabel med reservkraft bull Befintlig luftledning som senare ersaumltts med kabel med reservkraft

Nedan visas en foumlrklaring till de parametrar som finns med i raumlkneexemplet Dessa aumlr uppdelade i fasta respektive roumlrliga kostnader vilka summeras ihop foumlr respektive fall De fasta kostnaderna aumlr summan av de aringrliga kapital- och underharingllskostnaderna medan de roumlrliga kostnaderna aumlr kostnader foumlr reservkraft samt avbrottsersaumlttning Dessa aumlr direkt beroende av det aktuella elnaumltets avbrotts- respektive felfrekvens I denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse har alla administrativa kostnader foumlrsummats och ingen haumlnsyn har tagits till hur varumaumlrket skadas av t ex laringnga elavbrott

91 Foumlrklaring till den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen

911 Fasta kostnader

Investeringskostnad per km Investeringskostnaden avser endast mellanspaumlnningsnaumltet vilken varierar mellan olika ledningstyper Kostnaderna aumlr haumlmtade ifraringn EBR (P1) 2006 I det verkliga elnaumltet (LBA) minskar ledningsarean laumlngre ut vilket det inte kommer tas naringgon haumlnsyn till i den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen daumlr samma area har anvaumlnts till hela straumlckan Anledningen till detta aumlr att kostnaden foumlr att garing upp eller ner ett steg i area foumlr respektive ledningstyp aumlr relativt liten Alla beraumlkningar har daumlrfoumlr gjorts foumlr en representativ ledningsarea 95 mm2 Total investeringskostnad Denna visar den totala investeringskostnaden foumlr hela ledningsstraumlckan det vill saumlga kostnaden per kilometer ledning garingnger det verkliga elnaumltets laumlngd (LBA) Kapitalkostnad Investeringskostnaden som goumlrs i ett elnaumlt genererar en kostnad foumlr det kapital som aumlr investerat EON Elnaumlt tillaumlmpar en kalkylraumlnta paring 8 procent

35

Aringrlig kostnad EON Elnaumlt skriver av sina anlaumlggningar paring 40 aringr vilket ger en aringrlig kostnad genom att dela investeringskostnaden med avskrivningstiden Underharingllskostnad Underharingllskostnaden foumlr baringde oisolerad - och isolerad luftledning aumlr satt till 2 procent av investeringskostanden Foumlr jordkabel aumlr den satt till 02 procent Summa fast aringrlig kostnad Denna kostnad visar vad den aringrliga fasta kostnaden kommer vara foumlr ett elnaumlt Denna inkluderar saringledes enbart avskrivningar och underharingllskostnader

912 Roumlrliga kostnader

Avbrottsfrekvens Denna beskriver hur maringnga avbrott en viss ledningstyp har per aringr och per 100 km ledning Foumlr oisolerad luftledning aumlr antalet fel uppdelat i kvarstaringende- respektive oumlvergaringende fel Kvarstaringende fel betyder att felet maringste aringtgaumlrdas fysiskt och behoumlver sektioneras bort foumlr reparation De kvarstaringende felen aumlr 2 stycken per aringr och 100 km ledning (Roos 2005) Oumlvergaringende fel kan exempelvis vara en aringterinkoppling som orsakats av ett traumld som stoumltt till en ledning vid blaringsigt vaumlder Eftersom de oumlvergaringende felen aumlr kortvariga kommer det aldrig bli aktuellt att ansluta reservkraft i samband med dessa fel Daumlrmed tas dessa fel inte med i avbrottsfrekvensen Foumlr isolerad luftledning har de kvarstaringende felen satts till tvaring tredjedelar av avbrottsfrekvensen foumlr oisolerad luftledning (Kristiansson 2006) Foumlr kabel aumlr antalet fel uppdelade i inre fel i kabeln t ex treeing och fel som aumlr orsakade paring grund av yttre aringverkan t ex graumlvskador Eftersom baringda typerna av fel kommer resultera i ett avbrott i elleveransen summeras dessa till en gemensam avbrottsfrekvens foumlr kabel Inre fel aumlr satt till 02 och yttre fel aumlr satt 04 vilket betyder att den gemensamma avbrottsfrekvensen aumlr satt till 06 fel per aringr och 100 km kabel (Roos 2005) Felfrekvens Felfrekvensen aumlr framtagen paring foumlljande saumltt samtliga kunder som drabbats av mellanspaumlnningsfel laumlngre aumln tre minuter hos Svensk Energis medlemsfoumlretag dvs DARWin rapporterade under 2004 har tagits fram Av dessa har 75 procent ansetts kunna haumlnfoumlras till landsbygdselnaumlt Ur denna aringterstaringende stora volym har de mellanspaumlnningsfel som orsakat utebliven elleverans i tidsintervallen 12-lt24 samt gt=24 timmar sorterats ut Antalet fel som oumlverstiger 24 timmar oavsett laumlngd aumlr saring faring att de har summerats i en enda grupp Genom att dividera summan utsorterade fel med samtliga fel erharinglls felfrekvensen foumlr respektive tidsintervall Som kan ses i raumlkneexemplet i bilaga 8 aumlr dessa mycket smaring

36

Avbrottsersaumlttning Avbrottskostnaden foumlr respektive tidsintervall aumlr tagen fraringn den tabell 21 i denna rapport Foumlr att baumlttre avspegla den verkliga bilden i LBA fack 4 har 50 av de 60 kunderna placerats i kategorin smaringhus 16 A och resterande 10 kunder i gruppen smaringhus 20 A Driftkostnad reservelverk och fast kostnad elverk Dessa kostnader aumlr tagna fraringn EON Elnaumlts egen utredning om reservkraftberedskap (NUT 051016-001) Baringda kostnadsposterna avser hyra av reservelverk som ansluts paring traditionellt saumltt det vill saumlga ett reservelverk till varje naumltstation I denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse har driftkostnaden antagits vara den samma daring ett mobilt reservkraftverk anvaumlnds och elenergin oumlverfoumlrs i mellanspaumlnningsnaumltet Den fasta kostnaden antas daumlremot vara en femtedel saring stor daring ett reservelverk i snitt antas kunna foumlrsoumlrja fem naumltstationer daring elenergin oumlverfoumlrs i mellanspaumlnningsnaumltet Drifttimmar felkategori Drifttimmarna avser de antal timmar som reservelverken aumlr i drift vid respektive felkategori Dessa drifttimmar aumlr uppskattade till en genomsnittligt rimlig tidsperiod Uppskattningen aumlr gjord saring att reservelverket har anslutits och boumlrjat leverera elenergi i snitt tvaring till fyra timmar innan naringgon kund har varit spaumlnningsloumls i 12 timmar Naumlr vaumll kunderna faringtt tillbaka elleveransen med hjaumllp av ett reservkraftverk kommer inte det skadade elnaumltet behoumlva aringterstaumlllas i funktionsdugligt skick snarast moumljligt Kopplas daumlremot inte ett reservelverk in och aringterupptar elleveransen maringste elnaumltet aringterstaumlllas till funktionsdugligt skick snarast Daumlrmed antas det att tiden foumlr aringterstaumlllning kommer vara laumlngre om inte ett reservkraftverk ansluts Paring grund av ovanstaringende resonemang anses reservelverkets drifttid i snitt vara laumlngre aumln den avbrottstid som farings om inte reservelverket anslutits Drifttimmarna aumlr bestaumlmda saring att reservelverket i snitt boumlrjar leverera elenergi 9 timmar efter felet uppkom och aumlr daumlrefter i drift hela tidsperioden i respektive felfrekvens det vill saumlga efter 12 respektive 24 timmar Antal fel per aringr som oumlverstiger 12 h i LBA - fack 4 Denna aumlr beraumlknad paring foumlljande saumltt

( )2412100

FFLL

AF +sdotsdot

aringr

st (91)

daumlr AF Avbrottsfrekvensen foumlr luftledning respektive kabel (st100kmaringr) LL Ledningslaumlngden avser LBA - fack 4 (km) F12 Felfrekvensen efter 12 h vid mellanspaumlnningsfel enligt Darwin

driftstoumlrningsstatistik 2004 Svensk Energi F24 Felfrekvensen efter 24 h vid mellanspaumlnningsfel enligt Darwin

driftstoumlrningsstatistik 2004 Svensk Energi

37

Avbrottskostnad Avbrottskostnaden avser den kostnad som uppstaringr pga fel i mellanspaumlnningsnaumltet varje aringr I alternativet utan reservkraft uppstaringr kostnaden genom avbrottsersaumlttning till de kunder som drabbats av elavbrott laumlngre aumln 12 timmar I alternativet med reservkraft uppstaringr kostnaden genom att reservkraft installeras och samtliga kunder aringterfaringr elleveransen Reservkraften som installeras har som sagts tidigare en fast och en roumlrlig kostand Avbrottskostnaden beraumlknas enligt nedan Utan reservelverk

( ) AKAFAFLL

AF sdotsdot+sdotsdotsdot 24241212100

(kraringr) (92)

Med reservelverk

( )

AKFKFFLL

AF

AKDKDTFDTFLL

AF

sdotsdot+sdotsdot

+sdotsdotsdot+sdotsdotsdot

)2412(100

24241212100 (kraringr) (93)

daumlr A12 avbrottskostnaden i LBA efter 12 h (kr) A24 avbrottskostnaden i LBA efter 24 h (kr) DK driftkostnad reservelverk (krh) AK antalet kunder i LBA (st) FK fast kostnad foumlr reservelverk per kund (kr) DT drifttid foumlr reservkraftverken (h)

913 Summa kostnader per aringr Denna kostnad aumlr framtagen genom att kostnaderna foumlr den fasta- och roumlrliga delen summerats Resultatet visar vilket av alternativen som aumlr det mest ekonomiskt gynnsamma

92 Resultat

Sjaumllva beraumlkningen aumlr gjord i Excel och visas i bilaga 8 I tabell 91 nedan visas en sammanstaumlllning av de fasta roumlrliga samt summa kostnader ifraringn den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen Beraumlkningen aumlr gjord foumlr sju stycken olika fall

1 Nybyggnation av oisolerad luftledning utan anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

2 Nybyggnation av oisolerad luftledning med anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

3 Nybyggnation av isolerad luftledning utan anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

4 Nybyggnation av isolerad luftledning med anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

38

5 Nybyggnation av jordkabelanlaumlggning utan anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

6 Nybyggnation av jordkabelanlaumlggning med anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

7 Befintlig avskriven luftledning staringr kvar 20 aringr foumlr att sedan ersaumlttas med jordkabel I detta fall foumlrlaumlngs avskrivningstiden med 20 aringr i foumlrharingllande till de sex tidigare fallen Reservkraft anvaumlnds vid oplanerade elavbrott under hela perioden

Tabell 91 Kostnadsjaumlmfoumlrelse Fasta kostnader

(kraringr)

Roumlrliga kostnader

(kraringr)

Summa kostnader

(kraringr)

Fall 1 54 200 2 54 202 Fall 2 54 200 5 54 205 Fall 3 64 300 2 64 302 Fall 4 64 300 4 64 304 Fall 5 48 400 1 48 401 Fall 6 48 400 2 48 402 Fall 7 39 900 3 39 903 Som kan ses i tabell 91 ovan aumlr de fasta kostnaderna avsevaumlrt mycket stoumlrre aumln de roumlrliga Anledningen till detta aumlr att andelen elavbrott som oumlverstiger 12 timmar aumlr utslaget paring 75 procent av alla elavbrott vilka daring blir vaumlldigt faring och orsakar daumlrmed smaring kostnader totalt sett Som kan ses i den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen aumlr det i dagslaumlget inte loumlnsamt i naringgot av fallen att anvaumlnda reservkraft vid oplanerade elavbrott Det ska dock poaumlngteras att efter 1 januari 2011 aumlr det inte laumlngre tillaringtet att oplanerade elavbrott oumlverstiger 24 timmar Landets naumltaumlgare kommer daring inte kunna jaumlmfoumlra kostnader foumlr t ex reservkraft med kostnader foumlr avbrottsersaumlttning De kommer istaumlllet att bli tvungna att hitta loumlsningar som undviker dessa laringngvariga elavbrott Reservkraft i mellanspaumlnningsnaumlt erbjuder en saringdan loumlsning Som kan ses i denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse aumlr det mest loumlnsamt att laringta befintlig avskriven luftledning staring kvar 20 aringr som sedan ersaumltts med kabel foumlljt av att direkt ersaumltta samma luftledning med kabel Baringda dessa alternativ foumlrutsaumltter att ledningen aumlr framdragen saring att det paring ett enkelt saumltt garingr att foumlrlaumlgga kabeln i marken Om inte saring aumlr fallet kommer detta kostnadsbilden se annorlunda ut Med denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse kan det till sist konstateras att det kommer bli dyrare att ansluta reservkraft till de kunder som drabbas av elavbrott laumlngre aumln 12 timmar aumln att betala ut avbrottsersaumlttning fram t o m 1 januari 2011 foumlr exemplet LBA fack 4

39

10 Slutsatser

101 Slutsatser

Innan ett mobilt reservkraftverk ansluts till ett lansbyggdselnaumlt aumlr det viktigt att kaumlnna till hur stor den reaktiva genereringen fraringn det aktuella elnaumltet aumlr Hur stort det reaktiva bidraget aumlr beror paring hur stor den kapacitiva genereringen aumlr i elnaumltet Denna aumlr framfoumlrallt beroende av kabelnaumltets laumlngd desto laumlngre ju stoumlrre blir den kapacitiva genereringen Skillnaden mellan luftledning och kabel aumlr i dessa sammanhang stora och det maringste tas i beaktande innan ett mobilt reservkraftverk ansluts En kabel genererar avsevaumlrt mycket mer reaktiv effekt aumln en luftledning oavsett om luftledningen aumlr isolerad eller inte Problemet som kan uppstaring i ett kabelnaumlt aumlr att kablarna genererar mer reaktiv effekt aumln vad de anslutna kunderna foumlrbrukar Detta aumlr inget problem saring laumlnge det finns ett oumlverliggande elnaumlt som kan ta hand om det reaktiva oumlverskottet Naumlr det oumlverliggande naumltet kopplas bort och ett mobilt reservkraftverk ansluts maringste detta ensamt kunna ta hand om ett eventuellt reaktivt oumlverskott Reservkraftverk som klarar att absorbera reaktiv effekt finns inte paring marknaden i dag Daumlrmed kommer inte ett mobilt reservkraftverk att kunna anslutas till ett elnaumlt som genererar mer reaktiv effekt aumln vad de anslutna kunderna foumlrbrukar Denna risk finns enbart i kablade elnaumlt daumlr oumlverfoumlringsstraumlckan aumlr laringng och lasten relativt laringg Det aumlr svaringrt att ange naringgon generell laumlngdbegraumlnsning men aumlr lasten saring laringg som 50 kW med effektfaktorn 085 kommer den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan vara mindre aumln tre kilometer Enligt den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen som aumlr gjord i rapporten kan det konstateras att det i-dagslaumlget aldrig aumlr loumlnsamt att ansluta reservkraftverk vid ett elavbrott i LBA fack 4 Anledning till detta aumlr att den avbrottsersaumlttningen som kunder har raumltt till som varit drabbade av ett elavbrott laumlngre aumln 12 timmar aumlr laumlgre aumln den kostnad som uppstaringr daring mobila reservelverk ansluts i vaumlntan paring att felet ska bli aringtgaumlrdat Fraringn och med den 1 januari 2011 kommer det dock inte vara tillaringtet att oplanerade elavbrott aumlr laumlngre aumln 24 timmar vilket goumlr att naumltaumlgarna senast vid denna tidpunkt maringste se till att dessa laringngvariga elavbrott undviks Detta goumlr att oumlverfoumlring av mobilreservkraft i mellanspaumlnningsnaumltet kan komma bli en intressant och anvaumlndbar teknik de naumlrmsta aringren foumlr landets alla naumltaumlgare Sammanfattningsvis kan slutsatserna sammanfattas i ett antal punkter

bull Laringnga kabellaumlngder tillsammans med relativt smaring effektuttag kan generera ett oumlverskott av reaktiv effekt

bull Det finns idag inget reservkraftverk paring marknaden som kan absorbera reaktiv effekt vilket kan komma att begraumlnsa den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan

bull Fram till och med den 1 januari 2011 aumlr det troligen inte loumlnsamt att ansluta reservkraft vid ett elavbrott

bull Fraringn och med den 1 januari 2011 kommer det inte laumlngre vara tillaringtet att oplanerade elavbrott oumlverstiger 24 timmar

40

bull Oumlverfoumlring av reservkraft i mellanspaumlnningsnaumltet kan komma bli en intressant och anvaumlndbar teknik i farmtiden

102 Fortsatt arbete

I denna rapport har det foumlrutsatts att selektiviteten och utloumlsningsvillkor i elnaumlten fungerar paring avsett vis Fortsatta studier inom detta omraringde kan vara att laumlgga in fel paring olika platser i det elnaumltet som ansluts till ett mobilt reservkraftsaggregat och paring saring vis kontrollera att utloumlsningsvillkor och selektivitet fungerar paring ett tillfredstaumlllande sett I denna rapport aumlr grundtanken att ett enda mobilt reservkraftverk ska foumlrsoumlrja en mindre grupp naumltstationer vid ett elavbrott En intressant utveckling skulle vara att titta paring hur olika kraftslag som t ex mobil reservkraft tillsammans med smaringskalig vindkraft skulle kunna samverka En samverkan mellan olika kraftslag skulle med stor sannolikhet skapa nya foumlrutsaumlttningar foumlr smaringskalig ouml-drift Ytterligare fraringgestaumlllningar som skulle behoumlva utredas aumlr hur elkvaliteacuten paringverkas i ett ouml-driftsnaumlt Haumlr skulle det vara intressant att se hur olika typer av kraftkaumlllor enskilt paringverkar elkvaliteacuten samt hur flera kraftkaumlllor som samverkar paringverkar elkvaliteacuten Naumlr mobila reservelverk ansluts i en naumltstation foumlr t ex underharingllsaringtgaumlrder goumlrs detta i princip uteslutande genom att spaumlnningen bryts under in- och urkopplingstiden Detta genererar tvaring planerade elavbrott som maringste aviseras till alla beroumlrda kunder Dessa planerade elavbrott skulle kunna undvikas om en fasningsutrustning anvaumlnts vid inkopplingen Paring detta saumltt skulle landets alla naumltaumlgare paring ett enkelt saumltt kunna goumlra t ex underharingllaringtgaumlrder utan att naringgra kunder behoumlver drabbas av elavbrott Detta aumlr ett omraringde som kaumlnns viktigt och borde utredas Vad som aumlven aumlr av intresse foumlr framtiden aumlr att ta fram riktlinjer foumlr hur mobil reservkraft i mellanspaumlnningsnaumlt ska hanteras Naringgon form av regelverk som branschen kan ta till sig och arbeta efter hade underlaumlttat anvaumlndandet inom detta omraringde

41

11 Referenser [1] Alfredsson Alf Cronqvist Anders (1996) ElkrafthandbokenElmaskiner [2] Andersson Leif Blomqvist Hans (1997) Elkraftsystem del 1 [3] Birkouml Thomas (2005) bilder paring olika typer av luftledning

httpwwwsofnetorgindexasplev=2593amptyp=1 adressen kontrollerad 2006-07-10

[4] Elektroskandia (2006) Bild paring en 3-ledare mellanspaumlnnings kabel

httpwwwelektroskandiasecatalogaspxcid=70amphid=969ampuid=4710amppid=21518pnlPDetails adressen kontrollerad 2006-07-10

[5] Elforsk (1995) EBR Mobila Reservkraftverk utgiven av Elforsk [6] Eliasson Christer (2006) EON Elnaumlt Sverige AB Lokalnaumltsplanerare

personligt samtal 2006-06-28 [7] Energimarknadsinspektionen (2006) Naumltanslutningar och avgifter

httpwwwenergimarknadsinspektionensetemplatesPage____44aspx adressen kontrollerad 2006-07-11

[8] Energimyndigheten (2005) Utveckling av naumltpriser 1 jan 1997 - 1 jan 2005

Publikationen tillgaumlnglig paring httpwwwstemseWEBSTEMEx01SwensfPageGenerator01OpenAgentampSearchType=2ampAll=True adressen kontrollerad 2006-08-02

[9] GENETECH (2006) Bild paring reservelverk

httpwwwgenetechseseprodmobilahtml adressen kontrollerad 2006-08-01

[10] Hagelin Carl-Goumlran (2006) ABB Reservkraft Vaumlsterarings personligt samtal

2006-07-25 [11] Hjalmar Peter (2005) Utredning om mobil reservkraft EON Elnaumlt

NUT-050524-021

42

[12] Johansson Jonas (2006) PhD Student IEA Lunds Tekniska Houmlgskola personligt samtal 2006-11-09

[13] Kristiansson Gert (2006) delprocessledare foumlr anlaumlggningsprojekt paring EON

Elnaumlt [14] Krynell Julius (2006) Reservkraftsansvarig EON Elnaumlt Sverige AB

personligt samtal 2006-08-11 [15] Lindahl Sture (2006) Professor IEA Lunds Tekniska Houmlgskola personligt

samtal 2006-11-09 [16] Melin Ulf (2006) EON Elnaumlt Sverige AB Kundansvarig paring

marknadsenheten personligt samtal 2006-08-18 [17] Onninens produktkatalog 2006) finns tillgaumlnglig paring

httpwwwonninensedownload184218cb10a83f43c2780001132Flik_2_Elnatsmaterielpdf adress kontrollerad 2006-08-15

[18] Petterson Aringke- Blomqvist Hans (1986) Elkraft teknisk handbok del 1

Allmaumln del [19] Regeringskansliet (2006) Nya regler om leveranssaumlkra elnaumlt

httpwwwregeringensesbd108a57260 adress kontrollerad 2006-06-08 [20] Roos Fredrik (2005) lic-avhandling Electricity Supply Reliability [21] Samuelsson Olof (2006) Docent IEA Lunds Tekniska Houmlgskola personligt

samtal 2006-08-23 [22] SCB (2002) Energiundersoumlkning foumlr jordbruket avseende 2002

httpw36scbsestatistikOVOV0020_dokumentEnergiundersokning_2002doc adress kontrollerad 2006-07-04

[23] Siemens PTI (2006) Information om PSSE

httpwwwpti-uscomptisoftwarepsseindexcfm adressen kontrollerad 2006-07-20

43

[24] Statens energimyndighet (2005) Erfarenheter efter Gudrun - Reservkraft prioritering och ouml-drift med reservkraft ER 200532 Publikationen finns tillgaumlnglig paring httpwwwstemseWEBSTEMEx01SwensfPageGenerator01OpenAgentampSearchType=2ampFuncParm1=11ampFuncParm2=1ampSearchString=gudrunampSearchStringFromDate=ampSearchStringToDate=ampAll=True adressen kontrollerad 2006-08-02

[25] Stenborg Bertil (1997) Elkraftsystem del 1 [26] Svenska Kraftnaumlt (2005a) Svenska Kraftnaumlts verksamhet

httpwwwsvksewebPageaspxid=2221 adress kontrollerad 2006-06-07 [27] Svenska Kraftnaumlt (2005b) Svenska Kraftnaumlts aringrsredovisning 2005

httpwwwsvksewebPageaspxid=5242 adress kontrollerad 2006-08-11

44

12 Appendix Bilaga 1 Eon elnaumlts indelning av olika kundkategorier med avseende paring Velanderkonstanter och effektfaktor Bilaga 2 Matlabkod som anvaumlnts till raumlkneexemplet vid jaumlmfoumlrelsen mellan luftledning och kabel Bilaga 3 Beraumlkning av inparametrar till PSSE foumlr det generella naumltet Bilaga 4 Geografiskt karta oumlver LBA fack 4 haumlmtade fraringn Facilplus Bilaga 5 Normalkopplingsschema LBA fack 4 Bilaga 6 Beraumlkning av inparametrar till PSSE foumlr det verkliga naumltet Bilaga 7 Resultaten fraringn beroumlkningen i det verkliga naumltet visat i en schemarisk bild Bilaga 8 Beraumlkningar gjorda foumlr den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen Bilaga 9 Tabell oumlver ABBs standardtransformatorer

V elander-konstant k1

V elander-kons tant k2

Foumlrbruknings-staumllletyp

U ppvaumlrm nings-kod

T ext D C O N ST1 D C O N ST2

C O SFI

B lank t O ALLM AumlN KU R VA 0000286 00133 09Industri ED M IN D R E IN DU STR IER M ED ELVAumlR M E 0000368 00497 092Industri EVL M IN D R E IN DU STR IER M ED ELVAumlR M E 0000368 00497 092Industri O M IN D R E IN DU STR IER U TAN ELVAumlR M E 000029 01017 085Industri U E M IN D R E IN DU STR IER U TAN ELVAumlR M E 000029 01017 085Industri VPA M IN D R E IN DU STR IER U TAN ELVAumlR M E 000029 01017 085Industri VPE M IN D R E IN DU STR IER M ED ELVAumlR M E 0000368 00497 092JO R D BR U K ED LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K EO LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K EVL LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K O LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K U E LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K VPA LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K VPE LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K VPJ LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09LG H M EO FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097LG H M U E FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093SH ED D IR EKTEL AumlLD R E AumlN ELAK 0000308 00111 098SH EO D IR EKTEL ELAK 0000408 00126 098SH EVL ELPAN N A KO N VER TER IN G 0000319 00187 096SH U E T YPKU R VO R R EN H U SH AringLLSEL 0000286 00133 09SH VPA VAumlR M EPU M P -FR AringN LU FT (V ID LAringG A T EM P N YT TJAS EJ ELVAumlR M E) 0000384 00164 093SH VPE VAumlR M EPU M P -U TELU FT M ED ELV (V ID LAringG A TEM P N YTT JAS ELVAumlR M E) 0000536 00161 097SH VPJ VAumlR M EPU M P - YTJO R D (O M VP EJ KLAR AR VAumlR M EN N YT TJAS EJ ELVAumlR M E) 0000314 00144 093Ouml VR ED O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - M ED ELVAumlR M E 0000402 00286 096Ouml VR EVL O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09Ouml VR O O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09Ouml VR U E O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09Ouml VR VPA O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09FAST Blank t ALLM AumlN KU R VA 0000286 00133 09FAST ED FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097FAST EO FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097FAST EVL FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097FAST O FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST O FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST U E FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST VPA FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST VPE FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097

I SAP IS-U

Bilaga 1 Indelning av kundkategorier

Bilaga 1 forts Velander-konstant k1

Velander-konstant k2

Foumlrbruknings-staumllletyp

Uppvaumlrmnings-kod

Text DCONST1 DCONST2

COSFI

FAST VPJ FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093KOLL Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09KOLL ED FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL EO FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL EVL FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL UE FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093KOLL VPA FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093KOLL VPE FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL VPJ FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093GBEL Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09OMAumlT Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09MAST Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09TILLF Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09TILLF ED DIREKTEL AumlLDRE AumlN ELAK 0000308 00111 098TILLF EO ELPANNA KONVERTERING 0000319 00187 096TILLF EVL ELPANNA KONVERTERING 0000319 00187 096TILLF O TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF UE TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF VPA TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF VPE TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF VPJ TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09HAND ED KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND EO KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND EVL KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND O KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND UE KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND VPA KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND VPE KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND VPJ KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09FH ED SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH EO SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH EVL SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH O SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH UE SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH VPA SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH VPE SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH VPJ SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098

I SAP IS-U

Bilaga 2 Matlabkod kabel u=11000 Langd=10 area=95 L=031 induktans [mHkm] fi=318 cos fi=085 ra=28264 resistiviteten i msp-kablen (AL) [ohmmm^2km] C=03310^-6kapacitansen i en 95mm^2 12 kV kabel Ericssons kabelhandbok R=(raarea)Langd ledar resistansen i punkten [ohm] Ericssons kabelhandbok XL=2pi50L10^-3Langd induktiva reaktansen i punkten [ohmkm] Ericssons kabelhandbok Qc2=2pi50(C2)u^2Langd kapacitansen som skapas i halva msp-kabeln [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 30 P=(5010^3) Aktivt effekt i punkten 5 [W] S=Pcos((fipi)180)skenbar effekt i punkten 5 [VA] Q=(S^2-P^2)^(12)reaktiv effekt i punkten 5 [VAr] Pf=R(Pu)^2+R((Q-Qc2)u)^2 Foumlrlust av aktiv effekt i hsp-kabel [W] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 31 Qf=XL(Pu)^2+XL((Q-Qc2)u)^2-(2Qc2) Foumlrlust av reaktiv effekt i msp-kabel [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 33 QnettoKabel=Q+Qf Luftledning Lluft=1085 XLluft=2pi50Lluft10^-3Langd Cluft=000910^-6 Qc2luft=2pi50(Cluft2)u^2Langd kapcitansen som skapas i halva hsp-luftledningen [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 30 PfLuft=R(Pu)^2+R((Q-Qc2luft)u)^2 Foumlrlust av aktiv effekt i hsp-kabel [W] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 31 QfLuft=XLluft(Pu)^2+XLluft((Q-Qc2luft)u)^2-(2Qc2luft) Foumlrlust av reaktiv effekt i hsp-kabel [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 33 QnettoLuft=Q+QfLuft

Ubas (kV) 11Sbas (MVA) 10

Kabel AXKJ 39525

Laumlngd=2 km Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 2 064 031 0194779 00000003 00001885 00528926 00160974 00022808

Laumlngd=4 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 4 128 031 0389557 00000003 0000377 01057851 00321948 00045616

Laumlngd=6 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 6 192 031 0584336 00000003 00005655 01586777 00482923 00068424

Laumlngd=8 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 8 256 031 0779115 00000003 0000754 02115702 00643897 00091232

Laumlngd=10 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 10 32 031 0973894 00000003 00009425 02644628 00804871 0011404

Luftledning FeAl 99

Laumlngd=2 km Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 2 0672 1126 0707487 61E-09 3833E-06 00555372 005847 4638E-05

Laumlngd=4 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 4 1344 1126 1414973 61E-09 7665E-06 01110744 01169399 9275E-05

Laumlngd=6 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 6 2016 1126 212246 61E-09 115E-05 01666116 01754099 00001391

Laumlngd=8 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 8 2688 1126 2829947 61E-09 1533E-05 02221488 02338799 00001855

Laumlngd=10 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 10 336 1126 3537433 61E-09 1916E-05 0277686 02923499 00002319

Bilaga 3 Generellt naumlt

Bilaga 3 forts

Transformatorer

Maumlrkeffekt (MVA) Kopplingsart Maumlrksp (kV) er () ex () ez () R (ohm) X (ohm) R (pu) X (pu)

1 [MATSTAT_LSP04200] 2 [MATSTAT_MSP11000] 08 Dyn 11 11 0 52 52 0 7865 0 0653 [MOTSTAT_MSP11000] 4 [MOTSTAT_LSP04200] 02 Dyn 11 11 0 38 38 0 2299 0 19

Belastningar

P (MW) Q (Mvar) (effekfaktor = 085) Detta aumlr baumlsta scenario005 003101 0062015 0093

Bilaga 4 Geografisk karta oumlver LBA fack 4 haumlmtad fraringn Facilplus

Naumltstationer kopplade till mobilt reservkraftverk

500 m

Foumlrdelningsstation (LBA)

Placering och anslutning av mobilt reservelverk

Bilaga 5 Normalkopplingsschema LBA fack 4

Bilaga 6 Verkligt naumlt

Ubas (kV) 11Sbas (MVA) 10

Ledningar (kabel) En-ledare triangel

Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [LBA-097_MSP 11000] 3 [LBA-049_MSP 11000] AXCEL 39525 202 06464 031 01967265 00000003 0000190381 00534215 00162584 0002303604 3 [LBA-049_MSP 11000] 4 [LBA-050_MSP 11000] AXCEL 39525 183 05856 031 01782226 00000003 0000172473 00483967 00147291 0002086929 4 [LBA-050_MSP 11000] 5 [LBA-070_MSP 11000] AXCEL 32510 076 0912 038 00907292 000000019 453646E-05 00753719 00074983 0000548912 5 [LBA-070_MSP 11000] 6 [LBA-093_MSP 11000] AXCEL 15016 0745 0477545 041 00959599 000000023 538312E-05 00394665 00079306 0000651357 6 [LBA-093_MSP 11000] 7 [LBA-098_MAP 11000] AXCEL 32510 076 0912 038 00907292 000000019 453646E-05 00753719 00074983 0000548912 7 [LBA-098_MAP 11000] 8 [LBA-053_MSP 11000] AXCEL 32510 066 0792 038 00787911 000000019 393956E-05 00654545 00065117 0000476686

6775

LBA -Fack 4 Luftledning

Ledningar (Luftldning) Fasplacering horisontell

Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu) 2 [LBA-097_MSP 11000] 3 [LBA-049_MSP 11000] FeAl 99 202 067872 1126 07145615 61E-09 387107E-06 00560926 00590547 4684E-05 3 [LBA-049_MSP 11000] 4 [LBA-050_MSP 11000] FeAl 99 183 061488 1126 06473503 61E-09 350696E-06 00508165 00535 424342E-05 4 [LBA-050_MSP 11000] 5 [LBA-070_MSP 11000] FeAl 31 076 08132 1173 02800667 61E-09 145644E-06 00672066 0023146 17623E-05 5 [LBA-070_MSP 11000] 6 [LBA-093_MSP 11000] FeAl 49 0745 049915 1173 02745391 61E-09 14277E-06 00412521 00226892 172751E-05 6 [LBA-093_MSP 11000] 7 [LBA-098_MAP 11000] FeAl 31 076 08132 1173 02800667 61E-09 145644E-06 00672066 0023146 17623E-05 7 [LBA-098_MAP 11000] 8 [LBA-053_MSP 11000] FeAl 31 066 07062 1173 02432158 61E-09 126481E-06 00583636 00201005 153041E-05

6775

Bilaga 6 forts

Transformatorer

Maumlrkeffekt (MVA) Kopplingsart Maumlrksp (kV) er () ex () ez () R (ohm) X (ohm) R (pu) X (pu)

1 [LBA-097_LSP 04200] 2 [LBA-097_MSP 11000] 0315 Dyn 11 11 114 412 4274809937 438 1583 036 131 3 [LBA-049_MSP 11000] 301 [LBA-049_LSP 04200] 01 Dyn 11 11 145 373 4001924537 17545 45133 145 373 4 [LBA-050_MSP 11000] 401 [LBA-050_LSP 04000] 02 Dyn 11 11 13 378 3997299088 7865 22869 065 189 5 [LBA-070_MSP 11000] 501 [LBA-070_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 6 [LBA-093_MSP 11000] 601 [LBA-093_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 7 [LBA-098_MAP 11000] 701 [LBA-098_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 8 [LBA-053_MSP 11000] 801 [LBA-053_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668

Belastningar

P (MW) Q (Mvar) Antal kunder (st)

LBA-097 00108 00044 6LBA-049 00497 0025 14LBA-050 00587 00232 15LBA-070 00356 00103 7LBA-093 00061 00029 2LBA-098 00127 00036 7LBA-053 00299 00063 9

Totalt 02035 00757 60

Bilaga 7 Resultaten fraringn det verkliga elnaumltet

Bilaga 7 forts

Laumlngd LBA (km) 667 Avskrivningstid led (aringr) 40 Avskrivningstid ledning (aringr) 60Antal kunder (st) 60

Luftledning (blank) Luftledning (belagd) KabelUtan reservkraft Med reservkraft Utan reservkraft Med reservkraft Utan reservkraft Med reservkraft Luft 20aringr+ kabel 40 aringr

Fasta kostnader

Investeringskostnad per km (krkm) (mellanspaumlnningsnaumltet) 173000 173000 205000 205000 250000 250000 250000Total investeringskostnad (kr) 1153910 1153910 1367350 1367350 1667500 1667500 1667500Kapitalkostnad 8 92313 92313 109388 109388 133400 133400 133400Aringrlig kostnad (kr) 31156 31156 36918 36918 45023 45023 30015

Underharingllskostnad (kraringr) 230782 230782 27347 27347 3335 3335 9916

Summa fast aringrlig kostnad (kraringr) 54234 54234 64265 64265 48358 48358 39931

Roumlrliga kostnader Avbrottsfrekvens (antal fel(100 km aringr)) 2 2 1333333333 1333333333 06 06 1066666667

F 12 (felfrekvens efter 12 timmar) 0000162 0000162 0000162 0000162F 24 (felfrekvens efter 24 timmar) 0000083 0000083 0000083 0000083F 48 (felfrekvens efter 48 timmar) 0000000 0000000 0000000 0000000F 72 (felfrekvens efter 72 timmar) 0000000 0000000 0000000 0000000

Avbrottsersaumlttning efter 12 timmar (krkund) 800 800 800 800Avbrottsersaumlttning efter 24 timmar (krkund) 1765 1765 1765 1765Avbrottsersaumlttning efter 48 timmar (krkund) 2719 2719 2719 2719Avbrottsersaumlttning efter 72 timmar (krkund) 4007 4007 4007 4007

Driftskostnad reservelverktimme och kund (krh) 625 625 625 625Fast kostnad elverk (transport osv) (krkund) 1320 1320 1320 1320

Drift timmar felkategori F 12 (h) 15 15 15 15Drift timmar felkategori F 24 (h) 36 36 36 36Drift timmar felkategori F 48 (h) 60 60 60 60Drift timmar felkategori F 72 (h) 100 100 100 100

Antalet fel per aringr som oumlverstiger 12 h i LBA-fack 4 (staringr) 000003 000002 000001Avbrottskostnad (kraringr) 221 531 148 354 066 223 283

Summa kostnader per aringr (kraringr) 5423598 5423908 6426693 6426899 4835816 4835973 3993390

Bilaga 8 Ekonomi

Bilaga 8 forts

DARWin driftstoumlrningsstatistik 2004 Svensk energi

12 kV 24 kV SummaSumma (75)Totalt antal drabbade kunder lt 3 min (st) 2640403 1011406 3651809 2738857Totalt antal fel lt 3 min (st) 2827 13923 16750

Totalt antal drabbade kunder 12 - lt 24 h (st) 383 61 444Totalt antal drabbade kunder gt 24 h (st) 200 28 228

Andel drabbade kunder 12 - lt 24 h 162E-04Andel drabbade kunder gt 24 h 832E-05

Andel drabbade kunder 12 - lt 24 h () 00122Andel drabbade kunder gt 24 h () 00062

Antal drabbade kunder per MSP fel lt 3minl (st) 21802

Bilaga 9 ABBs standardtransformatorer

14

5 Distributionsledningar Distributionsledningar finns i flera olika utfoumlranden daumlr ledar- och isolationsmaterial aumlr olika Generellt kan dessa dock delas in i kategorierna luftledningar och kabel

51 Luftledningar

Luftledningar kan generellt delas upp i tvaring olika typer oisolerad och isolerad lina vilka finns i tvaring olika materialutfoumlranden aluminium (AL) och aluminium med jaumlrnkaumlrna (FeAl) I mycket saumlllsynta fall kan aumlven kopparlina (Cu) foumlrekomma

511 Oisolerad luftledning

Oisolerad luftledning har inte ett skyddande houmllje runt respektive lina utan faumlsts direkt paring isolatorn som utgoumlr isolation mellan lina och stolpe Detta goumlr att ledningen aumlr kaumlnslig mot yttre faktorer saringsom vaumlder vind faringglar osv En vanligt foumlrekommande dimension paring linan aumlr 99 mm2 vilken har en total ytterdiameter paring 128 mm (Onninen 2006) Ett exempel paring en oisolerad lina visas i bild 51 nedan

Bild 51 Oisolerad lina (Birkouml 2005)

512 Isolerad luftledning

Isolerad luftledning aumlr upphaumlngd paring samma saumltt som oisolerad luftledning men har aumlven ett skyddande houmllje runt respektive lina i form av en tunnare plastbelaumlggning Houmlljet aumlr inte avsett som naringgot skydd mot beroumlring utan snarare ett skydd mot jordfel som t ex kan uppstaring daring ett traumld faller paring ledningen vilket goumlr ledningen driftsaumlkrare Anledningen till detta aumlr att ledningen daring taringl en stoumlrre paringfrestning som t ex uppstaringr naumlr ett traumld faller paring ledningen Belastningen som traumldet medfoumlr paring luftledningen tas daring upp av alla tre linorna vilket goumlr att de inte lika laumltt brister Isolerad luftledning byggs vanligtvis med ett mindre avstaringnd mellan linorna aumln traditionell oisolerad luftledning vilket aumlr moumljligt tack vare den isoleringen som finns runt respektive lina Precis som foumlr oisolerad lina aumlr en vanlig dimension 99 mm2 men i och med dess skyddande houmllje blir den groumlvre aumln vanlig oisolerad lina En isolerad lina med dimensionen 99 mm2 har en total ytterdiameter paring cirka 18 mm (Onninen 2006) Se bild 52 nedan

Bild 52 Isolerad lina (Birkouml 2005)

15

513 Kapacitiv generering i luftledningsnaumlt

Luftledningar genererar en saring kallad distribuerad kapacitans laumlngs hela sin straumlckning dels mellan varje fasledare och marken och dels mellan respektive fasledare Detta aringskaringdliggoumlrs i bild 53 nedan

Bild 53 Kapacitanser i ett luftledningsnaumlt

Som kan ses i bild 53 ovan delas kapacitansen i en luftledning upp i tvaring delar egen- och oumlmsesidig kapacitans Den oumlmsesidiga kapacitansen aumlr den kapacitans som bildas mellan ledningens faser medan egenkapacitansen bildas mellan fasledarna och jord Summan av egen- och oumlmsesidig kapacitansen (Ce och Couml) bildar ledningens totala kapacitans som har namnet driftkapacitans Cd (Andersson och Blomqvist 1997) Foumlr ett luftledningsnaumlt aumlr den distruberade kapacitansen relativt liten Med anledning av detta beraumlknas inte delkapacitanserna var foumlr sig utan den totala driftkapacitansen beraumlknas direkt med sambandet 51 nedan

sdotsdotsdot

=

r

cbaCd 3

ln18

1 [ ]kmFmicro (51)

daumlr a b och c medelavstaringndet mellan fasledarena m r fasledarens radie m Oavsett vilken typ av mark som finns under luftledningen utgaringr man ifraringn att potentialen aumlr noll vid markytan (Stenborg 1997)

16

52 Jordkabel

Jordkabel finns i en maumlngd olika utfoumlranden med olika tvaumlrsnittsarea och maumlrkspaumlnning vilka grovt kan delas in i en- och flerledarekabel De flesta lite groumlvre kablar har ledare som aumlr tillverkade av aluminium Hur mycket isolering en kabel har aumlr till stoumlrsta del beroende av kabelns maumlrkspaumlnning houmlgre maumlrkspaumlnning ger groumlvre isolering I bild 54 visas en treledar mellanspaumlnningskabel med maumlrkspaumlnningen 12 kV i genomskaumlrning

Bild 54 Treledar mellanspaumlnningskabel i genomskaumlrning (Elektroskandia 2006)

521 Kapacitiv generering i kabelnaumlt

Kablar genererar precis som luftledningar en saring kallad distribuerad kapacitans laumlngs hela sin straumlckning mellan dels varje fasledare och skaumlrmen dels mellan respektive fasledare Kabels kapacitanser kan precis som en luftledning delas in i egen- samt oumlmsesidig kapacitans Som framgaringr av bild 54 ovan aumlr avstaringndet mellan fasledarna och det jordande houmlljet runt kabeln avsevaumlrt mycket mindre aumln foumlr en luftledning Detta leder till att egenkapacitansen fraringn en kabel aumlr betydligt mycket houmlgre aumln foumlr en luftledning med samma tvaumlrsnittsarea och spaumlnning Daumlremot aumlr den oumlmsesidiga kapacitansen som genereras mellan fasledarna i en treledar mellanspaumlnningskabel lika med noll eftersom ledarnas inre ledande skiktet har samma spaumlnningspotential som skaumlrmen d v s noll Mellanspaumlnningskabelns kapacitanser visas i bild 55 nedan

Bild 55 Kapacitanser i en- och tre-ledar kabel

17

Foumlr en enledarkabel med omgivande skaumlrm eller en treledarkabel med skaumlrm runt varje ledare ges kapacitansen av foumlljande samband (Kraftkabelhandboken) Kapacitansen C aumlr i detta fall lika med driftkapacitansen Cd

d

DkC

ln

εsdot= [ ]kmFmicro (52)

Daumlr k aumlr en konstant med vaumlrdet 00556 ε aumlr det relativa isolermaterialets dielektriska konstant foumlr det isolerande skiktet mellan ledare och skaumlrm Konstanten ε aumlr beroende av vilket material isolerskiktet aumlr tillverkat av I de kabeltyper som anvaumlnds mest i dag aumlr de vanligaste isolermaterialen PEX och PVC vilka har konstanten ε = 23 respektive ε =50 I de beraumlkningar som aumlr gjorda i denna rapport har uteslutande kabel med PEX isolering anvaumlnts Foumlr en treledar kabel daumlr respektive ledare saknar individuell skaumlrm eller inre ledande skikt se bild 54 aumlr det svaringrare att raumlkna ut C och Cd Kapacitanserna aumlr i dessa fall inte lika Foumlr att enklare kunna faststaumllla Cd maringste delkapacitanserna foumlrst maumltas i kabeln Naumlr detta goumlrs delas foumlrst kapacitanserna upp i delkapacitanser Crsquo och Crsquorsquo som maumlts paring foumlljande saumltt Delkapacitansen Crsquo maumlts mellan en fasledare och de oumlvriga fasledarna som aumlr foumlrbundna med skaumlrmen och daumlr Crsquo motsvarar

oumle CCC sdot+= 2 [ ]kmFmicro (53) Daumlrefter foumlrbinds alla tre ledarna med varandra och daring maumlts delkapacitansen Crsquorsquo mellan ledarna och skaumlrmen och daumlr Crsquorsquo motsvarar

eCC sdot= 3 [ ]kmFmicro (54) Naumlr baringda delkapacitanserna aumlr givna kan sedan driftkapacitansen Cd beraumlknas enligt

oumled CCC sdot+= 3 [ ]kmFmicro (55) Driftkapacitansen foumlr mellanspaumlnningskablar aumlr i de flesta fallen uppmaumltt och redovisad av kabeltillverkaren

18

53 Tillskott och foumlrluster i ledningar

Foumlr att foumlrstaring hur en ledning fungerar aumlr det laumlmpligt att som modell anvaumlnda ett ersaumlttningsschema vilken visar vilka parametrar som aumlr av betydelse och maringste tas i beaktande vid elektriska beraumlkningar Ersaumlttningsschemat foumlr en ledning visas i bild 56 nedan

531 Ersaumlttningsschema

Bild 56 Ersaumlttningsschema

I bild 56 ovan ser man en generator som genererar elektrisk energi och sedan oumlverfoumlr denna till en belastning via en ledning som aumlr ansluten mellan de baringda objekten

532 Parametrar i ersaumlttningsschema

Ur elektrisk synvinkel bestaringr en ledning av en resistans R och en reaktans X Dessa storheter beror paring ett antal olika parametrar som visas i sambanden (56) och (57) nedan (Kraftkabelhandboken)

ARledning

ρ= [ ]kmΩ (56)

daumlr ρ resistiviteten kmmm 2sdotΩ A ledarens tvaumlrsnittsarea 2mm

LfX ledning sdotsdotsdot= π2 [ ]kmΩ (57)

daumlr f frekvensen Hz L induktansen kmH

19

Foumlr en given ledning finns baringde ρ och L angivna i ledningstabeller Ett annat samband som anvaumlnds vid elektriska beraumlkningar aumlr susceptansen B som beraumlknas enligt sambandet (58) nedan

lCfBledning sdotsdotsdotsdot= π2 [ ]S (58) daumlr C kapacitansen kmF l ledningslaumlngden km Naumlr resistans reaktans och susceptans beraumlknas foumlr olika komponenter aumlr det viktigt att beraumlkningen goumlrs vid samma spaumlnning och frekvens Foumlr samtliga beraumlkningar i rapporten aumlr spaumlnningen 11 kV och frekvensen 50 Hz Mellan ledningen och marken alternativt skaumlrmen i en kabel bildas en kondensator som ger upphov till en reaktiv effekt naumlr ledningen aumlr spaumlnningssatt Denna reaktiva effekt kommer att ge ett tillskott i anlaumlggningen som maringste tas om hand Detta aumlr vanligtvis inget problem under normal drift daring anlaumlggningen aumlr ansluten till ett starkt oumlverliggande naumlt som paring ett enkelt saumltt kan ta hand om detta reaktiva tillskott Kopplas oumlverliggande naumlt bort och ersaumltts med ett mobilt reservkraftverk kommer detta ensamt vara tvunget att hantera det eventuella reaktiva oumlverskottet Det kapacitiva bidrag en ledning genererar ges ur foumlljande samband (Petterson och Blomqvist 1986)

21 CCC QQQ += [ ]var (59) daumlr

1CQ aumlr det kapacitiva bidraget fraringn den foumlrsta halvan av ledningen

2CQ aumlr det kapacitiva bidraget fraringn den sista halvan av ledningen Dessa storheter kan beraumlknas med sambanden (510) och (511) som foumlljer nedan (Petterson och Blomqvist 1986)

211 2

2 UC

fQC sdotsdotsdotsdot= π [ ]var (510)

222 2

2 UC

fQC sdotsdotsdotsdot= π [ ]var (511)

daumlr f frekvensen Hz C kapacitansen F

1U inmatningsspaumlnningen V

2U utmatningsspaumlnningen V

20

533 Aktiva och reaktiva foumlrluster i ledningar

Varje ledning inneharingller en resistans och en reaktans vilka ger upphov till aktiva och reaktiva foumlrluster Eftersom dessa foumlrluster tillkommer utoumlver sjaumllva lasten behoumlver dessa adderas foumlr att faring de totala aktiva och reaktiva effekterna Det aumlr dessa foumlrluster plus sjaumllva lasten som det mobila reservkraftverket maringste klara av att hantera De aktiva och reaktiva foumlrlusterna beraumlknas genom sambanden (512) och (513) nedan

2

2

22

2

2

2

minussdot+

sdot=

U

QQR

U

PRP C

LedningLedningf [ ]W (512)

( )21

2

2

22

2

2

2CC

CLedningLedningf QQ

U

QQX

U

PXQ +minus

minussdot+

sdot= [ ]var (513)

daumlr R resistansen Ω X reaktansen Ω Foumlr att faring en indikation paring hur stora tillskott ocheller foumlrluster som uppstaringr i en ledning goumlrs en beraumlkning foumlr en kabel respektive luftledning enligt angivna data nedan

Tabell 51 Inparametrar foumlr jaumlmfoumlrelse av tillskottfoumlrluster i ledningsnaumlt Luftledning (Al) Kabel (Al)

Spaumlnning (V) 11000 11000 Tvaumlrsnittsarea (mm2) 99 95 Ledningslaumlngd (km) 10 10 Aktivt effektuttag (kW) 50 50 Effektfaktor vid last 085 085 Kapacitans (microFkm) 0009 033 Ledningsresistans (Ωkm) 02855 02975 Ledningsreaktans (Ωkm) 1085 09739

Anvaumlnds vaumlrdena fraringn tabell 51 i sambanden 510 511 512 513 och ingen haumlnsyn tas till spaumlnningsfall i ledningen kan de aktiva respektive reaktiva foumlrlusterna beraumlknas Beraumlkningarna aumlr gjorda i Matlab och beraumlkningskoden finns i bilaga 2 Resultaten presenteras i tabell 52 nedan

Tabell 52 Resultat av jaumlmfoumlrelse mellan luftledning och kabel Luftledning (Al) Kabel (Al)

Reaktiv last (kvar) 310 310 Aktiva foumlrluster (kW) 0083 0086 Reaktiva foumlrluster (kvar) -333 -12542 Reaktivt netto (kvar) 2767 -9442

21

Som kan ses i tabell 52 behoumlver reservelverket generera 2767 kvar i fallet med luftledning medan i fallet med kabel kommer ett oumlverskott paring 9442 kvar att skapas Detta reaktiva oumlverskott kommer ha en motsatt riktning i foumlrharingllande till den aktiva effekten d v s tillbaka i mot reservelverket Detta reaktiva oumlverskott maringste saringledes tas om hand av reservelverket

534 Konsekvenser foumlr mobil reservkraft

Som kan ses utifraringn resultaten i tabell 52 ovan aumlr de aktiva foumlrlusterna i baringde luftledning och kabel relativt smaring Eftersom dessa foumlrluster aumlr smaring kommer de inte belasta ett mobilt reservelverk saumlrskilt mycket i foumlrharingllande till den last som kunderna tar ut Jaumlmfoumlrs de reaktiva foumlrlusterna som en tio kilometers mellanspaumlnningsledning ger upphov till med de aktiva foumlrlusterna aumlr de foumlrstnaumlmnda foumlrlusterna betydligt houmlgre Beroende paring om elnaumltet aumlr uppbyggt av luftledning eller kabel kommer detta faring vaumlldigt skilda konsekvenser foumlr det mobila reservkraftverk som ska leverera elenergi till den bortkopplade anlaumlggningen Jaumlmfoumlrs de reaktiva foumlrlusterna i luftledningen med kabeln kan det enkelt konstateras att luftledningen endast tillfoumlr en mindre del av den reaktiva effekt som reservkraftverket annars hade faringtt producera Kabeln kommer daumlremot att generera en avsevaumlrt mycket stoumlrre maumlngd reaktiv effekt aumln luftledningen I ovanstaringende exempel genererar kabeln drygt 37 garingnger mer reaktiv effekt aumln luftledningen Detta betyder att reservkraftverket maringste kunna konsumera detta oumlverskott av reaktiv effekt som kabeln genererar Det aumlr saringledes en foumlrutsaumlttning att det mobila reservelverket kan konsumera det reaktiva oumlverskott som inte tas ut av kunderna Kan inte det mobila reservkraftverket konsumera reaktiv effekt kommer det reaktiva effektuttaget hos kund vara en begraumlnsande faktor foumlr moumljlig ledningslaumlngd

22

6 Transformatorer Transformatorer kan ur elektrisk synvinkel ses som en resistans R och en reaktans X paring samma saumltt som en ledning Foumlr att beraumlkna transformators resistans och reaktans behoumlvs uppgifter om de procentuella resistans respektive reaktansspaumlnningsfallet er ex Dessa kan enkelt tas fram foumlr en specifik transformator i t ex Facilplus spatialE som aumlr EON Elnaumlts naumltinformationssystem Oumlnskas daumlremot generella vaumlrden foumlr en transformator kan ABBs tabell foumlr standardtransformatorer anvaumlndas vilken visas i bilaga 9 I ABBs tabell aumlr endast den procentuella kortslutningsspaumlnningen ek given och den beraumlknas enligt samband 61 nedan

22xrk eee += [ ] (61)

Anledningen till att endast ek aumlr angiven aumlr att procentuella kortslutningsresistansen er alltid aumlr relativt liten i foumlrharingllande till procentuella kortslutningsreaktansen ex och daring goumlrs ofta approximationen er = 0 vilket ger ex asymp ek Foumlr att sedan beraumlkna kortslutningsresistansen RT och kortslutningsreaktansen XT anvaumlnder man sambanden 62 och 63 nedan (Petterson och Blomqvist 1986)

n

nrT

S

UeR

2

100sdot= [ ]Ω (62)

n

nxT

S

UeX

2

100sdot= [ ]Ω (63)

daumlr Un den huvudspaumlnning som transformatorresistansen haumlnfoumlrs till kV Sn transformatorns maumlrkeffekt MVA

62 Foumlrluster i en transformator

En distributionstransformator ger upphov till tre olika typer av foumlrluster

bull Tomgaringngsfoumlrluster ][WPtomgaringng bull Belastningsfoumlrluster ][WPbelastning bull Reaktiva foumlrluster [var]foumlrlustQ

Dessa foumlrluster beskrivs under respektive rubrik nedan

621 Tomgaringngsfoumlrluster

Tomgaringngsfoumlrlusterna i en transformator aumlr helt oberoende av den anslutna lasten Dessa beror istaumlllet helt paring transformatorns storlek desto stoumlrre transformator desto stoumlrre tomgaringngsfoumlrluster En tillaumlmpbar tumregel aumlr att tomgaringngsfoumlrlusterna aumlr i storleksordningen 02 procent utav transformatorns maumlrkeffekt (Lindahl 2006) Foumlr en transformator med maumlrkeffekten 200 kVA kommer saringledes tomgaringngsfoumlrlusterna vara

23

WPtomgaringng 4002000000020 =sdot=

Tomgaringngsfoumlrlusterna aumlr saring smaring i foumlrharingllande till transformatorns maumlrkeffekt att de i maringnga sammanhang antas vara foumlrsumbara

622 Belastningsfoumlrluster

Belastningsfoumlrlusterna i en transformator beror av hur stor belastningsgraden aumlr En tumregel aumlr att vid full last aumlr belastningsfoumlrlusterna i storleksordningen 1 procent av transformatorns maumlrkeffekt (Lindahl 2006) Foumlr en transformator med maumlrkeffekten 200 kVA kommer saringledes belastningsfoumlrlusterna att vara

WPbelastning 2000200000010 =sdot=

Aumlven belastningsfoumlrlusterna aumlr foumlrharingllandevis smaring jaumlmfoumlrt med transformatorns maumlrkeffekt Som har naumlmnts tidigare goumlrs ibland approximationen ex asymp ek och er = 0 vilket betyder att ingen haumlnsyn tas till de aktiva foumlrlusterna utan enbart till de reaktiva foumlrlusterna

623 Reaktiva foumlrluster

De stoumlrsta och inte foumlrsumbara foumlrlusterna i en transformator aumlr de reaktiva foumlrlusterna Naumlr dessa foumlrluster beraumlknas antas tomgaringngsfoumlrlusterna vara foumlrsumbara och att transformatorn aumlr fullt belastad Belastningsfoumlrlusterna antas vara 1 procent utav transformatorns maumlrkeffekt vilket ger en foumlrlust paring 2000 W enligt tidigare beraumlkning Foumlr att kunna beraumlkna de reaktiva foumlrlusterna foumlr en 200 kVA transformator behoumlvs uppgifter om re och xe Dessa aumlr haumlmtade fraringn en standard 200 kVA transformator hos EON Elnaumlt

Foumlrharingllandet ggre

e

r

x 331783

asymp= visar sedan hur stora de reaktiva foumlrlusterna aumlr i

foumlrharingllande till de aktiva foumlrlusterna I detta fall aumlr de reaktiva foumlrlusterna cirka tre garingnger stoumlrre aumln de aktiva foumlrlusterna De reaktiva foumlrlusterna i en 200 kVA transformator aumlr daumlrmed i storleksordningen

var600020003 kQ foumlrlust =sdotasymp Detta betyder att den reaktiva foumlrlusten i en 200 kVA transformator aumlr cirka 3 procent av dess maumlrkeffekt (Johansson 2006)

24

7 Det mobila reservkraftverket De mobila reservkraftverk som aumlr taumlnkta att anvaumlndas i mellanspaumlnningsnaumltet aumlr i storleksordningen 100-800 kVA daumlr de flesta aumlr utrustade med en synkrongenerator Teoretiskt innebaumlr detta bland annat att generatorns foumlrmaringga att producera alternativt konsumera reaktiv effekt kan styras Ska generatorn leverera reaktiv effekt till elnaumltet ska I m gt Im0 och kallas daring foumlr oumlvermagnetiserad medan om den ska konsumera reaktiv effekt ska I m lt Im0 och kallas daring foumlr undermagnetiserad Rent praktiskt styrs magnetiseringsstroumlmmen av generatorns spaumlnningsregulator som i sin tur maumlter naumltspaumlnningen (Alfredsson och Cronqvist 1996) Ses detta ur en teoretisk synvinkel bestaumlms magnetiseringsbehovet av sambandet 71 nedan

0m

m

n

r

I

I

U

E= (71)

daumlr Er inducerad emk (fas till jord) V Un generatorns maumlrkspaumlnning V I bild 71 visas ovanstaringende storheter i en schematisk bild oumlver en synkrongenerator

Bild 71 Schematisk bild oumlver en synkrongenerator

Den aktiva effekten P i en synkronmaskin paringverkas inte av aumlndringar som t ex naumltspaumlnningsvariationer eller variationer av emkn utan bestaumlms av den mekaniska axeleffekten som motorn levererar Den aktiva effekten beraumlknas med hjaumllp av samband 72 nedan

d

fr

X

UEP

Θsdotsdotsdot=

sin3 [ ]W (72)

Som tidigare naumlmnts kommer den inducerade emkn Er att foumlraumlndras daring magnetiseringsstroumlmmen Im varieras Foumlr att foumlrhindra att den aktiva effekten P foumlraumlndras samtidigt som magnetiseringsstroumlmmen Im varieras kommer samtidigt belastningsvinkeln Θ att aumlndras

25

Naumlr det gaumlller den reaktiva effekten Q saring aumlr den vid en konstant naumltspaumlnning till stor del beroende av den inducerade emk Er men aumlven till en mindre del av den aktiva effektens storlek Denna ger upphov till en del av den reaktiva spaumlnningen (XdIa) vilken svarar direkt mot den aktiva stroumlmmen Iacosφ och denna kraumlver en viss reaktiv effekt Den reaktiva effekten beraumlknas genom samband 73 nedan

d

fr

d

f

X

UE

X

UQ

Θsdotsdotsdotminus

sdot=

cos33 2

[ ]var (73)

daumlr Qlt0 oumlvermagnetisering Qgt0 undermagnetisering Foumlr att se hur alla storheter haumlnger samman visas tvaring olika visardiagram i bild 72 ett foumlr oumlvermagnetisering och ett foumlr undermagnetisering I baringda visardiagrammen aumlr statorstroumlmmen Ia riktstorhet (Alfredsson och Cronqvist 1996)

Bild 72 Visardiagram foumlr oumlver- respektive undermagnetisering

Foumlr en synkrongenerator finns det ett antal begraumlnsningar naumlr det gaumlller dess foumlrmaringga att producera och konsumera effekt Dessa begraumlnsningar aumlr naturligtvis vaumlsentliga att kaumlnna till innan ett reservelverk kopplas in och ensamt ska foumlrse en anlaumlggning med elenergi Naumlr det gaumlller synkrongeneratorer finns det fyra stabilitetsgraumlnser som generatorn maringste haringlla sig inom foumlr att generatorn ska fungera paring avsett vis (Samuelsson 2006) De fyra stabilitetsgraumlnserna aumlr

1 Rotorns uppvaumlrmningsgraumlns bestaumlmmer |E|max 2 Statorns uppvaumlrmningsgraumlns bestaumlmmer |S|max och |IA|max 3 Motorns maximala axeleffekt bestaumlmmer Pmax 4 Generatorns laumlgsta magnetisering bestaumlmmer |E|min

Foumlr att aringskaringdliggoumlra hur ovanstaringende stabilitetsgraumlnser paringverkar generatorns effektgraumlnser har dessa ritats in i ett saring kallat kapabilitetsdiagram Detta visas i bild 73 nedan

26

Bild 73 Kapabilitetsdiagram foumlr en synkrongenerator

I bild 73 ovan visar den markerade ytan arbetsomraringdet foumlr generatorn Begraumlnsningslinjerna ett och tvaring aumlr satta foumlr att inte temperaturen i rotor respektive stator ska bli foumlr houmlga och foumlrstoumlra generatorn Som kan ses i bild 73 ovan begraumlnsar dessa baringde generatorns moumljlighet till att leverera aktiv respektive reaktiv effekt samt att absorbera reaktiv effekt utanfoumlr det markerade omraringdet Skaumlrningspunkten mellan begraumlnsningslinje ett och tvaring anger normalt generatorns maumlrkdriftdata naumlr det gaumlller levererad aktiv- och reaktiv effekt Anledningen aumlr att dessa baringda linjers skaumlrningspunkt motsvarar ett optimum foumlr levererad aktiv- och reaktiv effekt Begraumlnsningslinje tre markerar den maximala aktiva effekt motorn kan laumlmna paring axeln som sammankopplar motor och generator Den fjaumlrde och sista begraumlnsningslinjen visar generatorns laumlgsta magnetisering foumlr att kunna fasas paring elnaumltet Aumlr magnetiseringen laumlgre riskeras ett saring kallat ur fas-fall farings vilket betyder att generatorn inte kommer arbeta vid samma faslaumlge som det elnaumlt den ansluts till Arbetar inte generatorn vid samma faslaumlge som elnaumltet maringste den kopplas bort och kommer saringledes inte att tillfoumlra naringgon elenergi till det anslutna elnaumltet vilket aumlr dess normala uppgift Naumlr ett mobilt reservkraftverk ansluts till ett elnaumlt och ensamt ska foumlrse anlaumlggningen med elenergi aumlr det viktigt att den aktiva och reaktiva effekten aldrig kommer utanfoumlr det markerade omraringdet i bild 73 Skulle detta haumlnda kommer med stoumlrsta sannolikhet reservkraftverkets effektskydd loumlsa ut med resultatet att elleveransen upphoumlr omedelbart ABB som aumlr en av landets ledande tillverkare av reservkraftverk har ett stoumlrre utbud av olika storlekar och modeller men anvaumlnder enbart synkrongeneratorer fraringn Stamford Dessa generatorer aumlr inte konstruerade foumlr att kunna absorbera reaktiv effekt De generatorer som levereras med reservkraftverken fraringn ABB i dag kan alltsaring

27

enbart arbeta med induktiva laster vilket betyder att ledningen inte faringr generera mer reaktiv effekt aumln vad lasten konsumerar (Hagelin 2006) Detta kommer saringledes att bli viktigt att taumlnka paring naumlr en liten last tillsammans med en laumlngre mellanspaumlnningskabel ansluts till ett reservkraftverk och ensamt ska foumlrse anlaumlggningen med elenergi Skulle kabeln generera mer reaktiv effekt aumln vad kunderna foumlrbrukar innebaumlr det att generatorn hamnar i den nedre halvan i bild 73 vilket innebaumlr att generatorn maringste konsumera reaktiv effekt Detta betyder att laringnga mellanspaumlnningskablar tillsammans med smaring effektuttag kommer bli en begraumlnsande faktor vid oumlverfoumlring av reservkraft i mellanspaumlnningelnaumltet

28

8 Beraumlkning av effektbehov och ledningslaumlngd Foumlr att faring en uppfattning om hur laringnga straumlckor elenergin fraringn reservkraftverken kan oumlverfoumlras presenteras i detta kapitel tvaring olika fall dels ett generellt dels ett verkligt naumlt Anledningen till att denna uppdelning aumlr gjord aumlr foumlr att foumlrst se hur laumlngden paring mellanspaumlnningsledningen paringverkar det mobila reservelverket generellt Det verkliga naumltet kommer sedan att ge en indikation paring hur det skulle se ut i ett naumlt daumlr vinsten hade varit stor om man kunde oumlverfoumlra reservkraften i mellanspaumlnningsnaumltet Foumlr att kunna goumlra noumldvaumlndiga beraumlkningar har tre olika program anvaumlnts Facilplus Spartial Excel och PSSE

81 Beraumlkningsprogram program

811 Facilplus Spatial

Facilplus Spatial aumlr ett naumltinformationssystem som anvaumlnds inom energibranschen och aumlr framtaget av ABB och Digpro AB Systemet finns i flera olika utfoumlrande beroende paring vad det ska anvaumlndas till Flera elnaumltsfoumlretag daumlribland EON Elnaumlt anvaumlnder sig av detta system som heter Facil SpatialE I systemet finns ett antal olika digitala kartor daumlr alla komponenter aumlr inritade enligt sina verkliga koordinater Paring EON Elnaumlt aumlr aumlven systemet kopplat till driftoumlvervakningssystemet Eldorado och affaumlrssystemet SAP I och med kopplingen till SAP finns noumldvaumlndiga kunduppgifter som t ex var kunden aumlr ansluten samt hur stor elfoumlrbrukningen aumlr per aringr Effektberaumlkning I Facilplus finns moumljligheten att goumlra effektberaumlkningar foumlr t ex en naumltstation Detta kan goumlras i och med att energifoumlrbrukningen per aringr finns att tillgaring via SAP Naumlr energifoumlrbrukningen per aringr aumlr kaumlnd kan belastningen P approximativt beraumlknas genom att anvaumlnda Velanders metod (Petterson och Blomqvist 1986)

WkWkPVelander sdot+sdot= 21 [ ]kW (81)

daumlr W energiuttaget aringrkWh k1 konstant k2 konstant Konstanterna k1 och k2 aumlr erfarenhetsmaumlssigt erharingllna konstanter som varierar mellan olika belastningar som beraumlknas med hjaumllp av maumltningar i befintligt elnaumlt I bilaga 1 visas EON Elnaumlts samtliga Velander konstanter foumlr alla deras kundkategorier Foumlr att sedan beraumlkna den reaktiva effekten Q anvaumlnds samband 82 nedan

ϕtansdot= PQ [ ]vark (82)

daumlr φ beraumlknas med hjaumllp av effektfaktorn cos φ som aumlr uppskattad foumlr olika typer kunder och varierar mellan 085-098 som kan ses i bilaga 1

29

812 Excel

Foumlr att se hur ett elnaumlt kommer att paringverka ett reservkraftverk behoumlver ett antal parametrar beraumlknas och det goumlrs i Excel I och med att elnaumltet till viss del aumlr foumlrenklat goumlrs endast beraumlkningar foumlr mellanspaumlnningsledningar och transformatorer Ledningar De parametrar som behoumlver beraumlknas foumlr mellanspaumlnningsledningarna aumlr resistansen Rledning reaktansen Xledning och susceptansen Bledning Hur dessa beraumlkningar aumlr gjorda visas i kapitel 53 Transformatorer Foumlr transformatorer behoumlvs enbart vaumlrde paring dess resistans RT och reaktans XT beraumlknas Hur dessa beraumlkningar aumlr gjorda visas i kapitel 6

813 Beraumlkningar PSSE

PSSE aumlr ett planeringsprogram foumlr elektrisk oumlverfoumlring som aumlr framtaget och utvecklat av Siemens PTI Foumlrsta utgaringvan av programmet kom 1976 och i dag anvaumlnds det i 123 laumlnder vaumlrlden oumlver (Siemens PTI 2006) Programmet har anvaumlnts till att rita upp och beraumlkna baringde verkliga och generella elnaumlt foumlr att paring ett tydligt saumltt kunna se hur laumlngden paring mellanspaumlnningsledningarna paringverkar ett mobilt reservkraftverk Naumlr beraumlkningar i PSSE goumlrs behoumlver en resistans R en reaktans X och en susceptans B anges foumlr varje ledning medan det raumlcker med en resistans och en reaktans foumlr transformatorerna Alla storheter maringste sedan goumlras om till enheten per unit (PU) Detta goumlrs enligt sambanden 83 84 85 nedan

2bas

basUP

U

SRR sdot= Ω [ ]UP (83)

2bas

basUP

U

SXX sdot= Ω [ ]UP (84)

2bas

basSUP

U

SBB sdot= [ ]UP (85)

Tillsammans med ledningarnas och transformatorernas inparametrar laumlggs lasten in paring laumlmplig skena Programmet aumlr uppbyggt saring att alla inparametrar anges i en sk sav-fil daumlr all data finns Till detta kopplas en schematisk bild daumlr elnaumltet ritas upp en sk sld-fil Naumlr sedan programmet ska utfoumlra beraumlkningarna saring synkroniseras de baringda filerna med varandra och resultaten presenteras i den schematiska bilden

30

Reaktivt effekttutag vid olika laster

-100

-80

-60

-40

-20

0

20

40

60

80

100

120

2 4 6 8 10

Ledningslaumlngd (km)

Reakti

vt

eff

ektu

ttag

(kvar)

Luftlednig P=150 kW

Kabel P=150 kW

Kabel P=100 kW

Kabel P=50 kW

82 Generellt elnaumlt

Foumlr att faring en god uppfattning om hur stort geografiskt omraringde ett mobilt reservkraftverk med varierande storlek kan hantera foumlr en given belastning har ett generellt elnaumlt anvaumlnts Det generella elnaumltet aumlr uppbyggt i PSSE enligt bild 81 nedan

Bild 81 Generellt elnaumlt uppbyggt i PSSE

Som kan ses i bild 81 ovan bestaringr det generella elnaumltet av en matande respektive en mottagande naumltstation som foumlrbinds med en mellanspaumlnningsledning I den matande naumltstationen har en relativt stor transformator installerats saring att den inte kommer att bli en begraumlnsande faktor I den mottagande naumltstationen aumlr transformatorn dimensionerad foumlr att klara lasten Som tidigare visats i rapporten aumlr det laumlngden paring mellanspaumlnningsledningen som kommer att spela en stor roll daring den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckningen ska bestaumlmmas Foumlr att tydligt visa storleksskillnaden i det kapacitiva bidrag som en kabel ger upphov till jaumlmfoumlrt med en luftledning har ovanstaringende naumlt ritats upp i PSSE Foumlr att PSSE ska kunna utfoumlra beraumlkningarna behoumlver ett antal parametrar matas in i programmet Dessa har beraumlknats i ett Excel-blad som visas i bilaga 3 Eftersom det mobila reservkraftverket inte kan absorbera reaktiv effekt aumlr den aumlr moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan dels beroende av hur mycket reaktiv effekt ledningen genererar dels hur stort det reaktiva effektuttaget ur anlaumlggningen aumlr Detta betyder att desto houmlgre reaktiva effektuttaget aumlr desto laumlngre aumlr moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan I exemplet nedan har den aktiva lasten satts till 50 100 respektive 150 kW och med en effektfaktor lika med 085 Resultaten fraringn beraumlkningarna visas i bild 82 nedan

Bild 82 Belastningsstorlekens inverkan paring den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan

31

Enligt EON Elnaumlts indelning av kundkategorier som presenteras i bilaga 1 kan det utlaumlsas att effektfaktorn foumlr de olika kundkategorierna varierar mellan 085 ndash 098 Genom att anvaumlnda effektfaktorn 085 som i exemplet ovan kommer lasten foumlrbruka relativt mycket reaktiv effekt vilket betyder att den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan kommer att bli laringng Hade daumlremot effektfaktorn 098 anvaumlnts skulle lasten i princip inte foumlrbruka naringgon reaktiv effekt alls vilket skulle minska den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan radikalt Anvaumlndandet av effektfaktorn 085 ger saringledes det mest gynnsamma fallet Hur stor inverkan effektfaktorn har paring den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan visas i bild 83 Raumlkneexemplet aumlr utfoumlrt paring samma saumltt som exemplet ovan foumlr kabeln med belastningen 50 kW Den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan har istaumlllet beraumlknats foumlr fyra olika effektfaktorer 085 090 095 och 098

Reaktivt effektuttag vid cos fi variation foumlr en kabel med belastningen 50 kW

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

1 2 3 4

Ledningslaumlngd (km)

Reati

vt

eff

ektu

ttag

(kvar)

cos fi=085

cos fi=090

cos fi=095

cos fi=098

Bild 83 Effektfaktorns inverkan paring den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan

821 Konsekvenser foumlr reservkraft

Som tydligt kan ses i bild 82 kommer kabeln generera avsevaumlrt mycket mer reaktiv effekt aumln luftledningen och daumlrmed minska den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan Det kan konstateras att storleken paring lasten och effektfaktorn kommer spela en stor roll daring den maximala oumlverfoumlringsstraumlckan foumlr kabeln ska bestaumlmmas Daumlrmed aumlr det svaringrt att ange naringgon generell laumlngdbegraumlnsning foumlr kabelalternativet men aumlr lasten saring laringg som 50 kW med effektfaktorn 085 kommer den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan vara mindre aumln tre kilometer Daumlremot foumlr luftledningen som endast genererar en liten maumlngd reaktiv effekt kommer inte storleken paring lasten och effektfaktorn vara avgoumlrande foumlr den maximala oumlverfoumlringsstraumlckan Med tanke paring att reservelverken fraringn ABB inte kan ta hand om naringgot reaktivt oumlverskott aumlr det sjaumllvklart av stor vikt att mellanspaumlnningsledningen inte genererar mer reaktiveffekt aumln vad lasten konsumerar Av detta generella exempel kan slutsatsen dras att smaring reaktiva uttag i kombination med laringnga mellanspaumlnningskablar kan komma begraumlnsa oumlverfoumlringsstraumlckan avsevaumlrt jaumlmfoumlrt med mellanspaumlnningsluftledningar

32

83 Verkligt elnaumlt

Foumlr att faring en ungefaumlrlig uppfattning om hur stort geografiskt omraringde ett mobilt reservkraftverk kan hantera foumlr en given belastning har aumlven beraumlkningar utfoumlrts foumlr ett verkligt naumlt Anledningen till detta aumlr att faring saring stor verklighetsfoumlrankring som moumljligt De mobila reservkraftverk som aumlr taumlnkta att anvaumlndas aumlr i storleksordningen 100 ndash 800 KVA vilket betyder att baringde lastuttaget och oumlverfoumlringsstraumlckan kommer att bli begraumlnsad Det verkliga elnaumltet kommer att ge en indikation paring hur det kan taumlnkas se ut i ett verkligt elnaumlt daumlr det reaktiva effektuttaget aumlr relativt litet och oumlverfoumlringsstraumlckan relativt laringng Eftersom de mobila reservkraftverken som aumlr taumlnkta att anvaumlndas aumlr relativt smaring effektmaumlssigt kommer de inte klara av de laster som farings i taumltorter om ett par naumltstationer kopplas samman De elnaumlt som kommer att ingaring i beraumlkningarna kommer daumlrfoumlr vara ett landsbygdsnaumlt daumlr belastningen aumlr laringg och utspridd oumlver ett stoumlrre geografiskt omraringde Det aumlr aumlven i landsbygd det aumlr mest intressant med reservkraft paring grund av avsaknaden av omkopplingsmoumljligheter Det elnaumlt som slutligen valdes i samraringd med Christer Eliasson naumltplanerare paring EON Elnaumlt var ett relativt nytt kabelnaumlt i Loumlnsboda (LBA) i nordoumlstra Skaringne daumlr EON Elnaumlt har foumlrberett ett par markstationer foumlr anslutning av mobil reservkraft (Eliasson 2006) Anledningen aumlr att belastningarna aumlr relativt smaring och foumlrdelade paring flera mindre transformatorstationer med litet stoumlrre inboumlrdes avstaringnd I ett saringdant naumlt som finns i LBA fack 4 kommer vinsten att bli stor om EON Elnaumlt endast behoumlver ansluta ett mobilt elverk istaumlllet foumlr sju Foumlr det utvalda kablade elnaumltet har beraumlkningar genomfoumlrts enligt den tidigare beskrivna beraumlkningsgaringngen Fraringn Facilplus har kartan med inritade ledningar och naumltstationer haumlmtas den visas i bilaga 4 Som kan ses paring kartan aumlr detta ett glesbyggdsomraringde med lite stoumlrre avstaringnd mellan naumltstationerna I bilaga 5 visas normalkopplingsschemat foumlr LBA fack 4 som tydligare visar hur naumltstationerna aumlr foumlrbundna med varandra I bilaga 6 visas det Excel-blad daumlr alla inparametrar som maringste anges i PSSE aumlr beraumlknade och sammanstaumlllda Naumlr beraumlkningen vaumll aumlr gjord i PSSE visas alla resultaten i de schematiska filerna se bilaga 7 Beraumlkningarna aumlr gjorda baringde foumlr elnaumltet saring som det ser ut i dag men aumlven paring samma elnaumlt daring all kabel ersatts med oisolerad samt isolerad luftledning med motsvarande ledningsarea Eftersom kapacitansen per kilometer aumlr i princip lika stor foumlr baringde oisolerad och isolerad luftledning kommer dessa anses vara likvaumlrdiga naumlr det gaumlller lednings reaktiva generering Baringda fallen har samma totala ledningslaumlngd vilken aumlr 6775 meter men som har naumlmnts tidigare skiljer luftledning sig aringt jaumlmfoumlrt med kabel daring det gaumlller generering av reaktiv effekt Resultatet presenteras i bild 84 nedan

33

LBA-fack 4

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90k

Va

r Kabel

Oisolerad luftledning

Isolerad luftledning

Bild 84 Reaktivt effektuttag i LBA ndash fack 4

Som kan ses i bild 84 ovan behoumlver generatorn endast generera knappt 20 kvar om det befintliga kabelnaumltet anvaumlnds vid topplast ty Velanders metod ger topplasten Vid laringglasttillfaumlllen exempelvis sommar skulle det reaktiva effektuttaget fraringn kunderna raumlcka till att taumlcka det reaktiva oumlverskottet fraringn kabeln Daumlrmed kan det haumlnda att vid vissa lasttillfaumlllen inte aumlr moumljligt att reservkraftsmata LBA fack 4 Skulle i staumlllet kabelnaumltet ersaumlttas med ett likvaumlrdigt luftledningsnaumlt kommer generatorn behoumlva generera drygt 80 kvar Anledningen till detta aumlr som sagts och visats tidigare att en kabel genererar avsevaumlrt mycket mer reaktiv effekt aumln en luftledning Skulle kablarna generera mer reaktiv effekt aumln vad kunderna foumlrbrukar skulle anlaumlggningen inte kunna anslutas till ett mobilt reservkraftverk Hade det daumlremot funnits reservelverk i laumlmplig storlek paring marknaden som hade kunnat undermagnetiseras och daumlr med att ta hand om det reaktiva oumlverskott som skapats av kablarna hade situationen varit en annan Som situationen aumlr i dag maringste en viss foumlrsiktighet tillaumlmpas daring lasten aumlr liten och oumlverfoumlringsstraumlckan aumlr lite laumlngre i ett kablat mellanspaumlnningsnaumltet Skulle daumlremot elnaumltet i LBA - fack 4 varit ett luftledningsnaumlt hade inte denna begraumlnsning funnits Sammanfattningsvis kan det i detta fall konstateras att det kablade elnaumltet aumlr att foumlredra framfoumlr mot luftledningsalternativet Laumlgre braumlnslekonsumtion samt moumljlighet till ett houmlgre aktivt effektuttag aumlr naringgra av foumlrdelarna

34

9 Ekonomisk jaumlmfoumlrelse Foumlr att faring en indikation paring hur det ekonomiska utslaget kommer att se ut daring ett mellanspaumlnningsnaumltet anvaumlnds foumlr oumlverfoumlring av reservkraft har ett raumlkneexempel staumlllts upp i det tidigare anvaumlnda elnaumltet LBA-fack 4 I exemplet har sju olika fall jaumlmfoumlrts med varandra dessa aumlr

bull Oisolerad luftledning utan reservkraft bull Oisolerad luftledning med reservkraft bull Isolerad luftledning utan reservkraft bull Isolerad luftledning med reservkraft bull Kabel utan reservkraft bull Kabel med reservkraft bull Befintlig luftledning som senare ersaumltts med kabel med reservkraft

Nedan visas en foumlrklaring till de parametrar som finns med i raumlkneexemplet Dessa aumlr uppdelade i fasta respektive roumlrliga kostnader vilka summeras ihop foumlr respektive fall De fasta kostnaderna aumlr summan av de aringrliga kapital- och underharingllskostnaderna medan de roumlrliga kostnaderna aumlr kostnader foumlr reservkraft samt avbrottsersaumlttning Dessa aumlr direkt beroende av det aktuella elnaumltets avbrotts- respektive felfrekvens I denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse har alla administrativa kostnader foumlrsummats och ingen haumlnsyn har tagits till hur varumaumlrket skadas av t ex laringnga elavbrott

91 Foumlrklaring till den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen

911 Fasta kostnader

Investeringskostnad per km Investeringskostnaden avser endast mellanspaumlnningsnaumltet vilken varierar mellan olika ledningstyper Kostnaderna aumlr haumlmtade ifraringn EBR (P1) 2006 I det verkliga elnaumltet (LBA) minskar ledningsarean laumlngre ut vilket det inte kommer tas naringgon haumlnsyn till i den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen daumlr samma area har anvaumlnts till hela straumlckan Anledningen till detta aumlr att kostnaden foumlr att garing upp eller ner ett steg i area foumlr respektive ledningstyp aumlr relativt liten Alla beraumlkningar har daumlrfoumlr gjorts foumlr en representativ ledningsarea 95 mm2 Total investeringskostnad Denna visar den totala investeringskostnaden foumlr hela ledningsstraumlckan det vill saumlga kostnaden per kilometer ledning garingnger det verkliga elnaumltets laumlngd (LBA) Kapitalkostnad Investeringskostnaden som goumlrs i ett elnaumlt genererar en kostnad foumlr det kapital som aumlr investerat EON Elnaumlt tillaumlmpar en kalkylraumlnta paring 8 procent

35

Aringrlig kostnad EON Elnaumlt skriver av sina anlaumlggningar paring 40 aringr vilket ger en aringrlig kostnad genom att dela investeringskostnaden med avskrivningstiden Underharingllskostnad Underharingllskostnaden foumlr baringde oisolerad - och isolerad luftledning aumlr satt till 2 procent av investeringskostanden Foumlr jordkabel aumlr den satt till 02 procent Summa fast aringrlig kostnad Denna kostnad visar vad den aringrliga fasta kostnaden kommer vara foumlr ett elnaumlt Denna inkluderar saringledes enbart avskrivningar och underharingllskostnader

912 Roumlrliga kostnader

Avbrottsfrekvens Denna beskriver hur maringnga avbrott en viss ledningstyp har per aringr och per 100 km ledning Foumlr oisolerad luftledning aumlr antalet fel uppdelat i kvarstaringende- respektive oumlvergaringende fel Kvarstaringende fel betyder att felet maringste aringtgaumlrdas fysiskt och behoumlver sektioneras bort foumlr reparation De kvarstaringende felen aumlr 2 stycken per aringr och 100 km ledning (Roos 2005) Oumlvergaringende fel kan exempelvis vara en aringterinkoppling som orsakats av ett traumld som stoumltt till en ledning vid blaringsigt vaumlder Eftersom de oumlvergaringende felen aumlr kortvariga kommer det aldrig bli aktuellt att ansluta reservkraft i samband med dessa fel Daumlrmed tas dessa fel inte med i avbrottsfrekvensen Foumlr isolerad luftledning har de kvarstaringende felen satts till tvaring tredjedelar av avbrottsfrekvensen foumlr oisolerad luftledning (Kristiansson 2006) Foumlr kabel aumlr antalet fel uppdelade i inre fel i kabeln t ex treeing och fel som aumlr orsakade paring grund av yttre aringverkan t ex graumlvskador Eftersom baringda typerna av fel kommer resultera i ett avbrott i elleveransen summeras dessa till en gemensam avbrottsfrekvens foumlr kabel Inre fel aumlr satt till 02 och yttre fel aumlr satt 04 vilket betyder att den gemensamma avbrottsfrekvensen aumlr satt till 06 fel per aringr och 100 km kabel (Roos 2005) Felfrekvens Felfrekvensen aumlr framtagen paring foumlljande saumltt samtliga kunder som drabbats av mellanspaumlnningsfel laumlngre aumln tre minuter hos Svensk Energis medlemsfoumlretag dvs DARWin rapporterade under 2004 har tagits fram Av dessa har 75 procent ansetts kunna haumlnfoumlras till landsbygdselnaumlt Ur denna aringterstaringende stora volym har de mellanspaumlnningsfel som orsakat utebliven elleverans i tidsintervallen 12-lt24 samt gt=24 timmar sorterats ut Antalet fel som oumlverstiger 24 timmar oavsett laumlngd aumlr saring faring att de har summerats i en enda grupp Genom att dividera summan utsorterade fel med samtliga fel erharinglls felfrekvensen foumlr respektive tidsintervall Som kan ses i raumlkneexemplet i bilaga 8 aumlr dessa mycket smaring

36

Avbrottsersaumlttning Avbrottskostnaden foumlr respektive tidsintervall aumlr tagen fraringn den tabell 21 i denna rapport Foumlr att baumlttre avspegla den verkliga bilden i LBA fack 4 har 50 av de 60 kunderna placerats i kategorin smaringhus 16 A och resterande 10 kunder i gruppen smaringhus 20 A Driftkostnad reservelverk och fast kostnad elverk Dessa kostnader aumlr tagna fraringn EON Elnaumlts egen utredning om reservkraftberedskap (NUT 051016-001) Baringda kostnadsposterna avser hyra av reservelverk som ansluts paring traditionellt saumltt det vill saumlga ett reservelverk till varje naumltstation I denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse har driftkostnaden antagits vara den samma daring ett mobilt reservkraftverk anvaumlnds och elenergin oumlverfoumlrs i mellanspaumlnningsnaumltet Den fasta kostnaden antas daumlremot vara en femtedel saring stor daring ett reservelverk i snitt antas kunna foumlrsoumlrja fem naumltstationer daring elenergin oumlverfoumlrs i mellanspaumlnningsnaumltet Drifttimmar felkategori Drifttimmarna avser de antal timmar som reservelverken aumlr i drift vid respektive felkategori Dessa drifttimmar aumlr uppskattade till en genomsnittligt rimlig tidsperiod Uppskattningen aumlr gjord saring att reservelverket har anslutits och boumlrjat leverera elenergi i snitt tvaring till fyra timmar innan naringgon kund har varit spaumlnningsloumls i 12 timmar Naumlr vaumll kunderna faringtt tillbaka elleveransen med hjaumllp av ett reservkraftverk kommer inte det skadade elnaumltet behoumlva aringterstaumlllas i funktionsdugligt skick snarast moumljligt Kopplas daumlremot inte ett reservelverk in och aringterupptar elleveransen maringste elnaumltet aringterstaumlllas till funktionsdugligt skick snarast Daumlrmed antas det att tiden foumlr aringterstaumlllning kommer vara laumlngre om inte ett reservkraftverk ansluts Paring grund av ovanstaringende resonemang anses reservelverkets drifttid i snitt vara laumlngre aumln den avbrottstid som farings om inte reservelverket anslutits Drifttimmarna aumlr bestaumlmda saring att reservelverket i snitt boumlrjar leverera elenergi 9 timmar efter felet uppkom och aumlr daumlrefter i drift hela tidsperioden i respektive felfrekvens det vill saumlga efter 12 respektive 24 timmar Antal fel per aringr som oumlverstiger 12 h i LBA - fack 4 Denna aumlr beraumlknad paring foumlljande saumltt

( )2412100

FFLL

AF +sdotsdot

aringr

st (91)

daumlr AF Avbrottsfrekvensen foumlr luftledning respektive kabel (st100kmaringr) LL Ledningslaumlngden avser LBA - fack 4 (km) F12 Felfrekvensen efter 12 h vid mellanspaumlnningsfel enligt Darwin

driftstoumlrningsstatistik 2004 Svensk Energi F24 Felfrekvensen efter 24 h vid mellanspaumlnningsfel enligt Darwin

driftstoumlrningsstatistik 2004 Svensk Energi

37

Avbrottskostnad Avbrottskostnaden avser den kostnad som uppstaringr pga fel i mellanspaumlnningsnaumltet varje aringr I alternativet utan reservkraft uppstaringr kostnaden genom avbrottsersaumlttning till de kunder som drabbats av elavbrott laumlngre aumln 12 timmar I alternativet med reservkraft uppstaringr kostnaden genom att reservkraft installeras och samtliga kunder aringterfaringr elleveransen Reservkraften som installeras har som sagts tidigare en fast och en roumlrlig kostand Avbrottskostnaden beraumlknas enligt nedan Utan reservelverk

( ) AKAFAFLL

AF sdotsdot+sdotsdotsdot 24241212100

(kraringr) (92)

Med reservelverk

( )

AKFKFFLL

AF

AKDKDTFDTFLL

AF

sdotsdot+sdotsdot

+sdotsdotsdot+sdotsdotsdot

)2412(100

24241212100 (kraringr) (93)

daumlr A12 avbrottskostnaden i LBA efter 12 h (kr) A24 avbrottskostnaden i LBA efter 24 h (kr) DK driftkostnad reservelverk (krh) AK antalet kunder i LBA (st) FK fast kostnad foumlr reservelverk per kund (kr) DT drifttid foumlr reservkraftverken (h)

913 Summa kostnader per aringr Denna kostnad aumlr framtagen genom att kostnaderna foumlr den fasta- och roumlrliga delen summerats Resultatet visar vilket av alternativen som aumlr det mest ekonomiskt gynnsamma

92 Resultat

Sjaumllva beraumlkningen aumlr gjord i Excel och visas i bilaga 8 I tabell 91 nedan visas en sammanstaumlllning av de fasta roumlrliga samt summa kostnader ifraringn den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen Beraumlkningen aumlr gjord foumlr sju stycken olika fall

1 Nybyggnation av oisolerad luftledning utan anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

2 Nybyggnation av oisolerad luftledning med anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

3 Nybyggnation av isolerad luftledning utan anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

4 Nybyggnation av isolerad luftledning med anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

38

5 Nybyggnation av jordkabelanlaumlggning utan anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

6 Nybyggnation av jordkabelanlaumlggning med anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

7 Befintlig avskriven luftledning staringr kvar 20 aringr foumlr att sedan ersaumlttas med jordkabel I detta fall foumlrlaumlngs avskrivningstiden med 20 aringr i foumlrharingllande till de sex tidigare fallen Reservkraft anvaumlnds vid oplanerade elavbrott under hela perioden

Tabell 91 Kostnadsjaumlmfoumlrelse Fasta kostnader

(kraringr)

Roumlrliga kostnader

(kraringr)

Summa kostnader

(kraringr)

Fall 1 54 200 2 54 202 Fall 2 54 200 5 54 205 Fall 3 64 300 2 64 302 Fall 4 64 300 4 64 304 Fall 5 48 400 1 48 401 Fall 6 48 400 2 48 402 Fall 7 39 900 3 39 903 Som kan ses i tabell 91 ovan aumlr de fasta kostnaderna avsevaumlrt mycket stoumlrre aumln de roumlrliga Anledningen till detta aumlr att andelen elavbrott som oumlverstiger 12 timmar aumlr utslaget paring 75 procent av alla elavbrott vilka daring blir vaumlldigt faring och orsakar daumlrmed smaring kostnader totalt sett Som kan ses i den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen aumlr det i dagslaumlget inte loumlnsamt i naringgot av fallen att anvaumlnda reservkraft vid oplanerade elavbrott Det ska dock poaumlngteras att efter 1 januari 2011 aumlr det inte laumlngre tillaringtet att oplanerade elavbrott oumlverstiger 24 timmar Landets naumltaumlgare kommer daring inte kunna jaumlmfoumlra kostnader foumlr t ex reservkraft med kostnader foumlr avbrottsersaumlttning De kommer istaumlllet att bli tvungna att hitta loumlsningar som undviker dessa laringngvariga elavbrott Reservkraft i mellanspaumlnningsnaumlt erbjuder en saringdan loumlsning Som kan ses i denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse aumlr det mest loumlnsamt att laringta befintlig avskriven luftledning staring kvar 20 aringr som sedan ersaumltts med kabel foumlljt av att direkt ersaumltta samma luftledning med kabel Baringda dessa alternativ foumlrutsaumltter att ledningen aumlr framdragen saring att det paring ett enkelt saumltt garingr att foumlrlaumlgga kabeln i marken Om inte saring aumlr fallet kommer detta kostnadsbilden se annorlunda ut Med denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse kan det till sist konstateras att det kommer bli dyrare att ansluta reservkraft till de kunder som drabbas av elavbrott laumlngre aumln 12 timmar aumln att betala ut avbrottsersaumlttning fram t o m 1 januari 2011 foumlr exemplet LBA fack 4

39

10 Slutsatser

101 Slutsatser

Innan ett mobilt reservkraftverk ansluts till ett lansbyggdselnaumlt aumlr det viktigt att kaumlnna till hur stor den reaktiva genereringen fraringn det aktuella elnaumltet aumlr Hur stort det reaktiva bidraget aumlr beror paring hur stor den kapacitiva genereringen aumlr i elnaumltet Denna aumlr framfoumlrallt beroende av kabelnaumltets laumlngd desto laumlngre ju stoumlrre blir den kapacitiva genereringen Skillnaden mellan luftledning och kabel aumlr i dessa sammanhang stora och det maringste tas i beaktande innan ett mobilt reservkraftverk ansluts En kabel genererar avsevaumlrt mycket mer reaktiv effekt aumln en luftledning oavsett om luftledningen aumlr isolerad eller inte Problemet som kan uppstaring i ett kabelnaumlt aumlr att kablarna genererar mer reaktiv effekt aumln vad de anslutna kunderna foumlrbrukar Detta aumlr inget problem saring laumlnge det finns ett oumlverliggande elnaumlt som kan ta hand om det reaktiva oumlverskottet Naumlr det oumlverliggande naumltet kopplas bort och ett mobilt reservkraftverk ansluts maringste detta ensamt kunna ta hand om ett eventuellt reaktivt oumlverskott Reservkraftverk som klarar att absorbera reaktiv effekt finns inte paring marknaden i dag Daumlrmed kommer inte ett mobilt reservkraftverk att kunna anslutas till ett elnaumlt som genererar mer reaktiv effekt aumln vad de anslutna kunderna foumlrbrukar Denna risk finns enbart i kablade elnaumlt daumlr oumlverfoumlringsstraumlckan aumlr laringng och lasten relativt laringg Det aumlr svaringrt att ange naringgon generell laumlngdbegraumlnsning men aumlr lasten saring laringg som 50 kW med effektfaktorn 085 kommer den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan vara mindre aumln tre kilometer Enligt den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen som aumlr gjord i rapporten kan det konstateras att det i-dagslaumlget aldrig aumlr loumlnsamt att ansluta reservkraftverk vid ett elavbrott i LBA fack 4 Anledning till detta aumlr att den avbrottsersaumlttningen som kunder har raumltt till som varit drabbade av ett elavbrott laumlngre aumln 12 timmar aumlr laumlgre aumln den kostnad som uppstaringr daring mobila reservelverk ansluts i vaumlntan paring att felet ska bli aringtgaumlrdat Fraringn och med den 1 januari 2011 kommer det dock inte vara tillaringtet att oplanerade elavbrott aumlr laumlngre aumln 24 timmar vilket goumlr att naumltaumlgarna senast vid denna tidpunkt maringste se till att dessa laringngvariga elavbrott undviks Detta goumlr att oumlverfoumlring av mobilreservkraft i mellanspaumlnningsnaumltet kan komma bli en intressant och anvaumlndbar teknik de naumlrmsta aringren foumlr landets alla naumltaumlgare Sammanfattningsvis kan slutsatserna sammanfattas i ett antal punkter

bull Laringnga kabellaumlngder tillsammans med relativt smaring effektuttag kan generera ett oumlverskott av reaktiv effekt

bull Det finns idag inget reservkraftverk paring marknaden som kan absorbera reaktiv effekt vilket kan komma att begraumlnsa den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan

bull Fram till och med den 1 januari 2011 aumlr det troligen inte loumlnsamt att ansluta reservkraft vid ett elavbrott

bull Fraringn och med den 1 januari 2011 kommer det inte laumlngre vara tillaringtet att oplanerade elavbrott oumlverstiger 24 timmar

40

bull Oumlverfoumlring av reservkraft i mellanspaumlnningsnaumltet kan komma bli en intressant och anvaumlndbar teknik i farmtiden

102 Fortsatt arbete

I denna rapport har det foumlrutsatts att selektiviteten och utloumlsningsvillkor i elnaumlten fungerar paring avsett vis Fortsatta studier inom detta omraringde kan vara att laumlgga in fel paring olika platser i det elnaumltet som ansluts till ett mobilt reservkraftsaggregat och paring saring vis kontrollera att utloumlsningsvillkor och selektivitet fungerar paring ett tillfredstaumlllande sett I denna rapport aumlr grundtanken att ett enda mobilt reservkraftverk ska foumlrsoumlrja en mindre grupp naumltstationer vid ett elavbrott En intressant utveckling skulle vara att titta paring hur olika kraftslag som t ex mobil reservkraft tillsammans med smaringskalig vindkraft skulle kunna samverka En samverkan mellan olika kraftslag skulle med stor sannolikhet skapa nya foumlrutsaumlttningar foumlr smaringskalig ouml-drift Ytterligare fraringgestaumlllningar som skulle behoumlva utredas aumlr hur elkvaliteacuten paringverkas i ett ouml-driftsnaumlt Haumlr skulle det vara intressant att se hur olika typer av kraftkaumlllor enskilt paringverkar elkvaliteacuten samt hur flera kraftkaumlllor som samverkar paringverkar elkvaliteacuten Naumlr mobila reservelverk ansluts i en naumltstation foumlr t ex underharingllsaringtgaumlrder goumlrs detta i princip uteslutande genom att spaumlnningen bryts under in- och urkopplingstiden Detta genererar tvaring planerade elavbrott som maringste aviseras till alla beroumlrda kunder Dessa planerade elavbrott skulle kunna undvikas om en fasningsutrustning anvaumlnts vid inkopplingen Paring detta saumltt skulle landets alla naumltaumlgare paring ett enkelt saumltt kunna goumlra t ex underharingllaringtgaumlrder utan att naringgra kunder behoumlver drabbas av elavbrott Detta aumlr ett omraringde som kaumlnns viktigt och borde utredas Vad som aumlven aumlr av intresse foumlr framtiden aumlr att ta fram riktlinjer foumlr hur mobil reservkraft i mellanspaumlnningsnaumlt ska hanteras Naringgon form av regelverk som branschen kan ta till sig och arbeta efter hade underlaumlttat anvaumlndandet inom detta omraringde

41

11 Referenser [1] Alfredsson Alf Cronqvist Anders (1996) ElkrafthandbokenElmaskiner [2] Andersson Leif Blomqvist Hans (1997) Elkraftsystem del 1 [3] Birkouml Thomas (2005) bilder paring olika typer av luftledning

httpwwwsofnetorgindexasplev=2593amptyp=1 adressen kontrollerad 2006-07-10

[4] Elektroskandia (2006) Bild paring en 3-ledare mellanspaumlnnings kabel

httpwwwelektroskandiasecatalogaspxcid=70amphid=969ampuid=4710amppid=21518pnlPDetails adressen kontrollerad 2006-07-10

[5] Elforsk (1995) EBR Mobila Reservkraftverk utgiven av Elforsk [6] Eliasson Christer (2006) EON Elnaumlt Sverige AB Lokalnaumltsplanerare

personligt samtal 2006-06-28 [7] Energimarknadsinspektionen (2006) Naumltanslutningar och avgifter

httpwwwenergimarknadsinspektionensetemplatesPage____44aspx adressen kontrollerad 2006-07-11

[8] Energimyndigheten (2005) Utveckling av naumltpriser 1 jan 1997 - 1 jan 2005

Publikationen tillgaumlnglig paring httpwwwstemseWEBSTEMEx01SwensfPageGenerator01OpenAgentampSearchType=2ampAll=True adressen kontrollerad 2006-08-02

[9] GENETECH (2006) Bild paring reservelverk

httpwwwgenetechseseprodmobilahtml adressen kontrollerad 2006-08-01

[10] Hagelin Carl-Goumlran (2006) ABB Reservkraft Vaumlsterarings personligt samtal

2006-07-25 [11] Hjalmar Peter (2005) Utredning om mobil reservkraft EON Elnaumlt

NUT-050524-021

42

[12] Johansson Jonas (2006) PhD Student IEA Lunds Tekniska Houmlgskola personligt samtal 2006-11-09

[13] Kristiansson Gert (2006) delprocessledare foumlr anlaumlggningsprojekt paring EON

Elnaumlt [14] Krynell Julius (2006) Reservkraftsansvarig EON Elnaumlt Sverige AB

personligt samtal 2006-08-11 [15] Lindahl Sture (2006) Professor IEA Lunds Tekniska Houmlgskola personligt

samtal 2006-11-09 [16] Melin Ulf (2006) EON Elnaumlt Sverige AB Kundansvarig paring

marknadsenheten personligt samtal 2006-08-18 [17] Onninens produktkatalog 2006) finns tillgaumlnglig paring

httpwwwonninensedownload184218cb10a83f43c2780001132Flik_2_Elnatsmaterielpdf adress kontrollerad 2006-08-15

[18] Petterson Aringke- Blomqvist Hans (1986) Elkraft teknisk handbok del 1

Allmaumln del [19] Regeringskansliet (2006) Nya regler om leveranssaumlkra elnaumlt

httpwwwregeringensesbd108a57260 adress kontrollerad 2006-06-08 [20] Roos Fredrik (2005) lic-avhandling Electricity Supply Reliability [21] Samuelsson Olof (2006) Docent IEA Lunds Tekniska Houmlgskola personligt

samtal 2006-08-23 [22] SCB (2002) Energiundersoumlkning foumlr jordbruket avseende 2002

httpw36scbsestatistikOVOV0020_dokumentEnergiundersokning_2002doc adress kontrollerad 2006-07-04

[23] Siemens PTI (2006) Information om PSSE

httpwwwpti-uscomptisoftwarepsseindexcfm adressen kontrollerad 2006-07-20

43

[24] Statens energimyndighet (2005) Erfarenheter efter Gudrun - Reservkraft prioritering och ouml-drift med reservkraft ER 200532 Publikationen finns tillgaumlnglig paring httpwwwstemseWEBSTEMEx01SwensfPageGenerator01OpenAgentampSearchType=2ampFuncParm1=11ampFuncParm2=1ampSearchString=gudrunampSearchStringFromDate=ampSearchStringToDate=ampAll=True adressen kontrollerad 2006-08-02

[25] Stenborg Bertil (1997) Elkraftsystem del 1 [26] Svenska Kraftnaumlt (2005a) Svenska Kraftnaumlts verksamhet

httpwwwsvksewebPageaspxid=2221 adress kontrollerad 2006-06-07 [27] Svenska Kraftnaumlt (2005b) Svenska Kraftnaumlts aringrsredovisning 2005

httpwwwsvksewebPageaspxid=5242 adress kontrollerad 2006-08-11

44

12 Appendix Bilaga 1 Eon elnaumlts indelning av olika kundkategorier med avseende paring Velanderkonstanter och effektfaktor Bilaga 2 Matlabkod som anvaumlnts till raumlkneexemplet vid jaumlmfoumlrelsen mellan luftledning och kabel Bilaga 3 Beraumlkning av inparametrar till PSSE foumlr det generella naumltet Bilaga 4 Geografiskt karta oumlver LBA fack 4 haumlmtade fraringn Facilplus Bilaga 5 Normalkopplingsschema LBA fack 4 Bilaga 6 Beraumlkning av inparametrar till PSSE foumlr det verkliga naumltet Bilaga 7 Resultaten fraringn beroumlkningen i det verkliga naumltet visat i en schemarisk bild Bilaga 8 Beraumlkningar gjorda foumlr den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen Bilaga 9 Tabell oumlver ABBs standardtransformatorer

V elander-konstant k1

V elander-kons tant k2

Foumlrbruknings-staumllletyp

U ppvaumlrm nings-kod

T ext D C O N ST1 D C O N ST2

C O SFI

B lank t O ALLM AumlN KU R VA 0000286 00133 09Industri ED M IN D R E IN DU STR IER M ED ELVAumlR M E 0000368 00497 092Industri EVL M IN D R E IN DU STR IER M ED ELVAumlR M E 0000368 00497 092Industri O M IN D R E IN DU STR IER U TAN ELVAumlR M E 000029 01017 085Industri U E M IN D R E IN DU STR IER U TAN ELVAumlR M E 000029 01017 085Industri VPA M IN D R E IN DU STR IER U TAN ELVAumlR M E 000029 01017 085Industri VPE M IN D R E IN DU STR IER M ED ELVAumlR M E 0000368 00497 092JO R D BR U K ED LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K EO LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K EVL LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K O LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K U E LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K VPA LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K VPE LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K VPJ LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09LG H M EO FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097LG H M U E FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093SH ED D IR EKTEL AumlLD R E AumlN ELAK 0000308 00111 098SH EO D IR EKTEL ELAK 0000408 00126 098SH EVL ELPAN N A KO N VER TER IN G 0000319 00187 096SH U E T YPKU R VO R R EN H U SH AringLLSEL 0000286 00133 09SH VPA VAumlR M EPU M P -FR AringN LU FT (V ID LAringG A T EM P N YT TJAS EJ ELVAumlR M E) 0000384 00164 093SH VPE VAumlR M EPU M P -U TELU FT M ED ELV (V ID LAringG A TEM P N YTT JAS ELVAumlR M E) 0000536 00161 097SH VPJ VAumlR M EPU M P - YTJO R D (O M VP EJ KLAR AR VAumlR M EN N YT TJAS EJ ELVAumlR M E) 0000314 00144 093Ouml VR ED O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - M ED ELVAumlR M E 0000402 00286 096Ouml VR EVL O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09Ouml VR O O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09Ouml VR U E O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09Ouml VR VPA O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09FAST Blank t ALLM AumlN KU R VA 0000286 00133 09FAST ED FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097FAST EO FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097FAST EVL FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097FAST O FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST O FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST U E FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST VPA FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST VPE FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097

I SAP IS-U

Bilaga 1 Indelning av kundkategorier

Bilaga 1 forts Velander-konstant k1

Velander-konstant k2

Foumlrbruknings-staumllletyp

Uppvaumlrmnings-kod

Text DCONST1 DCONST2

COSFI

FAST VPJ FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093KOLL Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09KOLL ED FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL EO FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL EVL FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL UE FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093KOLL VPA FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093KOLL VPE FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL VPJ FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093GBEL Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09OMAumlT Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09MAST Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09TILLF Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09TILLF ED DIREKTEL AumlLDRE AumlN ELAK 0000308 00111 098TILLF EO ELPANNA KONVERTERING 0000319 00187 096TILLF EVL ELPANNA KONVERTERING 0000319 00187 096TILLF O TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF UE TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF VPA TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF VPE TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF VPJ TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09HAND ED KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND EO KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND EVL KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND O KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND UE KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND VPA KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND VPE KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND VPJ KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09FH ED SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH EO SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH EVL SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH O SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH UE SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH VPA SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH VPE SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH VPJ SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098

I SAP IS-U

Bilaga 2 Matlabkod kabel u=11000 Langd=10 area=95 L=031 induktans [mHkm] fi=318 cos fi=085 ra=28264 resistiviteten i msp-kablen (AL) [ohmmm^2km] C=03310^-6kapacitansen i en 95mm^2 12 kV kabel Ericssons kabelhandbok R=(raarea)Langd ledar resistansen i punkten [ohm] Ericssons kabelhandbok XL=2pi50L10^-3Langd induktiva reaktansen i punkten [ohmkm] Ericssons kabelhandbok Qc2=2pi50(C2)u^2Langd kapacitansen som skapas i halva msp-kabeln [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 30 P=(5010^3) Aktivt effekt i punkten 5 [W] S=Pcos((fipi)180)skenbar effekt i punkten 5 [VA] Q=(S^2-P^2)^(12)reaktiv effekt i punkten 5 [VAr] Pf=R(Pu)^2+R((Q-Qc2)u)^2 Foumlrlust av aktiv effekt i hsp-kabel [W] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 31 Qf=XL(Pu)^2+XL((Q-Qc2)u)^2-(2Qc2) Foumlrlust av reaktiv effekt i msp-kabel [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 33 QnettoKabel=Q+Qf Luftledning Lluft=1085 XLluft=2pi50Lluft10^-3Langd Cluft=000910^-6 Qc2luft=2pi50(Cluft2)u^2Langd kapcitansen som skapas i halva hsp-luftledningen [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 30 PfLuft=R(Pu)^2+R((Q-Qc2luft)u)^2 Foumlrlust av aktiv effekt i hsp-kabel [W] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 31 QfLuft=XLluft(Pu)^2+XLluft((Q-Qc2luft)u)^2-(2Qc2luft) Foumlrlust av reaktiv effekt i hsp-kabel [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 33 QnettoLuft=Q+QfLuft

Ubas (kV) 11Sbas (MVA) 10

Kabel AXKJ 39525

Laumlngd=2 km Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 2 064 031 0194779 00000003 00001885 00528926 00160974 00022808

Laumlngd=4 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 4 128 031 0389557 00000003 0000377 01057851 00321948 00045616

Laumlngd=6 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 6 192 031 0584336 00000003 00005655 01586777 00482923 00068424

Laumlngd=8 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 8 256 031 0779115 00000003 0000754 02115702 00643897 00091232

Laumlngd=10 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 10 32 031 0973894 00000003 00009425 02644628 00804871 0011404

Luftledning FeAl 99

Laumlngd=2 km Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 2 0672 1126 0707487 61E-09 3833E-06 00555372 005847 4638E-05

Laumlngd=4 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 4 1344 1126 1414973 61E-09 7665E-06 01110744 01169399 9275E-05

Laumlngd=6 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 6 2016 1126 212246 61E-09 115E-05 01666116 01754099 00001391

Laumlngd=8 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 8 2688 1126 2829947 61E-09 1533E-05 02221488 02338799 00001855

Laumlngd=10 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 10 336 1126 3537433 61E-09 1916E-05 0277686 02923499 00002319

Bilaga 3 Generellt naumlt

Bilaga 3 forts

Transformatorer

Maumlrkeffekt (MVA) Kopplingsart Maumlrksp (kV) er () ex () ez () R (ohm) X (ohm) R (pu) X (pu)

1 [MATSTAT_LSP04200] 2 [MATSTAT_MSP11000] 08 Dyn 11 11 0 52 52 0 7865 0 0653 [MOTSTAT_MSP11000] 4 [MOTSTAT_LSP04200] 02 Dyn 11 11 0 38 38 0 2299 0 19

Belastningar

P (MW) Q (Mvar) (effekfaktor = 085) Detta aumlr baumlsta scenario005 003101 0062015 0093

Bilaga 4 Geografisk karta oumlver LBA fack 4 haumlmtad fraringn Facilplus

Naumltstationer kopplade till mobilt reservkraftverk

500 m

Foumlrdelningsstation (LBA)

Placering och anslutning av mobilt reservelverk

Bilaga 5 Normalkopplingsschema LBA fack 4

Bilaga 6 Verkligt naumlt

Ubas (kV) 11Sbas (MVA) 10

Ledningar (kabel) En-ledare triangel

Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [LBA-097_MSP 11000] 3 [LBA-049_MSP 11000] AXCEL 39525 202 06464 031 01967265 00000003 0000190381 00534215 00162584 0002303604 3 [LBA-049_MSP 11000] 4 [LBA-050_MSP 11000] AXCEL 39525 183 05856 031 01782226 00000003 0000172473 00483967 00147291 0002086929 4 [LBA-050_MSP 11000] 5 [LBA-070_MSP 11000] AXCEL 32510 076 0912 038 00907292 000000019 453646E-05 00753719 00074983 0000548912 5 [LBA-070_MSP 11000] 6 [LBA-093_MSP 11000] AXCEL 15016 0745 0477545 041 00959599 000000023 538312E-05 00394665 00079306 0000651357 6 [LBA-093_MSP 11000] 7 [LBA-098_MAP 11000] AXCEL 32510 076 0912 038 00907292 000000019 453646E-05 00753719 00074983 0000548912 7 [LBA-098_MAP 11000] 8 [LBA-053_MSP 11000] AXCEL 32510 066 0792 038 00787911 000000019 393956E-05 00654545 00065117 0000476686

6775

LBA -Fack 4 Luftledning

Ledningar (Luftldning) Fasplacering horisontell

Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu) 2 [LBA-097_MSP 11000] 3 [LBA-049_MSP 11000] FeAl 99 202 067872 1126 07145615 61E-09 387107E-06 00560926 00590547 4684E-05 3 [LBA-049_MSP 11000] 4 [LBA-050_MSP 11000] FeAl 99 183 061488 1126 06473503 61E-09 350696E-06 00508165 00535 424342E-05 4 [LBA-050_MSP 11000] 5 [LBA-070_MSP 11000] FeAl 31 076 08132 1173 02800667 61E-09 145644E-06 00672066 0023146 17623E-05 5 [LBA-070_MSP 11000] 6 [LBA-093_MSP 11000] FeAl 49 0745 049915 1173 02745391 61E-09 14277E-06 00412521 00226892 172751E-05 6 [LBA-093_MSP 11000] 7 [LBA-098_MAP 11000] FeAl 31 076 08132 1173 02800667 61E-09 145644E-06 00672066 0023146 17623E-05 7 [LBA-098_MAP 11000] 8 [LBA-053_MSP 11000] FeAl 31 066 07062 1173 02432158 61E-09 126481E-06 00583636 00201005 153041E-05

6775

Bilaga 6 forts

Transformatorer

Maumlrkeffekt (MVA) Kopplingsart Maumlrksp (kV) er () ex () ez () R (ohm) X (ohm) R (pu) X (pu)

1 [LBA-097_LSP 04200] 2 [LBA-097_MSP 11000] 0315 Dyn 11 11 114 412 4274809937 438 1583 036 131 3 [LBA-049_MSP 11000] 301 [LBA-049_LSP 04200] 01 Dyn 11 11 145 373 4001924537 17545 45133 145 373 4 [LBA-050_MSP 11000] 401 [LBA-050_LSP 04000] 02 Dyn 11 11 13 378 3997299088 7865 22869 065 189 5 [LBA-070_MSP 11000] 501 [LBA-070_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 6 [LBA-093_MSP 11000] 601 [LBA-093_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 7 [LBA-098_MAP 11000] 701 [LBA-098_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 8 [LBA-053_MSP 11000] 801 [LBA-053_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668

Belastningar

P (MW) Q (Mvar) Antal kunder (st)

LBA-097 00108 00044 6LBA-049 00497 0025 14LBA-050 00587 00232 15LBA-070 00356 00103 7LBA-093 00061 00029 2LBA-098 00127 00036 7LBA-053 00299 00063 9

Totalt 02035 00757 60

Bilaga 7 Resultaten fraringn det verkliga elnaumltet

Bilaga 7 forts

Laumlngd LBA (km) 667 Avskrivningstid led (aringr) 40 Avskrivningstid ledning (aringr) 60Antal kunder (st) 60

Luftledning (blank) Luftledning (belagd) KabelUtan reservkraft Med reservkraft Utan reservkraft Med reservkraft Utan reservkraft Med reservkraft Luft 20aringr+ kabel 40 aringr

Fasta kostnader

Investeringskostnad per km (krkm) (mellanspaumlnningsnaumltet) 173000 173000 205000 205000 250000 250000 250000Total investeringskostnad (kr) 1153910 1153910 1367350 1367350 1667500 1667500 1667500Kapitalkostnad 8 92313 92313 109388 109388 133400 133400 133400Aringrlig kostnad (kr) 31156 31156 36918 36918 45023 45023 30015

Underharingllskostnad (kraringr) 230782 230782 27347 27347 3335 3335 9916

Summa fast aringrlig kostnad (kraringr) 54234 54234 64265 64265 48358 48358 39931

Roumlrliga kostnader Avbrottsfrekvens (antal fel(100 km aringr)) 2 2 1333333333 1333333333 06 06 1066666667

F 12 (felfrekvens efter 12 timmar) 0000162 0000162 0000162 0000162F 24 (felfrekvens efter 24 timmar) 0000083 0000083 0000083 0000083F 48 (felfrekvens efter 48 timmar) 0000000 0000000 0000000 0000000F 72 (felfrekvens efter 72 timmar) 0000000 0000000 0000000 0000000

Avbrottsersaumlttning efter 12 timmar (krkund) 800 800 800 800Avbrottsersaumlttning efter 24 timmar (krkund) 1765 1765 1765 1765Avbrottsersaumlttning efter 48 timmar (krkund) 2719 2719 2719 2719Avbrottsersaumlttning efter 72 timmar (krkund) 4007 4007 4007 4007

Driftskostnad reservelverktimme och kund (krh) 625 625 625 625Fast kostnad elverk (transport osv) (krkund) 1320 1320 1320 1320

Drift timmar felkategori F 12 (h) 15 15 15 15Drift timmar felkategori F 24 (h) 36 36 36 36Drift timmar felkategori F 48 (h) 60 60 60 60Drift timmar felkategori F 72 (h) 100 100 100 100

Antalet fel per aringr som oumlverstiger 12 h i LBA-fack 4 (staringr) 000003 000002 000001Avbrottskostnad (kraringr) 221 531 148 354 066 223 283

Summa kostnader per aringr (kraringr) 5423598 5423908 6426693 6426899 4835816 4835973 3993390

Bilaga 8 Ekonomi

Bilaga 8 forts

DARWin driftstoumlrningsstatistik 2004 Svensk energi

12 kV 24 kV SummaSumma (75)Totalt antal drabbade kunder lt 3 min (st) 2640403 1011406 3651809 2738857Totalt antal fel lt 3 min (st) 2827 13923 16750

Totalt antal drabbade kunder 12 - lt 24 h (st) 383 61 444Totalt antal drabbade kunder gt 24 h (st) 200 28 228

Andel drabbade kunder 12 - lt 24 h 162E-04Andel drabbade kunder gt 24 h 832E-05

Andel drabbade kunder 12 - lt 24 h () 00122Andel drabbade kunder gt 24 h () 00062

Antal drabbade kunder per MSP fel lt 3minl (st) 21802

Bilaga 9 ABBs standardtransformatorer

15

513 Kapacitiv generering i luftledningsnaumlt

Luftledningar genererar en saring kallad distribuerad kapacitans laumlngs hela sin straumlckning dels mellan varje fasledare och marken och dels mellan respektive fasledare Detta aringskaringdliggoumlrs i bild 53 nedan

Bild 53 Kapacitanser i ett luftledningsnaumlt

Som kan ses i bild 53 ovan delas kapacitansen i en luftledning upp i tvaring delar egen- och oumlmsesidig kapacitans Den oumlmsesidiga kapacitansen aumlr den kapacitans som bildas mellan ledningens faser medan egenkapacitansen bildas mellan fasledarna och jord Summan av egen- och oumlmsesidig kapacitansen (Ce och Couml) bildar ledningens totala kapacitans som har namnet driftkapacitans Cd (Andersson och Blomqvist 1997) Foumlr ett luftledningsnaumlt aumlr den distruberade kapacitansen relativt liten Med anledning av detta beraumlknas inte delkapacitanserna var foumlr sig utan den totala driftkapacitansen beraumlknas direkt med sambandet 51 nedan

sdotsdotsdot

=

r

cbaCd 3

ln18

1 [ ]kmFmicro (51)

daumlr a b och c medelavstaringndet mellan fasledarena m r fasledarens radie m Oavsett vilken typ av mark som finns under luftledningen utgaringr man ifraringn att potentialen aumlr noll vid markytan (Stenborg 1997)

16

52 Jordkabel

Jordkabel finns i en maumlngd olika utfoumlranden med olika tvaumlrsnittsarea och maumlrkspaumlnning vilka grovt kan delas in i en- och flerledarekabel De flesta lite groumlvre kablar har ledare som aumlr tillverkade av aluminium Hur mycket isolering en kabel har aumlr till stoumlrsta del beroende av kabelns maumlrkspaumlnning houmlgre maumlrkspaumlnning ger groumlvre isolering I bild 54 visas en treledar mellanspaumlnningskabel med maumlrkspaumlnningen 12 kV i genomskaumlrning

Bild 54 Treledar mellanspaumlnningskabel i genomskaumlrning (Elektroskandia 2006)

521 Kapacitiv generering i kabelnaumlt

Kablar genererar precis som luftledningar en saring kallad distribuerad kapacitans laumlngs hela sin straumlckning mellan dels varje fasledare och skaumlrmen dels mellan respektive fasledare Kabels kapacitanser kan precis som en luftledning delas in i egen- samt oumlmsesidig kapacitans Som framgaringr av bild 54 ovan aumlr avstaringndet mellan fasledarna och det jordande houmlljet runt kabeln avsevaumlrt mycket mindre aumln foumlr en luftledning Detta leder till att egenkapacitansen fraringn en kabel aumlr betydligt mycket houmlgre aumln foumlr en luftledning med samma tvaumlrsnittsarea och spaumlnning Daumlremot aumlr den oumlmsesidiga kapacitansen som genereras mellan fasledarna i en treledar mellanspaumlnningskabel lika med noll eftersom ledarnas inre ledande skiktet har samma spaumlnningspotential som skaumlrmen d v s noll Mellanspaumlnningskabelns kapacitanser visas i bild 55 nedan

Bild 55 Kapacitanser i en- och tre-ledar kabel

17

Foumlr en enledarkabel med omgivande skaumlrm eller en treledarkabel med skaumlrm runt varje ledare ges kapacitansen av foumlljande samband (Kraftkabelhandboken) Kapacitansen C aumlr i detta fall lika med driftkapacitansen Cd

d

DkC

ln

εsdot= [ ]kmFmicro (52)

Daumlr k aumlr en konstant med vaumlrdet 00556 ε aumlr det relativa isolermaterialets dielektriska konstant foumlr det isolerande skiktet mellan ledare och skaumlrm Konstanten ε aumlr beroende av vilket material isolerskiktet aumlr tillverkat av I de kabeltyper som anvaumlnds mest i dag aumlr de vanligaste isolermaterialen PEX och PVC vilka har konstanten ε = 23 respektive ε =50 I de beraumlkningar som aumlr gjorda i denna rapport har uteslutande kabel med PEX isolering anvaumlnts Foumlr en treledar kabel daumlr respektive ledare saknar individuell skaumlrm eller inre ledande skikt se bild 54 aumlr det svaringrare att raumlkna ut C och Cd Kapacitanserna aumlr i dessa fall inte lika Foumlr att enklare kunna faststaumllla Cd maringste delkapacitanserna foumlrst maumltas i kabeln Naumlr detta goumlrs delas foumlrst kapacitanserna upp i delkapacitanser Crsquo och Crsquorsquo som maumlts paring foumlljande saumltt Delkapacitansen Crsquo maumlts mellan en fasledare och de oumlvriga fasledarna som aumlr foumlrbundna med skaumlrmen och daumlr Crsquo motsvarar

oumle CCC sdot+= 2 [ ]kmFmicro (53) Daumlrefter foumlrbinds alla tre ledarna med varandra och daring maumlts delkapacitansen Crsquorsquo mellan ledarna och skaumlrmen och daumlr Crsquorsquo motsvarar

eCC sdot= 3 [ ]kmFmicro (54) Naumlr baringda delkapacitanserna aumlr givna kan sedan driftkapacitansen Cd beraumlknas enligt

oumled CCC sdot+= 3 [ ]kmFmicro (55) Driftkapacitansen foumlr mellanspaumlnningskablar aumlr i de flesta fallen uppmaumltt och redovisad av kabeltillverkaren

18

53 Tillskott och foumlrluster i ledningar

Foumlr att foumlrstaring hur en ledning fungerar aumlr det laumlmpligt att som modell anvaumlnda ett ersaumlttningsschema vilken visar vilka parametrar som aumlr av betydelse och maringste tas i beaktande vid elektriska beraumlkningar Ersaumlttningsschemat foumlr en ledning visas i bild 56 nedan

531 Ersaumlttningsschema

Bild 56 Ersaumlttningsschema

I bild 56 ovan ser man en generator som genererar elektrisk energi och sedan oumlverfoumlr denna till en belastning via en ledning som aumlr ansluten mellan de baringda objekten

532 Parametrar i ersaumlttningsschema

Ur elektrisk synvinkel bestaringr en ledning av en resistans R och en reaktans X Dessa storheter beror paring ett antal olika parametrar som visas i sambanden (56) och (57) nedan (Kraftkabelhandboken)

ARledning

ρ= [ ]kmΩ (56)

daumlr ρ resistiviteten kmmm 2sdotΩ A ledarens tvaumlrsnittsarea 2mm

LfX ledning sdotsdotsdot= π2 [ ]kmΩ (57)

daumlr f frekvensen Hz L induktansen kmH

19

Foumlr en given ledning finns baringde ρ och L angivna i ledningstabeller Ett annat samband som anvaumlnds vid elektriska beraumlkningar aumlr susceptansen B som beraumlknas enligt sambandet (58) nedan

lCfBledning sdotsdotsdotsdot= π2 [ ]S (58) daumlr C kapacitansen kmF l ledningslaumlngden km Naumlr resistans reaktans och susceptans beraumlknas foumlr olika komponenter aumlr det viktigt att beraumlkningen goumlrs vid samma spaumlnning och frekvens Foumlr samtliga beraumlkningar i rapporten aumlr spaumlnningen 11 kV och frekvensen 50 Hz Mellan ledningen och marken alternativt skaumlrmen i en kabel bildas en kondensator som ger upphov till en reaktiv effekt naumlr ledningen aumlr spaumlnningssatt Denna reaktiva effekt kommer att ge ett tillskott i anlaumlggningen som maringste tas om hand Detta aumlr vanligtvis inget problem under normal drift daring anlaumlggningen aumlr ansluten till ett starkt oumlverliggande naumlt som paring ett enkelt saumltt kan ta hand om detta reaktiva tillskott Kopplas oumlverliggande naumlt bort och ersaumltts med ett mobilt reservkraftverk kommer detta ensamt vara tvunget att hantera det eventuella reaktiva oumlverskottet Det kapacitiva bidrag en ledning genererar ges ur foumlljande samband (Petterson och Blomqvist 1986)

21 CCC QQQ += [ ]var (59) daumlr

1CQ aumlr det kapacitiva bidraget fraringn den foumlrsta halvan av ledningen

2CQ aumlr det kapacitiva bidraget fraringn den sista halvan av ledningen Dessa storheter kan beraumlknas med sambanden (510) och (511) som foumlljer nedan (Petterson och Blomqvist 1986)

211 2

2 UC

fQC sdotsdotsdotsdot= π [ ]var (510)

222 2

2 UC

fQC sdotsdotsdotsdot= π [ ]var (511)

daumlr f frekvensen Hz C kapacitansen F

1U inmatningsspaumlnningen V

2U utmatningsspaumlnningen V

20

533 Aktiva och reaktiva foumlrluster i ledningar

Varje ledning inneharingller en resistans och en reaktans vilka ger upphov till aktiva och reaktiva foumlrluster Eftersom dessa foumlrluster tillkommer utoumlver sjaumllva lasten behoumlver dessa adderas foumlr att faring de totala aktiva och reaktiva effekterna Det aumlr dessa foumlrluster plus sjaumllva lasten som det mobila reservkraftverket maringste klara av att hantera De aktiva och reaktiva foumlrlusterna beraumlknas genom sambanden (512) och (513) nedan

2

2

22

2

2

2

minussdot+

sdot=

U

QQR

U

PRP C

LedningLedningf [ ]W (512)

( )21

2

2

22

2

2

2CC

CLedningLedningf QQ

U

QQX

U

PXQ +minus

minussdot+

sdot= [ ]var (513)

daumlr R resistansen Ω X reaktansen Ω Foumlr att faring en indikation paring hur stora tillskott ocheller foumlrluster som uppstaringr i en ledning goumlrs en beraumlkning foumlr en kabel respektive luftledning enligt angivna data nedan

Tabell 51 Inparametrar foumlr jaumlmfoumlrelse av tillskottfoumlrluster i ledningsnaumlt Luftledning (Al) Kabel (Al)

Spaumlnning (V) 11000 11000 Tvaumlrsnittsarea (mm2) 99 95 Ledningslaumlngd (km) 10 10 Aktivt effektuttag (kW) 50 50 Effektfaktor vid last 085 085 Kapacitans (microFkm) 0009 033 Ledningsresistans (Ωkm) 02855 02975 Ledningsreaktans (Ωkm) 1085 09739

Anvaumlnds vaumlrdena fraringn tabell 51 i sambanden 510 511 512 513 och ingen haumlnsyn tas till spaumlnningsfall i ledningen kan de aktiva respektive reaktiva foumlrlusterna beraumlknas Beraumlkningarna aumlr gjorda i Matlab och beraumlkningskoden finns i bilaga 2 Resultaten presenteras i tabell 52 nedan

Tabell 52 Resultat av jaumlmfoumlrelse mellan luftledning och kabel Luftledning (Al) Kabel (Al)

Reaktiv last (kvar) 310 310 Aktiva foumlrluster (kW) 0083 0086 Reaktiva foumlrluster (kvar) -333 -12542 Reaktivt netto (kvar) 2767 -9442

21

Som kan ses i tabell 52 behoumlver reservelverket generera 2767 kvar i fallet med luftledning medan i fallet med kabel kommer ett oumlverskott paring 9442 kvar att skapas Detta reaktiva oumlverskott kommer ha en motsatt riktning i foumlrharingllande till den aktiva effekten d v s tillbaka i mot reservelverket Detta reaktiva oumlverskott maringste saringledes tas om hand av reservelverket

534 Konsekvenser foumlr mobil reservkraft

Som kan ses utifraringn resultaten i tabell 52 ovan aumlr de aktiva foumlrlusterna i baringde luftledning och kabel relativt smaring Eftersom dessa foumlrluster aumlr smaring kommer de inte belasta ett mobilt reservelverk saumlrskilt mycket i foumlrharingllande till den last som kunderna tar ut Jaumlmfoumlrs de reaktiva foumlrlusterna som en tio kilometers mellanspaumlnningsledning ger upphov till med de aktiva foumlrlusterna aumlr de foumlrstnaumlmnda foumlrlusterna betydligt houmlgre Beroende paring om elnaumltet aumlr uppbyggt av luftledning eller kabel kommer detta faring vaumlldigt skilda konsekvenser foumlr det mobila reservkraftverk som ska leverera elenergi till den bortkopplade anlaumlggningen Jaumlmfoumlrs de reaktiva foumlrlusterna i luftledningen med kabeln kan det enkelt konstateras att luftledningen endast tillfoumlr en mindre del av den reaktiva effekt som reservkraftverket annars hade faringtt producera Kabeln kommer daumlremot att generera en avsevaumlrt mycket stoumlrre maumlngd reaktiv effekt aumln luftledningen I ovanstaringende exempel genererar kabeln drygt 37 garingnger mer reaktiv effekt aumln luftledningen Detta betyder att reservkraftverket maringste kunna konsumera detta oumlverskott av reaktiv effekt som kabeln genererar Det aumlr saringledes en foumlrutsaumlttning att det mobila reservelverket kan konsumera det reaktiva oumlverskott som inte tas ut av kunderna Kan inte det mobila reservkraftverket konsumera reaktiv effekt kommer det reaktiva effektuttaget hos kund vara en begraumlnsande faktor foumlr moumljlig ledningslaumlngd

22

6 Transformatorer Transformatorer kan ur elektrisk synvinkel ses som en resistans R och en reaktans X paring samma saumltt som en ledning Foumlr att beraumlkna transformators resistans och reaktans behoumlvs uppgifter om de procentuella resistans respektive reaktansspaumlnningsfallet er ex Dessa kan enkelt tas fram foumlr en specifik transformator i t ex Facilplus spatialE som aumlr EON Elnaumlts naumltinformationssystem Oumlnskas daumlremot generella vaumlrden foumlr en transformator kan ABBs tabell foumlr standardtransformatorer anvaumlndas vilken visas i bilaga 9 I ABBs tabell aumlr endast den procentuella kortslutningsspaumlnningen ek given och den beraumlknas enligt samband 61 nedan

22xrk eee += [ ] (61)

Anledningen till att endast ek aumlr angiven aumlr att procentuella kortslutningsresistansen er alltid aumlr relativt liten i foumlrharingllande till procentuella kortslutningsreaktansen ex och daring goumlrs ofta approximationen er = 0 vilket ger ex asymp ek Foumlr att sedan beraumlkna kortslutningsresistansen RT och kortslutningsreaktansen XT anvaumlnder man sambanden 62 och 63 nedan (Petterson och Blomqvist 1986)

n

nrT

S

UeR

2

100sdot= [ ]Ω (62)

n

nxT

S

UeX

2

100sdot= [ ]Ω (63)

daumlr Un den huvudspaumlnning som transformatorresistansen haumlnfoumlrs till kV Sn transformatorns maumlrkeffekt MVA

62 Foumlrluster i en transformator

En distributionstransformator ger upphov till tre olika typer av foumlrluster

bull Tomgaringngsfoumlrluster ][WPtomgaringng bull Belastningsfoumlrluster ][WPbelastning bull Reaktiva foumlrluster [var]foumlrlustQ

Dessa foumlrluster beskrivs under respektive rubrik nedan

621 Tomgaringngsfoumlrluster

Tomgaringngsfoumlrlusterna i en transformator aumlr helt oberoende av den anslutna lasten Dessa beror istaumlllet helt paring transformatorns storlek desto stoumlrre transformator desto stoumlrre tomgaringngsfoumlrluster En tillaumlmpbar tumregel aumlr att tomgaringngsfoumlrlusterna aumlr i storleksordningen 02 procent utav transformatorns maumlrkeffekt (Lindahl 2006) Foumlr en transformator med maumlrkeffekten 200 kVA kommer saringledes tomgaringngsfoumlrlusterna vara

23

WPtomgaringng 4002000000020 =sdot=

Tomgaringngsfoumlrlusterna aumlr saring smaring i foumlrharingllande till transformatorns maumlrkeffekt att de i maringnga sammanhang antas vara foumlrsumbara

622 Belastningsfoumlrluster

Belastningsfoumlrlusterna i en transformator beror av hur stor belastningsgraden aumlr En tumregel aumlr att vid full last aumlr belastningsfoumlrlusterna i storleksordningen 1 procent av transformatorns maumlrkeffekt (Lindahl 2006) Foumlr en transformator med maumlrkeffekten 200 kVA kommer saringledes belastningsfoumlrlusterna att vara

WPbelastning 2000200000010 =sdot=

Aumlven belastningsfoumlrlusterna aumlr foumlrharingllandevis smaring jaumlmfoumlrt med transformatorns maumlrkeffekt Som har naumlmnts tidigare goumlrs ibland approximationen ex asymp ek och er = 0 vilket betyder att ingen haumlnsyn tas till de aktiva foumlrlusterna utan enbart till de reaktiva foumlrlusterna

623 Reaktiva foumlrluster

De stoumlrsta och inte foumlrsumbara foumlrlusterna i en transformator aumlr de reaktiva foumlrlusterna Naumlr dessa foumlrluster beraumlknas antas tomgaringngsfoumlrlusterna vara foumlrsumbara och att transformatorn aumlr fullt belastad Belastningsfoumlrlusterna antas vara 1 procent utav transformatorns maumlrkeffekt vilket ger en foumlrlust paring 2000 W enligt tidigare beraumlkning Foumlr att kunna beraumlkna de reaktiva foumlrlusterna foumlr en 200 kVA transformator behoumlvs uppgifter om re och xe Dessa aumlr haumlmtade fraringn en standard 200 kVA transformator hos EON Elnaumlt

Foumlrharingllandet ggre

e

r

x 331783

asymp= visar sedan hur stora de reaktiva foumlrlusterna aumlr i

foumlrharingllande till de aktiva foumlrlusterna I detta fall aumlr de reaktiva foumlrlusterna cirka tre garingnger stoumlrre aumln de aktiva foumlrlusterna De reaktiva foumlrlusterna i en 200 kVA transformator aumlr daumlrmed i storleksordningen

var600020003 kQ foumlrlust =sdotasymp Detta betyder att den reaktiva foumlrlusten i en 200 kVA transformator aumlr cirka 3 procent av dess maumlrkeffekt (Johansson 2006)

24

7 Det mobila reservkraftverket De mobila reservkraftverk som aumlr taumlnkta att anvaumlndas i mellanspaumlnningsnaumltet aumlr i storleksordningen 100-800 kVA daumlr de flesta aumlr utrustade med en synkrongenerator Teoretiskt innebaumlr detta bland annat att generatorns foumlrmaringga att producera alternativt konsumera reaktiv effekt kan styras Ska generatorn leverera reaktiv effekt till elnaumltet ska I m gt Im0 och kallas daring foumlr oumlvermagnetiserad medan om den ska konsumera reaktiv effekt ska I m lt Im0 och kallas daring foumlr undermagnetiserad Rent praktiskt styrs magnetiseringsstroumlmmen av generatorns spaumlnningsregulator som i sin tur maumlter naumltspaumlnningen (Alfredsson och Cronqvist 1996) Ses detta ur en teoretisk synvinkel bestaumlms magnetiseringsbehovet av sambandet 71 nedan

0m

m

n

r

I

I

U

E= (71)

daumlr Er inducerad emk (fas till jord) V Un generatorns maumlrkspaumlnning V I bild 71 visas ovanstaringende storheter i en schematisk bild oumlver en synkrongenerator

Bild 71 Schematisk bild oumlver en synkrongenerator

Den aktiva effekten P i en synkronmaskin paringverkas inte av aumlndringar som t ex naumltspaumlnningsvariationer eller variationer av emkn utan bestaumlms av den mekaniska axeleffekten som motorn levererar Den aktiva effekten beraumlknas med hjaumllp av samband 72 nedan

d

fr

X

UEP

Θsdotsdotsdot=

sin3 [ ]W (72)

Som tidigare naumlmnts kommer den inducerade emkn Er att foumlraumlndras daring magnetiseringsstroumlmmen Im varieras Foumlr att foumlrhindra att den aktiva effekten P foumlraumlndras samtidigt som magnetiseringsstroumlmmen Im varieras kommer samtidigt belastningsvinkeln Θ att aumlndras

25

Naumlr det gaumlller den reaktiva effekten Q saring aumlr den vid en konstant naumltspaumlnning till stor del beroende av den inducerade emk Er men aumlven till en mindre del av den aktiva effektens storlek Denna ger upphov till en del av den reaktiva spaumlnningen (XdIa) vilken svarar direkt mot den aktiva stroumlmmen Iacosφ och denna kraumlver en viss reaktiv effekt Den reaktiva effekten beraumlknas genom samband 73 nedan

d

fr

d

f

X

UE

X

UQ

Θsdotsdotsdotminus

sdot=

cos33 2

[ ]var (73)

daumlr Qlt0 oumlvermagnetisering Qgt0 undermagnetisering Foumlr att se hur alla storheter haumlnger samman visas tvaring olika visardiagram i bild 72 ett foumlr oumlvermagnetisering och ett foumlr undermagnetisering I baringda visardiagrammen aumlr statorstroumlmmen Ia riktstorhet (Alfredsson och Cronqvist 1996)

Bild 72 Visardiagram foumlr oumlver- respektive undermagnetisering

Foumlr en synkrongenerator finns det ett antal begraumlnsningar naumlr det gaumlller dess foumlrmaringga att producera och konsumera effekt Dessa begraumlnsningar aumlr naturligtvis vaumlsentliga att kaumlnna till innan ett reservelverk kopplas in och ensamt ska foumlrse en anlaumlggning med elenergi Naumlr det gaumlller synkrongeneratorer finns det fyra stabilitetsgraumlnser som generatorn maringste haringlla sig inom foumlr att generatorn ska fungera paring avsett vis (Samuelsson 2006) De fyra stabilitetsgraumlnserna aumlr

1 Rotorns uppvaumlrmningsgraumlns bestaumlmmer |E|max 2 Statorns uppvaumlrmningsgraumlns bestaumlmmer |S|max och |IA|max 3 Motorns maximala axeleffekt bestaumlmmer Pmax 4 Generatorns laumlgsta magnetisering bestaumlmmer |E|min

Foumlr att aringskaringdliggoumlra hur ovanstaringende stabilitetsgraumlnser paringverkar generatorns effektgraumlnser har dessa ritats in i ett saring kallat kapabilitetsdiagram Detta visas i bild 73 nedan

26

Bild 73 Kapabilitetsdiagram foumlr en synkrongenerator

I bild 73 ovan visar den markerade ytan arbetsomraringdet foumlr generatorn Begraumlnsningslinjerna ett och tvaring aumlr satta foumlr att inte temperaturen i rotor respektive stator ska bli foumlr houmlga och foumlrstoumlra generatorn Som kan ses i bild 73 ovan begraumlnsar dessa baringde generatorns moumljlighet till att leverera aktiv respektive reaktiv effekt samt att absorbera reaktiv effekt utanfoumlr det markerade omraringdet Skaumlrningspunkten mellan begraumlnsningslinje ett och tvaring anger normalt generatorns maumlrkdriftdata naumlr det gaumlller levererad aktiv- och reaktiv effekt Anledningen aumlr att dessa baringda linjers skaumlrningspunkt motsvarar ett optimum foumlr levererad aktiv- och reaktiv effekt Begraumlnsningslinje tre markerar den maximala aktiva effekt motorn kan laumlmna paring axeln som sammankopplar motor och generator Den fjaumlrde och sista begraumlnsningslinjen visar generatorns laumlgsta magnetisering foumlr att kunna fasas paring elnaumltet Aumlr magnetiseringen laumlgre riskeras ett saring kallat ur fas-fall farings vilket betyder att generatorn inte kommer arbeta vid samma faslaumlge som det elnaumlt den ansluts till Arbetar inte generatorn vid samma faslaumlge som elnaumltet maringste den kopplas bort och kommer saringledes inte att tillfoumlra naringgon elenergi till det anslutna elnaumltet vilket aumlr dess normala uppgift Naumlr ett mobilt reservkraftverk ansluts till ett elnaumlt och ensamt ska foumlrse anlaumlggningen med elenergi aumlr det viktigt att den aktiva och reaktiva effekten aldrig kommer utanfoumlr det markerade omraringdet i bild 73 Skulle detta haumlnda kommer med stoumlrsta sannolikhet reservkraftverkets effektskydd loumlsa ut med resultatet att elleveransen upphoumlr omedelbart ABB som aumlr en av landets ledande tillverkare av reservkraftverk har ett stoumlrre utbud av olika storlekar och modeller men anvaumlnder enbart synkrongeneratorer fraringn Stamford Dessa generatorer aumlr inte konstruerade foumlr att kunna absorbera reaktiv effekt De generatorer som levereras med reservkraftverken fraringn ABB i dag kan alltsaring

27

enbart arbeta med induktiva laster vilket betyder att ledningen inte faringr generera mer reaktiv effekt aumln vad lasten konsumerar (Hagelin 2006) Detta kommer saringledes att bli viktigt att taumlnka paring naumlr en liten last tillsammans med en laumlngre mellanspaumlnningskabel ansluts till ett reservkraftverk och ensamt ska foumlrse anlaumlggningen med elenergi Skulle kabeln generera mer reaktiv effekt aumln vad kunderna foumlrbrukar innebaumlr det att generatorn hamnar i den nedre halvan i bild 73 vilket innebaumlr att generatorn maringste konsumera reaktiv effekt Detta betyder att laringnga mellanspaumlnningskablar tillsammans med smaring effektuttag kommer bli en begraumlnsande faktor vid oumlverfoumlring av reservkraft i mellanspaumlnningelnaumltet

28

8 Beraumlkning av effektbehov och ledningslaumlngd Foumlr att faring en uppfattning om hur laringnga straumlckor elenergin fraringn reservkraftverken kan oumlverfoumlras presenteras i detta kapitel tvaring olika fall dels ett generellt dels ett verkligt naumlt Anledningen till att denna uppdelning aumlr gjord aumlr foumlr att foumlrst se hur laumlngden paring mellanspaumlnningsledningen paringverkar det mobila reservelverket generellt Det verkliga naumltet kommer sedan att ge en indikation paring hur det skulle se ut i ett naumlt daumlr vinsten hade varit stor om man kunde oumlverfoumlra reservkraften i mellanspaumlnningsnaumltet Foumlr att kunna goumlra noumldvaumlndiga beraumlkningar har tre olika program anvaumlnts Facilplus Spartial Excel och PSSE

81 Beraumlkningsprogram program

811 Facilplus Spatial

Facilplus Spatial aumlr ett naumltinformationssystem som anvaumlnds inom energibranschen och aumlr framtaget av ABB och Digpro AB Systemet finns i flera olika utfoumlrande beroende paring vad det ska anvaumlndas till Flera elnaumltsfoumlretag daumlribland EON Elnaumlt anvaumlnder sig av detta system som heter Facil SpatialE I systemet finns ett antal olika digitala kartor daumlr alla komponenter aumlr inritade enligt sina verkliga koordinater Paring EON Elnaumlt aumlr aumlven systemet kopplat till driftoumlvervakningssystemet Eldorado och affaumlrssystemet SAP I och med kopplingen till SAP finns noumldvaumlndiga kunduppgifter som t ex var kunden aumlr ansluten samt hur stor elfoumlrbrukningen aumlr per aringr Effektberaumlkning I Facilplus finns moumljligheten att goumlra effektberaumlkningar foumlr t ex en naumltstation Detta kan goumlras i och med att energifoumlrbrukningen per aringr finns att tillgaring via SAP Naumlr energifoumlrbrukningen per aringr aumlr kaumlnd kan belastningen P approximativt beraumlknas genom att anvaumlnda Velanders metod (Petterson och Blomqvist 1986)

WkWkPVelander sdot+sdot= 21 [ ]kW (81)

daumlr W energiuttaget aringrkWh k1 konstant k2 konstant Konstanterna k1 och k2 aumlr erfarenhetsmaumlssigt erharingllna konstanter som varierar mellan olika belastningar som beraumlknas med hjaumllp av maumltningar i befintligt elnaumlt I bilaga 1 visas EON Elnaumlts samtliga Velander konstanter foumlr alla deras kundkategorier Foumlr att sedan beraumlkna den reaktiva effekten Q anvaumlnds samband 82 nedan

ϕtansdot= PQ [ ]vark (82)

daumlr φ beraumlknas med hjaumllp av effektfaktorn cos φ som aumlr uppskattad foumlr olika typer kunder och varierar mellan 085-098 som kan ses i bilaga 1

29

812 Excel

Foumlr att se hur ett elnaumlt kommer att paringverka ett reservkraftverk behoumlver ett antal parametrar beraumlknas och det goumlrs i Excel I och med att elnaumltet till viss del aumlr foumlrenklat goumlrs endast beraumlkningar foumlr mellanspaumlnningsledningar och transformatorer Ledningar De parametrar som behoumlver beraumlknas foumlr mellanspaumlnningsledningarna aumlr resistansen Rledning reaktansen Xledning och susceptansen Bledning Hur dessa beraumlkningar aumlr gjorda visas i kapitel 53 Transformatorer Foumlr transformatorer behoumlvs enbart vaumlrde paring dess resistans RT och reaktans XT beraumlknas Hur dessa beraumlkningar aumlr gjorda visas i kapitel 6

813 Beraumlkningar PSSE

PSSE aumlr ett planeringsprogram foumlr elektrisk oumlverfoumlring som aumlr framtaget och utvecklat av Siemens PTI Foumlrsta utgaringvan av programmet kom 1976 och i dag anvaumlnds det i 123 laumlnder vaumlrlden oumlver (Siemens PTI 2006) Programmet har anvaumlnts till att rita upp och beraumlkna baringde verkliga och generella elnaumlt foumlr att paring ett tydligt saumltt kunna se hur laumlngden paring mellanspaumlnningsledningarna paringverkar ett mobilt reservkraftverk Naumlr beraumlkningar i PSSE goumlrs behoumlver en resistans R en reaktans X och en susceptans B anges foumlr varje ledning medan det raumlcker med en resistans och en reaktans foumlr transformatorerna Alla storheter maringste sedan goumlras om till enheten per unit (PU) Detta goumlrs enligt sambanden 83 84 85 nedan

2bas

basUP

U

SRR sdot= Ω [ ]UP (83)

2bas

basUP

U

SXX sdot= Ω [ ]UP (84)

2bas

basSUP

U

SBB sdot= [ ]UP (85)

Tillsammans med ledningarnas och transformatorernas inparametrar laumlggs lasten in paring laumlmplig skena Programmet aumlr uppbyggt saring att alla inparametrar anges i en sk sav-fil daumlr all data finns Till detta kopplas en schematisk bild daumlr elnaumltet ritas upp en sk sld-fil Naumlr sedan programmet ska utfoumlra beraumlkningarna saring synkroniseras de baringda filerna med varandra och resultaten presenteras i den schematiska bilden

30

Reaktivt effekttutag vid olika laster

-100

-80

-60

-40

-20

0

20

40

60

80

100

120

2 4 6 8 10

Ledningslaumlngd (km)

Reakti

vt

eff

ektu

ttag

(kvar)

Luftlednig P=150 kW

Kabel P=150 kW

Kabel P=100 kW

Kabel P=50 kW

82 Generellt elnaumlt

Foumlr att faring en god uppfattning om hur stort geografiskt omraringde ett mobilt reservkraftverk med varierande storlek kan hantera foumlr en given belastning har ett generellt elnaumlt anvaumlnts Det generella elnaumltet aumlr uppbyggt i PSSE enligt bild 81 nedan

Bild 81 Generellt elnaumlt uppbyggt i PSSE

Som kan ses i bild 81 ovan bestaringr det generella elnaumltet av en matande respektive en mottagande naumltstation som foumlrbinds med en mellanspaumlnningsledning I den matande naumltstationen har en relativt stor transformator installerats saring att den inte kommer att bli en begraumlnsande faktor I den mottagande naumltstationen aumlr transformatorn dimensionerad foumlr att klara lasten Som tidigare visats i rapporten aumlr det laumlngden paring mellanspaumlnningsledningen som kommer att spela en stor roll daring den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckningen ska bestaumlmmas Foumlr att tydligt visa storleksskillnaden i det kapacitiva bidrag som en kabel ger upphov till jaumlmfoumlrt med en luftledning har ovanstaringende naumlt ritats upp i PSSE Foumlr att PSSE ska kunna utfoumlra beraumlkningarna behoumlver ett antal parametrar matas in i programmet Dessa har beraumlknats i ett Excel-blad som visas i bilaga 3 Eftersom det mobila reservkraftverket inte kan absorbera reaktiv effekt aumlr den aumlr moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan dels beroende av hur mycket reaktiv effekt ledningen genererar dels hur stort det reaktiva effektuttaget ur anlaumlggningen aumlr Detta betyder att desto houmlgre reaktiva effektuttaget aumlr desto laumlngre aumlr moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan I exemplet nedan har den aktiva lasten satts till 50 100 respektive 150 kW och med en effektfaktor lika med 085 Resultaten fraringn beraumlkningarna visas i bild 82 nedan

Bild 82 Belastningsstorlekens inverkan paring den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan

31

Enligt EON Elnaumlts indelning av kundkategorier som presenteras i bilaga 1 kan det utlaumlsas att effektfaktorn foumlr de olika kundkategorierna varierar mellan 085 ndash 098 Genom att anvaumlnda effektfaktorn 085 som i exemplet ovan kommer lasten foumlrbruka relativt mycket reaktiv effekt vilket betyder att den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan kommer att bli laringng Hade daumlremot effektfaktorn 098 anvaumlnts skulle lasten i princip inte foumlrbruka naringgon reaktiv effekt alls vilket skulle minska den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan radikalt Anvaumlndandet av effektfaktorn 085 ger saringledes det mest gynnsamma fallet Hur stor inverkan effektfaktorn har paring den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan visas i bild 83 Raumlkneexemplet aumlr utfoumlrt paring samma saumltt som exemplet ovan foumlr kabeln med belastningen 50 kW Den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan har istaumlllet beraumlknats foumlr fyra olika effektfaktorer 085 090 095 och 098

Reaktivt effektuttag vid cos fi variation foumlr en kabel med belastningen 50 kW

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

1 2 3 4

Ledningslaumlngd (km)

Reati

vt

eff

ektu

ttag

(kvar)

cos fi=085

cos fi=090

cos fi=095

cos fi=098

Bild 83 Effektfaktorns inverkan paring den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan

821 Konsekvenser foumlr reservkraft

Som tydligt kan ses i bild 82 kommer kabeln generera avsevaumlrt mycket mer reaktiv effekt aumln luftledningen och daumlrmed minska den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan Det kan konstateras att storleken paring lasten och effektfaktorn kommer spela en stor roll daring den maximala oumlverfoumlringsstraumlckan foumlr kabeln ska bestaumlmmas Daumlrmed aumlr det svaringrt att ange naringgon generell laumlngdbegraumlnsning foumlr kabelalternativet men aumlr lasten saring laringg som 50 kW med effektfaktorn 085 kommer den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan vara mindre aumln tre kilometer Daumlremot foumlr luftledningen som endast genererar en liten maumlngd reaktiv effekt kommer inte storleken paring lasten och effektfaktorn vara avgoumlrande foumlr den maximala oumlverfoumlringsstraumlckan Med tanke paring att reservelverken fraringn ABB inte kan ta hand om naringgot reaktivt oumlverskott aumlr det sjaumllvklart av stor vikt att mellanspaumlnningsledningen inte genererar mer reaktiveffekt aumln vad lasten konsumerar Av detta generella exempel kan slutsatsen dras att smaring reaktiva uttag i kombination med laringnga mellanspaumlnningskablar kan komma begraumlnsa oumlverfoumlringsstraumlckan avsevaumlrt jaumlmfoumlrt med mellanspaumlnningsluftledningar

32

83 Verkligt elnaumlt

Foumlr att faring en ungefaumlrlig uppfattning om hur stort geografiskt omraringde ett mobilt reservkraftverk kan hantera foumlr en given belastning har aumlven beraumlkningar utfoumlrts foumlr ett verkligt naumlt Anledningen till detta aumlr att faring saring stor verklighetsfoumlrankring som moumljligt De mobila reservkraftverk som aumlr taumlnkta att anvaumlndas aumlr i storleksordningen 100 ndash 800 KVA vilket betyder att baringde lastuttaget och oumlverfoumlringsstraumlckan kommer att bli begraumlnsad Det verkliga elnaumltet kommer att ge en indikation paring hur det kan taumlnkas se ut i ett verkligt elnaumlt daumlr det reaktiva effektuttaget aumlr relativt litet och oumlverfoumlringsstraumlckan relativt laringng Eftersom de mobila reservkraftverken som aumlr taumlnkta att anvaumlndas aumlr relativt smaring effektmaumlssigt kommer de inte klara av de laster som farings i taumltorter om ett par naumltstationer kopplas samman De elnaumlt som kommer att ingaring i beraumlkningarna kommer daumlrfoumlr vara ett landsbygdsnaumlt daumlr belastningen aumlr laringg och utspridd oumlver ett stoumlrre geografiskt omraringde Det aumlr aumlven i landsbygd det aumlr mest intressant med reservkraft paring grund av avsaknaden av omkopplingsmoumljligheter Det elnaumlt som slutligen valdes i samraringd med Christer Eliasson naumltplanerare paring EON Elnaumlt var ett relativt nytt kabelnaumlt i Loumlnsboda (LBA) i nordoumlstra Skaringne daumlr EON Elnaumlt har foumlrberett ett par markstationer foumlr anslutning av mobil reservkraft (Eliasson 2006) Anledningen aumlr att belastningarna aumlr relativt smaring och foumlrdelade paring flera mindre transformatorstationer med litet stoumlrre inboumlrdes avstaringnd I ett saringdant naumlt som finns i LBA fack 4 kommer vinsten att bli stor om EON Elnaumlt endast behoumlver ansluta ett mobilt elverk istaumlllet foumlr sju Foumlr det utvalda kablade elnaumltet har beraumlkningar genomfoumlrts enligt den tidigare beskrivna beraumlkningsgaringngen Fraringn Facilplus har kartan med inritade ledningar och naumltstationer haumlmtas den visas i bilaga 4 Som kan ses paring kartan aumlr detta ett glesbyggdsomraringde med lite stoumlrre avstaringnd mellan naumltstationerna I bilaga 5 visas normalkopplingsschemat foumlr LBA fack 4 som tydligare visar hur naumltstationerna aumlr foumlrbundna med varandra I bilaga 6 visas det Excel-blad daumlr alla inparametrar som maringste anges i PSSE aumlr beraumlknade och sammanstaumlllda Naumlr beraumlkningen vaumll aumlr gjord i PSSE visas alla resultaten i de schematiska filerna se bilaga 7 Beraumlkningarna aumlr gjorda baringde foumlr elnaumltet saring som det ser ut i dag men aumlven paring samma elnaumlt daring all kabel ersatts med oisolerad samt isolerad luftledning med motsvarande ledningsarea Eftersom kapacitansen per kilometer aumlr i princip lika stor foumlr baringde oisolerad och isolerad luftledning kommer dessa anses vara likvaumlrdiga naumlr det gaumlller lednings reaktiva generering Baringda fallen har samma totala ledningslaumlngd vilken aumlr 6775 meter men som har naumlmnts tidigare skiljer luftledning sig aringt jaumlmfoumlrt med kabel daring det gaumlller generering av reaktiv effekt Resultatet presenteras i bild 84 nedan

33

LBA-fack 4

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90k

Va

r Kabel

Oisolerad luftledning

Isolerad luftledning

Bild 84 Reaktivt effektuttag i LBA ndash fack 4

Som kan ses i bild 84 ovan behoumlver generatorn endast generera knappt 20 kvar om det befintliga kabelnaumltet anvaumlnds vid topplast ty Velanders metod ger topplasten Vid laringglasttillfaumlllen exempelvis sommar skulle det reaktiva effektuttaget fraringn kunderna raumlcka till att taumlcka det reaktiva oumlverskottet fraringn kabeln Daumlrmed kan det haumlnda att vid vissa lasttillfaumlllen inte aumlr moumljligt att reservkraftsmata LBA fack 4 Skulle i staumlllet kabelnaumltet ersaumlttas med ett likvaumlrdigt luftledningsnaumlt kommer generatorn behoumlva generera drygt 80 kvar Anledningen till detta aumlr som sagts och visats tidigare att en kabel genererar avsevaumlrt mycket mer reaktiv effekt aumln en luftledning Skulle kablarna generera mer reaktiv effekt aumln vad kunderna foumlrbrukar skulle anlaumlggningen inte kunna anslutas till ett mobilt reservkraftverk Hade det daumlremot funnits reservelverk i laumlmplig storlek paring marknaden som hade kunnat undermagnetiseras och daumlr med att ta hand om det reaktiva oumlverskott som skapats av kablarna hade situationen varit en annan Som situationen aumlr i dag maringste en viss foumlrsiktighet tillaumlmpas daring lasten aumlr liten och oumlverfoumlringsstraumlckan aumlr lite laumlngre i ett kablat mellanspaumlnningsnaumltet Skulle daumlremot elnaumltet i LBA - fack 4 varit ett luftledningsnaumlt hade inte denna begraumlnsning funnits Sammanfattningsvis kan det i detta fall konstateras att det kablade elnaumltet aumlr att foumlredra framfoumlr mot luftledningsalternativet Laumlgre braumlnslekonsumtion samt moumljlighet till ett houmlgre aktivt effektuttag aumlr naringgra av foumlrdelarna

34

9 Ekonomisk jaumlmfoumlrelse Foumlr att faring en indikation paring hur det ekonomiska utslaget kommer att se ut daring ett mellanspaumlnningsnaumltet anvaumlnds foumlr oumlverfoumlring av reservkraft har ett raumlkneexempel staumlllts upp i det tidigare anvaumlnda elnaumltet LBA-fack 4 I exemplet har sju olika fall jaumlmfoumlrts med varandra dessa aumlr

bull Oisolerad luftledning utan reservkraft bull Oisolerad luftledning med reservkraft bull Isolerad luftledning utan reservkraft bull Isolerad luftledning med reservkraft bull Kabel utan reservkraft bull Kabel med reservkraft bull Befintlig luftledning som senare ersaumltts med kabel med reservkraft

Nedan visas en foumlrklaring till de parametrar som finns med i raumlkneexemplet Dessa aumlr uppdelade i fasta respektive roumlrliga kostnader vilka summeras ihop foumlr respektive fall De fasta kostnaderna aumlr summan av de aringrliga kapital- och underharingllskostnaderna medan de roumlrliga kostnaderna aumlr kostnader foumlr reservkraft samt avbrottsersaumlttning Dessa aumlr direkt beroende av det aktuella elnaumltets avbrotts- respektive felfrekvens I denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse har alla administrativa kostnader foumlrsummats och ingen haumlnsyn har tagits till hur varumaumlrket skadas av t ex laringnga elavbrott

91 Foumlrklaring till den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen

911 Fasta kostnader

Investeringskostnad per km Investeringskostnaden avser endast mellanspaumlnningsnaumltet vilken varierar mellan olika ledningstyper Kostnaderna aumlr haumlmtade ifraringn EBR (P1) 2006 I det verkliga elnaumltet (LBA) minskar ledningsarean laumlngre ut vilket det inte kommer tas naringgon haumlnsyn till i den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen daumlr samma area har anvaumlnts till hela straumlckan Anledningen till detta aumlr att kostnaden foumlr att garing upp eller ner ett steg i area foumlr respektive ledningstyp aumlr relativt liten Alla beraumlkningar har daumlrfoumlr gjorts foumlr en representativ ledningsarea 95 mm2 Total investeringskostnad Denna visar den totala investeringskostnaden foumlr hela ledningsstraumlckan det vill saumlga kostnaden per kilometer ledning garingnger det verkliga elnaumltets laumlngd (LBA) Kapitalkostnad Investeringskostnaden som goumlrs i ett elnaumlt genererar en kostnad foumlr det kapital som aumlr investerat EON Elnaumlt tillaumlmpar en kalkylraumlnta paring 8 procent

35

Aringrlig kostnad EON Elnaumlt skriver av sina anlaumlggningar paring 40 aringr vilket ger en aringrlig kostnad genom att dela investeringskostnaden med avskrivningstiden Underharingllskostnad Underharingllskostnaden foumlr baringde oisolerad - och isolerad luftledning aumlr satt till 2 procent av investeringskostanden Foumlr jordkabel aumlr den satt till 02 procent Summa fast aringrlig kostnad Denna kostnad visar vad den aringrliga fasta kostnaden kommer vara foumlr ett elnaumlt Denna inkluderar saringledes enbart avskrivningar och underharingllskostnader

912 Roumlrliga kostnader

Avbrottsfrekvens Denna beskriver hur maringnga avbrott en viss ledningstyp har per aringr och per 100 km ledning Foumlr oisolerad luftledning aumlr antalet fel uppdelat i kvarstaringende- respektive oumlvergaringende fel Kvarstaringende fel betyder att felet maringste aringtgaumlrdas fysiskt och behoumlver sektioneras bort foumlr reparation De kvarstaringende felen aumlr 2 stycken per aringr och 100 km ledning (Roos 2005) Oumlvergaringende fel kan exempelvis vara en aringterinkoppling som orsakats av ett traumld som stoumltt till en ledning vid blaringsigt vaumlder Eftersom de oumlvergaringende felen aumlr kortvariga kommer det aldrig bli aktuellt att ansluta reservkraft i samband med dessa fel Daumlrmed tas dessa fel inte med i avbrottsfrekvensen Foumlr isolerad luftledning har de kvarstaringende felen satts till tvaring tredjedelar av avbrottsfrekvensen foumlr oisolerad luftledning (Kristiansson 2006) Foumlr kabel aumlr antalet fel uppdelade i inre fel i kabeln t ex treeing och fel som aumlr orsakade paring grund av yttre aringverkan t ex graumlvskador Eftersom baringda typerna av fel kommer resultera i ett avbrott i elleveransen summeras dessa till en gemensam avbrottsfrekvens foumlr kabel Inre fel aumlr satt till 02 och yttre fel aumlr satt 04 vilket betyder att den gemensamma avbrottsfrekvensen aumlr satt till 06 fel per aringr och 100 km kabel (Roos 2005) Felfrekvens Felfrekvensen aumlr framtagen paring foumlljande saumltt samtliga kunder som drabbats av mellanspaumlnningsfel laumlngre aumln tre minuter hos Svensk Energis medlemsfoumlretag dvs DARWin rapporterade under 2004 har tagits fram Av dessa har 75 procent ansetts kunna haumlnfoumlras till landsbygdselnaumlt Ur denna aringterstaringende stora volym har de mellanspaumlnningsfel som orsakat utebliven elleverans i tidsintervallen 12-lt24 samt gt=24 timmar sorterats ut Antalet fel som oumlverstiger 24 timmar oavsett laumlngd aumlr saring faring att de har summerats i en enda grupp Genom att dividera summan utsorterade fel med samtliga fel erharinglls felfrekvensen foumlr respektive tidsintervall Som kan ses i raumlkneexemplet i bilaga 8 aumlr dessa mycket smaring

36

Avbrottsersaumlttning Avbrottskostnaden foumlr respektive tidsintervall aumlr tagen fraringn den tabell 21 i denna rapport Foumlr att baumlttre avspegla den verkliga bilden i LBA fack 4 har 50 av de 60 kunderna placerats i kategorin smaringhus 16 A och resterande 10 kunder i gruppen smaringhus 20 A Driftkostnad reservelverk och fast kostnad elverk Dessa kostnader aumlr tagna fraringn EON Elnaumlts egen utredning om reservkraftberedskap (NUT 051016-001) Baringda kostnadsposterna avser hyra av reservelverk som ansluts paring traditionellt saumltt det vill saumlga ett reservelverk till varje naumltstation I denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse har driftkostnaden antagits vara den samma daring ett mobilt reservkraftverk anvaumlnds och elenergin oumlverfoumlrs i mellanspaumlnningsnaumltet Den fasta kostnaden antas daumlremot vara en femtedel saring stor daring ett reservelverk i snitt antas kunna foumlrsoumlrja fem naumltstationer daring elenergin oumlverfoumlrs i mellanspaumlnningsnaumltet Drifttimmar felkategori Drifttimmarna avser de antal timmar som reservelverken aumlr i drift vid respektive felkategori Dessa drifttimmar aumlr uppskattade till en genomsnittligt rimlig tidsperiod Uppskattningen aumlr gjord saring att reservelverket har anslutits och boumlrjat leverera elenergi i snitt tvaring till fyra timmar innan naringgon kund har varit spaumlnningsloumls i 12 timmar Naumlr vaumll kunderna faringtt tillbaka elleveransen med hjaumllp av ett reservkraftverk kommer inte det skadade elnaumltet behoumlva aringterstaumlllas i funktionsdugligt skick snarast moumljligt Kopplas daumlremot inte ett reservelverk in och aringterupptar elleveransen maringste elnaumltet aringterstaumlllas till funktionsdugligt skick snarast Daumlrmed antas det att tiden foumlr aringterstaumlllning kommer vara laumlngre om inte ett reservkraftverk ansluts Paring grund av ovanstaringende resonemang anses reservelverkets drifttid i snitt vara laumlngre aumln den avbrottstid som farings om inte reservelverket anslutits Drifttimmarna aumlr bestaumlmda saring att reservelverket i snitt boumlrjar leverera elenergi 9 timmar efter felet uppkom och aumlr daumlrefter i drift hela tidsperioden i respektive felfrekvens det vill saumlga efter 12 respektive 24 timmar Antal fel per aringr som oumlverstiger 12 h i LBA - fack 4 Denna aumlr beraumlknad paring foumlljande saumltt

( )2412100

FFLL

AF +sdotsdot

aringr

st (91)

daumlr AF Avbrottsfrekvensen foumlr luftledning respektive kabel (st100kmaringr) LL Ledningslaumlngden avser LBA - fack 4 (km) F12 Felfrekvensen efter 12 h vid mellanspaumlnningsfel enligt Darwin

driftstoumlrningsstatistik 2004 Svensk Energi F24 Felfrekvensen efter 24 h vid mellanspaumlnningsfel enligt Darwin

driftstoumlrningsstatistik 2004 Svensk Energi

37

Avbrottskostnad Avbrottskostnaden avser den kostnad som uppstaringr pga fel i mellanspaumlnningsnaumltet varje aringr I alternativet utan reservkraft uppstaringr kostnaden genom avbrottsersaumlttning till de kunder som drabbats av elavbrott laumlngre aumln 12 timmar I alternativet med reservkraft uppstaringr kostnaden genom att reservkraft installeras och samtliga kunder aringterfaringr elleveransen Reservkraften som installeras har som sagts tidigare en fast och en roumlrlig kostand Avbrottskostnaden beraumlknas enligt nedan Utan reservelverk

( ) AKAFAFLL

AF sdotsdot+sdotsdotsdot 24241212100

(kraringr) (92)

Med reservelverk

( )

AKFKFFLL

AF

AKDKDTFDTFLL

AF

sdotsdot+sdotsdot

+sdotsdotsdot+sdotsdotsdot

)2412(100

24241212100 (kraringr) (93)

daumlr A12 avbrottskostnaden i LBA efter 12 h (kr) A24 avbrottskostnaden i LBA efter 24 h (kr) DK driftkostnad reservelverk (krh) AK antalet kunder i LBA (st) FK fast kostnad foumlr reservelverk per kund (kr) DT drifttid foumlr reservkraftverken (h)

913 Summa kostnader per aringr Denna kostnad aumlr framtagen genom att kostnaderna foumlr den fasta- och roumlrliga delen summerats Resultatet visar vilket av alternativen som aumlr det mest ekonomiskt gynnsamma

92 Resultat

Sjaumllva beraumlkningen aumlr gjord i Excel och visas i bilaga 8 I tabell 91 nedan visas en sammanstaumlllning av de fasta roumlrliga samt summa kostnader ifraringn den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen Beraumlkningen aumlr gjord foumlr sju stycken olika fall

1 Nybyggnation av oisolerad luftledning utan anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

2 Nybyggnation av oisolerad luftledning med anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

3 Nybyggnation av isolerad luftledning utan anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

4 Nybyggnation av isolerad luftledning med anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

38

5 Nybyggnation av jordkabelanlaumlggning utan anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

6 Nybyggnation av jordkabelanlaumlggning med anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

7 Befintlig avskriven luftledning staringr kvar 20 aringr foumlr att sedan ersaumlttas med jordkabel I detta fall foumlrlaumlngs avskrivningstiden med 20 aringr i foumlrharingllande till de sex tidigare fallen Reservkraft anvaumlnds vid oplanerade elavbrott under hela perioden

Tabell 91 Kostnadsjaumlmfoumlrelse Fasta kostnader

(kraringr)

Roumlrliga kostnader

(kraringr)

Summa kostnader

(kraringr)

Fall 1 54 200 2 54 202 Fall 2 54 200 5 54 205 Fall 3 64 300 2 64 302 Fall 4 64 300 4 64 304 Fall 5 48 400 1 48 401 Fall 6 48 400 2 48 402 Fall 7 39 900 3 39 903 Som kan ses i tabell 91 ovan aumlr de fasta kostnaderna avsevaumlrt mycket stoumlrre aumln de roumlrliga Anledningen till detta aumlr att andelen elavbrott som oumlverstiger 12 timmar aumlr utslaget paring 75 procent av alla elavbrott vilka daring blir vaumlldigt faring och orsakar daumlrmed smaring kostnader totalt sett Som kan ses i den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen aumlr det i dagslaumlget inte loumlnsamt i naringgot av fallen att anvaumlnda reservkraft vid oplanerade elavbrott Det ska dock poaumlngteras att efter 1 januari 2011 aumlr det inte laumlngre tillaringtet att oplanerade elavbrott oumlverstiger 24 timmar Landets naumltaumlgare kommer daring inte kunna jaumlmfoumlra kostnader foumlr t ex reservkraft med kostnader foumlr avbrottsersaumlttning De kommer istaumlllet att bli tvungna att hitta loumlsningar som undviker dessa laringngvariga elavbrott Reservkraft i mellanspaumlnningsnaumlt erbjuder en saringdan loumlsning Som kan ses i denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse aumlr det mest loumlnsamt att laringta befintlig avskriven luftledning staring kvar 20 aringr som sedan ersaumltts med kabel foumlljt av att direkt ersaumltta samma luftledning med kabel Baringda dessa alternativ foumlrutsaumltter att ledningen aumlr framdragen saring att det paring ett enkelt saumltt garingr att foumlrlaumlgga kabeln i marken Om inte saring aumlr fallet kommer detta kostnadsbilden se annorlunda ut Med denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse kan det till sist konstateras att det kommer bli dyrare att ansluta reservkraft till de kunder som drabbas av elavbrott laumlngre aumln 12 timmar aumln att betala ut avbrottsersaumlttning fram t o m 1 januari 2011 foumlr exemplet LBA fack 4

39

10 Slutsatser

101 Slutsatser

Innan ett mobilt reservkraftverk ansluts till ett lansbyggdselnaumlt aumlr det viktigt att kaumlnna till hur stor den reaktiva genereringen fraringn det aktuella elnaumltet aumlr Hur stort det reaktiva bidraget aumlr beror paring hur stor den kapacitiva genereringen aumlr i elnaumltet Denna aumlr framfoumlrallt beroende av kabelnaumltets laumlngd desto laumlngre ju stoumlrre blir den kapacitiva genereringen Skillnaden mellan luftledning och kabel aumlr i dessa sammanhang stora och det maringste tas i beaktande innan ett mobilt reservkraftverk ansluts En kabel genererar avsevaumlrt mycket mer reaktiv effekt aumln en luftledning oavsett om luftledningen aumlr isolerad eller inte Problemet som kan uppstaring i ett kabelnaumlt aumlr att kablarna genererar mer reaktiv effekt aumln vad de anslutna kunderna foumlrbrukar Detta aumlr inget problem saring laumlnge det finns ett oumlverliggande elnaumlt som kan ta hand om det reaktiva oumlverskottet Naumlr det oumlverliggande naumltet kopplas bort och ett mobilt reservkraftverk ansluts maringste detta ensamt kunna ta hand om ett eventuellt reaktivt oumlverskott Reservkraftverk som klarar att absorbera reaktiv effekt finns inte paring marknaden i dag Daumlrmed kommer inte ett mobilt reservkraftverk att kunna anslutas till ett elnaumlt som genererar mer reaktiv effekt aumln vad de anslutna kunderna foumlrbrukar Denna risk finns enbart i kablade elnaumlt daumlr oumlverfoumlringsstraumlckan aumlr laringng och lasten relativt laringg Det aumlr svaringrt att ange naringgon generell laumlngdbegraumlnsning men aumlr lasten saring laringg som 50 kW med effektfaktorn 085 kommer den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan vara mindre aumln tre kilometer Enligt den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen som aumlr gjord i rapporten kan det konstateras att det i-dagslaumlget aldrig aumlr loumlnsamt att ansluta reservkraftverk vid ett elavbrott i LBA fack 4 Anledning till detta aumlr att den avbrottsersaumlttningen som kunder har raumltt till som varit drabbade av ett elavbrott laumlngre aumln 12 timmar aumlr laumlgre aumln den kostnad som uppstaringr daring mobila reservelverk ansluts i vaumlntan paring att felet ska bli aringtgaumlrdat Fraringn och med den 1 januari 2011 kommer det dock inte vara tillaringtet att oplanerade elavbrott aumlr laumlngre aumln 24 timmar vilket goumlr att naumltaumlgarna senast vid denna tidpunkt maringste se till att dessa laringngvariga elavbrott undviks Detta goumlr att oumlverfoumlring av mobilreservkraft i mellanspaumlnningsnaumltet kan komma bli en intressant och anvaumlndbar teknik de naumlrmsta aringren foumlr landets alla naumltaumlgare Sammanfattningsvis kan slutsatserna sammanfattas i ett antal punkter

bull Laringnga kabellaumlngder tillsammans med relativt smaring effektuttag kan generera ett oumlverskott av reaktiv effekt

bull Det finns idag inget reservkraftverk paring marknaden som kan absorbera reaktiv effekt vilket kan komma att begraumlnsa den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan

bull Fram till och med den 1 januari 2011 aumlr det troligen inte loumlnsamt att ansluta reservkraft vid ett elavbrott

bull Fraringn och med den 1 januari 2011 kommer det inte laumlngre vara tillaringtet att oplanerade elavbrott oumlverstiger 24 timmar

40

bull Oumlverfoumlring av reservkraft i mellanspaumlnningsnaumltet kan komma bli en intressant och anvaumlndbar teknik i farmtiden

102 Fortsatt arbete

I denna rapport har det foumlrutsatts att selektiviteten och utloumlsningsvillkor i elnaumlten fungerar paring avsett vis Fortsatta studier inom detta omraringde kan vara att laumlgga in fel paring olika platser i det elnaumltet som ansluts till ett mobilt reservkraftsaggregat och paring saring vis kontrollera att utloumlsningsvillkor och selektivitet fungerar paring ett tillfredstaumlllande sett I denna rapport aumlr grundtanken att ett enda mobilt reservkraftverk ska foumlrsoumlrja en mindre grupp naumltstationer vid ett elavbrott En intressant utveckling skulle vara att titta paring hur olika kraftslag som t ex mobil reservkraft tillsammans med smaringskalig vindkraft skulle kunna samverka En samverkan mellan olika kraftslag skulle med stor sannolikhet skapa nya foumlrutsaumlttningar foumlr smaringskalig ouml-drift Ytterligare fraringgestaumlllningar som skulle behoumlva utredas aumlr hur elkvaliteacuten paringverkas i ett ouml-driftsnaumlt Haumlr skulle det vara intressant att se hur olika typer av kraftkaumlllor enskilt paringverkar elkvaliteacuten samt hur flera kraftkaumlllor som samverkar paringverkar elkvaliteacuten Naumlr mobila reservelverk ansluts i en naumltstation foumlr t ex underharingllsaringtgaumlrder goumlrs detta i princip uteslutande genom att spaumlnningen bryts under in- och urkopplingstiden Detta genererar tvaring planerade elavbrott som maringste aviseras till alla beroumlrda kunder Dessa planerade elavbrott skulle kunna undvikas om en fasningsutrustning anvaumlnts vid inkopplingen Paring detta saumltt skulle landets alla naumltaumlgare paring ett enkelt saumltt kunna goumlra t ex underharingllaringtgaumlrder utan att naringgra kunder behoumlver drabbas av elavbrott Detta aumlr ett omraringde som kaumlnns viktigt och borde utredas Vad som aumlven aumlr av intresse foumlr framtiden aumlr att ta fram riktlinjer foumlr hur mobil reservkraft i mellanspaumlnningsnaumlt ska hanteras Naringgon form av regelverk som branschen kan ta till sig och arbeta efter hade underlaumlttat anvaumlndandet inom detta omraringde

41

11 Referenser [1] Alfredsson Alf Cronqvist Anders (1996) ElkrafthandbokenElmaskiner [2] Andersson Leif Blomqvist Hans (1997) Elkraftsystem del 1 [3] Birkouml Thomas (2005) bilder paring olika typer av luftledning

httpwwwsofnetorgindexasplev=2593amptyp=1 adressen kontrollerad 2006-07-10

[4] Elektroskandia (2006) Bild paring en 3-ledare mellanspaumlnnings kabel

httpwwwelektroskandiasecatalogaspxcid=70amphid=969ampuid=4710amppid=21518pnlPDetails adressen kontrollerad 2006-07-10

[5] Elforsk (1995) EBR Mobila Reservkraftverk utgiven av Elforsk [6] Eliasson Christer (2006) EON Elnaumlt Sverige AB Lokalnaumltsplanerare

personligt samtal 2006-06-28 [7] Energimarknadsinspektionen (2006) Naumltanslutningar och avgifter

httpwwwenergimarknadsinspektionensetemplatesPage____44aspx adressen kontrollerad 2006-07-11

[8] Energimyndigheten (2005) Utveckling av naumltpriser 1 jan 1997 - 1 jan 2005

Publikationen tillgaumlnglig paring httpwwwstemseWEBSTEMEx01SwensfPageGenerator01OpenAgentampSearchType=2ampAll=True adressen kontrollerad 2006-08-02

[9] GENETECH (2006) Bild paring reservelverk

httpwwwgenetechseseprodmobilahtml adressen kontrollerad 2006-08-01

[10] Hagelin Carl-Goumlran (2006) ABB Reservkraft Vaumlsterarings personligt samtal

2006-07-25 [11] Hjalmar Peter (2005) Utredning om mobil reservkraft EON Elnaumlt

NUT-050524-021

42

[12] Johansson Jonas (2006) PhD Student IEA Lunds Tekniska Houmlgskola personligt samtal 2006-11-09

[13] Kristiansson Gert (2006) delprocessledare foumlr anlaumlggningsprojekt paring EON

Elnaumlt [14] Krynell Julius (2006) Reservkraftsansvarig EON Elnaumlt Sverige AB

personligt samtal 2006-08-11 [15] Lindahl Sture (2006) Professor IEA Lunds Tekniska Houmlgskola personligt

samtal 2006-11-09 [16] Melin Ulf (2006) EON Elnaumlt Sverige AB Kundansvarig paring

marknadsenheten personligt samtal 2006-08-18 [17] Onninens produktkatalog 2006) finns tillgaumlnglig paring

httpwwwonninensedownload184218cb10a83f43c2780001132Flik_2_Elnatsmaterielpdf adress kontrollerad 2006-08-15

[18] Petterson Aringke- Blomqvist Hans (1986) Elkraft teknisk handbok del 1

Allmaumln del [19] Regeringskansliet (2006) Nya regler om leveranssaumlkra elnaumlt

httpwwwregeringensesbd108a57260 adress kontrollerad 2006-06-08 [20] Roos Fredrik (2005) lic-avhandling Electricity Supply Reliability [21] Samuelsson Olof (2006) Docent IEA Lunds Tekniska Houmlgskola personligt

samtal 2006-08-23 [22] SCB (2002) Energiundersoumlkning foumlr jordbruket avseende 2002

httpw36scbsestatistikOVOV0020_dokumentEnergiundersokning_2002doc adress kontrollerad 2006-07-04

[23] Siemens PTI (2006) Information om PSSE

httpwwwpti-uscomptisoftwarepsseindexcfm adressen kontrollerad 2006-07-20

43

[24] Statens energimyndighet (2005) Erfarenheter efter Gudrun - Reservkraft prioritering och ouml-drift med reservkraft ER 200532 Publikationen finns tillgaumlnglig paring httpwwwstemseWEBSTEMEx01SwensfPageGenerator01OpenAgentampSearchType=2ampFuncParm1=11ampFuncParm2=1ampSearchString=gudrunampSearchStringFromDate=ampSearchStringToDate=ampAll=True adressen kontrollerad 2006-08-02

[25] Stenborg Bertil (1997) Elkraftsystem del 1 [26] Svenska Kraftnaumlt (2005a) Svenska Kraftnaumlts verksamhet

httpwwwsvksewebPageaspxid=2221 adress kontrollerad 2006-06-07 [27] Svenska Kraftnaumlt (2005b) Svenska Kraftnaumlts aringrsredovisning 2005

httpwwwsvksewebPageaspxid=5242 adress kontrollerad 2006-08-11

44

12 Appendix Bilaga 1 Eon elnaumlts indelning av olika kundkategorier med avseende paring Velanderkonstanter och effektfaktor Bilaga 2 Matlabkod som anvaumlnts till raumlkneexemplet vid jaumlmfoumlrelsen mellan luftledning och kabel Bilaga 3 Beraumlkning av inparametrar till PSSE foumlr det generella naumltet Bilaga 4 Geografiskt karta oumlver LBA fack 4 haumlmtade fraringn Facilplus Bilaga 5 Normalkopplingsschema LBA fack 4 Bilaga 6 Beraumlkning av inparametrar till PSSE foumlr det verkliga naumltet Bilaga 7 Resultaten fraringn beroumlkningen i det verkliga naumltet visat i en schemarisk bild Bilaga 8 Beraumlkningar gjorda foumlr den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen Bilaga 9 Tabell oumlver ABBs standardtransformatorer

V elander-konstant k1

V elander-kons tant k2

Foumlrbruknings-staumllletyp

U ppvaumlrm nings-kod

T ext D C O N ST1 D C O N ST2

C O SFI

B lank t O ALLM AumlN KU R VA 0000286 00133 09Industri ED M IN D R E IN DU STR IER M ED ELVAumlR M E 0000368 00497 092Industri EVL M IN D R E IN DU STR IER M ED ELVAumlR M E 0000368 00497 092Industri O M IN D R E IN DU STR IER U TAN ELVAumlR M E 000029 01017 085Industri U E M IN D R E IN DU STR IER U TAN ELVAumlR M E 000029 01017 085Industri VPA M IN D R E IN DU STR IER U TAN ELVAumlR M E 000029 01017 085Industri VPE M IN D R E IN DU STR IER M ED ELVAumlR M E 0000368 00497 092JO R D BR U K ED LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K EO LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K EVL LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K O LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K U E LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K VPA LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K VPE LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K VPJ LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09LG H M EO FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097LG H M U E FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093SH ED D IR EKTEL AumlLD R E AumlN ELAK 0000308 00111 098SH EO D IR EKTEL ELAK 0000408 00126 098SH EVL ELPAN N A KO N VER TER IN G 0000319 00187 096SH U E T YPKU R VO R R EN H U SH AringLLSEL 0000286 00133 09SH VPA VAumlR M EPU M P -FR AringN LU FT (V ID LAringG A T EM P N YT TJAS EJ ELVAumlR M E) 0000384 00164 093SH VPE VAumlR M EPU M P -U TELU FT M ED ELV (V ID LAringG A TEM P N YTT JAS ELVAumlR M E) 0000536 00161 097SH VPJ VAumlR M EPU M P - YTJO R D (O M VP EJ KLAR AR VAumlR M EN N YT TJAS EJ ELVAumlR M E) 0000314 00144 093Ouml VR ED O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - M ED ELVAumlR M E 0000402 00286 096Ouml VR EVL O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09Ouml VR O O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09Ouml VR U E O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09Ouml VR VPA O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09FAST Blank t ALLM AumlN KU R VA 0000286 00133 09FAST ED FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097FAST EO FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097FAST EVL FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097FAST O FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST O FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST U E FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST VPA FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST VPE FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097

I SAP IS-U

Bilaga 1 Indelning av kundkategorier

Bilaga 1 forts Velander-konstant k1

Velander-konstant k2

Foumlrbruknings-staumllletyp

Uppvaumlrmnings-kod

Text DCONST1 DCONST2

COSFI

FAST VPJ FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093KOLL Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09KOLL ED FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL EO FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL EVL FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL UE FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093KOLL VPA FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093KOLL VPE FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL VPJ FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093GBEL Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09OMAumlT Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09MAST Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09TILLF Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09TILLF ED DIREKTEL AumlLDRE AumlN ELAK 0000308 00111 098TILLF EO ELPANNA KONVERTERING 0000319 00187 096TILLF EVL ELPANNA KONVERTERING 0000319 00187 096TILLF O TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF UE TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF VPA TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF VPE TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF VPJ TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09HAND ED KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND EO KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND EVL KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND O KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND UE KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND VPA KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND VPE KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND VPJ KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09FH ED SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH EO SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH EVL SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH O SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH UE SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH VPA SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH VPE SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH VPJ SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098

I SAP IS-U

Bilaga 2 Matlabkod kabel u=11000 Langd=10 area=95 L=031 induktans [mHkm] fi=318 cos fi=085 ra=28264 resistiviteten i msp-kablen (AL) [ohmmm^2km] C=03310^-6kapacitansen i en 95mm^2 12 kV kabel Ericssons kabelhandbok R=(raarea)Langd ledar resistansen i punkten [ohm] Ericssons kabelhandbok XL=2pi50L10^-3Langd induktiva reaktansen i punkten [ohmkm] Ericssons kabelhandbok Qc2=2pi50(C2)u^2Langd kapacitansen som skapas i halva msp-kabeln [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 30 P=(5010^3) Aktivt effekt i punkten 5 [W] S=Pcos((fipi)180)skenbar effekt i punkten 5 [VA] Q=(S^2-P^2)^(12)reaktiv effekt i punkten 5 [VAr] Pf=R(Pu)^2+R((Q-Qc2)u)^2 Foumlrlust av aktiv effekt i hsp-kabel [W] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 31 Qf=XL(Pu)^2+XL((Q-Qc2)u)^2-(2Qc2) Foumlrlust av reaktiv effekt i msp-kabel [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 33 QnettoKabel=Q+Qf Luftledning Lluft=1085 XLluft=2pi50Lluft10^-3Langd Cluft=000910^-6 Qc2luft=2pi50(Cluft2)u^2Langd kapcitansen som skapas i halva hsp-luftledningen [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 30 PfLuft=R(Pu)^2+R((Q-Qc2luft)u)^2 Foumlrlust av aktiv effekt i hsp-kabel [W] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 31 QfLuft=XLluft(Pu)^2+XLluft((Q-Qc2luft)u)^2-(2Qc2luft) Foumlrlust av reaktiv effekt i hsp-kabel [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 33 QnettoLuft=Q+QfLuft

Ubas (kV) 11Sbas (MVA) 10

Kabel AXKJ 39525

Laumlngd=2 km Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 2 064 031 0194779 00000003 00001885 00528926 00160974 00022808

Laumlngd=4 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 4 128 031 0389557 00000003 0000377 01057851 00321948 00045616

Laumlngd=6 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 6 192 031 0584336 00000003 00005655 01586777 00482923 00068424

Laumlngd=8 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 8 256 031 0779115 00000003 0000754 02115702 00643897 00091232

Laumlngd=10 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 10 32 031 0973894 00000003 00009425 02644628 00804871 0011404

Luftledning FeAl 99

Laumlngd=2 km Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 2 0672 1126 0707487 61E-09 3833E-06 00555372 005847 4638E-05

Laumlngd=4 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 4 1344 1126 1414973 61E-09 7665E-06 01110744 01169399 9275E-05

Laumlngd=6 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 6 2016 1126 212246 61E-09 115E-05 01666116 01754099 00001391

Laumlngd=8 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 8 2688 1126 2829947 61E-09 1533E-05 02221488 02338799 00001855

Laumlngd=10 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 10 336 1126 3537433 61E-09 1916E-05 0277686 02923499 00002319

Bilaga 3 Generellt naumlt

Bilaga 3 forts

Transformatorer

Maumlrkeffekt (MVA) Kopplingsart Maumlrksp (kV) er () ex () ez () R (ohm) X (ohm) R (pu) X (pu)

1 [MATSTAT_LSP04200] 2 [MATSTAT_MSP11000] 08 Dyn 11 11 0 52 52 0 7865 0 0653 [MOTSTAT_MSP11000] 4 [MOTSTAT_LSP04200] 02 Dyn 11 11 0 38 38 0 2299 0 19

Belastningar

P (MW) Q (Mvar) (effekfaktor = 085) Detta aumlr baumlsta scenario005 003101 0062015 0093

Bilaga 4 Geografisk karta oumlver LBA fack 4 haumlmtad fraringn Facilplus

Naumltstationer kopplade till mobilt reservkraftverk

500 m

Foumlrdelningsstation (LBA)

Placering och anslutning av mobilt reservelverk

Bilaga 5 Normalkopplingsschema LBA fack 4

Bilaga 6 Verkligt naumlt

Ubas (kV) 11Sbas (MVA) 10

Ledningar (kabel) En-ledare triangel

Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [LBA-097_MSP 11000] 3 [LBA-049_MSP 11000] AXCEL 39525 202 06464 031 01967265 00000003 0000190381 00534215 00162584 0002303604 3 [LBA-049_MSP 11000] 4 [LBA-050_MSP 11000] AXCEL 39525 183 05856 031 01782226 00000003 0000172473 00483967 00147291 0002086929 4 [LBA-050_MSP 11000] 5 [LBA-070_MSP 11000] AXCEL 32510 076 0912 038 00907292 000000019 453646E-05 00753719 00074983 0000548912 5 [LBA-070_MSP 11000] 6 [LBA-093_MSP 11000] AXCEL 15016 0745 0477545 041 00959599 000000023 538312E-05 00394665 00079306 0000651357 6 [LBA-093_MSP 11000] 7 [LBA-098_MAP 11000] AXCEL 32510 076 0912 038 00907292 000000019 453646E-05 00753719 00074983 0000548912 7 [LBA-098_MAP 11000] 8 [LBA-053_MSP 11000] AXCEL 32510 066 0792 038 00787911 000000019 393956E-05 00654545 00065117 0000476686

6775

LBA -Fack 4 Luftledning

Ledningar (Luftldning) Fasplacering horisontell

Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu) 2 [LBA-097_MSP 11000] 3 [LBA-049_MSP 11000] FeAl 99 202 067872 1126 07145615 61E-09 387107E-06 00560926 00590547 4684E-05 3 [LBA-049_MSP 11000] 4 [LBA-050_MSP 11000] FeAl 99 183 061488 1126 06473503 61E-09 350696E-06 00508165 00535 424342E-05 4 [LBA-050_MSP 11000] 5 [LBA-070_MSP 11000] FeAl 31 076 08132 1173 02800667 61E-09 145644E-06 00672066 0023146 17623E-05 5 [LBA-070_MSP 11000] 6 [LBA-093_MSP 11000] FeAl 49 0745 049915 1173 02745391 61E-09 14277E-06 00412521 00226892 172751E-05 6 [LBA-093_MSP 11000] 7 [LBA-098_MAP 11000] FeAl 31 076 08132 1173 02800667 61E-09 145644E-06 00672066 0023146 17623E-05 7 [LBA-098_MAP 11000] 8 [LBA-053_MSP 11000] FeAl 31 066 07062 1173 02432158 61E-09 126481E-06 00583636 00201005 153041E-05

6775

Bilaga 6 forts

Transformatorer

Maumlrkeffekt (MVA) Kopplingsart Maumlrksp (kV) er () ex () ez () R (ohm) X (ohm) R (pu) X (pu)

1 [LBA-097_LSP 04200] 2 [LBA-097_MSP 11000] 0315 Dyn 11 11 114 412 4274809937 438 1583 036 131 3 [LBA-049_MSP 11000] 301 [LBA-049_LSP 04200] 01 Dyn 11 11 145 373 4001924537 17545 45133 145 373 4 [LBA-050_MSP 11000] 401 [LBA-050_LSP 04000] 02 Dyn 11 11 13 378 3997299088 7865 22869 065 189 5 [LBA-070_MSP 11000] 501 [LBA-070_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 6 [LBA-093_MSP 11000] 601 [LBA-093_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 7 [LBA-098_MAP 11000] 701 [LBA-098_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 8 [LBA-053_MSP 11000] 801 [LBA-053_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668

Belastningar

P (MW) Q (Mvar) Antal kunder (st)

LBA-097 00108 00044 6LBA-049 00497 0025 14LBA-050 00587 00232 15LBA-070 00356 00103 7LBA-093 00061 00029 2LBA-098 00127 00036 7LBA-053 00299 00063 9

Totalt 02035 00757 60

Bilaga 7 Resultaten fraringn det verkliga elnaumltet

Bilaga 7 forts

Laumlngd LBA (km) 667 Avskrivningstid led (aringr) 40 Avskrivningstid ledning (aringr) 60Antal kunder (st) 60

Luftledning (blank) Luftledning (belagd) KabelUtan reservkraft Med reservkraft Utan reservkraft Med reservkraft Utan reservkraft Med reservkraft Luft 20aringr+ kabel 40 aringr

Fasta kostnader

Investeringskostnad per km (krkm) (mellanspaumlnningsnaumltet) 173000 173000 205000 205000 250000 250000 250000Total investeringskostnad (kr) 1153910 1153910 1367350 1367350 1667500 1667500 1667500Kapitalkostnad 8 92313 92313 109388 109388 133400 133400 133400Aringrlig kostnad (kr) 31156 31156 36918 36918 45023 45023 30015

Underharingllskostnad (kraringr) 230782 230782 27347 27347 3335 3335 9916

Summa fast aringrlig kostnad (kraringr) 54234 54234 64265 64265 48358 48358 39931

Roumlrliga kostnader Avbrottsfrekvens (antal fel(100 km aringr)) 2 2 1333333333 1333333333 06 06 1066666667

F 12 (felfrekvens efter 12 timmar) 0000162 0000162 0000162 0000162F 24 (felfrekvens efter 24 timmar) 0000083 0000083 0000083 0000083F 48 (felfrekvens efter 48 timmar) 0000000 0000000 0000000 0000000F 72 (felfrekvens efter 72 timmar) 0000000 0000000 0000000 0000000

Avbrottsersaumlttning efter 12 timmar (krkund) 800 800 800 800Avbrottsersaumlttning efter 24 timmar (krkund) 1765 1765 1765 1765Avbrottsersaumlttning efter 48 timmar (krkund) 2719 2719 2719 2719Avbrottsersaumlttning efter 72 timmar (krkund) 4007 4007 4007 4007

Driftskostnad reservelverktimme och kund (krh) 625 625 625 625Fast kostnad elverk (transport osv) (krkund) 1320 1320 1320 1320

Drift timmar felkategori F 12 (h) 15 15 15 15Drift timmar felkategori F 24 (h) 36 36 36 36Drift timmar felkategori F 48 (h) 60 60 60 60Drift timmar felkategori F 72 (h) 100 100 100 100

Antalet fel per aringr som oumlverstiger 12 h i LBA-fack 4 (staringr) 000003 000002 000001Avbrottskostnad (kraringr) 221 531 148 354 066 223 283

Summa kostnader per aringr (kraringr) 5423598 5423908 6426693 6426899 4835816 4835973 3993390

Bilaga 8 Ekonomi

Bilaga 8 forts

DARWin driftstoumlrningsstatistik 2004 Svensk energi

12 kV 24 kV SummaSumma (75)Totalt antal drabbade kunder lt 3 min (st) 2640403 1011406 3651809 2738857Totalt antal fel lt 3 min (st) 2827 13923 16750

Totalt antal drabbade kunder 12 - lt 24 h (st) 383 61 444Totalt antal drabbade kunder gt 24 h (st) 200 28 228

Andel drabbade kunder 12 - lt 24 h 162E-04Andel drabbade kunder gt 24 h 832E-05

Andel drabbade kunder 12 - lt 24 h () 00122Andel drabbade kunder gt 24 h () 00062

Antal drabbade kunder per MSP fel lt 3minl (st) 21802

Bilaga 9 ABBs standardtransformatorer

16

52 Jordkabel

Jordkabel finns i en maumlngd olika utfoumlranden med olika tvaumlrsnittsarea och maumlrkspaumlnning vilka grovt kan delas in i en- och flerledarekabel De flesta lite groumlvre kablar har ledare som aumlr tillverkade av aluminium Hur mycket isolering en kabel har aumlr till stoumlrsta del beroende av kabelns maumlrkspaumlnning houmlgre maumlrkspaumlnning ger groumlvre isolering I bild 54 visas en treledar mellanspaumlnningskabel med maumlrkspaumlnningen 12 kV i genomskaumlrning

Bild 54 Treledar mellanspaumlnningskabel i genomskaumlrning (Elektroskandia 2006)

521 Kapacitiv generering i kabelnaumlt

Kablar genererar precis som luftledningar en saring kallad distribuerad kapacitans laumlngs hela sin straumlckning mellan dels varje fasledare och skaumlrmen dels mellan respektive fasledare Kabels kapacitanser kan precis som en luftledning delas in i egen- samt oumlmsesidig kapacitans Som framgaringr av bild 54 ovan aumlr avstaringndet mellan fasledarna och det jordande houmlljet runt kabeln avsevaumlrt mycket mindre aumln foumlr en luftledning Detta leder till att egenkapacitansen fraringn en kabel aumlr betydligt mycket houmlgre aumln foumlr en luftledning med samma tvaumlrsnittsarea och spaumlnning Daumlremot aumlr den oumlmsesidiga kapacitansen som genereras mellan fasledarna i en treledar mellanspaumlnningskabel lika med noll eftersom ledarnas inre ledande skiktet har samma spaumlnningspotential som skaumlrmen d v s noll Mellanspaumlnningskabelns kapacitanser visas i bild 55 nedan

Bild 55 Kapacitanser i en- och tre-ledar kabel

17

Foumlr en enledarkabel med omgivande skaumlrm eller en treledarkabel med skaumlrm runt varje ledare ges kapacitansen av foumlljande samband (Kraftkabelhandboken) Kapacitansen C aumlr i detta fall lika med driftkapacitansen Cd

d

DkC

ln

εsdot= [ ]kmFmicro (52)

Daumlr k aumlr en konstant med vaumlrdet 00556 ε aumlr det relativa isolermaterialets dielektriska konstant foumlr det isolerande skiktet mellan ledare och skaumlrm Konstanten ε aumlr beroende av vilket material isolerskiktet aumlr tillverkat av I de kabeltyper som anvaumlnds mest i dag aumlr de vanligaste isolermaterialen PEX och PVC vilka har konstanten ε = 23 respektive ε =50 I de beraumlkningar som aumlr gjorda i denna rapport har uteslutande kabel med PEX isolering anvaumlnts Foumlr en treledar kabel daumlr respektive ledare saknar individuell skaumlrm eller inre ledande skikt se bild 54 aumlr det svaringrare att raumlkna ut C och Cd Kapacitanserna aumlr i dessa fall inte lika Foumlr att enklare kunna faststaumllla Cd maringste delkapacitanserna foumlrst maumltas i kabeln Naumlr detta goumlrs delas foumlrst kapacitanserna upp i delkapacitanser Crsquo och Crsquorsquo som maumlts paring foumlljande saumltt Delkapacitansen Crsquo maumlts mellan en fasledare och de oumlvriga fasledarna som aumlr foumlrbundna med skaumlrmen och daumlr Crsquo motsvarar

oumle CCC sdot+= 2 [ ]kmFmicro (53) Daumlrefter foumlrbinds alla tre ledarna med varandra och daring maumlts delkapacitansen Crsquorsquo mellan ledarna och skaumlrmen och daumlr Crsquorsquo motsvarar

eCC sdot= 3 [ ]kmFmicro (54) Naumlr baringda delkapacitanserna aumlr givna kan sedan driftkapacitansen Cd beraumlknas enligt

oumled CCC sdot+= 3 [ ]kmFmicro (55) Driftkapacitansen foumlr mellanspaumlnningskablar aumlr i de flesta fallen uppmaumltt och redovisad av kabeltillverkaren

18

53 Tillskott och foumlrluster i ledningar

Foumlr att foumlrstaring hur en ledning fungerar aumlr det laumlmpligt att som modell anvaumlnda ett ersaumlttningsschema vilken visar vilka parametrar som aumlr av betydelse och maringste tas i beaktande vid elektriska beraumlkningar Ersaumlttningsschemat foumlr en ledning visas i bild 56 nedan

531 Ersaumlttningsschema

Bild 56 Ersaumlttningsschema

I bild 56 ovan ser man en generator som genererar elektrisk energi och sedan oumlverfoumlr denna till en belastning via en ledning som aumlr ansluten mellan de baringda objekten

532 Parametrar i ersaumlttningsschema

Ur elektrisk synvinkel bestaringr en ledning av en resistans R och en reaktans X Dessa storheter beror paring ett antal olika parametrar som visas i sambanden (56) och (57) nedan (Kraftkabelhandboken)

ARledning

ρ= [ ]kmΩ (56)

daumlr ρ resistiviteten kmmm 2sdotΩ A ledarens tvaumlrsnittsarea 2mm

LfX ledning sdotsdotsdot= π2 [ ]kmΩ (57)

daumlr f frekvensen Hz L induktansen kmH

19

Foumlr en given ledning finns baringde ρ och L angivna i ledningstabeller Ett annat samband som anvaumlnds vid elektriska beraumlkningar aumlr susceptansen B som beraumlknas enligt sambandet (58) nedan

lCfBledning sdotsdotsdotsdot= π2 [ ]S (58) daumlr C kapacitansen kmF l ledningslaumlngden km Naumlr resistans reaktans och susceptans beraumlknas foumlr olika komponenter aumlr det viktigt att beraumlkningen goumlrs vid samma spaumlnning och frekvens Foumlr samtliga beraumlkningar i rapporten aumlr spaumlnningen 11 kV och frekvensen 50 Hz Mellan ledningen och marken alternativt skaumlrmen i en kabel bildas en kondensator som ger upphov till en reaktiv effekt naumlr ledningen aumlr spaumlnningssatt Denna reaktiva effekt kommer att ge ett tillskott i anlaumlggningen som maringste tas om hand Detta aumlr vanligtvis inget problem under normal drift daring anlaumlggningen aumlr ansluten till ett starkt oumlverliggande naumlt som paring ett enkelt saumltt kan ta hand om detta reaktiva tillskott Kopplas oumlverliggande naumlt bort och ersaumltts med ett mobilt reservkraftverk kommer detta ensamt vara tvunget att hantera det eventuella reaktiva oumlverskottet Det kapacitiva bidrag en ledning genererar ges ur foumlljande samband (Petterson och Blomqvist 1986)

21 CCC QQQ += [ ]var (59) daumlr

1CQ aumlr det kapacitiva bidraget fraringn den foumlrsta halvan av ledningen

2CQ aumlr det kapacitiva bidraget fraringn den sista halvan av ledningen Dessa storheter kan beraumlknas med sambanden (510) och (511) som foumlljer nedan (Petterson och Blomqvist 1986)

211 2

2 UC

fQC sdotsdotsdotsdot= π [ ]var (510)

222 2

2 UC

fQC sdotsdotsdotsdot= π [ ]var (511)

daumlr f frekvensen Hz C kapacitansen F

1U inmatningsspaumlnningen V

2U utmatningsspaumlnningen V

20

533 Aktiva och reaktiva foumlrluster i ledningar

Varje ledning inneharingller en resistans och en reaktans vilka ger upphov till aktiva och reaktiva foumlrluster Eftersom dessa foumlrluster tillkommer utoumlver sjaumllva lasten behoumlver dessa adderas foumlr att faring de totala aktiva och reaktiva effekterna Det aumlr dessa foumlrluster plus sjaumllva lasten som det mobila reservkraftverket maringste klara av att hantera De aktiva och reaktiva foumlrlusterna beraumlknas genom sambanden (512) och (513) nedan

2

2

22

2

2

2

minussdot+

sdot=

U

QQR

U

PRP C

LedningLedningf [ ]W (512)

( )21

2

2

22

2

2

2CC

CLedningLedningf QQ

U

QQX

U

PXQ +minus

minussdot+

sdot= [ ]var (513)

daumlr R resistansen Ω X reaktansen Ω Foumlr att faring en indikation paring hur stora tillskott ocheller foumlrluster som uppstaringr i en ledning goumlrs en beraumlkning foumlr en kabel respektive luftledning enligt angivna data nedan

Tabell 51 Inparametrar foumlr jaumlmfoumlrelse av tillskottfoumlrluster i ledningsnaumlt Luftledning (Al) Kabel (Al)

Spaumlnning (V) 11000 11000 Tvaumlrsnittsarea (mm2) 99 95 Ledningslaumlngd (km) 10 10 Aktivt effektuttag (kW) 50 50 Effektfaktor vid last 085 085 Kapacitans (microFkm) 0009 033 Ledningsresistans (Ωkm) 02855 02975 Ledningsreaktans (Ωkm) 1085 09739

Anvaumlnds vaumlrdena fraringn tabell 51 i sambanden 510 511 512 513 och ingen haumlnsyn tas till spaumlnningsfall i ledningen kan de aktiva respektive reaktiva foumlrlusterna beraumlknas Beraumlkningarna aumlr gjorda i Matlab och beraumlkningskoden finns i bilaga 2 Resultaten presenteras i tabell 52 nedan

Tabell 52 Resultat av jaumlmfoumlrelse mellan luftledning och kabel Luftledning (Al) Kabel (Al)

Reaktiv last (kvar) 310 310 Aktiva foumlrluster (kW) 0083 0086 Reaktiva foumlrluster (kvar) -333 -12542 Reaktivt netto (kvar) 2767 -9442

21

Som kan ses i tabell 52 behoumlver reservelverket generera 2767 kvar i fallet med luftledning medan i fallet med kabel kommer ett oumlverskott paring 9442 kvar att skapas Detta reaktiva oumlverskott kommer ha en motsatt riktning i foumlrharingllande till den aktiva effekten d v s tillbaka i mot reservelverket Detta reaktiva oumlverskott maringste saringledes tas om hand av reservelverket

534 Konsekvenser foumlr mobil reservkraft

Som kan ses utifraringn resultaten i tabell 52 ovan aumlr de aktiva foumlrlusterna i baringde luftledning och kabel relativt smaring Eftersom dessa foumlrluster aumlr smaring kommer de inte belasta ett mobilt reservelverk saumlrskilt mycket i foumlrharingllande till den last som kunderna tar ut Jaumlmfoumlrs de reaktiva foumlrlusterna som en tio kilometers mellanspaumlnningsledning ger upphov till med de aktiva foumlrlusterna aumlr de foumlrstnaumlmnda foumlrlusterna betydligt houmlgre Beroende paring om elnaumltet aumlr uppbyggt av luftledning eller kabel kommer detta faring vaumlldigt skilda konsekvenser foumlr det mobila reservkraftverk som ska leverera elenergi till den bortkopplade anlaumlggningen Jaumlmfoumlrs de reaktiva foumlrlusterna i luftledningen med kabeln kan det enkelt konstateras att luftledningen endast tillfoumlr en mindre del av den reaktiva effekt som reservkraftverket annars hade faringtt producera Kabeln kommer daumlremot att generera en avsevaumlrt mycket stoumlrre maumlngd reaktiv effekt aumln luftledningen I ovanstaringende exempel genererar kabeln drygt 37 garingnger mer reaktiv effekt aumln luftledningen Detta betyder att reservkraftverket maringste kunna konsumera detta oumlverskott av reaktiv effekt som kabeln genererar Det aumlr saringledes en foumlrutsaumlttning att det mobila reservelverket kan konsumera det reaktiva oumlverskott som inte tas ut av kunderna Kan inte det mobila reservkraftverket konsumera reaktiv effekt kommer det reaktiva effektuttaget hos kund vara en begraumlnsande faktor foumlr moumljlig ledningslaumlngd

22

6 Transformatorer Transformatorer kan ur elektrisk synvinkel ses som en resistans R och en reaktans X paring samma saumltt som en ledning Foumlr att beraumlkna transformators resistans och reaktans behoumlvs uppgifter om de procentuella resistans respektive reaktansspaumlnningsfallet er ex Dessa kan enkelt tas fram foumlr en specifik transformator i t ex Facilplus spatialE som aumlr EON Elnaumlts naumltinformationssystem Oumlnskas daumlremot generella vaumlrden foumlr en transformator kan ABBs tabell foumlr standardtransformatorer anvaumlndas vilken visas i bilaga 9 I ABBs tabell aumlr endast den procentuella kortslutningsspaumlnningen ek given och den beraumlknas enligt samband 61 nedan

22xrk eee += [ ] (61)

Anledningen till att endast ek aumlr angiven aumlr att procentuella kortslutningsresistansen er alltid aumlr relativt liten i foumlrharingllande till procentuella kortslutningsreaktansen ex och daring goumlrs ofta approximationen er = 0 vilket ger ex asymp ek Foumlr att sedan beraumlkna kortslutningsresistansen RT och kortslutningsreaktansen XT anvaumlnder man sambanden 62 och 63 nedan (Petterson och Blomqvist 1986)

n

nrT

S

UeR

2

100sdot= [ ]Ω (62)

n

nxT

S

UeX

2

100sdot= [ ]Ω (63)

daumlr Un den huvudspaumlnning som transformatorresistansen haumlnfoumlrs till kV Sn transformatorns maumlrkeffekt MVA

62 Foumlrluster i en transformator

En distributionstransformator ger upphov till tre olika typer av foumlrluster

bull Tomgaringngsfoumlrluster ][WPtomgaringng bull Belastningsfoumlrluster ][WPbelastning bull Reaktiva foumlrluster [var]foumlrlustQ

Dessa foumlrluster beskrivs under respektive rubrik nedan

621 Tomgaringngsfoumlrluster

Tomgaringngsfoumlrlusterna i en transformator aumlr helt oberoende av den anslutna lasten Dessa beror istaumlllet helt paring transformatorns storlek desto stoumlrre transformator desto stoumlrre tomgaringngsfoumlrluster En tillaumlmpbar tumregel aumlr att tomgaringngsfoumlrlusterna aumlr i storleksordningen 02 procent utav transformatorns maumlrkeffekt (Lindahl 2006) Foumlr en transformator med maumlrkeffekten 200 kVA kommer saringledes tomgaringngsfoumlrlusterna vara

23

WPtomgaringng 4002000000020 =sdot=

Tomgaringngsfoumlrlusterna aumlr saring smaring i foumlrharingllande till transformatorns maumlrkeffekt att de i maringnga sammanhang antas vara foumlrsumbara

622 Belastningsfoumlrluster

Belastningsfoumlrlusterna i en transformator beror av hur stor belastningsgraden aumlr En tumregel aumlr att vid full last aumlr belastningsfoumlrlusterna i storleksordningen 1 procent av transformatorns maumlrkeffekt (Lindahl 2006) Foumlr en transformator med maumlrkeffekten 200 kVA kommer saringledes belastningsfoumlrlusterna att vara

WPbelastning 2000200000010 =sdot=

Aumlven belastningsfoumlrlusterna aumlr foumlrharingllandevis smaring jaumlmfoumlrt med transformatorns maumlrkeffekt Som har naumlmnts tidigare goumlrs ibland approximationen ex asymp ek och er = 0 vilket betyder att ingen haumlnsyn tas till de aktiva foumlrlusterna utan enbart till de reaktiva foumlrlusterna

623 Reaktiva foumlrluster

De stoumlrsta och inte foumlrsumbara foumlrlusterna i en transformator aumlr de reaktiva foumlrlusterna Naumlr dessa foumlrluster beraumlknas antas tomgaringngsfoumlrlusterna vara foumlrsumbara och att transformatorn aumlr fullt belastad Belastningsfoumlrlusterna antas vara 1 procent utav transformatorns maumlrkeffekt vilket ger en foumlrlust paring 2000 W enligt tidigare beraumlkning Foumlr att kunna beraumlkna de reaktiva foumlrlusterna foumlr en 200 kVA transformator behoumlvs uppgifter om re och xe Dessa aumlr haumlmtade fraringn en standard 200 kVA transformator hos EON Elnaumlt

Foumlrharingllandet ggre

e

r

x 331783

asymp= visar sedan hur stora de reaktiva foumlrlusterna aumlr i

foumlrharingllande till de aktiva foumlrlusterna I detta fall aumlr de reaktiva foumlrlusterna cirka tre garingnger stoumlrre aumln de aktiva foumlrlusterna De reaktiva foumlrlusterna i en 200 kVA transformator aumlr daumlrmed i storleksordningen

var600020003 kQ foumlrlust =sdotasymp Detta betyder att den reaktiva foumlrlusten i en 200 kVA transformator aumlr cirka 3 procent av dess maumlrkeffekt (Johansson 2006)

24

7 Det mobila reservkraftverket De mobila reservkraftverk som aumlr taumlnkta att anvaumlndas i mellanspaumlnningsnaumltet aumlr i storleksordningen 100-800 kVA daumlr de flesta aumlr utrustade med en synkrongenerator Teoretiskt innebaumlr detta bland annat att generatorns foumlrmaringga att producera alternativt konsumera reaktiv effekt kan styras Ska generatorn leverera reaktiv effekt till elnaumltet ska I m gt Im0 och kallas daring foumlr oumlvermagnetiserad medan om den ska konsumera reaktiv effekt ska I m lt Im0 och kallas daring foumlr undermagnetiserad Rent praktiskt styrs magnetiseringsstroumlmmen av generatorns spaumlnningsregulator som i sin tur maumlter naumltspaumlnningen (Alfredsson och Cronqvist 1996) Ses detta ur en teoretisk synvinkel bestaumlms magnetiseringsbehovet av sambandet 71 nedan

0m

m

n

r

I

I

U

E= (71)

daumlr Er inducerad emk (fas till jord) V Un generatorns maumlrkspaumlnning V I bild 71 visas ovanstaringende storheter i en schematisk bild oumlver en synkrongenerator

Bild 71 Schematisk bild oumlver en synkrongenerator

Den aktiva effekten P i en synkronmaskin paringverkas inte av aumlndringar som t ex naumltspaumlnningsvariationer eller variationer av emkn utan bestaumlms av den mekaniska axeleffekten som motorn levererar Den aktiva effekten beraumlknas med hjaumllp av samband 72 nedan

d

fr

X

UEP

Θsdotsdotsdot=

sin3 [ ]W (72)

Som tidigare naumlmnts kommer den inducerade emkn Er att foumlraumlndras daring magnetiseringsstroumlmmen Im varieras Foumlr att foumlrhindra att den aktiva effekten P foumlraumlndras samtidigt som magnetiseringsstroumlmmen Im varieras kommer samtidigt belastningsvinkeln Θ att aumlndras

25

Naumlr det gaumlller den reaktiva effekten Q saring aumlr den vid en konstant naumltspaumlnning till stor del beroende av den inducerade emk Er men aumlven till en mindre del av den aktiva effektens storlek Denna ger upphov till en del av den reaktiva spaumlnningen (XdIa) vilken svarar direkt mot den aktiva stroumlmmen Iacosφ och denna kraumlver en viss reaktiv effekt Den reaktiva effekten beraumlknas genom samband 73 nedan

d

fr

d

f

X

UE

X

UQ

Θsdotsdotsdotminus

sdot=

cos33 2

[ ]var (73)

daumlr Qlt0 oumlvermagnetisering Qgt0 undermagnetisering Foumlr att se hur alla storheter haumlnger samman visas tvaring olika visardiagram i bild 72 ett foumlr oumlvermagnetisering och ett foumlr undermagnetisering I baringda visardiagrammen aumlr statorstroumlmmen Ia riktstorhet (Alfredsson och Cronqvist 1996)

Bild 72 Visardiagram foumlr oumlver- respektive undermagnetisering

Foumlr en synkrongenerator finns det ett antal begraumlnsningar naumlr det gaumlller dess foumlrmaringga att producera och konsumera effekt Dessa begraumlnsningar aumlr naturligtvis vaumlsentliga att kaumlnna till innan ett reservelverk kopplas in och ensamt ska foumlrse en anlaumlggning med elenergi Naumlr det gaumlller synkrongeneratorer finns det fyra stabilitetsgraumlnser som generatorn maringste haringlla sig inom foumlr att generatorn ska fungera paring avsett vis (Samuelsson 2006) De fyra stabilitetsgraumlnserna aumlr

1 Rotorns uppvaumlrmningsgraumlns bestaumlmmer |E|max 2 Statorns uppvaumlrmningsgraumlns bestaumlmmer |S|max och |IA|max 3 Motorns maximala axeleffekt bestaumlmmer Pmax 4 Generatorns laumlgsta magnetisering bestaumlmmer |E|min

Foumlr att aringskaringdliggoumlra hur ovanstaringende stabilitetsgraumlnser paringverkar generatorns effektgraumlnser har dessa ritats in i ett saring kallat kapabilitetsdiagram Detta visas i bild 73 nedan

26

Bild 73 Kapabilitetsdiagram foumlr en synkrongenerator

I bild 73 ovan visar den markerade ytan arbetsomraringdet foumlr generatorn Begraumlnsningslinjerna ett och tvaring aumlr satta foumlr att inte temperaturen i rotor respektive stator ska bli foumlr houmlga och foumlrstoumlra generatorn Som kan ses i bild 73 ovan begraumlnsar dessa baringde generatorns moumljlighet till att leverera aktiv respektive reaktiv effekt samt att absorbera reaktiv effekt utanfoumlr det markerade omraringdet Skaumlrningspunkten mellan begraumlnsningslinje ett och tvaring anger normalt generatorns maumlrkdriftdata naumlr det gaumlller levererad aktiv- och reaktiv effekt Anledningen aumlr att dessa baringda linjers skaumlrningspunkt motsvarar ett optimum foumlr levererad aktiv- och reaktiv effekt Begraumlnsningslinje tre markerar den maximala aktiva effekt motorn kan laumlmna paring axeln som sammankopplar motor och generator Den fjaumlrde och sista begraumlnsningslinjen visar generatorns laumlgsta magnetisering foumlr att kunna fasas paring elnaumltet Aumlr magnetiseringen laumlgre riskeras ett saring kallat ur fas-fall farings vilket betyder att generatorn inte kommer arbeta vid samma faslaumlge som det elnaumlt den ansluts till Arbetar inte generatorn vid samma faslaumlge som elnaumltet maringste den kopplas bort och kommer saringledes inte att tillfoumlra naringgon elenergi till det anslutna elnaumltet vilket aumlr dess normala uppgift Naumlr ett mobilt reservkraftverk ansluts till ett elnaumlt och ensamt ska foumlrse anlaumlggningen med elenergi aumlr det viktigt att den aktiva och reaktiva effekten aldrig kommer utanfoumlr det markerade omraringdet i bild 73 Skulle detta haumlnda kommer med stoumlrsta sannolikhet reservkraftverkets effektskydd loumlsa ut med resultatet att elleveransen upphoumlr omedelbart ABB som aumlr en av landets ledande tillverkare av reservkraftverk har ett stoumlrre utbud av olika storlekar och modeller men anvaumlnder enbart synkrongeneratorer fraringn Stamford Dessa generatorer aumlr inte konstruerade foumlr att kunna absorbera reaktiv effekt De generatorer som levereras med reservkraftverken fraringn ABB i dag kan alltsaring

27

enbart arbeta med induktiva laster vilket betyder att ledningen inte faringr generera mer reaktiv effekt aumln vad lasten konsumerar (Hagelin 2006) Detta kommer saringledes att bli viktigt att taumlnka paring naumlr en liten last tillsammans med en laumlngre mellanspaumlnningskabel ansluts till ett reservkraftverk och ensamt ska foumlrse anlaumlggningen med elenergi Skulle kabeln generera mer reaktiv effekt aumln vad kunderna foumlrbrukar innebaumlr det att generatorn hamnar i den nedre halvan i bild 73 vilket innebaumlr att generatorn maringste konsumera reaktiv effekt Detta betyder att laringnga mellanspaumlnningskablar tillsammans med smaring effektuttag kommer bli en begraumlnsande faktor vid oumlverfoumlring av reservkraft i mellanspaumlnningelnaumltet

28

8 Beraumlkning av effektbehov och ledningslaumlngd Foumlr att faring en uppfattning om hur laringnga straumlckor elenergin fraringn reservkraftverken kan oumlverfoumlras presenteras i detta kapitel tvaring olika fall dels ett generellt dels ett verkligt naumlt Anledningen till att denna uppdelning aumlr gjord aumlr foumlr att foumlrst se hur laumlngden paring mellanspaumlnningsledningen paringverkar det mobila reservelverket generellt Det verkliga naumltet kommer sedan att ge en indikation paring hur det skulle se ut i ett naumlt daumlr vinsten hade varit stor om man kunde oumlverfoumlra reservkraften i mellanspaumlnningsnaumltet Foumlr att kunna goumlra noumldvaumlndiga beraumlkningar har tre olika program anvaumlnts Facilplus Spartial Excel och PSSE

81 Beraumlkningsprogram program

811 Facilplus Spatial

Facilplus Spatial aumlr ett naumltinformationssystem som anvaumlnds inom energibranschen och aumlr framtaget av ABB och Digpro AB Systemet finns i flera olika utfoumlrande beroende paring vad det ska anvaumlndas till Flera elnaumltsfoumlretag daumlribland EON Elnaumlt anvaumlnder sig av detta system som heter Facil SpatialE I systemet finns ett antal olika digitala kartor daumlr alla komponenter aumlr inritade enligt sina verkliga koordinater Paring EON Elnaumlt aumlr aumlven systemet kopplat till driftoumlvervakningssystemet Eldorado och affaumlrssystemet SAP I och med kopplingen till SAP finns noumldvaumlndiga kunduppgifter som t ex var kunden aumlr ansluten samt hur stor elfoumlrbrukningen aumlr per aringr Effektberaumlkning I Facilplus finns moumljligheten att goumlra effektberaumlkningar foumlr t ex en naumltstation Detta kan goumlras i och med att energifoumlrbrukningen per aringr finns att tillgaring via SAP Naumlr energifoumlrbrukningen per aringr aumlr kaumlnd kan belastningen P approximativt beraumlknas genom att anvaumlnda Velanders metod (Petterson och Blomqvist 1986)

WkWkPVelander sdot+sdot= 21 [ ]kW (81)

daumlr W energiuttaget aringrkWh k1 konstant k2 konstant Konstanterna k1 och k2 aumlr erfarenhetsmaumlssigt erharingllna konstanter som varierar mellan olika belastningar som beraumlknas med hjaumllp av maumltningar i befintligt elnaumlt I bilaga 1 visas EON Elnaumlts samtliga Velander konstanter foumlr alla deras kundkategorier Foumlr att sedan beraumlkna den reaktiva effekten Q anvaumlnds samband 82 nedan

ϕtansdot= PQ [ ]vark (82)

daumlr φ beraumlknas med hjaumllp av effektfaktorn cos φ som aumlr uppskattad foumlr olika typer kunder och varierar mellan 085-098 som kan ses i bilaga 1

29

812 Excel

Foumlr att se hur ett elnaumlt kommer att paringverka ett reservkraftverk behoumlver ett antal parametrar beraumlknas och det goumlrs i Excel I och med att elnaumltet till viss del aumlr foumlrenklat goumlrs endast beraumlkningar foumlr mellanspaumlnningsledningar och transformatorer Ledningar De parametrar som behoumlver beraumlknas foumlr mellanspaumlnningsledningarna aumlr resistansen Rledning reaktansen Xledning och susceptansen Bledning Hur dessa beraumlkningar aumlr gjorda visas i kapitel 53 Transformatorer Foumlr transformatorer behoumlvs enbart vaumlrde paring dess resistans RT och reaktans XT beraumlknas Hur dessa beraumlkningar aumlr gjorda visas i kapitel 6

813 Beraumlkningar PSSE

PSSE aumlr ett planeringsprogram foumlr elektrisk oumlverfoumlring som aumlr framtaget och utvecklat av Siemens PTI Foumlrsta utgaringvan av programmet kom 1976 och i dag anvaumlnds det i 123 laumlnder vaumlrlden oumlver (Siemens PTI 2006) Programmet har anvaumlnts till att rita upp och beraumlkna baringde verkliga och generella elnaumlt foumlr att paring ett tydligt saumltt kunna se hur laumlngden paring mellanspaumlnningsledningarna paringverkar ett mobilt reservkraftverk Naumlr beraumlkningar i PSSE goumlrs behoumlver en resistans R en reaktans X och en susceptans B anges foumlr varje ledning medan det raumlcker med en resistans och en reaktans foumlr transformatorerna Alla storheter maringste sedan goumlras om till enheten per unit (PU) Detta goumlrs enligt sambanden 83 84 85 nedan

2bas

basUP

U

SRR sdot= Ω [ ]UP (83)

2bas

basUP

U

SXX sdot= Ω [ ]UP (84)

2bas

basSUP

U

SBB sdot= [ ]UP (85)

Tillsammans med ledningarnas och transformatorernas inparametrar laumlggs lasten in paring laumlmplig skena Programmet aumlr uppbyggt saring att alla inparametrar anges i en sk sav-fil daumlr all data finns Till detta kopplas en schematisk bild daumlr elnaumltet ritas upp en sk sld-fil Naumlr sedan programmet ska utfoumlra beraumlkningarna saring synkroniseras de baringda filerna med varandra och resultaten presenteras i den schematiska bilden

30

Reaktivt effekttutag vid olika laster

-100

-80

-60

-40

-20

0

20

40

60

80

100

120

2 4 6 8 10

Ledningslaumlngd (km)

Reakti

vt

eff

ektu

ttag

(kvar)

Luftlednig P=150 kW

Kabel P=150 kW

Kabel P=100 kW

Kabel P=50 kW

82 Generellt elnaumlt

Foumlr att faring en god uppfattning om hur stort geografiskt omraringde ett mobilt reservkraftverk med varierande storlek kan hantera foumlr en given belastning har ett generellt elnaumlt anvaumlnts Det generella elnaumltet aumlr uppbyggt i PSSE enligt bild 81 nedan

Bild 81 Generellt elnaumlt uppbyggt i PSSE

Som kan ses i bild 81 ovan bestaringr det generella elnaumltet av en matande respektive en mottagande naumltstation som foumlrbinds med en mellanspaumlnningsledning I den matande naumltstationen har en relativt stor transformator installerats saring att den inte kommer att bli en begraumlnsande faktor I den mottagande naumltstationen aumlr transformatorn dimensionerad foumlr att klara lasten Som tidigare visats i rapporten aumlr det laumlngden paring mellanspaumlnningsledningen som kommer att spela en stor roll daring den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckningen ska bestaumlmmas Foumlr att tydligt visa storleksskillnaden i det kapacitiva bidrag som en kabel ger upphov till jaumlmfoumlrt med en luftledning har ovanstaringende naumlt ritats upp i PSSE Foumlr att PSSE ska kunna utfoumlra beraumlkningarna behoumlver ett antal parametrar matas in i programmet Dessa har beraumlknats i ett Excel-blad som visas i bilaga 3 Eftersom det mobila reservkraftverket inte kan absorbera reaktiv effekt aumlr den aumlr moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan dels beroende av hur mycket reaktiv effekt ledningen genererar dels hur stort det reaktiva effektuttaget ur anlaumlggningen aumlr Detta betyder att desto houmlgre reaktiva effektuttaget aumlr desto laumlngre aumlr moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan I exemplet nedan har den aktiva lasten satts till 50 100 respektive 150 kW och med en effektfaktor lika med 085 Resultaten fraringn beraumlkningarna visas i bild 82 nedan

Bild 82 Belastningsstorlekens inverkan paring den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan

31

Enligt EON Elnaumlts indelning av kundkategorier som presenteras i bilaga 1 kan det utlaumlsas att effektfaktorn foumlr de olika kundkategorierna varierar mellan 085 ndash 098 Genom att anvaumlnda effektfaktorn 085 som i exemplet ovan kommer lasten foumlrbruka relativt mycket reaktiv effekt vilket betyder att den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan kommer att bli laringng Hade daumlremot effektfaktorn 098 anvaumlnts skulle lasten i princip inte foumlrbruka naringgon reaktiv effekt alls vilket skulle minska den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan radikalt Anvaumlndandet av effektfaktorn 085 ger saringledes det mest gynnsamma fallet Hur stor inverkan effektfaktorn har paring den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan visas i bild 83 Raumlkneexemplet aumlr utfoumlrt paring samma saumltt som exemplet ovan foumlr kabeln med belastningen 50 kW Den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan har istaumlllet beraumlknats foumlr fyra olika effektfaktorer 085 090 095 och 098

Reaktivt effektuttag vid cos fi variation foumlr en kabel med belastningen 50 kW

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

1 2 3 4

Ledningslaumlngd (km)

Reati

vt

eff

ektu

ttag

(kvar)

cos fi=085

cos fi=090

cos fi=095

cos fi=098

Bild 83 Effektfaktorns inverkan paring den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan

821 Konsekvenser foumlr reservkraft

Som tydligt kan ses i bild 82 kommer kabeln generera avsevaumlrt mycket mer reaktiv effekt aumln luftledningen och daumlrmed minska den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan Det kan konstateras att storleken paring lasten och effektfaktorn kommer spela en stor roll daring den maximala oumlverfoumlringsstraumlckan foumlr kabeln ska bestaumlmmas Daumlrmed aumlr det svaringrt att ange naringgon generell laumlngdbegraumlnsning foumlr kabelalternativet men aumlr lasten saring laringg som 50 kW med effektfaktorn 085 kommer den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan vara mindre aumln tre kilometer Daumlremot foumlr luftledningen som endast genererar en liten maumlngd reaktiv effekt kommer inte storleken paring lasten och effektfaktorn vara avgoumlrande foumlr den maximala oumlverfoumlringsstraumlckan Med tanke paring att reservelverken fraringn ABB inte kan ta hand om naringgot reaktivt oumlverskott aumlr det sjaumllvklart av stor vikt att mellanspaumlnningsledningen inte genererar mer reaktiveffekt aumln vad lasten konsumerar Av detta generella exempel kan slutsatsen dras att smaring reaktiva uttag i kombination med laringnga mellanspaumlnningskablar kan komma begraumlnsa oumlverfoumlringsstraumlckan avsevaumlrt jaumlmfoumlrt med mellanspaumlnningsluftledningar

32

83 Verkligt elnaumlt

Foumlr att faring en ungefaumlrlig uppfattning om hur stort geografiskt omraringde ett mobilt reservkraftverk kan hantera foumlr en given belastning har aumlven beraumlkningar utfoumlrts foumlr ett verkligt naumlt Anledningen till detta aumlr att faring saring stor verklighetsfoumlrankring som moumljligt De mobila reservkraftverk som aumlr taumlnkta att anvaumlndas aumlr i storleksordningen 100 ndash 800 KVA vilket betyder att baringde lastuttaget och oumlverfoumlringsstraumlckan kommer att bli begraumlnsad Det verkliga elnaumltet kommer att ge en indikation paring hur det kan taumlnkas se ut i ett verkligt elnaumlt daumlr det reaktiva effektuttaget aumlr relativt litet och oumlverfoumlringsstraumlckan relativt laringng Eftersom de mobila reservkraftverken som aumlr taumlnkta att anvaumlndas aumlr relativt smaring effektmaumlssigt kommer de inte klara av de laster som farings i taumltorter om ett par naumltstationer kopplas samman De elnaumlt som kommer att ingaring i beraumlkningarna kommer daumlrfoumlr vara ett landsbygdsnaumlt daumlr belastningen aumlr laringg och utspridd oumlver ett stoumlrre geografiskt omraringde Det aumlr aumlven i landsbygd det aumlr mest intressant med reservkraft paring grund av avsaknaden av omkopplingsmoumljligheter Det elnaumlt som slutligen valdes i samraringd med Christer Eliasson naumltplanerare paring EON Elnaumlt var ett relativt nytt kabelnaumlt i Loumlnsboda (LBA) i nordoumlstra Skaringne daumlr EON Elnaumlt har foumlrberett ett par markstationer foumlr anslutning av mobil reservkraft (Eliasson 2006) Anledningen aumlr att belastningarna aumlr relativt smaring och foumlrdelade paring flera mindre transformatorstationer med litet stoumlrre inboumlrdes avstaringnd I ett saringdant naumlt som finns i LBA fack 4 kommer vinsten att bli stor om EON Elnaumlt endast behoumlver ansluta ett mobilt elverk istaumlllet foumlr sju Foumlr det utvalda kablade elnaumltet har beraumlkningar genomfoumlrts enligt den tidigare beskrivna beraumlkningsgaringngen Fraringn Facilplus har kartan med inritade ledningar och naumltstationer haumlmtas den visas i bilaga 4 Som kan ses paring kartan aumlr detta ett glesbyggdsomraringde med lite stoumlrre avstaringnd mellan naumltstationerna I bilaga 5 visas normalkopplingsschemat foumlr LBA fack 4 som tydligare visar hur naumltstationerna aumlr foumlrbundna med varandra I bilaga 6 visas det Excel-blad daumlr alla inparametrar som maringste anges i PSSE aumlr beraumlknade och sammanstaumlllda Naumlr beraumlkningen vaumll aumlr gjord i PSSE visas alla resultaten i de schematiska filerna se bilaga 7 Beraumlkningarna aumlr gjorda baringde foumlr elnaumltet saring som det ser ut i dag men aumlven paring samma elnaumlt daring all kabel ersatts med oisolerad samt isolerad luftledning med motsvarande ledningsarea Eftersom kapacitansen per kilometer aumlr i princip lika stor foumlr baringde oisolerad och isolerad luftledning kommer dessa anses vara likvaumlrdiga naumlr det gaumlller lednings reaktiva generering Baringda fallen har samma totala ledningslaumlngd vilken aumlr 6775 meter men som har naumlmnts tidigare skiljer luftledning sig aringt jaumlmfoumlrt med kabel daring det gaumlller generering av reaktiv effekt Resultatet presenteras i bild 84 nedan

33

LBA-fack 4

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90k

Va

r Kabel

Oisolerad luftledning

Isolerad luftledning

Bild 84 Reaktivt effektuttag i LBA ndash fack 4

Som kan ses i bild 84 ovan behoumlver generatorn endast generera knappt 20 kvar om det befintliga kabelnaumltet anvaumlnds vid topplast ty Velanders metod ger topplasten Vid laringglasttillfaumlllen exempelvis sommar skulle det reaktiva effektuttaget fraringn kunderna raumlcka till att taumlcka det reaktiva oumlverskottet fraringn kabeln Daumlrmed kan det haumlnda att vid vissa lasttillfaumlllen inte aumlr moumljligt att reservkraftsmata LBA fack 4 Skulle i staumlllet kabelnaumltet ersaumlttas med ett likvaumlrdigt luftledningsnaumlt kommer generatorn behoumlva generera drygt 80 kvar Anledningen till detta aumlr som sagts och visats tidigare att en kabel genererar avsevaumlrt mycket mer reaktiv effekt aumln en luftledning Skulle kablarna generera mer reaktiv effekt aumln vad kunderna foumlrbrukar skulle anlaumlggningen inte kunna anslutas till ett mobilt reservkraftverk Hade det daumlremot funnits reservelverk i laumlmplig storlek paring marknaden som hade kunnat undermagnetiseras och daumlr med att ta hand om det reaktiva oumlverskott som skapats av kablarna hade situationen varit en annan Som situationen aumlr i dag maringste en viss foumlrsiktighet tillaumlmpas daring lasten aumlr liten och oumlverfoumlringsstraumlckan aumlr lite laumlngre i ett kablat mellanspaumlnningsnaumltet Skulle daumlremot elnaumltet i LBA - fack 4 varit ett luftledningsnaumlt hade inte denna begraumlnsning funnits Sammanfattningsvis kan det i detta fall konstateras att det kablade elnaumltet aumlr att foumlredra framfoumlr mot luftledningsalternativet Laumlgre braumlnslekonsumtion samt moumljlighet till ett houmlgre aktivt effektuttag aumlr naringgra av foumlrdelarna

34

9 Ekonomisk jaumlmfoumlrelse Foumlr att faring en indikation paring hur det ekonomiska utslaget kommer att se ut daring ett mellanspaumlnningsnaumltet anvaumlnds foumlr oumlverfoumlring av reservkraft har ett raumlkneexempel staumlllts upp i det tidigare anvaumlnda elnaumltet LBA-fack 4 I exemplet har sju olika fall jaumlmfoumlrts med varandra dessa aumlr

bull Oisolerad luftledning utan reservkraft bull Oisolerad luftledning med reservkraft bull Isolerad luftledning utan reservkraft bull Isolerad luftledning med reservkraft bull Kabel utan reservkraft bull Kabel med reservkraft bull Befintlig luftledning som senare ersaumltts med kabel med reservkraft

Nedan visas en foumlrklaring till de parametrar som finns med i raumlkneexemplet Dessa aumlr uppdelade i fasta respektive roumlrliga kostnader vilka summeras ihop foumlr respektive fall De fasta kostnaderna aumlr summan av de aringrliga kapital- och underharingllskostnaderna medan de roumlrliga kostnaderna aumlr kostnader foumlr reservkraft samt avbrottsersaumlttning Dessa aumlr direkt beroende av det aktuella elnaumltets avbrotts- respektive felfrekvens I denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse har alla administrativa kostnader foumlrsummats och ingen haumlnsyn har tagits till hur varumaumlrket skadas av t ex laringnga elavbrott

91 Foumlrklaring till den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen

911 Fasta kostnader

Investeringskostnad per km Investeringskostnaden avser endast mellanspaumlnningsnaumltet vilken varierar mellan olika ledningstyper Kostnaderna aumlr haumlmtade ifraringn EBR (P1) 2006 I det verkliga elnaumltet (LBA) minskar ledningsarean laumlngre ut vilket det inte kommer tas naringgon haumlnsyn till i den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen daumlr samma area har anvaumlnts till hela straumlckan Anledningen till detta aumlr att kostnaden foumlr att garing upp eller ner ett steg i area foumlr respektive ledningstyp aumlr relativt liten Alla beraumlkningar har daumlrfoumlr gjorts foumlr en representativ ledningsarea 95 mm2 Total investeringskostnad Denna visar den totala investeringskostnaden foumlr hela ledningsstraumlckan det vill saumlga kostnaden per kilometer ledning garingnger det verkliga elnaumltets laumlngd (LBA) Kapitalkostnad Investeringskostnaden som goumlrs i ett elnaumlt genererar en kostnad foumlr det kapital som aumlr investerat EON Elnaumlt tillaumlmpar en kalkylraumlnta paring 8 procent

35

Aringrlig kostnad EON Elnaumlt skriver av sina anlaumlggningar paring 40 aringr vilket ger en aringrlig kostnad genom att dela investeringskostnaden med avskrivningstiden Underharingllskostnad Underharingllskostnaden foumlr baringde oisolerad - och isolerad luftledning aumlr satt till 2 procent av investeringskostanden Foumlr jordkabel aumlr den satt till 02 procent Summa fast aringrlig kostnad Denna kostnad visar vad den aringrliga fasta kostnaden kommer vara foumlr ett elnaumlt Denna inkluderar saringledes enbart avskrivningar och underharingllskostnader

912 Roumlrliga kostnader

Avbrottsfrekvens Denna beskriver hur maringnga avbrott en viss ledningstyp har per aringr och per 100 km ledning Foumlr oisolerad luftledning aumlr antalet fel uppdelat i kvarstaringende- respektive oumlvergaringende fel Kvarstaringende fel betyder att felet maringste aringtgaumlrdas fysiskt och behoumlver sektioneras bort foumlr reparation De kvarstaringende felen aumlr 2 stycken per aringr och 100 km ledning (Roos 2005) Oumlvergaringende fel kan exempelvis vara en aringterinkoppling som orsakats av ett traumld som stoumltt till en ledning vid blaringsigt vaumlder Eftersom de oumlvergaringende felen aumlr kortvariga kommer det aldrig bli aktuellt att ansluta reservkraft i samband med dessa fel Daumlrmed tas dessa fel inte med i avbrottsfrekvensen Foumlr isolerad luftledning har de kvarstaringende felen satts till tvaring tredjedelar av avbrottsfrekvensen foumlr oisolerad luftledning (Kristiansson 2006) Foumlr kabel aumlr antalet fel uppdelade i inre fel i kabeln t ex treeing och fel som aumlr orsakade paring grund av yttre aringverkan t ex graumlvskador Eftersom baringda typerna av fel kommer resultera i ett avbrott i elleveransen summeras dessa till en gemensam avbrottsfrekvens foumlr kabel Inre fel aumlr satt till 02 och yttre fel aumlr satt 04 vilket betyder att den gemensamma avbrottsfrekvensen aumlr satt till 06 fel per aringr och 100 km kabel (Roos 2005) Felfrekvens Felfrekvensen aumlr framtagen paring foumlljande saumltt samtliga kunder som drabbats av mellanspaumlnningsfel laumlngre aumln tre minuter hos Svensk Energis medlemsfoumlretag dvs DARWin rapporterade under 2004 har tagits fram Av dessa har 75 procent ansetts kunna haumlnfoumlras till landsbygdselnaumlt Ur denna aringterstaringende stora volym har de mellanspaumlnningsfel som orsakat utebliven elleverans i tidsintervallen 12-lt24 samt gt=24 timmar sorterats ut Antalet fel som oumlverstiger 24 timmar oavsett laumlngd aumlr saring faring att de har summerats i en enda grupp Genom att dividera summan utsorterade fel med samtliga fel erharinglls felfrekvensen foumlr respektive tidsintervall Som kan ses i raumlkneexemplet i bilaga 8 aumlr dessa mycket smaring

36

Avbrottsersaumlttning Avbrottskostnaden foumlr respektive tidsintervall aumlr tagen fraringn den tabell 21 i denna rapport Foumlr att baumlttre avspegla den verkliga bilden i LBA fack 4 har 50 av de 60 kunderna placerats i kategorin smaringhus 16 A och resterande 10 kunder i gruppen smaringhus 20 A Driftkostnad reservelverk och fast kostnad elverk Dessa kostnader aumlr tagna fraringn EON Elnaumlts egen utredning om reservkraftberedskap (NUT 051016-001) Baringda kostnadsposterna avser hyra av reservelverk som ansluts paring traditionellt saumltt det vill saumlga ett reservelverk till varje naumltstation I denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse har driftkostnaden antagits vara den samma daring ett mobilt reservkraftverk anvaumlnds och elenergin oumlverfoumlrs i mellanspaumlnningsnaumltet Den fasta kostnaden antas daumlremot vara en femtedel saring stor daring ett reservelverk i snitt antas kunna foumlrsoumlrja fem naumltstationer daring elenergin oumlverfoumlrs i mellanspaumlnningsnaumltet Drifttimmar felkategori Drifttimmarna avser de antal timmar som reservelverken aumlr i drift vid respektive felkategori Dessa drifttimmar aumlr uppskattade till en genomsnittligt rimlig tidsperiod Uppskattningen aumlr gjord saring att reservelverket har anslutits och boumlrjat leverera elenergi i snitt tvaring till fyra timmar innan naringgon kund har varit spaumlnningsloumls i 12 timmar Naumlr vaumll kunderna faringtt tillbaka elleveransen med hjaumllp av ett reservkraftverk kommer inte det skadade elnaumltet behoumlva aringterstaumlllas i funktionsdugligt skick snarast moumljligt Kopplas daumlremot inte ett reservelverk in och aringterupptar elleveransen maringste elnaumltet aringterstaumlllas till funktionsdugligt skick snarast Daumlrmed antas det att tiden foumlr aringterstaumlllning kommer vara laumlngre om inte ett reservkraftverk ansluts Paring grund av ovanstaringende resonemang anses reservelverkets drifttid i snitt vara laumlngre aumln den avbrottstid som farings om inte reservelverket anslutits Drifttimmarna aumlr bestaumlmda saring att reservelverket i snitt boumlrjar leverera elenergi 9 timmar efter felet uppkom och aumlr daumlrefter i drift hela tidsperioden i respektive felfrekvens det vill saumlga efter 12 respektive 24 timmar Antal fel per aringr som oumlverstiger 12 h i LBA - fack 4 Denna aumlr beraumlknad paring foumlljande saumltt

( )2412100

FFLL

AF +sdotsdot

aringr

st (91)

daumlr AF Avbrottsfrekvensen foumlr luftledning respektive kabel (st100kmaringr) LL Ledningslaumlngden avser LBA - fack 4 (km) F12 Felfrekvensen efter 12 h vid mellanspaumlnningsfel enligt Darwin

driftstoumlrningsstatistik 2004 Svensk Energi F24 Felfrekvensen efter 24 h vid mellanspaumlnningsfel enligt Darwin

driftstoumlrningsstatistik 2004 Svensk Energi

37

Avbrottskostnad Avbrottskostnaden avser den kostnad som uppstaringr pga fel i mellanspaumlnningsnaumltet varje aringr I alternativet utan reservkraft uppstaringr kostnaden genom avbrottsersaumlttning till de kunder som drabbats av elavbrott laumlngre aumln 12 timmar I alternativet med reservkraft uppstaringr kostnaden genom att reservkraft installeras och samtliga kunder aringterfaringr elleveransen Reservkraften som installeras har som sagts tidigare en fast och en roumlrlig kostand Avbrottskostnaden beraumlknas enligt nedan Utan reservelverk

( ) AKAFAFLL

AF sdotsdot+sdotsdotsdot 24241212100

(kraringr) (92)

Med reservelverk

( )

AKFKFFLL

AF

AKDKDTFDTFLL

AF

sdotsdot+sdotsdot

+sdotsdotsdot+sdotsdotsdot

)2412(100

24241212100 (kraringr) (93)

daumlr A12 avbrottskostnaden i LBA efter 12 h (kr) A24 avbrottskostnaden i LBA efter 24 h (kr) DK driftkostnad reservelverk (krh) AK antalet kunder i LBA (st) FK fast kostnad foumlr reservelverk per kund (kr) DT drifttid foumlr reservkraftverken (h)

913 Summa kostnader per aringr Denna kostnad aumlr framtagen genom att kostnaderna foumlr den fasta- och roumlrliga delen summerats Resultatet visar vilket av alternativen som aumlr det mest ekonomiskt gynnsamma

92 Resultat

Sjaumllva beraumlkningen aumlr gjord i Excel och visas i bilaga 8 I tabell 91 nedan visas en sammanstaumlllning av de fasta roumlrliga samt summa kostnader ifraringn den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen Beraumlkningen aumlr gjord foumlr sju stycken olika fall

1 Nybyggnation av oisolerad luftledning utan anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

2 Nybyggnation av oisolerad luftledning med anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

3 Nybyggnation av isolerad luftledning utan anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

4 Nybyggnation av isolerad luftledning med anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

38

5 Nybyggnation av jordkabelanlaumlggning utan anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

6 Nybyggnation av jordkabelanlaumlggning med anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

7 Befintlig avskriven luftledning staringr kvar 20 aringr foumlr att sedan ersaumlttas med jordkabel I detta fall foumlrlaumlngs avskrivningstiden med 20 aringr i foumlrharingllande till de sex tidigare fallen Reservkraft anvaumlnds vid oplanerade elavbrott under hela perioden

Tabell 91 Kostnadsjaumlmfoumlrelse Fasta kostnader

(kraringr)

Roumlrliga kostnader

(kraringr)

Summa kostnader

(kraringr)

Fall 1 54 200 2 54 202 Fall 2 54 200 5 54 205 Fall 3 64 300 2 64 302 Fall 4 64 300 4 64 304 Fall 5 48 400 1 48 401 Fall 6 48 400 2 48 402 Fall 7 39 900 3 39 903 Som kan ses i tabell 91 ovan aumlr de fasta kostnaderna avsevaumlrt mycket stoumlrre aumln de roumlrliga Anledningen till detta aumlr att andelen elavbrott som oumlverstiger 12 timmar aumlr utslaget paring 75 procent av alla elavbrott vilka daring blir vaumlldigt faring och orsakar daumlrmed smaring kostnader totalt sett Som kan ses i den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen aumlr det i dagslaumlget inte loumlnsamt i naringgot av fallen att anvaumlnda reservkraft vid oplanerade elavbrott Det ska dock poaumlngteras att efter 1 januari 2011 aumlr det inte laumlngre tillaringtet att oplanerade elavbrott oumlverstiger 24 timmar Landets naumltaumlgare kommer daring inte kunna jaumlmfoumlra kostnader foumlr t ex reservkraft med kostnader foumlr avbrottsersaumlttning De kommer istaumlllet att bli tvungna att hitta loumlsningar som undviker dessa laringngvariga elavbrott Reservkraft i mellanspaumlnningsnaumlt erbjuder en saringdan loumlsning Som kan ses i denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse aumlr det mest loumlnsamt att laringta befintlig avskriven luftledning staring kvar 20 aringr som sedan ersaumltts med kabel foumlljt av att direkt ersaumltta samma luftledning med kabel Baringda dessa alternativ foumlrutsaumltter att ledningen aumlr framdragen saring att det paring ett enkelt saumltt garingr att foumlrlaumlgga kabeln i marken Om inte saring aumlr fallet kommer detta kostnadsbilden se annorlunda ut Med denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse kan det till sist konstateras att det kommer bli dyrare att ansluta reservkraft till de kunder som drabbas av elavbrott laumlngre aumln 12 timmar aumln att betala ut avbrottsersaumlttning fram t o m 1 januari 2011 foumlr exemplet LBA fack 4

39

10 Slutsatser

101 Slutsatser

Innan ett mobilt reservkraftverk ansluts till ett lansbyggdselnaumlt aumlr det viktigt att kaumlnna till hur stor den reaktiva genereringen fraringn det aktuella elnaumltet aumlr Hur stort det reaktiva bidraget aumlr beror paring hur stor den kapacitiva genereringen aumlr i elnaumltet Denna aumlr framfoumlrallt beroende av kabelnaumltets laumlngd desto laumlngre ju stoumlrre blir den kapacitiva genereringen Skillnaden mellan luftledning och kabel aumlr i dessa sammanhang stora och det maringste tas i beaktande innan ett mobilt reservkraftverk ansluts En kabel genererar avsevaumlrt mycket mer reaktiv effekt aumln en luftledning oavsett om luftledningen aumlr isolerad eller inte Problemet som kan uppstaring i ett kabelnaumlt aumlr att kablarna genererar mer reaktiv effekt aumln vad de anslutna kunderna foumlrbrukar Detta aumlr inget problem saring laumlnge det finns ett oumlverliggande elnaumlt som kan ta hand om det reaktiva oumlverskottet Naumlr det oumlverliggande naumltet kopplas bort och ett mobilt reservkraftverk ansluts maringste detta ensamt kunna ta hand om ett eventuellt reaktivt oumlverskott Reservkraftverk som klarar att absorbera reaktiv effekt finns inte paring marknaden i dag Daumlrmed kommer inte ett mobilt reservkraftverk att kunna anslutas till ett elnaumlt som genererar mer reaktiv effekt aumln vad de anslutna kunderna foumlrbrukar Denna risk finns enbart i kablade elnaumlt daumlr oumlverfoumlringsstraumlckan aumlr laringng och lasten relativt laringg Det aumlr svaringrt att ange naringgon generell laumlngdbegraumlnsning men aumlr lasten saring laringg som 50 kW med effektfaktorn 085 kommer den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan vara mindre aumln tre kilometer Enligt den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen som aumlr gjord i rapporten kan det konstateras att det i-dagslaumlget aldrig aumlr loumlnsamt att ansluta reservkraftverk vid ett elavbrott i LBA fack 4 Anledning till detta aumlr att den avbrottsersaumlttningen som kunder har raumltt till som varit drabbade av ett elavbrott laumlngre aumln 12 timmar aumlr laumlgre aumln den kostnad som uppstaringr daring mobila reservelverk ansluts i vaumlntan paring att felet ska bli aringtgaumlrdat Fraringn och med den 1 januari 2011 kommer det dock inte vara tillaringtet att oplanerade elavbrott aumlr laumlngre aumln 24 timmar vilket goumlr att naumltaumlgarna senast vid denna tidpunkt maringste se till att dessa laringngvariga elavbrott undviks Detta goumlr att oumlverfoumlring av mobilreservkraft i mellanspaumlnningsnaumltet kan komma bli en intressant och anvaumlndbar teknik de naumlrmsta aringren foumlr landets alla naumltaumlgare Sammanfattningsvis kan slutsatserna sammanfattas i ett antal punkter

bull Laringnga kabellaumlngder tillsammans med relativt smaring effektuttag kan generera ett oumlverskott av reaktiv effekt

bull Det finns idag inget reservkraftverk paring marknaden som kan absorbera reaktiv effekt vilket kan komma att begraumlnsa den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan

bull Fram till och med den 1 januari 2011 aumlr det troligen inte loumlnsamt att ansluta reservkraft vid ett elavbrott

bull Fraringn och med den 1 januari 2011 kommer det inte laumlngre vara tillaringtet att oplanerade elavbrott oumlverstiger 24 timmar

40

bull Oumlverfoumlring av reservkraft i mellanspaumlnningsnaumltet kan komma bli en intressant och anvaumlndbar teknik i farmtiden

102 Fortsatt arbete

I denna rapport har det foumlrutsatts att selektiviteten och utloumlsningsvillkor i elnaumlten fungerar paring avsett vis Fortsatta studier inom detta omraringde kan vara att laumlgga in fel paring olika platser i det elnaumltet som ansluts till ett mobilt reservkraftsaggregat och paring saring vis kontrollera att utloumlsningsvillkor och selektivitet fungerar paring ett tillfredstaumlllande sett I denna rapport aumlr grundtanken att ett enda mobilt reservkraftverk ska foumlrsoumlrja en mindre grupp naumltstationer vid ett elavbrott En intressant utveckling skulle vara att titta paring hur olika kraftslag som t ex mobil reservkraft tillsammans med smaringskalig vindkraft skulle kunna samverka En samverkan mellan olika kraftslag skulle med stor sannolikhet skapa nya foumlrutsaumlttningar foumlr smaringskalig ouml-drift Ytterligare fraringgestaumlllningar som skulle behoumlva utredas aumlr hur elkvaliteacuten paringverkas i ett ouml-driftsnaumlt Haumlr skulle det vara intressant att se hur olika typer av kraftkaumlllor enskilt paringverkar elkvaliteacuten samt hur flera kraftkaumlllor som samverkar paringverkar elkvaliteacuten Naumlr mobila reservelverk ansluts i en naumltstation foumlr t ex underharingllsaringtgaumlrder goumlrs detta i princip uteslutande genom att spaumlnningen bryts under in- och urkopplingstiden Detta genererar tvaring planerade elavbrott som maringste aviseras till alla beroumlrda kunder Dessa planerade elavbrott skulle kunna undvikas om en fasningsutrustning anvaumlnts vid inkopplingen Paring detta saumltt skulle landets alla naumltaumlgare paring ett enkelt saumltt kunna goumlra t ex underharingllaringtgaumlrder utan att naringgra kunder behoumlver drabbas av elavbrott Detta aumlr ett omraringde som kaumlnns viktigt och borde utredas Vad som aumlven aumlr av intresse foumlr framtiden aumlr att ta fram riktlinjer foumlr hur mobil reservkraft i mellanspaumlnningsnaumlt ska hanteras Naringgon form av regelverk som branschen kan ta till sig och arbeta efter hade underlaumlttat anvaumlndandet inom detta omraringde

41

11 Referenser [1] Alfredsson Alf Cronqvist Anders (1996) ElkrafthandbokenElmaskiner [2] Andersson Leif Blomqvist Hans (1997) Elkraftsystem del 1 [3] Birkouml Thomas (2005) bilder paring olika typer av luftledning

httpwwwsofnetorgindexasplev=2593amptyp=1 adressen kontrollerad 2006-07-10

[4] Elektroskandia (2006) Bild paring en 3-ledare mellanspaumlnnings kabel

httpwwwelektroskandiasecatalogaspxcid=70amphid=969ampuid=4710amppid=21518pnlPDetails adressen kontrollerad 2006-07-10

[5] Elforsk (1995) EBR Mobila Reservkraftverk utgiven av Elforsk [6] Eliasson Christer (2006) EON Elnaumlt Sverige AB Lokalnaumltsplanerare

personligt samtal 2006-06-28 [7] Energimarknadsinspektionen (2006) Naumltanslutningar och avgifter

httpwwwenergimarknadsinspektionensetemplatesPage____44aspx adressen kontrollerad 2006-07-11

[8] Energimyndigheten (2005) Utveckling av naumltpriser 1 jan 1997 - 1 jan 2005

Publikationen tillgaumlnglig paring httpwwwstemseWEBSTEMEx01SwensfPageGenerator01OpenAgentampSearchType=2ampAll=True adressen kontrollerad 2006-08-02

[9] GENETECH (2006) Bild paring reservelverk

httpwwwgenetechseseprodmobilahtml adressen kontrollerad 2006-08-01

[10] Hagelin Carl-Goumlran (2006) ABB Reservkraft Vaumlsterarings personligt samtal

2006-07-25 [11] Hjalmar Peter (2005) Utredning om mobil reservkraft EON Elnaumlt

NUT-050524-021

42

[12] Johansson Jonas (2006) PhD Student IEA Lunds Tekniska Houmlgskola personligt samtal 2006-11-09

[13] Kristiansson Gert (2006) delprocessledare foumlr anlaumlggningsprojekt paring EON

Elnaumlt [14] Krynell Julius (2006) Reservkraftsansvarig EON Elnaumlt Sverige AB

personligt samtal 2006-08-11 [15] Lindahl Sture (2006) Professor IEA Lunds Tekniska Houmlgskola personligt

samtal 2006-11-09 [16] Melin Ulf (2006) EON Elnaumlt Sverige AB Kundansvarig paring

marknadsenheten personligt samtal 2006-08-18 [17] Onninens produktkatalog 2006) finns tillgaumlnglig paring

httpwwwonninensedownload184218cb10a83f43c2780001132Flik_2_Elnatsmaterielpdf adress kontrollerad 2006-08-15

[18] Petterson Aringke- Blomqvist Hans (1986) Elkraft teknisk handbok del 1

Allmaumln del [19] Regeringskansliet (2006) Nya regler om leveranssaumlkra elnaumlt

httpwwwregeringensesbd108a57260 adress kontrollerad 2006-06-08 [20] Roos Fredrik (2005) lic-avhandling Electricity Supply Reliability [21] Samuelsson Olof (2006) Docent IEA Lunds Tekniska Houmlgskola personligt

samtal 2006-08-23 [22] SCB (2002) Energiundersoumlkning foumlr jordbruket avseende 2002

httpw36scbsestatistikOVOV0020_dokumentEnergiundersokning_2002doc adress kontrollerad 2006-07-04

[23] Siemens PTI (2006) Information om PSSE

httpwwwpti-uscomptisoftwarepsseindexcfm adressen kontrollerad 2006-07-20

43

[24] Statens energimyndighet (2005) Erfarenheter efter Gudrun - Reservkraft prioritering och ouml-drift med reservkraft ER 200532 Publikationen finns tillgaumlnglig paring httpwwwstemseWEBSTEMEx01SwensfPageGenerator01OpenAgentampSearchType=2ampFuncParm1=11ampFuncParm2=1ampSearchString=gudrunampSearchStringFromDate=ampSearchStringToDate=ampAll=True adressen kontrollerad 2006-08-02

[25] Stenborg Bertil (1997) Elkraftsystem del 1 [26] Svenska Kraftnaumlt (2005a) Svenska Kraftnaumlts verksamhet

httpwwwsvksewebPageaspxid=2221 adress kontrollerad 2006-06-07 [27] Svenska Kraftnaumlt (2005b) Svenska Kraftnaumlts aringrsredovisning 2005

httpwwwsvksewebPageaspxid=5242 adress kontrollerad 2006-08-11

44

12 Appendix Bilaga 1 Eon elnaumlts indelning av olika kundkategorier med avseende paring Velanderkonstanter och effektfaktor Bilaga 2 Matlabkod som anvaumlnts till raumlkneexemplet vid jaumlmfoumlrelsen mellan luftledning och kabel Bilaga 3 Beraumlkning av inparametrar till PSSE foumlr det generella naumltet Bilaga 4 Geografiskt karta oumlver LBA fack 4 haumlmtade fraringn Facilplus Bilaga 5 Normalkopplingsschema LBA fack 4 Bilaga 6 Beraumlkning av inparametrar till PSSE foumlr det verkliga naumltet Bilaga 7 Resultaten fraringn beroumlkningen i det verkliga naumltet visat i en schemarisk bild Bilaga 8 Beraumlkningar gjorda foumlr den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen Bilaga 9 Tabell oumlver ABBs standardtransformatorer

V elander-konstant k1

V elander-kons tant k2

Foumlrbruknings-staumllletyp

U ppvaumlrm nings-kod

T ext D C O N ST1 D C O N ST2

C O SFI

B lank t O ALLM AumlN KU R VA 0000286 00133 09Industri ED M IN D R E IN DU STR IER M ED ELVAumlR M E 0000368 00497 092Industri EVL M IN D R E IN DU STR IER M ED ELVAumlR M E 0000368 00497 092Industri O M IN D R E IN DU STR IER U TAN ELVAumlR M E 000029 01017 085Industri U E M IN D R E IN DU STR IER U TAN ELVAumlR M E 000029 01017 085Industri VPA M IN D R E IN DU STR IER U TAN ELVAumlR M E 000029 01017 085Industri VPE M IN D R E IN DU STR IER M ED ELVAumlR M E 0000368 00497 092JO R D BR U K ED LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K EO LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K EVL LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K O LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K U E LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K VPA LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K VPE LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K VPJ LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09LG H M EO FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097LG H M U E FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093SH ED D IR EKTEL AumlLD R E AumlN ELAK 0000308 00111 098SH EO D IR EKTEL ELAK 0000408 00126 098SH EVL ELPAN N A KO N VER TER IN G 0000319 00187 096SH U E T YPKU R VO R R EN H U SH AringLLSEL 0000286 00133 09SH VPA VAumlR M EPU M P -FR AringN LU FT (V ID LAringG A T EM P N YT TJAS EJ ELVAumlR M E) 0000384 00164 093SH VPE VAumlR M EPU M P -U TELU FT M ED ELV (V ID LAringG A TEM P N YTT JAS ELVAumlR M E) 0000536 00161 097SH VPJ VAumlR M EPU M P - YTJO R D (O M VP EJ KLAR AR VAumlR M EN N YT TJAS EJ ELVAumlR M E) 0000314 00144 093Ouml VR ED O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - M ED ELVAumlR M E 0000402 00286 096Ouml VR EVL O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09Ouml VR O O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09Ouml VR U E O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09Ouml VR VPA O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09FAST Blank t ALLM AumlN KU R VA 0000286 00133 09FAST ED FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097FAST EO FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097FAST EVL FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097FAST O FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST O FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST U E FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST VPA FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST VPE FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097

I SAP IS-U

Bilaga 1 Indelning av kundkategorier

Bilaga 1 forts Velander-konstant k1

Velander-konstant k2

Foumlrbruknings-staumllletyp

Uppvaumlrmnings-kod

Text DCONST1 DCONST2

COSFI

FAST VPJ FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093KOLL Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09KOLL ED FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL EO FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL EVL FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL UE FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093KOLL VPA FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093KOLL VPE FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL VPJ FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093GBEL Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09OMAumlT Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09MAST Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09TILLF Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09TILLF ED DIREKTEL AumlLDRE AumlN ELAK 0000308 00111 098TILLF EO ELPANNA KONVERTERING 0000319 00187 096TILLF EVL ELPANNA KONVERTERING 0000319 00187 096TILLF O TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF UE TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF VPA TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF VPE TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF VPJ TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09HAND ED KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND EO KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND EVL KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND O KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND UE KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND VPA KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND VPE KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND VPJ KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09FH ED SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH EO SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH EVL SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH O SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH UE SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH VPA SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH VPE SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH VPJ SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098

I SAP IS-U

Bilaga 2 Matlabkod kabel u=11000 Langd=10 area=95 L=031 induktans [mHkm] fi=318 cos fi=085 ra=28264 resistiviteten i msp-kablen (AL) [ohmmm^2km] C=03310^-6kapacitansen i en 95mm^2 12 kV kabel Ericssons kabelhandbok R=(raarea)Langd ledar resistansen i punkten [ohm] Ericssons kabelhandbok XL=2pi50L10^-3Langd induktiva reaktansen i punkten [ohmkm] Ericssons kabelhandbok Qc2=2pi50(C2)u^2Langd kapacitansen som skapas i halva msp-kabeln [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 30 P=(5010^3) Aktivt effekt i punkten 5 [W] S=Pcos((fipi)180)skenbar effekt i punkten 5 [VA] Q=(S^2-P^2)^(12)reaktiv effekt i punkten 5 [VAr] Pf=R(Pu)^2+R((Q-Qc2)u)^2 Foumlrlust av aktiv effekt i hsp-kabel [W] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 31 Qf=XL(Pu)^2+XL((Q-Qc2)u)^2-(2Qc2) Foumlrlust av reaktiv effekt i msp-kabel [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 33 QnettoKabel=Q+Qf Luftledning Lluft=1085 XLluft=2pi50Lluft10^-3Langd Cluft=000910^-6 Qc2luft=2pi50(Cluft2)u^2Langd kapcitansen som skapas i halva hsp-luftledningen [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 30 PfLuft=R(Pu)^2+R((Q-Qc2luft)u)^2 Foumlrlust av aktiv effekt i hsp-kabel [W] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 31 QfLuft=XLluft(Pu)^2+XLluft((Q-Qc2luft)u)^2-(2Qc2luft) Foumlrlust av reaktiv effekt i hsp-kabel [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 33 QnettoLuft=Q+QfLuft

Ubas (kV) 11Sbas (MVA) 10

Kabel AXKJ 39525

Laumlngd=2 km Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 2 064 031 0194779 00000003 00001885 00528926 00160974 00022808

Laumlngd=4 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 4 128 031 0389557 00000003 0000377 01057851 00321948 00045616

Laumlngd=6 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 6 192 031 0584336 00000003 00005655 01586777 00482923 00068424

Laumlngd=8 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 8 256 031 0779115 00000003 0000754 02115702 00643897 00091232

Laumlngd=10 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 10 32 031 0973894 00000003 00009425 02644628 00804871 0011404

Luftledning FeAl 99

Laumlngd=2 km Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 2 0672 1126 0707487 61E-09 3833E-06 00555372 005847 4638E-05

Laumlngd=4 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 4 1344 1126 1414973 61E-09 7665E-06 01110744 01169399 9275E-05

Laumlngd=6 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 6 2016 1126 212246 61E-09 115E-05 01666116 01754099 00001391

Laumlngd=8 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 8 2688 1126 2829947 61E-09 1533E-05 02221488 02338799 00001855

Laumlngd=10 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 10 336 1126 3537433 61E-09 1916E-05 0277686 02923499 00002319

Bilaga 3 Generellt naumlt

Bilaga 3 forts

Transformatorer

Maumlrkeffekt (MVA) Kopplingsart Maumlrksp (kV) er () ex () ez () R (ohm) X (ohm) R (pu) X (pu)

1 [MATSTAT_LSP04200] 2 [MATSTAT_MSP11000] 08 Dyn 11 11 0 52 52 0 7865 0 0653 [MOTSTAT_MSP11000] 4 [MOTSTAT_LSP04200] 02 Dyn 11 11 0 38 38 0 2299 0 19

Belastningar

P (MW) Q (Mvar) (effekfaktor = 085) Detta aumlr baumlsta scenario005 003101 0062015 0093

Bilaga 4 Geografisk karta oumlver LBA fack 4 haumlmtad fraringn Facilplus

Naumltstationer kopplade till mobilt reservkraftverk

500 m

Foumlrdelningsstation (LBA)

Placering och anslutning av mobilt reservelverk

Bilaga 5 Normalkopplingsschema LBA fack 4

Bilaga 6 Verkligt naumlt

Ubas (kV) 11Sbas (MVA) 10

Ledningar (kabel) En-ledare triangel

Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [LBA-097_MSP 11000] 3 [LBA-049_MSP 11000] AXCEL 39525 202 06464 031 01967265 00000003 0000190381 00534215 00162584 0002303604 3 [LBA-049_MSP 11000] 4 [LBA-050_MSP 11000] AXCEL 39525 183 05856 031 01782226 00000003 0000172473 00483967 00147291 0002086929 4 [LBA-050_MSP 11000] 5 [LBA-070_MSP 11000] AXCEL 32510 076 0912 038 00907292 000000019 453646E-05 00753719 00074983 0000548912 5 [LBA-070_MSP 11000] 6 [LBA-093_MSP 11000] AXCEL 15016 0745 0477545 041 00959599 000000023 538312E-05 00394665 00079306 0000651357 6 [LBA-093_MSP 11000] 7 [LBA-098_MAP 11000] AXCEL 32510 076 0912 038 00907292 000000019 453646E-05 00753719 00074983 0000548912 7 [LBA-098_MAP 11000] 8 [LBA-053_MSP 11000] AXCEL 32510 066 0792 038 00787911 000000019 393956E-05 00654545 00065117 0000476686

6775

LBA -Fack 4 Luftledning

Ledningar (Luftldning) Fasplacering horisontell

Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu) 2 [LBA-097_MSP 11000] 3 [LBA-049_MSP 11000] FeAl 99 202 067872 1126 07145615 61E-09 387107E-06 00560926 00590547 4684E-05 3 [LBA-049_MSP 11000] 4 [LBA-050_MSP 11000] FeAl 99 183 061488 1126 06473503 61E-09 350696E-06 00508165 00535 424342E-05 4 [LBA-050_MSP 11000] 5 [LBA-070_MSP 11000] FeAl 31 076 08132 1173 02800667 61E-09 145644E-06 00672066 0023146 17623E-05 5 [LBA-070_MSP 11000] 6 [LBA-093_MSP 11000] FeAl 49 0745 049915 1173 02745391 61E-09 14277E-06 00412521 00226892 172751E-05 6 [LBA-093_MSP 11000] 7 [LBA-098_MAP 11000] FeAl 31 076 08132 1173 02800667 61E-09 145644E-06 00672066 0023146 17623E-05 7 [LBA-098_MAP 11000] 8 [LBA-053_MSP 11000] FeAl 31 066 07062 1173 02432158 61E-09 126481E-06 00583636 00201005 153041E-05

6775

Bilaga 6 forts

Transformatorer

Maumlrkeffekt (MVA) Kopplingsart Maumlrksp (kV) er () ex () ez () R (ohm) X (ohm) R (pu) X (pu)

1 [LBA-097_LSP 04200] 2 [LBA-097_MSP 11000] 0315 Dyn 11 11 114 412 4274809937 438 1583 036 131 3 [LBA-049_MSP 11000] 301 [LBA-049_LSP 04200] 01 Dyn 11 11 145 373 4001924537 17545 45133 145 373 4 [LBA-050_MSP 11000] 401 [LBA-050_LSP 04000] 02 Dyn 11 11 13 378 3997299088 7865 22869 065 189 5 [LBA-070_MSP 11000] 501 [LBA-070_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 6 [LBA-093_MSP 11000] 601 [LBA-093_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 7 [LBA-098_MAP 11000] 701 [LBA-098_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 8 [LBA-053_MSP 11000] 801 [LBA-053_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668

Belastningar

P (MW) Q (Mvar) Antal kunder (st)

LBA-097 00108 00044 6LBA-049 00497 0025 14LBA-050 00587 00232 15LBA-070 00356 00103 7LBA-093 00061 00029 2LBA-098 00127 00036 7LBA-053 00299 00063 9

Totalt 02035 00757 60

Bilaga 7 Resultaten fraringn det verkliga elnaumltet

Bilaga 7 forts

Laumlngd LBA (km) 667 Avskrivningstid led (aringr) 40 Avskrivningstid ledning (aringr) 60Antal kunder (st) 60

Luftledning (blank) Luftledning (belagd) KabelUtan reservkraft Med reservkraft Utan reservkraft Med reservkraft Utan reservkraft Med reservkraft Luft 20aringr+ kabel 40 aringr

Fasta kostnader

Investeringskostnad per km (krkm) (mellanspaumlnningsnaumltet) 173000 173000 205000 205000 250000 250000 250000Total investeringskostnad (kr) 1153910 1153910 1367350 1367350 1667500 1667500 1667500Kapitalkostnad 8 92313 92313 109388 109388 133400 133400 133400Aringrlig kostnad (kr) 31156 31156 36918 36918 45023 45023 30015

Underharingllskostnad (kraringr) 230782 230782 27347 27347 3335 3335 9916

Summa fast aringrlig kostnad (kraringr) 54234 54234 64265 64265 48358 48358 39931

Roumlrliga kostnader Avbrottsfrekvens (antal fel(100 km aringr)) 2 2 1333333333 1333333333 06 06 1066666667

F 12 (felfrekvens efter 12 timmar) 0000162 0000162 0000162 0000162F 24 (felfrekvens efter 24 timmar) 0000083 0000083 0000083 0000083F 48 (felfrekvens efter 48 timmar) 0000000 0000000 0000000 0000000F 72 (felfrekvens efter 72 timmar) 0000000 0000000 0000000 0000000

Avbrottsersaumlttning efter 12 timmar (krkund) 800 800 800 800Avbrottsersaumlttning efter 24 timmar (krkund) 1765 1765 1765 1765Avbrottsersaumlttning efter 48 timmar (krkund) 2719 2719 2719 2719Avbrottsersaumlttning efter 72 timmar (krkund) 4007 4007 4007 4007

Driftskostnad reservelverktimme och kund (krh) 625 625 625 625Fast kostnad elverk (transport osv) (krkund) 1320 1320 1320 1320

Drift timmar felkategori F 12 (h) 15 15 15 15Drift timmar felkategori F 24 (h) 36 36 36 36Drift timmar felkategori F 48 (h) 60 60 60 60Drift timmar felkategori F 72 (h) 100 100 100 100

Antalet fel per aringr som oumlverstiger 12 h i LBA-fack 4 (staringr) 000003 000002 000001Avbrottskostnad (kraringr) 221 531 148 354 066 223 283

Summa kostnader per aringr (kraringr) 5423598 5423908 6426693 6426899 4835816 4835973 3993390

Bilaga 8 Ekonomi

Bilaga 8 forts

DARWin driftstoumlrningsstatistik 2004 Svensk energi

12 kV 24 kV SummaSumma (75)Totalt antal drabbade kunder lt 3 min (st) 2640403 1011406 3651809 2738857Totalt antal fel lt 3 min (st) 2827 13923 16750

Totalt antal drabbade kunder 12 - lt 24 h (st) 383 61 444Totalt antal drabbade kunder gt 24 h (st) 200 28 228

Andel drabbade kunder 12 - lt 24 h 162E-04Andel drabbade kunder gt 24 h 832E-05

Andel drabbade kunder 12 - lt 24 h () 00122Andel drabbade kunder gt 24 h () 00062

Antal drabbade kunder per MSP fel lt 3minl (st) 21802

Bilaga 9 ABBs standardtransformatorer

17

Foumlr en enledarkabel med omgivande skaumlrm eller en treledarkabel med skaumlrm runt varje ledare ges kapacitansen av foumlljande samband (Kraftkabelhandboken) Kapacitansen C aumlr i detta fall lika med driftkapacitansen Cd

d

DkC

ln

εsdot= [ ]kmFmicro (52)

Daumlr k aumlr en konstant med vaumlrdet 00556 ε aumlr det relativa isolermaterialets dielektriska konstant foumlr det isolerande skiktet mellan ledare och skaumlrm Konstanten ε aumlr beroende av vilket material isolerskiktet aumlr tillverkat av I de kabeltyper som anvaumlnds mest i dag aumlr de vanligaste isolermaterialen PEX och PVC vilka har konstanten ε = 23 respektive ε =50 I de beraumlkningar som aumlr gjorda i denna rapport har uteslutande kabel med PEX isolering anvaumlnts Foumlr en treledar kabel daumlr respektive ledare saknar individuell skaumlrm eller inre ledande skikt se bild 54 aumlr det svaringrare att raumlkna ut C och Cd Kapacitanserna aumlr i dessa fall inte lika Foumlr att enklare kunna faststaumllla Cd maringste delkapacitanserna foumlrst maumltas i kabeln Naumlr detta goumlrs delas foumlrst kapacitanserna upp i delkapacitanser Crsquo och Crsquorsquo som maumlts paring foumlljande saumltt Delkapacitansen Crsquo maumlts mellan en fasledare och de oumlvriga fasledarna som aumlr foumlrbundna med skaumlrmen och daumlr Crsquo motsvarar

oumle CCC sdot+= 2 [ ]kmFmicro (53) Daumlrefter foumlrbinds alla tre ledarna med varandra och daring maumlts delkapacitansen Crsquorsquo mellan ledarna och skaumlrmen och daumlr Crsquorsquo motsvarar

eCC sdot= 3 [ ]kmFmicro (54) Naumlr baringda delkapacitanserna aumlr givna kan sedan driftkapacitansen Cd beraumlknas enligt

oumled CCC sdot+= 3 [ ]kmFmicro (55) Driftkapacitansen foumlr mellanspaumlnningskablar aumlr i de flesta fallen uppmaumltt och redovisad av kabeltillverkaren

18

53 Tillskott och foumlrluster i ledningar

Foumlr att foumlrstaring hur en ledning fungerar aumlr det laumlmpligt att som modell anvaumlnda ett ersaumlttningsschema vilken visar vilka parametrar som aumlr av betydelse och maringste tas i beaktande vid elektriska beraumlkningar Ersaumlttningsschemat foumlr en ledning visas i bild 56 nedan

531 Ersaumlttningsschema

Bild 56 Ersaumlttningsschema

I bild 56 ovan ser man en generator som genererar elektrisk energi och sedan oumlverfoumlr denna till en belastning via en ledning som aumlr ansluten mellan de baringda objekten

532 Parametrar i ersaumlttningsschema

Ur elektrisk synvinkel bestaringr en ledning av en resistans R och en reaktans X Dessa storheter beror paring ett antal olika parametrar som visas i sambanden (56) och (57) nedan (Kraftkabelhandboken)

ARledning

ρ= [ ]kmΩ (56)

daumlr ρ resistiviteten kmmm 2sdotΩ A ledarens tvaumlrsnittsarea 2mm

LfX ledning sdotsdotsdot= π2 [ ]kmΩ (57)

daumlr f frekvensen Hz L induktansen kmH

19

Foumlr en given ledning finns baringde ρ och L angivna i ledningstabeller Ett annat samband som anvaumlnds vid elektriska beraumlkningar aumlr susceptansen B som beraumlknas enligt sambandet (58) nedan

lCfBledning sdotsdotsdotsdot= π2 [ ]S (58) daumlr C kapacitansen kmF l ledningslaumlngden km Naumlr resistans reaktans och susceptans beraumlknas foumlr olika komponenter aumlr det viktigt att beraumlkningen goumlrs vid samma spaumlnning och frekvens Foumlr samtliga beraumlkningar i rapporten aumlr spaumlnningen 11 kV och frekvensen 50 Hz Mellan ledningen och marken alternativt skaumlrmen i en kabel bildas en kondensator som ger upphov till en reaktiv effekt naumlr ledningen aumlr spaumlnningssatt Denna reaktiva effekt kommer att ge ett tillskott i anlaumlggningen som maringste tas om hand Detta aumlr vanligtvis inget problem under normal drift daring anlaumlggningen aumlr ansluten till ett starkt oumlverliggande naumlt som paring ett enkelt saumltt kan ta hand om detta reaktiva tillskott Kopplas oumlverliggande naumlt bort och ersaumltts med ett mobilt reservkraftverk kommer detta ensamt vara tvunget att hantera det eventuella reaktiva oumlverskottet Det kapacitiva bidrag en ledning genererar ges ur foumlljande samband (Petterson och Blomqvist 1986)

21 CCC QQQ += [ ]var (59) daumlr

1CQ aumlr det kapacitiva bidraget fraringn den foumlrsta halvan av ledningen

2CQ aumlr det kapacitiva bidraget fraringn den sista halvan av ledningen Dessa storheter kan beraumlknas med sambanden (510) och (511) som foumlljer nedan (Petterson och Blomqvist 1986)

211 2

2 UC

fQC sdotsdotsdotsdot= π [ ]var (510)

222 2

2 UC

fQC sdotsdotsdotsdot= π [ ]var (511)

daumlr f frekvensen Hz C kapacitansen F

1U inmatningsspaumlnningen V

2U utmatningsspaumlnningen V

20

533 Aktiva och reaktiva foumlrluster i ledningar

Varje ledning inneharingller en resistans och en reaktans vilka ger upphov till aktiva och reaktiva foumlrluster Eftersom dessa foumlrluster tillkommer utoumlver sjaumllva lasten behoumlver dessa adderas foumlr att faring de totala aktiva och reaktiva effekterna Det aumlr dessa foumlrluster plus sjaumllva lasten som det mobila reservkraftverket maringste klara av att hantera De aktiva och reaktiva foumlrlusterna beraumlknas genom sambanden (512) och (513) nedan

2

2

22

2

2

2

minussdot+

sdot=

U

QQR

U

PRP C

LedningLedningf [ ]W (512)

( )21

2

2

22

2

2

2CC

CLedningLedningf QQ

U

QQX

U

PXQ +minus

minussdot+

sdot= [ ]var (513)

daumlr R resistansen Ω X reaktansen Ω Foumlr att faring en indikation paring hur stora tillskott ocheller foumlrluster som uppstaringr i en ledning goumlrs en beraumlkning foumlr en kabel respektive luftledning enligt angivna data nedan

Tabell 51 Inparametrar foumlr jaumlmfoumlrelse av tillskottfoumlrluster i ledningsnaumlt Luftledning (Al) Kabel (Al)

Spaumlnning (V) 11000 11000 Tvaumlrsnittsarea (mm2) 99 95 Ledningslaumlngd (km) 10 10 Aktivt effektuttag (kW) 50 50 Effektfaktor vid last 085 085 Kapacitans (microFkm) 0009 033 Ledningsresistans (Ωkm) 02855 02975 Ledningsreaktans (Ωkm) 1085 09739

Anvaumlnds vaumlrdena fraringn tabell 51 i sambanden 510 511 512 513 och ingen haumlnsyn tas till spaumlnningsfall i ledningen kan de aktiva respektive reaktiva foumlrlusterna beraumlknas Beraumlkningarna aumlr gjorda i Matlab och beraumlkningskoden finns i bilaga 2 Resultaten presenteras i tabell 52 nedan

Tabell 52 Resultat av jaumlmfoumlrelse mellan luftledning och kabel Luftledning (Al) Kabel (Al)

Reaktiv last (kvar) 310 310 Aktiva foumlrluster (kW) 0083 0086 Reaktiva foumlrluster (kvar) -333 -12542 Reaktivt netto (kvar) 2767 -9442

21

Som kan ses i tabell 52 behoumlver reservelverket generera 2767 kvar i fallet med luftledning medan i fallet med kabel kommer ett oumlverskott paring 9442 kvar att skapas Detta reaktiva oumlverskott kommer ha en motsatt riktning i foumlrharingllande till den aktiva effekten d v s tillbaka i mot reservelverket Detta reaktiva oumlverskott maringste saringledes tas om hand av reservelverket

534 Konsekvenser foumlr mobil reservkraft

Som kan ses utifraringn resultaten i tabell 52 ovan aumlr de aktiva foumlrlusterna i baringde luftledning och kabel relativt smaring Eftersom dessa foumlrluster aumlr smaring kommer de inte belasta ett mobilt reservelverk saumlrskilt mycket i foumlrharingllande till den last som kunderna tar ut Jaumlmfoumlrs de reaktiva foumlrlusterna som en tio kilometers mellanspaumlnningsledning ger upphov till med de aktiva foumlrlusterna aumlr de foumlrstnaumlmnda foumlrlusterna betydligt houmlgre Beroende paring om elnaumltet aumlr uppbyggt av luftledning eller kabel kommer detta faring vaumlldigt skilda konsekvenser foumlr det mobila reservkraftverk som ska leverera elenergi till den bortkopplade anlaumlggningen Jaumlmfoumlrs de reaktiva foumlrlusterna i luftledningen med kabeln kan det enkelt konstateras att luftledningen endast tillfoumlr en mindre del av den reaktiva effekt som reservkraftverket annars hade faringtt producera Kabeln kommer daumlremot att generera en avsevaumlrt mycket stoumlrre maumlngd reaktiv effekt aumln luftledningen I ovanstaringende exempel genererar kabeln drygt 37 garingnger mer reaktiv effekt aumln luftledningen Detta betyder att reservkraftverket maringste kunna konsumera detta oumlverskott av reaktiv effekt som kabeln genererar Det aumlr saringledes en foumlrutsaumlttning att det mobila reservelverket kan konsumera det reaktiva oumlverskott som inte tas ut av kunderna Kan inte det mobila reservkraftverket konsumera reaktiv effekt kommer det reaktiva effektuttaget hos kund vara en begraumlnsande faktor foumlr moumljlig ledningslaumlngd

22

6 Transformatorer Transformatorer kan ur elektrisk synvinkel ses som en resistans R och en reaktans X paring samma saumltt som en ledning Foumlr att beraumlkna transformators resistans och reaktans behoumlvs uppgifter om de procentuella resistans respektive reaktansspaumlnningsfallet er ex Dessa kan enkelt tas fram foumlr en specifik transformator i t ex Facilplus spatialE som aumlr EON Elnaumlts naumltinformationssystem Oumlnskas daumlremot generella vaumlrden foumlr en transformator kan ABBs tabell foumlr standardtransformatorer anvaumlndas vilken visas i bilaga 9 I ABBs tabell aumlr endast den procentuella kortslutningsspaumlnningen ek given och den beraumlknas enligt samband 61 nedan

22xrk eee += [ ] (61)

Anledningen till att endast ek aumlr angiven aumlr att procentuella kortslutningsresistansen er alltid aumlr relativt liten i foumlrharingllande till procentuella kortslutningsreaktansen ex och daring goumlrs ofta approximationen er = 0 vilket ger ex asymp ek Foumlr att sedan beraumlkna kortslutningsresistansen RT och kortslutningsreaktansen XT anvaumlnder man sambanden 62 och 63 nedan (Petterson och Blomqvist 1986)

n

nrT

S

UeR

2

100sdot= [ ]Ω (62)

n

nxT

S

UeX

2

100sdot= [ ]Ω (63)

daumlr Un den huvudspaumlnning som transformatorresistansen haumlnfoumlrs till kV Sn transformatorns maumlrkeffekt MVA

62 Foumlrluster i en transformator

En distributionstransformator ger upphov till tre olika typer av foumlrluster

bull Tomgaringngsfoumlrluster ][WPtomgaringng bull Belastningsfoumlrluster ][WPbelastning bull Reaktiva foumlrluster [var]foumlrlustQ

Dessa foumlrluster beskrivs under respektive rubrik nedan

621 Tomgaringngsfoumlrluster

Tomgaringngsfoumlrlusterna i en transformator aumlr helt oberoende av den anslutna lasten Dessa beror istaumlllet helt paring transformatorns storlek desto stoumlrre transformator desto stoumlrre tomgaringngsfoumlrluster En tillaumlmpbar tumregel aumlr att tomgaringngsfoumlrlusterna aumlr i storleksordningen 02 procent utav transformatorns maumlrkeffekt (Lindahl 2006) Foumlr en transformator med maumlrkeffekten 200 kVA kommer saringledes tomgaringngsfoumlrlusterna vara

23

WPtomgaringng 4002000000020 =sdot=

Tomgaringngsfoumlrlusterna aumlr saring smaring i foumlrharingllande till transformatorns maumlrkeffekt att de i maringnga sammanhang antas vara foumlrsumbara

622 Belastningsfoumlrluster

Belastningsfoumlrlusterna i en transformator beror av hur stor belastningsgraden aumlr En tumregel aumlr att vid full last aumlr belastningsfoumlrlusterna i storleksordningen 1 procent av transformatorns maumlrkeffekt (Lindahl 2006) Foumlr en transformator med maumlrkeffekten 200 kVA kommer saringledes belastningsfoumlrlusterna att vara

WPbelastning 2000200000010 =sdot=

Aumlven belastningsfoumlrlusterna aumlr foumlrharingllandevis smaring jaumlmfoumlrt med transformatorns maumlrkeffekt Som har naumlmnts tidigare goumlrs ibland approximationen ex asymp ek och er = 0 vilket betyder att ingen haumlnsyn tas till de aktiva foumlrlusterna utan enbart till de reaktiva foumlrlusterna

623 Reaktiva foumlrluster

De stoumlrsta och inte foumlrsumbara foumlrlusterna i en transformator aumlr de reaktiva foumlrlusterna Naumlr dessa foumlrluster beraumlknas antas tomgaringngsfoumlrlusterna vara foumlrsumbara och att transformatorn aumlr fullt belastad Belastningsfoumlrlusterna antas vara 1 procent utav transformatorns maumlrkeffekt vilket ger en foumlrlust paring 2000 W enligt tidigare beraumlkning Foumlr att kunna beraumlkna de reaktiva foumlrlusterna foumlr en 200 kVA transformator behoumlvs uppgifter om re och xe Dessa aumlr haumlmtade fraringn en standard 200 kVA transformator hos EON Elnaumlt

Foumlrharingllandet ggre

e

r

x 331783

asymp= visar sedan hur stora de reaktiva foumlrlusterna aumlr i

foumlrharingllande till de aktiva foumlrlusterna I detta fall aumlr de reaktiva foumlrlusterna cirka tre garingnger stoumlrre aumln de aktiva foumlrlusterna De reaktiva foumlrlusterna i en 200 kVA transformator aumlr daumlrmed i storleksordningen

var600020003 kQ foumlrlust =sdotasymp Detta betyder att den reaktiva foumlrlusten i en 200 kVA transformator aumlr cirka 3 procent av dess maumlrkeffekt (Johansson 2006)

24

7 Det mobila reservkraftverket De mobila reservkraftverk som aumlr taumlnkta att anvaumlndas i mellanspaumlnningsnaumltet aumlr i storleksordningen 100-800 kVA daumlr de flesta aumlr utrustade med en synkrongenerator Teoretiskt innebaumlr detta bland annat att generatorns foumlrmaringga att producera alternativt konsumera reaktiv effekt kan styras Ska generatorn leverera reaktiv effekt till elnaumltet ska I m gt Im0 och kallas daring foumlr oumlvermagnetiserad medan om den ska konsumera reaktiv effekt ska I m lt Im0 och kallas daring foumlr undermagnetiserad Rent praktiskt styrs magnetiseringsstroumlmmen av generatorns spaumlnningsregulator som i sin tur maumlter naumltspaumlnningen (Alfredsson och Cronqvist 1996) Ses detta ur en teoretisk synvinkel bestaumlms magnetiseringsbehovet av sambandet 71 nedan

0m

m

n

r

I

I

U

E= (71)

daumlr Er inducerad emk (fas till jord) V Un generatorns maumlrkspaumlnning V I bild 71 visas ovanstaringende storheter i en schematisk bild oumlver en synkrongenerator

Bild 71 Schematisk bild oumlver en synkrongenerator

Den aktiva effekten P i en synkronmaskin paringverkas inte av aumlndringar som t ex naumltspaumlnningsvariationer eller variationer av emkn utan bestaumlms av den mekaniska axeleffekten som motorn levererar Den aktiva effekten beraumlknas med hjaumllp av samband 72 nedan

d

fr

X

UEP

Θsdotsdotsdot=

sin3 [ ]W (72)

Som tidigare naumlmnts kommer den inducerade emkn Er att foumlraumlndras daring magnetiseringsstroumlmmen Im varieras Foumlr att foumlrhindra att den aktiva effekten P foumlraumlndras samtidigt som magnetiseringsstroumlmmen Im varieras kommer samtidigt belastningsvinkeln Θ att aumlndras

25

Naumlr det gaumlller den reaktiva effekten Q saring aumlr den vid en konstant naumltspaumlnning till stor del beroende av den inducerade emk Er men aumlven till en mindre del av den aktiva effektens storlek Denna ger upphov till en del av den reaktiva spaumlnningen (XdIa) vilken svarar direkt mot den aktiva stroumlmmen Iacosφ och denna kraumlver en viss reaktiv effekt Den reaktiva effekten beraumlknas genom samband 73 nedan

d

fr

d

f

X

UE

X

UQ

Θsdotsdotsdotminus

sdot=

cos33 2

[ ]var (73)

daumlr Qlt0 oumlvermagnetisering Qgt0 undermagnetisering Foumlr att se hur alla storheter haumlnger samman visas tvaring olika visardiagram i bild 72 ett foumlr oumlvermagnetisering och ett foumlr undermagnetisering I baringda visardiagrammen aumlr statorstroumlmmen Ia riktstorhet (Alfredsson och Cronqvist 1996)

Bild 72 Visardiagram foumlr oumlver- respektive undermagnetisering

Foumlr en synkrongenerator finns det ett antal begraumlnsningar naumlr det gaumlller dess foumlrmaringga att producera och konsumera effekt Dessa begraumlnsningar aumlr naturligtvis vaumlsentliga att kaumlnna till innan ett reservelverk kopplas in och ensamt ska foumlrse en anlaumlggning med elenergi Naumlr det gaumlller synkrongeneratorer finns det fyra stabilitetsgraumlnser som generatorn maringste haringlla sig inom foumlr att generatorn ska fungera paring avsett vis (Samuelsson 2006) De fyra stabilitetsgraumlnserna aumlr

1 Rotorns uppvaumlrmningsgraumlns bestaumlmmer |E|max 2 Statorns uppvaumlrmningsgraumlns bestaumlmmer |S|max och |IA|max 3 Motorns maximala axeleffekt bestaumlmmer Pmax 4 Generatorns laumlgsta magnetisering bestaumlmmer |E|min

Foumlr att aringskaringdliggoumlra hur ovanstaringende stabilitetsgraumlnser paringverkar generatorns effektgraumlnser har dessa ritats in i ett saring kallat kapabilitetsdiagram Detta visas i bild 73 nedan

26

Bild 73 Kapabilitetsdiagram foumlr en synkrongenerator

I bild 73 ovan visar den markerade ytan arbetsomraringdet foumlr generatorn Begraumlnsningslinjerna ett och tvaring aumlr satta foumlr att inte temperaturen i rotor respektive stator ska bli foumlr houmlga och foumlrstoumlra generatorn Som kan ses i bild 73 ovan begraumlnsar dessa baringde generatorns moumljlighet till att leverera aktiv respektive reaktiv effekt samt att absorbera reaktiv effekt utanfoumlr det markerade omraringdet Skaumlrningspunkten mellan begraumlnsningslinje ett och tvaring anger normalt generatorns maumlrkdriftdata naumlr det gaumlller levererad aktiv- och reaktiv effekt Anledningen aumlr att dessa baringda linjers skaumlrningspunkt motsvarar ett optimum foumlr levererad aktiv- och reaktiv effekt Begraumlnsningslinje tre markerar den maximala aktiva effekt motorn kan laumlmna paring axeln som sammankopplar motor och generator Den fjaumlrde och sista begraumlnsningslinjen visar generatorns laumlgsta magnetisering foumlr att kunna fasas paring elnaumltet Aumlr magnetiseringen laumlgre riskeras ett saring kallat ur fas-fall farings vilket betyder att generatorn inte kommer arbeta vid samma faslaumlge som det elnaumlt den ansluts till Arbetar inte generatorn vid samma faslaumlge som elnaumltet maringste den kopplas bort och kommer saringledes inte att tillfoumlra naringgon elenergi till det anslutna elnaumltet vilket aumlr dess normala uppgift Naumlr ett mobilt reservkraftverk ansluts till ett elnaumlt och ensamt ska foumlrse anlaumlggningen med elenergi aumlr det viktigt att den aktiva och reaktiva effekten aldrig kommer utanfoumlr det markerade omraringdet i bild 73 Skulle detta haumlnda kommer med stoumlrsta sannolikhet reservkraftverkets effektskydd loumlsa ut med resultatet att elleveransen upphoumlr omedelbart ABB som aumlr en av landets ledande tillverkare av reservkraftverk har ett stoumlrre utbud av olika storlekar och modeller men anvaumlnder enbart synkrongeneratorer fraringn Stamford Dessa generatorer aumlr inte konstruerade foumlr att kunna absorbera reaktiv effekt De generatorer som levereras med reservkraftverken fraringn ABB i dag kan alltsaring

27

enbart arbeta med induktiva laster vilket betyder att ledningen inte faringr generera mer reaktiv effekt aumln vad lasten konsumerar (Hagelin 2006) Detta kommer saringledes att bli viktigt att taumlnka paring naumlr en liten last tillsammans med en laumlngre mellanspaumlnningskabel ansluts till ett reservkraftverk och ensamt ska foumlrse anlaumlggningen med elenergi Skulle kabeln generera mer reaktiv effekt aumln vad kunderna foumlrbrukar innebaumlr det att generatorn hamnar i den nedre halvan i bild 73 vilket innebaumlr att generatorn maringste konsumera reaktiv effekt Detta betyder att laringnga mellanspaumlnningskablar tillsammans med smaring effektuttag kommer bli en begraumlnsande faktor vid oumlverfoumlring av reservkraft i mellanspaumlnningelnaumltet

28

8 Beraumlkning av effektbehov och ledningslaumlngd Foumlr att faring en uppfattning om hur laringnga straumlckor elenergin fraringn reservkraftverken kan oumlverfoumlras presenteras i detta kapitel tvaring olika fall dels ett generellt dels ett verkligt naumlt Anledningen till att denna uppdelning aumlr gjord aumlr foumlr att foumlrst se hur laumlngden paring mellanspaumlnningsledningen paringverkar det mobila reservelverket generellt Det verkliga naumltet kommer sedan att ge en indikation paring hur det skulle se ut i ett naumlt daumlr vinsten hade varit stor om man kunde oumlverfoumlra reservkraften i mellanspaumlnningsnaumltet Foumlr att kunna goumlra noumldvaumlndiga beraumlkningar har tre olika program anvaumlnts Facilplus Spartial Excel och PSSE

81 Beraumlkningsprogram program

811 Facilplus Spatial

Facilplus Spatial aumlr ett naumltinformationssystem som anvaumlnds inom energibranschen och aumlr framtaget av ABB och Digpro AB Systemet finns i flera olika utfoumlrande beroende paring vad det ska anvaumlndas till Flera elnaumltsfoumlretag daumlribland EON Elnaumlt anvaumlnder sig av detta system som heter Facil SpatialE I systemet finns ett antal olika digitala kartor daumlr alla komponenter aumlr inritade enligt sina verkliga koordinater Paring EON Elnaumlt aumlr aumlven systemet kopplat till driftoumlvervakningssystemet Eldorado och affaumlrssystemet SAP I och med kopplingen till SAP finns noumldvaumlndiga kunduppgifter som t ex var kunden aumlr ansluten samt hur stor elfoumlrbrukningen aumlr per aringr Effektberaumlkning I Facilplus finns moumljligheten att goumlra effektberaumlkningar foumlr t ex en naumltstation Detta kan goumlras i och med att energifoumlrbrukningen per aringr finns att tillgaring via SAP Naumlr energifoumlrbrukningen per aringr aumlr kaumlnd kan belastningen P approximativt beraumlknas genom att anvaumlnda Velanders metod (Petterson och Blomqvist 1986)

WkWkPVelander sdot+sdot= 21 [ ]kW (81)

daumlr W energiuttaget aringrkWh k1 konstant k2 konstant Konstanterna k1 och k2 aumlr erfarenhetsmaumlssigt erharingllna konstanter som varierar mellan olika belastningar som beraumlknas med hjaumllp av maumltningar i befintligt elnaumlt I bilaga 1 visas EON Elnaumlts samtliga Velander konstanter foumlr alla deras kundkategorier Foumlr att sedan beraumlkna den reaktiva effekten Q anvaumlnds samband 82 nedan

ϕtansdot= PQ [ ]vark (82)

daumlr φ beraumlknas med hjaumllp av effektfaktorn cos φ som aumlr uppskattad foumlr olika typer kunder och varierar mellan 085-098 som kan ses i bilaga 1

29

812 Excel

Foumlr att se hur ett elnaumlt kommer att paringverka ett reservkraftverk behoumlver ett antal parametrar beraumlknas och det goumlrs i Excel I och med att elnaumltet till viss del aumlr foumlrenklat goumlrs endast beraumlkningar foumlr mellanspaumlnningsledningar och transformatorer Ledningar De parametrar som behoumlver beraumlknas foumlr mellanspaumlnningsledningarna aumlr resistansen Rledning reaktansen Xledning och susceptansen Bledning Hur dessa beraumlkningar aumlr gjorda visas i kapitel 53 Transformatorer Foumlr transformatorer behoumlvs enbart vaumlrde paring dess resistans RT och reaktans XT beraumlknas Hur dessa beraumlkningar aumlr gjorda visas i kapitel 6

813 Beraumlkningar PSSE

PSSE aumlr ett planeringsprogram foumlr elektrisk oumlverfoumlring som aumlr framtaget och utvecklat av Siemens PTI Foumlrsta utgaringvan av programmet kom 1976 och i dag anvaumlnds det i 123 laumlnder vaumlrlden oumlver (Siemens PTI 2006) Programmet har anvaumlnts till att rita upp och beraumlkna baringde verkliga och generella elnaumlt foumlr att paring ett tydligt saumltt kunna se hur laumlngden paring mellanspaumlnningsledningarna paringverkar ett mobilt reservkraftverk Naumlr beraumlkningar i PSSE goumlrs behoumlver en resistans R en reaktans X och en susceptans B anges foumlr varje ledning medan det raumlcker med en resistans och en reaktans foumlr transformatorerna Alla storheter maringste sedan goumlras om till enheten per unit (PU) Detta goumlrs enligt sambanden 83 84 85 nedan

2bas

basUP

U

SRR sdot= Ω [ ]UP (83)

2bas

basUP

U

SXX sdot= Ω [ ]UP (84)

2bas

basSUP

U

SBB sdot= [ ]UP (85)

Tillsammans med ledningarnas och transformatorernas inparametrar laumlggs lasten in paring laumlmplig skena Programmet aumlr uppbyggt saring att alla inparametrar anges i en sk sav-fil daumlr all data finns Till detta kopplas en schematisk bild daumlr elnaumltet ritas upp en sk sld-fil Naumlr sedan programmet ska utfoumlra beraumlkningarna saring synkroniseras de baringda filerna med varandra och resultaten presenteras i den schematiska bilden

30

Reaktivt effekttutag vid olika laster

-100

-80

-60

-40

-20

0

20

40

60

80

100

120

2 4 6 8 10

Ledningslaumlngd (km)

Reakti

vt

eff

ektu

ttag

(kvar)

Luftlednig P=150 kW

Kabel P=150 kW

Kabel P=100 kW

Kabel P=50 kW

82 Generellt elnaumlt

Foumlr att faring en god uppfattning om hur stort geografiskt omraringde ett mobilt reservkraftverk med varierande storlek kan hantera foumlr en given belastning har ett generellt elnaumlt anvaumlnts Det generella elnaumltet aumlr uppbyggt i PSSE enligt bild 81 nedan

Bild 81 Generellt elnaumlt uppbyggt i PSSE

Som kan ses i bild 81 ovan bestaringr det generella elnaumltet av en matande respektive en mottagande naumltstation som foumlrbinds med en mellanspaumlnningsledning I den matande naumltstationen har en relativt stor transformator installerats saring att den inte kommer att bli en begraumlnsande faktor I den mottagande naumltstationen aumlr transformatorn dimensionerad foumlr att klara lasten Som tidigare visats i rapporten aumlr det laumlngden paring mellanspaumlnningsledningen som kommer att spela en stor roll daring den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckningen ska bestaumlmmas Foumlr att tydligt visa storleksskillnaden i det kapacitiva bidrag som en kabel ger upphov till jaumlmfoumlrt med en luftledning har ovanstaringende naumlt ritats upp i PSSE Foumlr att PSSE ska kunna utfoumlra beraumlkningarna behoumlver ett antal parametrar matas in i programmet Dessa har beraumlknats i ett Excel-blad som visas i bilaga 3 Eftersom det mobila reservkraftverket inte kan absorbera reaktiv effekt aumlr den aumlr moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan dels beroende av hur mycket reaktiv effekt ledningen genererar dels hur stort det reaktiva effektuttaget ur anlaumlggningen aumlr Detta betyder att desto houmlgre reaktiva effektuttaget aumlr desto laumlngre aumlr moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan I exemplet nedan har den aktiva lasten satts till 50 100 respektive 150 kW och med en effektfaktor lika med 085 Resultaten fraringn beraumlkningarna visas i bild 82 nedan

Bild 82 Belastningsstorlekens inverkan paring den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan

31

Enligt EON Elnaumlts indelning av kundkategorier som presenteras i bilaga 1 kan det utlaumlsas att effektfaktorn foumlr de olika kundkategorierna varierar mellan 085 ndash 098 Genom att anvaumlnda effektfaktorn 085 som i exemplet ovan kommer lasten foumlrbruka relativt mycket reaktiv effekt vilket betyder att den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan kommer att bli laringng Hade daumlremot effektfaktorn 098 anvaumlnts skulle lasten i princip inte foumlrbruka naringgon reaktiv effekt alls vilket skulle minska den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan radikalt Anvaumlndandet av effektfaktorn 085 ger saringledes det mest gynnsamma fallet Hur stor inverkan effektfaktorn har paring den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan visas i bild 83 Raumlkneexemplet aumlr utfoumlrt paring samma saumltt som exemplet ovan foumlr kabeln med belastningen 50 kW Den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan har istaumlllet beraumlknats foumlr fyra olika effektfaktorer 085 090 095 och 098

Reaktivt effektuttag vid cos fi variation foumlr en kabel med belastningen 50 kW

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

1 2 3 4

Ledningslaumlngd (km)

Reati

vt

eff

ektu

ttag

(kvar)

cos fi=085

cos fi=090

cos fi=095

cos fi=098

Bild 83 Effektfaktorns inverkan paring den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan

821 Konsekvenser foumlr reservkraft

Som tydligt kan ses i bild 82 kommer kabeln generera avsevaumlrt mycket mer reaktiv effekt aumln luftledningen och daumlrmed minska den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan Det kan konstateras att storleken paring lasten och effektfaktorn kommer spela en stor roll daring den maximala oumlverfoumlringsstraumlckan foumlr kabeln ska bestaumlmmas Daumlrmed aumlr det svaringrt att ange naringgon generell laumlngdbegraumlnsning foumlr kabelalternativet men aumlr lasten saring laringg som 50 kW med effektfaktorn 085 kommer den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan vara mindre aumln tre kilometer Daumlremot foumlr luftledningen som endast genererar en liten maumlngd reaktiv effekt kommer inte storleken paring lasten och effektfaktorn vara avgoumlrande foumlr den maximala oumlverfoumlringsstraumlckan Med tanke paring att reservelverken fraringn ABB inte kan ta hand om naringgot reaktivt oumlverskott aumlr det sjaumllvklart av stor vikt att mellanspaumlnningsledningen inte genererar mer reaktiveffekt aumln vad lasten konsumerar Av detta generella exempel kan slutsatsen dras att smaring reaktiva uttag i kombination med laringnga mellanspaumlnningskablar kan komma begraumlnsa oumlverfoumlringsstraumlckan avsevaumlrt jaumlmfoumlrt med mellanspaumlnningsluftledningar

32

83 Verkligt elnaumlt

Foumlr att faring en ungefaumlrlig uppfattning om hur stort geografiskt omraringde ett mobilt reservkraftverk kan hantera foumlr en given belastning har aumlven beraumlkningar utfoumlrts foumlr ett verkligt naumlt Anledningen till detta aumlr att faring saring stor verklighetsfoumlrankring som moumljligt De mobila reservkraftverk som aumlr taumlnkta att anvaumlndas aumlr i storleksordningen 100 ndash 800 KVA vilket betyder att baringde lastuttaget och oumlverfoumlringsstraumlckan kommer att bli begraumlnsad Det verkliga elnaumltet kommer att ge en indikation paring hur det kan taumlnkas se ut i ett verkligt elnaumlt daumlr det reaktiva effektuttaget aumlr relativt litet och oumlverfoumlringsstraumlckan relativt laringng Eftersom de mobila reservkraftverken som aumlr taumlnkta att anvaumlndas aumlr relativt smaring effektmaumlssigt kommer de inte klara av de laster som farings i taumltorter om ett par naumltstationer kopplas samman De elnaumlt som kommer att ingaring i beraumlkningarna kommer daumlrfoumlr vara ett landsbygdsnaumlt daumlr belastningen aumlr laringg och utspridd oumlver ett stoumlrre geografiskt omraringde Det aumlr aumlven i landsbygd det aumlr mest intressant med reservkraft paring grund av avsaknaden av omkopplingsmoumljligheter Det elnaumlt som slutligen valdes i samraringd med Christer Eliasson naumltplanerare paring EON Elnaumlt var ett relativt nytt kabelnaumlt i Loumlnsboda (LBA) i nordoumlstra Skaringne daumlr EON Elnaumlt har foumlrberett ett par markstationer foumlr anslutning av mobil reservkraft (Eliasson 2006) Anledningen aumlr att belastningarna aumlr relativt smaring och foumlrdelade paring flera mindre transformatorstationer med litet stoumlrre inboumlrdes avstaringnd I ett saringdant naumlt som finns i LBA fack 4 kommer vinsten att bli stor om EON Elnaumlt endast behoumlver ansluta ett mobilt elverk istaumlllet foumlr sju Foumlr det utvalda kablade elnaumltet har beraumlkningar genomfoumlrts enligt den tidigare beskrivna beraumlkningsgaringngen Fraringn Facilplus har kartan med inritade ledningar och naumltstationer haumlmtas den visas i bilaga 4 Som kan ses paring kartan aumlr detta ett glesbyggdsomraringde med lite stoumlrre avstaringnd mellan naumltstationerna I bilaga 5 visas normalkopplingsschemat foumlr LBA fack 4 som tydligare visar hur naumltstationerna aumlr foumlrbundna med varandra I bilaga 6 visas det Excel-blad daumlr alla inparametrar som maringste anges i PSSE aumlr beraumlknade och sammanstaumlllda Naumlr beraumlkningen vaumll aumlr gjord i PSSE visas alla resultaten i de schematiska filerna se bilaga 7 Beraumlkningarna aumlr gjorda baringde foumlr elnaumltet saring som det ser ut i dag men aumlven paring samma elnaumlt daring all kabel ersatts med oisolerad samt isolerad luftledning med motsvarande ledningsarea Eftersom kapacitansen per kilometer aumlr i princip lika stor foumlr baringde oisolerad och isolerad luftledning kommer dessa anses vara likvaumlrdiga naumlr det gaumlller lednings reaktiva generering Baringda fallen har samma totala ledningslaumlngd vilken aumlr 6775 meter men som har naumlmnts tidigare skiljer luftledning sig aringt jaumlmfoumlrt med kabel daring det gaumlller generering av reaktiv effekt Resultatet presenteras i bild 84 nedan

33

LBA-fack 4

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90k

Va

r Kabel

Oisolerad luftledning

Isolerad luftledning

Bild 84 Reaktivt effektuttag i LBA ndash fack 4

Som kan ses i bild 84 ovan behoumlver generatorn endast generera knappt 20 kvar om det befintliga kabelnaumltet anvaumlnds vid topplast ty Velanders metod ger topplasten Vid laringglasttillfaumlllen exempelvis sommar skulle det reaktiva effektuttaget fraringn kunderna raumlcka till att taumlcka det reaktiva oumlverskottet fraringn kabeln Daumlrmed kan det haumlnda att vid vissa lasttillfaumlllen inte aumlr moumljligt att reservkraftsmata LBA fack 4 Skulle i staumlllet kabelnaumltet ersaumlttas med ett likvaumlrdigt luftledningsnaumlt kommer generatorn behoumlva generera drygt 80 kvar Anledningen till detta aumlr som sagts och visats tidigare att en kabel genererar avsevaumlrt mycket mer reaktiv effekt aumln en luftledning Skulle kablarna generera mer reaktiv effekt aumln vad kunderna foumlrbrukar skulle anlaumlggningen inte kunna anslutas till ett mobilt reservkraftverk Hade det daumlremot funnits reservelverk i laumlmplig storlek paring marknaden som hade kunnat undermagnetiseras och daumlr med att ta hand om det reaktiva oumlverskott som skapats av kablarna hade situationen varit en annan Som situationen aumlr i dag maringste en viss foumlrsiktighet tillaumlmpas daring lasten aumlr liten och oumlverfoumlringsstraumlckan aumlr lite laumlngre i ett kablat mellanspaumlnningsnaumltet Skulle daumlremot elnaumltet i LBA - fack 4 varit ett luftledningsnaumlt hade inte denna begraumlnsning funnits Sammanfattningsvis kan det i detta fall konstateras att det kablade elnaumltet aumlr att foumlredra framfoumlr mot luftledningsalternativet Laumlgre braumlnslekonsumtion samt moumljlighet till ett houmlgre aktivt effektuttag aumlr naringgra av foumlrdelarna

34

9 Ekonomisk jaumlmfoumlrelse Foumlr att faring en indikation paring hur det ekonomiska utslaget kommer att se ut daring ett mellanspaumlnningsnaumltet anvaumlnds foumlr oumlverfoumlring av reservkraft har ett raumlkneexempel staumlllts upp i det tidigare anvaumlnda elnaumltet LBA-fack 4 I exemplet har sju olika fall jaumlmfoumlrts med varandra dessa aumlr

bull Oisolerad luftledning utan reservkraft bull Oisolerad luftledning med reservkraft bull Isolerad luftledning utan reservkraft bull Isolerad luftledning med reservkraft bull Kabel utan reservkraft bull Kabel med reservkraft bull Befintlig luftledning som senare ersaumltts med kabel med reservkraft

Nedan visas en foumlrklaring till de parametrar som finns med i raumlkneexemplet Dessa aumlr uppdelade i fasta respektive roumlrliga kostnader vilka summeras ihop foumlr respektive fall De fasta kostnaderna aumlr summan av de aringrliga kapital- och underharingllskostnaderna medan de roumlrliga kostnaderna aumlr kostnader foumlr reservkraft samt avbrottsersaumlttning Dessa aumlr direkt beroende av det aktuella elnaumltets avbrotts- respektive felfrekvens I denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse har alla administrativa kostnader foumlrsummats och ingen haumlnsyn har tagits till hur varumaumlrket skadas av t ex laringnga elavbrott

91 Foumlrklaring till den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen

911 Fasta kostnader

Investeringskostnad per km Investeringskostnaden avser endast mellanspaumlnningsnaumltet vilken varierar mellan olika ledningstyper Kostnaderna aumlr haumlmtade ifraringn EBR (P1) 2006 I det verkliga elnaumltet (LBA) minskar ledningsarean laumlngre ut vilket det inte kommer tas naringgon haumlnsyn till i den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen daumlr samma area har anvaumlnts till hela straumlckan Anledningen till detta aumlr att kostnaden foumlr att garing upp eller ner ett steg i area foumlr respektive ledningstyp aumlr relativt liten Alla beraumlkningar har daumlrfoumlr gjorts foumlr en representativ ledningsarea 95 mm2 Total investeringskostnad Denna visar den totala investeringskostnaden foumlr hela ledningsstraumlckan det vill saumlga kostnaden per kilometer ledning garingnger det verkliga elnaumltets laumlngd (LBA) Kapitalkostnad Investeringskostnaden som goumlrs i ett elnaumlt genererar en kostnad foumlr det kapital som aumlr investerat EON Elnaumlt tillaumlmpar en kalkylraumlnta paring 8 procent

35

Aringrlig kostnad EON Elnaumlt skriver av sina anlaumlggningar paring 40 aringr vilket ger en aringrlig kostnad genom att dela investeringskostnaden med avskrivningstiden Underharingllskostnad Underharingllskostnaden foumlr baringde oisolerad - och isolerad luftledning aumlr satt till 2 procent av investeringskostanden Foumlr jordkabel aumlr den satt till 02 procent Summa fast aringrlig kostnad Denna kostnad visar vad den aringrliga fasta kostnaden kommer vara foumlr ett elnaumlt Denna inkluderar saringledes enbart avskrivningar och underharingllskostnader

912 Roumlrliga kostnader

Avbrottsfrekvens Denna beskriver hur maringnga avbrott en viss ledningstyp har per aringr och per 100 km ledning Foumlr oisolerad luftledning aumlr antalet fel uppdelat i kvarstaringende- respektive oumlvergaringende fel Kvarstaringende fel betyder att felet maringste aringtgaumlrdas fysiskt och behoumlver sektioneras bort foumlr reparation De kvarstaringende felen aumlr 2 stycken per aringr och 100 km ledning (Roos 2005) Oumlvergaringende fel kan exempelvis vara en aringterinkoppling som orsakats av ett traumld som stoumltt till en ledning vid blaringsigt vaumlder Eftersom de oumlvergaringende felen aumlr kortvariga kommer det aldrig bli aktuellt att ansluta reservkraft i samband med dessa fel Daumlrmed tas dessa fel inte med i avbrottsfrekvensen Foumlr isolerad luftledning har de kvarstaringende felen satts till tvaring tredjedelar av avbrottsfrekvensen foumlr oisolerad luftledning (Kristiansson 2006) Foumlr kabel aumlr antalet fel uppdelade i inre fel i kabeln t ex treeing och fel som aumlr orsakade paring grund av yttre aringverkan t ex graumlvskador Eftersom baringda typerna av fel kommer resultera i ett avbrott i elleveransen summeras dessa till en gemensam avbrottsfrekvens foumlr kabel Inre fel aumlr satt till 02 och yttre fel aumlr satt 04 vilket betyder att den gemensamma avbrottsfrekvensen aumlr satt till 06 fel per aringr och 100 km kabel (Roos 2005) Felfrekvens Felfrekvensen aumlr framtagen paring foumlljande saumltt samtliga kunder som drabbats av mellanspaumlnningsfel laumlngre aumln tre minuter hos Svensk Energis medlemsfoumlretag dvs DARWin rapporterade under 2004 har tagits fram Av dessa har 75 procent ansetts kunna haumlnfoumlras till landsbygdselnaumlt Ur denna aringterstaringende stora volym har de mellanspaumlnningsfel som orsakat utebliven elleverans i tidsintervallen 12-lt24 samt gt=24 timmar sorterats ut Antalet fel som oumlverstiger 24 timmar oavsett laumlngd aumlr saring faring att de har summerats i en enda grupp Genom att dividera summan utsorterade fel med samtliga fel erharinglls felfrekvensen foumlr respektive tidsintervall Som kan ses i raumlkneexemplet i bilaga 8 aumlr dessa mycket smaring

36

Avbrottsersaumlttning Avbrottskostnaden foumlr respektive tidsintervall aumlr tagen fraringn den tabell 21 i denna rapport Foumlr att baumlttre avspegla den verkliga bilden i LBA fack 4 har 50 av de 60 kunderna placerats i kategorin smaringhus 16 A och resterande 10 kunder i gruppen smaringhus 20 A Driftkostnad reservelverk och fast kostnad elverk Dessa kostnader aumlr tagna fraringn EON Elnaumlts egen utredning om reservkraftberedskap (NUT 051016-001) Baringda kostnadsposterna avser hyra av reservelverk som ansluts paring traditionellt saumltt det vill saumlga ett reservelverk till varje naumltstation I denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse har driftkostnaden antagits vara den samma daring ett mobilt reservkraftverk anvaumlnds och elenergin oumlverfoumlrs i mellanspaumlnningsnaumltet Den fasta kostnaden antas daumlremot vara en femtedel saring stor daring ett reservelverk i snitt antas kunna foumlrsoumlrja fem naumltstationer daring elenergin oumlverfoumlrs i mellanspaumlnningsnaumltet Drifttimmar felkategori Drifttimmarna avser de antal timmar som reservelverken aumlr i drift vid respektive felkategori Dessa drifttimmar aumlr uppskattade till en genomsnittligt rimlig tidsperiod Uppskattningen aumlr gjord saring att reservelverket har anslutits och boumlrjat leverera elenergi i snitt tvaring till fyra timmar innan naringgon kund har varit spaumlnningsloumls i 12 timmar Naumlr vaumll kunderna faringtt tillbaka elleveransen med hjaumllp av ett reservkraftverk kommer inte det skadade elnaumltet behoumlva aringterstaumlllas i funktionsdugligt skick snarast moumljligt Kopplas daumlremot inte ett reservelverk in och aringterupptar elleveransen maringste elnaumltet aringterstaumlllas till funktionsdugligt skick snarast Daumlrmed antas det att tiden foumlr aringterstaumlllning kommer vara laumlngre om inte ett reservkraftverk ansluts Paring grund av ovanstaringende resonemang anses reservelverkets drifttid i snitt vara laumlngre aumln den avbrottstid som farings om inte reservelverket anslutits Drifttimmarna aumlr bestaumlmda saring att reservelverket i snitt boumlrjar leverera elenergi 9 timmar efter felet uppkom och aumlr daumlrefter i drift hela tidsperioden i respektive felfrekvens det vill saumlga efter 12 respektive 24 timmar Antal fel per aringr som oumlverstiger 12 h i LBA - fack 4 Denna aumlr beraumlknad paring foumlljande saumltt

( )2412100

FFLL

AF +sdotsdot

aringr

st (91)

daumlr AF Avbrottsfrekvensen foumlr luftledning respektive kabel (st100kmaringr) LL Ledningslaumlngden avser LBA - fack 4 (km) F12 Felfrekvensen efter 12 h vid mellanspaumlnningsfel enligt Darwin

driftstoumlrningsstatistik 2004 Svensk Energi F24 Felfrekvensen efter 24 h vid mellanspaumlnningsfel enligt Darwin

driftstoumlrningsstatistik 2004 Svensk Energi

37

Avbrottskostnad Avbrottskostnaden avser den kostnad som uppstaringr pga fel i mellanspaumlnningsnaumltet varje aringr I alternativet utan reservkraft uppstaringr kostnaden genom avbrottsersaumlttning till de kunder som drabbats av elavbrott laumlngre aumln 12 timmar I alternativet med reservkraft uppstaringr kostnaden genom att reservkraft installeras och samtliga kunder aringterfaringr elleveransen Reservkraften som installeras har som sagts tidigare en fast och en roumlrlig kostand Avbrottskostnaden beraumlknas enligt nedan Utan reservelverk

( ) AKAFAFLL

AF sdotsdot+sdotsdotsdot 24241212100

(kraringr) (92)

Med reservelverk

( )

AKFKFFLL

AF

AKDKDTFDTFLL

AF

sdotsdot+sdotsdot

+sdotsdotsdot+sdotsdotsdot

)2412(100

24241212100 (kraringr) (93)

daumlr A12 avbrottskostnaden i LBA efter 12 h (kr) A24 avbrottskostnaden i LBA efter 24 h (kr) DK driftkostnad reservelverk (krh) AK antalet kunder i LBA (st) FK fast kostnad foumlr reservelverk per kund (kr) DT drifttid foumlr reservkraftverken (h)

913 Summa kostnader per aringr Denna kostnad aumlr framtagen genom att kostnaderna foumlr den fasta- och roumlrliga delen summerats Resultatet visar vilket av alternativen som aumlr det mest ekonomiskt gynnsamma

92 Resultat

Sjaumllva beraumlkningen aumlr gjord i Excel och visas i bilaga 8 I tabell 91 nedan visas en sammanstaumlllning av de fasta roumlrliga samt summa kostnader ifraringn den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen Beraumlkningen aumlr gjord foumlr sju stycken olika fall

1 Nybyggnation av oisolerad luftledning utan anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

2 Nybyggnation av oisolerad luftledning med anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

3 Nybyggnation av isolerad luftledning utan anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

4 Nybyggnation av isolerad luftledning med anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

38

5 Nybyggnation av jordkabelanlaumlggning utan anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

6 Nybyggnation av jordkabelanlaumlggning med anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

7 Befintlig avskriven luftledning staringr kvar 20 aringr foumlr att sedan ersaumlttas med jordkabel I detta fall foumlrlaumlngs avskrivningstiden med 20 aringr i foumlrharingllande till de sex tidigare fallen Reservkraft anvaumlnds vid oplanerade elavbrott under hela perioden

Tabell 91 Kostnadsjaumlmfoumlrelse Fasta kostnader

(kraringr)

Roumlrliga kostnader

(kraringr)

Summa kostnader

(kraringr)

Fall 1 54 200 2 54 202 Fall 2 54 200 5 54 205 Fall 3 64 300 2 64 302 Fall 4 64 300 4 64 304 Fall 5 48 400 1 48 401 Fall 6 48 400 2 48 402 Fall 7 39 900 3 39 903 Som kan ses i tabell 91 ovan aumlr de fasta kostnaderna avsevaumlrt mycket stoumlrre aumln de roumlrliga Anledningen till detta aumlr att andelen elavbrott som oumlverstiger 12 timmar aumlr utslaget paring 75 procent av alla elavbrott vilka daring blir vaumlldigt faring och orsakar daumlrmed smaring kostnader totalt sett Som kan ses i den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen aumlr det i dagslaumlget inte loumlnsamt i naringgot av fallen att anvaumlnda reservkraft vid oplanerade elavbrott Det ska dock poaumlngteras att efter 1 januari 2011 aumlr det inte laumlngre tillaringtet att oplanerade elavbrott oumlverstiger 24 timmar Landets naumltaumlgare kommer daring inte kunna jaumlmfoumlra kostnader foumlr t ex reservkraft med kostnader foumlr avbrottsersaumlttning De kommer istaumlllet att bli tvungna att hitta loumlsningar som undviker dessa laringngvariga elavbrott Reservkraft i mellanspaumlnningsnaumlt erbjuder en saringdan loumlsning Som kan ses i denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse aumlr det mest loumlnsamt att laringta befintlig avskriven luftledning staring kvar 20 aringr som sedan ersaumltts med kabel foumlljt av att direkt ersaumltta samma luftledning med kabel Baringda dessa alternativ foumlrutsaumltter att ledningen aumlr framdragen saring att det paring ett enkelt saumltt garingr att foumlrlaumlgga kabeln i marken Om inte saring aumlr fallet kommer detta kostnadsbilden se annorlunda ut Med denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse kan det till sist konstateras att det kommer bli dyrare att ansluta reservkraft till de kunder som drabbas av elavbrott laumlngre aumln 12 timmar aumln att betala ut avbrottsersaumlttning fram t o m 1 januari 2011 foumlr exemplet LBA fack 4

39

10 Slutsatser

101 Slutsatser

Innan ett mobilt reservkraftverk ansluts till ett lansbyggdselnaumlt aumlr det viktigt att kaumlnna till hur stor den reaktiva genereringen fraringn det aktuella elnaumltet aumlr Hur stort det reaktiva bidraget aumlr beror paring hur stor den kapacitiva genereringen aumlr i elnaumltet Denna aumlr framfoumlrallt beroende av kabelnaumltets laumlngd desto laumlngre ju stoumlrre blir den kapacitiva genereringen Skillnaden mellan luftledning och kabel aumlr i dessa sammanhang stora och det maringste tas i beaktande innan ett mobilt reservkraftverk ansluts En kabel genererar avsevaumlrt mycket mer reaktiv effekt aumln en luftledning oavsett om luftledningen aumlr isolerad eller inte Problemet som kan uppstaring i ett kabelnaumlt aumlr att kablarna genererar mer reaktiv effekt aumln vad de anslutna kunderna foumlrbrukar Detta aumlr inget problem saring laumlnge det finns ett oumlverliggande elnaumlt som kan ta hand om det reaktiva oumlverskottet Naumlr det oumlverliggande naumltet kopplas bort och ett mobilt reservkraftverk ansluts maringste detta ensamt kunna ta hand om ett eventuellt reaktivt oumlverskott Reservkraftverk som klarar att absorbera reaktiv effekt finns inte paring marknaden i dag Daumlrmed kommer inte ett mobilt reservkraftverk att kunna anslutas till ett elnaumlt som genererar mer reaktiv effekt aumln vad de anslutna kunderna foumlrbrukar Denna risk finns enbart i kablade elnaumlt daumlr oumlverfoumlringsstraumlckan aumlr laringng och lasten relativt laringg Det aumlr svaringrt att ange naringgon generell laumlngdbegraumlnsning men aumlr lasten saring laringg som 50 kW med effektfaktorn 085 kommer den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan vara mindre aumln tre kilometer Enligt den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen som aumlr gjord i rapporten kan det konstateras att det i-dagslaumlget aldrig aumlr loumlnsamt att ansluta reservkraftverk vid ett elavbrott i LBA fack 4 Anledning till detta aumlr att den avbrottsersaumlttningen som kunder har raumltt till som varit drabbade av ett elavbrott laumlngre aumln 12 timmar aumlr laumlgre aumln den kostnad som uppstaringr daring mobila reservelverk ansluts i vaumlntan paring att felet ska bli aringtgaumlrdat Fraringn och med den 1 januari 2011 kommer det dock inte vara tillaringtet att oplanerade elavbrott aumlr laumlngre aumln 24 timmar vilket goumlr att naumltaumlgarna senast vid denna tidpunkt maringste se till att dessa laringngvariga elavbrott undviks Detta goumlr att oumlverfoumlring av mobilreservkraft i mellanspaumlnningsnaumltet kan komma bli en intressant och anvaumlndbar teknik de naumlrmsta aringren foumlr landets alla naumltaumlgare Sammanfattningsvis kan slutsatserna sammanfattas i ett antal punkter

bull Laringnga kabellaumlngder tillsammans med relativt smaring effektuttag kan generera ett oumlverskott av reaktiv effekt

bull Det finns idag inget reservkraftverk paring marknaden som kan absorbera reaktiv effekt vilket kan komma att begraumlnsa den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan

bull Fram till och med den 1 januari 2011 aumlr det troligen inte loumlnsamt att ansluta reservkraft vid ett elavbrott

bull Fraringn och med den 1 januari 2011 kommer det inte laumlngre vara tillaringtet att oplanerade elavbrott oumlverstiger 24 timmar

40

bull Oumlverfoumlring av reservkraft i mellanspaumlnningsnaumltet kan komma bli en intressant och anvaumlndbar teknik i farmtiden

102 Fortsatt arbete

I denna rapport har det foumlrutsatts att selektiviteten och utloumlsningsvillkor i elnaumlten fungerar paring avsett vis Fortsatta studier inom detta omraringde kan vara att laumlgga in fel paring olika platser i det elnaumltet som ansluts till ett mobilt reservkraftsaggregat och paring saring vis kontrollera att utloumlsningsvillkor och selektivitet fungerar paring ett tillfredstaumlllande sett I denna rapport aumlr grundtanken att ett enda mobilt reservkraftverk ska foumlrsoumlrja en mindre grupp naumltstationer vid ett elavbrott En intressant utveckling skulle vara att titta paring hur olika kraftslag som t ex mobil reservkraft tillsammans med smaringskalig vindkraft skulle kunna samverka En samverkan mellan olika kraftslag skulle med stor sannolikhet skapa nya foumlrutsaumlttningar foumlr smaringskalig ouml-drift Ytterligare fraringgestaumlllningar som skulle behoumlva utredas aumlr hur elkvaliteacuten paringverkas i ett ouml-driftsnaumlt Haumlr skulle det vara intressant att se hur olika typer av kraftkaumlllor enskilt paringverkar elkvaliteacuten samt hur flera kraftkaumlllor som samverkar paringverkar elkvaliteacuten Naumlr mobila reservelverk ansluts i en naumltstation foumlr t ex underharingllsaringtgaumlrder goumlrs detta i princip uteslutande genom att spaumlnningen bryts under in- och urkopplingstiden Detta genererar tvaring planerade elavbrott som maringste aviseras till alla beroumlrda kunder Dessa planerade elavbrott skulle kunna undvikas om en fasningsutrustning anvaumlnts vid inkopplingen Paring detta saumltt skulle landets alla naumltaumlgare paring ett enkelt saumltt kunna goumlra t ex underharingllaringtgaumlrder utan att naringgra kunder behoumlver drabbas av elavbrott Detta aumlr ett omraringde som kaumlnns viktigt och borde utredas Vad som aumlven aumlr av intresse foumlr framtiden aumlr att ta fram riktlinjer foumlr hur mobil reservkraft i mellanspaumlnningsnaumlt ska hanteras Naringgon form av regelverk som branschen kan ta till sig och arbeta efter hade underlaumlttat anvaumlndandet inom detta omraringde

41

11 Referenser [1] Alfredsson Alf Cronqvist Anders (1996) ElkrafthandbokenElmaskiner [2] Andersson Leif Blomqvist Hans (1997) Elkraftsystem del 1 [3] Birkouml Thomas (2005) bilder paring olika typer av luftledning

httpwwwsofnetorgindexasplev=2593amptyp=1 adressen kontrollerad 2006-07-10

[4] Elektroskandia (2006) Bild paring en 3-ledare mellanspaumlnnings kabel

httpwwwelektroskandiasecatalogaspxcid=70amphid=969ampuid=4710amppid=21518pnlPDetails adressen kontrollerad 2006-07-10

[5] Elforsk (1995) EBR Mobila Reservkraftverk utgiven av Elforsk [6] Eliasson Christer (2006) EON Elnaumlt Sverige AB Lokalnaumltsplanerare

personligt samtal 2006-06-28 [7] Energimarknadsinspektionen (2006) Naumltanslutningar och avgifter

httpwwwenergimarknadsinspektionensetemplatesPage____44aspx adressen kontrollerad 2006-07-11

[8] Energimyndigheten (2005) Utveckling av naumltpriser 1 jan 1997 - 1 jan 2005

Publikationen tillgaumlnglig paring httpwwwstemseWEBSTEMEx01SwensfPageGenerator01OpenAgentampSearchType=2ampAll=True adressen kontrollerad 2006-08-02

[9] GENETECH (2006) Bild paring reservelverk

httpwwwgenetechseseprodmobilahtml adressen kontrollerad 2006-08-01

[10] Hagelin Carl-Goumlran (2006) ABB Reservkraft Vaumlsterarings personligt samtal

2006-07-25 [11] Hjalmar Peter (2005) Utredning om mobil reservkraft EON Elnaumlt

NUT-050524-021

42

[12] Johansson Jonas (2006) PhD Student IEA Lunds Tekniska Houmlgskola personligt samtal 2006-11-09

[13] Kristiansson Gert (2006) delprocessledare foumlr anlaumlggningsprojekt paring EON

Elnaumlt [14] Krynell Julius (2006) Reservkraftsansvarig EON Elnaumlt Sverige AB

personligt samtal 2006-08-11 [15] Lindahl Sture (2006) Professor IEA Lunds Tekniska Houmlgskola personligt

samtal 2006-11-09 [16] Melin Ulf (2006) EON Elnaumlt Sverige AB Kundansvarig paring

marknadsenheten personligt samtal 2006-08-18 [17] Onninens produktkatalog 2006) finns tillgaumlnglig paring

httpwwwonninensedownload184218cb10a83f43c2780001132Flik_2_Elnatsmaterielpdf adress kontrollerad 2006-08-15

[18] Petterson Aringke- Blomqvist Hans (1986) Elkraft teknisk handbok del 1

Allmaumln del [19] Regeringskansliet (2006) Nya regler om leveranssaumlkra elnaumlt

httpwwwregeringensesbd108a57260 adress kontrollerad 2006-06-08 [20] Roos Fredrik (2005) lic-avhandling Electricity Supply Reliability [21] Samuelsson Olof (2006) Docent IEA Lunds Tekniska Houmlgskola personligt

samtal 2006-08-23 [22] SCB (2002) Energiundersoumlkning foumlr jordbruket avseende 2002

httpw36scbsestatistikOVOV0020_dokumentEnergiundersokning_2002doc adress kontrollerad 2006-07-04

[23] Siemens PTI (2006) Information om PSSE

httpwwwpti-uscomptisoftwarepsseindexcfm adressen kontrollerad 2006-07-20

43

[24] Statens energimyndighet (2005) Erfarenheter efter Gudrun - Reservkraft prioritering och ouml-drift med reservkraft ER 200532 Publikationen finns tillgaumlnglig paring httpwwwstemseWEBSTEMEx01SwensfPageGenerator01OpenAgentampSearchType=2ampFuncParm1=11ampFuncParm2=1ampSearchString=gudrunampSearchStringFromDate=ampSearchStringToDate=ampAll=True adressen kontrollerad 2006-08-02

[25] Stenborg Bertil (1997) Elkraftsystem del 1 [26] Svenska Kraftnaumlt (2005a) Svenska Kraftnaumlts verksamhet

httpwwwsvksewebPageaspxid=2221 adress kontrollerad 2006-06-07 [27] Svenska Kraftnaumlt (2005b) Svenska Kraftnaumlts aringrsredovisning 2005

httpwwwsvksewebPageaspxid=5242 adress kontrollerad 2006-08-11

44

12 Appendix Bilaga 1 Eon elnaumlts indelning av olika kundkategorier med avseende paring Velanderkonstanter och effektfaktor Bilaga 2 Matlabkod som anvaumlnts till raumlkneexemplet vid jaumlmfoumlrelsen mellan luftledning och kabel Bilaga 3 Beraumlkning av inparametrar till PSSE foumlr det generella naumltet Bilaga 4 Geografiskt karta oumlver LBA fack 4 haumlmtade fraringn Facilplus Bilaga 5 Normalkopplingsschema LBA fack 4 Bilaga 6 Beraumlkning av inparametrar till PSSE foumlr det verkliga naumltet Bilaga 7 Resultaten fraringn beroumlkningen i det verkliga naumltet visat i en schemarisk bild Bilaga 8 Beraumlkningar gjorda foumlr den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen Bilaga 9 Tabell oumlver ABBs standardtransformatorer

V elander-konstant k1

V elander-kons tant k2

Foumlrbruknings-staumllletyp

U ppvaumlrm nings-kod

T ext D C O N ST1 D C O N ST2

C O SFI

B lank t O ALLM AumlN KU R VA 0000286 00133 09Industri ED M IN D R E IN DU STR IER M ED ELVAumlR M E 0000368 00497 092Industri EVL M IN D R E IN DU STR IER M ED ELVAumlR M E 0000368 00497 092Industri O M IN D R E IN DU STR IER U TAN ELVAumlR M E 000029 01017 085Industri U E M IN D R E IN DU STR IER U TAN ELVAumlR M E 000029 01017 085Industri VPA M IN D R E IN DU STR IER U TAN ELVAumlR M E 000029 01017 085Industri VPE M IN D R E IN DU STR IER M ED ELVAumlR M E 0000368 00497 092JO R D BR U K ED LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K EO LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K EVL LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K O LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K U E LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K VPA LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K VPE LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K VPJ LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09LG H M EO FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097LG H M U E FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093SH ED D IR EKTEL AumlLD R E AumlN ELAK 0000308 00111 098SH EO D IR EKTEL ELAK 0000408 00126 098SH EVL ELPAN N A KO N VER TER IN G 0000319 00187 096SH U E T YPKU R VO R R EN H U SH AringLLSEL 0000286 00133 09SH VPA VAumlR M EPU M P -FR AringN LU FT (V ID LAringG A T EM P N YT TJAS EJ ELVAumlR M E) 0000384 00164 093SH VPE VAumlR M EPU M P -U TELU FT M ED ELV (V ID LAringG A TEM P N YTT JAS ELVAumlR M E) 0000536 00161 097SH VPJ VAumlR M EPU M P - YTJO R D (O M VP EJ KLAR AR VAumlR M EN N YT TJAS EJ ELVAumlR M E) 0000314 00144 093Ouml VR ED O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - M ED ELVAumlR M E 0000402 00286 096Ouml VR EVL O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09Ouml VR O O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09Ouml VR U E O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09Ouml VR VPA O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09FAST Blank t ALLM AumlN KU R VA 0000286 00133 09FAST ED FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097FAST EO FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097FAST EVL FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097FAST O FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST O FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST U E FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST VPA FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST VPE FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097

I SAP IS-U

Bilaga 1 Indelning av kundkategorier

Bilaga 1 forts Velander-konstant k1

Velander-konstant k2

Foumlrbruknings-staumllletyp

Uppvaumlrmnings-kod

Text DCONST1 DCONST2

COSFI

FAST VPJ FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093KOLL Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09KOLL ED FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL EO FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL EVL FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL UE FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093KOLL VPA FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093KOLL VPE FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL VPJ FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093GBEL Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09OMAumlT Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09MAST Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09TILLF Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09TILLF ED DIREKTEL AumlLDRE AumlN ELAK 0000308 00111 098TILLF EO ELPANNA KONVERTERING 0000319 00187 096TILLF EVL ELPANNA KONVERTERING 0000319 00187 096TILLF O TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF UE TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF VPA TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF VPE TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF VPJ TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09HAND ED KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND EO KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND EVL KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND O KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND UE KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND VPA KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND VPE KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND VPJ KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09FH ED SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH EO SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH EVL SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH O SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH UE SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH VPA SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH VPE SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH VPJ SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098

I SAP IS-U

Bilaga 2 Matlabkod kabel u=11000 Langd=10 area=95 L=031 induktans [mHkm] fi=318 cos fi=085 ra=28264 resistiviteten i msp-kablen (AL) [ohmmm^2km] C=03310^-6kapacitansen i en 95mm^2 12 kV kabel Ericssons kabelhandbok R=(raarea)Langd ledar resistansen i punkten [ohm] Ericssons kabelhandbok XL=2pi50L10^-3Langd induktiva reaktansen i punkten [ohmkm] Ericssons kabelhandbok Qc2=2pi50(C2)u^2Langd kapacitansen som skapas i halva msp-kabeln [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 30 P=(5010^3) Aktivt effekt i punkten 5 [W] S=Pcos((fipi)180)skenbar effekt i punkten 5 [VA] Q=(S^2-P^2)^(12)reaktiv effekt i punkten 5 [VAr] Pf=R(Pu)^2+R((Q-Qc2)u)^2 Foumlrlust av aktiv effekt i hsp-kabel [W] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 31 Qf=XL(Pu)^2+XL((Q-Qc2)u)^2-(2Qc2) Foumlrlust av reaktiv effekt i msp-kabel [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 33 QnettoKabel=Q+Qf Luftledning Lluft=1085 XLluft=2pi50Lluft10^-3Langd Cluft=000910^-6 Qc2luft=2pi50(Cluft2)u^2Langd kapcitansen som skapas i halva hsp-luftledningen [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 30 PfLuft=R(Pu)^2+R((Q-Qc2luft)u)^2 Foumlrlust av aktiv effekt i hsp-kabel [W] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 31 QfLuft=XLluft(Pu)^2+XLluft((Q-Qc2luft)u)^2-(2Qc2luft) Foumlrlust av reaktiv effekt i hsp-kabel [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 33 QnettoLuft=Q+QfLuft

Ubas (kV) 11Sbas (MVA) 10

Kabel AXKJ 39525

Laumlngd=2 km Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 2 064 031 0194779 00000003 00001885 00528926 00160974 00022808

Laumlngd=4 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 4 128 031 0389557 00000003 0000377 01057851 00321948 00045616

Laumlngd=6 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 6 192 031 0584336 00000003 00005655 01586777 00482923 00068424

Laumlngd=8 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 8 256 031 0779115 00000003 0000754 02115702 00643897 00091232

Laumlngd=10 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 10 32 031 0973894 00000003 00009425 02644628 00804871 0011404

Luftledning FeAl 99

Laumlngd=2 km Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 2 0672 1126 0707487 61E-09 3833E-06 00555372 005847 4638E-05

Laumlngd=4 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 4 1344 1126 1414973 61E-09 7665E-06 01110744 01169399 9275E-05

Laumlngd=6 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 6 2016 1126 212246 61E-09 115E-05 01666116 01754099 00001391

Laumlngd=8 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 8 2688 1126 2829947 61E-09 1533E-05 02221488 02338799 00001855

Laumlngd=10 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 10 336 1126 3537433 61E-09 1916E-05 0277686 02923499 00002319

Bilaga 3 Generellt naumlt

Bilaga 3 forts

Transformatorer

Maumlrkeffekt (MVA) Kopplingsart Maumlrksp (kV) er () ex () ez () R (ohm) X (ohm) R (pu) X (pu)

1 [MATSTAT_LSP04200] 2 [MATSTAT_MSP11000] 08 Dyn 11 11 0 52 52 0 7865 0 0653 [MOTSTAT_MSP11000] 4 [MOTSTAT_LSP04200] 02 Dyn 11 11 0 38 38 0 2299 0 19

Belastningar

P (MW) Q (Mvar) (effekfaktor = 085) Detta aumlr baumlsta scenario005 003101 0062015 0093

Bilaga 4 Geografisk karta oumlver LBA fack 4 haumlmtad fraringn Facilplus

Naumltstationer kopplade till mobilt reservkraftverk

500 m

Foumlrdelningsstation (LBA)

Placering och anslutning av mobilt reservelverk

Bilaga 5 Normalkopplingsschema LBA fack 4

Bilaga 6 Verkligt naumlt

Ubas (kV) 11Sbas (MVA) 10

Ledningar (kabel) En-ledare triangel

Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [LBA-097_MSP 11000] 3 [LBA-049_MSP 11000] AXCEL 39525 202 06464 031 01967265 00000003 0000190381 00534215 00162584 0002303604 3 [LBA-049_MSP 11000] 4 [LBA-050_MSP 11000] AXCEL 39525 183 05856 031 01782226 00000003 0000172473 00483967 00147291 0002086929 4 [LBA-050_MSP 11000] 5 [LBA-070_MSP 11000] AXCEL 32510 076 0912 038 00907292 000000019 453646E-05 00753719 00074983 0000548912 5 [LBA-070_MSP 11000] 6 [LBA-093_MSP 11000] AXCEL 15016 0745 0477545 041 00959599 000000023 538312E-05 00394665 00079306 0000651357 6 [LBA-093_MSP 11000] 7 [LBA-098_MAP 11000] AXCEL 32510 076 0912 038 00907292 000000019 453646E-05 00753719 00074983 0000548912 7 [LBA-098_MAP 11000] 8 [LBA-053_MSP 11000] AXCEL 32510 066 0792 038 00787911 000000019 393956E-05 00654545 00065117 0000476686

6775

LBA -Fack 4 Luftledning

Ledningar (Luftldning) Fasplacering horisontell

Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu) 2 [LBA-097_MSP 11000] 3 [LBA-049_MSP 11000] FeAl 99 202 067872 1126 07145615 61E-09 387107E-06 00560926 00590547 4684E-05 3 [LBA-049_MSP 11000] 4 [LBA-050_MSP 11000] FeAl 99 183 061488 1126 06473503 61E-09 350696E-06 00508165 00535 424342E-05 4 [LBA-050_MSP 11000] 5 [LBA-070_MSP 11000] FeAl 31 076 08132 1173 02800667 61E-09 145644E-06 00672066 0023146 17623E-05 5 [LBA-070_MSP 11000] 6 [LBA-093_MSP 11000] FeAl 49 0745 049915 1173 02745391 61E-09 14277E-06 00412521 00226892 172751E-05 6 [LBA-093_MSP 11000] 7 [LBA-098_MAP 11000] FeAl 31 076 08132 1173 02800667 61E-09 145644E-06 00672066 0023146 17623E-05 7 [LBA-098_MAP 11000] 8 [LBA-053_MSP 11000] FeAl 31 066 07062 1173 02432158 61E-09 126481E-06 00583636 00201005 153041E-05

6775

Bilaga 6 forts

Transformatorer

Maumlrkeffekt (MVA) Kopplingsart Maumlrksp (kV) er () ex () ez () R (ohm) X (ohm) R (pu) X (pu)

1 [LBA-097_LSP 04200] 2 [LBA-097_MSP 11000] 0315 Dyn 11 11 114 412 4274809937 438 1583 036 131 3 [LBA-049_MSP 11000] 301 [LBA-049_LSP 04200] 01 Dyn 11 11 145 373 4001924537 17545 45133 145 373 4 [LBA-050_MSP 11000] 401 [LBA-050_LSP 04000] 02 Dyn 11 11 13 378 3997299088 7865 22869 065 189 5 [LBA-070_MSP 11000] 501 [LBA-070_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 6 [LBA-093_MSP 11000] 601 [LBA-093_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 7 [LBA-098_MAP 11000] 701 [LBA-098_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 8 [LBA-053_MSP 11000] 801 [LBA-053_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668

Belastningar

P (MW) Q (Mvar) Antal kunder (st)

LBA-097 00108 00044 6LBA-049 00497 0025 14LBA-050 00587 00232 15LBA-070 00356 00103 7LBA-093 00061 00029 2LBA-098 00127 00036 7LBA-053 00299 00063 9

Totalt 02035 00757 60

Bilaga 7 Resultaten fraringn det verkliga elnaumltet

Bilaga 7 forts

Laumlngd LBA (km) 667 Avskrivningstid led (aringr) 40 Avskrivningstid ledning (aringr) 60Antal kunder (st) 60

Luftledning (blank) Luftledning (belagd) KabelUtan reservkraft Med reservkraft Utan reservkraft Med reservkraft Utan reservkraft Med reservkraft Luft 20aringr+ kabel 40 aringr

Fasta kostnader

Investeringskostnad per km (krkm) (mellanspaumlnningsnaumltet) 173000 173000 205000 205000 250000 250000 250000Total investeringskostnad (kr) 1153910 1153910 1367350 1367350 1667500 1667500 1667500Kapitalkostnad 8 92313 92313 109388 109388 133400 133400 133400Aringrlig kostnad (kr) 31156 31156 36918 36918 45023 45023 30015

Underharingllskostnad (kraringr) 230782 230782 27347 27347 3335 3335 9916

Summa fast aringrlig kostnad (kraringr) 54234 54234 64265 64265 48358 48358 39931

Roumlrliga kostnader Avbrottsfrekvens (antal fel(100 km aringr)) 2 2 1333333333 1333333333 06 06 1066666667

F 12 (felfrekvens efter 12 timmar) 0000162 0000162 0000162 0000162F 24 (felfrekvens efter 24 timmar) 0000083 0000083 0000083 0000083F 48 (felfrekvens efter 48 timmar) 0000000 0000000 0000000 0000000F 72 (felfrekvens efter 72 timmar) 0000000 0000000 0000000 0000000

Avbrottsersaumlttning efter 12 timmar (krkund) 800 800 800 800Avbrottsersaumlttning efter 24 timmar (krkund) 1765 1765 1765 1765Avbrottsersaumlttning efter 48 timmar (krkund) 2719 2719 2719 2719Avbrottsersaumlttning efter 72 timmar (krkund) 4007 4007 4007 4007

Driftskostnad reservelverktimme och kund (krh) 625 625 625 625Fast kostnad elverk (transport osv) (krkund) 1320 1320 1320 1320

Drift timmar felkategori F 12 (h) 15 15 15 15Drift timmar felkategori F 24 (h) 36 36 36 36Drift timmar felkategori F 48 (h) 60 60 60 60Drift timmar felkategori F 72 (h) 100 100 100 100

Antalet fel per aringr som oumlverstiger 12 h i LBA-fack 4 (staringr) 000003 000002 000001Avbrottskostnad (kraringr) 221 531 148 354 066 223 283

Summa kostnader per aringr (kraringr) 5423598 5423908 6426693 6426899 4835816 4835973 3993390

Bilaga 8 Ekonomi

Bilaga 8 forts

DARWin driftstoumlrningsstatistik 2004 Svensk energi

12 kV 24 kV SummaSumma (75)Totalt antal drabbade kunder lt 3 min (st) 2640403 1011406 3651809 2738857Totalt antal fel lt 3 min (st) 2827 13923 16750

Totalt antal drabbade kunder 12 - lt 24 h (st) 383 61 444Totalt antal drabbade kunder gt 24 h (st) 200 28 228

Andel drabbade kunder 12 - lt 24 h 162E-04Andel drabbade kunder gt 24 h 832E-05

Andel drabbade kunder 12 - lt 24 h () 00122Andel drabbade kunder gt 24 h () 00062

Antal drabbade kunder per MSP fel lt 3minl (st) 21802

Bilaga 9 ABBs standardtransformatorer

18

53 Tillskott och foumlrluster i ledningar

Foumlr att foumlrstaring hur en ledning fungerar aumlr det laumlmpligt att som modell anvaumlnda ett ersaumlttningsschema vilken visar vilka parametrar som aumlr av betydelse och maringste tas i beaktande vid elektriska beraumlkningar Ersaumlttningsschemat foumlr en ledning visas i bild 56 nedan

531 Ersaumlttningsschema

Bild 56 Ersaumlttningsschema

I bild 56 ovan ser man en generator som genererar elektrisk energi och sedan oumlverfoumlr denna till en belastning via en ledning som aumlr ansluten mellan de baringda objekten

532 Parametrar i ersaumlttningsschema

Ur elektrisk synvinkel bestaringr en ledning av en resistans R och en reaktans X Dessa storheter beror paring ett antal olika parametrar som visas i sambanden (56) och (57) nedan (Kraftkabelhandboken)

ARledning

ρ= [ ]kmΩ (56)

daumlr ρ resistiviteten kmmm 2sdotΩ A ledarens tvaumlrsnittsarea 2mm

LfX ledning sdotsdotsdot= π2 [ ]kmΩ (57)

daumlr f frekvensen Hz L induktansen kmH

19

Foumlr en given ledning finns baringde ρ och L angivna i ledningstabeller Ett annat samband som anvaumlnds vid elektriska beraumlkningar aumlr susceptansen B som beraumlknas enligt sambandet (58) nedan

lCfBledning sdotsdotsdotsdot= π2 [ ]S (58) daumlr C kapacitansen kmF l ledningslaumlngden km Naumlr resistans reaktans och susceptans beraumlknas foumlr olika komponenter aumlr det viktigt att beraumlkningen goumlrs vid samma spaumlnning och frekvens Foumlr samtliga beraumlkningar i rapporten aumlr spaumlnningen 11 kV och frekvensen 50 Hz Mellan ledningen och marken alternativt skaumlrmen i en kabel bildas en kondensator som ger upphov till en reaktiv effekt naumlr ledningen aumlr spaumlnningssatt Denna reaktiva effekt kommer att ge ett tillskott i anlaumlggningen som maringste tas om hand Detta aumlr vanligtvis inget problem under normal drift daring anlaumlggningen aumlr ansluten till ett starkt oumlverliggande naumlt som paring ett enkelt saumltt kan ta hand om detta reaktiva tillskott Kopplas oumlverliggande naumlt bort och ersaumltts med ett mobilt reservkraftverk kommer detta ensamt vara tvunget att hantera det eventuella reaktiva oumlverskottet Det kapacitiva bidrag en ledning genererar ges ur foumlljande samband (Petterson och Blomqvist 1986)

21 CCC QQQ += [ ]var (59) daumlr

1CQ aumlr det kapacitiva bidraget fraringn den foumlrsta halvan av ledningen

2CQ aumlr det kapacitiva bidraget fraringn den sista halvan av ledningen Dessa storheter kan beraumlknas med sambanden (510) och (511) som foumlljer nedan (Petterson och Blomqvist 1986)

211 2

2 UC

fQC sdotsdotsdotsdot= π [ ]var (510)

222 2

2 UC

fQC sdotsdotsdotsdot= π [ ]var (511)

daumlr f frekvensen Hz C kapacitansen F

1U inmatningsspaumlnningen V

2U utmatningsspaumlnningen V

20

533 Aktiva och reaktiva foumlrluster i ledningar

Varje ledning inneharingller en resistans och en reaktans vilka ger upphov till aktiva och reaktiva foumlrluster Eftersom dessa foumlrluster tillkommer utoumlver sjaumllva lasten behoumlver dessa adderas foumlr att faring de totala aktiva och reaktiva effekterna Det aumlr dessa foumlrluster plus sjaumllva lasten som det mobila reservkraftverket maringste klara av att hantera De aktiva och reaktiva foumlrlusterna beraumlknas genom sambanden (512) och (513) nedan

2

2

22

2

2

2

minussdot+

sdot=

U

QQR

U

PRP C

LedningLedningf [ ]W (512)

( )21

2

2

22

2

2

2CC

CLedningLedningf QQ

U

QQX

U

PXQ +minus

minussdot+

sdot= [ ]var (513)

daumlr R resistansen Ω X reaktansen Ω Foumlr att faring en indikation paring hur stora tillskott ocheller foumlrluster som uppstaringr i en ledning goumlrs en beraumlkning foumlr en kabel respektive luftledning enligt angivna data nedan

Tabell 51 Inparametrar foumlr jaumlmfoumlrelse av tillskottfoumlrluster i ledningsnaumlt Luftledning (Al) Kabel (Al)

Spaumlnning (V) 11000 11000 Tvaumlrsnittsarea (mm2) 99 95 Ledningslaumlngd (km) 10 10 Aktivt effektuttag (kW) 50 50 Effektfaktor vid last 085 085 Kapacitans (microFkm) 0009 033 Ledningsresistans (Ωkm) 02855 02975 Ledningsreaktans (Ωkm) 1085 09739

Anvaumlnds vaumlrdena fraringn tabell 51 i sambanden 510 511 512 513 och ingen haumlnsyn tas till spaumlnningsfall i ledningen kan de aktiva respektive reaktiva foumlrlusterna beraumlknas Beraumlkningarna aumlr gjorda i Matlab och beraumlkningskoden finns i bilaga 2 Resultaten presenteras i tabell 52 nedan

Tabell 52 Resultat av jaumlmfoumlrelse mellan luftledning och kabel Luftledning (Al) Kabel (Al)

Reaktiv last (kvar) 310 310 Aktiva foumlrluster (kW) 0083 0086 Reaktiva foumlrluster (kvar) -333 -12542 Reaktivt netto (kvar) 2767 -9442

21

Som kan ses i tabell 52 behoumlver reservelverket generera 2767 kvar i fallet med luftledning medan i fallet med kabel kommer ett oumlverskott paring 9442 kvar att skapas Detta reaktiva oumlverskott kommer ha en motsatt riktning i foumlrharingllande till den aktiva effekten d v s tillbaka i mot reservelverket Detta reaktiva oumlverskott maringste saringledes tas om hand av reservelverket

534 Konsekvenser foumlr mobil reservkraft

Som kan ses utifraringn resultaten i tabell 52 ovan aumlr de aktiva foumlrlusterna i baringde luftledning och kabel relativt smaring Eftersom dessa foumlrluster aumlr smaring kommer de inte belasta ett mobilt reservelverk saumlrskilt mycket i foumlrharingllande till den last som kunderna tar ut Jaumlmfoumlrs de reaktiva foumlrlusterna som en tio kilometers mellanspaumlnningsledning ger upphov till med de aktiva foumlrlusterna aumlr de foumlrstnaumlmnda foumlrlusterna betydligt houmlgre Beroende paring om elnaumltet aumlr uppbyggt av luftledning eller kabel kommer detta faring vaumlldigt skilda konsekvenser foumlr det mobila reservkraftverk som ska leverera elenergi till den bortkopplade anlaumlggningen Jaumlmfoumlrs de reaktiva foumlrlusterna i luftledningen med kabeln kan det enkelt konstateras att luftledningen endast tillfoumlr en mindre del av den reaktiva effekt som reservkraftverket annars hade faringtt producera Kabeln kommer daumlremot att generera en avsevaumlrt mycket stoumlrre maumlngd reaktiv effekt aumln luftledningen I ovanstaringende exempel genererar kabeln drygt 37 garingnger mer reaktiv effekt aumln luftledningen Detta betyder att reservkraftverket maringste kunna konsumera detta oumlverskott av reaktiv effekt som kabeln genererar Det aumlr saringledes en foumlrutsaumlttning att det mobila reservelverket kan konsumera det reaktiva oumlverskott som inte tas ut av kunderna Kan inte det mobila reservkraftverket konsumera reaktiv effekt kommer det reaktiva effektuttaget hos kund vara en begraumlnsande faktor foumlr moumljlig ledningslaumlngd

22

6 Transformatorer Transformatorer kan ur elektrisk synvinkel ses som en resistans R och en reaktans X paring samma saumltt som en ledning Foumlr att beraumlkna transformators resistans och reaktans behoumlvs uppgifter om de procentuella resistans respektive reaktansspaumlnningsfallet er ex Dessa kan enkelt tas fram foumlr en specifik transformator i t ex Facilplus spatialE som aumlr EON Elnaumlts naumltinformationssystem Oumlnskas daumlremot generella vaumlrden foumlr en transformator kan ABBs tabell foumlr standardtransformatorer anvaumlndas vilken visas i bilaga 9 I ABBs tabell aumlr endast den procentuella kortslutningsspaumlnningen ek given och den beraumlknas enligt samband 61 nedan

22xrk eee += [ ] (61)

Anledningen till att endast ek aumlr angiven aumlr att procentuella kortslutningsresistansen er alltid aumlr relativt liten i foumlrharingllande till procentuella kortslutningsreaktansen ex och daring goumlrs ofta approximationen er = 0 vilket ger ex asymp ek Foumlr att sedan beraumlkna kortslutningsresistansen RT och kortslutningsreaktansen XT anvaumlnder man sambanden 62 och 63 nedan (Petterson och Blomqvist 1986)

n

nrT

S

UeR

2

100sdot= [ ]Ω (62)

n

nxT

S

UeX

2

100sdot= [ ]Ω (63)

daumlr Un den huvudspaumlnning som transformatorresistansen haumlnfoumlrs till kV Sn transformatorns maumlrkeffekt MVA

62 Foumlrluster i en transformator

En distributionstransformator ger upphov till tre olika typer av foumlrluster

bull Tomgaringngsfoumlrluster ][WPtomgaringng bull Belastningsfoumlrluster ][WPbelastning bull Reaktiva foumlrluster [var]foumlrlustQ

Dessa foumlrluster beskrivs under respektive rubrik nedan

621 Tomgaringngsfoumlrluster

Tomgaringngsfoumlrlusterna i en transformator aumlr helt oberoende av den anslutna lasten Dessa beror istaumlllet helt paring transformatorns storlek desto stoumlrre transformator desto stoumlrre tomgaringngsfoumlrluster En tillaumlmpbar tumregel aumlr att tomgaringngsfoumlrlusterna aumlr i storleksordningen 02 procent utav transformatorns maumlrkeffekt (Lindahl 2006) Foumlr en transformator med maumlrkeffekten 200 kVA kommer saringledes tomgaringngsfoumlrlusterna vara

23

WPtomgaringng 4002000000020 =sdot=

Tomgaringngsfoumlrlusterna aumlr saring smaring i foumlrharingllande till transformatorns maumlrkeffekt att de i maringnga sammanhang antas vara foumlrsumbara

622 Belastningsfoumlrluster

Belastningsfoumlrlusterna i en transformator beror av hur stor belastningsgraden aumlr En tumregel aumlr att vid full last aumlr belastningsfoumlrlusterna i storleksordningen 1 procent av transformatorns maumlrkeffekt (Lindahl 2006) Foumlr en transformator med maumlrkeffekten 200 kVA kommer saringledes belastningsfoumlrlusterna att vara

WPbelastning 2000200000010 =sdot=

Aumlven belastningsfoumlrlusterna aumlr foumlrharingllandevis smaring jaumlmfoumlrt med transformatorns maumlrkeffekt Som har naumlmnts tidigare goumlrs ibland approximationen ex asymp ek och er = 0 vilket betyder att ingen haumlnsyn tas till de aktiva foumlrlusterna utan enbart till de reaktiva foumlrlusterna

623 Reaktiva foumlrluster

De stoumlrsta och inte foumlrsumbara foumlrlusterna i en transformator aumlr de reaktiva foumlrlusterna Naumlr dessa foumlrluster beraumlknas antas tomgaringngsfoumlrlusterna vara foumlrsumbara och att transformatorn aumlr fullt belastad Belastningsfoumlrlusterna antas vara 1 procent utav transformatorns maumlrkeffekt vilket ger en foumlrlust paring 2000 W enligt tidigare beraumlkning Foumlr att kunna beraumlkna de reaktiva foumlrlusterna foumlr en 200 kVA transformator behoumlvs uppgifter om re och xe Dessa aumlr haumlmtade fraringn en standard 200 kVA transformator hos EON Elnaumlt

Foumlrharingllandet ggre

e

r

x 331783

asymp= visar sedan hur stora de reaktiva foumlrlusterna aumlr i

foumlrharingllande till de aktiva foumlrlusterna I detta fall aumlr de reaktiva foumlrlusterna cirka tre garingnger stoumlrre aumln de aktiva foumlrlusterna De reaktiva foumlrlusterna i en 200 kVA transformator aumlr daumlrmed i storleksordningen

var600020003 kQ foumlrlust =sdotasymp Detta betyder att den reaktiva foumlrlusten i en 200 kVA transformator aumlr cirka 3 procent av dess maumlrkeffekt (Johansson 2006)

24

7 Det mobila reservkraftverket De mobila reservkraftverk som aumlr taumlnkta att anvaumlndas i mellanspaumlnningsnaumltet aumlr i storleksordningen 100-800 kVA daumlr de flesta aumlr utrustade med en synkrongenerator Teoretiskt innebaumlr detta bland annat att generatorns foumlrmaringga att producera alternativt konsumera reaktiv effekt kan styras Ska generatorn leverera reaktiv effekt till elnaumltet ska I m gt Im0 och kallas daring foumlr oumlvermagnetiserad medan om den ska konsumera reaktiv effekt ska I m lt Im0 och kallas daring foumlr undermagnetiserad Rent praktiskt styrs magnetiseringsstroumlmmen av generatorns spaumlnningsregulator som i sin tur maumlter naumltspaumlnningen (Alfredsson och Cronqvist 1996) Ses detta ur en teoretisk synvinkel bestaumlms magnetiseringsbehovet av sambandet 71 nedan

0m

m

n

r

I

I

U

E= (71)

daumlr Er inducerad emk (fas till jord) V Un generatorns maumlrkspaumlnning V I bild 71 visas ovanstaringende storheter i en schematisk bild oumlver en synkrongenerator

Bild 71 Schematisk bild oumlver en synkrongenerator

Den aktiva effekten P i en synkronmaskin paringverkas inte av aumlndringar som t ex naumltspaumlnningsvariationer eller variationer av emkn utan bestaumlms av den mekaniska axeleffekten som motorn levererar Den aktiva effekten beraumlknas med hjaumllp av samband 72 nedan

d

fr

X

UEP

Θsdotsdotsdot=

sin3 [ ]W (72)

Som tidigare naumlmnts kommer den inducerade emkn Er att foumlraumlndras daring magnetiseringsstroumlmmen Im varieras Foumlr att foumlrhindra att den aktiva effekten P foumlraumlndras samtidigt som magnetiseringsstroumlmmen Im varieras kommer samtidigt belastningsvinkeln Θ att aumlndras

25

Naumlr det gaumlller den reaktiva effekten Q saring aumlr den vid en konstant naumltspaumlnning till stor del beroende av den inducerade emk Er men aumlven till en mindre del av den aktiva effektens storlek Denna ger upphov till en del av den reaktiva spaumlnningen (XdIa) vilken svarar direkt mot den aktiva stroumlmmen Iacosφ och denna kraumlver en viss reaktiv effekt Den reaktiva effekten beraumlknas genom samband 73 nedan

d

fr

d

f

X

UE

X

UQ

Θsdotsdotsdotminus

sdot=

cos33 2

[ ]var (73)

daumlr Qlt0 oumlvermagnetisering Qgt0 undermagnetisering Foumlr att se hur alla storheter haumlnger samman visas tvaring olika visardiagram i bild 72 ett foumlr oumlvermagnetisering och ett foumlr undermagnetisering I baringda visardiagrammen aumlr statorstroumlmmen Ia riktstorhet (Alfredsson och Cronqvist 1996)

Bild 72 Visardiagram foumlr oumlver- respektive undermagnetisering

Foumlr en synkrongenerator finns det ett antal begraumlnsningar naumlr det gaumlller dess foumlrmaringga att producera och konsumera effekt Dessa begraumlnsningar aumlr naturligtvis vaumlsentliga att kaumlnna till innan ett reservelverk kopplas in och ensamt ska foumlrse en anlaumlggning med elenergi Naumlr det gaumlller synkrongeneratorer finns det fyra stabilitetsgraumlnser som generatorn maringste haringlla sig inom foumlr att generatorn ska fungera paring avsett vis (Samuelsson 2006) De fyra stabilitetsgraumlnserna aumlr

1 Rotorns uppvaumlrmningsgraumlns bestaumlmmer |E|max 2 Statorns uppvaumlrmningsgraumlns bestaumlmmer |S|max och |IA|max 3 Motorns maximala axeleffekt bestaumlmmer Pmax 4 Generatorns laumlgsta magnetisering bestaumlmmer |E|min

Foumlr att aringskaringdliggoumlra hur ovanstaringende stabilitetsgraumlnser paringverkar generatorns effektgraumlnser har dessa ritats in i ett saring kallat kapabilitetsdiagram Detta visas i bild 73 nedan

26

Bild 73 Kapabilitetsdiagram foumlr en synkrongenerator

I bild 73 ovan visar den markerade ytan arbetsomraringdet foumlr generatorn Begraumlnsningslinjerna ett och tvaring aumlr satta foumlr att inte temperaturen i rotor respektive stator ska bli foumlr houmlga och foumlrstoumlra generatorn Som kan ses i bild 73 ovan begraumlnsar dessa baringde generatorns moumljlighet till att leverera aktiv respektive reaktiv effekt samt att absorbera reaktiv effekt utanfoumlr det markerade omraringdet Skaumlrningspunkten mellan begraumlnsningslinje ett och tvaring anger normalt generatorns maumlrkdriftdata naumlr det gaumlller levererad aktiv- och reaktiv effekt Anledningen aumlr att dessa baringda linjers skaumlrningspunkt motsvarar ett optimum foumlr levererad aktiv- och reaktiv effekt Begraumlnsningslinje tre markerar den maximala aktiva effekt motorn kan laumlmna paring axeln som sammankopplar motor och generator Den fjaumlrde och sista begraumlnsningslinjen visar generatorns laumlgsta magnetisering foumlr att kunna fasas paring elnaumltet Aumlr magnetiseringen laumlgre riskeras ett saring kallat ur fas-fall farings vilket betyder att generatorn inte kommer arbeta vid samma faslaumlge som det elnaumlt den ansluts till Arbetar inte generatorn vid samma faslaumlge som elnaumltet maringste den kopplas bort och kommer saringledes inte att tillfoumlra naringgon elenergi till det anslutna elnaumltet vilket aumlr dess normala uppgift Naumlr ett mobilt reservkraftverk ansluts till ett elnaumlt och ensamt ska foumlrse anlaumlggningen med elenergi aumlr det viktigt att den aktiva och reaktiva effekten aldrig kommer utanfoumlr det markerade omraringdet i bild 73 Skulle detta haumlnda kommer med stoumlrsta sannolikhet reservkraftverkets effektskydd loumlsa ut med resultatet att elleveransen upphoumlr omedelbart ABB som aumlr en av landets ledande tillverkare av reservkraftverk har ett stoumlrre utbud av olika storlekar och modeller men anvaumlnder enbart synkrongeneratorer fraringn Stamford Dessa generatorer aumlr inte konstruerade foumlr att kunna absorbera reaktiv effekt De generatorer som levereras med reservkraftverken fraringn ABB i dag kan alltsaring

27

enbart arbeta med induktiva laster vilket betyder att ledningen inte faringr generera mer reaktiv effekt aumln vad lasten konsumerar (Hagelin 2006) Detta kommer saringledes att bli viktigt att taumlnka paring naumlr en liten last tillsammans med en laumlngre mellanspaumlnningskabel ansluts till ett reservkraftverk och ensamt ska foumlrse anlaumlggningen med elenergi Skulle kabeln generera mer reaktiv effekt aumln vad kunderna foumlrbrukar innebaumlr det att generatorn hamnar i den nedre halvan i bild 73 vilket innebaumlr att generatorn maringste konsumera reaktiv effekt Detta betyder att laringnga mellanspaumlnningskablar tillsammans med smaring effektuttag kommer bli en begraumlnsande faktor vid oumlverfoumlring av reservkraft i mellanspaumlnningelnaumltet

28

8 Beraumlkning av effektbehov och ledningslaumlngd Foumlr att faring en uppfattning om hur laringnga straumlckor elenergin fraringn reservkraftverken kan oumlverfoumlras presenteras i detta kapitel tvaring olika fall dels ett generellt dels ett verkligt naumlt Anledningen till att denna uppdelning aumlr gjord aumlr foumlr att foumlrst se hur laumlngden paring mellanspaumlnningsledningen paringverkar det mobila reservelverket generellt Det verkliga naumltet kommer sedan att ge en indikation paring hur det skulle se ut i ett naumlt daumlr vinsten hade varit stor om man kunde oumlverfoumlra reservkraften i mellanspaumlnningsnaumltet Foumlr att kunna goumlra noumldvaumlndiga beraumlkningar har tre olika program anvaumlnts Facilplus Spartial Excel och PSSE

81 Beraumlkningsprogram program

811 Facilplus Spatial

Facilplus Spatial aumlr ett naumltinformationssystem som anvaumlnds inom energibranschen och aumlr framtaget av ABB och Digpro AB Systemet finns i flera olika utfoumlrande beroende paring vad det ska anvaumlndas till Flera elnaumltsfoumlretag daumlribland EON Elnaumlt anvaumlnder sig av detta system som heter Facil SpatialE I systemet finns ett antal olika digitala kartor daumlr alla komponenter aumlr inritade enligt sina verkliga koordinater Paring EON Elnaumlt aumlr aumlven systemet kopplat till driftoumlvervakningssystemet Eldorado och affaumlrssystemet SAP I och med kopplingen till SAP finns noumldvaumlndiga kunduppgifter som t ex var kunden aumlr ansluten samt hur stor elfoumlrbrukningen aumlr per aringr Effektberaumlkning I Facilplus finns moumljligheten att goumlra effektberaumlkningar foumlr t ex en naumltstation Detta kan goumlras i och med att energifoumlrbrukningen per aringr finns att tillgaring via SAP Naumlr energifoumlrbrukningen per aringr aumlr kaumlnd kan belastningen P approximativt beraumlknas genom att anvaumlnda Velanders metod (Petterson och Blomqvist 1986)

WkWkPVelander sdot+sdot= 21 [ ]kW (81)

daumlr W energiuttaget aringrkWh k1 konstant k2 konstant Konstanterna k1 och k2 aumlr erfarenhetsmaumlssigt erharingllna konstanter som varierar mellan olika belastningar som beraumlknas med hjaumllp av maumltningar i befintligt elnaumlt I bilaga 1 visas EON Elnaumlts samtliga Velander konstanter foumlr alla deras kundkategorier Foumlr att sedan beraumlkna den reaktiva effekten Q anvaumlnds samband 82 nedan

ϕtansdot= PQ [ ]vark (82)

daumlr φ beraumlknas med hjaumllp av effektfaktorn cos φ som aumlr uppskattad foumlr olika typer kunder och varierar mellan 085-098 som kan ses i bilaga 1

29

812 Excel

Foumlr att se hur ett elnaumlt kommer att paringverka ett reservkraftverk behoumlver ett antal parametrar beraumlknas och det goumlrs i Excel I och med att elnaumltet till viss del aumlr foumlrenklat goumlrs endast beraumlkningar foumlr mellanspaumlnningsledningar och transformatorer Ledningar De parametrar som behoumlver beraumlknas foumlr mellanspaumlnningsledningarna aumlr resistansen Rledning reaktansen Xledning och susceptansen Bledning Hur dessa beraumlkningar aumlr gjorda visas i kapitel 53 Transformatorer Foumlr transformatorer behoumlvs enbart vaumlrde paring dess resistans RT och reaktans XT beraumlknas Hur dessa beraumlkningar aumlr gjorda visas i kapitel 6

813 Beraumlkningar PSSE

PSSE aumlr ett planeringsprogram foumlr elektrisk oumlverfoumlring som aumlr framtaget och utvecklat av Siemens PTI Foumlrsta utgaringvan av programmet kom 1976 och i dag anvaumlnds det i 123 laumlnder vaumlrlden oumlver (Siemens PTI 2006) Programmet har anvaumlnts till att rita upp och beraumlkna baringde verkliga och generella elnaumlt foumlr att paring ett tydligt saumltt kunna se hur laumlngden paring mellanspaumlnningsledningarna paringverkar ett mobilt reservkraftverk Naumlr beraumlkningar i PSSE goumlrs behoumlver en resistans R en reaktans X och en susceptans B anges foumlr varje ledning medan det raumlcker med en resistans och en reaktans foumlr transformatorerna Alla storheter maringste sedan goumlras om till enheten per unit (PU) Detta goumlrs enligt sambanden 83 84 85 nedan

2bas

basUP

U

SRR sdot= Ω [ ]UP (83)

2bas

basUP

U

SXX sdot= Ω [ ]UP (84)

2bas

basSUP

U

SBB sdot= [ ]UP (85)

Tillsammans med ledningarnas och transformatorernas inparametrar laumlggs lasten in paring laumlmplig skena Programmet aumlr uppbyggt saring att alla inparametrar anges i en sk sav-fil daumlr all data finns Till detta kopplas en schematisk bild daumlr elnaumltet ritas upp en sk sld-fil Naumlr sedan programmet ska utfoumlra beraumlkningarna saring synkroniseras de baringda filerna med varandra och resultaten presenteras i den schematiska bilden

30

Reaktivt effekttutag vid olika laster

-100

-80

-60

-40

-20

0

20

40

60

80

100

120

2 4 6 8 10

Ledningslaumlngd (km)

Reakti

vt

eff

ektu

ttag

(kvar)

Luftlednig P=150 kW

Kabel P=150 kW

Kabel P=100 kW

Kabel P=50 kW

82 Generellt elnaumlt

Foumlr att faring en god uppfattning om hur stort geografiskt omraringde ett mobilt reservkraftverk med varierande storlek kan hantera foumlr en given belastning har ett generellt elnaumlt anvaumlnts Det generella elnaumltet aumlr uppbyggt i PSSE enligt bild 81 nedan

Bild 81 Generellt elnaumlt uppbyggt i PSSE

Som kan ses i bild 81 ovan bestaringr det generella elnaumltet av en matande respektive en mottagande naumltstation som foumlrbinds med en mellanspaumlnningsledning I den matande naumltstationen har en relativt stor transformator installerats saring att den inte kommer att bli en begraumlnsande faktor I den mottagande naumltstationen aumlr transformatorn dimensionerad foumlr att klara lasten Som tidigare visats i rapporten aumlr det laumlngden paring mellanspaumlnningsledningen som kommer att spela en stor roll daring den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckningen ska bestaumlmmas Foumlr att tydligt visa storleksskillnaden i det kapacitiva bidrag som en kabel ger upphov till jaumlmfoumlrt med en luftledning har ovanstaringende naumlt ritats upp i PSSE Foumlr att PSSE ska kunna utfoumlra beraumlkningarna behoumlver ett antal parametrar matas in i programmet Dessa har beraumlknats i ett Excel-blad som visas i bilaga 3 Eftersom det mobila reservkraftverket inte kan absorbera reaktiv effekt aumlr den aumlr moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan dels beroende av hur mycket reaktiv effekt ledningen genererar dels hur stort det reaktiva effektuttaget ur anlaumlggningen aumlr Detta betyder att desto houmlgre reaktiva effektuttaget aumlr desto laumlngre aumlr moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan I exemplet nedan har den aktiva lasten satts till 50 100 respektive 150 kW och med en effektfaktor lika med 085 Resultaten fraringn beraumlkningarna visas i bild 82 nedan

Bild 82 Belastningsstorlekens inverkan paring den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan

31

Enligt EON Elnaumlts indelning av kundkategorier som presenteras i bilaga 1 kan det utlaumlsas att effektfaktorn foumlr de olika kundkategorierna varierar mellan 085 ndash 098 Genom att anvaumlnda effektfaktorn 085 som i exemplet ovan kommer lasten foumlrbruka relativt mycket reaktiv effekt vilket betyder att den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan kommer att bli laringng Hade daumlremot effektfaktorn 098 anvaumlnts skulle lasten i princip inte foumlrbruka naringgon reaktiv effekt alls vilket skulle minska den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan radikalt Anvaumlndandet av effektfaktorn 085 ger saringledes det mest gynnsamma fallet Hur stor inverkan effektfaktorn har paring den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan visas i bild 83 Raumlkneexemplet aumlr utfoumlrt paring samma saumltt som exemplet ovan foumlr kabeln med belastningen 50 kW Den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan har istaumlllet beraumlknats foumlr fyra olika effektfaktorer 085 090 095 och 098

Reaktivt effektuttag vid cos fi variation foumlr en kabel med belastningen 50 kW

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

1 2 3 4

Ledningslaumlngd (km)

Reati

vt

eff

ektu

ttag

(kvar)

cos fi=085

cos fi=090

cos fi=095

cos fi=098

Bild 83 Effektfaktorns inverkan paring den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan

821 Konsekvenser foumlr reservkraft

Som tydligt kan ses i bild 82 kommer kabeln generera avsevaumlrt mycket mer reaktiv effekt aumln luftledningen och daumlrmed minska den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan Det kan konstateras att storleken paring lasten och effektfaktorn kommer spela en stor roll daring den maximala oumlverfoumlringsstraumlckan foumlr kabeln ska bestaumlmmas Daumlrmed aumlr det svaringrt att ange naringgon generell laumlngdbegraumlnsning foumlr kabelalternativet men aumlr lasten saring laringg som 50 kW med effektfaktorn 085 kommer den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan vara mindre aumln tre kilometer Daumlremot foumlr luftledningen som endast genererar en liten maumlngd reaktiv effekt kommer inte storleken paring lasten och effektfaktorn vara avgoumlrande foumlr den maximala oumlverfoumlringsstraumlckan Med tanke paring att reservelverken fraringn ABB inte kan ta hand om naringgot reaktivt oumlverskott aumlr det sjaumllvklart av stor vikt att mellanspaumlnningsledningen inte genererar mer reaktiveffekt aumln vad lasten konsumerar Av detta generella exempel kan slutsatsen dras att smaring reaktiva uttag i kombination med laringnga mellanspaumlnningskablar kan komma begraumlnsa oumlverfoumlringsstraumlckan avsevaumlrt jaumlmfoumlrt med mellanspaumlnningsluftledningar

32

83 Verkligt elnaumlt

Foumlr att faring en ungefaumlrlig uppfattning om hur stort geografiskt omraringde ett mobilt reservkraftverk kan hantera foumlr en given belastning har aumlven beraumlkningar utfoumlrts foumlr ett verkligt naumlt Anledningen till detta aumlr att faring saring stor verklighetsfoumlrankring som moumljligt De mobila reservkraftverk som aumlr taumlnkta att anvaumlndas aumlr i storleksordningen 100 ndash 800 KVA vilket betyder att baringde lastuttaget och oumlverfoumlringsstraumlckan kommer att bli begraumlnsad Det verkliga elnaumltet kommer att ge en indikation paring hur det kan taumlnkas se ut i ett verkligt elnaumlt daumlr det reaktiva effektuttaget aumlr relativt litet och oumlverfoumlringsstraumlckan relativt laringng Eftersom de mobila reservkraftverken som aumlr taumlnkta att anvaumlndas aumlr relativt smaring effektmaumlssigt kommer de inte klara av de laster som farings i taumltorter om ett par naumltstationer kopplas samman De elnaumlt som kommer att ingaring i beraumlkningarna kommer daumlrfoumlr vara ett landsbygdsnaumlt daumlr belastningen aumlr laringg och utspridd oumlver ett stoumlrre geografiskt omraringde Det aumlr aumlven i landsbygd det aumlr mest intressant med reservkraft paring grund av avsaknaden av omkopplingsmoumljligheter Det elnaumlt som slutligen valdes i samraringd med Christer Eliasson naumltplanerare paring EON Elnaumlt var ett relativt nytt kabelnaumlt i Loumlnsboda (LBA) i nordoumlstra Skaringne daumlr EON Elnaumlt har foumlrberett ett par markstationer foumlr anslutning av mobil reservkraft (Eliasson 2006) Anledningen aumlr att belastningarna aumlr relativt smaring och foumlrdelade paring flera mindre transformatorstationer med litet stoumlrre inboumlrdes avstaringnd I ett saringdant naumlt som finns i LBA fack 4 kommer vinsten att bli stor om EON Elnaumlt endast behoumlver ansluta ett mobilt elverk istaumlllet foumlr sju Foumlr det utvalda kablade elnaumltet har beraumlkningar genomfoumlrts enligt den tidigare beskrivna beraumlkningsgaringngen Fraringn Facilplus har kartan med inritade ledningar och naumltstationer haumlmtas den visas i bilaga 4 Som kan ses paring kartan aumlr detta ett glesbyggdsomraringde med lite stoumlrre avstaringnd mellan naumltstationerna I bilaga 5 visas normalkopplingsschemat foumlr LBA fack 4 som tydligare visar hur naumltstationerna aumlr foumlrbundna med varandra I bilaga 6 visas det Excel-blad daumlr alla inparametrar som maringste anges i PSSE aumlr beraumlknade och sammanstaumlllda Naumlr beraumlkningen vaumll aumlr gjord i PSSE visas alla resultaten i de schematiska filerna se bilaga 7 Beraumlkningarna aumlr gjorda baringde foumlr elnaumltet saring som det ser ut i dag men aumlven paring samma elnaumlt daring all kabel ersatts med oisolerad samt isolerad luftledning med motsvarande ledningsarea Eftersom kapacitansen per kilometer aumlr i princip lika stor foumlr baringde oisolerad och isolerad luftledning kommer dessa anses vara likvaumlrdiga naumlr det gaumlller lednings reaktiva generering Baringda fallen har samma totala ledningslaumlngd vilken aumlr 6775 meter men som har naumlmnts tidigare skiljer luftledning sig aringt jaumlmfoumlrt med kabel daring det gaumlller generering av reaktiv effekt Resultatet presenteras i bild 84 nedan

33

LBA-fack 4

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90k

Va

r Kabel

Oisolerad luftledning

Isolerad luftledning

Bild 84 Reaktivt effektuttag i LBA ndash fack 4

Som kan ses i bild 84 ovan behoumlver generatorn endast generera knappt 20 kvar om det befintliga kabelnaumltet anvaumlnds vid topplast ty Velanders metod ger topplasten Vid laringglasttillfaumlllen exempelvis sommar skulle det reaktiva effektuttaget fraringn kunderna raumlcka till att taumlcka det reaktiva oumlverskottet fraringn kabeln Daumlrmed kan det haumlnda att vid vissa lasttillfaumlllen inte aumlr moumljligt att reservkraftsmata LBA fack 4 Skulle i staumlllet kabelnaumltet ersaumlttas med ett likvaumlrdigt luftledningsnaumlt kommer generatorn behoumlva generera drygt 80 kvar Anledningen till detta aumlr som sagts och visats tidigare att en kabel genererar avsevaumlrt mycket mer reaktiv effekt aumln en luftledning Skulle kablarna generera mer reaktiv effekt aumln vad kunderna foumlrbrukar skulle anlaumlggningen inte kunna anslutas till ett mobilt reservkraftverk Hade det daumlremot funnits reservelverk i laumlmplig storlek paring marknaden som hade kunnat undermagnetiseras och daumlr med att ta hand om det reaktiva oumlverskott som skapats av kablarna hade situationen varit en annan Som situationen aumlr i dag maringste en viss foumlrsiktighet tillaumlmpas daring lasten aumlr liten och oumlverfoumlringsstraumlckan aumlr lite laumlngre i ett kablat mellanspaumlnningsnaumltet Skulle daumlremot elnaumltet i LBA - fack 4 varit ett luftledningsnaumlt hade inte denna begraumlnsning funnits Sammanfattningsvis kan det i detta fall konstateras att det kablade elnaumltet aumlr att foumlredra framfoumlr mot luftledningsalternativet Laumlgre braumlnslekonsumtion samt moumljlighet till ett houmlgre aktivt effektuttag aumlr naringgra av foumlrdelarna

34

9 Ekonomisk jaumlmfoumlrelse Foumlr att faring en indikation paring hur det ekonomiska utslaget kommer att se ut daring ett mellanspaumlnningsnaumltet anvaumlnds foumlr oumlverfoumlring av reservkraft har ett raumlkneexempel staumlllts upp i det tidigare anvaumlnda elnaumltet LBA-fack 4 I exemplet har sju olika fall jaumlmfoumlrts med varandra dessa aumlr

bull Oisolerad luftledning utan reservkraft bull Oisolerad luftledning med reservkraft bull Isolerad luftledning utan reservkraft bull Isolerad luftledning med reservkraft bull Kabel utan reservkraft bull Kabel med reservkraft bull Befintlig luftledning som senare ersaumltts med kabel med reservkraft

Nedan visas en foumlrklaring till de parametrar som finns med i raumlkneexemplet Dessa aumlr uppdelade i fasta respektive roumlrliga kostnader vilka summeras ihop foumlr respektive fall De fasta kostnaderna aumlr summan av de aringrliga kapital- och underharingllskostnaderna medan de roumlrliga kostnaderna aumlr kostnader foumlr reservkraft samt avbrottsersaumlttning Dessa aumlr direkt beroende av det aktuella elnaumltets avbrotts- respektive felfrekvens I denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse har alla administrativa kostnader foumlrsummats och ingen haumlnsyn har tagits till hur varumaumlrket skadas av t ex laringnga elavbrott

91 Foumlrklaring till den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen

911 Fasta kostnader

Investeringskostnad per km Investeringskostnaden avser endast mellanspaumlnningsnaumltet vilken varierar mellan olika ledningstyper Kostnaderna aumlr haumlmtade ifraringn EBR (P1) 2006 I det verkliga elnaumltet (LBA) minskar ledningsarean laumlngre ut vilket det inte kommer tas naringgon haumlnsyn till i den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen daumlr samma area har anvaumlnts till hela straumlckan Anledningen till detta aumlr att kostnaden foumlr att garing upp eller ner ett steg i area foumlr respektive ledningstyp aumlr relativt liten Alla beraumlkningar har daumlrfoumlr gjorts foumlr en representativ ledningsarea 95 mm2 Total investeringskostnad Denna visar den totala investeringskostnaden foumlr hela ledningsstraumlckan det vill saumlga kostnaden per kilometer ledning garingnger det verkliga elnaumltets laumlngd (LBA) Kapitalkostnad Investeringskostnaden som goumlrs i ett elnaumlt genererar en kostnad foumlr det kapital som aumlr investerat EON Elnaumlt tillaumlmpar en kalkylraumlnta paring 8 procent

35

Aringrlig kostnad EON Elnaumlt skriver av sina anlaumlggningar paring 40 aringr vilket ger en aringrlig kostnad genom att dela investeringskostnaden med avskrivningstiden Underharingllskostnad Underharingllskostnaden foumlr baringde oisolerad - och isolerad luftledning aumlr satt till 2 procent av investeringskostanden Foumlr jordkabel aumlr den satt till 02 procent Summa fast aringrlig kostnad Denna kostnad visar vad den aringrliga fasta kostnaden kommer vara foumlr ett elnaumlt Denna inkluderar saringledes enbart avskrivningar och underharingllskostnader

912 Roumlrliga kostnader

Avbrottsfrekvens Denna beskriver hur maringnga avbrott en viss ledningstyp har per aringr och per 100 km ledning Foumlr oisolerad luftledning aumlr antalet fel uppdelat i kvarstaringende- respektive oumlvergaringende fel Kvarstaringende fel betyder att felet maringste aringtgaumlrdas fysiskt och behoumlver sektioneras bort foumlr reparation De kvarstaringende felen aumlr 2 stycken per aringr och 100 km ledning (Roos 2005) Oumlvergaringende fel kan exempelvis vara en aringterinkoppling som orsakats av ett traumld som stoumltt till en ledning vid blaringsigt vaumlder Eftersom de oumlvergaringende felen aumlr kortvariga kommer det aldrig bli aktuellt att ansluta reservkraft i samband med dessa fel Daumlrmed tas dessa fel inte med i avbrottsfrekvensen Foumlr isolerad luftledning har de kvarstaringende felen satts till tvaring tredjedelar av avbrottsfrekvensen foumlr oisolerad luftledning (Kristiansson 2006) Foumlr kabel aumlr antalet fel uppdelade i inre fel i kabeln t ex treeing och fel som aumlr orsakade paring grund av yttre aringverkan t ex graumlvskador Eftersom baringda typerna av fel kommer resultera i ett avbrott i elleveransen summeras dessa till en gemensam avbrottsfrekvens foumlr kabel Inre fel aumlr satt till 02 och yttre fel aumlr satt 04 vilket betyder att den gemensamma avbrottsfrekvensen aumlr satt till 06 fel per aringr och 100 km kabel (Roos 2005) Felfrekvens Felfrekvensen aumlr framtagen paring foumlljande saumltt samtliga kunder som drabbats av mellanspaumlnningsfel laumlngre aumln tre minuter hos Svensk Energis medlemsfoumlretag dvs DARWin rapporterade under 2004 har tagits fram Av dessa har 75 procent ansetts kunna haumlnfoumlras till landsbygdselnaumlt Ur denna aringterstaringende stora volym har de mellanspaumlnningsfel som orsakat utebliven elleverans i tidsintervallen 12-lt24 samt gt=24 timmar sorterats ut Antalet fel som oumlverstiger 24 timmar oavsett laumlngd aumlr saring faring att de har summerats i en enda grupp Genom att dividera summan utsorterade fel med samtliga fel erharinglls felfrekvensen foumlr respektive tidsintervall Som kan ses i raumlkneexemplet i bilaga 8 aumlr dessa mycket smaring

36

Avbrottsersaumlttning Avbrottskostnaden foumlr respektive tidsintervall aumlr tagen fraringn den tabell 21 i denna rapport Foumlr att baumlttre avspegla den verkliga bilden i LBA fack 4 har 50 av de 60 kunderna placerats i kategorin smaringhus 16 A och resterande 10 kunder i gruppen smaringhus 20 A Driftkostnad reservelverk och fast kostnad elverk Dessa kostnader aumlr tagna fraringn EON Elnaumlts egen utredning om reservkraftberedskap (NUT 051016-001) Baringda kostnadsposterna avser hyra av reservelverk som ansluts paring traditionellt saumltt det vill saumlga ett reservelverk till varje naumltstation I denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse har driftkostnaden antagits vara den samma daring ett mobilt reservkraftverk anvaumlnds och elenergin oumlverfoumlrs i mellanspaumlnningsnaumltet Den fasta kostnaden antas daumlremot vara en femtedel saring stor daring ett reservelverk i snitt antas kunna foumlrsoumlrja fem naumltstationer daring elenergin oumlverfoumlrs i mellanspaumlnningsnaumltet Drifttimmar felkategori Drifttimmarna avser de antal timmar som reservelverken aumlr i drift vid respektive felkategori Dessa drifttimmar aumlr uppskattade till en genomsnittligt rimlig tidsperiod Uppskattningen aumlr gjord saring att reservelverket har anslutits och boumlrjat leverera elenergi i snitt tvaring till fyra timmar innan naringgon kund har varit spaumlnningsloumls i 12 timmar Naumlr vaumll kunderna faringtt tillbaka elleveransen med hjaumllp av ett reservkraftverk kommer inte det skadade elnaumltet behoumlva aringterstaumlllas i funktionsdugligt skick snarast moumljligt Kopplas daumlremot inte ett reservelverk in och aringterupptar elleveransen maringste elnaumltet aringterstaumlllas till funktionsdugligt skick snarast Daumlrmed antas det att tiden foumlr aringterstaumlllning kommer vara laumlngre om inte ett reservkraftverk ansluts Paring grund av ovanstaringende resonemang anses reservelverkets drifttid i snitt vara laumlngre aumln den avbrottstid som farings om inte reservelverket anslutits Drifttimmarna aumlr bestaumlmda saring att reservelverket i snitt boumlrjar leverera elenergi 9 timmar efter felet uppkom och aumlr daumlrefter i drift hela tidsperioden i respektive felfrekvens det vill saumlga efter 12 respektive 24 timmar Antal fel per aringr som oumlverstiger 12 h i LBA - fack 4 Denna aumlr beraumlknad paring foumlljande saumltt

( )2412100

FFLL

AF +sdotsdot

aringr

st (91)

daumlr AF Avbrottsfrekvensen foumlr luftledning respektive kabel (st100kmaringr) LL Ledningslaumlngden avser LBA - fack 4 (km) F12 Felfrekvensen efter 12 h vid mellanspaumlnningsfel enligt Darwin

driftstoumlrningsstatistik 2004 Svensk Energi F24 Felfrekvensen efter 24 h vid mellanspaumlnningsfel enligt Darwin

driftstoumlrningsstatistik 2004 Svensk Energi

37

Avbrottskostnad Avbrottskostnaden avser den kostnad som uppstaringr pga fel i mellanspaumlnningsnaumltet varje aringr I alternativet utan reservkraft uppstaringr kostnaden genom avbrottsersaumlttning till de kunder som drabbats av elavbrott laumlngre aumln 12 timmar I alternativet med reservkraft uppstaringr kostnaden genom att reservkraft installeras och samtliga kunder aringterfaringr elleveransen Reservkraften som installeras har som sagts tidigare en fast och en roumlrlig kostand Avbrottskostnaden beraumlknas enligt nedan Utan reservelverk

( ) AKAFAFLL

AF sdotsdot+sdotsdotsdot 24241212100

(kraringr) (92)

Med reservelverk

( )

AKFKFFLL

AF

AKDKDTFDTFLL

AF

sdotsdot+sdotsdot

+sdotsdotsdot+sdotsdotsdot

)2412(100

24241212100 (kraringr) (93)

daumlr A12 avbrottskostnaden i LBA efter 12 h (kr) A24 avbrottskostnaden i LBA efter 24 h (kr) DK driftkostnad reservelverk (krh) AK antalet kunder i LBA (st) FK fast kostnad foumlr reservelverk per kund (kr) DT drifttid foumlr reservkraftverken (h)

913 Summa kostnader per aringr Denna kostnad aumlr framtagen genom att kostnaderna foumlr den fasta- och roumlrliga delen summerats Resultatet visar vilket av alternativen som aumlr det mest ekonomiskt gynnsamma

92 Resultat

Sjaumllva beraumlkningen aumlr gjord i Excel och visas i bilaga 8 I tabell 91 nedan visas en sammanstaumlllning av de fasta roumlrliga samt summa kostnader ifraringn den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen Beraumlkningen aumlr gjord foumlr sju stycken olika fall

1 Nybyggnation av oisolerad luftledning utan anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

2 Nybyggnation av oisolerad luftledning med anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

3 Nybyggnation av isolerad luftledning utan anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

4 Nybyggnation av isolerad luftledning med anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

38

5 Nybyggnation av jordkabelanlaumlggning utan anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

6 Nybyggnation av jordkabelanlaumlggning med anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

7 Befintlig avskriven luftledning staringr kvar 20 aringr foumlr att sedan ersaumlttas med jordkabel I detta fall foumlrlaumlngs avskrivningstiden med 20 aringr i foumlrharingllande till de sex tidigare fallen Reservkraft anvaumlnds vid oplanerade elavbrott under hela perioden

Tabell 91 Kostnadsjaumlmfoumlrelse Fasta kostnader

(kraringr)

Roumlrliga kostnader

(kraringr)

Summa kostnader

(kraringr)

Fall 1 54 200 2 54 202 Fall 2 54 200 5 54 205 Fall 3 64 300 2 64 302 Fall 4 64 300 4 64 304 Fall 5 48 400 1 48 401 Fall 6 48 400 2 48 402 Fall 7 39 900 3 39 903 Som kan ses i tabell 91 ovan aumlr de fasta kostnaderna avsevaumlrt mycket stoumlrre aumln de roumlrliga Anledningen till detta aumlr att andelen elavbrott som oumlverstiger 12 timmar aumlr utslaget paring 75 procent av alla elavbrott vilka daring blir vaumlldigt faring och orsakar daumlrmed smaring kostnader totalt sett Som kan ses i den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen aumlr det i dagslaumlget inte loumlnsamt i naringgot av fallen att anvaumlnda reservkraft vid oplanerade elavbrott Det ska dock poaumlngteras att efter 1 januari 2011 aumlr det inte laumlngre tillaringtet att oplanerade elavbrott oumlverstiger 24 timmar Landets naumltaumlgare kommer daring inte kunna jaumlmfoumlra kostnader foumlr t ex reservkraft med kostnader foumlr avbrottsersaumlttning De kommer istaumlllet att bli tvungna att hitta loumlsningar som undviker dessa laringngvariga elavbrott Reservkraft i mellanspaumlnningsnaumlt erbjuder en saringdan loumlsning Som kan ses i denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse aumlr det mest loumlnsamt att laringta befintlig avskriven luftledning staring kvar 20 aringr som sedan ersaumltts med kabel foumlljt av att direkt ersaumltta samma luftledning med kabel Baringda dessa alternativ foumlrutsaumltter att ledningen aumlr framdragen saring att det paring ett enkelt saumltt garingr att foumlrlaumlgga kabeln i marken Om inte saring aumlr fallet kommer detta kostnadsbilden se annorlunda ut Med denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse kan det till sist konstateras att det kommer bli dyrare att ansluta reservkraft till de kunder som drabbas av elavbrott laumlngre aumln 12 timmar aumln att betala ut avbrottsersaumlttning fram t o m 1 januari 2011 foumlr exemplet LBA fack 4

39

10 Slutsatser

101 Slutsatser

Innan ett mobilt reservkraftverk ansluts till ett lansbyggdselnaumlt aumlr det viktigt att kaumlnna till hur stor den reaktiva genereringen fraringn det aktuella elnaumltet aumlr Hur stort det reaktiva bidraget aumlr beror paring hur stor den kapacitiva genereringen aumlr i elnaumltet Denna aumlr framfoumlrallt beroende av kabelnaumltets laumlngd desto laumlngre ju stoumlrre blir den kapacitiva genereringen Skillnaden mellan luftledning och kabel aumlr i dessa sammanhang stora och det maringste tas i beaktande innan ett mobilt reservkraftverk ansluts En kabel genererar avsevaumlrt mycket mer reaktiv effekt aumln en luftledning oavsett om luftledningen aumlr isolerad eller inte Problemet som kan uppstaring i ett kabelnaumlt aumlr att kablarna genererar mer reaktiv effekt aumln vad de anslutna kunderna foumlrbrukar Detta aumlr inget problem saring laumlnge det finns ett oumlverliggande elnaumlt som kan ta hand om det reaktiva oumlverskottet Naumlr det oumlverliggande naumltet kopplas bort och ett mobilt reservkraftverk ansluts maringste detta ensamt kunna ta hand om ett eventuellt reaktivt oumlverskott Reservkraftverk som klarar att absorbera reaktiv effekt finns inte paring marknaden i dag Daumlrmed kommer inte ett mobilt reservkraftverk att kunna anslutas till ett elnaumlt som genererar mer reaktiv effekt aumln vad de anslutna kunderna foumlrbrukar Denna risk finns enbart i kablade elnaumlt daumlr oumlverfoumlringsstraumlckan aumlr laringng och lasten relativt laringg Det aumlr svaringrt att ange naringgon generell laumlngdbegraumlnsning men aumlr lasten saring laringg som 50 kW med effektfaktorn 085 kommer den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan vara mindre aumln tre kilometer Enligt den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen som aumlr gjord i rapporten kan det konstateras att det i-dagslaumlget aldrig aumlr loumlnsamt att ansluta reservkraftverk vid ett elavbrott i LBA fack 4 Anledning till detta aumlr att den avbrottsersaumlttningen som kunder har raumltt till som varit drabbade av ett elavbrott laumlngre aumln 12 timmar aumlr laumlgre aumln den kostnad som uppstaringr daring mobila reservelverk ansluts i vaumlntan paring att felet ska bli aringtgaumlrdat Fraringn och med den 1 januari 2011 kommer det dock inte vara tillaringtet att oplanerade elavbrott aumlr laumlngre aumln 24 timmar vilket goumlr att naumltaumlgarna senast vid denna tidpunkt maringste se till att dessa laringngvariga elavbrott undviks Detta goumlr att oumlverfoumlring av mobilreservkraft i mellanspaumlnningsnaumltet kan komma bli en intressant och anvaumlndbar teknik de naumlrmsta aringren foumlr landets alla naumltaumlgare Sammanfattningsvis kan slutsatserna sammanfattas i ett antal punkter

bull Laringnga kabellaumlngder tillsammans med relativt smaring effektuttag kan generera ett oumlverskott av reaktiv effekt

bull Det finns idag inget reservkraftverk paring marknaden som kan absorbera reaktiv effekt vilket kan komma att begraumlnsa den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan

bull Fram till och med den 1 januari 2011 aumlr det troligen inte loumlnsamt att ansluta reservkraft vid ett elavbrott

bull Fraringn och med den 1 januari 2011 kommer det inte laumlngre vara tillaringtet att oplanerade elavbrott oumlverstiger 24 timmar

40

bull Oumlverfoumlring av reservkraft i mellanspaumlnningsnaumltet kan komma bli en intressant och anvaumlndbar teknik i farmtiden

102 Fortsatt arbete

I denna rapport har det foumlrutsatts att selektiviteten och utloumlsningsvillkor i elnaumlten fungerar paring avsett vis Fortsatta studier inom detta omraringde kan vara att laumlgga in fel paring olika platser i det elnaumltet som ansluts till ett mobilt reservkraftsaggregat och paring saring vis kontrollera att utloumlsningsvillkor och selektivitet fungerar paring ett tillfredstaumlllande sett I denna rapport aumlr grundtanken att ett enda mobilt reservkraftverk ska foumlrsoumlrja en mindre grupp naumltstationer vid ett elavbrott En intressant utveckling skulle vara att titta paring hur olika kraftslag som t ex mobil reservkraft tillsammans med smaringskalig vindkraft skulle kunna samverka En samverkan mellan olika kraftslag skulle med stor sannolikhet skapa nya foumlrutsaumlttningar foumlr smaringskalig ouml-drift Ytterligare fraringgestaumlllningar som skulle behoumlva utredas aumlr hur elkvaliteacuten paringverkas i ett ouml-driftsnaumlt Haumlr skulle det vara intressant att se hur olika typer av kraftkaumlllor enskilt paringverkar elkvaliteacuten samt hur flera kraftkaumlllor som samverkar paringverkar elkvaliteacuten Naumlr mobila reservelverk ansluts i en naumltstation foumlr t ex underharingllsaringtgaumlrder goumlrs detta i princip uteslutande genom att spaumlnningen bryts under in- och urkopplingstiden Detta genererar tvaring planerade elavbrott som maringste aviseras till alla beroumlrda kunder Dessa planerade elavbrott skulle kunna undvikas om en fasningsutrustning anvaumlnts vid inkopplingen Paring detta saumltt skulle landets alla naumltaumlgare paring ett enkelt saumltt kunna goumlra t ex underharingllaringtgaumlrder utan att naringgra kunder behoumlver drabbas av elavbrott Detta aumlr ett omraringde som kaumlnns viktigt och borde utredas Vad som aumlven aumlr av intresse foumlr framtiden aumlr att ta fram riktlinjer foumlr hur mobil reservkraft i mellanspaumlnningsnaumlt ska hanteras Naringgon form av regelverk som branschen kan ta till sig och arbeta efter hade underlaumlttat anvaumlndandet inom detta omraringde

41

11 Referenser [1] Alfredsson Alf Cronqvist Anders (1996) ElkrafthandbokenElmaskiner [2] Andersson Leif Blomqvist Hans (1997) Elkraftsystem del 1 [3] Birkouml Thomas (2005) bilder paring olika typer av luftledning

httpwwwsofnetorgindexasplev=2593amptyp=1 adressen kontrollerad 2006-07-10

[4] Elektroskandia (2006) Bild paring en 3-ledare mellanspaumlnnings kabel

httpwwwelektroskandiasecatalogaspxcid=70amphid=969ampuid=4710amppid=21518pnlPDetails adressen kontrollerad 2006-07-10

[5] Elforsk (1995) EBR Mobila Reservkraftverk utgiven av Elforsk [6] Eliasson Christer (2006) EON Elnaumlt Sverige AB Lokalnaumltsplanerare

personligt samtal 2006-06-28 [7] Energimarknadsinspektionen (2006) Naumltanslutningar och avgifter

httpwwwenergimarknadsinspektionensetemplatesPage____44aspx adressen kontrollerad 2006-07-11

[8] Energimyndigheten (2005) Utveckling av naumltpriser 1 jan 1997 - 1 jan 2005

Publikationen tillgaumlnglig paring httpwwwstemseWEBSTEMEx01SwensfPageGenerator01OpenAgentampSearchType=2ampAll=True adressen kontrollerad 2006-08-02

[9] GENETECH (2006) Bild paring reservelverk

httpwwwgenetechseseprodmobilahtml adressen kontrollerad 2006-08-01

[10] Hagelin Carl-Goumlran (2006) ABB Reservkraft Vaumlsterarings personligt samtal

2006-07-25 [11] Hjalmar Peter (2005) Utredning om mobil reservkraft EON Elnaumlt

NUT-050524-021

42

[12] Johansson Jonas (2006) PhD Student IEA Lunds Tekniska Houmlgskola personligt samtal 2006-11-09

[13] Kristiansson Gert (2006) delprocessledare foumlr anlaumlggningsprojekt paring EON

Elnaumlt [14] Krynell Julius (2006) Reservkraftsansvarig EON Elnaumlt Sverige AB

personligt samtal 2006-08-11 [15] Lindahl Sture (2006) Professor IEA Lunds Tekniska Houmlgskola personligt

samtal 2006-11-09 [16] Melin Ulf (2006) EON Elnaumlt Sverige AB Kundansvarig paring

marknadsenheten personligt samtal 2006-08-18 [17] Onninens produktkatalog 2006) finns tillgaumlnglig paring

httpwwwonninensedownload184218cb10a83f43c2780001132Flik_2_Elnatsmaterielpdf adress kontrollerad 2006-08-15

[18] Petterson Aringke- Blomqvist Hans (1986) Elkraft teknisk handbok del 1

Allmaumln del [19] Regeringskansliet (2006) Nya regler om leveranssaumlkra elnaumlt

httpwwwregeringensesbd108a57260 adress kontrollerad 2006-06-08 [20] Roos Fredrik (2005) lic-avhandling Electricity Supply Reliability [21] Samuelsson Olof (2006) Docent IEA Lunds Tekniska Houmlgskola personligt

samtal 2006-08-23 [22] SCB (2002) Energiundersoumlkning foumlr jordbruket avseende 2002

httpw36scbsestatistikOVOV0020_dokumentEnergiundersokning_2002doc adress kontrollerad 2006-07-04

[23] Siemens PTI (2006) Information om PSSE

httpwwwpti-uscomptisoftwarepsseindexcfm adressen kontrollerad 2006-07-20

43

[24] Statens energimyndighet (2005) Erfarenheter efter Gudrun - Reservkraft prioritering och ouml-drift med reservkraft ER 200532 Publikationen finns tillgaumlnglig paring httpwwwstemseWEBSTEMEx01SwensfPageGenerator01OpenAgentampSearchType=2ampFuncParm1=11ampFuncParm2=1ampSearchString=gudrunampSearchStringFromDate=ampSearchStringToDate=ampAll=True adressen kontrollerad 2006-08-02

[25] Stenborg Bertil (1997) Elkraftsystem del 1 [26] Svenska Kraftnaumlt (2005a) Svenska Kraftnaumlts verksamhet

httpwwwsvksewebPageaspxid=2221 adress kontrollerad 2006-06-07 [27] Svenska Kraftnaumlt (2005b) Svenska Kraftnaumlts aringrsredovisning 2005

httpwwwsvksewebPageaspxid=5242 adress kontrollerad 2006-08-11

44

12 Appendix Bilaga 1 Eon elnaumlts indelning av olika kundkategorier med avseende paring Velanderkonstanter och effektfaktor Bilaga 2 Matlabkod som anvaumlnts till raumlkneexemplet vid jaumlmfoumlrelsen mellan luftledning och kabel Bilaga 3 Beraumlkning av inparametrar till PSSE foumlr det generella naumltet Bilaga 4 Geografiskt karta oumlver LBA fack 4 haumlmtade fraringn Facilplus Bilaga 5 Normalkopplingsschema LBA fack 4 Bilaga 6 Beraumlkning av inparametrar till PSSE foumlr det verkliga naumltet Bilaga 7 Resultaten fraringn beroumlkningen i det verkliga naumltet visat i en schemarisk bild Bilaga 8 Beraumlkningar gjorda foumlr den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen Bilaga 9 Tabell oumlver ABBs standardtransformatorer

V elander-konstant k1

V elander-kons tant k2

Foumlrbruknings-staumllletyp

U ppvaumlrm nings-kod

T ext D C O N ST1 D C O N ST2

C O SFI

B lank t O ALLM AumlN KU R VA 0000286 00133 09Industri ED M IN D R E IN DU STR IER M ED ELVAumlR M E 0000368 00497 092Industri EVL M IN D R E IN DU STR IER M ED ELVAumlR M E 0000368 00497 092Industri O M IN D R E IN DU STR IER U TAN ELVAumlR M E 000029 01017 085Industri U E M IN D R E IN DU STR IER U TAN ELVAumlR M E 000029 01017 085Industri VPA M IN D R E IN DU STR IER U TAN ELVAumlR M E 000029 01017 085Industri VPE M IN D R E IN DU STR IER M ED ELVAumlR M E 0000368 00497 092JO R D BR U K ED LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K EO LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K EVL LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K O LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K U E LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K VPA LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K VPE LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K VPJ LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09LG H M EO FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097LG H M U E FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093SH ED D IR EKTEL AumlLD R E AumlN ELAK 0000308 00111 098SH EO D IR EKTEL ELAK 0000408 00126 098SH EVL ELPAN N A KO N VER TER IN G 0000319 00187 096SH U E T YPKU R VO R R EN H U SH AringLLSEL 0000286 00133 09SH VPA VAumlR M EPU M P -FR AringN LU FT (V ID LAringG A T EM P N YT TJAS EJ ELVAumlR M E) 0000384 00164 093SH VPE VAumlR M EPU M P -U TELU FT M ED ELV (V ID LAringG A TEM P N YTT JAS ELVAumlR M E) 0000536 00161 097SH VPJ VAumlR M EPU M P - YTJO R D (O M VP EJ KLAR AR VAumlR M EN N YT TJAS EJ ELVAumlR M E) 0000314 00144 093Ouml VR ED O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - M ED ELVAumlR M E 0000402 00286 096Ouml VR EVL O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09Ouml VR O O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09Ouml VR U E O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09Ouml VR VPA O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09FAST Blank t ALLM AumlN KU R VA 0000286 00133 09FAST ED FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097FAST EO FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097FAST EVL FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097FAST O FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST O FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST U E FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST VPA FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST VPE FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097

I SAP IS-U

Bilaga 1 Indelning av kundkategorier

Bilaga 1 forts Velander-konstant k1

Velander-konstant k2

Foumlrbruknings-staumllletyp

Uppvaumlrmnings-kod

Text DCONST1 DCONST2

COSFI

FAST VPJ FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093KOLL Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09KOLL ED FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL EO FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL EVL FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL UE FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093KOLL VPA FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093KOLL VPE FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL VPJ FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093GBEL Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09OMAumlT Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09MAST Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09TILLF Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09TILLF ED DIREKTEL AumlLDRE AumlN ELAK 0000308 00111 098TILLF EO ELPANNA KONVERTERING 0000319 00187 096TILLF EVL ELPANNA KONVERTERING 0000319 00187 096TILLF O TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF UE TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF VPA TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF VPE TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF VPJ TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09HAND ED KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND EO KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND EVL KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND O KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND UE KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND VPA KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND VPE KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND VPJ KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09FH ED SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH EO SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH EVL SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH O SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH UE SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH VPA SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH VPE SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH VPJ SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098

I SAP IS-U

Bilaga 2 Matlabkod kabel u=11000 Langd=10 area=95 L=031 induktans [mHkm] fi=318 cos fi=085 ra=28264 resistiviteten i msp-kablen (AL) [ohmmm^2km] C=03310^-6kapacitansen i en 95mm^2 12 kV kabel Ericssons kabelhandbok R=(raarea)Langd ledar resistansen i punkten [ohm] Ericssons kabelhandbok XL=2pi50L10^-3Langd induktiva reaktansen i punkten [ohmkm] Ericssons kabelhandbok Qc2=2pi50(C2)u^2Langd kapacitansen som skapas i halva msp-kabeln [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 30 P=(5010^3) Aktivt effekt i punkten 5 [W] S=Pcos((fipi)180)skenbar effekt i punkten 5 [VA] Q=(S^2-P^2)^(12)reaktiv effekt i punkten 5 [VAr] Pf=R(Pu)^2+R((Q-Qc2)u)^2 Foumlrlust av aktiv effekt i hsp-kabel [W] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 31 Qf=XL(Pu)^2+XL((Q-Qc2)u)^2-(2Qc2) Foumlrlust av reaktiv effekt i msp-kabel [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 33 QnettoKabel=Q+Qf Luftledning Lluft=1085 XLluft=2pi50Lluft10^-3Langd Cluft=000910^-6 Qc2luft=2pi50(Cluft2)u^2Langd kapcitansen som skapas i halva hsp-luftledningen [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 30 PfLuft=R(Pu)^2+R((Q-Qc2luft)u)^2 Foumlrlust av aktiv effekt i hsp-kabel [W] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 31 QfLuft=XLluft(Pu)^2+XLluft((Q-Qc2luft)u)^2-(2Qc2luft) Foumlrlust av reaktiv effekt i hsp-kabel [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 33 QnettoLuft=Q+QfLuft

Ubas (kV) 11Sbas (MVA) 10

Kabel AXKJ 39525

Laumlngd=2 km Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 2 064 031 0194779 00000003 00001885 00528926 00160974 00022808

Laumlngd=4 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 4 128 031 0389557 00000003 0000377 01057851 00321948 00045616

Laumlngd=6 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 6 192 031 0584336 00000003 00005655 01586777 00482923 00068424

Laumlngd=8 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 8 256 031 0779115 00000003 0000754 02115702 00643897 00091232

Laumlngd=10 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 10 32 031 0973894 00000003 00009425 02644628 00804871 0011404

Luftledning FeAl 99

Laumlngd=2 km Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 2 0672 1126 0707487 61E-09 3833E-06 00555372 005847 4638E-05

Laumlngd=4 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 4 1344 1126 1414973 61E-09 7665E-06 01110744 01169399 9275E-05

Laumlngd=6 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 6 2016 1126 212246 61E-09 115E-05 01666116 01754099 00001391

Laumlngd=8 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 8 2688 1126 2829947 61E-09 1533E-05 02221488 02338799 00001855

Laumlngd=10 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 10 336 1126 3537433 61E-09 1916E-05 0277686 02923499 00002319

Bilaga 3 Generellt naumlt

Bilaga 3 forts

Transformatorer

Maumlrkeffekt (MVA) Kopplingsart Maumlrksp (kV) er () ex () ez () R (ohm) X (ohm) R (pu) X (pu)

1 [MATSTAT_LSP04200] 2 [MATSTAT_MSP11000] 08 Dyn 11 11 0 52 52 0 7865 0 0653 [MOTSTAT_MSP11000] 4 [MOTSTAT_LSP04200] 02 Dyn 11 11 0 38 38 0 2299 0 19

Belastningar

P (MW) Q (Mvar) (effekfaktor = 085) Detta aumlr baumlsta scenario005 003101 0062015 0093

Bilaga 4 Geografisk karta oumlver LBA fack 4 haumlmtad fraringn Facilplus

Naumltstationer kopplade till mobilt reservkraftverk

500 m

Foumlrdelningsstation (LBA)

Placering och anslutning av mobilt reservelverk

Bilaga 5 Normalkopplingsschema LBA fack 4

Bilaga 6 Verkligt naumlt

Ubas (kV) 11Sbas (MVA) 10

Ledningar (kabel) En-ledare triangel

Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [LBA-097_MSP 11000] 3 [LBA-049_MSP 11000] AXCEL 39525 202 06464 031 01967265 00000003 0000190381 00534215 00162584 0002303604 3 [LBA-049_MSP 11000] 4 [LBA-050_MSP 11000] AXCEL 39525 183 05856 031 01782226 00000003 0000172473 00483967 00147291 0002086929 4 [LBA-050_MSP 11000] 5 [LBA-070_MSP 11000] AXCEL 32510 076 0912 038 00907292 000000019 453646E-05 00753719 00074983 0000548912 5 [LBA-070_MSP 11000] 6 [LBA-093_MSP 11000] AXCEL 15016 0745 0477545 041 00959599 000000023 538312E-05 00394665 00079306 0000651357 6 [LBA-093_MSP 11000] 7 [LBA-098_MAP 11000] AXCEL 32510 076 0912 038 00907292 000000019 453646E-05 00753719 00074983 0000548912 7 [LBA-098_MAP 11000] 8 [LBA-053_MSP 11000] AXCEL 32510 066 0792 038 00787911 000000019 393956E-05 00654545 00065117 0000476686

6775

LBA -Fack 4 Luftledning

Ledningar (Luftldning) Fasplacering horisontell

Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu) 2 [LBA-097_MSP 11000] 3 [LBA-049_MSP 11000] FeAl 99 202 067872 1126 07145615 61E-09 387107E-06 00560926 00590547 4684E-05 3 [LBA-049_MSP 11000] 4 [LBA-050_MSP 11000] FeAl 99 183 061488 1126 06473503 61E-09 350696E-06 00508165 00535 424342E-05 4 [LBA-050_MSP 11000] 5 [LBA-070_MSP 11000] FeAl 31 076 08132 1173 02800667 61E-09 145644E-06 00672066 0023146 17623E-05 5 [LBA-070_MSP 11000] 6 [LBA-093_MSP 11000] FeAl 49 0745 049915 1173 02745391 61E-09 14277E-06 00412521 00226892 172751E-05 6 [LBA-093_MSP 11000] 7 [LBA-098_MAP 11000] FeAl 31 076 08132 1173 02800667 61E-09 145644E-06 00672066 0023146 17623E-05 7 [LBA-098_MAP 11000] 8 [LBA-053_MSP 11000] FeAl 31 066 07062 1173 02432158 61E-09 126481E-06 00583636 00201005 153041E-05

6775

Bilaga 6 forts

Transformatorer

Maumlrkeffekt (MVA) Kopplingsart Maumlrksp (kV) er () ex () ez () R (ohm) X (ohm) R (pu) X (pu)

1 [LBA-097_LSP 04200] 2 [LBA-097_MSP 11000] 0315 Dyn 11 11 114 412 4274809937 438 1583 036 131 3 [LBA-049_MSP 11000] 301 [LBA-049_LSP 04200] 01 Dyn 11 11 145 373 4001924537 17545 45133 145 373 4 [LBA-050_MSP 11000] 401 [LBA-050_LSP 04000] 02 Dyn 11 11 13 378 3997299088 7865 22869 065 189 5 [LBA-070_MSP 11000] 501 [LBA-070_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 6 [LBA-093_MSP 11000] 601 [LBA-093_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 7 [LBA-098_MAP 11000] 701 [LBA-098_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 8 [LBA-053_MSP 11000] 801 [LBA-053_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668

Belastningar

P (MW) Q (Mvar) Antal kunder (st)

LBA-097 00108 00044 6LBA-049 00497 0025 14LBA-050 00587 00232 15LBA-070 00356 00103 7LBA-093 00061 00029 2LBA-098 00127 00036 7LBA-053 00299 00063 9

Totalt 02035 00757 60

Bilaga 7 Resultaten fraringn det verkliga elnaumltet

Bilaga 7 forts

Laumlngd LBA (km) 667 Avskrivningstid led (aringr) 40 Avskrivningstid ledning (aringr) 60Antal kunder (st) 60

Luftledning (blank) Luftledning (belagd) KabelUtan reservkraft Med reservkraft Utan reservkraft Med reservkraft Utan reservkraft Med reservkraft Luft 20aringr+ kabel 40 aringr

Fasta kostnader

Investeringskostnad per km (krkm) (mellanspaumlnningsnaumltet) 173000 173000 205000 205000 250000 250000 250000Total investeringskostnad (kr) 1153910 1153910 1367350 1367350 1667500 1667500 1667500Kapitalkostnad 8 92313 92313 109388 109388 133400 133400 133400Aringrlig kostnad (kr) 31156 31156 36918 36918 45023 45023 30015

Underharingllskostnad (kraringr) 230782 230782 27347 27347 3335 3335 9916

Summa fast aringrlig kostnad (kraringr) 54234 54234 64265 64265 48358 48358 39931

Roumlrliga kostnader Avbrottsfrekvens (antal fel(100 km aringr)) 2 2 1333333333 1333333333 06 06 1066666667

F 12 (felfrekvens efter 12 timmar) 0000162 0000162 0000162 0000162F 24 (felfrekvens efter 24 timmar) 0000083 0000083 0000083 0000083F 48 (felfrekvens efter 48 timmar) 0000000 0000000 0000000 0000000F 72 (felfrekvens efter 72 timmar) 0000000 0000000 0000000 0000000

Avbrottsersaumlttning efter 12 timmar (krkund) 800 800 800 800Avbrottsersaumlttning efter 24 timmar (krkund) 1765 1765 1765 1765Avbrottsersaumlttning efter 48 timmar (krkund) 2719 2719 2719 2719Avbrottsersaumlttning efter 72 timmar (krkund) 4007 4007 4007 4007

Driftskostnad reservelverktimme och kund (krh) 625 625 625 625Fast kostnad elverk (transport osv) (krkund) 1320 1320 1320 1320

Drift timmar felkategori F 12 (h) 15 15 15 15Drift timmar felkategori F 24 (h) 36 36 36 36Drift timmar felkategori F 48 (h) 60 60 60 60Drift timmar felkategori F 72 (h) 100 100 100 100

Antalet fel per aringr som oumlverstiger 12 h i LBA-fack 4 (staringr) 000003 000002 000001Avbrottskostnad (kraringr) 221 531 148 354 066 223 283

Summa kostnader per aringr (kraringr) 5423598 5423908 6426693 6426899 4835816 4835973 3993390

Bilaga 8 Ekonomi

Bilaga 8 forts

DARWin driftstoumlrningsstatistik 2004 Svensk energi

12 kV 24 kV SummaSumma (75)Totalt antal drabbade kunder lt 3 min (st) 2640403 1011406 3651809 2738857Totalt antal fel lt 3 min (st) 2827 13923 16750

Totalt antal drabbade kunder 12 - lt 24 h (st) 383 61 444Totalt antal drabbade kunder gt 24 h (st) 200 28 228

Andel drabbade kunder 12 - lt 24 h 162E-04Andel drabbade kunder gt 24 h 832E-05

Andel drabbade kunder 12 - lt 24 h () 00122Andel drabbade kunder gt 24 h () 00062

Antal drabbade kunder per MSP fel lt 3minl (st) 21802

Bilaga 9 ABBs standardtransformatorer

19

Foumlr en given ledning finns baringde ρ och L angivna i ledningstabeller Ett annat samband som anvaumlnds vid elektriska beraumlkningar aumlr susceptansen B som beraumlknas enligt sambandet (58) nedan

lCfBledning sdotsdotsdotsdot= π2 [ ]S (58) daumlr C kapacitansen kmF l ledningslaumlngden km Naumlr resistans reaktans och susceptans beraumlknas foumlr olika komponenter aumlr det viktigt att beraumlkningen goumlrs vid samma spaumlnning och frekvens Foumlr samtliga beraumlkningar i rapporten aumlr spaumlnningen 11 kV och frekvensen 50 Hz Mellan ledningen och marken alternativt skaumlrmen i en kabel bildas en kondensator som ger upphov till en reaktiv effekt naumlr ledningen aumlr spaumlnningssatt Denna reaktiva effekt kommer att ge ett tillskott i anlaumlggningen som maringste tas om hand Detta aumlr vanligtvis inget problem under normal drift daring anlaumlggningen aumlr ansluten till ett starkt oumlverliggande naumlt som paring ett enkelt saumltt kan ta hand om detta reaktiva tillskott Kopplas oumlverliggande naumlt bort och ersaumltts med ett mobilt reservkraftverk kommer detta ensamt vara tvunget att hantera det eventuella reaktiva oumlverskottet Det kapacitiva bidrag en ledning genererar ges ur foumlljande samband (Petterson och Blomqvist 1986)

21 CCC QQQ += [ ]var (59) daumlr

1CQ aumlr det kapacitiva bidraget fraringn den foumlrsta halvan av ledningen

2CQ aumlr det kapacitiva bidraget fraringn den sista halvan av ledningen Dessa storheter kan beraumlknas med sambanden (510) och (511) som foumlljer nedan (Petterson och Blomqvist 1986)

211 2

2 UC

fQC sdotsdotsdotsdot= π [ ]var (510)

222 2

2 UC

fQC sdotsdotsdotsdot= π [ ]var (511)

daumlr f frekvensen Hz C kapacitansen F

1U inmatningsspaumlnningen V

2U utmatningsspaumlnningen V

20

533 Aktiva och reaktiva foumlrluster i ledningar

Varje ledning inneharingller en resistans och en reaktans vilka ger upphov till aktiva och reaktiva foumlrluster Eftersom dessa foumlrluster tillkommer utoumlver sjaumllva lasten behoumlver dessa adderas foumlr att faring de totala aktiva och reaktiva effekterna Det aumlr dessa foumlrluster plus sjaumllva lasten som det mobila reservkraftverket maringste klara av att hantera De aktiva och reaktiva foumlrlusterna beraumlknas genom sambanden (512) och (513) nedan

2

2

22

2

2

2

minussdot+

sdot=

U

QQR

U

PRP C

LedningLedningf [ ]W (512)

( )21

2

2

22

2

2

2CC

CLedningLedningf QQ

U

QQX

U

PXQ +minus

minussdot+

sdot= [ ]var (513)

daumlr R resistansen Ω X reaktansen Ω Foumlr att faring en indikation paring hur stora tillskott ocheller foumlrluster som uppstaringr i en ledning goumlrs en beraumlkning foumlr en kabel respektive luftledning enligt angivna data nedan

Tabell 51 Inparametrar foumlr jaumlmfoumlrelse av tillskottfoumlrluster i ledningsnaumlt Luftledning (Al) Kabel (Al)

Spaumlnning (V) 11000 11000 Tvaumlrsnittsarea (mm2) 99 95 Ledningslaumlngd (km) 10 10 Aktivt effektuttag (kW) 50 50 Effektfaktor vid last 085 085 Kapacitans (microFkm) 0009 033 Ledningsresistans (Ωkm) 02855 02975 Ledningsreaktans (Ωkm) 1085 09739

Anvaumlnds vaumlrdena fraringn tabell 51 i sambanden 510 511 512 513 och ingen haumlnsyn tas till spaumlnningsfall i ledningen kan de aktiva respektive reaktiva foumlrlusterna beraumlknas Beraumlkningarna aumlr gjorda i Matlab och beraumlkningskoden finns i bilaga 2 Resultaten presenteras i tabell 52 nedan

Tabell 52 Resultat av jaumlmfoumlrelse mellan luftledning och kabel Luftledning (Al) Kabel (Al)

Reaktiv last (kvar) 310 310 Aktiva foumlrluster (kW) 0083 0086 Reaktiva foumlrluster (kvar) -333 -12542 Reaktivt netto (kvar) 2767 -9442

21

Som kan ses i tabell 52 behoumlver reservelverket generera 2767 kvar i fallet med luftledning medan i fallet med kabel kommer ett oumlverskott paring 9442 kvar att skapas Detta reaktiva oumlverskott kommer ha en motsatt riktning i foumlrharingllande till den aktiva effekten d v s tillbaka i mot reservelverket Detta reaktiva oumlverskott maringste saringledes tas om hand av reservelverket

534 Konsekvenser foumlr mobil reservkraft

Som kan ses utifraringn resultaten i tabell 52 ovan aumlr de aktiva foumlrlusterna i baringde luftledning och kabel relativt smaring Eftersom dessa foumlrluster aumlr smaring kommer de inte belasta ett mobilt reservelverk saumlrskilt mycket i foumlrharingllande till den last som kunderna tar ut Jaumlmfoumlrs de reaktiva foumlrlusterna som en tio kilometers mellanspaumlnningsledning ger upphov till med de aktiva foumlrlusterna aumlr de foumlrstnaumlmnda foumlrlusterna betydligt houmlgre Beroende paring om elnaumltet aumlr uppbyggt av luftledning eller kabel kommer detta faring vaumlldigt skilda konsekvenser foumlr det mobila reservkraftverk som ska leverera elenergi till den bortkopplade anlaumlggningen Jaumlmfoumlrs de reaktiva foumlrlusterna i luftledningen med kabeln kan det enkelt konstateras att luftledningen endast tillfoumlr en mindre del av den reaktiva effekt som reservkraftverket annars hade faringtt producera Kabeln kommer daumlremot att generera en avsevaumlrt mycket stoumlrre maumlngd reaktiv effekt aumln luftledningen I ovanstaringende exempel genererar kabeln drygt 37 garingnger mer reaktiv effekt aumln luftledningen Detta betyder att reservkraftverket maringste kunna konsumera detta oumlverskott av reaktiv effekt som kabeln genererar Det aumlr saringledes en foumlrutsaumlttning att det mobila reservelverket kan konsumera det reaktiva oumlverskott som inte tas ut av kunderna Kan inte det mobila reservkraftverket konsumera reaktiv effekt kommer det reaktiva effektuttaget hos kund vara en begraumlnsande faktor foumlr moumljlig ledningslaumlngd

22

6 Transformatorer Transformatorer kan ur elektrisk synvinkel ses som en resistans R och en reaktans X paring samma saumltt som en ledning Foumlr att beraumlkna transformators resistans och reaktans behoumlvs uppgifter om de procentuella resistans respektive reaktansspaumlnningsfallet er ex Dessa kan enkelt tas fram foumlr en specifik transformator i t ex Facilplus spatialE som aumlr EON Elnaumlts naumltinformationssystem Oumlnskas daumlremot generella vaumlrden foumlr en transformator kan ABBs tabell foumlr standardtransformatorer anvaumlndas vilken visas i bilaga 9 I ABBs tabell aumlr endast den procentuella kortslutningsspaumlnningen ek given och den beraumlknas enligt samband 61 nedan

22xrk eee += [ ] (61)

Anledningen till att endast ek aumlr angiven aumlr att procentuella kortslutningsresistansen er alltid aumlr relativt liten i foumlrharingllande till procentuella kortslutningsreaktansen ex och daring goumlrs ofta approximationen er = 0 vilket ger ex asymp ek Foumlr att sedan beraumlkna kortslutningsresistansen RT och kortslutningsreaktansen XT anvaumlnder man sambanden 62 och 63 nedan (Petterson och Blomqvist 1986)

n

nrT

S

UeR

2

100sdot= [ ]Ω (62)

n

nxT

S

UeX

2

100sdot= [ ]Ω (63)

daumlr Un den huvudspaumlnning som transformatorresistansen haumlnfoumlrs till kV Sn transformatorns maumlrkeffekt MVA

62 Foumlrluster i en transformator

En distributionstransformator ger upphov till tre olika typer av foumlrluster

bull Tomgaringngsfoumlrluster ][WPtomgaringng bull Belastningsfoumlrluster ][WPbelastning bull Reaktiva foumlrluster [var]foumlrlustQ

Dessa foumlrluster beskrivs under respektive rubrik nedan

621 Tomgaringngsfoumlrluster

Tomgaringngsfoumlrlusterna i en transformator aumlr helt oberoende av den anslutna lasten Dessa beror istaumlllet helt paring transformatorns storlek desto stoumlrre transformator desto stoumlrre tomgaringngsfoumlrluster En tillaumlmpbar tumregel aumlr att tomgaringngsfoumlrlusterna aumlr i storleksordningen 02 procent utav transformatorns maumlrkeffekt (Lindahl 2006) Foumlr en transformator med maumlrkeffekten 200 kVA kommer saringledes tomgaringngsfoumlrlusterna vara

23

WPtomgaringng 4002000000020 =sdot=

Tomgaringngsfoumlrlusterna aumlr saring smaring i foumlrharingllande till transformatorns maumlrkeffekt att de i maringnga sammanhang antas vara foumlrsumbara

622 Belastningsfoumlrluster

Belastningsfoumlrlusterna i en transformator beror av hur stor belastningsgraden aumlr En tumregel aumlr att vid full last aumlr belastningsfoumlrlusterna i storleksordningen 1 procent av transformatorns maumlrkeffekt (Lindahl 2006) Foumlr en transformator med maumlrkeffekten 200 kVA kommer saringledes belastningsfoumlrlusterna att vara

WPbelastning 2000200000010 =sdot=

Aumlven belastningsfoumlrlusterna aumlr foumlrharingllandevis smaring jaumlmfoumlrt med transformatorns maumlrkeffekt Som har naumlmnts tidigare goumlrs ibland approximationen ex asymp ek och er = 0 vilket betyder att ingen haumlnsyn tas till de aktiva foumlrlusterna utan enbart till de reaktiva foumlrlusterna

623 Reaktiva foumlrluster

De stoumlrsta och inte foumlrsumbara foumlrlusterna i en transformator aumlr de reaktiva foumlrlusterna Naumlr dessa foumlrluster beraumlknas antas tomgaringngsfoumlrlusterna vara foumlrsumbara och att transformatorn aumlr fullt belastad Belastningsfoumlrlusterna antas vara 1 procent utav transformatorns maumlrkeffekt vilket ger en foumlrlust paring 2000 W enligt tidigare beraumlkning Foumlr att kunna beraumlkna de reaktiva foumlrlusterna foumlr en 200 kVA transformator behoumlvs uppgifter om re och xe Dessa aumlr haumlmtade fraringn en standard 200 kVA transformator hos EON Elnaumlt

Foumlrharingllandet ggre

e

r

x 331783

asymp= visar sedan hur stora de reaktiva foumlrlusterna aumlr i

foumlrharingllande till de aktiva foumlrlusterna I detta fall aumlr de reaktiva foumlrlusterna cirka tre garingnger stoumlrre aumln de aktiva foumlrlusterna De reaktiva foumlrlusterna i en 200 kVA transformator aumlr daumlrmed i storleksordningen

var600020003 kQ foumlrlust =sdotasymp Detta betyder att den reaktiva foumlrlusten i en 200 kVA transformator aumlr cirka 3 procent av dess maumlrkeffekt (Johansson 2006)

24

7 Det mobila reservkraftverket De mobila reservkraftverk som aumlr taumlnkta att anvaumlndas i mellanspaumlnningsnaumltet aumlr i storleksordningen 100-800 kVA daumlr de flesta aumlr utrustade med en synkrongenerator Teoretiskt innebaumlr detta bland annat att generatorns foumlrmaringga att producera alternativt konsumera reaktiv effekt kan styras Ska generatorn leverera reaktiv effekt till elnaumltet ska I m gt Im0 och kallas daring foumlr oumlvermagnetiserad medan om den ska konsumera reaktiv effekt ska I m lt Im0 och kallas daring foumlr undermagnetiserad Rent praktiskt styrs magnetiseringsstroumlmmen av generatorns spaumlnningsregulator som i sin tur maumlter naumltspaumlnningen (Alfredsson och Cronqvist 1996) Ses detta ur en teoretisk synvinkel bestaumlms magnetiseringsbehovet av sambandet 71 nedan

0m

m

n

r

I

I

U

E= (71)

daumlr Er inducerad emk (fas till jord) V Un generatorns maumlrkspaumlnning V I bild 71 visas ovanstaringende storheter i en schematisk bild oumlver en synkrongenerator

Bild 71 Schematisk bild oumlver en synkrongenerator

Den aktiva effekten P i en synkronmaskin paringverkas inte av aumlndringar som t ex naumltspaumlnningsvariationer eller variationer av emkn utan bestaumlms av den mekaniska axeleffekten som motorn levererar Den aktiva effekten beraumlknas med hjaumllp av samband 72 nedan

d

fr

X

UEP

Θsdotsdotsdot=

sin3 [ ]W (72)

Som tidigare naumlmnts kommer den inducerade emkn Er att foumlraumlndras daring magnetiseringsstroumlmmen Im varieras Foumlr att foumlrhindra att den aktiva effekten P foumlraumlndras samtidigt som magnetiseringsstroumlmmen Im varieras kommer samtidigt belastningsvinkeln Θ att aumlndras

25

Naumlr det gaumlller den reaktiva effekten Q saring aumlr den vid en konstant naumltspaumlnning till stor del beroende av den inducerade emk Er men aumlven till en mindre del av den aktiva effektens storlek Denna ger upphov till en del av den reaktiva spaumlnningen (XdIa) vilken svarar direkt mot den aktiva stroumlmmen Iacosφ och denna kraumlver en viss reaktiv effekt Den reaktiva effekten beraumlknas genom samband 73 nedan

d

fr

d

f

X

UE

X

UQ

Θsdotsdotsdotminus

sdot=

cos33 2

[ ]var (73)

daumlr Qlt0 oumlvermagnetisering Qgt0 undermagnetisering Foumlr att se hur alla storheter haumlnger samman visas tvaring olika visardiagram i bild 72 ett foumlr oumlvermagnetisering och ett foumlr undermagnetisering I baringda visardiagrammen aumlr statorstroumlmmen Ia riktstorhet (Alfredsson och Cronqvist 1996)

Bild 72 Visardiagram foumlr oumlver- respektive undermagnetisering

Foumlr en synkrongenerator finns det ett antal begraumlnsningar naumlr det gaumlller dess foumlrmaringga att producera och konsumera effekt Dessa begraumlnsningar aumlr naturligtvis vaumlsentliga att kaumlnna till innan ett reservelverk kopplas in och ensamt ska foumlrse en anlaumlggning med elenergi Naumlr det gaumlller synkrongeneratorer finns det fyra stabilitetsgraumlnser som generatorn maringste haringlla sig inom foumlr att generatorn ska fungera paring avsett vis (Samuelsson 2006) De fyra stabilitetsgraumlnserna aumlr

1 Rotorns uppvaumlrmningsgraumlns bestaumlmmer |E|max 2 Statorns uppvaumlrmningsgraumlns bestaumlmmer |S|max och |IA|max 3 Motorns maximala axeleffekt bestaumlmmer Pmax 4 Generatorns laumlgsta magnetisering bestaumlmmer |E|min

Foumlr att aringskaringdliggoumlra hur ovanstaringende stabilitetsgraumlnser paringverkar generatorns effektgraumlnser har dessa ritats in i ett saring kallat kapabilitetsdiagram Detta visas i bild 73 nedan

26

Bild 73 Kapabilitetsdiagram foumlr en synkrongenerator

I bild 73 ovan visar den markerade ytan arbetsomraringdet foumlr generatorn Begraumlnsningslinjerna ett och tvaring aumlr satta foumlr att inte temperaturen i rotor respektive stator ska bli foumlr houmlga och foumlrstoumlra generatorn Som kan ses i bild 73 ovan begraumlnsar dessa baringde generatorns moumljlighet till att leverera aktiv respektive reaktiv effekt samt att absorbera reaktiv effekt utanfoumlr det markerade omraringdet Skaumlrningspunkten mellan begraumlnsningslinje ett och tvaring anger normalt generatorns maumlrkdriftdata naumlr det gaumlller levererad aktiv- och reaktiv effekt Anledningen aumlr att dessa baringda linjers skaumlrningspunkt motsvarar ett optimum foumlr levererad aktiv- och reaktiv effekt Begraumlnsningslinje tre markerar den maximala aktiva effekt motorn kan laumlmna paring axeln som sammankopplar motor och generator Den fjaumlrde och sista begraumlnsningslinjen visar generatorns laumlgsta magnetisering foumlr att kunna fasas paring elnaumltet Aumlr magnetiseringen laumlgre riskeras ett saring kallat ur fas-fall farings vilket betyder att generatorn inte kommer arbeta vid samma faslaumlge som det elnaumlt den ansluts till Arbetar inte generatorn vid samma faslaumlge som elnaumltet maringste den kopplas bort och kommer saringledes inte att tillfoumlra naringgon elenergi till det anslutna elnaumltet vilket aumlr dess normala uppgift Naumlr ett mobilt reservkraftverk ansluts till ett elnaumlt och ensamt ska foumlrse anlaumlggningen med elenergi aumlr det viktigt att den aktiva och reaktiva effekten aldrig kommer utanfoumlr det markerade omraringdet i bild 73 Skulle detta haumlnda kommer med stoumlrsta sannolikhet reservkraftverkets effektskydd loumlsa ut med resultatet att elleveransen upphoumlr omedelbart ABB som aumlr en av landets ledande tillverkare av reservkraftverk har ett stoumlrre utbud av olika storlekar och modeller men anvaumlnder enbart synkrongeneratorer fraringn Stamford Dessa generatorer aumlr inte konstruerade foumlr att kunna absorbera reaktiv effekt De generatorer som levereras med reservkraftverken fraringn ABB i dag kan alltsaring

27

enbart arbeta med induktiva laster vilket betyder att ledningen inte faringr generera mer reaktiv effekt aumln vad lasten konsumerar (Hagelin 2006) Detta kommer saringledes att bli viktigt att taumlnka paring naumlr en liten last tillsammans med en laumlngre mellanspaumlnningskabel ansluts till ett reservkraftverk och ensamt ska foumlrse anlaumlggningen med elenergi Skulle kabeln generera mer reaktiv effekt aumln vad kunderna foumlrbrukar innebaumlr det att generatorn hamnar i den nedre halvan i bild 73 vilket innebaumlr att generatorn maringste konsumera reaktiv effekt Detta betyder att laringnga mellanspaumlnningskablar tillsammans med smaring effektuttag kommer bli en begraumlnsande faktor vid oumlverfoumlring av reservkraft i mellanspaumlnningelnaumltet

28

8 Beraumlkning av effektbehov och ledningslaumlngd Foumlr att faring en uppfattning om hur laringnga straumlckor elenergin fraringn reservkraftverken kan oumlverfoumlras presenteras i detta kapitel tvaring olika fall dels ett generellt dels ett verkligt naumlt Anledningen till att denna uppdelning aumlr gjord aumlr foumlr att foumlrst se hur laumlngden paring mellanspaumlnningsledningen paringverkar det mobila reservelverket generellt Det verkliga naumltet kommer sedan att ge en indikation paring hur det skulle se ut i ett naumlt daumlr vinsten hade varit stor om man kunde oumlverfoumlra reservkraften i mellanspaumlnningsnaumltet Foumlr att kunna goumlra noumldvaumlndiga beraumlkningar har tre olika program anvaumlnts Facilplus Spartial Excel och PSSE

81 Beraumlkningsprogram program

811 Facilplus Spatial

Facilplus Spatial aumlr ett naumltinformationssystem som anvaumlnds inom energibranschen och aumlr framtaget av ABB och Digpro AB Systemet finns i flera olika utfoumlrande beroende paring vad det ska anvaumlndas till Flera elnaumltsfoumlretag daumlribland EON Elnaumlt anvaumlnder sig av detta system som heter Facil SpatialE I systemet finns ett antal olika digitala kartor daumlr alla komponenter aumlr inritade enligt sina verkliga koordinater Paring EON Elnaumlt aumlr aumlven systemet kopplat till driftoumlvervakningssystemet Eldorado och affaumlrssystemet SAP I och med kopplingen till SAP finns noumldvaumlndiga kunduppgifter som t ex var kunden aumlr ansluten samt hur stor elfoumlrbrukningen aumlr per aringr Effektberaumlkning I Facilplus finns moumljligheten att goumlra effektberaumlkningar foumlr t ex en naumltstation Detta kan goumlras i och med att energifoumlrbrukningen per aringr finns att tillgaring via SAP Naumlr energifoumlrbrukningen per aringr aumlr kaumlnd kan belastningen P approximativt beraumlknas genom att anvaumlnda Velanders metod (Petterson och Blomqvist 1986)

WkWkPVelander sdot+sdot= 21 [ ]kW (81)

daumlr W energiuttaget aringrkWh k1 konstant k2 konstant Konstanterna k1 och k2 aumlr erfarenhetsmaumlssigt erharingllna konstanter som varierar mellan olika belastningar som beraumlknas med hjaumllp av maumltningar i befintligt elnaumlt I bilaga 1 visas EON Elnaumlts samtliga Velander konstanter foumlr alla deras kundkategorier Foumlr att sedan beraumlkna den reaktiva effekten Q anvaumlnds samband 82 nedan

ϕtansdot= PQ [ ]vark (82)

daumlr φ beraumlknas med hjaumllp av effektfaktorn cos φ som aumlr uppskattad foumlr olika typer kunder och varierar mellan 085-098 som kan ses i bilaga 1

29

812 Excel

Foumlr att se hur ett elnaumlt kommer att paringverka ett reservkraftverk behoumlver ett antal parametrar beraumlknas och det goumlrs i Excel I och med att elnaumltet till viss del aumlr foumlrenklat goumlrs endast beraumlkningar foumlr mellanspaumlnningsledningar och transformatorer Ledningar De parametrar som behoumlver beraumlknas foumlr mellanspaumlnningsledningarna aumlr resistansen Rledning reaktansen Xledning och susceptansen Bledning Hur dessa beraumlkningar aumlr gjorda visas i kapitel 53 Transformatorer Foumlr transformatorer behoumlvs enbart vaumlrde paring dess resistans RT och reaktans XT beraumlknas Hur dessa beraumlkningar aumlr gjorda visas i kapitel 6

813 Beraumlkningar PSSE

PSSE aumlr ett planeringsprogram foumlr elektrisk oumlverfoumlring som aumlr framtaget och utvecklat av Siemens PTI Foumlrsta utgaringvan av programmet kom 1976 och i dag anvaumlnds det i 123 laumlnder vaumlrlden oumlver (Siemens PTI 2006) Programmet har anvaumlnts till att rita upp och beraumlkna baringde verkliga och generella elnaumlt foumlr att paring ett tydligt saumltt kunna se hur laumlngden paring mellanspaumlnningsledningarna paringverkar ett mobilt reservkraftverk Naumlr beraumlkningar i PSSE goumlrs behoumlver en resistans R en reaktans X och en susceptans B anges foumlr varje ledning medan det raumlcker med en resistans och en reaktans foumlr transformatorerna Alla storheter maringste sedan goumlras om till enheten per unit (PU) Detta goumlrs enligt sambanden 83 84 85 nedan

2bas

basUP

U

SRR sdot= Ω [ ]UP (83)

2bas

basUP

U

SXX sdot= Ω [ ]UP (84)

2bas

basSUP

U

SBB sdot= [ ]UP (85)

Tillsammans med ledningarnas och transformatorernas inparametrar laumlggs lasten in paring laumlmplig skena Programmet aumlr uppbyggt saring att alla inparametrar anges i en sk sav-fil daumlr all data finns Till detta kopplas en schematisk bild daumlr elnaumltet ritas upp en sk sld-fil Naumlr sedan programmet ska utfoumlra beraumlkningarna saring synkroniseras de baringda filerna med varandra och resultaten presenteras i den schematiska bilden

30

Reaktivt effekttutag vid olika laster

-100

-80

-60

-40

-20

0

20

40

60

80

100

120

2 4 6 8 10

Ledningslaumlngd (km)

Reakti

vt

eff

ektu

ttag

(kvar)

Luftlednig P=150 kW

Kabel P=150 kW

Kabel P=100 kW

Kabel P=50 kW

82 Generellt elnaumlt

Foumlr att faring en god uppfattning om hur stort geografiskt omraringde ett mobilt reservkraftverk med varierande storlek kan hantera foumlr en given belastning har ett generellt elnaumlt anvaumlnts Det generella elnaumltet aumlr uppbyggt i PSSE enligt bild 81 nedan

Bild 81 Generellt elnaumlt uppbyggt i PSSE

Som kan ses i bild 81 ovan bestaringr det generella elnaumltet av en matande respektive en mottagande naumltstation som foumlrbinds med en mellanspaumlnningsledning I den matande naumltstationen har en relativt stor transformator installerats saring att den inte kommer att bli en begraumlnsande faktor I den mottagande naumltstationen aumlr transformatorn dimensionerad foumlr att klara lasten Som tidigare visats i rapporten aumlr det laumlngden paring mellanspaumlnningsledningen som kommer att spela en stor roll daring den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckningen ska bestaumlmmas Foumlr att tydligt visa storleksskillnaden i det kapacitiva bidrag som en kabel ger upphov till jaumlmfoumlrt med en luftledning har ovanstaringende naumlt ritats upp i PSSE Foumlr att PSSE ska kunna utfoumlra beraumlkningarna behoumlver ett antal parametrar matas in i programmet Dessa har beraumlknats i ett Excel-blad som visas i bilaga 3 Eftersom det mobila reservkraftverket inte kan absorbera reaktiv effekt aumlr den aumlr moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan dels beroende av hur mycket reaktiv effekt ledningen genererar dels hur stort det reaktiva effektuttaget ur anlaumlggningen aumlr Detta betyder att desto houmlgre reaktiva effektuttaget aumlr desto laumlngre aumlr moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan I exemplet nedan har den aktiva lasten satts till 50 100 respektive 150 kW och med en effektfaktor lika med 085 Resultaten fraringn beraumlkningarna visas i bild 82 nedan

Bild 82 Belastningsstorlekens inverkan paring den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan

31

Enligt EON Elnaumlts indelning av kundkategorier som presenteras i bilaga 1 kan det utlaumlsas att effektfaktorn foumlr de olika kundkategorierna varierar mellan 085 ndash 098 Genom att anvaumlnda effektfaktorn 085 som i exemplet ovan kommer lasten foumlrbruka relativt mycket reaktiv effekt vilket betyder att den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan kommer att bli laringng Hade daumlremot effektfaktorn 098 anvaumlnts skulle lasten i princip inte foumlrbruka naringgon reaktiv effekt alls vilket skulle minska den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan radikalt Anvaumlndandet av effektfaktorn 085 ger saringledes det mest gynnsamma fallet Hur stor inverkan effektfaktorn har paring den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan visas i bild 83 Raumlkneexemplet aumlr utfoumlrt paring samma saumltt som exemplet ovan foumlr kabeln med belastningen 50 kW Den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan har istaumlllet beraumlknats foumlr fyra olika effektfaktorer 085 090 095 och 098

Reaktivt effektuttag vid cos fi variation foumlr en kabel med belastningen 50 kW

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

1 2 3 4

Ledningslaumlngd (km)

Reati

vt

eff

ektu

ttag

(kvar)

cos fi=085

cos fi=090

cos fi=095

cos fi=098

Bild 83 Effektfaktorns inverkan paring den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan

821 Konsekvenser foumlr reservkraft

Som tydligt kan ses i bild 82 kommer kabeln generera avsevaumlrt mycket mer reaktiv effekt aumln luftledningen och daumlrmed minska den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan Det kan konstateras att storleken paring lasten och effektfaktorn kommer spela en stor roll daring den maximala oumlverfoumlringsstraumlckan foumlr kabeln ska bestaumlmmas Daumlrmed aumlr det svaringrt att ange naringgon generell laumlngdbegraumlnsning foumlr kabelalternativet men aumlr lasten saring laringg som 50 kW med effektfaktorn 085 kommer den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan vara mindre aumln tre kilometer Daumlremot foumlr luftledningen som endast genererar en liten maumlngd reaktiv effekt kommer inte storleken paring lasten och effektfaktorn vara avgoumlrande foumlr den maximala oumlverfoumlringsstraumlckan Med tanke paring att reservelverken fraringn ABB inte kan ta hand om naringgot reaktivt oumlverskott aumlr det sjaumllvklart av stor vikt att mellanspaumlnningsledningen inte genererar mer reaktiveffekt aumln vad lasten konsumerar Av detta generella exempel kan slutsatsen dras att smaring reaktiva uttag i kombination med laringnga mellanspaumlnningskablar kan komma begraumlnsa oumlverfoumlringsstraumlckan avsevaumlrt jaumlmfoumlrt med mellanspaumlnningsluftledningar

32

83 Verkligt elnaumlt

Foumlr att faring en ungefaumlrlig uppfattning om hur stort geografiskt omraringde ett mobilt reservkraftverk kan hantera foumlr en given belastning har aumlven beraumlkningar utfoumlrts foumlr ett verkligt naumlt Anledningen till detta aumlr att faring saring stor verklighetsfoumlrankring som moumljligt De mobila reservkraftverk som aumlr taumlnkta att anvaumlndas aumlr i storleksordningen 100 ndash 800 KVA vilket betyder att baringde lastuttaget och oumlverfoumlringsstraumlckan kommer att bli begraumlnsad Det verkliga elnaumltet kommer att ge en indikation paring hur det kan taumlnkas se ut i ett verkligt elnaumlt daumlr det reaktiva effektuttaget aumlr relativt litet och oumlverfoumlringsstraumlckan relativt laringng Eftersom de mobila reservkraftverken som aumlr taumlnkta att anvaumlndas aumlr relativt smaring effektmaumlssigt kommer de inte klara av de laster som farings i taumltorter om ett par naumltstationer kopplas samman De elnaumlt som kommer att ingaring i beraumlkningarna kommer daumlrfoumlr vara ett landsbygdsnaumlt daumlr belastningen aumlr laringg och utspridd oumlver ett stoumlrre geografiskt omraringde Det aumlr aumlven i landsbygd det aumlr mest intressant med reservkraft paring grund av avsaknaden av omkopplingsmoumljligheter Det elnaumlt som slutligen valdes i samraringd med Christer Eliasson naumltplanerare paring EON Elnaumlt var ett relativt nytt kabelnaumlt i Loumlnsboda (LBA) i nordoumlstra Skaringne daumlr EON Elnaumlt har foumlrberett ett par markstationer foumlr anslutning av mobil reservkraft (Eliasson 2006) Anledningen aumlr att belastningarna aumlr relativt smaring och foumlrdelade paring flera mindre transformatorstationer med litet stoumlrre inboumlrdes avstaringnd I ett saringdant naumlt som finns i LBA fack 4 kommer vinsten att bli stor om EON Elnaumlt endast behoumlver ansluta ett mobilt elverk istaumlllet foumlr sju Foumlr det utvalda kablade elnaumltet har beraumlkningar genomfoumlrts enligt den tidigare beskrivna beraumlkningsgaringngen Fraringn Facilplus har kartan med inritade ledningar och naumltstationer haumlmtas den visas i bilaga 4 Som kan ses paring kartan aumlr detta ett glesbyggdsomraringde med lite stoumlrre avstaringnd mellan naumltstationerna I bilaga 5 visas normalkopplingsschemat foumlr LBA fack 4 som tydligare visar hur naumltstationerna aumlr foumlrbundna med varandra I bilaga 6 visas det Excel-blad daumlr alla inparametrar som maringste anges i PSSE aumlr beraumlknade och sammanstaumlllda Naumlr beraumlkningen vaumll aumlr gjord i PSSE visas alla resultaten i de schematiska filerna se bilaga 7 Beraumlkningarna aumlr gjorda baringde foumlr elnaumltet saring som det ser ut i dag men aumlven paring samma elnaumlt daring all kabel ersatts med oisolerad samt isolerad luftledning med motsvarande ledningsarea Eftersom kapacitansen per kilometer aumlr i princip lika stor foumlr baringde oisolerad och isolerad luftledning kommer dessa anses vara likvaumlrdiga naumlr det gaumlller lednings reaktiva generering Baringda fallen har samma totala ledningslaumlngd vilken aumlr 6775 meter men som har naumlmnts tidigare skiljer luftledning sig aringt jaumlmfoumlrt med kabel daring det gaumlller generering av reaktiv effekt Resultatet presenteras i bild 84 nedan

33

LBA-fack 4

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90k

Va

r Kabel

Oisolerad luftledning

Isolerad luftledning

Bild 84 Reaktivt effektuttag i LBA ndash fack 4

Som kan ses i bild 84 ovan behoumlver generatorn endast generera knappt 20 kvar om det befintliga kabelnaumltet anvaumlnds vid topplast ty Velanders metod ger topplasten Vid laringglasttillfaumlllen exempelvis sommar skulle det reaktiva effektuttaget fraringn kunderna raumlcka till att taumlcka det reaktiva oumlverskottet fraringn kabeln Daumlrmed kan det haumlnda att vid vissa lasttillfaumlllen inte aumlr moumljligt att reservkraftsmata LBA fack 4 Skulle i staumlllet kabelnaumltet ersaumlttas med ett likvaumlrdigt luftledningsnaumlt kommer generatorn behoumlva generera drygt 80 kvar Anledningen till detta aumlr som sagts och visats tidigare att en kabel genererar avsevaumlrt mycket mer reaktiv effekt aumln en luftledning Skulle kablarna generera mer reaktiv effekt aumln vad kunderna foumlrbrukar skulle anlaumlggningen inte kunna anslutas till ett mobilt reservkraftverk Hade det daumlremot funnits reservelverk i laumlmplig storlek paring marknaden som hade kunnat undermagnetiseras och daumlr med att ta hand om det reaktiva oumlverskott som skapats av kablarna hade situationen varit en annan Som situationen aumlr i dag maringste en viss foumlrsiktighet tillaumlmpas daring lasten aumlr liten och oumlverfoumlringsstraumlckan aumlr lite laumlngre i ett kablat mellanspaumlnningsnaumltet Skulle daumlremot elnaumltet i LBA - fack 4 varit ett luftledningsnaumlt hade inte denna begraumlnsning funnits Sammanfattningsvis kan det i detta fall konstateras att det kablade elnaumltet aumlr att foumlredra framfoumlr mot luftledningsalternativet Laumlgre braumlnslekonsumtion samt moumljlighet till ett houmlgre aktivt effektuttag aumlr naringgra av foumlrdelarna

34

9 Ekonomisk jaumlmfoumlrelse Foumlr att faring en indikation paring hur det ekonomiska utslaget kommer att se ut daring ett mellanspaumlnningsnaumltet anvaumlnds foumlr oumlverfoumlring av reservkraft har ett raumlkneexempel staumlllts upp i det tidigare anvaumlnda elnaumltet LBA-fack 4 I exemplet har sju olika fall jaumlmfoumlrts med varandra dessa aumlr

bull Oisolerad luftledning utan reservkraft bull Oisolerad luftledning med reservkraft bull Isolerad luftledning utan reservkraft bull Isolerad luftledning med reservkraft bull Kabel utan reservkraft bull Kabel med reservkraft bull Befintlig luftledning som senare ersaumltts med kabel med reservkraft

Nedan visas en foumlrklaring till de parametrar som finns med i raumlkneexemplet Dessa aumlr uppdelade i fasta respektive roumlrliga kostnader vilka summeras ihop foumlr respektive fall De fasta kostnaderna aumlr summan av de aringrliga kapital- och underharingllskostnaderna medan de roumlrliga kostnaderna aumlr kostnader foumlr reservkraft samt avbrottsersaumlttning Dessa aumlr direkt beroende av det aktuella elnaumltets avbrotts- respektive felfrekvens I denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse har alla administrativa kostnader foumlrsummats och ingen haumlnsyn har tagits till hur varumaumlrket skadas av t ex laringnga elavbrott

91 Foumlrklaring till den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen

911 Fasta kostnader

Investeringskostnad per km Investeringskostnaden avser endast mellanspaumlnningsnaumltet vilken varierar mellan olika ledningstyper Kostnaderna aumlr haumlmtade ifraringn EBR (P1) 2006 I det verkliga elnaumltet (LBA) minskar ledningsarean laumlngre ut vilket det inte kommer tas naringgon haumlnsyn till i den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen daumlr samma area har anvaumlnts till hela straumlckan Anledningen till detta aumlr att kostnaden foumlr att garing upp eller ner ett steg i area foumlr respektive ledningstyp aumlr relativt liten Alla beraumlkningar har daumlrfoumlr gjorts foumlr en representativ ledningsarea 95 mm2 Total investeringskostnad Denna visar den totala investeringskostnaden foumlr hela ledningsstraumlckan det vill saumlga kostnaden per kilometer ledning garingnger det verkliga elnaumltets laumlngd (LBA) Kapitalkostnad Investeringskostnaden som goumlrs i ett elnaumlt genererar en kostnad foumlr det kapital som aumlr investerat EON Elnaumlt tillaumlmpar en kalkylraumlnta paring 8 procent

35

Aringrlig kostnad EON Elnaumlt skriver av sina anlaumlggningar paring 40 aringr vilket ger en aringrlig kostnad genom att dela investeringskostnaden med avskrivningstiden Underharingllskostnad Underharingllskostnaden foumlr baringde oisolerad - och isolerad luftledning aumlr satt till 2 procent av investeringskostanden Foumlr jordkabel aumlr den satt till 02 procent Summa fast aringrlig kostnad Denna kostnad visar vad den aringrliga fasta kostnaden kommer vara foumlr ett elnaumlt Denna inkluderar saringledes enbart avskrivningar och underharingllskostnader

912 Roumlrliga kostnader

Avbrottsfrekvens Denna beskriver hur maringnga avbrott en viss ledningstyp har per aringr och per 100 km ledning Foumlr oisolerad luftledning aumlr antalet fel uppdelat i kvarstaringende- respektive oumlvergaringende fel Kvarstaringende fel betyder att felet maringste aringtgaumlrdas fysiskt och behoumlver sektioneras bort foumlr reparation De kvarstaringende felen aumlr 2 stycken per aringr och 100 km ledning (Roos 2005) Oumlvergaringende fel kan exempelvis vara en aringterinkoppling som orsakats av ett traumld som stoumltt till en ledning vid blaringsigt vaumlder Eftersom de oumlvergaringende felen aumlr kortvariga kommer det aldrig bli aktuellt att ansluta reservkraft i samband med dessa fel Daumlrmed tas dessa fel inte med i avbrottsfrekvensen Foumlr isolerad luftledning har de kvarstaringende felen satts till tvaring tredjedelar av avbrottsfrekvensen foumlr oisolerad luftledning (Kristiansson 2006) Foumlr kabel aumlr antalet fel uppdelade i inre fel i kabeln t ex treeing och fel som aumlr orsakade paring grund av yttre aringverkan t ex graumlvskador Eftersom baringda typerna av fel kommer resultera i ett avbrott i elleveransen summeras dessa till en gemensam avbrottsfrekvens foumlr kabel Inre fel aumlr satt till 02 och yttre fel aumlr satt 04 vilket betyder att den gemensamma avbrottsfrekvensen aumlr satt till 06 fel per aringr och 100 km kabel (Roos 2005) Felfrekvens Felfrekvensen aumlr framtagen paring foumlljande saumltt samtliga kunder som drabbats av mellanspaumlnningsfel laumlngre aumln tre minuter hos Svensk Energis medlemsfoumlretag dvs DARWin rapporterade under 2004 har tagits fram Av dessa har 75 procent ansetts kunna haumlnfoumlras till landsbygdselnaumlt Ur denna aringterstaringende stora volym har de mellanspaumlnningsfel som orsakat utebliven elleverans i tidsintervallen 12-lt24 samt gt=24 timmar sorterats ut Antalet fel som oumlverstiger 24 timmar oavsett laumlngd aumlr saring faring att de har summerats i en enda grupp Genom att dividera summan utsorterade fel med samtliga fel erharinglls felfrekvensen foumlr respektive tidsintervall Som kan ses i raumlkneexemplet i bilaga 8 aumlr dessa mycket smaring

36

Avbrottsersaumlttning Avbrottskostnaden foumlr respektive tidsintervall aumlr tagen fraringn den tabell 21 i denna rapport Foumlr att baumlttre avspegla den verkliga bilden i LBA fack 4 har 50 av de 60 kunderna placerats i kategorin smaringhus 16 A och resterande 10 kunder i gruppen smaringhus 20 A Driftkostnad reservelverk och fast kostnad elverk Dessa kostnader aumlr tagna fraringn EON Elnaumlts egen utredning om reservkraftberedskap (NUT 051016-001) Baringda kostnadsposterna avser hyra av reservelverk som ansluts paring traditionellt saumltt det vill saumlga ett reservelverk till varje naumltstation I denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse har driftkostnaden antagits vara den samma daring ett mobilt reservkraftverk anvaumlnds och elenergin oumlverfoumlrs i mellanspaumlnningsnaumltet Den fasta kostnaden antas daumlremot vara en femtedel saring stor daring ett reservelverk i snitt antas kunna foumlrsoumlrja fem naumltstationer daring elenergin oumlverfoumlrs i mellanspaumlnningsnaumltet Drifttimmar felkategori Drifttimmarna avser de antal timmar som reservelverken aumlr i drift vid respektive felkategori Dessa drifttimmar aumlr uppskattade till en genomsnittligt rimlig tidsperiod Uppskattningen aumlr gjord saring att reservelverket har anslutits och boumlrjat leverera elenergi i snitt tvaring till fyra timmar innan naringgon kund har varit spaumlnningsloumls i 12 timmar Naumlr vaumll kunderna faringtt tillbaka elleveransen med hjaumllp av ett reservkraftverk kommer inte det skadade elnaumltet behoumlva aringterstaumlllas i funktionsdugligt skick snarast moumljligt Kopplas daumlremot inte ett reservelverk in och aringterupptar elleveransen maringste elnaumltet aringterstaumlllas till funktionsdugligt skick snarast Daumlrmed antas det att tiden foumlr aringterstaumlllning kommer vara laumlngre om inte ett reservkraftverk ansluts Paring grund av ovanstaringende resonemang anses reservelverkets drifttid i snitt vara laumlngre aumln den avbrottstid som farings om inte reservelverket anslutits Drifttimmarna aumlr bestaumlmda saring att reservelverket i snitt boumlrjar leverera elenergi 9 timmar efter felet uppkom och aumlr daumlrefter i drift hela tidsperioden i respektive felfrekvens det vill saumlga efter 12 respektive 24 timmar Antal fel per aringr som oumlverstiger 12 h i LBA - fack 4 Denna aumlr beraumlknad paring foumlljande saumltt

( )2412100

FFLL

AF +sdotsdot

aringr

st (91)

daumlr AF Avbrottsfrekvensen foumlr luftledning respektive kabel (st100kmaringr) LL Ledningslaumlngden avser LBA - fack 4 (km) F12 Felfrekvensen efter 12 h vid mellanspaumlnningsfel enligt Darwin

driftstoumlrningsstatistik 2004 Svensk Energi F24 Felfrekvensen efter 24 h vid mellanspaumlnningsfel enligt Darwin

driftstoumlrningsstatistik 2004 Svensk Energi

37

Avbrottskostnad Avbrottskostnaden avser den kostnad som uppstaringr pga fel i mellanspaumlnningsnaumltet varje aringr I alternativet utan reservkraft uppstaringr kostnaden genom avbrottsersaumlttning till de kunder som drabbats av elavbrott laumlngre aumln 12 timmar I alternativet med reservkraft uppstaringr kostnaden genom att reservkraft installeras och samtliga kunder aringterfaringr elleveransen Reservkraften som installeras har som sagts tidigare en fast och en roumlrlig kostand Avbrottskostnaden beraumlknas enligt nedan Utan reservelverk

( ) AKAFAFLL

AF sdotsdot+sdotsdotsdot 24241212100

(kraringr) (92)

Med reservelverk

( )

AKFKFFLL

AF

AKDKDTFDTFLL

AF

sdotsdot+sdotsdot

+sdotsdotsdot+sdotsdotsdot

)2412(100

24241212100 (kraringr) (93)

daumlr A12 avbrottskostnaden i LBA efter 12 h (kr) A24 avbrottskostnaden i LBA efter 24 h (kr) DK driftkostnad reservelverk (krh) AK antalet kunder i LBA (st) FK fast kostnad foumlr reservelverk per kund (kr) DT drifttid foumlr reservkraftverken (h)

913 Summa kostnader per aringr Denna kostnad aumlr framtagen genom att kostnaderna foumlr den fasta- och roumlrliga delen summerats Resultatet visar vilket av alternativen som aumlr det mest ekonomiskt gynnsamma

92 Resultat

Sjaumllva beraumlkningen aumlr gjord i Excel och visas i bilaga 8 I tabell 91 nedan visas en sammanstaumlllning av de fasta roumlrliga samt summa kostnader ifraringn den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen Beraumlkningen aumlr gjord foumlr sju stycken olika fall

1 Nybyggnation av oisolerad luftledning utan anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

2 Nybyggnation av oisolerad luftledning med anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

3 Nybyggnation av isolerad luftledning utan anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

4 Nybyggnation av isolerad luftledning med anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

38

5 Nybyggnation av jordkabelanlaumlggning utan anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

6 Nybyggnation av jordkabelanlaumlggning med anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

7 Befintlig avskriven luftledning staringr kvar 20 aringr foumlr att sedan ersaumlttas med jordkabel I detta fall foumlrlaumlngs avskrivningstiden med 20 aringr i foumlrharingllande till de sex tidigare fallen Reservkraft anvaumlnds vid oplanerade elavbrott under hela perioden

Tabell 91 Kostnadsjaumlmfoumlrelse Fasta kostnader

(kraringr)

Roumlrliga kostnader

(kraringr)

Summa kostnader

(kraringr)

Fall 1 54 200 2 54 202 Fall 2 54 200 5 54 205 Fall 3 64 300 2 64 302 Fall 4 64 300 4 64 304 Fall 5 48 400 1 48 401 Fall 6 48 400 2 48 402 Fall 7 39 900 3 39 903 Som kan ses i tabell 91 ovan aumlr de fasta kostnaderna avsevaumlrt mycket stoumlrre aumln de roumlrliga Anledningen till detta aumlr att andelen elavbrott som oumlverstiger 12 timmar aumlr utslaget paring 75 procent av alla elavbrott vilka daring blir vaumlldigt faring och orsakar daumlrmed smaring kostnader totalt sett Som kan ses i den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen aumlr det i dagslaumlget inte loumlnsamt i naringgot av fallen att anvaumlnda reservkraft vid oplanerade elavbrott Det ska dock poaumlngteras att efter 1 januari 2011 aumlr det inte laumlngre tillaringtet att oplanerade elavbrott oumlverstiger 24 timmar Landets naumltaumlgare kommer daring inte kunna jaumlmfoumlra kostnader foumlr t ex reservkraft med kostnader foumlr avbrottsersaumlttning De kommer istaumlllet att bli tvungna att hitta loumlsningar som undviker dessa laringngvariga elavbrott Reservkraft i mellanspaumlnningsnaumlt erbjuder en saringdan loumlsning Som kan ses i denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse aumlr det mest loumlnsamt att laringta befintlig avskriven luftledning staring kvar 20 aringr som sedan ersaumltts med kabel foumlljt av att direkt ersaumltta samma luftledning med kabel Baringda dessa alternativ foumlrutsaumltter att ledningen aumlr framdragen saring att det paring ett enkelt saumltt garingr att foumlrlaumlgga kabeln i marken Om inte saring aumlr fallet kommer detta kostnadsbilden se annorlunda ut Med denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse kan det till sist konstateras att det kommer bli dyrare att ansluta reservkraft till de kunder som drabbas av elavbrott laumlngre aumln 12 timmar aumln att betala ut avbrottsersaumlttning fram t o m 1 januari 2011 foumlr exemplet LBA fack 4

39

10 Slutsatser

101 Slutsatser

Innan ett mobilt reservkraftverk ansluts till ett lansbyggdselnaumlt aumlr det viktigt att kaumlnna till hur stor den reaktiva genereringen fraringn det aktuella elnaumltet aumlr Hur stort det reaktiva bidraget aumlr beror paring hur stor den kapacitiva genereringen aumlr i elnaumltet Denna aumlr framfoumlrallt beroende av kabelnaumltets laumlngd desto laumlngre ju stoumlrre blir den kapacitiva genereringen Skillnaden mellan luftledning och kabel aumlr i dessa sammanhang stora och det maringste tas i beaktande innan ett mobilt reservkraftverk ansluts En kabel genererar avsevaumlrt mycket mer reaktiv effekt aumln en luftledning oavsett om luftledningen aumlr isolerad eller inte Problemet som kan uppstaring i ett kabelnaumlt aumlr att kablarna genererar mer reaktiv effekt aumln vad de anslutna kunderna foumlrbrukar Detta aumlr inget problem saring laumlnge det finns ett oumlverliggande elnaumlt som kan ta hand om det reaktiva oumlverskottet Naumlr det oumlverliggande naumltet kopplas bort och ett mobilt reservkraftverk ansluts maringste detta ensamt kunna ta hand om ett eventuellt reaktivt oumlverskott Reservkraftverk som klarar att absorbera reaktiv effekt finns inte paring marknaden i dag Daumlrmed kommer inte ett mobilt reservkraftverk att kunna anslutas till ett elnaumlt som genererar mer reaktiv effekt aumln vad de anslutna kunderna foumlrbrukar Denna risk finns enbart i kablade elnaumlt daumlr oumlverfoumlringsstraumlckan aumlr laringng och lasten relativt laringg Det aumlr svaringrt att ange naringgon generell laumlngdbegraumlnsning men aumlr lasten saring laringg som 50 kW med effektfaktorn 085 kommer den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan vara mindre aumln tre kilometer Enligt den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen som aumlr gjord i rapporten kan det konstateras att det i-dagslaumlget aldrig aumlr loumlnsamt att ansluta reservkraftverk vid ett elavbrott i LBA fack 4 Anledning till detta aumlr att den avbrottsersaumlttningen som kunder har raumltt till som varit drabbade av ett elavbrott laumlngre aumln 12 timmar aumlr laumlgre aumln den kostnad som uppstaringr daring mobila reservelverk ansluts i vaumlntan paring att felet ska bli aringtgaumlrdat Fraringn och med den 1 januari 2011 kommer det dock inte vara tillaringtet att oplanerade elavbrott aumlr laumlngre aumln 24 timmar vilket goumlr att naumltaumlgarna senast vid denna tidpunkt maringste se till att dessa laringngvariga elavbrott undviks Detta goumlr att oumlverfoumlring av mobilreservkraft i mellanspaumlnningsnaumltet kan komma bli en intressant och anvaumlndbar teknik de naumlrmsta aringren foumlr landets alla naumltaumlgare Sammanfattningsvis kan slutsatserna sammanfattas i ett antal punkter

bull Laringnga kabellaumlngder tillsammans med relativt smaring effektuttag kan generera ett oumlverskott av reaktiv effekt

bull Det finns idag inget reservkraftverk paring marknaden som kan absorbera reaktiv effekt vilket kan komma att begraumlnsa den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan

bull Fram till och med den 1 januari 2011 aumlr det troligen inte loumlnsamt att ansluta reservkraft vid ett elavbrott

bull Fraringn och med den 1 januari 2011 kommer det inte laumlngre vara tillaringtet att oplanerade elavbrott oumlverstiger 24 timmar

40

bull Oumlverfoumlring av reservkraft i mellanspaumlnningsnaumltet kan komma bli en intressant och anvaumlndbar teknik i farmtiden

102 Fortsatt arbete

I denna rapport har det foumlrutsatts att selektiviteten och utloumlsningsvillkor i elnaumlten fungerar paring avsett vis Fortsatta studier inom detta omraringde kan vara att laumlgga in fel paring olika platser i det elnaumltet som ansluts till ett mobilt reservkraftsaggregat och paring saring vis kontrollera att utloumlsningsvillkor och selektivitet fungerar paring ett tillfredstaumlllande sett I denna rapport aumlr grundtanken att ett enda mobilt reservkraftverk ska foumlrsoumlrja en mindre grupp naumltstationer vid ett elavbrott En intressant utveckling skulle vara att titta paring hur olika kraftslag som t ex mobil reservkraft tillsammans med smaringskalig vindkraft skulle kunna samverka En samverkan mellan olika kraftslag skulle med stor sannolikhet skapa nya foumlrutsaumlttningar foumlr smaringskalig ouml-drift Ytterligare fraringgestaumlllningar som skulle behoumlva utredas aumlr hur elkvaliteacuten paringverkas i ett ouml-driftsnaumlt Haumlr skulle det vara intressant att se hur olika typer av kraftkaumlllor enskilt paringverkar elkvaliteacuten samt hur flera kraftkaumlllor som samverkar paringverkar elkvaliteacuten Naumlr mobila reservelverk ansluts i en naumltstation foumlr t ex underharingllsaringtgaumlrder goumlrs detta i princip uteslutande genom att spaumlnningen bryts under in- och urkopplingstiden Detta genererar tvaring planerade elavbrott som maringste aviseras till alla beroumlrda kunder Dessa planerade elavbrott skulle kunna undvikas om en fasningsutrustning anvaumlnts vid inkopplingen Paring detta saumltt skulle landets alla naumltaumlgare paring ett enkelt saumltt kunna goumlra t ex underharingllaringtgaumlrder utan att naringgra kunder behoumlver drabbas av elavbrott Detta aumlr ett omraringde som kaumlnns viktigt och borde utredas Vad som aumlven aumlr av intresse foumlr framtiden aumlr att ta fram riktlinjer foumlr hur mobil reservkraft i mellanspaumlnningsnaumlt ska hanteras Naringgon form av regelverk som branschen kan ta till sig och arbeta efter hade underlaumlttat anvaumlndandet inom detta omraringde

41

11 Referenser [1] Alfredsson Alf Cronqvist Anders (1996) ElkrafthandbokenElmaskiner [2] Andersson Leif Blomqvist Hans (1997) Elkraftsystem del 1 [3] Birkouml Thomas (2005) bilder paring olika typer av luftledning

httpwwwsofnetorgindexasplev=2593amptyp=1 adressen kontrollerad 2006-07-10

[4] Elektroskandia (2006) Bild paring en 3-ledare mellanspaumlnnings kabel

httpwwwelektroskandiasecatalogaspxcid=70amphid=969ampuid=4710amppid=21518pnlPDetails adressen kontrollerad 2006-07-10

[5] Elforsk (1995) EBR Mobila Reservkraftverk utgiven av Elforsk [6] Eliasson Christer (2006) EON Elnaumlt Sverige AB Lokalnaumltsplanerare

personligt samtal 2006-06-28 [7] Energimarknadsinspektionen (2006) Naumltanslutningar och avgifter

httpwwwenergimarknadsinspektionensetemplatesPage____44aspx adressen kontrollerad 2006-07-11

[8] Energimyndigheten (2005) Utveckling av naumltpriser 1 jan 1997 - 1 jan 2005

Publikationen tillgaumlnglig paring httpwwwstemseWEBSTEMEx01SwensfPageGenerator01OpenAgentampSearchType=2ampAll=True adressen kontrollerad 2006-08-02

[9] GENETECH (2006) Bild paring reservelverk

httpwwwgenetechseseprodmobilahtml adressen kontrollerad 2006-08-01

[10] Hagelin Carl-Goumlran (2006) ABB Reservkraft Vaumlsterarings personligt samtal

2006-07-25 [11] Hjalmar Peter (2005) Utredning om mobil reservkraft EON Elnaumlt

NUT-050524-021

42

[12] Johansson Jonas (2006) PhD Student IEA Lunds Tekniska Houmlgskola personligt samtal 2006-11-09

[13] Kristiansson Gert (2006) delprocessledare foumlr anlaumlggningsprojekt paring EON

Elnaumlt [14] Krynell Julius (2006) Reservkraftsansvarig EON Elnaumlt Sverige AB

personligt samtal 2006-08-11 [15] Lindahl Sture (2006) Professor IEA Lunds Tekniska Houmlgskola personligt

samtal 2006-11-09 [16] Melin Ulf (2006) EON Elnaumlt Sverige AB Kundansvarig paring

marknadsenheten personligt samtal 2006-08-18 [17] Onninens produktkatalog 2006) finns tillgaumlnglig paring

httpwwwonninensedownload184218cb10a83f43c2780001132Flik_2_Elnatsmaterielpdf adress kontrollerad 2006-08-15

[18] Petterson Aringke- Blomqvist Hans (1986) Elkraft teknisk handbok del 1

Allmaumln del [19] Regeringskansliet (2006) Nya regler om leveranssaumlkra elnaumlt

httpwwwregeringensesbd108a57260 adress kontrollerad 2006-06-08 [20] Roos Fredrik (2005) lic-avhandling Electricity Supply Reliability [21] Samuelsson Olof (2006) Docent IEA Lunds Tekniska Houmlgskola personligt

samtal 2006-08-23 [22] SCB (2002) Energiundersoumlkning foumlr jordbruket avseende 2002

httpw36scbsestatistikOVOV0020_dokumentEnergiundersokning_2002doc adress kontrollerad 2006-07-04

[23] Siemens PTI (2006) Information om PSSE

httpwwwpti-uscomptisoftwarepsseindexcfm adressen kontrollerad 2006-07-20

43

[24] Statens energimyndighet (2005) Erfarenheter efter Gudrun - Reservkraft prioritering och ouml-drift med reservkraft ER 200532 Publikationen finns tillgaumlnglig paring httpwwwstemseWEBSTEMEx01SwensfPageGenerator01OpenAgentampSearchType=2ampFuncParm1=11ampFuncParm2=1ampSearchString=gudrunampSearchStringFromDate=ampSearchStringToDate=ampAll=True adressen kontrollerad 2006-08-02

[25] Stenborg Bertil (1997) Elkraftsystem del 1 [26] Svenska Kraftnaumlt (2005a) Svenska Kraftnaumlts verksamhet

httpwwwsvksewebPageaspxid=2221 adress kontrollerad 2006-06-07 [27] Svenska Kraftnaumlt (2005b) Svenska Kraftnaumlts aringrsredovisning 2005

httpwwwsvksewebPageaspxid=5242 adress kontrollerad 2006-08-11

44

12 Appendix Bilaga 1 Eon elnaumlts indelning av olika kundkategorier med avseende paring Velanderkonstanter och effektfaktor Bilaga 2 Matlabkod som anvaumlnts till raumlkneexemplet vid jaumlmfoumlrelsen mellan luftledning och kabel Bilaga 3 Beraumlkning av inparametrar till PSSE foumlr det generella naumltet Bilaga 4 Geografiskt karta oumlver LBA fack 4 haumlmtade fraringn Facilplus Bilaga 5 Normalkopplingsschema LBA fack 4 Bilaga 6 Beraumlkning av inparametrar till PSSE foumlr det verkliga naumltet Bilaga 7 Resultaten fraringn beroumlkningen i det verkliga naumltet visat i en schemarisk bild Bilaga 8 Beraumlkningar gjorda foumlr den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen Bilaga 9 Tabell oumlver ABBs standardtransformatorer

V elander-konstant k1

V elander-kons tant k2

Foumlrbruknings-staumllletyp

U ppvaumlrm nings-kod

T ext D C O N ST1 D C O N ST2

C O SFI

B lank t O ALLM AumlN KU R VA 0000286 00133 09Industri ED M IN D R E IN DU STR IER M ED ELVAumlR M E 0000368 00497 092Industri EVL M IN D R E IN DU STR IER M ED ELVAumlR M E 0000368 00497 092Industri O M IN D R E IN DU STR IER U TAN ELVAumlR M E 000029 01017 085Industri U E M IN D R E IN DU STR IER U TAN ELVAumlR M E 000029 01017 085Industri VPA M IN D R E IN DU STR IER U TAN ELVAumlR M E 000029 01017 085Industri VPE M IN D R E IN DU STR IER M ED ELVAumlR M E 0000368 00497 092JO R D BR U K ED LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K EO LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K EVL LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K O LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K U E LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K VPA LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K VPE LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K VPJ LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09LG H M EO FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097LG H M U E FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093SH ED D IR EKTEL AumlLD R E AumlN ELAK 0000308 00111 098SH EO D IR EKTEL ELAK 0000408 00126 098SH EVL ELPAN N A KO N VER TER IN G 0000319 00187 096SH U E T YPKU R VO R R EN H U SH AringLLSEL 0000286 00133 09SH VPA VAumlR M EPU M P -FR AringN LU FT (V ID LAringG A T EM P N YT TJAS EJ ELVAumlR M E) 0000384 00164 093SH VPE VAumlR M EPU M P -U TELU FT M ED ELV (V ID LAringG A TEM P N YTT JAS ELVAumlR M E) 0000536 00161 097SH VPJ VAumlR M EPU M P - YTJO R D (O M VP EJ KLAR AR VAumlR M EN N YT TJAS EJ ELVAumlR M E) 0000314 00144 093Ouml VR ED O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - M ED ELVAumlR M E 0000402 00286 096Ouml VR EVL O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09Ouml VR O O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09Ouml VR U E O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09Ouml VR VPA O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09FAST Blank t ALLM AumlN KU R VA 0000286 00133 09FAST ED FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097FAST EO FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097FAST EVL FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097FAST O FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST O FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST U E FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST VPA FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST VPE FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097

I SAP IS-U

Bilaga 1 Indelning av kundkategorier

Bilaga 1 forts Velander-konstant k1

Velander-konstant k2

Foumlrbruknings-staumllletyp

Uppvaumlrmnings-kod

Text DCONST1 DCONST2

COSFI

FAST VPJ FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093KOLL Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09KOLL ED FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL EO FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL EVL FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL UE FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093KOLL VPA FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093KOLL VPE FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL VPJ FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093GBEL Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09OMAumlT Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09MAST Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09TILLF Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09TILLF ED DIREKTEL AumlLDRE AumlN ELAK 0000308 00111 098TILLF EO ELPANNA KONVERTERING 0000319 00187 096TILLF EVL ELPANNA KONVERTERING 0000319 00187 096TILLF O TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF UE TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF VPA TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF VPE TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF VPJ TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09HAND ED KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND EO KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND EVL KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND O KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND UE KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND VPA KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND VPE KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND VPJ KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09FH ED SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH EO SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH EVL SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH O SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH UE SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH VPA SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH VPE SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH VPJ SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098

I SAP IS-U

Bilaga 2 Matlabkod kabel u=11000 Langd=10 area=95 L=031 induktans [mHkm] fi=318 cos fi=085 ra=28264 resistiviteten i msp-kablen (AL) [ohmmm^2km] C=03310^-6kapacitansen i en 95mm^2 12 kV kabel Ericssons kabelhandbok R=(raarea)Langd ledar resistansen i punkten [ohm] Ericssons kabelhandbok XL=2pi50L10^-3Langd induktiva reaktansen i punkten [ohmkm] Ericssons kabelhandbok Qc2=2pi50(C2)u^2Langd kapacitansen som skapas i halva msp-kabeln [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 30 P=(5010^3) Aktivt effekt i punkten 5 [W] S=Pcos((fipi)180)skenbar effekt i punkten 5 [VA] Q=(S^2-P^2)^(12)reaktiv effekt i punkten 5 [VAr] Pf=R(Pu)^2+R((Q-Qc2)u)^2 Foumlrlust av aktiv effekt i hsp-kabel [W] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 31 Qf=XL(Pu)^2+XL((Q-Qc2)u)^2-(2Qc2) Foumlrlust av reaktiv effekt i msp-kabel [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 33 QnettoKabel=Q+Qf Luftledning Lluft=1085 XLluft=2pi50Lluft10^-3Langd Cluft=000910^-6 Qc2luft=2pi50(Cluft2)u^2Langd kapcitansen som skapas i halva hsp-luftledningen [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 30 PfLuft=R(Pu)^2+R((Q-Qc2luft)u)^2 Foumlrlust av aktiv effekt i hsp-kabel [W] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 31 QfLuft=XLluft(Pu)^2+XLluft((Q-Qc2luft)u)^2-(2Qc2luft) Foumlrlust av reaktiv effekt i hsp-kabel [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 33 QnettoLuft=Q+QfLuft

Ubas (kV) 11Sbas (MVA) 10

Kabel AXKJ 39525

Laumlngd=2 km Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 2 064 031 0194779 00000003 00001885 00528926 00160974 00022808

Laumlngd=4 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 4 128 031 0389557 00000003 0000377 01057851 00321948 00045616

Laumlngd=6 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 6 192 031 0584336 00000003 00005655 01586777 00482923 00068424

Laumlngd=8 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 8 256 031 0779115 00000003 0000754 02115702 00643897 00091232

Laumlngd=10 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 10 32 031 0973894 00000003 00009425 02644628 00804871 0011404

Luftledning FeAl 99

Laumlngd=2 km Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 2 0672 1126 0707487 61E-09 3833E-06 00555372 005847 4638E-05

Laumlngd=4 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 4 1344 1126 1414973 61E-09 7665E-06 01110744 01169399 9275E-05

Laumlngd=6 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 6 2016 1126 212246 61E-09 115E-05 01666116 01754099 00001391

Laumlngd=8 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 8 2688 1126 2829947 61E-09 1533E-05 02221488 02338799 00001855

Laumlngd=10 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 10 336 1126 3537433 61E-09 1916E-05 0277686 02923499 00002319

Bilaga 3 Generellt naumlt

Bilaga 3 forts

Transformatorer

Maumlrkeffekt (MVA) Kopplingsart Maumlrksp (kV) er () ex () ez () R (ohm) X (ohm) R (pu) X (pu)

1 [MATSTAT_LSP04200] 2 [MATSTAT_MSP11000] 08 Dyn 11 11 0 52 52 0 7865 0 0653 [MOTSTAT_MSP11000] 4 [MOTSTAT_LSP04200] 02 Dyn 11 11 0 38 38 0 2299 0 19

Belastningar

P (MW) Q (Mvar) (effekfaktor = 085) Detta aumlr baumlsta scenario005 003101 0062015 0093

Bilaga 4 Geografisk karta oumlver LBA fack 4 haumlmtad fraringn Facilplus

Naumltstationer kopplade till mobilt reservkraftverk

500 m

Foumlrdelningsstation (LBA)

Placering och anslutning av mobilt reservelverk

Bilaga 5 Normalkopplingsschema LBA fack 4

Bilaga 6 Verkligt naumlt

Ubas (kV) 11Sbas (MVA) 10

Ledningar (kabel) En-ledare triangel

Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [LBA-097_MSP 11000] 3 [LBA-049_MSP 11000] AXCEL 39525 202 06464 031 01967265 00000003 0000190381 00534215 00162584 0002303604 3 [LBA-049_MSP 11000] 4 [LBA-050_MSP 11000] AXCEL 39525 183 05856 031 01782226 00000003 0000172473 00483967 00147291 0002086929 4 [LBA-050_MSP 11000] 5 [LBA-070_MSP 11000] AXCEL 32510 076 0912 038 00907292 000000019 453646E-05 00753719 00074983 0000548912 5 [LBA-070_MSP 11000] 6 [LBA-093_MSP 11000] AXCEL 15016 0745 0477545 041 00959599 000000023 538312E-05 00394665 00079306 0000651357 6 [LBA-093_MSP 11000] 7 [LBA-098_MAP 11000] AXCEL 32510 076 0912 038 00907292 000000019 453646E-05 00753719 00074983 0000548912 7 [LBA-098_MAP 11000] 8 [LBA-053_MSP 11000] AXCEL 32510 066 0792 038 00787911 000000019 393956E-05 00654545 00065117 0000476686

6775

LBA -Fack 4 Luftledning

Ledningar (Luftldning) Fasplacering horisontell

Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu) 2 [LBA-097_MSP 11000] 3 [LBA-049_MSP 11000] FeAl 99 202 067872 1126 07145615 61E-09 387107E-06 00560926 00590547 4684E-05 3 [LBA-049_MSP 11000] 4 [LBA-050_MSP 11000] FeAl 99 183 061488 1126 06473503 61E-09 350696E-06 00508165 00535 424342E-05 4 [LBA-050_MSP 11000] 5 [LBA-070_MSP 11000] FeAl 31 076 08132 1173 02800667 61E-09 145644E-06 00672066 0023146 17623E-05 5 [LBA-070_MSP 11000] 6 [LBA-093_MSP 11000] FeAl 49 0745 049915 1173 02745391 61E-09 14277E-06 00412521 00226892 172751E-05 6 [LBA-093_MSP 11000] 7 [LBA-098_MAP 11000] FeAl 31 076 08132 1173 02800667 61E-09 145644E-06 00672066 0023146 17623E-05 7 [LBA-098_MAP 11000] 8 [LBA-053_MSP 11000] FeAl 31 066 07062 1173 02432158 61E-09 126481E-06 00583636 00201005 153041E-05

6775

Bilaga 6 forts

Transformatorer

Maumlrkeffekt (MVA) Kopplingsart Maumlrksp (kV) er () ex () ez () R (ohm) X (ohm) R (pu) X (pu)

1 [LBA-097_LSP 04200] 2 [LBA-097_MSP 11000] 0315 Dyn 11 11 114 412 4274809937 438 1583 036 131 3 [LBA-049_MSP 11000] 301 [LBA-049_LSP 04200] 01 Dyn 11 11 145 373 4001924537 17545 45133 145 373 4 [LBA-050_MSP 11000] 401 [LBA-050_LSP 04000] 02 Dyn 11 11 13 378 3997299088 7865 22869 065 189 5 [LBA-070_MSP 11000] 501 [LBA-070_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 6 [LBA-093_MSP 11000] 601 [LBA-093_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 7 [LBA-098_MAP 11000] 701 [LBA-098_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 8 [LBA-053_MSP 11000] 801 [LBA-053_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668

Belastningar

P (MW) Q (Mvar) Antal kunder (st)

LBA-097 00108 00044 6LBA-049 00497 0025 14LBA-050 00587 00232 15LBA-070 00356 00103 7LBA-093 00061 00029 2LBA-098 00127 00036 7LBA-053 00299 00063 9

Totalt 02035 00757 60

Bilaga 7 Resultaten fraringn det verkliga elnaumltet

Bilaga 7 forts

Laumlngd LBA (km) 667 Avskrivningstid led (aringr) 40 Avskrivningstid ledning (aringr) 60Antal kunder (st) 60

Luftledning (blank) Luftledning (belagd) KabelUtan reservkraft Med reservkraft Utan reservkraft Med reservkraft Utan reservkraft Med reservkraft Luft 20aringr+ kabel 40 aringr

Fasta kostnader

Investeringskostnad per km (krkm) (mellanspaumlnningsnaumltet) 173000 173000 205000 205000 250000 250000 250000Total investeringskostnad (kr) 1153910 1153910 1367350 1367350 1667500 1667500 1667500Kapitalkostnad 8 92313 92313 109388 109388 133400 133400 133400Aringrlig kostnad (kr) 31156 31156 36918 36918 45023 45023 30015

Underharingllskostnad (kraringr) 230782 230782 27347 27347 3335 3335 9916

Summa fast aringrlig kostnad (kraringr) 54234 54234 64265 64265 48358 48358 39931

Roumlrliga kostnader Avbrottsfrekvens (antal fel(100 km aringr)) 2 2 1333333333 1333333333 06 06 1066666667

F 12 (felfrekvens efter 12 timmar) 0000162 0000162 0000162 0000162F 24 (felfrekvens efter 24 timmar) 0000083 0000083 0000083 0000083F 48 (felfrekvens efter 48 timmar) 0000000 0000000 0000000 0000000F 72 (felfrekvens efter 72 timmar) 0000000 0000000 0000000 0000000

Avbrottsersaumlttning efter 12 timmar (krkund) 800 800 800 800Avbrottsersaumlttning efter 24 timmar (krkund) 1765 1765 1765 1765Avbrottsersaumlttning efter 48 timmar (krkund) 2719 2719 2719 2719Avbrottsersaumlttning efter 72 timmar (krkund) 4007 4007 4007 4007

Driftskostnad reservelverktimme och kund (krh) 625 625 625 625Fast kostnad elverk (transport osv) (krkund) 1320 1320 1320 1320

Drift timmar felkategori F 12 (h) 15 15 15 15Drift timmar felkategori F 24 (h) 36 36 36 36Drift timmar felkategori F 48 (h) 60 60 60 60Drift timmar felkategori F 72 (h) 100 100 100 100

Antalet fel per aringr som oumlverstiger 12 h i LBA-fack 4 (staringr) 000003 000002 000001Avbrottskostnad (kraringr) 221 531 148 354 066 223 283

Summa kostnader per aringr (kraringr) 5423598 5423908 6426693 6426899 4835816 4835973 3993390

Bilaga 8 Ekonomi

Bilaga 8 forts

DARWin driftstoumlrningsstatistik 2004 Svensk energi

12 kV 24 kV SummaSumma (75)Totalt antal drabbade kunder lt 3 min (st) 2640403 1011406 3651809 2738857Totalt antal fel lt 3 min (st) 2827 13923 16750

Totalt antal drabbade kunder 12 - lt 24 h (st) 383 61 444Totalt antal drabbade kunder gt 24 h (st) 200 28 228

Andel drabbade kunder 12 - lt 24 h 162E-04Andel drabbade kunder gt 24 h 832E-05

Andel drabbade kunder 12 - lt 24 h () 00122Andel drabbade kunder gt 24 h () 00062

Antal drabbade kunder per MSP fel lt 3minl (st) 21802

Bilaga 9 ABBs standardtransformatorer

20

533 Aktiva och reaktiva foumlrluster i ledningar

Varje ledning inneharingller en resistans och en reaktans vilka ger upphov till aktiva och reaktiva foumlrluster Eftersom dessa foumlrluster tillkommer utoumlver sjaumllva lasten behoumlver dessa adderas foumlr att faring de totala aktiva och reaktiva effekterna Det aumlr dessa foumlrluster plus sjaumllva lasten som det mobila reservkraftverket maringste klara av att hantera De aktiva och reaktiva foumlrlusterna beraumlknas genom sambanden (512) och (513) nedan

2

2

22

2

2

2

minussdot+

sdot=

U

QQR

U

PRP C

LedningLedningf [ ]W (512)

( )21

2

2

22

2

2

2CC

CLedningLedningf QQ

U

QQX

U

PXQ +minus

minussdot+

sdot= [ ]var (513)

daumlr R resistansen Ω X reaktansen Ω Foumlr att faring en indikation paring hur stora tillskott ocheller foumlrluster som uppstaringr i en ledning goumlrs en beraumlkning foumlr en kabel respektive luftledning enligt angivna data nedan

Tabell 51 Inparametrar foumlr jaumlmfoumlrelse av tillskottfoumlrluster i ledningsnaumlt Luftledning (Al) Kabel (Al)

Spaumlnning (V) 11000 11000 Tvaumlrsnittsarea (mm2) 99 95 Ledningslaumlngd (km) 10 10 Aktivt effektuttag (kW) 50 50 Effektfaktor vid last 085 085 Kapacitans (microFkm) 0009 033 Ledningsresistans (Ωkm) 02855 02975 Ledningsreaktans (Ωkm) 1085 09739

Anvaumlnds vaumlrdena fraringn tabell 51 i sambanden 510 511 512 513 och ingen haumlnsyn tas till spaumlnningsfall i ledningen kan de aktiva respektive reaktiva foumlrlusterna beraumlknas Beraumlkningarna aumlr gjorda i Matlab och beraumlkningskoden finns i bilaga 2 Resultaten presenteras i tabell 52 nedan

Tabell 52 Resultat av jaumlmfoumlrelse mellan luftledning och kabel Luftledning (Al) Kabel (Al)

Reaktiv last (kvar) 310 310 Aktiva foumlrluster (kW) 0083 0086 Reaktiva foumlrluster (kvar) -333 -12542 Reaktivt netto (kvar) 2767 -9442

21

Som kan ses i tabell 52 behoumlver reservelverket generera 2767 kvar i fallet med luftledning medan i fallet med kabel kommer ett oumlverskott paring 9442 kvar att skapas Detta reaktiva oumlverskott kommer ha en motsatt riktning i foumlrharingllande till den aktiva effekten d v s tillbaka i mot reservelverket Detta reaktiva oumlverskott maringste saringledes tas om hand av reservelverket

534 Konsekvenser foumlr mobil reservkraft

Som kan ses utifraringn resultaten i tabell 52 ovan aumlr de aktiva foumlrlusterna i baringde luftledning och kabel relativt smaring Eftersom dessa foumlrluster aumlr smaring kommer de inte belasta ett mobilt reservelverk saumlrskilt mycket i foumlrharingllande till den last som kunderna tar ut Jaumlmfoumlrs de reaktiva foumlrlusterna som en tio kilometers mellanspaumlnningsledning ger upphov till med de aktiva foumlrlusterna aumlr de foumlrstnaumlmnda foumlrlusterna betydligt houmlgre Beroende paring om elnaumltet aumlr uppbyggt av luftledning eller kabel kommer detta faring vaumlldigt skilda konsekvenser foumlr det mobila reservkraftverk som ska leverera elenergi till den bortkopplade anlaumlggningen Jaumlmfoumlrs de reaktiva foumlrlusterna i luftledningen med kabeln kan det enkelt konstateras att luftledningen endast tillfoumlr en mindre del av den reaktiva effekt som reservkraftverket annars hade faringtt producera Kabeln kommer daumlremot att generera en avsevaumlrt mycket stoumlrre maumlngd reaktiv effekt aumln luftledningen I ovanstaringende exempel genererar kabeln drygt 37 garingnger mer reaktiv effekt aumln luftledningen Detta betyder att reservkraftverket maringste kunna konsumera detta oumlverskott av reaktiv effekt som kabeln genererar Det aumlr saringledes en foumlrutsaumlttning att det mobila reservelverket kan konsumera det reaktiva oumlverskott som inte tas ut av kunderna Kan inte det mobila reservkraftverket konsumera reaktiv effekt kommer det reaktiva effektuttaget hos kund vara en begraumlnsande faktor foumlr moumljlig ledningslaumlngd

22

6 Transformatorer Transformatorer kan ur elektrisk synvinkel ses som en resistans R och en reaktans X paring samma saumltt som en ledning Foumlr att beraumlkna transformators resistans och reaktans behoumlvs uppgifter om de procentuella resistans respektive reaktansspaumlnningsfallet er ex Dessa kan enkelt tas fram foumlr en specifik transformator i t ex Facilplus spatialE som aumlr EON Elnaumlts naumltinformationssystem Oumlnskas daumlremot generella vaumlrden foumlr en transformator kan ABBs tabell foumlr standardtransformatorer anvaumlndas vilken visas i bilaga 9 I ABBs tabell aumlr endast den procentuella kortslutningsspaumlnningen ek given och den beraumlknas enligt samband 61 nedan

22xrk eee += [ ] (61)

Anledningen till att endast ek aumlr angiven aumlr att procentuella kortslutningsresistansen er alltid aumlr relativt liten i foumlrharingllande till procentuella kortslutningsreaktansen ex och daring goumlrs ofta approximationen er = 0 vilket ger ex asymp ek Foumlr att sedan beraumlkna kortslutningsresistansen RT och kortslutningsreaktansen XT anvaumlnder man sambanden 62 och 63 nedan (Petterson och Blomqvist 1986)

n

nrT

S

UeR

2

100sdot= [ ]Ω (62)

n

nxT

S

UeX

2

100sdot= [ ]Ω (63)

daumlr Un den huvudspaumlnning som transformatorresistansen haumlnfoumlrs till kV Sn transformatorns maumlrkeffekt MVA

62 Foumlrluster i en transformator

En distributionstransformator ger upphov till tre olika typer av foumlrluster

bull Tomgaringngsfoumlrluster ][WPtomgaringng bull Belastningsfoumlrluster ][WPbelastning bull Reaktiva foumlrluster [var]foumlrlustQ

Dessa foumlrluster beskrivs under respektive rubrik nedan

621 Tomgaringngsfoumlrluster

Tomgaringngsfoumlrlusterna i en transformator aumlr helt oberoende av den anslutna lasten Dessa beror istaumlllet helt paring transformatorns storlek desto stoumlrre transformator desto stoumlrre tomgaringngsfoumlrluster En tillaumlmpbar tumregel aumlr att tomgaringngsfoumlrlusterna aumlr i storleksordningen 02 procent utav transformatorns maumlrkeffekt (Lindahl 2006) Foumlr en transformator med maumlrkeffekten 200 kVA kommer saringledes tomgaringngsfoumlrlusterna vara

23

WPtomgaringng 4002000000020 =sdot=

Tomgaringngsfoumlrlusterna aumlr saring smaring i foumlrharingllande till transformatorns maumlrkeffekt att de i maringnga sammanhang antas vara foumlrsumbara

622 Belastningsfoumlrluster

Belastningsfoumlrlusterna i en transformator beror av hur stor belastningsgraden aumlr En tumregel aumlr att vid full last aumlr belastningsfoumlrlusterna i storleksordningen 1 procent av transformatorns maumlrkeffekt (Lindahl 2006) Foumlr en transformator med maumlrkeffekten 200 kVA kommer saringledes belastningsfoumlrlusterna att vara

WPbelastning 2000200000010 =sdot=

Aumlven belastningsfoumlrlusterna aumlr foumlrharingllandevis smaring jaumlmfoumlrt med transformatorns maumlrkeffekt Som har naumlmnts tidigare goumlrs ibland approximationen ex asymp ek och er = 0 vilket betyder att ingen haumlnsyn tas till de aktiva foumlrlusterna utan enbart till de reaktiva foumlrlusterna

623 Reaktiva foumlrluster

De stoumlrsta och inte foumlrsumbara foumlrlusterna i en transformator aumlr de reaktiva foumlrlusterna Naumlr dessa foumlrluster beraumlknas antas tomgaringngsfoumlrlusterna vara foumlrsumbara och att transformatorn aumlr fullt belastad Belastningsfoumlrlusterna antas vara 1 procent utav transformatorns maumlrkeffekt vilket ger en foumlrlust paring 2000 W enligt tidigare beraumlkning Foumlr att kunna beraumlkna de reaktiva foumlrlusterna foumlr en 200 kVA transformator behoumlvs uppgifter om re och xe Dessa aumlr haumlmtade fraringn en standard 200 kVA transformator hos EON Elnaumlt

Foumlrharingllandet ggre

e

r

x 331783

asymp= visar sedan hur stora de reaktiva foumlrlusterna aumlr i

foumlrharingllande till de aktiva foumlrlusterna I detta fall aumlr de reaktiva foumlrlusterna cirka tre garingnger stoumlrre aumln de aktiva foumlrlusterna De reaktiva foumlrlusterna i en 200 kVA transformator aumlr daumlrmed i storleksordningen

var600020003 kQ foumlrlust =sdotasymp Detta betyder att den reaktiva foumlrlusten i en 200 kVA transformator aumlr cirka 3 procent av dess maumlrkeffekt (Johansson 2006)

24

7 Det mobila reservkraftverket De mobila reservkraftverk som aumlr taumlnkta att anvaumlndas i mellanspaumlnningsnaumltet aumlr i storleksordningen 100-800 kVA daumlr de flesta aumlr utrustade med en synkrongenerator Teoretiskt innebaumlr detta bland annat att generatorns foumlrmaringga att producera alternativt konsumera reaktiv effekt kan styras Ska generatorn leverera reaktiv effekt till elnaumltet ska I m gt Im0 och kallas daring foumlr oumlvermagnetiserad medan om den ska konsumera reaktiv effekt ska I m lt Im0 och kallas daring foumlr undermagnetiserad Rent praktiskt styrs magnetiseringsstroumlmmen av generatorns spaumlnningsregulator som i sin tur maumlter naumltspaumlnningen (Alfredsson och Cronqvist 1996) Ses detta ur en teoretisk synvinkel bestaumlms magnetiseringsbehovet av sambandet 71 nedan

0m

m

n

r

I

I

U

E= (71)

daumlr Er inducerad emk (fas till jord) V Un generatorns maumlrkspaumlnning V I bild 71 visas ovanstaringende storheter i en schematisk bild oumlver en synkrongenerator

Bild 71 Schematisk bild oumlver en synkrongenerator

Den aktiva effekten P i en synkronmaskin paringverkas inte av aumlndringar som t ex naumltspaumlnningsvariationer eller variationer av emkn utan bestaumlms av den mekaniska axeleffekten som motorn levererar Den aktiva effekten beraumlknas med hjaumllp av samband 72 nedan

d

fr

X

UEP

Θsdotsdotsdot=

sin3 [ ]W (72)

Som tidigare naumlmnts kommer den inducerade emkn Er att foumlraumlndras daring magnetiseringsstroumlmmen Im varieras Foumlr att foumlrhindra att den aktiva effekten P foumlraumlndras samtidigt som magnetiseringsstroumlmmen Im varieras kommer samtidigt belastningsvinkeln Θ att aumlndras

25

Naumlr det gaumlller den reaktiva effekten Q saring aumlr den vid en konstant naumltspaumlnning till stor del beroende av den inducerade emk Er men aumlven till en mindre del av den aktiva effektens storlek Denna ger upphov till en del av den reaktiva spaumlnningen (XdIa) vilken svarar direkt mot den aktiva stroumlmmen Iacosφ och denna kraumlver en viss reaktiv effekt Den reaktiva effekten beraumlknas genom samband 73 nedan

d

fr

d

f

X

UE

X

UQ

Θsdotsdotsdotminus

sdot=

cos33 2

[ ]var (73)

daumlr Qlt0 oumlvermagnetisering Qgt0 undermagnetisering Foumlr att se hur alla storheter haumlnger samman visas tvaring olika visardiagram i bild 72 ett foumlr oumlvermagnetisering och ett foumlr undermagnetisering I baringda visardiagrammen aumlr statorstroumlmmen Ia riktstorhet (Alfredsson och Cronqvist 1996)

Bild 72 Visardiagram foumlr oumlver- respektive undermagnetisering

Foumlr en synkrongenerator finns det ett antal begraumlnsningar naumlr det gaumlller dess foumlrmaringga att producera och konsumera effekt Dessa begraumlnsningar aumlr naturligtvis vaumlsentliga att kaumlnna till innan ett reservelverk kopplas in och ensamt ska foumlrse en anlaumlggning med elenergi Naumlr det gaumlller synkrongeneratorer finns det fyra stabilitetsgraumlnser som generatorn maringste haringlla sig inom foumlr att generatorn ska fungera paring avsett vis (Samuelsson 2006) De fyra stabilitetsgraumlnserna aumlr

1 Rotorns uppvaumlrmningsgraumlns bestaumlmmer |E|max 2 Statorns uppvaumlrmningsgraumlns bestaumlmmer |S|max och |IA|max 3 Motorns maximala axeleffekt bestaumlmmer Pmax 4 Generatorns laumlgsta magnetisering bestaumlmmer |E|min

Foumlr att aringskaringdliggoumlra hur ovanstaringende stabilitetsgraumlnser paringverkar generatorns effektgraumlnser har dessa ritats in i ett saring kallat kapabilitetsdiagram Detta visas i bild 73 nedan

26

Bild 73 Kapabilitetsdiagram foumlr en synkrongenerator

I bild 73 ovan visar den markerade ytan arbetsomraringdet foumlr generatorn Begraumlnsningslinjerna ett och tvaring aumlr satta foumlr att inte temperaturen i rotor respektive stator ska bli foumlr houmlga och foumlrstoumlra generatorn Som kan ses i bild 73 ovan begraumlnsar dessa baringde generatorns moumljlighet till att leverera aktiv respektive reaktiv effekt samt att absorbera reaktiv effekt utanfoumlr det markerade omraringdet Skaumlrningspunkten mellan begraumlnsningslinje ett och tvaring anger normalt generatorns maumlrkdriftdata naumlr det gaumlller levererad aktiv- och reaktiv effekt Anledningen aumlr att dessa baringda linjers skaumlrningspunkt motsvarar ett optimum foumlr levererad aktiv- och reaktiv effekt Begraumlnsningslinje tre markerar den maximala aktiva effekt motorn kan laumlmna paring axeln som sammankopplar motor och generator Den fjaumlrde och sista begraumlnsningslinjen visar generatorns laumlgsta magnetisering foumlr att kunna fasas paring elnaumltet Aumlr magnetiseringen laumlgre riskeras ett saring kallat ur fas-fall farings vilket betyder att generatorn inte kommer arbeta vid samma faslaumlge som det elnaumlt den ansluts till Arbetar inte generatorn vid samma faslaumlge som elnaumltet maringste den kopplas bort och kommer saringledes inte att tillfoumlra naringgon elenergi till det anslutna elnaumltet vilket aumlr dess normala uppgift Naumlr ett mobilt reservkraftverk ansluts till ett elnaumlt och ensamt ska foumlrse anlaumlggningen med elenergi aumlr det viktigt att den aktiva och reaktiva effekten aldrig kommer utanfoumlr det markerade omraringdet i bild 73 Skulle detta haumlnda kommer med stoumlrsta sannolikhet reservkraftverkets effektskydd loumlsa ut med resultatet att elleveransen upphoumlr omedelbart ABB som aumlr en av landets ledande tillverkare av reservkraftverk har ett stoumlrre utbud av olika storlekar och modeller men anvaumlnder enbart synkrongeneratorer fraringn Stamford Dessa generatorer aumlr inte konstruerade foumlr att kunna absorbera reaktiv effekt De generatorer som levereras med reservkraftverken fraringn ABB i dag kan alltsaring

27

enbart arbeta med induktiva laster vilket betyder att ledningen inte faringr generera mer reaktiv effekt aumln vad lasten konsumerar (Hagelin 2006) Detta kommer saringledes att bli viktigt att taumlnka paring naumlr en liten last tillsammans med en laumlngre mellanspaumlnningskabel ansluts till ett reservkraftverk och ensamt ska foumlrse anlaumlggningen med elenergi Skulle kabeln generera mer reaktiv effekt aumln vad kunderna foumlrbrukar innebaumlr det att generatorn hamnar i den nedre halvan i bild 73 vilket innebaumlr att generatorn maringste konsumera reaktiv effekt Detta betyder att laringnga mellanspaumlnningskablar tillsammans med smaring effektuttag kommer bli en begraumlnsande faktor vid oumlverfoumlring av reservkraft i mellanspaumlnningelnaumltet

28

8 Beraumlkning av effektbehov och ledningslaumlngd Foumlr att faring en uppfattning om hur laringnga straumlckor elenergin fraringn reservkraftverken kan oumlverfoumlras presenteras i detta kapitel tvaring olika fall dels ett generellt dels ett verkligt naumlt Anledningen till att denna uppdelning aumlr gjord aumlr foumlr att foumlrst se hur laumlngden paring mellanspaumlnningsledningen paringverkar det mobila reservelverket generellt Det verkliga naumltet kommer sedan att ge en indikation paring hur det skulle se ut i ett naumlt daumlr vinsten hade varit stor om man kunde oumlverfoumlra reservkraften i mellanspaumlnningsnaumltet Foumlr att kunna goumlra noumldvaumlndiga beraumlkningar har tre olika program anvaumlnts Facilplus Spartial Excel och PSSE

81 Beraumlkningsprogram program

811 Facilplus Spatial

Facilplus Spatial aumlr ett naumltinformationssystem som anvaumlnds inom energibranschen och aumlr framtaget av ABB och Digpro AB Systemet finns i flera olika utfoumlrande beroende paring vad det ska anvaumlndas till Flera elnaumltsfoumlretag daumlribland EON Elnaumlt anvaumlnder sig av detta system som heter Facil SpatialE I systemet finns ett antal olika digitala kartor daumlr alla komponenter aumlr inritade enligt sina verkliga koordinater Paring EON Elnaumlt aumlr aumlven systemet kopplat till driftoumlvervakningssystemet Eldorado och affaumlrssystemet SAP I och med kopplingen till SAP finns noumldvaumlndiga kunduppgifter som t ex var kunden aumlr ansluten samt hur stor elfoumlrbrukningen aumlr per aringr Effektberaumlkning I Facilplus finns moumljligheten att goumlra effektberaumlkningar foumlr t ex en naumltstation Detta kan goumlras i och med att energifoumlrbrukningen per aringr finns att tillgaring via SAP Naumlr energifoumlrbrukningen per aringr aumlr kaumlnd kan belastningen P approximativt beraumlknas genom att anvaumlnda Velanders metod (Petterson och Blomqvist 1986)

WkWkPVelander sdot+sdot= 21 [ ]kW (81)

daumlr W energiuttaget aringrkWh k1 konstant k2 konstant Konstanterna k1 och k2 aumlr erfarenhetsmaumlssigt erharingllna konstanter som varierar mellan olika belastningar som beraumlknas med hjaumllp av maumltningar i befintligt elnaumlt I bilaga 1 visas EON Elnaumlts samtliga Velander konstanter foumlr alla deras kundkategorier Foumlr att sedan beraumlkna den reaktiva effekten Q anvaumlnds samband 82 nedan

ϕtansdot= PQ [ ]vark (82)

daumlr φ beraumlknas med hjaumllp av effektfaktorn cos φ som aumlr uppskattad foumlr olika typer kunder och varierar mellan 085-098 som kan ses i bilaga 1

29

812 Excel

Foumlr att se hur ett elnaumlt kommer att paringverka ett reservkraftverk behoumlver ett antal parametrar beraumlknas och det goumlrs i Excel I och med att elnaumltet till viss del aumlr foumlrenklat goumlrs endast beraumlkningar foumlr mellanspaumlnningsledningar och transformatorer Ledningar De parametrar som behoumlver beraumlknas foumlr mellanspaumlnningsledningarna aumlr resistansen Rledning reaktansen Xledning och susceptansen Bledning Hur dessa beraumlkningar aumlr gjorda visas i kapitel 53 Transformatorer Foumlr transformatorer behoumlvs enbart vaumlrde paring dess resistans RT och reaktans XT beraumlknas Hur dessa beraumlkningar aumlr gjorda visas i kapitel 6

813 Beraumlkningar PSSE

PSSE aumlr ett planeringsprogram foumlr elektrisk oumlverfoumlring som aumlr framtaget och utvecklat av Siemens PTI Foumlrsta utgaringvan av programmet kom 1976 och i dag anvaumlnds det i 123 laumlnder vaumlrlden oumlver (Siemens PTI 2006) Programmet har anvaumlnts till att rita upp och beraumlkna baringde verkliga och generella elnaumlt foumlr att paring ett tydligt saumltt kunna se hur laumlngden paring mellanspaumlnningsledningarna paringverkar ett mobilt reservkraftverk Naumlr beraumlkningar i PSSE goumlrs behoumlver en resistans R en reaktans X och en susceptans B anges foumlr varje ledning medan det raumlcker med en resistans och en reaktans foumlr transformatorerna Alla storheter maringste sedan goumlras om till enheten per unit (PU) Detta goumlrs enligt sambanden 83 84 85 nedan

2bas

basUP

U

SRR sdot= Ω [ ]UP (83)

2bas

basUP

U

SXX sdot= Ω [ ]UP (84)

2bas

basSUP

U

SBB sdot= [ ]UP (85)

Tillsammans med ledningarnas och transformatorernas inparametrar laumlggs lasten in paring laumlmplig skena Programmet aumlr uppbyggt saring att alla inparametrar anges i en sk sav-fil daumlr all data finns Till detta kopplas en schematisk bild daumlr elnaumltet ritas upp en sk sld-fil Naumlr sedan programmet ska utfoumlra beraumlkningarna saring synkroniseras de baringda filerna med varandra och resultaten presenteras i den schematiska bilden

30

Reaktivt effekttutag vid olika laster

-100

-80

-60

-40

-20

0

20

40

60

80

100

120

2 4 6 8 10

Ledningslaumlngd (km)

Reakti

vt

eff

ektu

ttag

(kvar)

Luftlednig P=150 kW

Kabel P=150 kW

Kabel P=100 kW

Kabel P=50 kW

82 Generellt elnaumlt

Foumlr att faring en god uppfattning om hur stort geografiskt omraringde ett mobilt reservkraftverk med varierande storlek kan hantera foumlr en given belastning har ett generellt elnaumlt anvaumlnts Det generella elnaumltet aumlr uppbyggt i PSSE enligt bild 81 nedan

Bild 81 Generellt elnaumlt uppbyggt i PSSE

Som kan ses i bild 81 ovan bestaringr det generella elnaumltet av en matande respektive en mottagande naumltstation som foumlrbinds med en mellanspaumlnningsledning I den matande naumltstationen har en relativt stor transformator installerats saring att den inte kommer att bli en begraumlnsande faktor I den mottagande naumltstationen aumlr transformatorn dimensionerad foumlr att klara lasten Som tidigare visats i rapporten aumlr det laumlngden paring mellanspaumlnningsledningen som kommer att spela en stor roll daring den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckningen ska bestaumlmmas Foumlr att tydligt visa storleksskillnaden i det kapacitiva bidrag som en kabel ger upphov till jaumlmfoumlrt med en luftledning har ovanstaringende naumlt ritats upp i PSSE Foumlr att PSSE ska kunna utfoumlra beraumlkningarna behoumlver ett antal parametrar matas in i programmet Dessa har beraumlknats i ett Excel-blad som visas i bilaga 3 Eftersom det mobila reservkraftverket inte kan absorbera reaktiv effekt aumlr den aumlr moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan dels beroende av hur mycket reaktiv effekt ledningen genererar dels hur stort det reaktiva effektuttaget ur anlaumlggningen aumlr Detta betyder att desto houmlgre reaktiva effektuttaget aumlr desto laumlngre aumlr moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan I exemplet nedan har den aktiva lasten satts till 50 100 respektive 150 kW och med en effektfaktor lika med 085 Resultaten fraringn beraumlkningarna visas i bild 82 nedan

Bild 82 Belastningsstorlekens inverkan paring den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan

31

Enligt EON Elnaumlts indelning av kundkategorier som presenteras i bilaga 1 kan det utlaumlsas att effektfaktorn foumlr de olika kundkategorierna varierar mellan 085 ndash 098 Genom att anvaumlnda effektfaktorn 085 som i exemplet ovan kommer lasten foumlrbruka relativt mycket reaktiv effekt vilket betyder att den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan kommer att bli laringng Hade daumlremot effektfaktorn 098 anvaumlnts skulle lasten i princip inte foumlrbruka naringgon reaktiv effekt alls vilket skulle minska den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan radikalt Anvaumlndandet av effektfaktorn 085 ger saringledes det mest gynnsamma fallet Hur stor inverkan effektfaktorn har paring den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan visas i bild 83 Raumlkneexemplet aumlr utfoumlrt paring samma saumltt som exemplet ovan foumlr kabeln med belastningen 50 kW Den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan har istaumlllet beraumlknats foumlr fyra olika effektfaktorer 085 090 095 och 098

Reaktivt effektuttag vid cos fi variation foumlr en kabel med belastningen 50 kW

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

1 2 3 4

Ledningslaumlngd (km)

Reati

vt

eff

ektu

ttag

(kvar)

cos fi=085

cos fi=090

cos fi=095

cos fi=098

Bild 83 Effektfaktorns inverkan paring den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan

821 Konsekvenser foumlr reservkraft

Som tydligt kan ses i bild 82 kommer kabeln generera avsevaumlrt mycket mer reaktiv effekt aumln luftledningen och daumlrmed minska den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan Det kan konstateras att storleken paring lasten och effektfaktorn kommer spela en stor roll daring den maximala oumlverfoumlringsstraumlckan foumlr kabeln ska bestaumlmmas Daumlrmed aumlr det svaringrt att ange naringgon generell laumlngdbegraumlnsning foumlr kabelalternativet men aumlr lasten saring laringg som 50 kW med effektfaktorn 085 kommer den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan vara mindre aumln tre kilometer Daumlremot foumlr luftledningen som endast genererar en liten maumlngd reaktiv effekt kommer inte storleken paring lasten och effektfaktorn vara avgoumlrande foumlr den maximala oumlverfoumlringsstraumlckan Med tanke paring att reservelverken fraringn ABB inte kan ta hand om naringgot reaktivt oumlverskott aumlr det sjaumllvklart av stor vikt att mellanspaumlnningsledningen inte genererar mer reaktiveffekt aumln vad lasten konsumerar Av detta generella exempel kan slutsatsen dras att smaring reaktiva uttag i kombination med laringnga mellanspaumlnningskablar kan komma begraumlnsa oumlverfoumlringsstraumlckan avsevaumlrt jaumlmfoumlrt med mellanspaumlnningsluftledningar

32

83 Verkligt elnaumlt

Foumlr att faring en ungefaumlrlig uppfattning om hur stort geografiskt omraringde ett mobilt reservkraftverk kan hantera foumlr en given belastning har aumlven beraumlkningar utfoumlrts foumlr ett verkligt naumlt Anledningen till detta aumlr att faring saring stor verklighetsfoumlrankring som moumljligt De mobila reservkraftverk som aumlr taumlnkta att anvaumlndas aumlr i storleksordningen 100 ndash 800 KVA vilket betyder att baringde lastuttaget och oumlverfoumlringsstraumlckan kommer att bli begraumlnsad Det verkliga elnaumltet kommer att ge en indikation paring hur det kan taumlnkas se ut i ett verkligt elnaumlt daumlr det reaktiva effektuttaget aumlr relativt litet och oumlverfoumlringsstraumlckan relativt laringng Eftersom de mobila reservkraftverken som aumlr taumlnkta att anvaumlndas aumlr relativt smaring effektmaumlssigt kommer de inte klara av de laster som farings i taumltorter om ett par naumltstationer kopplas samman De elnaumlt som kommer att ingaring i beraumlkningarna kommer daumlrfoumlr vara ett landsbygdsnaumlt daumlr belastningen aumlr laringg och utspridd oumlver ett stoumlrre geografiskt omraringde Det aumlr aumlven i landsbygd det aumlr mest intressant med reservkraft paring grund av avsaknaden av omkopplingsmoumljligheter Det elnaumlt som slutligen valdes i samraringd med Christer Eliasson naumltplanerare paring EON Elnaumlt var ett relativt nytt kabelnaumlt i Loumlnsboda (LBA) i nordoumlstra Skaringne daumlr EON Elnaumlt har foumlrberett ett par markstationer foumlr anslutning av mobil reservkraft (Eliasson 2006) Anledningen aumlr att belastningarna aumlr relativt smaring och foumlrdelade paring flera mindre transformatorstationer med litet stoumlrre inboumlrdes avstaringnd I ett saringdant naumlt som finns i LBA fack 4 kommer vinsten att bli stor om EON Elnaumlt endast behoumlver ansluta ett mobilt elverk istaumlllet foumlr sju Foumlr det utvalda kablade elnaumltet har beraumlkningar genomfoumlrts enligt den tidigare beskrivna beraumlkningsgaringngen Fraringn Facilplus har kartan med inritade ledningar och naumltstationer haumlmtas den visas i bilaga 4 Som kan ses paring kartan aumlr detta ett glesbyggdsomraringde med lite stoumlrre avstaringnd mellan naumltstationerna I bilaga 5 visas normalkopplingsschemat foumlr LBA fack 4 som tydligare visar hur naumltstationerna aumlr foumlrbundna med varandra I bilaga 6 visas det Excel-blad daumlr alla inparametrar som maringste anges i PSSE aumlr beraumlknade och sammanstaumlllda Naumlr beraumlkningen vaumll aumlr gjord i PSSE visas alla resultaten i de schematiska filerna se bilaga 7 Beraumlkningarna aumlr gjorda baringde foumlr elnaumltet saring som det ser ut i dag men aumlven paring samma elnaumlt daring all kabel ersatts med oisolerad samt isolerad luftledning med motsvarande ledningsarea Eftersom kapacitansen per kilometer aumlr i princip lika stor foumlr baringde oisolerad och isolerad luftledning kommer dessa anses vara likvaumlrdiga naumlr det gaumlller lednings reaktiva generering Baringda fallen har samma totala ledningslaumlngd vilken aumlr 6775 meter men som har naumlmnts tidigare skiljer luftledning sig aringt jaumlmfoumlrt med kabel daring det gaumlller generering av reaktiv effekt Resultatet presenteras i bild 84 nedan

33

LBA-fack 4

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90k

Va

r Kabel

Oisolerad luftledning

Isolerad luftledning

Bild 84 Reaktivt effektuttag i LBA ndash fack 4

Som kan ses i bild 84 ovan behoumlver generatorn endast generera knappt 20 kvar om det befintliga kabelnaumltet anvaumlnds vid topplast ty Velanders metod ger topplasten Vid laringglasttillfaumlllen exempelvis sommar skulle det reaktiva effektuttaget fraringn kunderna raumlcka till att taumlcka det reaktiva oumlverskottet fraringn kabeln Daumlrmed kan det haumlnda att vid vissa lasttillfaumlllen inte aumlr moumljligt att reservkraftsmata LBA fack 4 Skulle i staumlllet kabelnaumltet ersaumlttas med ett likvaumlrdigt luftledningsnaumlt kommer generatorn behoumlva generera drygt 80 kvar Anledningen till detta aumlr som sagts och visats tidigare att en kabel genererar avsevaumlrt mycket mer reaktiv effekt aumln en luftledning Skulle kablarna generera mer reaktiv effekt aumln vad kunderna foumlrbrukar skulle anlaumlggningen inte kunna anslutas till ett mobilt reservkraftverk Hade det daumlremot funnits reservelverk i laumlmplig storlek paring marknaden som hade kunnat undermagnetiseras och daumlr med att ta hand om det reaktiva oumlverskott som skapats av kablarna hade situationen varit en annan Som situationen aumlr i dag maringste en viss foumlrsiktighet tillaumlmpas daring lasten aumlr liten och oumlverfoumlringsstraumlckan aumlr lite laumlngre i ett kablat mellanspaumlnningsnaumltet Skulle daumlremot elnaumltet i LBA - fack 4 varit ett luftledningsnaumlt hade inte denna begraumlnsning funnits Sammanfattningsvis kan det i detta fall konstateras att det kablade elnaumltet aumlr att foumlredra framfoumlr mot luftledningsalternativet Laumlgre braumlnslekonsumtion samt moumljlighet till ett houmlgre aktivt effektuttag aumlr naringgra av foumlrdelarna

34

9 Ekonomisk jaumlmfoumlrelse Foumlr att faring en indikation paring hur det ekonomiska utslaget kommer att se ut daring ett mellanspaumlnningsnaumltet anvaumlnds foumlr oumlverfoumlring av reservkraft har ett raumlkneexempel staumlllts upp i det tidigare anvaumlnda elnaumltet LBA-fack 4 I exemplet har sju olika fall jaumlmfoumlrts med varandra dessa aumlr

bull Oisolerad luftledning utan reservkraft bull Oisolerad luftledning med reservkraft bull Isolerad luftledning utan reservkraft bull Isolerad luftledning med reservkraft bull Kabel utan reservkraft bull Kabel med reservkraft bull Befintlig luftledning som senare ersaumltts med kabel med reservkraft

Nedan visas en foumlrklaring till de parametrar som finns med i raumlkneexemplet Dessa aumlr uppdelade i fasta respektive roumlrliga kostnader vilka summeras ihop foumlr respektive fall De fasta kostnaderna aumlr summan av de aringrliga kapital- och underharingllskostnaderna medan de roumlrliga kostnaderna aumlr kostnader foumlr reservkraft samt avbrottsersaumlttning Dessa aumlr direkt beroende av det aktuella elnaumltets avbrotts- respektive felfrekvens I denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse har alla administrativa kostnader foumlrsummats och ingen haumlnsyn har tagits till hur varumaumlrket skadas av t ex laringnga elavbrott

91 Foumlrklaring till den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen

911 Fasta kostnader

Investeringskostnad per km Investeringskostnaden avser endast mellanspaumlnningsnaumltet vilken varierar mellan olika ledningstyper Kostnaderna aumlr haumlmtade ifraringn EBR (P1) 2006 I det verkliga elnaumltet (LBA) minskar ledningsarean laumlngre ut vilket det inte kommer tas naringgon haumlnsyn till i den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen daumlr samma area har anvaumlnts till hela straumlckan Anledningen till detta aumlr att kostnaden foumlr att garing upp eller ner ett steg i area foumlr respektive ledningstyp aumlr relativt liten Alla beraumlkningar har daumlrfoumlr gjorts foumlr en representativ ledningsarea 95 mm2 Total investeringskostnad Denna visar den totala investeringskostnaden foumlr hela ledningsstraumlckan det vill saumlga kostnaden per kilometer ledning garingnger det verkliga elnaumltets laumlngd (LBA) Kapitalkostnad Investeringskostnaden som goumlrs i ett elnaumlt genererar en kostnad foumlr det kapital som aumlr investerat EON Elnaumlt tillaumlmpar en kalkylraumlnta paring 8 procent

35

Aringrlig kostnad EON Elnaumlt skriver av sina anlaumlggningar paring 40 aringr vilket ger en aringrlig kostnad genom att dela investeringskostnaden med avskrivningstiden Underharingllskostnad Underharingllskostnaden foumlr baringde oisolerad - och isolerad luftledning aumlr satt till 2 procent av investeringskostanden Foumlr jordkabel aumlr den satt till 02 procent Summa fast aringrlig kostnad Denna kostnad visar vad den aringrliga fasta kostnaden kommer vara foumlr ett elnaumlt Denna inkluderar saringledes enbart avskrivningar och underharingllskostnader

912 Roumlrliga kostnader

Avbrottsfrekvens Denna beskriver hur maringnga avbrott en viss ledningstyp har per aringr och per 100 km ledning Foumlr oisolerad luftledning aumlr antalet fel uppdelat i kvarstaringende- respektive oumlvergaringende fel Kvarstaringende fel betyder att felet maringste aringtgaumlrdas fysiskt och behoumlver sektioneras bort foumlr reparation De kvarstaringende felen aumlr 2 stycken per aringr och 100 km ledning (Roos 2005) Oumlvergaringende fel kan exempelvis vara en aringterinkoppling som orsakats av ett traumld som stoumltt till en ledning vid blaringsigt vaumlder Eftersom de oumlvergaringende felen aumlr kortvariga kommer det aldrig bli aktuellt att ansluta reservkraft i samband med dessa fel Daumlrmed tas dessa fel inte med i avbrottsfrekvensen Foumlr isolerad luftledning har de kvarstaringende felen satts till tvaring tredjedelar av avbrottsfrekvensen foumlr oisolerad luftledning (Kristiansson 2006) Foumlr kabel aumlr antalet fel uppdelade i inre fel i kabeln t ex treeing och fel som aumlr orsakade paring grund av yttre aringverkan t ex graumlvskador Eftersom baringda typerna av fel kommer resultera i ett avbrott i elleveransen summeras dessa till en gemensam avbrottsfrekvens foumlr kabel Inre fel aumlr satt till 02 och yttre fel aumlr satt 04 vilket betyder att den gemensamma avbrottsfrekvensen aumlr satt till 06 fel per aringr och 100 km kabel (Roos 2005) Felfrekvens Felfrekvensen aumlr framtagen paring foumlljande saumltt samtliga kunder som drabbats av mellanspaumlnningsfel laumlngre aumln tre minuter hos Svensk Energis medlemsfoumlretag dvs DARWin rapporterade under 2004 har tagits fram Av dessa har 75 procent ansetts kunna haumlnfoumlras till landsbygdselnaumlt Ur denna aringterstaringende stora volym har de mellanspaumlnningsfel som orsakat utebliven elleverans i tidsintervallen 12-lt24 samt gt=24 timmar sorterats ut Antalet fel som oumlverstiger 24 timmar oavsett laumlngd aumlr saring faring att de har summerats i en enda grupp Genom att dividera summan utsorterade fel med samtliga fel erharinglls felfrekvensen foumlr respektive tidsintervall Som kan ses i raumlkneexemplet i bilaga 8 aumlr dessa mycket smaring

36

Avbrottsersaumlttning Avbrottskostnaden foumlr respektive tidsintervall aumlr tagen fraringn den tabell 21 i denna rapport Foumlr att baumlttre avspegla den verkliga bilden i LBA fack 4 har 50 av de 60 kunderna placerats i kategorin smaringhus 16 A och resterande 10 kunder i gruppen smaringhus 20 A Driftkostnad reservelverk och fast kostnad elverk Dessa kostnader aumlr tagna fraringn EON Elnaumlts egen utredning om reservkraftberedskap (NUT 051016-001) Baringda kostnadsposterna avser hyra av reservelverk som ansluts paring traditionellt saumltt det vill saumlga ett reservelverk till varje naumltstation I denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse har driftkostnaden antagits vara den samma daring ett mobilt reservkraftverk anvaumlnds och elenergin oumlverfoumlrs i mellanspaumlnningsnaumltet Den fasta kostnaden antas daumlremot vara en femtedel saring stor daring ett reservelverk i snitt antas kunna foumlrsoumlrja fem naumltstationer daring elenergin oumlverfoumlrs i mellanspaumlnningsnaumltet Drifttimmar felkategori Drifttimmarna avser de antal timmar som reservelverken aumlr i drift vid respektive felkategori Dessa drifttimmar aumlr uppskattade till en genomsnittligt rimlig tidsperiod Uppskattningen aumlr gjord saring att reservelverket har anslutits och boumlrjat leverera elenergi i snitt tvaring till fyra timmar innan naringgon kund har varit spaumlnningsloumls i 12 timmar Naumlr vaumll kunderna faringtt tillbaka elleveransen med hjaumllp av ett reservkraftverk kommer inte det skadade elnaumltet behoumlva aringterstaumlllas i funktionsdugligt skick snarast moumljligt Kopplas daumlremot inte ett reservelverk in och aringterupptar elleveransen maringste elnaumltet aringterstaumlllas till funktionsdugligt skick snarast Daumlrmed antas det att tiden foumlr aringterstaumlllning kommer vara laumlngre om inte ett reservkraftverk ansluts Paring grund av ovanstaringende resonemang anses reservelverkets drifttid i snitt vara laumlngre aumln den avbrottstid som farings om inte reservelverket anslutits Drifttimmarna aumlr bestaumlmda saring att reservelverket i snitt boumlrjar leverera elenergi 9 timmar efter felet uppkom och aumlr daumlrefter i drift hela tidsperioden i respektive felfrekvens det vill saumlga efter 12 respektive 24 timmar Antal fel per aringr som oumlverstiger 12 h i LBA - fack 4 Denna aumlr beraumlknad paring foumlljande saumltt

( )2412100

FFLL

AF +sdotsdot

aringr

st (91)

daumlr AF Avbrottsfrekvensen foumlr luftledning respektive kabel (st100kmaringr) LL Ledningslaumlngden avser LBA - fack 4 (km) F12 Felfrekvensen efter 12 h vid mellanspaumlnningsfel enligt Darwin

driftstoumlrningsstatistik 2004 Svensk Energi F24 Felfrekvensen efter 24 h vid mellanspaumlnningsfel enligt Darwin

driftstoumlrningsstatistik 2004 Svensk Energi

37

Avbrottskostnad Avbrottskostnaden avser den kostnad som uppstaringr pga fel i mellanspaumlnningsnaumltet varje aringr I alternativet utan reservkraft uppstaringr kostnaden genom avbrottsersaumlttning till de kunder som drabbats av elavbrott laumlngre aumln 12 timmar I alternativet med reservkraft uppstaringr kostnaden genom att reservkraft installeras och samtliga kunder aringterfaringr elleveransen Reservkraften som installeras har som sagts tidigare en fast och en roumlrlig kostand Avbrottskostnaden beraumlknas enligt nedan Utan reservelverk

( ) AKAFAFLL

AF sdotsdot+sdotsdotsdot 24241212100

(kraringr) (92)

Med reservelverk

( )

AKFKFFLL

AF

AKDKDTFDTFLL

AF

sdotsdot+sdotsdot

+sdotsdotsdot+sdotsdotsdot

)2412(100

24241212100 (kraringr) (93)

daumlr A12 avbrottskostnaden i LBA efter 12 h (kr) A24 avbrottskostnaden i LBA efter 24 h (kr) DK driftkostnad reservelverk (krh) AK antalet kunder i LBA (st) FK fast kostnad foumlr reservelverk per kund (kr) DT drifttid foumlr reservkraftverken (h)

913 Summa kostnader per aringr Denna kostnad aumlr framtagen genom att kostnaderna foumlr den fasta- och roumlrliga delen summerats Resultatet visar vilket av alternativen som aumlr det mest ekonomiskt gynnsamma

92 Resultat

Sjaumllva beraumlkningen aumlr gjord i Excel och visas i bilaga 8 I tabell 91 nedan visas en sammanstaumlllning av de fasta roumlrliga samt summa kostnader ifraringn den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen Beraumlkningen aumlr gjord foumlr sju stycken olika fall

1 Nybyggnation av oisolerad luftledning utan anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

2 Nybyggnation av oisolerad luftledning med anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

3 Nybyggnation av isolerad luftledning utan anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

4 Nybyggnation av isolerad luftledning med anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

38

5 Nybyggnation av jordkabelanlaumlggning utan anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

6 Nybyggnation av jordkabelanlaumlggning med anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

7 Befintlig avskriven luftledning staringr kvar 20 aringr foumlr att sedan ersaumlttas med jordkabel I detta fall foumlrlaumlngs avskrivningstiden med 20 aringr i foumlrharingllande till de sex tidigare fallen Reservkraft anvaumlnds vid oplanerade elavbrott under hela perioden

Tabell 91 Kostnadsjaumlmfoumlrelse Fasta kostnader

(kraringr)

Roumlrliga kostnader

(kraringr)

Summa kostnader

(kraringr)

Fall 1 54 200 2 54 202 Fall 2 54 200 5 54 205 Fall 3 64 300 2 64 302 Fall 4 64 300 4 64 304 Fall 5 48 400 1 48 401 Fall 6 48 400 2 48 402 Fall 7 39 900 3 39 903 Som kan ses i tabell 91 ovan aumlr de fasta kostnaderna avsevaumlrt mycket stoumlrre aumln de roumlrliga Anledningen till detta aumlr att andelen elavbrott som oumlverstiger 12 timmar aumlr utslaget paring 75 procent av alla elavbrott vilka daring blir vaumlldigt faring och orsakar daumlrmed smaring kostnader totalt sett Som kan ses i den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen aumlr det i dagslaumlget inte loumlnsamt i naringgot av fallen att anvaumlnda reservkraft vid oplanerade elavbrott Det ska dock poaumlngteras att efter 1 januari 2011 aumlr det inte laumlngre tillaringtet att oplanerade elavbrott oumlverstiger 24 timmar Landets naumltaumlgare kommer daring inte kunna jaumlmfoumlra kostnader foumlr t ex reservkraft med kostnader foumlr avbrottsersaumlttning De kommer istaumlllet att bli tvungna att hitta loumlsningar som undviker dessa laringngvariga elavbrott Reservkraft i mellanspaumlnningsnaumlt erbjuder en saringdan loumlsning Som kan ses i denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse aumlr det mest loumlnsamt att laringta befintlig avskriven luftledning staring kvar 20 aringr som sedan ersaumltts med kabel foumlljt av att direkt ersaumltta samma luftledning med kabel Baringda dessa alternativ foumlrutsaumltter att ledningen aumlr framdragen saring att det paring ett enkelt saumltt garingr att foumlrlaumlgga kabeln i marken Om inte saring aumlr fallet kommer detta kostnadsbilden se annorlunda ut Med denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse kan det till sist konstateras att det kommer bli dyrare att ansluta reservkraft till de kunder som drabbas av elavbrott laumlngre aumln 12 timmar aumln att betala ut avbrottsersaumlttning fram t o m 1 januari 2011 foumlr exemplet LBA fack 4

39

10 Slutsatser

101 Slutsatser

Innan ett mobilt reservkraftverk ansluts till ett lansbyggdselnaumlt aumlr det viktigt att kaumlnna till hur stor den reaktiva genereringen fraringn det aktuella elnaumltet aumlr Hur stort det reaktiva bidraget aumlr beror paring hur stor den kapacitiva genereringen aumlr i elnaumltet Denna aumlr framfoumlrallt beroende av kabelnaumltets laumlngd desto laumlngre ju stoumlrre blir den kapacitiva genereringen Skillnaden mellan luftledning och kabel aumlr i dessa sammanhang stora och det maringste tas i beaktande innan ett mobilt reservkraftverk ansluts En kabel genererar avsevaumlrt mycket mer reaktiv effekt aumln en luftledning oavsett om luftledningen aumlr isolerad eller inte Problemet som kan uppstaring i ett kabelnaumlt aumlr att kablarna genererar mer reaktiv effekt aumln vad de anslutna kunderna foumlrbrukar Detta aumlr inget problem saring laumlnge det finns ett oumlverliggande elnaumlt som kan ta hand om det reaktiva oumlverskottet Naumlr det oumlverliggande naumltet kopplas bort och ett mobilt reservkraftverk ansluts maringste detta ensamt kunna ta hand om ett eventuellt reaktivt oumlverskott Reservkraftverk som klarar att absorbera reaktiv effekt finns inte paring marknaden i dag Daumlrmed kommer inte ett mobilt reservkraftverk att kunna anslutas till ett elnaumlt som genererar mer reaktiv effekt aumln vad de anslutna kunderna foumlrbrukar Denna risk finns enbart i kablade elnaumlt daumlr oumlverfoumlringsstraumlckan aumlr laringng och lasten relativt laringg Det aumlr svaringrt att ange naringgon generell laumlngdbegraumlnsning men aumlr lasten saring laringg som 50 kW med effektfaktorn 085 kommer den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan vara mindre aumln tre kilometer Enligt den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen som aumlr gjord i rapporten kan det konstateras att det i-dagslaumlget aldrig aumlr loumlnsamt att ansluta reservkraftverk vid ett elavbrott i LBA fack 4 Anledning till detta aumlr att den avbrottsersaumlttningen som kunder har raumltt till som varit drabbade av ett elavbrott laumlngre aumln 12 timmar aumlr laumlgre aumln den kostnad som uppstaringr daring mobila reservelverk ansluts i vaumlntan paring att felet ska bli aringtgaumlrdat Fraringn och med den 1 januari 2011 kommer det dock inte vara tillaringtet att oplanerade elavbrott aumlr laumlngre aumln 24 timmar vilket goumlr att naumltaumlgarna senast vid denna tidpunkt maringste se till att dessa laringngvariga elavbrott undviks Detta goumlr att oumlverfoumlring av mobilreservkraft i mellanspaumlnningsnaumltet kan komma bli en intressant och anvaumlndbar teknik de naumlrmsta aringren foumlr landets alla naumltaumlgare Sammanfattningsvis kan slutsatserna sammanfattas i ett antal punkter

bull Laringnga kabellaumlngder tillsammans med relativt smaring effektuttag kan generera ett oumlverskott av reaktiv effekt

bull Det finns idag inget reservkraftverk paring marknaden som kan absorbera reaktiv effekt vilket kan komma att begraumlnsa den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan

bull Fram till och med den 1 januari 2011 aumlr det troligen inte loumlnsamt att ansluta reservkraft vid ett elavbrott

bull Fraringn och med den 1 januari 2011 kommer det inte laumlngre vara tillaringtet att oplanerade elavbrott oumlverstiger 24 timmar

40

bull Oumlverfoumlring av reservkraft i mellanspaumlnningsnaumltet kan komma bli en intressant och anvaumlndbar teknik i farmtiden

102 Fortsatt arbete

I denna rapport har det foumlrutsatts att selektiviteten och utloumlsningsvillkor i elnaumlten fungerar paring avsett vis Fortsatta studier inom detta omraringde kan vara att laumlgga in fel paring olika platser i det elnaumltet som ansluts till ett mobilt reservkraftsaggregat och paring saring vis kontrollera att utloumlsningsvillkor och selektivitet fungerar paring ett tillfredstaumlllande sett I denna rapport aumlr grundtanken att ett enda mobilt reservkraftverk ska foumlrsoumlrja en mindre grupp naumltstationer vid ett elavbrott En intressant utveckling skulle vara att titta paring hur olika kraftslag som t ex mobil reservkraft tillsammans med smaringskalig vindkraft skulle kunna samverka En samverkan mellan olika kraftslag skulle med stor sannolikhet skapa nya foumlrutsaumlttningar foumlr smaringskalig ouml-drift Ytterligare fraringgestaumlllningar som skulle behoumlva utredas aumlr hur elkvaliteacuten paringverkas i ett ouml-driftsnaumlt Haumlr skulle det vara intressant att se hur olika typer av kraftkaumlllor enskilt paringverkar elkvaliteacuten samt hur flera kraftkaumlllor som samverkar paringverkar elkvaliteacuten Naumlr mobila reservelverk ansluts i en naumltstation foumlr t ex underharingllsaringtgaumlrder goumlrs detta i princip uteslutande genom att spaumlnningen bryts under in- och urkopplingstiden Detta genererar tvaring planerade elavbrott som maringste aviseras till alla beroumlrda kunder Dessa planerade elavbrott skulle kunna undvikas om en fasningsutrustning anvaumlnts vid inkopplingen Paring detta saumltt skulle landets alla naumltaumlgare paring ett enkelt saumltt kunna goumlra t ex underharingllaringtgaumlrder utan att naringgra kunder behoumlver drabbas av elavbrott Detta aumlr ett omraringde som kaumlnns viktigt och borde utredas Vad som aumlven aumlr av intresse foumlr framtiden aumlr att ta fram riktlinjer foumlr hur mobil reservkraft i mellanspaumlnningsnaumlt ska hanteras Naringgon form av regelverk som branschen kan ta till sig och arbeta efter hade underlaumlttat anvaumlndandet inom detta omraringde

41

11 Referenser [1] Alfredsson Alf Cronqvist Anders (1996) ElkrafthandbokenElmaskiner [2] Andersson Leif Blomqvist Hans (1997) Elkraftsystem del 1 [3] Birkouml Thomas (2005) bilder paring olika typer av luftledning

httpwwwsofnetorgindexasplev=2593amptyp=1 adressen kontrollerad 2006-07-10

[4] Elektroskandia (2006) Bild paring en 3-ledare mellanspaumlnnings kabel

httpwwwelektroskandiasecatalogaspxcid=70amphid=969ampuid=4710amppid=21518pnlPDetails adressen kontrollerad 2006-07-10

[5] Elforsk (1995) EBR Mobila Reservkraftverk utgiven av Elforsk [6] Eliasson Christer (2006) EON Elnaumlt Sverige AB Lokalnaumltsplanerare

personligt samtal 2006-06-28 [7] Energimarknadsinspektionen (2006) Naumltanslutningar och avgifter

httpwwwenergimarknadsinspektionensetemplatesPage____44aspx adressen kontrollerad 2006-07-11

[8] Energimyndigheten (2005) Utveckling av naumltpriser 1 jan 1997 - 1 jan 2005

Publikationen tillgaumlnglig paring httpwwwstemseWEBSTEMEx01SwensfPageGenerator01OpenAgentampSearchType=2ampAll=True adressen kontrollerad 2006-08-02

[9] GENETECH (2006) Bild paring reservelverk

httpwwwgenetechseseprodmobilahtml adressen kontrollerad 2006-08-01

[10] Hagelin Carl-Goumlran (2006) ABB Reservkraft Vaumlsterarings personligt samtal

2006-07-25 [11] Hjalmar Peter (2005) Utredning om mobil reservkraft EON Elnaumlt

NUT-050524-021

42

[12] Johansson Jonas (2006) PhD Student IEA Lunds Tekniska Houmlgskola personligt samtal 2006-11-09

[13] Kristiansson Gert (2006) delprocessledare foumlr anlaumlggningsprojekt paring EON

Elnaumlt [14] Krynell Julius (2006) Reservkraftsansvarig EON Elnaumlt Sverige AB

personligt samtal 2006-08-11 [15] Lindahl Sture (2006) Professor IEA Lunds Tekniska Houmlgskola personligt

samtal 2006-11-09 [16] Melin Ulf (2006) EON Elnaumlt Sverige AB Kundansvarig paring

marknadsenheten personligt samtal 2006-08-18 [17] Onninens produktkatalog 2006) finns tillgaumlnglig paring

httpwwwonninensedownload184218cb10a83f43c2780001132Flik_2_Elnatsmaterielpdf adress kontrollerad 2006-08-15

[18] Petterson Aringke- Blomqvist Hans (1986) Elkraft teknisk handbok del 1

Allmaumln del [19] Regeringskansliet (2006) Nya regler om leveranssaumlkra elnaumlt

httpwwwregeringensesbd108a57260 adress kontrollerad 2006-06-08 [20] Roos Fredrik (2005) lic-avhandling Electricity Supply Reliability [21] Samuelsson Olof (2006) Docent IEA Lunds Tekniska Houmlgskola personligt

samtal 2006-08-23 [22] SCB (2002) Energiundersoumlkning foumlr jordbruket avseende 2002

httpw36scbsestatistikOVOV0020_dokumentEnergiundersokning_2002doc adress kontrollerad 2006-07-04

[23] Siemens PTI (2006) Information om PSSE

httpwwwpti-uscomptisoftwarepsseindexcfm adressen kontrollerad 2006-07-20

43

[24] Statens energimyndighet (2005) Erfarenheter efter Gudrun - Reservkraft prioritering och ouml-drift med reservkraft ER 200532 Publikationen finns tillgaumlnglig paring httpwwwstemseWEBSTEMEx01SwensfPageGenerator01OpenAgentampSearchType=2ampFuncParm1=11ampFuncParm2=1ampSearchString=gudrunampSearchStringFromDate=ampSearchStringToDate=ampAll=True adressen kontrollerad 2006-08-02

[25] Stenborg Bertil (1997) Elkraftsystem del 1 [26] Svenska Kraftnaumlt (2005a) Svenska Kraftnaumlts verksamhet

httpwwwsvksewebPageaspxid=2221 adress kontrollerad 2006-06-07 [27] Svenska Kraftnaumlt (2005b) Svenska Kraftnaumlts aringrsredovisning 2005

httpwwwsvksewebPageaspxid=5242 adress kontrollerad 2006-08-11

44

12 Appendix Bilaga 1 Eon elnaumlts indelning av olika kundkategorier med avseende paring Velanderkonstanter och effektfaktor Bilaga 2 Matlabkod som anvaumlnts till raumlkneexemplet vid jaumlmfoumlrelsen mellan luftledning och kabel Bilaga 3 Beraumlkning av inparametrar till PSSE foumlr det generella naumltet Bilaga 4 Geografiskt karta oumlver LBA fack 4 haumlmtade fraringn Facilplus Bilaga 5 Normalkopplingsschema LBA fack 4 Bilaga 6 Beraumlkning av inparametrar till PSSE foumlr det verkliga naumltet Bilaga 7 Resultaten fraringn beroumlkningen i det verkliga naumltet visat i en schemarisk bild Bilaga 8 Beraumlkningar gjorda foumlr den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen Bilaga 9 Tabell oumlver ABBs standardtransformatorer

V elander-konstant k1

V elander-kons tant k2

Foumlrbruknings-staumllletyp

U ppvaumlrm nings-kod

T ext D C O N ST1 D C O N ST2

C O SFI

B lank t O ALLM AumlN KU R VA 0000286 00133 09Industri ED M IN D R E IN DU STR IER M ED ELVAumlR M E 0000368 00497 092Industri EVL M IN D R E IN DU STR IER M ED ELVAumlR M E 0000368 00497 092Industri O M IN D R E IN DU STR IER U TAN ELVAumlR M E 000029 01017 085Industri U E M IN D R E IN DU STR IER U TAN ELVAumlR M E 000029 01017 085Industri VPA M IN D R E IN DU STR IER U TAN ELVAumlR M E 000029 01017 085Industri VPE M IN D R E IN DU STR IER M ED ELVAumlR M E 0000368 00497 092JO R D BR U K ED LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K EO LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K EVL LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K O LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K U E LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K VPA LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K VPE LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K VPJ LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09LG H M EO FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097LG H M U E FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093SH ED D IR EKTEL AumlLD R E AumlN ELAK 0000308 00111 098SH EO D IR EKTEL ELAK 0000408 00126 098SH EVL ELPAN N A KO N VER TER IN G 0000319 00187 096SH U E T YPKU R VO R R EN H U SH AringLLSEL 0000286 00133 09SH VPA VAumlR M EPU M P -FR AringN LU FT (V ID LAringG A T EM P N YT TJAS EJ ELVAumlR M E) 0000384 00164 093SH VPE VAumlR M EPU M P -U TELU FT M ED ELV (V ID LAringG A TEM P N YTT JAS ELVAumlR M E) 0000536 00161 097SH VPJ VAumlR M EPU M P - YTJO R D (O M VP EJ KLAR AR VAumlR M EN N YT TJAS EJ ELVAumlR M E) 0000314 00144 093Ouml VR ED O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - M ED ELVAumlR M E 0000402 00286 096Ouml VR EVL O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09Ouml VR O O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09Ouml VR U E O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09Ouml VR VPA O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09FAST Blank t ALLM AumlN KU R VA 0000286 00133 09FAST ED FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097FAST EO FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097FAST EVL FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097FAST O FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST O FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST U E FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST VPA FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST VPE FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097

I SAP IS-U

Bilaga 1 Indelning av kundkategorier

Bilaga 1 forts Velander-konstant k1

Velander-konstant k2

Foumlrbruknings-staumllletyp

Uppvaumlrmnings-kod

Text DCONST1 DCONST2

COSFI

FAST VPJ FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093KOLL Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09KOLL ED FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL EO FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL EVL FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL UE FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093KOLL VPA FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093KOLL VPE FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL VPJ FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093GBEL Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09OMAumlT Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09MAST Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09TILLF Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09TILLF ED DIREKTEL AumlLDRE AumlN ELAK 0000308 00111 098TILLF EO ELPANNA KONVERTERING 0000319 00187 096TILLF EVL ELPANNA KONVERTERING 0000319 00187 096TILLF O TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF UE TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF VPA TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF VPE TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF VPJ TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09HAND ED KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND EO KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND EVL KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND O KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND UE KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND VPA KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND VPE KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND VPJ KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09FH ED SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH EO SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH EVL SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH O SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH UE SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH VPA SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH VPE SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH VPJ SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098

I SAP IS-U

Bilaga 2 Matlabkod kabel u=11000 Langd=10 area=95 L=031 induktans [mHkm] fi=318 cos fi=085 ra=28264 resistiviteten i msp-kablen (AL) [ohmmm^2km] C=03310^-6kapacitansen i en 95mm^2 12 kV kabel Ericssons kabelhandbok R=(raarea)Langd ledar resistansen i punkten [ohm] Ericssons kabelhandbok XL=2pi50L10^-3Langd induktiva reaktansen i punkten [ohmkm] Ericssons kabelhandbok Qc2=2pi50(C2)u^2Langd kapacitansen som skapas i halva msp-kabeln [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 30 P=(5010^3) Aktivt effekt i punkten 5 [W] S=Pcos((fipi)180)skenbar effekt i punkten 5 [VA] Q=(S^2-P^2)^(12)reaktiv effekt i punkten 5 [VAr] Pf=R(Pu)^2+R((Q-Qc2)u)^2 Foumlrlust av aktiv effekt i hsp-kabel [W] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 31 Qf=XL(Pu)^2+XL((Q-Qc2)u)^2-(2Qc2) Foumlrlust av reaktiv effekt i msp-kabel [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 33 QnettoKabel=Q+Qf Luftledning Lluft=1085 XLluft=2pi50Lluft10^-3Langd Cluft=000910^-6 Qc2luft=2pi50(Cluft2)u^2Langd kapcitansen som skapas i halva hsp-luftledningen [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 30 PfLuft=R(Pu)^2+R((Q-Qc2luft)u)^2 Foumlrlust av aktiv effekt i hsp-kabel [W] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 31 QfLuft=XLluft(Pu)^2+XLluft((Q-Qc2luft)u)^2-(2Qc2luft) Foumlrlust av reaktiv effekt i hsp-kabel [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 33 QnettoLuft=Q+QfLuft

Ubas (kV) 11Sbas (MVA) 10

Kabel AXKJ 39525

Laumlngd=2 km Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 2 064 031 0194779 00000003 00001885 00528926 00160974 00022808

Laumlngd=4 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 4 128 031 0389557 00000003 0000377 01057851 00321948 00045616

Laumlngd=6 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 6 192 031 0584336 00000003 00005655 01586777 00482923 00068424

Laumlngd=8 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 8 256 031 0779115 00000003 0000754 02115702 00643897 00091232

Laumlngd=10 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 10 32 031 0973894 00000003 00009425 02644628 00804871 0011404

Luftledning FeAl 99

Laumlngd=2 km Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 2 0672 1126 0707487 61E-09 3833E-06 00555372 005847 4638E-05

Laumlngd=4 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 4 1344 1126 1414973 61E-09 7665E-06 01110744 01169399 9275E-05

Laumlngd=6 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 6 2016 1126 212246 61E-09 115E-05 01666116 01754099 00001391

Laumlngd=8 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 8 2688 1126 2829947 61E-09 1533E-05 02221488 02338799 00001855

Laumlngd=10 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 10 336 1126 3537433 61E-09 1916E-05 0277686 02923499 00002319

Bilaga 3 Generellt naumlt

Bilaga 3 forts

Transformatorer

Maumlrkeffekt (MVA) Kopplingsart Maumlrksp (kV) er () ex () ez () R (ohm) X (ohm) R (pu) X (pu)

1 [MATSTAT_LSP04200] 2 [MATSTAT_MSP11000] 08 Dyn 11 11 0 52 52 0 7865 0 0653 [MOTSTAT_MSP11000] 4 [MOTSTAT_LSP04200] 02 Dyn 11 11 0 38 38 0 2299 0 19

Belastningar

P (MW) Q (Mvar) (effekfaktor = 085) Detta aumlr baumlsta scenario005 003101 0062015 0093

Bilaga 4 Geografisk karta oumlver LBA fack 4 haumlmtad fraringn Facilplus

Naumltstationer kopplade till mobilt reservkraftverk

500 m

Foumlrdelningsstation (LBA)

Placering och anslutning av mobilt reservelverk

Bilaga 5 Normalkopplingsschema LBA fack 4

Bilaga 6 Verkligt naumlt

Ubas (kV) 11Sbas (MVA) 10

Ledningar (kabel) En-ledare triangel

Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [LBA-097_MSP 11000] 3 [LBA-049_MSP 11000] AXCEL 39525 202 06464 031 01967265 00000003 0000190381 00534215 00162584 0002303604 3 [LBA-049_MSP 11000] 4 [LBA-050_MSP 11000] AXCEL 39525 183 05856 031 01782226 00000003 0000172473 00483967 00147291 0002086929 4 [LBA-050_MSP 11000] 5 [LBA-070_MSP 11000] AXCEL 32510 076 0912 038 00907292 000000019 453646E-05 00753719 00074983 0000548912 5 [LBA-070_MSP 11000] 6 [LBA-093_MSP 11000] AXCEL 15016 0745 0477545 041 00959599 000000023 538312E-05 00394665 00079306 0000651357 6 [LBA-093_MSP 11000] 7 [LBA-098_MAP 11000] AXCEL 32510 076 0912 038 00907292 000000019 453646E-05 00753719 00074983 0000548912 7 [LBA-098_MAP 11000] 8 [LBA-053_MSP 11000] AXCEL 32510 066 0792 038 00787911 000000019 393956E-05 00654545 00065117 0000476686

6775

LBA -Fack 4 Luftledning

Ledningar (Luftldning) Fasplacering horisontell

Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu) 2 [LBA-097_MSP 11000] 3 [LBA-049_MSP 11000] FeAl 99 202 067872 1126 07145615 61E-09 387107E-06 00560926 00590547 4684E-05 3 [LBA-049_MSP 11000] 4 [LBA-050_MSP 11000] FeAl 99 183 061488 1126 06473503 61E-09 350696E-06 00508165 00535 424342E-05 4 [LBA-050_MSP 11000] 5 [LBA-070_MSP 11000] FeAl 31 076 08132 1173 02800667 61E-09 145644E-06 00672066 0023146 17623E-05 5 [LBA-070_MSP 11000] 6 [LBA-093_MSP 11000] FeAl 49 0745 049915 1173 02745391 61E-09 14277E-06 00412521 00226892 172751E-05 6 [LBA-093_MSP 11000] 7 [LBA-098_MAP 11000] FeAl 31 076 08132 1173 02800667 61E-09 145644E-06 00672066 0023146 17623E-05 7 [LBA-098_MAP 11000] 8 [LBA-053_MSP 11000] FeAl 31 066 07062 1173 02432158 61E-09 126481E-06 00583636 00201005 153041E-05

6775

Bilaga 6 forts

Transformatorer

Maumlrkeffekt (MVA) Kopplingsart Maumlrksp (kV) er () ex () ez () R (ohm) X (ohm) R (pu) X (pu)

1 [LBA-097_LSP 04200] 2 [LBA-097_MSP 11000] 0315 Dyn 11 11 114 412 4274809937 438 1583 036 131 3 [LBA-049_MSP 11000] 301 [LBA-049_LSP 04200] 01 Dyn 11 11 145 373 4001924537 17545 45133 145 373 4 [LBA-050_MSP 11000] 401 [LBA-050_LSP 04000] 02 Dyn 11 11 13 378 3997299088 7865 22869 065 189 5 [LBA-070_MSP 11000] 501 [LBA-070_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 6 [LBA-093_MSP 11000] 601 [LBA-093_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 7 [LBA-098_MAP 11000] 701 [LBA-098_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 8 [LBA-053_MSP 11000] 801 [LBA-053_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668

Belastningar

P (MW) Q (Mvar) Antal kunder (st)

LBA-097 00108 00044 6LBA-049 00497 0025 14LBA-050 00587 00232 15LBA-070 00356 00103 7LBA-093 00061 00029 2LBA-098 00127 00036 7LBA-053 00299 00063 9

Totalt 02035 00757 60

Bilaga 7 Resultaten fraringn det verkliga elnaumltet

Bilaga 7 forts

Laumlngd LBA (km) 667 Avskrivningstid led (aringr) 40 Avskrivningstid ledning (aringr) 60Antal kunder (st) 60

Luftledning (blank) Luftledning (belagd) KabelUtan reservkraft Med reservkraft Utan reservkraft Med reservkraft Utan reservkraft Med reservkraft Luft 20aringr+ kabel 40 aringr

Fasta kostnader

Investeringskostnad per km (krkm) (mellanspaumlnningsnaumltet) 173000 173000 205000 205000 250000 250000 250000Total investeringskostnad (kr) 1153910 1153910 1367350 1367350 1667500 1667500 1667500Kapitalkostnad 8 92313 92313 109388 109388 133400 133400 133400Aringrlig kostnad (kr) 31156 31156 36918 36918 45023 45023 30015

Underharingllskostnad (kraringr) 230782 230782 27347 27347 3335 3335 9916

Summa fast aringrlig kostnad (kraringr) 54234 54234 64265 64265 48358 48358 39931

Roumlrliga kostnader Avbrottsfrekvens (antal fel(100 km aringr)) 2 2 1333333333 1333333333 06 06 1066666667

F 12 (felfrekvens efter 12 timmar) 0000162 0000162 0000162 0000162F 24 (felfrekvens efter 24 timmar) 0000083 0000083 0000083 0000083F 48 (felfrekvens efter 48 timmar) 0000000 0000000 0000000 0000000F 72 (felfrekvens efter 72 timmar) 0000000 0000000 0000000 0000000

Avbrottsersaumlttning efter 12 timmar (krkund) 800 800 800 800Avbrottsersaumlttning efter 24 timmar (krkund) 1765 1765 1765 1765Avbrottsersaumlttning efter 48 timmar (krkund) 2719 2719 2719 2719Avbrottsersaumlttning efter 72 timmar (krkund) 4007 4007 4007 4007

Driftskostnad reservelverktimme och kund (krh) 625 625 625 625Fast kostnad elverk (transport osv) (krkund) 1320 1320 1320 1320

Drift timmar felkategori F 12 (h) 15 15 15 15Drift timmar felkategori F 24 (h) 36 36 36 36Drift timmar felkategori F 48 (h) 60 60 60 60Drift timmar felkategori F 72 (h) 100 100 100 100

Antalet fel per aringr som oumlverstiger 12 h i LBA-fack 4 (staringr) 000003 000002 000001Avbrottskostnad (kraringr) 221 531 148 354 066 223 283

Summa kostnader per aringr (kraringr) 5423598 5423908 6426693 6426899 4835816 4835973 3993390

Bilaga 8 Ekonomi

Bilaga 8 forts

DARWin driftstoumlrningsstatistik 2004 Svensk energi

12 kV 24 kV SummaSumma (75)Totalt antal drabbade kunder lt 3 min (st) 2640403 1011406 3651809 2738857Totalt antal fel lt 3 min (st) 2827 13923 16750

Totalt antal drabbade kunder 12 - lt 24 h (st) 383 61 444Totalt antal drabbade kunder gt 24 h (st) 200 28 228

Andel drabbade kunder 12 - lt 24 h 162E-04Andel drabbade kunder gt 24 h 832E-05

Andel drabbade kunder 12 - lt 24 h () 00122Andel drabbade kunder gt 24 h () 00062

Antal drabbade kunder per MSP fel lt 3minl (st) 21802

Bilaga 9 ABBs standardtransformatorer

21

Som kan ses i tabell 52 behoumlver reservelverket generera 2767 kvar i fallet med luftledning medan i fallet med kabel kommer ett oumlverskott paring 9442 kvar att skapas Detta reaktiva oumlverskott kommer ha en motsatt riktning i foumlrharingllande till den aktiva effekten d v s tillbaka i mot reservelverket Detta reaktiva oumlverskott maringste saringledes tas om hand av reservelverket

534 Konsekvenser foumlr mobil reservkraft

Som kan ses utifraringn resultaten i tabell 52 ovan aumlr de aktiva foumlrlusterna i baringde luftledning och kabel relativt smaring Eftersom dessa foumlrluster aumlr smaring kommer de inte belasta ett mobilt reservelverk saumlrskilt mycket i foumlrharingllande till den last som kunderna tar ut Jaumlmfoumlrs de reaktiva foumlrlusterna som en tio kilometers mellanspaumlnningsledning ger upphov till med de aktiva foumlrlusterna aumlr de foumlrstnaumlmnda foumlrlusterna betydligt houmlgre Beroende paring om elnaumltet aumlr uppbyggt av luftledning eller kabel kommer detta faring vaumlldigt skilda konsekvenser foumlr det mobila reservkraftverk som ska leverera elenergi till den bortkopplade anlaumlggningen Jaumlmfoumlrs de reaktiva foumlrlusterna i luftledningen med kabeln kan det enkelt konstateras att luftledningen endast tillfoumlr en mindre del av den reaktiva effekt som reservkraftverket annars hade faringtt producera Kabeln kommer daumlremot att generera en avsevaumlrt mycket stoumlrre maumlngd reaktiv effekt aumln luftledningen I ovanstaringende exempel genererar kabeln drygt 37 garingnger mer reaktiv effekt aumln luftledningen Detta betyder att reservkraftverket maringste kunna konsumera detta oumlverskott av reaktiv effekt som kabeln genererar Det aumlr saringledes en foumlrutsaumlttning att det mobila reservelverket kan konsumera det reaktiva oumlverskott som inte tas ut av kunderna Kan inte det mobila reservkraftverket konsumera reaktiv effekt kommer det reaktiva effektuttaget hos kund vara en begraumlnsande faktor foumlr moumljlig ledningslaumlngd

22

6 Transformatorer Transformatorer kan ur elektrisk synvinkel ses som en resistans R och en reaktans X paring samma saumltt som en ledning Foumlr att beraumlkna transformators resistans och reaktans behoumlvs uppgifter om de procentuella resistans respektive reaktansspaumlnningsfallet er ex Dessa kan enkelt tas fram foumlr en specifik transformator i t ex Facilplus spatialE som aumlr EON Elnaumlts naumltinformationssystem Oumlnskas daumlremot generella vaumlrden foumlr en transformator kan ABBs tabell foumlr standardtransformatorer anvaumlndas vilken visas i bilaga 9 I ABBs tabell aumlr endast den procentuella kortslutningsspaumlnningen ek given och den beraumlknas enligt samband 61 nedan

22xrk eee += [ ] (61)

Anledningen till att endast ek aumlr angiven aumlr att procentuella kortslutningsresistansen er alltid aumlr relativt liten i foumlrharingllande till procentuella kortslutningsreaktansen ex och daring goumlrs ofta approximationen er = 0 vilket ger ex asymp ek Foumlr att sedan beraumlkna kortslutningsresistansen RT och kortslutningsreaktansen XT anvaumlnder man sambanden 62 och 63 nedan (Petterson och Blomqvist 1986)

n

nrT

S

UeR

2

100sdot= [ ]Ω (62)

n

nxT

S

UeX

2

100sdot= [ ]Ω (63)

daumlr Un den huvudspaumlnning som transformatorresistansen haumlnfoumlrs till kV Sn transformatorns maumlrkeffekt MVA

62 Foumlrluster i en transformator

En distributionstransformator ger upphov till tre olika typer av foumlrluster

bull Tomgaringngsfoumlrluster ][WPtomgaringng bull Belastningsfoumlrluster ][WPbelastning bull Reaktiva foumlrluster [var]foumlrlustQ

Dessa foumlrluster beskrivs under respektive rubrik nedan

621 Tomgaringngsfoumlrluster

Tomgaringngsfoumlrlusterna i en transformator aumlr helt oberoende av den anslutna lasten Dessa beror istaumlllet helt paring transformatorns storlek desto stoumlrre transformator desto stoumlrre tomgaringngsfoumlrluster En tillaumlmpbar tumregel aumlr att tomgaringngsfoumlrlusterna aumlr i storleksordningen 02 procent utav transformatorns maumlrkeffekt (Lindahl 2006) Foumlr en transformator med maumlrkeffekten 200 kVA kommer saringledes tomgaringngsfoumlrlusterna vara

23

WPtomgaringng 4002000000020 =sdot=

Tomgaringngsfoumlrlusterna aumlr saring smaring i foumlrharingllande till transformatorns maumlrkeffekt att de i maringnga sammanhang antas vara foumlrsumbara

622 Belastningsfoumlrluster

Belastningsfoumlrlusterna i en transformator beror av hur stor belastningsgraden aumlr En tumregel aumlr att vid full last aumlr belastningsfoumlrlusterna i storleksordningen 1 procent av transformatorns maumlrkeffekt (Lindahl 2006) Foumlr en transformator med maumlrkeffekten 200 kVA kommer saringledes belastningsfoumlrlusterna att vara

WPbelastning 2000200000010 =sdot=

Aumlven belastningsfoumlrlusterna aumlr foumlrharingllandevis smaring jaumlmfoumlrt med transformatorns maumlrkeffekt Som har naumlmnts tidigare goumlrs ibland approximationen ex asymp ek och er = 0 vilket betyder att ingen haumlnsyn tas till de aktiva foumlrlusterna utan enbart till de reaktiva foumlrlusterna

623 Reaktiva foumlrluster

De stoumlrsta och inte foumlrsumbara foumlrlusterna i en transformator aumlr de reaktiva foumlrlusterna Naumlr dessa foumlrluster beraumlknas antas tomgaringngsfoumlrlusterna vara foumlrsumbara och att transformatorn aumlr fullt belastad Belastningsfoumlrlusterna antas vara 1 procent utav transformatorns maumlrkeffekt vilket ger en foumlrlust paring 2000 W enligt tidigare beraumlkning Foumlr att kunna beraumlkna de reaktiva foumlrlusterna foumlr en 200 kVA transformator behoumlvs uppgifter om re och xe Dessa aumlr haumlmtade fraringn en standard 200 kVA transformator hos EON Elnaumlt

Foumlrharingllandet ggre

e

r

x 331783

asymp= visar sedan hur stora de reaktiva foumlrlusterna aumlr i

foumlrharingllande till de aktiva foumlrlusterna I detta fall aumlr de reaktiva foumlrlusterna cirka tre garingnger stoumlrre aumln de aktiva foumlrlusterna De reaktiva foumlrlusterna i en 200 kVA transformator aumlr daumlrmed i storleksordningen

var600020003 kQ foumlrlust =sdotasymp Detta betyder att den reaktiva foumlrlusten i en 200 kVA transformator aumlr cirka 3 procent av dess maumlrkeffekt (Johansson 2006)

24

7 Det mobila reservkraftverket De mobila reservkraftverk som aumlr taumlnkta att anvaumlndas i mellanspaumlnningsnaumltet aumlr i storleksordningen 100-800 kVA daumlr de flesta aumlr utrustade med en synkrongenerator Teoretiskt innebaumlr detta bland annat att generatorns foumlrmaringga att producera alternativt konsumera reaktiv effekt kan styras Ska generatorn leverera reaktiv effekt till elnaumltet ska I m gt Im0 och kallas daring foumlr oumlvermagnetiserad medan om den ska konsumera reaktiv effekt ska I m lt Im0 och kallas daring foumlr undermagnetiserad Rent praktiskt styrs magnetiseringsstroumlmmen av generatorns spaumlnningsregulator som i sin tur maumlter naumltspaumlnningen (Alfredsson och Cronqvist 1996) Ses detta ur en teoretisk synvinkel bestaumlms magnetiseringsbehovet av sambandet 71 nedan

0m

m

n

r

I

I

U

E= (71)

daumlr Er inducerad emk (fas till jord) V Un generatorns maumlrkspaumlnning V I bild 71 visas ovanstaringende storheter i en schematisk bild oumlver en synkrongenerator

Bild 71 Schematisk bild oumlver en synkrongenerator

Den aktiva effekten P i en synkronmaskin paringverkas inte av aumlndringar som t ex naumltspaumlnningsvariationer eller variationer av emkn utan bestaumlms av den mekaniska axeleffekten som motorn levererar Den aktiva effekten beraumlknas med hjaumllp av samband 72 nedan

d

fr

X

UEP

Θsdotsdotsdot=

sin3 [ ]W (72)

Som tidigare naumlmnts kommer den inducerade emkn Er att foumlraumlndras daring magnetiseringsstroumlmmen Im varieras Foumlr att foumlrhindra att den aktiva effekten P foumlraumlndras samtidigt som magnetiseringsstroumlmmen Im varieras kommer samtidigt belastningsvinkeln Θ att aumlndras

25

Naumlr det gaumlller den reaktiva effekten Q saring aumlr den vid en konstant naumltspaumlnning till stor del beroende av den inducerade emk Er men aumlven till en mindre del av den aktiva effektens storlek Denna ger upphov till en del av den reaktiva spaumlnningen (XdIa) vilken svarar direkt mot den aktiva stroumlmmen Iacosφ och denna kraumlver en viss reaktiv effekt Den reaktiva effekten beraumlknas genom samband 73 nedan

d

fr

d

f

X

UE

X

UQ

Θsdotsdotsdotminus

sdot=

cos33 2

[ ]var (73)

daumlr Qlt0 oumlvermagnetisering Qgt0 undermagnetisering Foumlr att se hur alla storheter haumlnger samman visas tvaring olika visardiagram i bild 72 ett foumlr oumlvermagnetisering och ett foumlr undermagnetisering I baringda visardiagrammen aumlr statorstroumlmmen Ia riktstorhet (Alfredsson och Cronqvist 1996)

Bild 72 Visardiagram foumlr oumlver- respektive undermagnetisering

Foumlr en synkrongenerator finns det ett antal begraumlnsningar naumlr det gaumlller dess foumlrmaringga att producera och konsumera effekt Dessa begraumlnsningar aumlr naturligtvis vaumlsentliga att kaumlnna till innan ett reservelverk kopplas in och ensamt ska foumlrse en anlaumlggning med elenergi Naumlr det gaumlller synkrongeneratorer finns det fyra stabilitetsgraumlnser som generatorn maringste haringlla sig inom foumlr att generatorn ska fungera paring avsett vis (Samuelsson 2006) De fyra stabilitetsgraumlnserna aumlr

1 Rotorns uppvaumlrmningsgraumlns bestaumlmmer |E|max 2 Statorns uppvaumlrmningsgraumlns bestaumlmmer |S|max och |IA|max 3 Motorns maximala axeleffekt bestaumlmmer Pmax 4 Generatorns laumlgsta magnetisering bestaumlmmer |E|min

Foumlr att aringskaringdliggoumlra hur ovanstaringende stabilitetsgraumlnser paringverkar generatorns effektgraumlnser har dessa ritats in i ett saring kallat kapabilitetsdiagram Detta visas i bild 73 nedan

26

Bild 73 Kapabilitetsdiagram foumlr en synkrongenerator

I bild 73 ovan visar den markerade ytan arbetsomraringdet foumlr generatorn Begraumlnsningslinjerna ett och tvaring aumlr satta foumlr att inte temperaturen i rotor respektive stator ska bli foumlr houmlga och foumlrstoumlra generatorn Som kan ses i bild 73 ovan begraumlnsar dessa baringde generatorns moumljlighet till att leverera aktiv respektive reaktiv effekt samt att absorbera reaktiv effekt utanfoumlr det markerade omraringdet Skaumlrningspunkten mellan begraumlnsningslinje ett och tvaring anger normalt generatorns maumlrkdriftdata naumlr det gaumlller levererad aktiv- och reaktiv effekt Anledningen aumlr att dessa baringda linjers skaumlrningspunkt motsvarar ett optimum foumlr levererad aktiv- och reaktiv effekt Begraumlnsningslinje tre markerar den maximala aktiva effekt motorn kan laumlmna paring axeln som sammankopplar motor och generator Den fjaumlrde och sista begraumlnsningslinjen visar generatorns laumlgsta magnetisering foumlr att kunna fasas paring elnaumltet Aumlr magnetiseringen laumlgre riskeras ett saring kallat ur fas-fall farings vilket betyder att generatorn inte kommer arbeta vid samma faslaumlge som det elnaumlt den ansluts till Arbetar inte generatorn vid samma faslaumlge som elnaumltet maringste den kopplas bort och kommer saringledes inte att tillfoumlra naringgon elenergi till det anslutna elnaumltet vilket aumlr dess normala uppgift Naumlr ett mobilt reservkraftverk ansluts till ett elnaumlt och ensamt ska foumlrse anlaumlggningen med elenergi aumlr det viktigt att den aktiva och reaktiva effekten aldrig kommer utanfoumlr det markerade omraringdet i bild 73 Skulle detta haumlnda kommer med stoumlrsta sannolikhet reservkraftverkets effektskydd loumlsa ut med resultatet att elleveransen upphoumlr omedelbart ABB som aumlr en av landets ledande tillverkare av reservkraftverk har ett stoumlrre utbud av olika storlekar och modeller men anvaumlnder enbart synkrongeneratorer fraringn Stamford Dessa generatorer aumlr inte konstruerade foumlr att kunna absorbera reaktiv effekt De generatorer som levereras med reservkraftverken fraringn ABB i dag kan alltsaring

27

enbart arbeta med induktiva laster vilket betyder att ledningen inte faringr generera mer reaktiv effekt aumln vad lasten konsumerar (Hagelin 2006) Detta kommer saringledes att bli viktigt att taumlnka paring naumlr en liten last tillsammans med en laumlngre mellanspaumlnningskabel ansluts till ett reservkraftverk och ensamt ska foumlrse anlaumlggningen med elenergi Skulle kabeln generera mer reaktiv effekt aumln vad kunderna foumlrbrukar innebaumlr det att generatorn hamnar i den nedre halvan i bild 73 vilket innebaumlr att generatorn maringste konsumera reaktiv effekt Detta betyder att laringnga mellanspaumlnningskablar tillsammans med smaring effektuttag kommer bli en begraumlnsande faktor vid oumlverfoumlring av reservkraft i mellanspaumlnningelnaumltet

28

8 Beraumlkning av effektbehov och ledningslaumlngd Foumlr att faring en uppfattning om hur laringnga straumlckor elenergin fraringn reservkraftverken kan oumlverfoumlras presenteras i detta kapitel tvaring olika fall dels ett generellt dels ett verkligt naumlt Anledningen till att denna uppdelning aumlr gjord aumlr foumlr att foumlrst se hur laumlngden paring mellanspaumlnningsledningen paringverkar det mobila reservelverket generellt Det verkliga naumltet kommer sedan att ge en indikation paring hur det skulle se ut i ett naumlt daumlr vinsten hade varit stor om man kunde oumlverfoumlra reservkraften i mellanspaumlnningsnaumltet Foumlr att kunna goumlra noumldvaumlndiga beraumlkningar har tre olika program anvaumlnts Facilplus Spartial Excel och PSSE

81 Beraumlkningsprogram program

811 Facilplus Spatial

Facilplus Spatial aumlr ett naumltinformationssystem som anvaumlnds inom energibranschen och aumlr framtaget av ABB och Digpro AB Systemet finns i flera olika utfoumlrande beroende paring vad det ska anvaumlndas till Flera elnaumltsfoumlretag daumlribland EON Elnaumlt anvaumlnder sig av detta system som heter Facil SpatialE I systemet finns ett antal olika digitala kartor daumlr alla komponenter aumlr inritade enligt sina verkliga koordinater Paring EON Elnaumlt aumlr aumlven systemet kopplat till driftoumlvervakningssystemet Eldorado och affaumlrssystemet SAP I och med kopplingen till SAP finns noumldvaumlndiga kunduppgifter som t ex var kunden aumlr ansluten samt hur stor elfoumlrbrukningen aumlr per aringr Effektberaumlkning I Facilplus finns moumljligheten att goumlra effektberaumlkningar foumlr t ex en naumltstation Detta kan goumlras i och med att energifoumlrbrukningen per aringr finns att tillgaring via SAP Naumlr energifoumlrbrukningen per aringr aumlr kaumlnd kan belastningen P approximativt beraumlknas genom att anvaumlnda Velanders metod (Petterson och Blomqvist 1986)

WkWkPVelander sdot+sdot= 21 [ ]kW (81)

daumlr W energiuttaget aringrkWh k1 konstant k2 konstant Konstanterna k1 och k2 aumlr erfarenhetsmaumlssigt erharingllna konstanter som varierar mellan olika belastningar som beraumlknas med hjaumllp av maumltningar i befintligt elnaumlt I bilaga 1 visas EON Elnaumlts samtliga Velander konstanter foumlr alla deras kundkategorier Foumlr att sedan beraumlkna den reaktiva effekten Q anvaumlnds samband 82 nedan

ϕtansdot= PQ [ ]vark (82)

daumlr φ beraumlknas med hjaumllp av effektfaktorn cos φ som aumlr uppskattad foumlr olika typer kunder och varierar mellan 085-098 som kan ses i bilaga 1

29

812 Excel

Foumlr att se hur ett elnaumlt kommer att paringverka ett reservkraftverk behoumlver ett antal parametrar beraumlknas och det goumlrs i Excel I och med att elnaumltet till viss del aumlr foumlrenklat goumlrs endast beraumlkningar foumlr mellanspaumlnningsledningar och transformatorer Ledningar De parametrar som behoumlver beraumlknas foumlr mellanspaumlnningsledningarna aumlr resistansen Rledning reaktansen Xledning och susceptansen Bledning Hur dessa beraumlkningar aumlr gjorda visas i kapitel 53 Transformatorer Foumlr transformatorer behoumlvs enbart vaumlrde paring dess resistans RT och reaktans XT beraumlknas Hur dessa beraumlkningar aumlr gjorda visas i kapitel 6

813 Beraumlkningar PSSE

PSSE aumlr ett planeringsprogram foumlr elektrisk oumlverfoumlring som aumlr framtaget och utvecklat av Siemens PTI Foumlrsta utgaringvan av programmet kom 1976 och i dag anvaumlnds det i 123 laumlnder vaumlrlden oumlver (Siemens PTI 2006) Programmet har anvaumlnts till att rita upp och beraumlkna baringde verkliga och generella elnaumlt foumlr att paring ett tydligt saumltt kunna se hur laumlngden paring mellanspaumlnningsledningarna paringverkar ett mobilt reservkraftverk Naumlr beraumlkningar i PSSE goumlrs behoumlver en resistans R en reaktans X och en susceptans B anges foumlr varje ledning medan det raumlcker med en resistans och en reaktans foumlr transformatorerna Alla storheter maringste sedan goumlras om till enheten per unit (PU) Detta goumlrs enligt sambanden 83 84 85 nedan

2bas

basUP

U

SRR sdot= Ω [ ]UP (83)

2bas

basUP

U

SXX sdot= Ω [ ]UP (84)

2bas

basSUP

U

SBB sdot= [ ]UP (85)

Tillsammans med ledningarnas och transformatorernas inparametrar laumlggs lasten in paring laumlmplig skena Programmet aumlr uppbyggt saring att alla inparametrar anges i en sk sav-fil daumlr all data finns Till detta kopplas en schematisk bild daumlr elnaumltet ritas upp en sk sld-fil Naumlr sedan programmet ska utfoumlra beraumlkningarna saring synkroniseras de baringda filerna med varandra och resultaten presenteras i den schematiska bilden

30

Reaktivt effekttutag vid olika laster

-100

-80

-60

-40

-20

0

20

40

60

80

100

120

2 4 6 8 10

Ledningslaumlngd (km)

Reakti

vt

eff

ektu

ttag

(kvar)

Luftlednig P=150 kW

Kabel P=150 kW

Kabel P=100 kW

Kabel P=50 kW

82 Generellt elnaumlt

Foumlr att faring en god uppfattning om hur stort geografiskt omraringde ett mobilt reservkraftverk med varierande storlek kan hantera foumlr en given belastning har ett generellt elnaumlt anvaumlnts Det generella elnaumltet aumlr uppbyggt i PSSE enligt bild 81 nedan

Bild 81 Generellt elnaumlt uppbyggt i PSSE

Som kan ses i bild 81 ovan bestaringr det generella elnaumltet av en matande respektive en mottagande naumltstation som foumlrbinds med en mellanspaumlnningsledning I den matande naumltstationen har en relativt stor transformator installerats saring att den inte kommer att bli en begraumlnsande faktor I den mottagande naumltstationen aumlr transformatorn dimensionerad foumlr att klara lasten Som tidigare visats i rapporten aumlr det laumlngden paring mellanspaumlnningsledningen som kommer att spela en stor roll daring den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckningen ska bestaumlmmas Foumlr att tydligt visa storleksskillnaden i det kapacitiva bidrag som en kabel ger upphov till jaumlmfoumlrt med en luftledning har ovanstaringende naumlt ritats upp i PSSE Foumlr att PSSE ska kunna utfoumlra beraumlkningarna behoumlver ett antal parametrar matas in i programmet Dessa har beraumlknats i ett Excel-blad som visas i bilaga 3 Eftersom det mobila reservkraftverket inte kan absorbera reaktiv effekt aumlr den aumlr moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan dels beroende av hur mycket reaktiv effekt ledningen genererar dels hur stort det reaktiva effektuttaget ur anlaumlggningen aumlr Detta betyder att desto houmlgre reaktiva effektuttaget aumlr desto laumlngre aumlr moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan I exemplet nedan har den aktiva lasten satts till 50 100 respektive 150 kW och med en effektfaktor lika med 085 Resultaten fraringn beraumlkningarna visas i bild 82 nedan

Bild 82 Belastningsstorlekens inverkan paring den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan

31

Enligt EON Elnaumlts indelning av kundkategorier som presenteras i bilaga 1 kan det utlaumlsas att effektfaktorn foumlr de olika kundkategorierna varierar mellan 085 ndash 098 Genom att anvaumlnda effektfaktorn 085 som i exemplet ovan kommer lasten foumlrbruka relativt mycket reaktiv effekt vilket betyder att den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan kommer att bli laringng Hade daumlremot effektfaktorn 098 anvaumlnts skulle lasten i princip inte foumlrbruka naringgon reaktiv effekt alls vilket skulle minska den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan radikalt Anvaumlndandet av effektfaktorn 085 ger saringledes det mest gynnsamma fallet Hur stor inverkan effektfaktorn har paring den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan visas i bild 83 Raumlkneexemplet aumlr utfoumlrt paring samma saumltt som exemplet ovan foumlr kabeln med belastningen 50 kW Den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan har istaumlllet beraumlknats foumlr fyra olika effektfaktorer 085 090 095 och 098

Reaktivt effektuttag vid cos fi variation foumlr en kabel med belastningen 50 kW

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

1 2 3 4

Ledningslaumlngd (km)

Reati

vt

eff

ektu

ttag

(kvar)

cos fi=085

cos fi=090

cos fi=095

cos fi=098

Bild 83 Effektfaktorns inverkan paring den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan

821 Konsekvenser foumlr reservkraft

Som tydligt kan ses i bild 82 kommer kabeln generera avsevaumlrt mycket mer reaktiv effekt aumln luftledningen och daumlrmed minska den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan Det kan konstateras att storleken paring lasten och effektfaktorn kommer spela en stor roll daring den maximala oumlverfoumlringsstraumlckan foumlr kabeln ska bestaumlmmas Daumlrmed aumlr det svaringrt att ange naringgon generell laumlngdbegraumlnsning foumlr kabelalternativet men aumlr lasten saring laringg som 50 kW med effektfaktorn 085 kommer den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan vara mindre aumln tre kilometer Daumlremot foumlr luftledningen som endast genererar en liten maumlngd reaktiv effekt kommer inte storleken paring lasten och effektfaktorn vara avgoumlrande foumlr den maximala oumlverfoumlringsstraumlckan Med tanke paring att reservelverken fraringn ABB inte kan ta hand om naringgot reaktivt oumlverskott aumlr det sjaumllvklart av stor vikt att mellanspaumlnningsledningen inte genererar mer reaktiveffekt aumln vad lasten konsumerar Av detta generella exempel kan slutsatsen dras att smaring reaktiva uttag i kombination med laringnga mellanspaumlnningskablar kan komma begraumlnsa oumlverfoumlringsstraumlckan avsevaumlrt jaumlmfoumlrt med mellanspaumlnningsluftledningar

32

83 Verkligt elnaumlt

Foumlr att faring en ungefaumlrlig uppfattning om hur stort geografiskt omraringde ett mobilt reservkraftverk kan hantera foumlr en given belastning har aumlven beraumlkningar utfoumlrts foumlr ett verkligt naumlt Anledningen till detta aumlr att faring saring stor verklighetsfoumlrankring som moumljligt De mobila reservkraftverk som aumlr taumlnkta att anvaumlndas aumlr i storleksordningen 100 ndash 800 KVA vilket betyder att baringde lastuttaget och oumlverfoumlringsstraumlckan kommer att bli begraumlnsad Det verkliga elnaumltet kommer att ge en indikation paring hur det kan taumlnkas se ut i ett verkligt elnaumlt daumlr det reaktiva effektuttaget aumlr relativt litet och oumlverfoumlringsstraumlckan relativt laringng Eftersom de mobila reservkraftverken som aumlr taumlnkta att anvaumlndas aumlr relativt smaring effektmaumlssigt kommer de inte klara av de laster som farings i taumltorter om ett par naumltstationer kopplas samman De elnaumlt som kommer att ingaring i beraumlkningarna kommer daumlrfoumlr vara ett landsbygdsnaumlt daumlr belastningen aumlr laringg och utspridd oumlver ett stoumlrre geografiskt omraringde Det aumlr aumlven i landsbygd det aumlr mest intressant med reservkraft paring grund av avsaknaden av omkopplingsmoumljligheter Det elnaumlt som slutligen valdes i samraringd med Christer Eliasson naumltplanerare paring EON Elnaumlt var ett relativt nytt kabelnaumlt i Loumlnsboda (LBA) i nordoumlstra Skaringne daumlr EON Elnaumlt har foumlrberett ett par markstationer foumlr anslutning av mobil reservkraft (Eliasson 2006) Anledningen aumlr att belastningarna aumlr relativt smaring och foumlrdelade paring flera mindre transformatorstationer med litet stoumlrre inboumlrdes avstaringnd I ett saringdant naumlt som finns i LBA fack 4 kommer vinsten att bli stor om EON Elnaumlt endast behoumlver ansluta ett mobilt elverk istaumlllet foumlr sju Foumlr det utvalda kablade elnaumltet har beraumlkningar genomfoumlrts enligt den tidigare beskrivna beraumlkningsgaringngen Fraringn Facilplus har kartan med inritade ledningar och naumltstationer haumlmtas den visas i bilaga 4 Som kan ses paring kartan aumlr detta ett glesbyggdsomraringde med lite stoumlrre avstaringnd mellan naumltstationerna I bilaga 5 visas normalkopplingsschemat foumlr LBA fack 4 som tydligare visar hur naumltstationerna aumlr foumlrbundna med varandra I bilaga 6 visas det Excel-blad daumlr alla inparametrar som maringste anges i PSSE aumlr beraumlknade och sammanstaumlllda Naumlr beraumlkningen vaumll aumlr gjord i PSSE visas alla resultaten i de schematiska filerna se bilaga 7 Beraumlkningarna aumlr gjorda baringde foumlr elnaumltet saring som det ser ut i dag men aumlven paring samma elnaumlt daring all kabel ersatts med oisolerad samt isolerad luftledning med motsvarande ledningsarea Eftersom kapacitansen per kilometer aumlr i princip lika stor foumlr baringde oisolerad och isolerad luftledning kommer dessa anses vara likvaumlrdiga naumlr det gaumlller lednings reaktiva generering Baringda fallen har samma totala ledningslaumlngd vilken aumlr 6775 meter men som har naumlmnts tidigare skiljer luftledning sig aringt jaumlmfoumlrt med kabel daring det gaumlller generering av reaktiv effekt Resultatet presenteras i bild 84 nedan

33

LBA-fack 4

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90k

Va

r Kabel

Oisolerad luftledning

Isolerad luftledning

Bild 84 Reaktivt effektuttag i LBA ndash fack 4

Som kan ses i bild 84 ovan behoumlver generatorn endast generera knappt 20 kvar om det befintliga kabelnaumltet anvaumlnds vid topplast ty Velanders metod ger topplasten Vid laringglasttillfaumlllen exempelvis sommar skulle det reaktiva effektuttaget fraringn kunderna raumlcka till att taumlcka det reaktiva oumlverskottet fraringn kabeln Daumlrmed kan det haumlnda att vid vissa lasttillfaumlllen inte aumlr moumljligt att reservkraftsmata LBA fack 4 Skulle i staumlllet kabelnaumltet ersaumlttas med ett likvaumlrdigt luftledningsnaumlt kommer generatorn behoumlva generera drygt 80 kvar Anledningen till detta aumlr som sagts och visats tidigare att en kabel genererar avsevaumlrt mycket mer reaktiv effekt aumln en luftledning Skulle kablarna generera mer reaktiv effekt aumln vad kunderna foumlrbrukar skulle anlaumlggningen inte kunna anslutas till ett mobilt reservkraftverk Hade det daumlremot funnits reservelverk i laumlmplig storlek paring marknaden som hade kunnat undermagnetiseras och daumlr med att ta hand om det reaktiva oumlverskott som skapats av kablarna hade situationen varit en annan Som situationen aumlr i dag maringste en viss foumlrsiktighet tillaumlmpas daring lasten aumlr liten och oumlverfoumlringsstraumlckan aumlr lite laumlngre i ett kablat mellanspaumlnningsnaumltet Skulle daumlremot elnaumltet i LBA - fack 4 varit ett luftledningsnaumlt hade inte denna begraumlnsning funnits Sammanfattningsvis kan det i detta fall konstateras att det kablade elnaumltet aumlr att foumlredra framfoumlr mot luftledningsalternativet Laumlgre braumlnslekonsumtion samt moumljlighet till ett houmlgre aktivt effektuttag aumlr naringgra av foumlrdelarna

34

9 Ekonomisk jaumlmfoumlrelse Foumlr att faring en indikation paring hur det ekonomiska utslaget kommer att se ut daring ett mellanspaumlnningsnaumltet anvaumlnds foumlr oumlverfoumlring av reservkraft har ett raumlkneexempel staumlllts upp i det tidigare anvaumlnda elnaumltet LBA-fack 4 I exemplet har sju olika fall jaumlmfoumlrts med varandra dessa aumlr

bull Oisolerad luftledning utan reservkraft bull Oisolerad luftledning med reservkraft bull Isolerad luftledning utan reservkraft bull Isolerad luftledning med reservkraft bull Kabel utan reservkraft bull Kabel med reservkraft bull Befintlig luftledning som senare ersaumltts med kabel med reservkraft

Nedan visas en foumlrklaring till de parametrar som finns med i raumlkneexemplet Dessa aumlr uppdelade i fasta respektive roumlrliga kostnader vilka summeras ihop foumlr respektive fall De fasta kostnaderna aumlr summan av de aringrliga kapital- och underharingllskostnaderna medan de roumlrliga kostnaderna aumlr kostnader foumlr reservkraft samt avbrottsersaumlttning Dessa aumlr direkt beroende av det aktuella elnaumltets avbrotts- respektive felfrekvens I denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse har alla administrativa kostnader foumlrsummats och ingen haumlnsyn har tagits till hur varumaumlrket skadas av t ex laringnga elavbrott

91 Foumlrklaring till den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen

911 Fasta kostnader

Investeringskostnad per km Investeringskostnaden avser endast mellanspaumlnningsnaumltet vilken varierar mellan olika ledningstyper Kostnaderna aumlr haumlmtade ifraringn EBR (P1) 2006 I det verkliga elnaumltet (LBA) minskar ledningsarean laumlngre ut vilket det inte kommer tas naringgon haumlnsyn till i den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen daumlr samma area har anvaumlnts till hela straumlckan Anledningen till detta aumlr att kostnaden foumlr att garing upp eller ner ett steg i area foumlr respektive ledningstyp aumlr relativt liten Alla beraumlkningar har daumlrfoumlr gjorts foumlr en representativ ledningsarea 95 mm2 Total investeringskostnad Denna visar den totala investeringskostnaden foumlr hela ledningsstraumlckan det vill saumlga kostnaden per kilometer ledning garingnger det verkliga elnaumltets laumlngd (LBA) Kapitalkostnad Investeringskostnaden som goumlrs i ett elnaumlt genererar en kostnad foumlr det kapital som aumlr investerat EON Elnaumlt tillaumlmpar en kalkylraumlnta paring 8 procent

35

Aringrlig kostnad EON Elnaumlt skriver av sina anlaumlggningar paring 40 aringr vilket ger en aringrlig kostnad genom att dela investeringskostnaden med avskrivningstiden Underharingllskostnad Underharingllskostnaden foumlr baringde oisolerad - och isolerad luftledning aumlr satt till 2 procent av investeringskostanden Foumlr jordkabel aumlr den satt till 02 procent Summa fast aringrlig kostnad Denna kostnad visar vad den aringrliga fasta kostnaden kommer vara foumlr ett elnaumlt Denna inkluderar saringledes enbart avskrivningar och underharingllskostnader

912 Roumlrliga kostnader

Avbrottsfrekvens Denna beskriver hur maringnga avbrott en viss ledningstyp har per aringr och per 100 km ledning Foumlr oisolerad luftledning aumlr antalet fel uppdelat i kvarstaringende- respektive oumlvergaringende fel Kvarstaringende fel betyder att felet maringste aringtgaumlrdas fysiskt och behoumlver sektioneras bort foumlr reparation De kvarstaringende felen aumlr 2 stycken per aringr och 100 km ledning (Roos 2005) Oumlvergaringende fel kan exempelvis vara en aringterinkoppling som orsakats av ett traumld som stoumltt till en ledning vid blaringsigt vaumlder Eftersom de oumlvergaringende felen aumlr kortvariga kommer det aldrig bli aktuellt att ansluta reservkraft i samband med dessa fel Daumlrmed tas dessa fel inte med i avbrottsfrekvensen Foumlr isolerad luftledning har de kvarstaringende felen satts till tvaring tredjedelar av avbrottsfrekvensen foumlr oisolerad luftledning (Kristiansson 2006) Foumlr kabel aumlr antalet fel uppdelade i inre fel i kabeln t ex treeing och fel som aumlr orsakade paring grund av yttre aringverkan t ex graumlvskador Eftersom baringda typerna av fel kommer resultera i ett avbrott i elleveransen summeras dessa till en gemensam avbrottsfrekvens foumlr kabel Inre fel aumlr satt till 02 och yttre fel aumlr satt 04 vilket betyder att den gemensamma avbrottsfrekvensen aumlr satt till 06 fel per aringr och 100 km kabel (Roos 2005) Felfrekvens Felfrekvensen aumlr framtagen paring foumlljande saumltt samtliga kunder som drabbats av mellanspaumlnningsfel laumlngre aumln tre minuter hos Svensk Energis medlemsfoumlretag dvs DARWin rapporterade under 2004 har tagits fram Av dessa har 75 procent ansetts kunna haumlnfoumlras till landsbygdselnaumlt Ur denna aringterstaringende stora volym har de mellanspaumlnningsfel som orsakat utebliven elleverans i tidsintervallen 12-lt24 samt gt=24 timmar sorterats ut Antalet fel som oumlverstiger 24 timmar oavsett laumlngd aumlr saring faring att de har summerats i en enda grupp Genom att dividera summan utsorterade fel med samtliga fel erharinglls felfrekvensen foumlr respektive tidsintervall Som kan ses i raumlkneexemplet i bilaga 8 aumlr dessa mycket smaring

36

Avbrottsersaumlttning Avbrottskostnaden foumlr respektive tidsintervall aumlr tagen fraringn den tabell 21 i denna rapport Foumlr att baumlttre avspegla den verkliga bilden i LBA fack 4 har 50 av de 60 kunderna placerats i kategorin smaringhus 16 A och resterande 10 kunder i gruppen smaringhus 20 A Driftkostnad reservelverk och fast kostnad elverk Dessa kostnader aumlr tagna fraringn EON Elnaumlts egen utredning om reservkraftberedskap (NUT 051016-001) Baringda kostnadsposterna avser hyra av reservelverk som ansluts paring traditionellt saumltt det vill saumlga ett reservelverk till varje naumltstation I denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse har driftkostnaden antagits vara den samma daring ett mobilt reservkraftverk anvaumlnds och elenergin oumlverfoumlrs i mellanspaumlnningsnaumltet Den fasta kostnaden antas daumlremot vara en femtedel saring stor daring ett reservelverk i snitt antas kunna foumlrsoumlrja fem naumltstationer daring elenergin oumlverfoumlrs i mellanspaumlnningsnaumltet Drifttimmar felkategori Drifttimmarna avser de antal timmar som reservelverken aumlr i drift vid respektive felkategori Dessa drifttimmar aumlr uppskattade till en genomsnittligt rimlig tidsperiod Uppskattningen aumlr gjord saring att reservelverket har anslutits och boumlrjat leverera elenergi i snitt tvaring till fyra timmar innan naringgon kund har varit spaumlnningsloumls i 12 timmar Naumlr vaumll kunderna faringtt tillbaka elleveransen med hjaumllp av ett reservkraftverk kommer inte det skadade elnaumltet behoumlva aringterstaumlllas i funktionsdugligt skick snarast moumljligt Kopplas daumlremot inte ett reservelverk in och aringterupptar elleveransen maringste elnaumltet aringterstaumlllas till funktionsdugligt skick snarast Daumlrmed antas det att tiden foumlr aringterstaumlllning kommer vara laumlngre om inte ett reservkraftverk ansluts Paring grund av ovanstaringende resonemang anses reservelverkets drifttid i snitt vara laumlngre aumln den avbrottstid som farings om inte reservelverket anslutits Drifttimmarna aumlr bestaumlmda saring att reservelverket i snitt boumlrjar leverera elenergi 9 timmar efter felet uppkom och aumlr daumlrefter i drift hela tidsperioden i respektive felfrekvens det vill saumlga efter 12 respektive 24 timmar Antal fel per aringr som oumlverstiger 12 h i LBA - fack 4 Denna aumlr beraumlknad paring foumlljande saumltt

( )2412100

FFLL

AF +sdotsdot

aringr

st (91)

daumlr AF Avbrottsfrekvensen foumlr luftledning respektive kabel (st100kmaringr) LL Ledningslaumlngden avser LBA - fack 4 (km) F12 Felfrekvensen efter 12 h vid mellanspaumlnningsfel enligt Darwin

driftstoumlrningsstatistik 2004 Svensk Energi F24 Felfrekvensen efter 24 h vid mellanspaumlnningsfel enligt Darwin

driftstoumlrningsstatistik 2004 Svensk Energi

37

Avbrottskostnad Avbrottskostnaden avser den kostnad som uppstaringr pga fel i mellanspaumlnningsnaumltet varje aringr I alternativet utan reservkraft uppstaringr kostnaden genom avbrottsersaumlttning till de kunder som drabbats av elavbrott laumlngre aumln 12 timmar I alternativet med reservkraft uppstaringr kostnaden genom att reservkraft installeras och samtliga kunder aringterfaringr elleveransen Reservkraften som installeras har som sagts tidigare en fast och en roumlrlig kostand Avbrottskostnaden beraumlknas enligt nedan Utan reservelverk

( ) AKAFAFLL

AF sdotsdot+sdotsdotsdot 24241212100

(kraringr) (92)

Med reservelverk

( )

AKFKFFLL

AF

AKDKDTFDTFLL

AF

sdotsdot+sdotsdot

+sdotsdotsdot+sdotsdotsdot

)2412(100

24241212100 (kraringr) (93)

daumlr A12 avbrottskostnaden i LBA efter 12 h (kr) A24 avbrottskostnaden i LBA efter 24 h (kr) DK driftkostnad reservelverk (krh) AK antalet kunder i LBA (st) FK fast kostnad foumlr reservelverk per kund (kr) DT drifttid foumlr reservkraftverken (h)

913 Summa kostnader per aringr Denna kostnad aumlr framtagen genom att kostnaderna foumlr den fasta- och roumlrliga delen summerats Resultatet visar vilket av alternativen som aumlr det mest ekonomiskt gynnsamma

92 Resultat

Sjaumllva beraumlkningen aumlr gjord i Excel och visas i bilaga 8 I tabell 91 nedan visas en sammanstaumlllning av de fasta roumlrliga samt summa kostnader ifraringn den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen Beraumlkningen aumlr gjord foumlr sju stycken olika fall

1 Nybyggnation av oisolerad luftledning utan anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

2 Nybyggnation av oisolerad luftledning med anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

3 Nybyggnation av isolerad luftledning utan anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

4 Nybyggnation av isolerad luftledning med anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

38

5 Nybyggnation av jordkabelanlaumlggning utan anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

6 Nybyggnation av jordkabelanlaumlggning med anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

7 Befintlig avskriven luftledning staringr kvar 20 aringr foumlr att sedan ersaumlttas med jordkabel I detta fall foumlrlaumlngs avskrivningstiden med 20 aringr i foumlrharingllande till de sex tidigare fallen Reservkraft anvaumlnds vid oplanerade elavbrott under hela perioden

Tabell 91 Kostnadsjaumlmfoumlrelse Fasta kostnader

(kraringr)

Roumlrliga kostnader

(kraringr)

Summa kostnader

(kraringr)

Fall 1 54 200 2 54 202 Fall 2 54 200 5 54 205 Fall 3 64 300 2 64 302 Fall 4 64 300 4 64 304 Fall 5 48 400 1 48 401 Fall 6 48 400 2 48 402 Fall 7 39 900 3 39 903 Som kan ses i tabell 91 ovan aumlr de fasta kostnaderna avsevaumlrt mycket stoumlrre aumln de roumlrliga Anledningen till detta aumlr att andelen elavbrott som oumlverstiger 12 timmar aumlr utslaget paring 75 procent av alla elavbrott vilka daring blir vaumlldigt faring och orsakar daumlrmed smaring kostnader totalt sett Som kan ses i den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen aumlr det i dagslaumlget inte loumlnsamt i naringgot av fallen att anvaumlnda reservkraft vid oplanerade elavbrott Det ska dock poaumlngteras att efter 1 januari 2011 aumlr det inte laumlngre tillaringtet att oplanerade elavbrott oumlverstiger 24 timmar Landets naumltaumlgare kommer daring inte kunna jaumlmfoumlra kostnader foumlr t ex reservkraft med kostnader foumlr avbrottsersaumlttning De kommer istaumlllet att bli tvungna att hitta loumlsningar som undviker dessa laringngvariga elavbrott Reservkraft i mellanspaumlnningsnaumlt erbjuder en saringdan loumlsning Som kan ses i denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse aumlr det mest loumlnsamt att laringta befintlig avskriven luftledning staring kvar 20 aringr som sedan ersaumltts med kabel foumlljt av att direkt ersaumltta samma luftledning med kabel Baringda dessa alternativ foumlrutsaumltter att ledningen aumlr framdragen saring att det paring ett enkelt saumltt garingr att foumlrlaumlgga kabeln i marken Om inte saring aumlr fallet kommer detta kostnadsbilden se annorlunda ut Med denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse kan det till sist konstateras att det kommer bli dyrare att ansluta reservkraft till de kunder som drabbas av elavbrott laumlngre aumln 12 timmar aumln att betala ut avbrottsersaumlttning fram t o m 1 januari 2011 foumlr exemplet LBA fack 4

39

10 Slutsatser

101 Slutsatser

Innan ett mobilt reservkraftverk ansluts till ett lansbyggdselnaumlt aumlr det viktigt att kaumlnna till hur stor den reaktiva genereringen fraringn det aktuella elnaumltet aumlr Hur stort det reaktiva bidraget aumlr beror paring hur stor den kapacitiva genereringen aumlr i elnaumltet Denna aumlr framfoumlrallt beroende av kabelnaumltets laumlngd desto laumlngre ju stoumlrre blir den kapacitiva genereringen Skillnaden mellan luftledning och kabel aumlr i dessa sammanhang stora och det maringste tas i beaktande innan ett mobilt reservkraftverk ansluts En kabel genererar avsevaumlrt mycket mer reaktiv effekt aumln en luftledning oavsett om luftledningen aumlr isolerad eller inte Problemet som kan uppstaring i ett kabelnaumlt aumlr att kablarna genererar mer reaktiv effekt aumln vad de anslutna kunderna foumlrbrukar Detta aumlr inget problem saring laumlnge det finns ett oumlverliggande elnaumlt som kan ta hand om det reaktiva oumlverskottet Naumlr det oumlverliggande naumltet kopplas bort och ett mobilt reservkraftverk ansluts maringste detta ensamt kunna ta hand om ett eventuellt reaktivt oumlverskott Reservkraftverk som klarar att absorbera reaktiv effekt finns inte paring marknaden i dag Daumlrmed kommer inte ett mobilt reservkraftverk att kunna anslutas till ett elnaumlt som genererar mer reaktiv effekt aumln vad de anslutna kunderna foumlrbrukar Denna risk finns enbart i kablade elnaumlt daumlr oumlverfoumlringsstraumlckan aumlr laringng och lasten relativt laringg Det aumlr svaringrt att ange naringgon generell laumlngdbegraumlnsning men aumlr lasten saring laringg som 50 kW med effektfaktorn 085 kommer den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan vara mindre aumln tre kilometer Enligt den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen som aumlr gjord i rapporten kan det konstateras att det i-dagslaumlget aldrig aumlr loumlnsamt att ansluta reservkraftverk vid ett elavbrott i LBA fack 4 Anledning till detta aumlr att den avbrottsersaumlttningen som kunder har raumltt till som varit drabbade av ett elavbrott laumlngre aumln 12 timmar aumlr laumlgre aumln den kostnad som uppstaringr daring mobila reservelverk ansluts i vaumlntan paring att felet ska bli aringtgaumlrdat Fraringn och med den 1 januari 2011 kommer det dock inte vara tillaringtet att oplanerade elavbrott aumlr laumlngre aumln 24 timmar vilket goumlr att naumltaumlgarna senast vid denna tidpunkt maringste se till att dessa laringngvariga elavbrott undviks Detta goumlr att oumlverfoumlring av mobilreservkraft i mellanspaumlnningsnaumltet kan komma bli en intressant och anvaumlndbar teknik de naumlrmsta aringren foumlr landets alla naumltaumlgare Sammanfattningsvis kan slutsatserna sammanfattas i ett antal punkter

bull Laringnga kabellaumlngder tillsammans med relativt smaring effektuttag kan generera ett oumlverskott av reaktiv effekt

bull Det finns idag inget reservkraftverk paring marknaden som kan absorbera reaktiv effekt vilket kan komma att begraumlnsa den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan

bull Fram till och med den 1 januari 2011 aumlr det troligen inte loumlnsamt att ansluta reservkraft vid ett elavbrott

bull Fraringn och med den 1 januari 2011 kommer det inte laumlngre vara tillaringtet att oplanerade elavbrott oumlverstiger 24 timmar

40

bull Oumlverfoumlring av reservkraft i mellanspaumlnningsnaumltet kan komma bli en intressant och anvaumlndbar teknik i farmtiden

102 Fortsatt arbete

I denna rapport har det foumlrutsatts att selektiviteten och utloumlsningsvillkor i elnaumlten fungerar paring avsett vis Fortsatta studier inom detta omraringde kan vara att laumlgga in fel paring olika platser i det elnaumltet som ansluts till ett mobilt reservkraftsaggregat och paring saring vis kontrollera att utloumlsningsvillkor och selektivitet fungerar paring ett tillfredstaumlllande sett I denna rapport aumlr grundtanken att ett enda mobilt reservkraftverk ska foumlrsoumlrja en mindre grupp naumltstationer vid ett elavbrott En intressant utveckling skulle vara att titta paring hur olika kraftslag som t ex mobil reservkraft tillsammans med smaringskalig vindkraft skulle kunna samverka En samverkan mellan olika kraftslag skulle med stor sannolikhet skapa nya foumlrutsaumlttningar foumlr smaringskalig ouml-drift Ytterligare fraringgestaumlllningar som skulle behoumlva utredas aumlr hur elkvaliteacuten paringverkas i ett ouml-driftsnaumlt Haumlr skulle det vara intressant att se hur olika typer av kraftkaumlllor enskilt paringverkar elkvaliteacuten samt hur flera kraftkaumlllor som samverkar paringverkar elkvaliteacuten Naumlr mobila reservelverk ansluts i en naumltstation foumlr t ex underharingllsaringtgaumlrder goumlrs detta i princip uteslutande genom att spaumlnningen bryts under in- och urkopplingstiden Detta genererar tvaring planerade elavbrott som maringste aviseras till alla beroumlrda kunder Dessa planerade elavbrott skulle kunna undvikas om en fasningsutrustning anvaumlnts vid inkopplingen Paring detta saumltt skulle landets alla naumltaumlgare paring ett enkelt saumltt kunna goumlra t ex underharingllaringtgaumlrder utan att naringgra kunder behoumlver drabbas av elavbrott Detta aumlr ett omraringde som kaumlnns viktigt och borde utredas Vad som aumlven aumlr av intresse foumlr framtiden aumlr att ta fram riktlinjer foumlr hur mobil reservkraft i mellanspaumlnningsnaumlt ska hanteras Naringgon form av regelverk som branschen kan ta till sig och arbeta efter hade underlaumlttat anvaumlndandet inom detta omraringde

41

11 Referenser [1] Alfredsson Alf Cronqvist Anders (1996) ElkrafthandbokenElmaskiner [2] Andersson Leif Blomqvist Hans (1997) Elkraftsystem del 1 [3] Birkouml Thomas (2005) bilder paring olika typer av luftledning

httpwwwsofnetorgindexasplev=2593amptyp=1 adressen kontrollerad 2006-07-10

[4] Elektroskandia (2006) Bild paring en 3-ledare mellanspaumlnnings kabel

httpwwwelektroskandiasecatalogaspxcid=70amphid=969ampuid=4710amppid=21518pnlPDetails adressen kontrollerad 2006-07-10

[5] Elforsk (1995) EBR Mobila Reservkraftverk utgiven av Elforsk [6] Eliasson Christer (2006) EON Elnaumlt Sverige AB Lokalnaumltsplanerare

personligt samtal 2006-06-28 [7] Energimarknadsinspektionen (2006) Naumltanslutningar och avgifter

httpwwwenergimarknadsinspektionensetemplatesPage____44aspx adressen kontrollerad 2006-07-11

[8] Energimyndigheten (2005) Utveckling av naumltpriser 1 jan 1997 - 1 jan 2005

Publikationen tillgaumlnglig paring httpwwwstemseWEBSTEMEx01SwensfPageGenerator01OpenAgentampSearchType=2ampAll=True adressen kontrollerad 2006-08-02

[9] GENETECH (2006) Bild paring reservelverk

httpwwwgenetechseseprodmobilahtml adressen kontrollerad 2006-08-01

[10] Hagelin Carl-Goumlran (2006) ABB Reservkraft Vaumlsterarings personligt samtal

2006-07-25 [11] Hjalmar Peter (2005) Utredning om mobil reservkraft EON Elnaumlt

NUT-050524-021

42

[12] Johansson Jonas (2006) PhD Student IEA Lunds Tekniska Houmlgskola personligt samtal 2006-11-09

[13] Kristiansson Gert (2006) delprocessledare foumlr anlaumlggningsprojekt paring EON

Elnaumlt [14] Krynell Julius (2006) Reservkraftsansvarig EON Elnaumlt Sverige AB

personligt samtal 2006-08-11 [15] Lindahl Sture (2006) Professor IEA Lunds Tekniska Houmlgskola personligt

samtal 2006-11-09 [16] Melin Ulf (2006) EON Elnaumlt Sverige AB Kundansvarig paring

marknadsenheten personligt samtal 2006-08-18 [17] Onninens produktkatalog 2006) finns tillgaumlnglig paring

httpwwwonninensedownload184218cb10a83f43c2780001132Flik_2_Elnatsmaterielpdf adress kontrollerad 2006-08-15

[18] Petterson Aringke- Blomqvist Hans (1986) Elkraft teknisk handbok del 1

Allmaumln del [19] Regeringskansliet (2006) Nya regler om leveranssaumlkra elnaumlt

httpwwwregeringensesbd108a57260 adress kontrollerad 2006-06-08 [20] Roos Fredrik (2005) lic-avhandling Electricity Supply Reliability [21] Samuelsson Olof (2006) Docent IEA Lunds Tekniska Houmlgskola personligt

samtal 2006-08-23 [22] SCB (2002) Energiundersoumlkning foumlr jordbruket avseende 2002

httpw36scbsestatistikOVOV0020_dokumentEnergiundersokning_2002doc adress kontrollerad 2006-07-04

[23] Siemens PTI (2006) Information om PSSE

httpwwwpti-uscomptisoftwarepsseindexcfm adressen kontrollerad 2006-07-20

43

[24] Statens energimyndighet (2005) Erfarenheter efter Gudrun - Reservkraft prioritering och ouml-drift med reservkraft ER 200532 Publikationen finns tillgaumlnglig paring httpwwwstemseWEBSTEMEx01SwensfPageGenerator01OpenAgentampSearchType=2ampFuncParm1=11ampFuncParm2=1ampSearchString=gudrunampSearchStringFromDate=ampSearchStringToDate=ampAll=True adressen kontrollerad 2006-08-02

[25] Stenborg Bertil (1997) Elkraftsystem del 1 [26] Svenska Kraftnaumlt (2005a) Svenska Kraftnaumlts verksamhet

httpwwwsvksewebPageaspxid=2221 adress kontrollerad 2006-06-07 [27] Svenska Kraftnaumlt (2005b) Svenska Kraftnaumlts aringrsredovisning 2005

httpwwwsvksewebPageaspxid=5242 adress kontrollerad 2006-08-11

44

12 Appendix Bilaga 1 Eon elnaumlts indelning av olika kundkategorier med avseende paring Velanderkonstanter och effektfaktor Bilaga 2 Matlabkod som anvaumlnts till raumlkneexemplet vid jaumlmfoumlrelsen mellan luftledning och kabel Bilaga 3 Beraumlkning av inparametrar till PSSE foumlr det generella naumltet Bilaga 4 Geografiskt karta oumlver LBA fack 4 haumlmtade fraringn Facilplus Bilaga 5 Normalkopplingsschema LBA fack 4 Bilaga 6 Beraumlkning av inparametrar till PSSE foumlr det verkliga naumltet Bilaga 7 Resultaten fraringn beroumlkningen i det verkliga naumltet visat i en schemarisk bild Bilaga 8 Beraumlkningar gjorda foumlr den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen Bilaga 9 Tabell oumlver ABBs standardtransformatorer

V elander-konstant k1

V elander-kons tant k2

Foumlrbruknings-staumllletyp

U ppvaumlrm nings-kod

T ext D C O N ST1 D C O N ST2

C O SFI

B lank t O ALLM AumlN KU R VA 0000286 00133 09Industri ED M IN D R E IN DU STR IER M ED ELVAumlR M E 0000368 00497 092Industri EVL M IN D R E IN DU STR IER M ED ELVAumlR M E 0000368 00497 092Industri O M IN D R E IN DU STR IER U TAN ELVAumlR M E 000029 01017 085Industri U E M IN D R E IN DU STR IER U TAN ELVAumlR M E 000029 01017 085Industri VPA M IN D R E IN DU STR IER U TAN ELVAumlR M E 000029 01017 085Industri VPE M IN D R E IN DU STR IER M ED ELVAumlR M E 0000368 00497 092JO R D BR U K ED LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K EO LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K EVL LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K O LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K U E LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K VPA LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K VPE LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K VPJ LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09LG H M EO FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097LG H M U E FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093SH ED D IR EKTEL AumlLD R E AumlN ELAK 0000308 00111 098SH EO D IR EKTEL ELAK 0000408 00126 098SH EVL ELPAN N A KO N VER TER IN G 0000319 00187 096SH U E T YPKU R VO R R EN H U SH AringLLSEL 0000286 00133 09SH VPA VAumlR M EPU M P -FR AringN LU FT (V ID LAringG A T EM P N YT TJAS EJ ELVAumlR M E) 0000384 00164 093SH VPE VAumlR M EPU M P -U TELU FT M ED ELV (V ID LAringG A TEM P N YTT JAS ELVAumlR M E) 0000536 00161 097SH VPJ VAumlR M EPU M P - YTJO R D (O M VP EJ KLAR AR VAumlR M EN N YT TJAS EJ ELVAumlR M E) 0000314 00144 093Ouml VR ED O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - M ED ELVAumlR M E 0000402 00286 096Ouml VR EVL O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09Ouml VR O O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09Ouml VR U E O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09Ouml VR VPA O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09FAST Blank t ALLM AumlN KU R VA 0000286 00133 09FAST ED FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097FAST EO FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097FAST EVL FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097FAST O FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST O FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST U E FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST VPA FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST VPE FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097

I SAP IS-U

Bilaga 1 Indelning av kundkategorier

Bilaga 1 forts Velander-konstant k1

Velander-konstant k2

Foumlrbruknings-staumllletyp

Uppvaumlrmnings-kod

Text DCONST1 DCONST2

COSFI

FAST VPJ FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093KOLL Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09KOLL ED FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL EO FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL EVL FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL UE FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093KOLL VPA FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093KOLL VPE FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL VPJ FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093GBEL Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09OMAumlT Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09MAST Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09TILLF Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09TILLF ED DIREKTEL AumlLDRE AumlN ELAK 0000308 00111 098TILLF EO ELPANNA KONVERTERING 0000319 00187 096TILLF EVL ELPANNA KONVERTERING 0000319 00187 096TILLF O TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF UE TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF VPA TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF VPE TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF VPJ TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09HAND ED KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND EO KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND EVL KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND O KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND UE KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND VPA KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND VPE KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND VPJ KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09FH ED SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH EO SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH EVL SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH O SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH UE SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH VPA SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH VPE SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH VPJ SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098

I SAP IS-U

Bilaga 2 Matlabkod kabel u=11000 Langd=10 area=95 L=031 induktans [mHkm] fi=318 cos fi=085 ra=28264 resistiviteten i msp-kablen (AL) [ohmmm^2km] C=03310^-6kapacitansen i en 95mm^2 12 kV kabel Ericssons kabelhandbok R=(raarea)Langd ledar resistansen i punkten [ohm] Ericssons kabelhandbok XL=2pi50L10^-3Langd induktiva reaktansen i punkten [ohmkm] Ericssons kabelhandbok Qc2=2pi50(C2)u^2Langd kapacitansen som skapas i halva msp-kabeln [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 30 P=(5010^3) Aktivt effekt i punkten 5 [W] S=Pcos((fipi)180)skenbar effekt i punkten 5 [VA] Q=(S^2-P^2)^(12)reaktiv effekt i punkten 5 [VAr] Pf=R(Pu)^2+R((Q-Qc2)u)^2 Foumlrlust av aktiv effekt i hsp-kabel [W] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 31 Qf=XL(Pu)^2+XL((Q-Qc2)u)^2-(2Qc2) Foumlrlust av reaktiv effekt i msp-kabel [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 33 QnettoKabel=Q+Qf Luftledning Lluft=1085 XLluft=2pi50Lluft10^-3Langd Cluft=000910^-6 Qc2luft=2pi50(Cluft2)u^2Langd kapcitansen som skapas i halva hsp-luftledningen [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 30 PfLuft=R(Pu)^2+R((Q-Qc2luft)u)^2 Foumlrlust av aktiv effekt i hsp-kabel [W] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 31 QfLuft=XLluft(Pu)^2+XLluft((Q-Qc2luft)u)^2-(2Qc2luft) Foumlrlust av reaktiv effekt i hsp-kabel [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 33 QnettoLuft=Q+QfLuft

Ubas (kV) 11Sbas (MVA) 10

Kabel AXKJ 39525

Laumlngd=2 km Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 2 064 031 0194779 00000003 00001885 00528926 00160974 00022808

Laumlngd=4 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 4 128 031 0389557 00000003 0000377 01057851 00321948 00045616

Laumlngd=6 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 6 192 031 0584336 00000003 00005655 01586777 00482923 00068424

Laumlngd=8 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 8 256 031 0779115 00000003 0000754 02115702 00643897 00091232

Laumlngd=10 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 10 32 031 0973894 00000003 00009425 02644628 00804871 0011404

Luftledning FeAl 99

Laumlngd=2 km Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 2 0672 1126 0707487 61E-09 3833E-06 00555372 005847 4638E-05

Laumlngd=4 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 4 1344 1126 1414973 61E-09 7665E-06 01110744 01169399 9275E-05

Laumlngd=6 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 6 2016 1126 212246 61E-09 115E-05 01666116 01754099 00001391

Laumlngd=8 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 8 2688 1126 2829947 61E-09 1533E-05 02221488 02338799 00001855

Laumlngd=10 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 10 336 1126 3537433 61E-09 1916E-05 0277686 02923499 00002319

Bilaga 3 Generellt naumlt

Bilaga 3 forts

Transformatorer

Maumlrkeffekt (MVA) Kopplingsart Maumlrksp (kV) er () ex () ez () R (ohm) X (ohm) R (pu) X (pu)

1 [MATSTAT_LSP04200] 2 [MATSTAT_MSP11000] 08 Dyn 11 11 0 52 52 0 7865 0 0653 [MOTSTAT_MSP11000] 4 [MOTSTAT_LSP04200] 02 Dyn 11 11 0 38 38 0 2299 0 19

Belastningar

P (MW) Q (Mvar) (effekfaktor = 085) Detta aumlr baumlsta scenario005 003101 0062015 0093

Bilaga 4 Geografisk karta oumlver LBA fack 4 haumlmtad fraringn Facilplus

Naumltstationer kopplade till mobilt reservkraftverk

500 m

Foumlrdelningsstation (LBA)

Placering och anslutning av mobilt reservelverk

Bilaga 5 Normalkopplingsschema LBA fack 4

Bilaga 6 Verkligt naumlt

Ubas (kV) 11Sbas (MVA) 10

Ledningar (kabel) En-ledare triangel

Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [LBA-097_MSP 11000] 3 [LBA-049_MSP 11000] AXCEL 39525 202 06464 031 01967265 00000003 0000190381 00534215 00162584 0002303604 3 [LBA-049_MSP 11000] 4 [LBA-050_MSP 11000] AXCEL 39525 183 05856 031 01782226 00000003 0000172473 00483967 00147291 0002086929 4 [LBA-050_MSP 11000] 5 [LBA-070_MSP 11000] AXCEL 32510 076 0912 038 00907292 000000019 453646E-05 00753719 00074983 0000548912 5 [LBA-070_MSP 11000] 6 [LBA-093_MSP 11000] AXCEL 15016 0745 0477545 041 00959599 000000023 538312E-05 00394665 00079306 0000651357 6 [LBA-093_MSP 11000] 7 [LBA-098_MAP 11000] AXCEL 32510 076 0912 038 00907292 000000019 453646E-05 00753719 00074983 0000548912 7 [LBA-098_MAP 11000] 8 [LBA-053_MSP 11000] AXCEL 32510 066 0792 038 00787911 000000019 393956E-05 00654545 00065117 0000476686

6775

LBA -Fack 4 Luftledning

Ledningar (Luftldning) Fasplacering horisontell

Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu) 2 [LBA-097_MSP 11000] 3 [LBA-049_MSP 11000] FeAl 99 202 067872 1126 07145615 61E-09 387107E-06 00560926 00590547 4684E-05 3 [LBA-049_MSP 11000] 4 [LBA-050_MSP 11000] FeAl 99 183 061488 1126 06473503 61E-09 350696E-06 00508165 00535 424342E-05 4 [LBA-050_MSP 11000] 5 [LBA-070_MSP 11000] FeAl 31 076 08132 1173 02800667 61E-09 145644E-06 00672066 0023146 17623E-05 5 [LBA-070_MSP 11000] 6 [LBA-093_MSP 11000] FeAl 49 0745 049915 1173 02745391 61E-09 14277E-06 00412521 00226892 172751E-05 6 [LBA-093_MSP 11000] 7 [LBA-098_MAP 11000] FeAl 31 076 08132 1173 02800667 61E-09 145644E-06 00672066 0023146 17623E-05 7 [LBA-098_MAP 11000] 8 [LBA-053_MSP 11000] FeAl 31 066 07062 1173 02432158 61E-09 126481E-06 00583636 00201005 153041E-05

6775

Bilaga 6 forts

Transformatorer

Maumlrkeffekt (MVA) Kopplingsart Maumlrksp (kV) er () ex () ez () R (ohm) X (ohm) R (pu) X (pu)

1 [LBA-097_LSP 04200] 2 [LBA-097_MSP 11000] 0315 Dyn 11 11 114 412 4274809937 438 1583 036 131 3 [LBA-049_MSP 11000] 301 [LBA-049_LSP 04200] 01 Dyn 11 11 145 373 4001924537 17545 45133 145 373 4 [LBA-050_MSP 11000] 401 [LBA-050_LSP 04000] 02 Dyn 11 11 13 378 3997299088 7865 22869 065 189 5 [LBA-070_MSP 11000] 501 [LBA-070_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 6 [LBA-093_MSP 11000] 601 [LBA-093_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 7 [LBA-098_MAP 11000] 701 [LBA-098_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 8 [LBA-053_MSP 11000] 801 [LBA-053_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668

Belastningar

P (MW) Q (Mvar) Antal kunder (st)

LBA-097 00108 00044 6LBA-049 00497 0025 14LBA-050 00587 00232 15LBA-070 00356 00103 7LBA-093 00061 00029 2LBA-098 00127 00036 7LBA-053 00299 00063 9

Totalt 02035 00757 60

Bilaga 7 Resultaten fraringn det verkliga elnaumltet

Bilaga 7 forts

Laumlngd LBA (km) 667 Avskrivningstid led (aringr) 40 Avskrivningstid ledning (aringr) 60Antal kunder (st) 60

Luftledning (blank) Luftledning (belagd) KabelUtan reservkraft Med reservkraft Utan reservkraft Med reservkraft Utan reservkraft Med reservkraft Luft 20aringr+ kabel 40 aringr

Fasta kostnader

Investeringskostnad per km (krkm) (mellanspaumlnningsnaumltet) 173000 173000 205000 205000 250000 250000 250000Total investeringskostnad (kr) 1153910 1153910 1367350 1367350 1667500 1667500 1667500Kapitalkostnad 8 92313 92313 109388 109388 133400 133400 133400Aringrlig kostnad (kr) 31156 31156 36918 36918 45023 45023 30015

Underharingllskostnad (kraringr) 230782 230782 27347 27347 3335 3335 9916

Summa fast aringrlig kostnad (kraringr) 54234 54234 64265 64265 48358 48358 39931

Roumlrliga kostnader Avbrottsfrekvens (antal fel(100 km aringr)) 2 2 1333333333 1333333333 06 06 1066666667

F 12 (felfrekvens efter 12 timmar) 0000162 0000162 0000162 0000162F 24 (felfrekvens efter 24 timmar) 0000083 0000083 0000083 0000083F 48 (felfrekvens efter 48 timmar) 0000000 0000000 0000000 0000000F 72 (felfrekvens efter 72 timmar) 0000000 0000000 0000000 0000000

Avbrottsersaumlttning efter 12 timmar (krkund) 800 800 800 800Avbrottsersaumlttning efter 24 timmar (krkund) 1765 1765 1765 1765Avbrottsersaumlttning efter 48 timmar (krkund) 2719 2719 2719 2719Avbrottsersaumlttning efter 72 timmar (krkund) 4007 4007 4007 4007

Driftskostnad reservelverktimme och kund (krh) 625 625 625 625Fast kostnad elverk (transport osv) (krkund) 1320 1320 1320 1320

Drift timmar felkategori F 12 (h) 15 15 15 15Drift timmar felkategori F 24 (h) 36 36 36 36Drift timmar felkategori F 48 (h) 60 60 60 60Drift timmar felkategori F 72 (h) 100 100 100 100

Antalet fel per aringr som oumlverstiger 12 h i LBA-fack 4 (staringr) 000003 000002 000001Avbrottskostnad (kraringr) 221 531 148 354 066 223 283

Summa kostnader per aringr (kraringr) 5423598 5423908 6426693 6426899 4835816 4835973 3993390

Bilaga 8 Ekonomi

Bilaga 8 forts

DARWin driftstoumlrningsstatistik 2004 Svensk energi

12 kV 24 kV SummaSumma (75)Totalt antal drabbade kunder lt 3 min (st) 2640403 1011406 3651809 2738857Totalt antal fel lt 3 min (st) 2827 13923 16750

Totalt antal drabbade kunder 12 - lt 24 h (st) 383 61 444Totalt antal drabbade kunder gt 24 h (st) 200 28 228

Andel drabbade kunder 12 - lt 24 h 162E-04Andel drabbade kunder gt 24 h 832E-05

Andel drabbade kunder 12 - lt 24 h () 00122Andel drabbade kunder gt 24 h () 00062

Antal drabbade kunder per MSP fel lt 3minl (st) 21802

Bilaga 9 ABBs standardtransformatorer

22

6 Transformatorer Transformatorer kan ur elektrisk synvinkel ses som en resistans R och en reaktans X paring samma saumltt som en ledning Foumlr att beraumlkna transformators resistans och reaktans behoumlvs uppgifter om de procentuella resistans respektive reaktansspaumlnningsfallet er ex Dessa kan enkelt tas fram foumlr en specifik transformator i t ex Facilplus spatialE som aumlr EON Elnaumlts naumltinformationssystem Oumlnskas daumlremot generella vaumlrden foumlr en transformator kan ABBs tabell foumlr standardtransformatorer anvaumlndas vilken visas i bilaga 9 I ABBs tabell aumlr endast den procentuella kortslutningsspaumlnningen ek given och den beraumlknas enligt samband 61 nedan

22xrk eee += [ ] (61)

Anledningen till att endast ek aumlr angiven aumlr att procentuella kortslutningsresistansen er alltid aumlr relativt liten i foumlrharingllande till procentuella kortslutningsreaktansen ex och daring goumlrs ofta approximationen er = 0 vilket ger ex asymp ek Foumlr att sedan beraumlkna kortslutningsresistansen RT och kortslutningsreaktansen XT anvaumlnder man sambanden 62 och 63 nedan (Petterson och Blomqvist 1986)

n

nrT

S

UeR

2

100sdot= [ ]Ω (62)

n

nxT

S

UeX

2

100sdot= [ ]Ω (63)

daumlr Un den huvudspaumlnning som transformatorresistansen haumlnfoumlrs till kV Sn transformatorns maumlrkeffekt MVA

62 Foumlrluster i en transformator

En distributionstransformator ger upphov till tre olika typer av foumlrluster

bull Tomgaringngsfoumlrluster ][WPtomgaringng bull Belastningsfoumlrluster ][WPbelastning bull Reaktiva foumlrluster [var]foumlrlustQ

Dessa foumlrluster beskrivs under respektive rubrik nedan

621 Tomgaringngsfoumlrluster

Tomgaringngsfoumlrlusterna i en transformator aumlr helt oberoende av den anslutna lasten Dessa beror istaumlllet helt paring transformatorns storlek desto stoumlrre transformator desto stoumlrre tomgaringngsfoumlrluster En tillaumlmpbar tumregel aumlr att tomgaringngsfoumlrlusterna aumlr i storleksordningen 02 procent utav transformatorns maumlrkeffekt (Lindahl 2006) Foumlr en transformator med maumlrkeffekten 200 kVA kommer saringledes tomgaringngsfoumlrlusterna vara

23

WPtomgaringng 4002000000020 =sdot=

Tomgaringngsfoumlrlusterna aumlr saring smaring i foumlrharingllande till transformatorns maumlrkeffekt att de i maringnga sammanhang antas vara foumlrsumbara

622 Belastningsfoumlrluster

Belastningsfoumlrlusterna i en transformator beror av hur stor belastningsgraden aumlr En tumregel aumlr att vid full last aumlr belastningsfoumlrlusterna i storleksordningen 1 procent av transformatorns maumlrkeffekt (Lindahl 2006) Foumlr en transformator med maumlrkeffekten 200 kVA kommer saringledes belastningsfoumlrlusterna att vara

WPbelastning 2000200000010 =sdot=

Aumlven belastningsfoumlrlusterna aumlr foumlrharingllandevis smaring jaumlmfoumlrt med transformatorns maumlrkeffekt Som har naumlmnts tidigare goumlrs ibland approximationen ex asymp ek och er = 0 vilket betyder att ingen haumlnsyn tas till de aktiva foumlrlusterna utan enbart till de reaktiva foumlrlusterna

623 Reaktiva foumlrluster

De stoumlrsta och inte foumlrsumbara foumlrlusterna i en transformator aumlr de reaktiva foumlrlusterna Naumlr dessa foumlrluster beraumlknas antas tomgaringngsfoumlrlusterna vara foumlrsumbara och att transformatorn aumlr fullt belastad Belastningsfoumlrlusterna antas vara 1 procent utav transformatorns maumlrkeffekt vilket ger en foumlrlust paring 2000 W enligt tidigare beraumlkning Foumlr att kunna beraumlkna de reaktiva foumlrlusterna foumlr en 200 kVA transformator behoumlvs uppgifter om re och xe Dessa aumlr haumlmtade fraringn en standard 200 kVA transformator hos EON Elnaumlt

Foumlrharingllandet ggre

e

r

x 331783

asymp= visar sedan hur stora de reaktiva foumlrlusterna aumlr i

foumlrharingllande till de aktiva foumlrlusterna I detta fall aumlr de reaktiva foumlrlusterna cirka tre garingnger stoumlrre aumln de aktiva foumlrlusterna De reaktiva foumlrlusterna i en 200 kVA transformator aumlr daumlrmed i storleksordningen

var600020003 kQ foumlrlust =sdotasymp Detta betyder att den reaktiva foumlrlusten i en 200 kVA transformator aumlr cirka 3 procent av dess maumlrkeffekt (Johansson 2006)

24

7 Det mobila reservkraftverket De mobila reservkraftverk som aumlr taumlnkta att anvaumlndas i mellanspaumlnningsnaumltet aumlr i storleksordningen 100-800 kVA daumlr de flesta aumlr utrustade med en synkrongenerator Teoretiskt innebaumlr detta bland annat att generatorns foumlrmaringga att producera alternativt konsumera reaktiv effekt kan styras Ska generatorn leverera reaktiv effekt till elnaumltet ska I m gt Im0 och kallas daring foumlr oumlvermagnetiserad medan om den ska konsumera reaktiv effekt ska I m lt Im0 och kallas daring foumlr undermagnetiserad Rent praktiskt styrs magnetiseringsstroumlmmen av generatorns spaumlnningsregulator som i sin tur maumlter naumltspaumlnningen (Alfredsson och Cronqvist 1996) Ses detta ur en teoretisk synvinkel bestaumlms magnetiseringsbehovet av sambandet 71 nedan

0m

m

n

r

I

I

U

E= (71)

daumlr Er inducerad emk (fas till jord) V Un generatorns maumlrkspaumlnning V I bild 71 visas ovanstaringende storheter i en schematisk bild oumlver en synkrongenerator

Bild 71 Schematisk bild oumlver en synkrongenerator

Den aktiva effekten P i en synkronmaskin paringverkas inte av aumlndringar som t ex naumltspaumlnningsvariationer eller variationer av emkn utan bestaumlms av den mekaniska axeleffekten som motorn levererar Den aktiva effekten beraumlknas med hjaumllp av samband 72 nedan

d

fr

X

UEP

Θsdotsdotsdot=

sin3 [ ]W (72)

Som tidigare naumlmnts kommer den inducerade emkn Er att foumlraumlndras daring magnetiseringsstroumlmmen Im varieras Foumlr att foumlrhindra att den aktiva effekten P foumlraumlndras samtidigt som magnetiseringsstroumlmmen Im varieras kommer samtidigt belastningsvinkeln Θ att aumlndras

25

Naumlr det gaumlller den reaktiva effekten Q saring aumlr den vid en konstant naumltspaumlnning till stor del beroende av den inducerade emk Er men aumlven till en mindre del av den aktiva effektens storlek Denna ger upphov till en del av den reaktiva spaumlnningen (XdIa) vilken svarar direkt mot den aktiva stroumlmmen Iacosφ och denna kraumlver en viss reaktiv effekt Den reaktiva effekten beraumlknas genom samband 73 nedan

d

fr

d

f

X

UE

X

UQ

Θsdotsdotsdotminus

sdot=

cos33 2

[ ]var (73)

daumlr Qlt0 oumlvermagnetisering Qgt0 undermagnetisering Foumlr att se hur alla storheter haumlnger samman visas tvaring olika visardiagram i bild 72 ett foumlr oumlvermagnetisering och ett foumlr undermagnetisering I baringda visardiagrammen aumlr statorstroumlmmen Ia riktstorhet (Alfredsson och Cronqvist 1996)

Bild 72 Visardiagram foumlr oumlver- respektive undermagnetisering

Foumlr en synkrongenerator finns det ett antal begraumlnsningar naumlr det gaumlller dess foumlrmaringga att producera och konsumera effekt Dessa begraumlnsningar aumlr naturligtvis vaumlsentliga att kaumlnna till innan ett reservelverk kopplas in och ensamt ska foumlrse en anlaumlggning med elenergi Naumlr det gaumlller synkrongeneratorer finns det fyra stabilitetsgraumlnser som generatorn maringste haringlla sig inom foumlr att generatorn ska fungera paring avsett vis (Samuelsson 2006) De fyra stabilitetsgraumlnserna aumlr

1 Rotorns uppvaumlrmningsgraumlns bestaumlmmer |E|max 2 Statorns uppvaumlrmningsgraumlns bestaumlmmer |S|max och |IA|max 3 Motorns maximala axeleffekt bestaumlmmer Pmax 4 Generatorns laumlgsta magnetisering bestaumlmmer |E|min

Foumlr att aringskaringdliggoumlra hur ovanstaringende stabilitetsgraumlnser paringverkar generatorns effektgraumlnser har dessa ritats in i ett saring kallat kapabilitetsdiagram Detta visas i bild 73 nedan

26

Bild 73 Kapabilitetsdiagram foumlr en synkrongenerator

I bild 73 ovan visar den markerade ytan arbetsomraringdet foumlr generatorn Begraumlnsningslinjerna ett och tvaring aumlr satta foumlr att inte temperaturen i rotor respektive stator ska bli foumlr houmlga och foumlrstoumlra generatorn Som kan ses i bild 73 ovan begraumlnsar dessa baringde generatorns moumljlighet till att leverera aktiv respektive reaktiv effekt samt att absorbera reaktiv effekt utanfoumlr det markerade omraringdet Skaumlrningspunkten mellan begraumlnsningslinje ett och tvaring anger normalt generatorns maumlrkdriftdata naumlr det gaumlller levererad aktiv- och reaktiv effekt Anledningen aumlr att dessa baringda linjers skaumlrningspunkt motsvarar ett optimum foumlr levererad aktiv- och reaktiv effekt Begraumlnsningslinje tre markerar den maximala aktiva effekt motorn kan laumlmna paring axeln som sammankopplar motor och generator Den fjaumlrde och sista begraumlnsningslinjen visar generatorns laumlgsta magnetisering foumlr att kunna fasas paring elnaumltet Aumlr magnetiseringen laumlgre riskeras ett saring kallat ur fas-fall farings vilket betyder att generatorn inte kommer arbeta vid samma faslaumlge som det elnaumlt den ansluts till Arbetar inte generatorn vid samma faslaumlge som elnaumltet maringste den kopplas bort och kommer saringledes inte att tillfoumlra naringgon elenergi till det anslutna elnaumltet vilket aumlr dess normala uppgift Naumlr ett mobilt reservkraftverk ansluts till ett elnaumlt och ensamt ska foumlrse anlaumlggningen med elenergi aumlr det viktigt att den aktiva och reaktiva effekten aldrig kommer utanfoumlr det markerade omraringdet i bild 73 Skulle detta haumlnda kommer med stoumlrsta sannolikhet reservkraftverkets effektskydd loumlsa ut med resultatet att elleveransen upphoumlr omedelbart ABB som aumlr en av landets ledande tillverkare av reservkraftverk har ett stoumlrre utbud av olika storlekar och modeller men anvaumlnder enbart synkrongeneratorer fraringn Stamford Dessa generatorer aumlr inte konstruerade foumlr att kunna absorbera reaktiv effekt De generatorer som levereras med reservkraftverken fraringn ABB i dag kan alltsaring

27

enbart arbeta med induktiva laster vilket betyder att ledningen inte faringr generera mer reaktiv effekt aumln vad lasten konsumerar (Hagelin 2006) Detta kommer saringledes att bli viktigt att taumlnka paring naumlr en liten last tillsammans med en laumlngre mellanspaumlnningskabel ansluts till ett reservkraftverk och ensamt ska foumlrse anlaumlggningen med elenergi Skulle kabeln generera mer reaktiv effekt aumln vad kunderna foumlrbrukar innebaumlr det att generatorn hamnar i den nedre halvan i bild 73 vilket innebaumlr att generatorn maringste konsumera reaktiv effekt Detta betyder att laringnga mellanspaumlnningskablar tillsammans med smaring effektuttag kommer bli en begraumlnsande faktor vid oumlverfoumlring av reservkraft i mellanspaumlnningelnaumltet

28

8 Beraumlkning av effektbehov och ledningslaumlngd Foumlr att faring en uppfattning om hur laringnga straumlckor elenergin fraringn reservkraftverken kan oumlverfoumlras presenteras i detta kapitel tvaring olika fall dels ett generellt dels ett verkligt naumlt Anledningen till att denna uppdelning aumlr gjord aumlr foumlr att foumlrst se hur laumlngden paring mellanspaumlnningsledningen paringverkar det mobila reservelverket generellt Det verkliga naumltet kommer sedan att ge en indikation paring hur det skulle se ut i ett naumlt daumlr vinsten hade varit stor om man kunde oumlverfoumlra reservkraften i mellanspaumlnningsnaumltet Foumlr att kunna goumlra noumldvaumlndiga beraumlkningar har tre olika program anvaumlnts Facilplus Spartial Excel och PSSE

81 Beraumlkningsprogram program

811 Facilplus Spatial

Facilplus Spatial aumlr ett naumltinformationssystem som anvaumlnds inom energibranschen och aumlr framtaget av ABB och Digpro AB Systemet finns i flera olika utfoumlrande beroende paring vad det ska anvaumlndas till Flera elnaumltsfoumlretag daumlribland EON Elnaumlt anvaumlnder sig av detta system som heter Facil SpatialE I systemet finns ett antal olika digitala kartor daumlr alla komponenter aumlr inritade enligt sina verkliga koordinater Paring EON Elnaumlt aumlr aumlven systemet kopplat till driftoumlvervakningssystemet Eldorado och affaumlrssystemet SAP I och med kopplingen till SAP finns noumldvaumlndiga kunduppgifter som t ex var kunden aumlr ansluten samt hur stor elfoumlrbrukningen aumlr per aringr Effektberaumlkning I Facilplus finns moumljligheten att goumlra effektberaumlkningar foumlr t ex en naumltstation Detta kan goumlras i och med att energifoumlrbrukningen per aringr finns att tillgaring via SAP Naumlr energifoumlrbrukningen per aringr aumlr kaumlnd kan belastningen P approximativt beraumlknas genom att anvaumlnda Velanders metod (Petterson och Blomqvist 1986)

WkWkPVelander sdot+sdot= 21 [ ]kW (81)

daumlr W energiuttaget aringrkWh k1 konstant k2 konstant Konstanterna k1 och k2 aumlr erfarenhetsmaumlssigt erharingllna konstanter som varierar mellan olika belastningar som beraumlknas med hjaumllp av maumltningar i befintligt elnaumlt I bilaga 1 visas EON Elnaumlts samtliga Velander konstanter foumlr alla deras kundkategorier Foumlr att sedan beraumlkna den reaktiva effekten Q anvaumlnds samband 82 nedan

ϕtansdot= PQ [ ]vark (82)

daumlr φ beraumlknas med hjaumllp av effektfaktorn cos φ som aumlr uppskattad foumlr olika typer kunder och varierar mellan 085-098 som kan ses i bilaga 1

29

812 Excel

Foumlr att se hur ett elnaumlt kommer att paringverka ett reservkraftverk behoumlver ett antal parametrar beraumlknas och det goumlrs i Excel I och med att elnaumltet till viss del aumlr foumlrenklat goumlrs endast beraumlkningar foumlr mellanspaumlnningsledningar och transformatorer Ledningar De parametrar som behoumlver beraumlknas foumlr mellanspaumlnningsledningarna aumlr resistansen Rledning reaktansen Xledning och susceptansen Bledning Hur dessa beraumlkningar aumlr gjorda visas i kapitel 53 Transformatorer Foumlr transformatorer behoumlvs enbart vaumlrde paring dess resistans RT och reaktans XT beraumlknas Hur dessa beraumlkningar aumlr gjorda visas i kapitel 6

813 Beraumlkningar PSSE

PSSE aumlr ett planeringsprogram foumlr elektrisk oumlverfoumlring som aumlr framtaget och utvecklat av Siemens PTI Foumlrsta utgaringvan av programmet kom 1976 och i dag anvaumlnds det i 123 laumlnder vaumlrlden oumlver (Siemens PTI 2006) Programmet har anvaumlnts till att rita upp och beraumlkna baringde verkliga och generella elnaumlt foumlr att paring ett tydligt saumltt kunna se hur laumlngden paring mellanspaumlnningsledningarna paringverkar ett mobilt reservkraftverk Naumlr beraumlkningar i PSSE goumlrs behoumlver en resistans R en reaktans X och en susceptans B anges foumlr varje ledning medan det raumlcker med en resistans och en reaktans foumlr transformatorerna Alla storheter maringste sedan goumlras om till enheten per unit (PU) Detta goumlrs enligt sambanden 83 84 85 nedan

2bas

basUP

U

SRR sdot= Ω [ ]UP (83)

2bas

basUP

U

SXX sdot= Ω [ ]UP (84)

2bas

basSUP

U

SBB sdot= [ ]UP (85)

Tillsammans med ledningarnas och transformatorernas inparametrar laumlggs lasten in paring laumlmplig skena Programmet aumlr uppbyggt saring att alla inparametrar anges i en sk sav-fil daumlr all data finns Till detta kopplas en schematisk bild daumlr elnaumltet ritas upp en sk sld-fil Naumlr sedan programmet ska utfoumlra beraumlkningarna saring synkroniseras de baringda filerna med varandra och resultaten presenteras i den schematiska bilden

30

Reaktivt effekttutag vid olika laster

-100

-80

-60

-40

-20

0

20

40

60

80

100

120

2 4 6 8 10

Ledningslaumlngd (km)

Reakti

vt

eff

ektu

ttag

(kvar)

Luftlednig P=150 kW

Kabel P=150 kW

Kabel P=100 kW

Kabel P=50 kW

82 Generellt elnaumlt

Foumlr att faring en god uppfattning om hur stort geografiskt omraringde ett mobilt reservkraftverk med varierande storlek kan hantera foumlr en given belastning har ett generellt elnaumlt anvaumlnts Det generella elnaumltet aumlr uppbyggt i PSSE enligt bild 81 nedan

Bild 81 Generellt elnaumlt uppbyggt i PSSE

Som kan ses i bild 81 ovan bestaringr det generella elnaumltet av en matande respektive en mottagande naumltstation som foumlrbinds med en mellanspaumlnningsledning I den matande naumltstationen har en relativt stor transformator installerats saring att den inte kommer att bli en begraumlnsande faktor I den mottagande naumltstationen aumlr transformatorn dimensionerad foumlr att klara lasten Som tidigare visats i rapporten aumlr det laumlngden paring mellanspaumlnningsledningen som kommer att spela en stor roll daring den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckningen ska bestaumlmmas Foumlr att tydligt visa storleksskillnaden i det kapacitiva bidrag som en kabel ger upphov till jaumlmfoumlrt med en luftledning har ovanstaringende naumlt ritats upp i PSSE Foumlr att PSSE ska kunna utfoumlra beraumlkningarna behoumlver ett antal parametrar matas in i programmet Dessa har beraumlknats i ett Excel-blad som visas i bilaga 3 Eftersom det mobila reservkraftverket inte kan absorbera reaktiv effekt aumlr den aumlr moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan dels beroende av hur mycket reaktiv effekt ledningen genererar dels hur stort det reaktiva effektuttaget ur anlaumlggningen aumlr Detta betyder att desto houmlgre reaktiva effektuttaget aumlr desto laumlngre aumlr moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan I exemplet nedan har den aktiva lasten satts till 50 100 respektive 150 kW och med en effektfaktor lika med 085 Resultaten fraringn beraumlkningarna visas i bild 82 nedan

Bild 82 Belastningsstorlekens inverkan paring den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan

31

Enligt EON Elnaumlts indelning av kundkategorier som presenteras i bilaga 1 kan det utlaumlsas att effektfaktorn foumlr de olika kundkategorierna varierar mellan 085 ndash 098 Genom att anvaumlnda effektfaktorn 085 som i exemplet ovan kommer lasten foumlrbruka relativt mycket reaktiv effekt vilket betyder att den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan kommer att bli laringng Hade daumlremot effektfaktorn 098 anvaumlnts skulle lasten i princip inte foumlrbruka naringgon reaktiv effekt alls vilket skulle minska den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan radikalt Anvaumlndandet av effektfaktorn 085 ger saringledes det mest gynnsamma fallet Hur stor inverkan effektfaktorn har paring den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan visas i bild 83 Raumlkneexemplet aumlr utfoumlrt paring samma saumltt som exemplet ovan foumlr kabeln med belastningen 50 kW Den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan har istaumlllet beraumlknats foumlr fyra olika effektfaktorer 085 090 095 och 098

Reaktivt effektuttag vid cos fi variation foumlr en kabel med belastningen 50 kW

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

1 2 3 4

Ledningslaumlngd (km)

Reati

vt

eff

ektu

ttag

(kvar)

cos fi=085

cos fi=090

cos fi=095

cos fi=098

Bild 83 Effektfaktorns inverkan paring den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan

821 Konsekvenser foumlr reservkraft

Som tydligt kan ses i bild 82 kommer kabeln generera avsevaumlrt mycket mer reaktiv effekt aumln luftledningen och daumlrmed minska den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan Det kan konstateras att storleken paring lasten och effektfaktorn kommer spela en stor roll daring den maximala oumlverfoumlringsstraumlckan foumlr kabeln ska bestaumlmmas Daumlrmed aumlr det svaringrt att ange naringgon generell laumlngdbegraumlnsning foumlr kabelalternativet men aumlr lasten saring laringg som 50 kW med effektfaktorn 085 kommer den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan vara mindre aumln tre kilometer Daumlremot foumlr luftledningen som endast genererar en liten maumlngd reaktiv effekt kommer inte storleken paring lasten och effektfaktorn vara avgoumlrande foumlr den maximala oumlverfoumlringsstraumlckan Med tanke paring att reservelverken fraringn ABB inte kan ta hand om naringgot reaktivt oumlverskott aumlr det sjaumllvklart av stor vikt att mellanspaumlnningsledningen inte genererar mer reaktiveffekt aumln vad lasten konsumerar Av detta generella exempel kan slutsatsen dras att smaring reaktiva uttag i kombination med laringnga mellanspaumlnningskablar kan komma begraumlnsa oumlverfoumlringsstraumlckan avsevaumlrt jaumlmfoumlrt med mellanspaumlnningsluftledningar

32

83 Verkligt elnaumlt

Foumlr att faring en ungefaumlrlig uppfattning om hur stort geografiskt omraringde ett mobilt reservkraftverk kan hantera foumlr en given belastning har aumlven beraumlkningar utfoumlrts foumlr ett verkligt naumlt Anledningen till detta aumlr att faring saring stor verklighetsfoumlrankring som moumljligt De mobila reservkraftverk som aumlr taumlnkta att anvaumlndas aumlr i storleksordningen 100 ndash 800 KVA vilket betyder att baringde lastuttaget och oumlverfoumlringsstraumlckan kommer att bli begraumlnsad Det verkliga elnaumltet kommer att ge en indikation paring hur det kan taumlnkas se ut i ett verkligt elnaumlt daumlr det reaktiva effektuttaget aumlr relativt litet och oumlverfoumlringsstraumlckan relativt laringng Eftersom de mobila reservkraftverken som aumlr taumlnkta att anvaumlndas aumlr relativt smaring effektmaumlssigt kommer de inte klara av de laster som farings i taumltorter om ett par naumltstationer kopplas samman De elnaumlt som kommer att ingaring i beraumlkningarna kommer daumlrfoumlr vara ett landsbygdsnaumlt daumlr belastningen aumlr laringg och utspridd oumlver ett stoumlrre geografiskt omraringde Det aumlr aumlven i landsbygd det aumlr mest intressant med reservkraft paring grund av avsaknaden av omkopplingsmoumljligheter Det elnaumlt som slutligen valdes i samraringd med Christer Eliasson naumltplanerare paring EON Elnaumlt var ett relativt nytt kabelnaumlt i Loumlnsboda (LBA) i nordoumlstra Skaringne daumlr EON Elnaumlt har foumlrberett ett par markstationer foumlr anslutning av mobil reservkraft (Eliasson 2006) Anledningen aumlr att belastningarna aumlr relativt smaring och foumlrdelade paring flera mindre transformatorstationer med litet stoumlrre inboumlrdes avstaringnd I ett saringdant naumlt som finns i LBA fack 4 kommer vinsten att bli stor om EON Elnaumlt endast behoumlver ansluta ett mobilt elverk istaumlllet foumlr sju Foumlr det utvalda kablade elnaumltet har beraumlkningar genomfoumlrts enligt den tidigare beskrivna beraumlkningsgaringngen Fraringn Facilplus har kartan med inritade ledningar och naumltstationer haumlmtas den visas i bilaga 4 Som kan ses paring kartan aumlr detta ett glesbyggdsomraringde med lite stoumlrre avstaringnd mellan naumltstationerna I bilaga 5 visas normalkopplingsschemat foumlr LBA fack 4 som tydligare visar hur naumltstationerna aumlr foumlrbundna med varandra I bilaga 6 visas det Excel-blad daumlr alla inparametrar som maringste anges i PSSE aumlr beraumlknade och sammanstaumlllda Naumlr beraumlkningen vaumll aumlr gjord i PSSE visas alla resultaten i de schematiska filerna se bilaga 7 Beraumlkningarna aumlr gjorda baringde foumlr elnaumltet saring som det ser ut i dag men aumlven paring samma elnaumlt daring all kabel ersatts med oisolerad samt isolerad luftledning med motsvarande ledningsarea Eftersom kapacitansen per kilometer aumlr i princip lika stor foumlr baringde oisolerad och isolerad luftledning kommer dessa anses vara likvaumlrdiga naumlr det gaumlller lednings reaktiva generering Baringda fallen har samma totala ledningslaumlngd vilken aumlr 6775 meter men som har naumlmnts tidigare skiljer luftledning sig aringt jaumlmfoumlrt med kabel daring det gaumlller generering av reaktiv effekt Resultatet presenteras i bild 84 nedan

33

LBA-fack 4

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90k

Va

r Kabel

Oisolerad luftledning

Isolerad luftledning

Bild 84 Reaktivt effektuttag i LBA ndash fack 4

Som kan ses i bild 84 ovan behoumlver generatorn endast generera knappt 20 kvar om det befintliga kabelnaumltet anvaumlnds vid topplast ty Velanders metod ger topplasten Vid laringglasttillfaumlllen exempelvis sommar skulle det reaktiva effektuttaget fraringn kunderna raumlcka till att taumlcka det reaktiva oumlverskottet fraringn kabeln Daumlrmed kan det haumlnda att vid vissa lasttillfaumlllen inte aumlr moumljligt att reservkraftsmata LBA fack 4 Skulle i staumlllet kabelnaumltet ersaumlttas med ett likvaumlrdigt luftledningsnaumlt kommer generatorn behoumlva generera drygt 80 kvar Anledningen till detta aumlr som sagts och visats tidigare att en kabel genererar avsevaumlrt mycket mer reaktiv effekt aumln en luftledning Skulle kablarna generera mer reaktiv effekt aumln vad kunderna foumlrbrukar skulle anlaumlggningen inte kunna anslutas till ett mobilt reservkraftverk Hade det daumlremot funnits reservelverk i laumlmplig storlek paring marknaden som hade kunnat undermagnetiseras och daumlr med att ta hand om det reaktiva oumlverskott som skapats av kablarna hade situationen varit en annan Som situationen aumlr i dag maringste en viss foumlrsiktighet tillaumlmpas daring lasten aumlr liten och oumlverfoumlringsstraumlckan aumlr lite laumlngre i ett kablat mellanspaumlnningsnaumltet Skulle daumlremot elnaumltet i LBA - fack 4 varit ett luftledningsnaumlt hade inte denna begraumlnsning funnits Sammanfattningsvis kan det i detta fall konstateras att det kablade elnaumltet aumlr att foumlredra framfoumlr mot luftledningsalternativet Laumlgre braumlnslekonsumtion samt moumljlighet till ett houmlgre aktivt effektuttag aumlr naringgra av foumlrdelarna

34

9 Ekonomisk jaumlmfoumlrelse Foumlr att faring en indikation paring hur det ekonomiska utslaget kommer att se ut daring ett mellanspaumlnningsnaumltet anvaumlnds foumlr oumlverfoumlring av reservkraft har ett raumlkneexempel staumlllts upp i det tidigare anvaumlnda elnaumltet LBA-fack 4 I exemplet har sju olika fall jaumlmfoumlrts med varandra dessa aumlr

bull Oisolerad luftledning utan reservkraft bull Oisolerad luftledning med reservkraft bull Isolerad luftledning utan reservkraft bull Isolerad luftledning med reservkraft bull Kabel utan reservkraft bull Kabel med reservkraft bull Befintlig luftledning som senare ersaumltts med kabel med reservkraft

Nedan visas en foumlrklaring till de parametrar som finns med i raumlkneexemplet Dessa aumlr uppdelade i fasta respektive roumlrliga kostnader vilka summeras ihop foumlr respektive fall De fasta kostnaderna aumlr summan av de aringrliga kapital- och underharingllskostnaderna medan de roumlrliga kostnaderna aumlr kostnader foumlr reservkraft samt avbrottsersaumlttning Dessa aumlr direkt beroende av det aktuella elnaumltets avbrotts- respektive felfrekvens I denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse har alla administrativa kostnader foumlrsummats och ingen haumlnsyn har tagits till hur varumaumlrket skadas av t ex laringnga elavbrott

91 Foumlrklaring till den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen

911 Fasta kostnader

Investeringskostnad per km Investeringskostnaden avser endast mellanspaumlnningsnaumltet vilken varierar mellan olika ledningstyper Kostnaderna aumlr haumlmtade ifraringn EBR (P1) 2006 I det verkliga elnaumltet (LBA) minskar ledningsarean laumlngre ut vilket det inte kommer tas naringgon haumlnsyn till i den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen daumlr samma area har anvaumlnts till hela straumlckan Anledningen till detta aumlr att kostnaden foumlr att garing upp eller ner ett steg i area foumlr respektive ledningstyp aumlr relativt liten Alla beraumlkningar har daumlrfoumlr gjorts foumlr en representativ ledningsarea 95 mm2 Total investeringskostnad Denna visar den totala investeringskostnaden foumlr hela ledningsstraumlckan det vill saumlga kostnaden per kilometer ledning garingnger det verkliga elnaumltets laumlngd (LBA) Kapitalkostnad Investeringskostnaden som goumlrs i ett elnaumlt genererar en kostnad foumlr det kapital som aumlr investerat EON Elnaumlt tillaumlmpar en kalkylraumlnta paring 8 procent

35

Aringrlig kostnad EON Elnaumlt skriver av sina anlaumlggningar paring 40 aringr vilket ger en aringrlig kostnad genom att dela investeringskostnaden med avskrivningstiden Underharingllskostnad Underharingllskostnaden foumlr baringde oisolerad - och isolerad luftledning aumlr satt till 2 procent av investeringskostanden Foumlr jordkabel aumlr den satt till 02 procent Summa fast aringrlig kostnad Denna kostnad visar vad den aringrliga fasta kostnaden kommer vara foumlr ett elnaumlt Denna inkluderar saringledes enbart avskrivningar och underharingllskostnader

912 Roumlrliga kostnader

Avbrottsfrekvens Denna beskriver hur maringnga avbrott en viss ledningstyp har per aringr och per 100 km ledning Foumlr oisolerad luftledning aumlr antalet fel uppdelat i kvarstaringende- respektive oumlvergaringende fel Kvarstaringende fel betyder att felet maringste aringtgaumlrdas fysiskt och behoumlver sektioneras bort foumlr reparation De kvarstaringende felen aumlr 2 stycken per aringr och 100 km ledning (Roos 2005) Oumlvergaringende fel kan exempelvis vara en aringterinkoppling som orsakats av ett traumld som stoumltt till en ledning vid blaringsigt vaumlder Eftersom de oumlvergaringende felen aumlr kortvariga kommer det aldrig bli aktuellt att ansluta reservkraft i samband med dessa fel Daumlrmed tas dessa fel inte med i avbrottsfrekvensen Foumlr isolerad luftledning har de kvarstaringende felen satts till tvaring tredjedelar av avbrottsfrekvensen foumlr oisolerad luftledning (Kristiansson 2006) Foumlr kabel aumlr antalet fel uppdelade i inre fel i kabeln t ex treeing och fel som aumlr orsakade paring grund av yttre aringverkan t ex graumlvskador Eftersom baringda typerna av fel kommer resultera i ett avbrott i elleveransen summeras dessa till en gemensam avbrottsfrekvens foumlr kabel Inre fel aumlr satt till 02 och yttre fel aumlr satt 04 vilket betyder att den gemensamma avbrottsfrekvensen aumlr satt till 06 fel per aringr och 100 km kabel (Roos 2005) Felfrekvens Felfrekvensen aumlr framtagen paring foumlljande saumltt samtliga kunder som drabbats av mellanspaumlnningsfel laumlngre aumln tre minuter hos Svensk Energis medlemsfoumlretag dvs DARWin rapporterade under 2004 har tagits fram Av dessa har 75 procent ansetts kunna haumlnfoumlras till landsbygdselnaumlt Ur denna aringterstaringende stora volym har de mellanspaumlnningsfel som orsakat utebliven elleverans i tidsintervallen 12-lt24 samt gt=24 timmar sorterats ut Antalet fel som oumlverstiger 24 timmar oavsett laumlngd aumlr saring faring att de har summerats i en enda grupp Genom att dividera summan utsorterade fel med samtliga fel erharinglls felfrekvensen foumlr respektive tidsintervall Som kan ses i raumlkneexemplet i bilaga 8 aumlr dessa mycket smaring

36

Avbrottsersaumlttning Avbrottskostnaden foumlr respektive tidsintervall aumlr tagen fraringn den tabell 21 i denna rapport Foumlr att baumlttre avspegla den verkliga bilden i LBA fack 4 har 50 av de 60 kunderna placerats i kategorin smaringhus 16 A och resterande 10 kunder i gruppen smaringhus 20 A Driftkostnad reservelverk och fast kostnad elverk Dessa kostnader aumlr tagna fraringn EON Elnaumlts egen utredning om reservkraftberedskap (NUT 051016-001) Baringda kostnadsposterna avser hyra av reservelverk som ansluts paring traditionellt saumltt det vill saumlga ett reservelverk till varje naumltstation I denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse har driftkostnaden antagits vara den samma daring ett mobilt reservkraftverk anvaumlnds och elenergin oumlverfoumlrs i mellanspaumlnningsnaumltet Den fasta kostnaden antas daumlremot vara en femtedel saring stor daring ett reservelverk i snitt antas kunna foumlrsoumlrja fem naumltstationer daring elenergin oumlverfoumlrs i mellanspaumlnningsnaumltet Drifttimmar felkategori Drifttimmarna avser de antal timmar som reservelverken aumlr i drift vid respektive felkategori Dessa drifttimmar aumlr uppskattade till en genomsnittligt rimlig tidsperiod Uppskattningen aumlr gjord saring att reservelverket har anslutits och boumlrjat leverera elenergi i snitt tvaring till fyra timmar innan naringgon kund har varit spaumlnningsloumls i 12 timmar Naumlr vaumll kunderna faringtt tillbaka elleveransen med hjaumllp av ett reservkraftverk kommer inte det skadade elnaumltet behoumlva aringterstaumlllas i funktionsdugligt skick snarast moumljligt Kopplas daumlremot inte ett reservelverk in och aringterupptar elleveransen maringste elnaumltet aringterstaumlllas till funktionsdugligt skick snarast Daumlrmed antas det att tiden foumlr aringterstaumlllning kommer vara laumlngre om inte ett reservkraftverk ansluts Paring grund av ovanstaringende resonemang anses reservelverkets drifttid i snitt vara laumlngre aumln den avbrottstid som farings om inte reservelverket anslutits Drifttimmarna aumlr bestaumlmda saring att reservelverket i snitt boumlrjar leverera elenergi 9 timmar efter felet uppkom och aumlr daumlrefter i drift hela tidsperioden i respektive felfrekvens det vill saumlga efter 12 respektive 24 timmar Antal fel per aringr som oumlverstiger 12 h i LBA - fack 4 Denna aumlr beraumlknad paring foumlljande saumltt

( )2412100

FFLL

AF +sdotsdot

aringr

st (91)

daumlr AF Avbrottsfrekvensen foumlr luftledning respektive kabel (st100kmaringr) LL Ledningslaumlngden avser LBA - fack 4 (km) F12 Felfrekvensen efter 12 h vid mellanspaumlnningsfel enligt Darwin

driftstoumlrningsstatistik 2004 Svensk Energi F24 Felfrekvensen efter 24 h vid mellanspaumlnningsfel enligt Darwin

driftstoumlrningsstatistik 2004 Svensk Energi

37

Avbrottskostnad Avbrottskostnaden avser den kostnad som uppstaringr pga fel i mellanspaumlnningsnaumltet varje aringr I alternativet utan reservkraft uppstaringr kostnaden genom avbrottsersaumlttning till de kunder som drabbats av elavbrott laumlngre aumln 12 timmar I alternativet med reservkraft uppstaringr kostnaden genom att reservkraft installeras och samtliga kunder aringterfaringr elleveransen Reservkraften som installeras har som sagts tidigare en fast och en roumlrlig kostand Avbrottskostnaden beraumlknas enligt nedan Utan reservelverk

( ) AKAFAFLL

AF sdotsdot+sdotsdotsdot 24241212100

(kraringr) (92)

Med reservelverk

( )

AKFKFFLL

AF

AKDKDTFDTFLL

AF

sdotsdot+sdotsdot

+sdotsdotsdot+sdotsdotsdot

)2412(100

24241212100 (kraringr) (93)

daumlr A12 avbrottskostnaden i LBA efter 12 h (kr) A24 avbrottskostnaden i LBA efter 24 h (kr) DK driftkostnad reservelverk (krh) AK antalet kunder i LBA (st) FK fast kostnad foumlr reservelverk per kund (kr) DT drifttid foumlr reservkraftverken (h)

913 Summa kostnader per aringr Denna kostnad aumlr framtagen genom att kostnaderna foumlr den fasta- och roumlrliga delen summerats Resultatet visar vilket av alternativen som aumlr det mest ekonomiskt gynnsamma

92 Resultat

Sjaumllva beraumlkningen aumlr gjord i Excel och visas i bilaga 8 I tabell 91 nedan visas en sammanstaumlllning av de fasta roumlrliga samt summa kostnader ifraringn den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen Beraumlkningen aumlr gjord foumlr sju stycken olika fall

1 Nybyggnation av oisolerad luftledning utan anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

2 Nybyggnation av oisolerad luftledning med anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

3 Nybyggnation av isolerad luftledning utan anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

4 Nybyggnation av isolerad luftledning med anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

38

5 Nybyggnation av jordkabelanlaumlggning utan anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

6 Nybyggnation av jordkabelanlaumlggning med anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

7 Befintlig avskriven luftledning staringr kvar 20 aringr foumlr att sedan ersaumlttas med jordkabel I detta fall foumlrlaumlngs avskrivningstiden med 20 aringr i foumlrharingllande till de sex tidigare fallen Reservkraft anvaumlnds vid oplanerade elavbrott under hela perioden

Tabell 91 Kostnadsjaumlmfoumlrelse Fasta kostnader

(kraringr)

Roumlrliga kostnader

(kraringr)

Summa kostnader

(kraringr)

Fall 1 54 200 2 54 202 Fall 2 54 200 5 54 205 Fall 3 64 300 2 64 302 Fall 4 64 300 4 64 304 Fall 5 48 400 1 48 401 Fall 6 48 400 2 48 402 Fall 7 39 900 3 39 903 Som kan ses i tabell 91 ovan aumlr de fasta kostnaderna avsevaumlrt mycket stoumlrre aumln de roumlrliga Anledningen till detta aumlr att andelen elavbrott som oumlverstiger 12 timmar aumlr utslaget paring 75 procent av alla elavbrott vilka daring blir vaumlldigt faring och orsakar daumlrmed smaring kostnader totalt sett Som kan ses i den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen aumlr det i dagslaumlget inte loumlnsamt i naringgot av fallen att anvaumlnda reservkraft vid oplanerade elavbrott Det ska dock poaumlngteras att efter 1 januari 2011 aumlr det inte laumlngre tillaringtet att oplanerade elavbrott oumlverstiger 24 timmar Landets naumltaumlgare kommer daring inte kunna jaumlmfoumlra kostnader foumlr t ex reservkraft med kostnader foumlr avbrottsersaumlttning De kommer istaumlllet att bli tvungna att hitta loumlsningar som undviker dessa laringngvariga elavbrott Reservkraft i mellanspaumlnningsnaumlt erbjuder en saringdan loumlsning Som kan ses i denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse aumlr det mest loumlnsamt att laringta befintlig avskriven luftledning staring kvar 20 aringr som sedan ersaumltts med kabel foumlljt av att direkt ersaumltta samma luftledning med kabel Baringda dessa alternativ foumlrutsaumltter att ledningen aumlr framdragen saring att det paring ett enkelt saumltt garingr att foumlrlaumlgga kabeln i marken Om inte saring aumlr fallet kommer detta kostnadsbilden se annorlunda ut Med denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse kan det till sist konstateras att det kommer bli dyrare att ansluta reservkraft till de kunder som drabbas av elavbrott laumlngre aumln 12 timmar aumln att betala ut avbrottsersaumlttning fram t o m 1 januari 2011 foumlr exemplet LBA fack 4

39

10 Slutsatser

101 Slutsatser

Innan ett mobilt reservkraftverk ansluts till ett lansbyggdselnaumlt aumlr det viktigt att kaumlnna till hur stor den reaktiva genereringen fraringn det aktuella elnaumltet aumlr Hur stort det reaktiva bidraget aumlr beror paring hur stor den kapacitiva genereringen aumlr i elnaumltet Denna aumlr framfoumlrallt beroende av kabelnaumltets laumlngd desto laumlngre ju stoumlrre blir den kapacitiva genereringen Skillnaden mellan luftledning och kabel aumlr i dessa sammanhang stora och det maringste tas i beaktande innan ett mobilt reservkraftverk ansluts En kabel genererar avsevaumlrt mycket mer reaktiv effekt aumln en luftledning oavsett om luftledningen aumlr isolerad eller inte Problemet som kan uppstaring i ett kabelnaumlt aumlr att kablarna genererar mer reaktiv effekt aumln vad de anslutna kunderna foumlrbrukar Detta aumlr inget problem saring laumlnge det finns ett oumlverliggande elnaumlt som kan ta hand om det reaktiva oumlverskottet Naumlr det oumlverliggande naumltet kopplas bort och ett mobilt reservkraftverk ansluts maringste detta ensamt kunna ta hand om ett eventuellt reaktivt oumlverskott Reservkraftverk som klarar att absorbera reaktiv effekt finns inte paring marknaden i dag Daumlrmed kommer inte ett mobilt reservkraftverk att kunna anslutas till ett elnaumlt som genererar mer reaktiv effekt aumln vad de anslutna kunderna foumlrbrukar Denna risk finns enbart i kablade elnaumlt daumlr oumlverfoumlringsstraumlckan aumlr laringng och lasten relativt laringg Det aumlr svaringrt att ange naringgon generell laumlngdbegraumlnsning men aumlr lasten saring laringg som 50 kW med effektfaktorn 085 kommer den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan vara mindre aumln tre kilometer Enligt den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen som aumlr gjord i rapporten kan det konstateras att det i-dagslaumlget aldrig aumlr loumlnsamt att ansluta reservkraftverk vid ett elavbrott i LBA fack 4 Anledning till detta aumlr att den avbrottsersaumlttningen som kunder har raumltt till som varit drabbade av ett elavbrott laumlngre aumln 12 timmar aumlr laumlgre aumln den kostnad som uppstaringr daring mobila reservelverk ansluts i vaumlntan paring att felet ska bli aringtgaumlrdat Fraringn och med den 1 januari 2011 kommer det dock inte vara tillaringtet att oplanerade elavbrott aumlr laumlngre aumln 24 timmar vilket goumlr att naumltaumlgarna senast vid denna tidpunkt maringste se till att dessa laringngvariga elavbrott undviks Detta goumlr att oumlverfoumlring av mobilreservkraft i mellanspaumlnningsnaumltet kan komma bli en intressant och anvaumlndbar teknik de naumlrmsta aringren foumlr landets alla naumltaumlgare Sammanfattningsvis kan slutsatserna sammanfattas i ett antal punkter

bull Laringnga kabellaumlngder tillsammans med relativt smaring effektuttag kan generera ett oumlverskott av reaktiv effekt

bull Det finns idag inget reservkraftverk paring marknaden som kan absorbera reaktiv effekt vilket kan komma att begraumlnsa den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan

bull Fram till och med den 1 januari 2011 aumlr det troligen inte loumlnsamt att ansluta reservkraft vid ett elavbrott

bull Fraringn och med den 1 januari 2011 kommer det inte laumlngre vara tillaringtet att oplanerade elavbrott oumlverstiger 24 timmar

40

bull Oumlverfoumlring av reservkraft i mellanspaumlnningsnaumltet kan komma bli en intressant och anvaumlndbar teknik i farmtiden

102 Fortsatt arbete

I denna rapport har det foumlrutsatts att selektiviteten och utloumlsningsvillkor i elnaumlten fungerar paring avsett vis Fortsatta studier inom detta omraringde kan vara att laumlgga in fel paring olika platser i det elnaumltet som ansluts till ett mobilt reservkraftsaggregat och paring saring vis kontrollera att utloumlsningsvillkor och selektivitet fungerar paring ett tillfredstaumlllande sett I denna rapport aumlr grundtanken att ett enda mobilt reservkraftverk ska foumlrsoumlrja en mindre grupp naumltstationer vid ett elavbrott En intressant utveckling skulle vara att titta paring hur olika kraftslag som t ex mobil reservkraft tillsammans med smaringskalig vindkraft skulle kunna samverka En samverkan mellan olika kraftslag skulle med stor sannolikhet skapa nya foumlrutsaumlttningar foumlr smaringskalig ouml-drift Ytterligare fraringgestaumlllningar som skulle behoumlva utredas aumlr hur elkvaliteacuten paringverkas i ett ouml-driftsnaumlt Haumlr skulle det vara intressant att se hur olika typer av kraftkaumlllor enskilt paringverkar elkvaliteacuten samt hur flera kraftkaumlllor som samverkar paringverkar elkvaliteacuten Naumlr mobila reservelverk ansluts i en naumltstation foumlr t ex underharingllsaringtgaumlrder goumlrs detta i princip uteslutande genom att spaumlnningen bryts under in- och urkopplingstiden Detta genererar tvaring planerade elavbrott som maringste aviseras till alla beroumlrda kunder Dessa planerade elavbrott skulle kunna undvikas om en fasningsutrustning anvaumlnts vid inkopplingen Paring detta saumltt skulle landets alla naumltaumlgare paring ett enkelt saumltt kunna goumlra t ex underharingllaringtgaumlrder utan att naringgra kunder behoumlver drabbas av elavbrott Detta aumlr ett omraringde som kaumlnns viktigt och borde utredas Vad som aumlven aumlr av intresse foumlr framtiden aumlr att ta fram riktlinjer foumlr hur mobil reservkraft i mellanspaumlnningsnaumlt ska hanteras Naringgon form av regelverk som branschen kan ta till sig och arbeta efter hade underlaumlttat anvaumlndandet inom detta omraringde

41

11 Referenser [1] Alfredsson Alf Cronqvist Anders (1996) ElkrafthandbokenElmaskiner [2] Andersson Leif Blomqvist Hans (1997) Elkraftsystem del 1 [3] Birkouml Thomas (2005) bilder paring olika typer av luftledning

httpwwwsofnetorgindexasplev=2593amptyp=1 adressen kontrollerad 2006-07-10

[4] Elektroskandia (2006) Bild paring en 3-ledare mellanspaumlnnings kabel

httpwwwelektroskandiasecatalogaspxcid=70amphid=969ampuid=4710amppid=21518pnlPDetails adressen kontrollerad 2006-07-10

[5] Elforsk (1995) EBR Mobila Reservkraftverk utgiven av Elforsk [6] Eliasson Christer (2006) EON Elnaumlt Sverige AB Lokalnaumltsplanerare

personligt samtal 2006-06-28 [7] Energimarknadsinspektionen (2006) Naumltanslutningar och avgifter

httpwwwenergimarknadsinspektionensetemplatesPage____44aspx adressen kontrollerad 2006-07-11

[8] Energimyndigheten (2005) Utveckling av naumltpriser 1 jan 1997 - 1 jan 2005

Publikationen tillgaumlnglig paring httpwwwstemseWEBSTEMEx01SwensfPageGenerator01OpenAgentampSearchType=2ampAll=True adressen kontrollerad 2006-08-02

[9] GENETECH (2006) Bild paring reservelverk

httpwwwgenetechseseprodmobilahtml adressen kontrollerad 2006-08-01

[10] Hagelin Carl-Goumlran (2006) ABB Reservkraft Vaumlsterarings personligt samtal

2006-07-25 [11] Hjalmar Peter (2005) Utredning om mobil reservkraft EON Elnaumlt

NUT-050524-021

42

[12] Johansson Jonas (2006) PhD Student IEA Lunds Tekniska Houmlgskola personligt samtal 2006-11-09

[13] Kristiansson Gert (2006) delprocessledare foumlr anlaumlggningsprojekt paring EON

Elnaumlt [14] Krynell Julius (2006) Reservkraftsansvarig EON Elnaumlt Sverige AB

personligt samtal 2006-08-11 [15] Lindahl Sture (2006) Professor IEA Lunds Tekniska Houmlgskola personligt

samtal 2006-11-09 [16] Melin Ulf (2006) EON Elnaumlt Sverige AB Kundansvarig paring

marknadsenheten personligt samtal 2006-08-18 [17] Onninens produktkatalog 2006) finns tillgaumlnglig paring

httpwwwonninensedownload184218cb10a83f43c2780001132Flik_2_Elnatsmaterielpdf adress kontrollerad 2006-08-15

[18] Petterson Aringke- Blomqvist Hans (1986) Elkraft teknisk handbok del 1

Allmaumln del [19] Regeringskansliet (2006) Nya regler om leveranssaumlkra elnaumlt

httpwwwregeringensesbd108a57260 adress kontrollerad 2006-06-08 [20] Roos Fredrik (2005) lic-avhandling Electricity Supply Reliability [21] Samuelsson Olof (2006) Docent IEA Lunds Tekniska Houmlgskola personligt

samtal 2006-08-23 [22] SCB (2002) Energiundersoumlkning foumlr jordbruket avseende 2002

httpw36scbsestatistikOVOV0020_dokumentEnergiundersokning_2002doc adress kontrollerad 2006-07-04

[23] Siemens PTI (2006) Information om PSSE

httpwwwpti-uscomptisoftwarepsseindexcfm adressen kontrollerad 2006-07-20

43

[24] Statens energimyndighet (2005) Erfarenheter efter Gudrun - Reservkraft prioritering och ouml-drift med reservkraft ER 200532 Publikationen finns tillgaumlnglig paring httpwwwstemseWEBSTEMEx01SwensfPageGenerator01OpenAgentampSearchType=2ampFuncParm1=11ampFuncParm2=1ampSearchString=gudrunampSearchStringFromDate=ampSearchStringToDate=ampAll=True adressen kontrollerad 2006-08-02

[25] Stenborg Bertil (1997) Elkraftsystem del 1 [26] Svenska Kraftnaumlt (2005a) Svenska Kraftnaumlts verksamhet

httpwwwsvksewebPageaspxid=2221 adress kontrollerad 2006-06-07 [27] Svenska Kraftnaumlt (2005b) Svenska Kraftnaumlts aringrsredovisning 2005

httpwwwsvksewebPageaspxid=5242 adress kontrollerad 2006-08-11

44

12 Appendix Bilaga 1 Eon elnaumlts indelning av olika kundkategorier med avseende paring Velanderkonstanter och effektfaktor Bilaga 2 Matlabkod som anvaumlnts till raumlkneexemplet vid jaumlmfoumlrelsen mellan luftledning och kabel Bilaga 3 Beraumlkning av inparametrar till PSSE foumlr det generella naumltet Bilaga 4 Geografiskt karta oumlver LBA fack 4 haumlmtade fraringn Facilplus Bilaga 5 Normalkopplingsschema LBA fack 4 Bilaga 6 Beraumlkning av inparametrar till PSSE foumlr det verkliga naumltet Bilaga 7 Resultaten fraringn beroumlkningen i det verkliga naumltet visat i en schemarisk bild Bilaga 8 Beraumlkningar gjorda foumlr den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen Bilaga 9 Tabell oumlver ABBs standardtransformatorer

V elander-konstant k1

V elander-kons tant k2

Foumlrbruknings-staumllletyp

U ppvaumlrm nings-kod

T ext D C O N ST1 D C O N ST2

C O SFI

B lank t O ALLM AumlN KU R VA 0000286 00133 09Industri ED M IN D R E IN DU STR IER M ED ELVAumlR M E 0000368 00497 092Industri EVL M IN D R E IN DU STR IER M ED ELVAumlR M E 0000368 00497 092Industri O M IN D R E IN DU STR IER U TAN ELVAumlR M E 000029 01017 085Industri U E M IN D R E IN DU STR IER U TAN ELVAumlR M E 000029 01017 085Industri VPA M IN D R E IN DU STR IER U TAN ELVAumlR M E 000029 01017 085Industri VPE M IN D R E IN DU STR IER M ED ELVAumlR M E 0000368 00497 092JO R D BR U K ED LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K EO LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K EVL LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K O LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K U E LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K VPA LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K VPE LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K VPJ LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09LG H M EO FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097LG H M U E FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093SH ED D IR EKTEL AumlLD R E AumlN ELAK 0000308 00111 098SH EO D IR EKTEL ELAK 0000408 00126 098SH EVL ELPAN N A KO N VER TER IN G 0000319 00187 096SH U E T YPKU R VO R R EN H U SH AringLLSEL 0000286 00133 09SH VPA VAumlR M EPU M P -FR AringN LU FT (V ID LAringG A T EM P N YT TJAS EJ ELVAumlR M E) 0000384 00164 093SH VPE VAumlR M EPU M P -U TELU FT M ED ELV (V ID LAringG A TEM P N YTT JAS ELVAumlR M E) 0000536 00161 097SH VPJ VAumlR M EPU M P - YTJO R D (O M VP EJ KLAR AR VAumlR M EN N YT TJAS EJ ELVAumlR M E) 0000314 00144 093Ouml VR ED O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - M ED ELVAumlR M E 0000402 00286 096Ouml VR EVL O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09Ouml VR O O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09Ouml VR U E O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09Ouml VR VPA O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09FAST Blank t ALLM AumlN KU R VA 0000286 00133 09FAST ED FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097FAST EO FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097FAST EVL FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097FAST O FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST O FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST U E FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST VPA FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST VPE FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097

I SAP IS-U

Bilaga 1 Indelning av kundkategorier

Bilaga 1 forts Velander-konstant k1

Velander-konstant k2

Foumlrbruknings-staumllletyp

Uppvaumlrmnings-kod

Text DCONST1 DCONST2

COSFI

FAST VPJ FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093KOLL Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09KOLL ED FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL EO FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL EVL FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL UE FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093KOLL VPA FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093KOLL VPE FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL VPJ FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093GBEL Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09OMAumlT Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09MAST Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09TILLF Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09TILLF ED DIREKTEL AumlLDRE AumlN ELAK 0000308 00111 098TILLF EO ELPANNA KONVERTERING 0000319 00187 096TILLF EVL ELPANNA KONVERTERING 0000319 00187 096TILLF O TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF UE TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF VPA TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF VPE TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF VPJ TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09HAND ED KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND EO KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND EVL KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND O KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND UE KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND VPA KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND VPE KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND VPJ KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09FH ED SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH EO SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH EVL SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH O SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH UE SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH VPA SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH VPE SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH VPJ SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098

I SAP IS-U

Bilaga 2 Matlabkod kabel u=11000 Langd=10 area=95 L=031 induktans [mHkm] fi=318 cos fi=085 ra=28264 resistiviteten i msp-kablen (AL) [ohmmm^2km] C=03310^-6kapacitansen i en 95mm^2 12 kV kabel Ericssons kabelhandbok R=(raarea)Langd ledar resistansen i punkten [ohm] Ericssons kabelhandbok XL=2pi50L10^-3Langd induktiva reaktansen i punkten [ohmkm] Ericssons kabelhandbok Qc2=2pi50(C2)u^2Langd kapacitansen som skapas i halva msp-kabeln [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 30 P=(5010^3) Aktivt effekt i punkten 5 [W] S=Pcos((fipi)180)skenbar effekt i punkten 5 [VA] Q=(S^2-P^2)^(12)reaktiv effekt i punkten 5 [VAr] Pf=R(Pu)^2+R((Q-Qc2)u)^2 Foumlrlust av aktiv effekt i hsp-kabel [W] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 31 Qf=XL(Pu)^2+XL((Q-Qc2)u)^2-(2Qc2) Foumlrlust av reaktiv effekt i msp-kabel [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 33 QnettoKabel=Q+Qf Luftledning Lluft=1085 XLluft=2pi50Lluft10^-3Langd Cluft=000910^-6 Qc2luft=2pi50(Cluft2)u^2Langd kapcitansen som skapas i halva hsp-luftledningen [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 30 PfLuft=R(Pu)^2+R((Q-Qc2luft)u)^2 Foumlrlust av aktiv effekt i hsp-kabel [W] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 31 QfLuft=XLluft(Pu)^2+XLluft((Q-Qc2luft)u)^2-(2Qc2luft) Foumlrlust av reaktiv effekt i hsp-kabel [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 33 QnettoLuft=Q+QfLuft

Ubas (kV) 11Sbas (MVA) 10

Kabel AXKJ 39525

Laumlngd=2 km Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 2 064 031 0194779 00000003 00001885 00528926 00160974 00022808

Laumlngd=4 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 4 128 031 0389557 00000003 0000377 01057851 00321948 00045616

Laumlngd=6 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 6 192 031 0584336 00000003 00005655 01586777 00482923 00068424

Laumlngd=8 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 8 256 031 0779115 00000003 0000754 02115702 00643897 00091232

Laumlngd=10 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 10 32 031 0973894 00000003 00009425 02644628 00804871 0011404

Luftledning FeAl 99

Laumlngd=2 km Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 2 0672 1126 0707487 61E-09 3833E-06 00555372 005847 4638E-05

Laumlngd=4 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 4 1344 1126 1414973 61E-09 7665E-06 01110744 01169399 9275E-05

Laumlngd=6 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 6 2016 1126 212246 61E-09 115E-05 01666116 01754099 00001391

Laumlngd=8 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 8 2688 1126 2829947 61E-09 1533E-05 02221488 02338799 00001855

Laumlngd=10 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 10 336 1126 3537433 61E-09 1916E-05 0277686 02923499 00002319

Bilaga 3 Generellt naumlt

Bilaga 3 forts

Transformatorer

Maumlrkeffekt (MVA) Kopplingsart Maumlrksp (kV) er () ex () ez () R (ohm) X (ohm) R (pu) X (pu)

1 [MATSTAT_LSP04200] 2 [MATSTAT_MSP11000] 08 Dyn 11 11 0 52 52 0 7865 0 0653 [MOTSTAT_MSP11000] 4 [MOTSTAT_LSP04200] 02 Dyn 11 11 0 38 38 0 2299 0 19

Belastningar

P (MW) Q (Mvar) (effekfaktor = 085) Detta aumlr baumlsta scenario005 003101 0062015 0093

Bilaga 4 Geografisk karta oumlver LBA fack 4 haumlmtad fraringn Facilplus

Naumltstationer kopplade till mobilt reservkraftverk

500 m

Foumlrdelningsstation (LBA)

Placering och anslutning av mobilt reservelverk

Bilaga 5 Normalkopplingsschema LBA fack 4

Bilaga 6 Verkligt naumlt

Ubas (kV) 11Sbas (MVA) 10

Ledningar (kabel) En-ledare triangel

Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [LBA-097_MSP 11000] 3 [LBA-049_MSP 11000] AXCEL 39525 202 06464 031 01967265 00000003 0000190381 00534215 00162584 0002303604 3 [LBA-049_MSP 11000] 4 [LBA-050_MSP 11000] AXCEL 39525 183 05856 031 01782226 00000003 0000172473 00483967 00147291 0002086929 4 [LBA-050_MSP 11000] 5 [LBA-070_MSP 11000] AXCEL 32510 076 0912 038 00907292 000000019 453646E-05 00753719 00074983 0000548912 5 [LBA-070_MSP 11000] 6 [LBA-093_MSP 11000] AXCEL 15016 0745 0477545 041 00959599 000000023 538312E-05 00394665 00079306 0000651357 6 [LBA-093_MSP 11000] 7 [LBA-098_MAP 11000] AXCEL 32510 076 0912 038 00907292 000000019 453646E-05 00753719 00074983 0000548912 7 [LBA-098_MAP 11000] 8 [LBA-053_MSP 11000] AXCEL 32510 066 0792 038 00787911 000000019 393956E-05 00654545 00065117 0000476686

6775

LBA -Fack 4 Luftledning

Ledningar (Luftldning) Fasplacering horisontell

Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu) 2 [LBA-097_MSP 11000] 3 [LBA-049_MSP 11000] FeAl 99 202 067872 1126 07145615 61E-09 387107E-06 00560926 00590547 4684E-05 3 [LBA-049_MSP 11000] 4 [LBA-050_MSP 11000] FeAl 99 183 061488 1126 06473503 61E-09 350696E-06 00508165 00535 424342E-05 4 [LBA-050_MSP 11000] 5 [LBA-070_MSP 11000] FeAl 31 076 08132 1173 02800667 61E-09 145644E-06 00672066 0023146 17623E-05 5 [LBA-070_MSP 11000] 6 [LBA-093_MSP 11000] FeAl 49 0745 049915 1173 02745391 61E-09 14277E-06 00412521 00226892 172751E-05 6 [LBA-093_MSP 11000] 7 [LBA-098_MAP 11000] FeAl 31 076 08132 1173 02800667 61E-09 145644E-06 00672066 0023146 17623E-05 7 [LBA-098_MAP 11000] 8 [LBA-053_MSP 11000] FeAl 31 066 07062 1173 02432158 61E-09 126481E-06 00583636 00201005 153041E-05

6775

Bilaga 6 forts

Transformatorer

Maumlrkeffekt (MVA) Kopplingsart Maumlrksp (kV) er () ex () ez () R (ohm) X (ohm) R (pu) X (pu)

1 [LBA-097_LSP 04200] 2 [LBA-097_MSP 11000] 0315 Dyn 11 11 114 412 4274809937 438 1583 036 131 3 [LBA-049_MSP 11000] 301 [LBA-049_LSP 04200] 01 Dyn 11 11 145 373 4001924537 17545 45133 145 373 4 [LBA-050_MSP 11000] 401 [LBA-050_LSP 04000] 02 Dyn 11 11 13 378 3997299088 7865 22869 065 189 5 [LBA-070_MSP 11000] 501 [LBA-070_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 6 [LBA-093_MSP 11000] 601 [LBA-093_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 7 [LBA-098_MAP 11000] 701 [LBA-098_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 8 [LBA-053_MSP 11000] 801 [LBA-053_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668

Belastningar

P (MW) Q (Mvar) Antal kunder (st)

LBA-097 00108 00044 6LBA-049 00497 0025 14LBA-050 00587 00232 15LBA-070 00356 00103 7LBA-093 00061 00029 2LBA-098 00127 00036 7LBA-053 00299 00063 9

Totalt 02035 00757 60

Bilaga 7 Resultaten fraringn det verkliga elnaumltet

Bilaga 7 forts

Laumlngd LBA (km) 667 Avskrivningstid led (aringr) 40 Avskrivningstid ledning (aringr) 60Antal kunder (st) 60

Luftledning (blank) Luftledning (belagd) KabelUtan reservkraft Med reservkraft Utan reservkraft Med reservkraft Utan reservkraft Med reservkraft Luft 20aringr+ kabel 40 aringr

Fasta kostnader

Investeringskostnad per km (krkm) (mellanspaumlnningsnaumltet) 173000 173000 205000 205000 250000 250000 250000Total investeringskostnad (kr) 1153910 1153910 1367350 1367350 1667500 1667500 1667500Kapitalkostnad 8 92313 92313 109388 109388 133400 133400 133400Aringrlig kostnad (kr) 31156 31156 36918 36918 45023 45023 30015

Underharingllskostnad (kraringr) 230782 230782 27347 27347 3335 3335 9916

Summa fast aringrlig kostnad (kraringr) 54234 54234 64265 64265 48358 48358 39931

Roumlrliga kostnader Avbrottsfrekvens (antal fel(100 km aringr)) 2 2 1333333333 1333333333 06 06 1066666667

F 12 (felfrekvens efter 12 timmar) 0000162 0000162 0000162 0000162F 24 (felfrekvens efter 24 timmar) 0000083 0000083 0000083 0000083F 48 (felfrekvens efter 48 timmar) 0000000 0000000 0000000 0000000F 72 (felfrekvens efter 72 timmar) 0000000 0000000 0000000 0000000

Avbrottsersaumlttning efter 12 timmar (krkund) 800 800 800 800Avbrottsersaumlttning efter 24 timmar (krkund) 1765 1765 1765 1765Avbrottsersaumlttning efter 48 timmar (krkund) 2719 2719 2719 2719Avbrottsersaumlttning efter 72 timmar (krkund) 4007 4007 4007 4007

Driftskostnad reservelverktimme och kund (krh) 625 625 625 625Fast kostnad elverk (transport osv) (krkund) 1320 1320 1320 1320

Drift timmar felkategori F 12 (h) 15 15 15 15Drift timmar felkategori F 24 (h) 36 36 36 36Drift timmar felkategori F 48 (h) 60 60 60 60Drift timmar felkategori F 72 (h) 100 100 100 100

Antalet fel per aringr som oumlverstiger 12 h i LBA-fack 4 (staringr) 000003 000002 000001Avbrottskostnad (kraringr) 221 531 148 354 066 223 283

Summa kostnader per aringr (kraringr) 5423598 5423908 6426693 6426899 4835816 4835973 3993390

Bilaga 8 Ekonomi

Bilaga 8 forts

DARWin driftstoumlrningsstatistik 2004 Svensk energi

12 kV 24 kV SummaSumma (75)Totalt antal drabbade kunder lt 3 min (st) 2640403 1011406 3651809 2738857Totalt antal fel lt 3 min (st) 2827 13923 16750

Totalt antal drabbade kunder 12 - lt 24 h (st) 383 61 444Totalt antal drabbade kunder gt 24 h (st) 200 28 228

Andel drabbade kunder 12 - lt 24 h 162E-04Andel drabbade kunder gt 24 h 832E-05

Andel drabbade kunder 12 - lt 24 h () 00122Andel drabbade kunder gt 24 h () 00062

Antal drabbade kunder per MSP fel lt 3minl (st) 21802

Bilaga 9 ABBs standardtransformatorer

23

WPtomgaringng 4002000000020 =sdot=

Tomgaringngsfoumlrlusterna aumlr saring smaring i foumlrharingllande till transformatorns maumlrkeffekt att de i maringnga sammanhang antas vara foumlrsumbara

622 Belastningsfoumlrluster

Belastningsfoumlrlusterna i en transformator beror av hur stor belastningsgraden aumlr En tumregel aumlr att vid full last aumlr belastningsfoumlrlusterna i storleksordningen 1 procent av transformatorns maumlrkeffekt (Lindahl 2006) Foumlr en transformator med maumlrkeffekten 200 kVA kommer saringledes belastningsfoumlrlusterna att vara

WPbelastning 2000200000010 =sdot=

Aumlven belastningsfoumlrlusterna aumlr foumlrharingllandevis smaring jaumlmfoumlrt med transformatorns maumlrkeffekt Som har naumlmnts tidigare goumlrs ibland approximationen ex asymp ek och er = 0 vilket betyder att ingen haumlnsyn tas till de aktiva foumlrlusterna utan enbart till de reaktiva foumlrlusterna

623 Reaktiva foumlrluster

De stoumlrsta och inte foumlrsumbara foumlrlusterna i en transformator aumlr de reaktiva foumlrlusterna Naumlr dessa foumlrluster beraumlknas antas tomgaringngsfoumlrlusterna vara foumlrsumbara och att transformatorn aumlr fullt belastad Belastningsfoumlrlusterna antas vara 1 procent utav transformatorns maumlrkeffekt vilket ger en foumlrlust paring 2000 W enligt tidigare beraumlkning Foumlr att kunna beraumlkna de reaktiva foumlrlusterna foumlr en 200 kVA transformator behoumlvs uppgifter om re och xe Dessa aumlr haumlmtade fraringn en standard 200 kVA transformator hos EON Elnaumlt

Foumlrharingllandet ggre

e

r

x 331783

asymp= visar sedan hur stora de reaktiva foumlrlusterna aumlr i

foumlrharingllande till de aktiva foumlrlusterna I detta fall aumlr de reaktiva foumlrlusterna cirka tre garingnger stoumlrre aumln de aktiva foumlrlusterna De reaktiva foumlrlusterna i en 200 kVA transformator aumlr daumlrmed i storleksordningen

var600020003 kQ foumlrlust =sdotasymp Detta betyder att den reaktiva foumlrlusten i en 200 kVA transformator aumlr cirka 3 procent av dess maumlrkeffekt (Johansson 2006)

24

7 Det mobila reservkraftverket De mobila reservkraftverk som aumlr taumlnkta att anvaumlndas i mellanspaumlnningsnaumltet aumlr i storleksordningen 100-800 kVA daumlr de flesta aumlr utrustade med en synkrongenerator Teoretiskt innebaumlr detta bland annat att generatorns foumlrmaringga att producera alternativt konsumera reaktiv effekt kan styras Ska generatorn leverera reaktiv effekt till elnaumltet ska I m gt Im0 och kallas daring foumlr oumlvermagnetiserad medan om den ska konsumera reaktiv effekt ska I m lt Im0 och kallas daring foumlr undermagnetiserad Rent praktiskt styrs magnetiseringsstroumlmmen av generatorns spaumlnningsregulator som i sin tur maumlter naumltspaumlnningen (Alfredsson och Cronqvist 1996) Ses detta ur en teoretisk synvinkel bestaumlms magnetiseringsbehovet av sambandet 71 nedan

0m

m

n

r

I

I

U

E= (71)

daumlr Er inducerad emk (fas till jord) V Un generatorns maumlrkspaumlnning V I bild 71 visas ovanstaringende storheter i en schematisk bild oumlver en synkrongenerator

Bild 71 Schematisk bild oumlver en synkrongenerator

Den aktiva effekten P i en synkronmaskin paringverkas inte av aumlndringar som t ex naumltspaumlnningsvariationer eller variationer av emkn utan bestaumlms av den mekaniska axeleffekten som motorn levererar Den aktiva effekten beraumlknas med hjaumllp av samband 72 nedan

d

fr

X

UEP

Θsdotsdotsdot=

sin3 [ ]W (72)

Som tidigare naumlmnts kommer den inducerade emkn Er att foumlraumlndras daring magnetiseringsstroumlmmen Im varieras Foumlr att foumlrhindra att den aktiva effekten P foumlraumlndras samtidigt som magnetiseringsstroumlmmen Im varieras kommer samtidigt belastningsvinkeln Θ att aumlndras

25

Naumlr det gaumlller den reaktiva effekten Q saring aumlr den vid en konstant naumltspaumlnning till stor del beroende av den inducerade emk Er men aumlven till en mindre del av den aktiva effektens storlek Denna ger upphov till en del av den reaktiva spaumlnningen (XdIa) vilken svarar direkt mot den aktiva stroumlmmen Iacosφ och denna kraumlver en viss reaktiv effekt Den reaktiva effekten beraumlknas genom samband 73 nedan

d

fr

d

f

X

UE

X

UQ

Θsdotsdotsdotminus

sdot=

cos33 2

[ ]var (73)

daumlr Qlt0 oumlvermagnetisering Qgt0 undermagnetisering Foumlr att se hur alla storheter haumlnger samman visas tvaring olika visardiagram i bild 72 ett foumlr oumlvermagnetisering och ett foumlr undermagnetisering I baringda visardiagrammen aumlr statorstroumlmmen Ia riktstorhet (Alfredsson och Cronqvist 1996)

Bild 72 Visardiagram foumlr oumlver- respektive undermagnetisering

Foumlr en synkrongenerator finns det ett antal begraumlnsningar naumlr det gaumlller dess foumlrmaringga att producera och konsumera effekt Dessa begraumlnsningar aumlr naturligtvis vaumlsentliga att kaumlnna till innan ett reservelverk kopplas in och ensamt ska foumlrse en anlaumlggning med elenergi Naumlr det gaumlller synkrongeneratorer finns det fyra stabilitetsgraumlnser som generatorn maringste haringlla sig inom foumlr att generatorn ska fungera paring avsett vis (Samuelsson 2006) De fyra stabilitetsgraumlnserna aumlr

1 Rotorns uppvaumlrmningsgraumlns bestaumlmmer |E|max 2 Statorns uppvaumlrmningsgraumlns bestaumlmmer |S|max och |IA|max 3 Motorns maximala axeleffekt bestaumlmmer Pmax 4 Generatorns laumlgsta magnetisering bestaumlmmer |E|min

Foumlr att aringskaringdliggoumlra hur ovanstaringende stabilitetsgraumlnser paringverkar generatorns effektgraumlnser har dessa ritats in i ett saring kallat kapabilitetsdiagram Detta visas i bild 73 nedan

26

Bild 73 Kapabilitetsdiagram foumlr en synkrongenerator

I bild 73 ovan visar den markerade ytan arbetsomraringdet foumlr generatorn Begraumlnsningslinjerna ett och tvaring aumlr satta foumlr att inte temperaturen i rotor respektive stator ska bli foumlr houmlga och foumlrstoumlra generatorn Som kan ses i bild 73 ovan begraumlnsar dessa baringde generatorns moumljlighet till att leverera aktiv respektive reaktiv effekt samt att absorbera reaktiv effekt utanfoumlr det markerade omraringdet Skaumlrningspunkten mellan begraumlnsningslinje ett och tvaring anger normalt generatorns maumlrkdriftdata naumlr det gaumlller levererad aktiv- och reaktiv effekt Anledningen aumlr att dessa baringda linjers skaumlrningspunkt motsvarar ett optimum foumlr levererad aktiv- och reaktiv effekt Begraumlnsningslinje tre markerar den maximala aktiva effekt motorn kan laumlmna paring axeln som sammankopplar motor och generator Den fjaumlrde och sista begraumlnsningslinjen visar generatorns laumlgsta magnetisering foumlr att kunna fasas paring elnaumltet Aumlr magnetiseringen laumlgre riskeras ett saring kallat ur fas-fall farings vilket betyder att generatorn inte kommer arbeta vid samma faslaumlge som det elnaumlt den ansluts till Arbetar inte generatorn vid samma faslaumlge som elnaumltet maringste den kopplas bort och kommer saringledes inte att tillfoumlra naringgon elenergi till det anslutna elnaumltet vilket aumlr dess normala uppgift Naumlr ett mobilt reservkraftverk ansluts till ett elnaumlt och ensamt ska foumlrse anlaumlggningen med elenergi aumlr det viktigt att den aktiva och reaktiva effekten aldrig kommer utanfoumlr det markerade omraringdet i bild 73 Skulle detta haumlnda kommer med stoumlrsta sannolikhet reservkraftverkets effektskydd loumlsa ut med resultatet att elleveransen upphoumlr omedelbart ABB som aumlr en av landets ledande tillverkare av reservkraftverk har ett stoumlrre utbud av olika storlekar och modeller men anvaumlnder enbart synkrongeneratorer fraringn Stamford Dessa generatorer aumlr inte konstruerade foumlr att kunna absorbera reaktiv effekt De generatorer som levereras med reservkraftverken fraringn ABB i dag kan alltsaring

27

enbart arbeta med induktiva laster vilket betyder att ledningen inte faringr generera mer reaktiv effekt aumln vad lasten konsumerar (Hagelin 2006) Detta kommer saringledes att bli viktigt att taumlnka paring naumlr en liten last tillsammans med en laumlngre mellanspaumlnningskabel ansluts till ett reservkraftverk och ensamt ska foumlrse anlaumlggningen med elenergi Skulle kabeln generera mer reaktiv effekt aumln vad kunderna foumlrbrukar innebaumlr det att generatorn hamnar i den nedre halvan i bild 73 vilket innebaumlr att generatorn maringste konsumera reaktiv effekt Detta betyder att laringnga mellanspaumlnningskablar tillsammans med smaring effektuttag kommer bli en begraumlnsande faktor vid oumlverfoumlring av reservkraft i mellanspaumlnningelnaumltet

28

8 Beraumlkning av effektbehov och ledningslaumlngd Foumlr att faring en uppfattning om hur laringnga straumlckor elenergin fraringn reservkraftverken kan oumlverfoumlras presenteras i detta kapitel tvaring olika fall dels ett generellt dels ett verkligt naumlt Anledningen till att denna uppdelning aumlr gjord aumlr foumlr att foumlrst se hur laumlngden paring mellanspaumlnningsledningen paringverkar det mobila reservelverket generellt Det verkliga naumltet kommer sedan att ge en indikation paring hur det skulle se ut i ett naumlt daumlr vinsten hade varit stor om man kunde oumlverfoumlra reservkraften i mellanspaumlnningsnaumltet Foumlr att kunna goumlra noumldvaumlndiga beraumlkningar har tre olika program anvaumlnts Facilplus Spartial Excel och PSSE

81 Beraumlkningsprogram program

811 Facilplus Spatial

Facilplus Spatial aumlr ett naumltinformationssystem som anvaumlnds inom energibranschen och aumlr framtaget av ABB och Digpro AB Systemet finns i flera olika utfoumlrande beroende paring vad det ska anvaumlndas till Flera elnaumltsfoumlretag daumlribland EON Elnaumlt anvaumlnder sig av detta system som heter Facil SpatialE I systemet finns ett antal olika digitala kartor daumlr alla komponenter aumlr inritade enligt sina verkliga koordinater Paring EON Elnaumlt aumlr aumlven systemet kopplat till driftoumlvervakningssystemet Eldorado och affaumlrssystemet SAP I och med kopplingen till SAP finns noumldvaumlndiga kunduppgifter som t ex var kunden aumlr ansluten samt hur stor elfoumlrbrukningen aumlr per aringr Effektberaumlkning I Facilplus finns moumljligheten att goumlra effektberaumlkningar foumlr t ex en naumltstation Detta kan goumlras i och med att energifoumlrbrukningen per aringr finns att tillgaring via SAP Naumlr energifoumlrbrukningen per aringr aumlr kaumlnd kan belastningen P approximativt beraumlknas genom att anvaumlnda Velanders metod (Petterson och Blomqvist 1986)

WkWkPVelander sdot+sdot= 21 [ ]kW (81)

daumlr W energiuttaget aringrkWh k1 konstant k2 konstant Konstanterna k1 och k2 aumlr erfarenhetsmaumlssigt erharingllna konstanter som varierar mellan olika belastningar som beraumlknas med hjaumllp av maumltningar i befintligt elnaumlt I bilaga 1 visas EON Elnaumlts samtliga Velander konstanter foumlr alla deras kundkategorier Foumlr att sedan beraumlkna den reaktiva effekten Q anvaumlnds samband 82 nedan

ϕtansdot= PQ [ ]vark (82)

daumlr φ beraumlknas med hjaumllp av effektfaktorn cos φ som aumlr uppskattad foumlr olika typer kunder och varierar mellan 085-098 som kan ses i bilaga 1

29

812 Excel

Foumlr att se hur ett elnaumlt kommer att paringverka ett reservkraftverk behoumlver ett antal parametrar beraumlknas och det goumlrs i Excel I och med att elnaumltet till viss del aumlr foumlrenklat goumlrs endast beraumlkningar foumlr mellanspaumlnningsledningar och transformatorer Ledningar De parametrar som behoumlver beraumlknas foumlr mellanspaumlnningsledningarna aumlr resistansen Rledning reaktansen Xledning och susceptansen Bledning Hur dessa beraumlkningar aumlr gjorda visas i kapitel 53 Transformatorer Foumlr transformatorer behoumlvs enbart vaumlrde paring dess resistans RT och reaktans XT beraumlknas Hur dessa beraumlkningar aumlr gjorda visas i kapitel 6

813 Beraumlkningar PSSE

PSSE aumlr ett planeringsprogram foumlr elektrisk oumlverfoumlring som aumlr framtaget och utvecklat av Siemens PTI Foumlrsta utgaringvan av programmet kom 1976 och i dag anvaumlnds det i 123 laumlnder vaumlrlden oumlver (Siemens PTI 2006) Programmet har anvaumlnts till att rita upp och beraumlkna baringde verkliga och generella elnaumlt foumlr att paring ett tydligt saumltt kunna se hur laumlngden paring mellanspaumlnningsledningarna paringverkar ett mobilt reservkraftverk Naumlr beraumlkningar i PSSE goumlrs behoumlver en resistans R en reaktans X och en susceptans B anges foumlr varje ledning medan det raumlcker med en resistans och en reaktans foumlr transformatorerna Alla storheter maringste sedan goumlras om till enheten per unit (PU) Detta goumlrs enligt sambanden 83 84 85 nedan

2bas

basUP

U

SRR sdot= Ω [ ]UP (83)

2bas

basUP

U

SXX sdot= Ω [ ]UP (84)

2bas

basSUP

U

SBB sdot= [ ]UP (85)

Tillsammans med ledningarnas och transformatorernas inparametrar laumlggs lasten in paring laumlmplig skena Programmet aumlr uppbyggt saring att alla inparametrar anges i en sk sav-fil daumlr all data finns Till detta kopplas en schematisk bild daumlr elnaumltet ritas upp en sk sld-fil Naumlr sedan programmet ska utfoumlra beraumlkningarna saring synkroniseras de baringda filerna med varandra och resultaten presenteras i den schematiska bilden

30

Reaktivt effekttutag vid olika laster

-100

-80

-60

-40

-20

0

20

40

60

80

100

120

2 4 6 8 10

Ledningslaumlngd (km)

Reakti

vt

eff

ektu

ttag

(kvar)

Luftlednig P=150 kW

Kabel P=150 kW

Kabel P=100 kW

Kabel P=50 kW

82 Generellt elnaumlt

Foumlr att faring en god uppfattning om hur stort geografiskt omraringde ett mobilt reservkraftverk med varierande storlek kan hantera foumlr en given belastning har ett generellt elnaumlt anvaumlnts Det generella elnaumltet aumlr uppbyggt i PSSE enligt bild 81 nedan

Bild 81 Generellt elnaumlt uppbyggt i PSSE

Som kan ses i bild 81 ovan bestaringr det generella elnaumltet av en matande respektive en mottagande naumltstation som foumlrbinds med en mellanspaumlnningsledning I den matande naumltstationen har en relativt stor transformator installerats saring att den inte kommer att bli en begraumlnsande faktor I den mottagande naumltstationen aumlr transformatorn dimensionerad foumlr att klara lasten Som tidigare visats i rapporten aumlr det laumlngden paring mellanspaumlnningsledningen som kommer att spela en stor roll daring den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckningen ska bestaumlmmas Foumlr att tydligt visa storleksskillnaden i det kapacitiva bidrag som en kabel ger upphov till jaumlmfoumlrt med en luftledning har ovanstaringende naumlt ritats upp i PSSE Foumlr att PSSE ska kunna utfoumlra beraumlkningarna behoumlver ett antal parametrar matas in i programmet Dessa har beraumlknats i ett Excel-blad som visas i bilaga 3 Eftersom det mobila reservkraftverket inte kan absorbera reaktiv effekt aumlr den aumlr moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan dels beroende av hur mycket reaktiv effekt ledningen genererar dels hur stort det reaktiva effektuttaget ur anlaumlggningen aumlr Detta betyder att desto houmlgre reaktiva effektuttaget aumlr desto laumlngre aumlr moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan I exemplet nedan har den aktiva lasten satts till 50 100 respektive 150 kW och med en effektfaktor lika med 085 Resultaten fraringn beraumlkningarna visas i bild 82 nedan

Bild 82 Belastningsstorlekens inverkan paring den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan

31

Enligt EON Elnaumlts indelning av kundkategorier som presenteras i bilaga 1 kan det utlaumlsas att effektfaktorn foumlr de olika kundkategorierna varierar mellan 085 ndash 098 Genom att anvaumlnda effektfaktorn 085 som i exemplet ovan kommer lasten foumlrbruka relativt mycket reaktiv effekt vilket betyder att den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan kommer att bli laringng Hade daumlremot effektfaktorn 098 anvaumlnts skulle lasten i princip inte foumlrbruka naringgon reaktiv effekt alls vilket skulle minska den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan radikalt Anvaumlndandet av effektfaktorn 085 ger saringledes det mest gynnsamma fallet Hur stor inverkan effektfaktorn har paring den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan visas i bild 83 Raumlkneexemplet aumlr utfoumlrt paring samma saumltt som exemplet ovan foumlr kabeln med belastningen 50 kW Den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan har istaumlllet beraumlknats foumlr fyra olika effektfaktorer 085 090 095 och 098

Reaktivt effektuttag vid cos fi variation foumlr en kabel med belastningen 50 kW

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

1 2 3 4

Ledningslaumlngd (km)

Reati

vt

eff

ektu

ttag

(kvar)

cos fi=085

cos fi=090

cos fi=095

cos fi=098

Bild 83 Effektfaktorns inverkan paring den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan

821 Konsekvenser foumlr reservkraft

Som tydligt kan ses i bild 82 kommer kabeln generera avsevaumlrt mycket mer reaktiv effekt aumln luftledningen och daumlrmed minska den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan Det kan konstateras att storleken paring lasten och effektfaktorn kommer spela en stor roll daring den maximala oumlverfoumlringsstraumlckan foumlr kabeln ska bestaumlmmas Daumlrmed aumlr det svaringrt att ange naringgon generell laumlngdbegraumlnsning foumlr kabelalternativet men aumlr lasten saring laringg som 50 kW med effektfaktorn 085 kommer den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan vara mindre aumln tre kilometer Daumlremot foumlr luftledningen som endast genererar en liten maumlngd reaktiv effekt kommer inte storleken paring lasten och effektfaktorn vara avgoumlrande foumlr den maximala oumlverfoumlringsstraumlckan Med tanke paring att reservelverken fraringn ABB inte kan ta hand om naringgot reaktivt oumlverskott aumlr det sjaumllvklart av stor vikt att mellanspaumlnningsledningen inte genererar mer reaktiveffekt aumln vad lasten konsumerar Av detta generella exempel kan slutsatsen dras att smaring reaktiva uttag i kombination med laringnga mellanspaumlnningskablar kan komma begraumlnsa oumlverfoumlringsstraumlckan avsevaumlrt jaumlmfoumlrt med mellanspaumlnningsluftledningar

32

83 Verkligt elnaumlt

Foumlr att faring en ungefaumlrlig uppfattning om hur stort geografiskt omraringde ett mobilt reservkraftverk kan hantera foumlr en given belastning har aumlven beraumlkningar utfoumlrts foumlr ett verkligt naumlt Anledningen till detta aumlr att faring saring stor verklighetsfoumlrankring som moumljligt De mobila reservkraftverk som aumlr taumlnkta att anvaumlndas aumlr i storleksordningen 100 ndash 800 KVA vilket betyder att baringde lastuttaget och oumlverfoumlringsstraumlckan kommer att bli begraumlnsad Det verkliga elnaumltet kommer att ge en indikation paring hur det kan taumlnkas se ut i ett verkligt elnaumlt daumlr det reaktiva effektuttaget aumlr relativt litet och oumlverfoumlringsstraumlckan relativt laringng Eftersom de mobila reservkraftverken som aumlr taumlnkta att anvaumlndas aumlr relativt smaring effektmaumlssigt kommer de inte klara av de laster som farings i taumltorter om ett par naumltstationer kopplas samman De elnaumlt som kommer att ingaring i beraumlkningarna kommer daumlrfoumlr vara ett landsbygdsnaumlt daumlr belastningen aumlr laringg och utspridd oumlver ett stoumlrre geografiskt omraringde Det aumlr aumlven i landsbygd det aumlr mest intressant med reservkraft paring grund av avsaknaden av omkopplingsmoumljligheter Det elnaumlt som slutligen valdes i samraringd med Christer Eliasson naumltplanerare paring EON Elnaumlt var ett relativt nytt kabelnaumlt i Loumlnsboda (LBA) i nordoumlstra Skaringne daumlr EON Elnaumlt har foumlrberett ett par markstationer foumlr anslutning av mobil reservkraft (Eliasson 2006) Anledningen aumlr att belastningarna aumlr relativt smaring och foumlrdelade paring flera mindre transformatorstationer med litet stoumlrre inboumlrdes avstaringnd I ett saringdant naumlt som finns i LBA fack 4 kommer vinsten att bli stor om EON Elnaumlt endast behoumlver ansluta ett mobilt elverk istaumlllet foumlr sju Foumlr det utvalda kablade elnaumltet har beraumlkningar genomfoumlrts enligt den tidigare beskrivna beraumlkningsgaringngen Fraringn Facilplus har kartan med inritade ledningar och naumltstationer haumlmtas den visas i bilaga 4 Som kan ses paring kartan aumlr detta ett glesbyggdsomraringde med lite stoumlrre avstaringnd mellan naumltstationerna I bilaga 5 visas normalkopplingsschemat foumlr LBA fack 4 som tydligare visar hur naumltstationerna aumlr foumlrbundna med varandra I bilaga 6 visas det Excel-blad daumlr alla inparametrar som maringste anges i PSSE aumlr beraumlknade och sammanstaumlllda Naumlr beraumlkningen vaumll aumlr gjord i PSSE visas alla resultaten i de schematiska filerna se bilaga 7 Beraumlkningarna aumlr gjorda baringde foumlr elnaumltet saring som det ser ut i dag men aumlven paring samma elnaumlt daring all kabel ersatts med oisolerad samt isolerad luftledning med motsvarande ledningsarea Eftersom kapacitansen per kilometer aumlr i princip lika stor foumlr baringde oisolerad och isolerad luftledning kommer dessa anses vara likvaumlrdiga naumlr det gaumlller lednings reaktiva generering Baringda fallen har samma totala ledningslaumlngd vilken aumlr 6775 meter men som har naumlmnts tidigare skiljer luftledning sig aringt jaumlmfoumlrt med kabel daring det gaumlller generering av reaktiv effekt Resultatet presenteras i bild 84 nedan

33

LBA-fack 4

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90k

Va

r Kabel

Oisolerad luftledning

Isolerad luftledning

Bild 84 Reaktivt effektuttag i LBA ndash fack 4

Som kan ses i bild 84 ovan behoumlver generatorn endast generera knappt 20 kvar om det befintliga kabelnaumltet anvaumlnds vid topplast ty Velanders metod ger topplasten Vid laringglasttillfaumlllen exempelvis sommar skulle det reaktiva effektuttaget fraringn kunderna raumlcka till att taumlcka det reaktiva oumlverskottet fraringn kabeln Daumlrmed kan det haumlnda att vid vissa lasttillfaumlllen inte aumlr moumljligt att reservkraftsmata LBA fack 4 Skulle i staumlllet kabelnaumltet ersaumlttas med ett likvaumlrdigt luftledningsnaumlt kommer generatorn behoumlva generera drygt 80 kvar Anledningen till detta aumlr som sagts och visats tidigare att en kabel genererar avsevaumlrt mycket mer reaktiv effekt aumln en luftledning Skulle kablarna generera mer reaktiv effekt aumln vad kunderna foumlrbrukar skulle anlaumlggningen inte kunna anslutas till ett mobilt reservkraftverk Hade det daumlremot funnits reservelverk i laumlmplig storlek paring marknaden som hade kunnat undermagnetiseras och daumlr med att ta hand om det reaktiva oumlverskott som skapats av kablarna hade situationen varit en annan Som situationen aumlr i dag maringste en viss foumlrsiktighet tillaumlmpas daring lasten aumlr liten och oumlverfoumlringsstraumlckan aumlr lite laumlngre i ett kablat mellanspaumlnningsnaumltet Skulle daumlremot elnaumltet i LBA - fack 4 varit ett luftledningsnaumlt hade inte denna begraumlnsning funnits Sammanfattningsvis kan det i detta fall konstateras att det kablade elnaumltet aumlr att foumlredra framfoumlr mot luftledningsalternativet Laumlgre braumlnslekonsumtion samt moumljlighet till ett houmlgre aktivt effektuttag aumlr naringgra av foumlrdelarna

34

9 Ekonomisk jaumlmfoumlrelse Foumlr att faring en indikation paring hur det ekonomiska utslaget kommer att se ut daring ett mellanspaumlnningsnaumltet anvaumlnds foumlr oumlverfoumlring av reservkraft har ett raumlkneexempel staumlllts upp i det tidigare anvaumlnda elnaumltet LBA-fack 4 I exemplet har sju olika fall jaumlmfoumlrts med varandra dessa aumlr

bull Oisolerad luftledning utan reservkraft bull Oisolerad luftledning med reservkraft bull Isolerad luftledning utan reservkraft bull Isolerad luftledning med reservkraft bull Kabel utan reservkraft bull Kabel med reservkraft bull Befintlig luftledning som senare ersaumltts med kabel med reservkraft

Nedan visas en foumlrklaring till de parametrar som finns med i raumlkneexemplet Dessa aumlr uppdelade i fasta respektive roumlrliga kostnader vilka summeras ihop foumlr respektive fall De fasta kostnaderna aumlr summan av de aringrliga kapital- och underharingllskostnaderna medan de roumlrliga kostnaderna aumlr kostnader foumlr reservkraft samt avbrottsersaumlttning Dessa aumlr direkt beroende av det aktuella elnaumltets avbrotts- respektive felfrekvens I denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse har alla administrativa kostnader foumlrsummats och ingen haumlnsyn har tagits till hur varumaumlrket skadas av t ex laringnga elavbrott

91 Foumlrklaring till den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen

911 Fasta kostnader

Investeringskostnad per km Investeringskostnaden avser endast mellanspaumlnningsnaumltet vilken varierar mellan olika ledningstyper Kostnaderna aumlr haumlmtade ifraringn EBR (P1) 2006 I det verkliga elnaumltet (LBA) minskar ledningsarean laumlngre ut vilket det inte kommer tas naringgon haumlnsyn till i den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen daumlr samma area har anvaumlnts till hela straumlckan Anledningen till detta aumlr att kostnaden foumlr att garing upp eller ner ett steg i area foumlr respektive ledningstyp aumlr relativt liten Alla beraumlkningar har daumlrfoumlr gjorts foumlr en representativ ledningsarea 95 mm2 Total investeringskostnad Denna visar den totala investeringskostnaden foumlr hela ledningsstraumlckan det vill saumlga kostnaden per kilometer ledning garingnger det verkliga elnaumltets laumlngd (LBA) Kapitalkostnad Investeringskostnaden som goumlrs i ett elnaumlt genererar en kostnad foumlr det kapital som aumlr investerat EON Elnaumlt tillaumlmpar en kalkylraumlnta paring 8 procent

35

Aringrlig kostnad EON Elnaumlt skriver av sina anlaumlggningar paring 40 aringr vilket ger en aringrlig kostnad genom att dela investeringskostnaden med avskrivningstiden Underharingllskostnad Underharingllskostnaden foumlr baringde oisolerad - och isolerad luftledning aumlr satt till 2 procent av investeringskostanden Foumlr jordkabel aumlr den satt till 02 procent Summa fast aringrlig kostnad Denna kostnad visar vad den aringrliga fasta kostnaden kommer vara foumlr ett elnaumlt Denna inkluderar saringledes enbart avskrivningar och underharingllskostnader

912 Roumlrliga kostnader

Avbrottsfrekvens Denna beskriver hur maringnga avbrott en viss ledningstyp har per aringr och per 100 km ledning Foumlr oisolerad luftledning aumlr antalet fel uppdelat i kvarstaringende- respektive oumlvergaringende fel Kvarstaringende fel betyder att felet maringste aringtgaumlrdas fysiskt och behoumlver sektioneras bort foumlr reparation De kvarstaringende felen aumlr 2 stycken per aringr och 100 km ledning (Roos 2005) Oumlvergaringende fel kan exempelvis vara en aringterinkoppling som orsakats av ett traumld som stoumltt till en ledning vid blaringsigt vaumlder Eftersom de oumlvergaringende felen aumlr kortvariga kommer det aldrig bli aktuellt att ansluta reservkraft i samband med dessa fel Daumlrmed tas dessa fel inte med i avbrottsfrekvensen Foumlr isolerad luftledning har de kvarstaringende felen satts till tvaring tredjedelar av avbrottsfrekvensen foumlr oisolerad luftledning (Kristiansson 2006) Foumlr kabel aumlr antalet fel uppdelade i inre fel i kabeln t ex treeing och fel som aumlr orsakade paring grund av yttre aringverkan t ex graumlvskador Eftersom baringda typerna av fel kommer resultera i ett avbrott i elleveransen summeras dessa till en gemensam avbrottsfrekvens foumlr kabel Inre fel aumlr satt till 02 och yttre fel aumlr satt 04 vilket betyder att den gemensamma avbrottsfrekvensen aumlr satt till 06 fel per aringr och 100 km kabel (Roos 2005) Felfrekvens Felfrekvensen aumlr framtagen paring foumlljande saumltt samtliga kunder som drabbats av mellanspaumlnningsfel laumlngre aumln tre minuter hos Svensk Energis medlemsfoumlretag dvs DARWin rapporterade under 2004 har tagits fram Av dessa har 75 procent ansetts kunna haumlnfoumlras till landsbygdselnaumlt Ur denna aringterstaringende stora volym har de mellanspaumlnningsfel som orsakat utebliven elleverans i tidsintervallen 12-lt24 samt gt=24 timmar sorterats ut Antalet fel som oumlverstiger 24 timmar oavsett laumlngd aumlr saring faring att de har summerats i en enda grupp Genom att dividera summan utsorterade fel med samtliga fel erharinglls felfrekvensen foumlr respektive tidsintervall Som kan ses i raumlkneexemplet i bilaga 8 aumlr dessa mycket smaring

36

Avbrottsersaumlttning Avbrottskostnaden foumlr respektive tidsintervall aumlr tagen fraringn den tabell 21 i denna rapport Foumlr att baumlttre avspegla den verkliga bilden i LBA fack 4 har 50 av de 60 kunderna placerats i kategorin smaringhus 16 A och resterande 10 kunder i gruppen smaringhus 20 A Driftkostnad reservelverk och fast kostnad elverk Dessa kostnader aumlr tagna fraringn EON Elnaumlts egen utredning om reservkraftberedskap (NUT 051016-001) Baringda kostnadsposterna avser hyra av reservelverk som ansluts paring traditionellt saumltt det vill saumlga ett reservelverk till varje naumltstation I denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse har driftkostnaden antagits vara den samma daring ett mobilt reservkraftverk anvaumlnds och elenergin oumlverfoumlrs i mellanspaumlnningsnaumltet Den fasta kostnaden antas daumlremot vara en femtedel saring stor daring ett reservelverk i snitt antas kunna foumlrsoumlrja fem naumltstationer daring elenergin oumlverfoumlrs i mellanspaumlnningsnaumltet Drifttimmar felkategori Drifttimmarna avser de antal timmar som reservelverken aumlr i drift vid respektive felkategori Dessa drifttimmar aumlr uppskattade till en genomsnittligt rimlig tidsperiod Uppskattningen aumlr gjord saring att reservelverket har anslutits och boumlrjat leverera elenergi i snitt tvaring till fyra timmar innan naringgon kund har varit spaumlnningsloumls i 12 timmar Naumlr vaumll kunderna faringtt tillbaka elleveransen med hjaumllp av ett reservkraftverk kommer inte det skadade elnaumltet behoumlva aringterstaumlllas i funktionsdugligt skick snarast moumljligt Kopplas daumlremot inte ett reservelverk in och aringterupptar elleveransen maringste elnaumltet aringterstaumlllas till funktionsdugligt skick snarast Daumlrmed antas det att tiden foumlr aringterstaumlllning kommer vara laumlngre om inte ett reservkraftverk ansluts Paring grund av ovanstaringende resonemang anses reservelverkets drifttid i snitt vara laumlngre aumln den avbrottstid som farings om inte reservelverket anslutits Drifttimmarna aumlr bestaumlmda saring att reservelverket i snitt boumlrjar leverera elenergi 9 timmar efter felet uppkom och aumlr daumlrefter i drift hela tidsperioden i respektive felfrekvens det vill saumlga efter 12 respektive 24 timmar Antal fel per aringr som oumlverstiger 12 h i LBA - fack 4 Denna aumlr beraumlknad paring foumlljande saumltt

( )2412100

FFLL

AF +sdotsdot

aringr

st (91)

daumlr AF Avbrottsfrekvensen foumlr luftledning respektive kabel (st100kmaringr) LL Ledningslaumlngden avser LBA - fack 4 (km) F12 Felfrekvensen efter 12 h vid mellanspaumlnningsfel enligt Darwin

driftstoumlrningsstatistik 2004 Svensk Energi F24 Felfrekvensen efter 24 h vid mellanspaumlnningsfel enligt Darwin

driftstoumlrningsstatistik 2004 Svensk Energi

37

Avbrottskostnad Avbrottskostnaden avser den kostnad som uppstaringr pga fel i mellanspaumlnningsnaumltet varje aringr I alternativet utan reservkraft uppstaringr kostnaden genom avbrottsersaumlttning till de kunder som drabbats av elavbrott laumlngre aumln 12 timmar I alternativet med reservkraft uppstaringr kostnaden genom att reservkraft installeras och samtliga kunder aringterfaringr elleveransen Reservkraften som installeras har som sagts tidigare en fast och en roumlrlig kostand Avbrottskostnaden beraumlknas enligt nedan Utan reservelverk

( ) AKAFAFLL

AF sdotsdot+sdotsdotsdot 24241212100

(kraringr) (92)

Med reservelverk

( )

AKFKFFLL

AF

AKDKDTFDTFLL

AF

sdotsdot+sdotsdot

+sdotsdotsdot+sdotsdotsdot

)2412(100

24241212100 (kraringr) (93)

daumlr A12 avbrottskostnaden i LBA efter 12 h (kr) A24 avbrottskostnaden i LBA efter 24 h (kr) DK driftkostnad reservelverk (krh) AK antalet kunder i LBA (st) FK fast kostnad foumlr reservelverk per kund (kr) DT drifttid foumlr reservkraftverken (h)

913 Summa kostnader per aringr Denna kostnad aumlr framtagen genom att kostnaderna foumlr den fasta- och roumlrliga delen summerats Resultatet visar vilket av alternativen som aumlr det mest ekonomiskt gynnsamma

92 Resultat

Sjaumllva beraumlkningen aumlr gjord i Excel och visas i bilaga 8 I tabell 91 nedan visas en sammanstaumlllning av de fasta roumlrliga samt summa kostnader ifraringn den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen Beraumlkningen aumlr gjord foumlr sju stycken olika fall

1 Nybyggnation av oisolerad luftledning utan anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

2 Nybyggnation av oisolerad luftledning med anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

3 Nybyggnation av isolerad luftledning utan anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

4 Nybyggnation av isolerad luftledning med anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

38

5 Nybyggnation av jordkabelanlaumlggning utan anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

6 Nybyggnation av jordkabelanlaumlggning med anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

7 Befintlig avskriven luftledning staringr kvar 20 aringr foumlr att sedan ersaumlttas med jordkabel I detta fall foumlrlaumlngs avskrivningstiden med 20 aringr i foumlrharingllande till de sex tidigare fallen Reservkraft anvaumlnds vid oplanerade elavbrott under hela perioden

Tabell 91 Kostnadsjaumlmfoumlrelse Fasta kostnader

(kraringr)

Roumlrliga kostnader

(kraringr)

Summa kostnader

(kraringr)

Fall 1 54 200 2 54 202 Fall 2 54 200 5 54 205 Fall 3 64 300 2 64 302 Fall 4 64 300 4 64 304 Fall 5 48 400 1 48 401 Fall 6 48 400 2 48 402 Fall 7 39 900 3 39 903 Som kan ses i tabell 91 ovan aumlr de fasta kostnaderna avsevaumlrt mycket stoumlrre aumln de roumlrliga Anledningen till detta aumlr att andelen elavbrott som oumlverstiger 12 timmar aumlr utslaget paring 75 procent av alla elavbrott vilka daring blir vaumlldigt faring och orsakar daumlrmed smaring kostnader totalt sett Som kan ses i den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen aumlr det i dagslaumlget inte loumlnsamt i naringgot av fallen att anvaumlnda reservkraft vid oplanerade elavbrott Det ska dock poaumlngteras att efter 1 januari 2011 aumlr det inte laumlngre tillaringtet att oplanerade elavbrott oumlverstiger 24 timmar Landets naumltaumlgare kommer daring inte kunna jaumlmfoumlra kostnader foumlr t ex reservkraft med kostnader foumlr avbrottsersaumlttning De kommer istaumlllet att bli tvungna att hitta loumlsningar som undviker dessa laringngvariga elavbrott Reservkraft i mellanspaumlnningsnaumlt erbjuder en saringdan loumlsning Som kan ses i denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse aumlr det mest loumlnsamt att laringta befintlig avskriven luftledning staring kvar 20 aringr som sedan ersaumltts med kabel foumlljt av att direkt ersaumltta samma luftledning med kabel Baringda dessa alternativ foumlrutsaumltter att ledningen aumlr framdragen saring att det paring ett enkelt saumltt garingr att foumlrlaumlgga kabeln i marken Om inte saring aumlr fallet kommer detta kostnadsbilden se annorlunda ut Med denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse kan det till sist konstateras att det kommer bli dyrare att ansluta reservkraft till de kunder som drabbas av elavbrott laumlngre aumln 12 timmar aumln att betala ut avbrottsersaumlttning fram t o m 1 januari 2011 foumlr exemplet LBA fack 4

39

10 Slutsatser

101 Slutsatser

Innan ett mobilt reservkraftverk ansluts till ett lansbyggdselnaumlt aumlr det viktigt att kaumlnna till hur stor den reaktiva genereringen fraringn det aktuella elnaumltet aumlr Hur stort det reaktiva bidraget aumlr beror paring hur stor den kapacitiva genereringen aumlr i elnaumltet Denna aumlr framfoumlrallt beroende av kabelnaumltets laumlngd desto laumlngre ju stoumlrre blir den kapacitiva genereringen Skillnaden mellan luftledning och kabel aumlr i dessa sammanhang stora och det maringste tas i beaktande innan ett mobilt reservkraftverk ansluts En kabel genererar avsevaumlrt mycket mer reaktiv effekt aumln en luftledning oavsett om luftledningen aumlr isolerad eller inte Problemet som kan uppstaring i ett kabelnaumlt aumlr att kablarna genererar mer reaktiv effekt aumln vad de anslutna kunderna foumlrbrukar Detta aumlr inget problem saring laumlnge det finns ett oumlverliggande elnaumlt som kan ta hand om det reaktiva oumlverskottet Naumlr det oumlverliggande naumltet kopplas bort och ett mobilt reservkraftverk ansluts maringste detta ensamt kunna ta hand om ett eventuellt reaktivt oumlverskott Reservkraftverk som klarar att absorbera reaktiv effekt finns inte paring marknaden i dag Daumlrmed kommer inte ett mobilt reservkraftverk att kunna anslutas till ett elnaumlt som genererar mer reaktiv effekt aumln vad de anslutna kunderna foumlrbrukar Denna risk finns enbart i kablade elnaumlt daumlr oumlverfoumlringsstraumlckan aumlr laringng och lasten relativt laringg Det aumlr svaringrt att ange naringgon generell laumlngdbegraumlnsning men aumlr lasten saring laringg som 50 kW med effektfaktorn 085 kommer den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan vara mindre aumln tre kilometer Enligt den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen som aumlr gjord i rapporten kan det konstateras att det i-dagslaumlget aldrig aumlr loumlnsamt att ansluta reservkraftverk vid ett elavbrott i LBA fack 4 Anledning till detta aumlr att den avbrottsersaumlttningen som kunder har raumltt till som varit drabbade av ett elavbrott laumlngre aumln 12 timmar aumlr laumlgre aumln den kostnad som uppstaringr daring mobila reservelverk ansluts i vaumlntan paring att felet ska bli aringtgaumlrdat Fraringn och med den 1 januari 2011 kommer det dock inte vara tillaringtet att oplanerade elavbrott aumlr laumlngre aumln 24 timmar vilket goumlr att naumltaumlgarna senast vid denna tidpunkt maringste se till att dessa laringngvariga elavbrott undviks Detta goumlr att oumlverfoumlring av mobilreservkraft i mellanspaumlnningsnaumltet kan komma bli en intressant och anvaumlndbar teknik de naumlrmsta aringren foumlr landets alla naumltaumlgare Sammanfattningsvis kan slutsatserna sammanfattas i ett antal punkter

bull Laringnga kabellaumlngder tillsammans med relativt smaring effektuttag kan generera ett oumlverskott av reaktiv effekt

bull Det finns idag inget reservkraftverk paring marknaden som kan absorbera reaktiv effekt vilket kan komma att begraumlnsa den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan

bull Fram till och med den 1 januari 2011 aumlr det troligen inte loumlnsamt att ansluta reservkraft vid ett elavbrott

bull Fraringn och med den 1 januari 2011 kommer det inte laumlngre vara tillaringtet att oplanerade elavbrott oumlverstiger 24 timmar

40

bull Oumlverfoumlring av reservkraft i mellanspaumlnningsnaumltet kan komma bli en intressant och anvaumlndbar teknik i farmtiden

102 Fortsatt arbete

I denna rapport har det foumlrutsatts att selektiviteten och utloumlsningsvillkor i elnaumlten fungerar paring avsett vis Fortsatta studier inom detta omraringde kan vara att laumlgga in fel paring olika platser i det elnaumltet som ansluts till ett mobilt reservkraftsaggregat och paring saring vis kontrollera att utloumlsningsvillkor och selektivitet fungerar paring ett tillfredstaumlllande sett I denna rapport aumlr grundtanken att ett enda mobilt reservkraftverk ska foumlrsoumlrja en mindre grupp naumltstationer vid ett elavbrott En intressant utveckling skulle vara att titta paring hur olika kraftslag som t ex mobil reservkraft tillsammans med smaringskalig vindkraft skulle kunna samverka En samverkan mellan olika kraftslag skulle med stor sannolikhet skapa nya foumlrutsaumlttningar foumlr smaringskalig ouml-drift Ytterligare fraringgestaumlllningar som skulle behoumlva utredas aumlr hur elkvaliteacuten paringverkas i ett ouml-driftsnaumlt Haumlr skulle det vara intressant att se hur olika typer av kraftkaumlllor enskilt paringverkar elkvaliteacuten samt hur flera kraftkaumlllor som samverkar paringverkar elkvaliteacuten Naumlr mobila reservelverk ansluts i en naumltstation foumlr t ex underharingllsaringtgaumlrder goumlrs detta i princip uteslutande genom att spaumlnningen bryts under in- och urkopplingstiden Detta genererar tvaring planerade elavbrott som maringste aviseras till alla beroumlrda kunder Dessa planerade elavbrott skulle kunna undvikas om en fasningsutrustning anvaumlnts vid inkopplingen Paring detta saumltt skulle landets alla naumltaumlgare paring ett enkelt saumltt kunna goumlra t ex underharingllaringtgaumlrder utan att naringgra kunder behoumlver drabbas av elavbrott Detta aumlr ett omraringde som kaumlnns viktigt och borde utredas Vad som aumlven aumlr av intresse foumlr framtiden aumlr att ta fram riktlinjer foumlr hur mobil reservkraft i mellanspaumlnningsnaumlt ska hanteras Naringgon form av regelverk som branschen kan ta till sig och arbeta efter hade underlaumlttat anvaumlndandet inom detta omraringde

41

11 Referenser [1] Alfredsson Alf Cronqvist Anders (1996) ElkrafthandbokenElmaskiner [2] Andersson Leif Blomqvist Hans (1997) Elkraftsystem del 1 [3] Birkouml Thomas (2005) bilder paring olika typer av luftledning

httpwwwsofnetorgindexasplev=2593amptyp=1 adressen kontrollerad 2006-07-10

[4] Elektroskandia (2006) Bild paring en 3-ledare mellanspaumlnnings kabel

httpwwwelektroskandiasecatalogaspxcid=70amphid=969ampuid=4710amppid=21518pnlPDetails adressen kontrollerad 2006-07-10

[5] Elforsk (1995) EBR Mobila Reservkraftverk utgiven av Elforsk [6] Eliasson Christer (2006) EON Elnaumlt Sverige AB Lokalnaumltsplanerare

personligt samtal 2006-06-28 [7] Energimarknadsinspektionen (2006) Naumltanslutningar och avgifter

httpwwwenergimarknadsinspektionensetemplatesPage____44aspx adressen kontrollerad 2006-07-11

[8] Energimyndigheten (2005) Utveckling av naumltpriser 1 jan 1997 - 1 jan 2005

Publikationen tillgaumlnglig paring httpwwwstemseWEBSTEMEx01SwensfPageGenerator01OpenAgentampSearchType=2ampAll=True adressen kontrollerad 2006-08-02

[9] GENETECH (2006) Bild paring reservelverk

httpwwwgenetechseseprodmobilahtml adressen kontrollerad 2006-08-01

[10] Hagelin Carl-Goumlran (2006) ABB Reservkraft Vaumlsterarings personligt samtal

2006-07-25 [11] Hjalmar Peter (2005) Utredning om mobil reservkraft EON Elnaumlt

NUT-050524-021

42

[12] Johansson Jonas (2006) PhD Student IEA Lunds Tekniska Houmlgskola personligt samtal 2006-11-09

[13] Kristiansson Gert (2006) delprocessledare foumlr anlaumlggningsprojekt paring EON

Elnaumlt [14] Krynell Julius (2006) Reservkraftsansvarig EON Elnaumlt Sverige AB

personligt samtal 2006-08-11 [15] Lindahl Sture (2006) Professor IEA Lunds Tekniska Houmlgskola personligt

samtal 2006-11-09 [16] Melin Ulf (2006) EON Elnaumlt Sverige AB Kundansvarig paring

marknadsenheten personligt samtal 2006-08-18 [17] Onninens produktkatalog 2006) finns tillgaumlnglig paring

httpwwwonninensedownload184218cb10a83f43c2780001132Flik_2_Elnatsmaterielpdf adress kontrollerad 2006-08-15

[18] Petterson Aringke- Blomqvist Hans (1986) Elkraft teknisk handbok del 1

Allmaumln del [19] Regeringskansliet (2006) Nya regler om leveranssaumlkra elnaumlt

httpwwwregeringensesbd108a57260 adress kontrollerad 2006-06-08 [20] Roos Fredrik (2005) lic-avhandling Electricity Supply Reliability [21] Samuelsson Olof (2006) Docent IEA Lunds Tekniska Houmlgskola personligt

samtal 2006-08-23 [22] SCB (2002) Energiundersoumlkning foumlr jordbruket avseende 2002

httpw36scbsestatistikOVOV0020_dokumentEnergiundersokning_2002doc adress kontrollerad 2006-07-04

[23] Siemens PTI (2006) Information om PSSE

httpwwwpti-uscomptisoftwarepsseindexcfm adressen kontrollerad 2006-07-20

43

[24] Statens energimyndighet (2005) Erfarenheter efter Gudrun - Reservkraft prioritering och ouml-drift med reservkraft ER 200532 Publikationen finns tillgaumlnglig paring httpwwwstemseWEBSTEMEx01SwensfPageGenerator01OpenAgentampSearchType=2ampFuncParm1=11ampFuncParm2=1ampSearchString=gudrunampSearchStringFromDate=ampSearchStringToDate=ampAll=True adressen kontrollerad 2006-08-02

[25] Stenborg Bertil (1997) Elkraftsystem del 1 [26] Svenska Kraftnaumlt (2005a) Svenska Kraftnaumlts verksamhet

httpwwwsvksewebPageaspxid=2221 adress kontrollerad 2006-06-07 [27] Svenska Kraftnaumlt (2005b) Svenska Kraftnaumlts aringrsredovisning 2005

httpwwwsvksewebPageaspxid=5242 adress kontrollerad 2006-08-11

44

12 Appendix Bilaga 1 Eon elnaumlts indelning av olika kundkategorier med avseende paring Velanderkonstanter och effektfaktor Bilaga 2 Matlabkod som anvaumlnts till raumlkneexemplet vid jaumlmfoumlrelsen mellan luftledning och kabel Bilaga 3 Beraumlkning av inparametrar till PSSE foumlr det generella naumltet Bilaga 4 Geografiskt karta oumlver LBA fack 4 haumlmtade fraringn Facilplus Bilaga 5 Normalkopplingsschema LBA fack 4 Bilaga 6 Beraumlkning av inparametrar till PSSE foumlr det verkliga naumltet Bilaga 7 Resultaten fraringn beroumlkningen i det verkliga naumltet visat i en schemarisk bild Bilaga 8 Beraumlkningar gjorda foumlr den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen Bilaga 9 Tabell oumlver ABBs standardtransformatorer

V elander-konstant k1

V elander-kons tant k2

Foumlrbruknings-staumllletyp

U ppvaumlrm nings-kod

T ext D C O N ST1 D C O N ST2

C O SFI

B lank t O ALLM AumlN KU R VA 0000286 00133 09Industri ED M IN D R E IN DU STR IER M ED ELVAumlR M E 0000368 00497 092Industri EVL M IN D R E IN DU STR IER M ED ELVAumlR M E 0000368 00497 092Industri O M IN D R E IN DU STR IER U TAN ELVAumlR M E 000029 01017 085Industri U E M IN D R E IN DU STR IER U TAN ELVAumlR M E 000029 01017 085Industri VPA M IN D R E IN DU STR IER U TAN ELVAumlR M E 000029 01017 085Industri VPE M IN D R E IN DU STR IER M ED ELVAumlR M E 0000368 00497 092JO R D BR U K ED LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K EO LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K EVL LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K O LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K U E LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K VPA LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K VPE LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K VPJ LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09LG H M EO FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097LG H M U E FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093SH ED D IR EKTEL AumlLD R E AumlN ELAK 0000308 00111 098SH EO D IR EKTEL ELAK 0000408 00126 098SH EVL ELPAN N A KO N VER TER IN G 0000319 00187 096SH U E T YPKU R VO R R EN H U SH AringLLSEL 0000286 00133 09SH VPA VAumlR M EPU M P -FR AringN LU FT (V ID LAringG A T EM P N YT TJAS EJ ELVAumlR M E) 0000384 00164 093SH VPE VAumlR M EPU M P -U TELU FT M ED ELV (V ID LAringG A TEM P N YTT JAS ELVAumlR M E) 0000536 00161 097SH VPJ VAumlR M EPU M P - YTJO R D (O M VP EJ KLAR AR VAumlR M EN N YT TJAS EJ ELVAumlR M E) 0000314 00144 093Ouml VR ED O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - M ED ELVAumlR M E 0000402 00286 096Ouml VR EVL O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09Ouml VR O O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09Ouml VR U E O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09Ouml VR VPA O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09FAST Blank t ALLM AumlN KU R VA 0000286 00133 09FAST ED FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097FAST EO FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097FAST EVL FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097FAST O FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST O FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST U E FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST VPA FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST VPE FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097

I SAP IS-U

Bilaga 1 Indelning av kundkategorier

Bilaga 1 forts Velander-konstant k1

Velander-konstant k2

Foumlrbruknings-staumllletyp

Uppvaumlrmnings-kod

Text DCONST1 DCONST2

COSFI

FAST VPJ FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093KOLL Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09KOLL ED FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL EO FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL EVL FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL UE FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093KOLL VPA FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093KOLL VPE FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL VPJ FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093GBEL Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09OMAumlT Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09MAST Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09TILLF Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09TILLF ED DIREKTEL AumlLDRE AumlN ELAK 0000308 00111 098TILLF EO ELPANNA KONVERTERING 0000319 00187 096TILLF EVL ELPANNA KONVERTERING 0000319 00187 096TILLF O TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF UE TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF VPA TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF VPE TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF VPJ TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09HAND ED KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND EO KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND EVL KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND O KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND UE KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND VPA KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND VPE KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND VPJ KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09FH ED SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH EO SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH EVL SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH O SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH UE SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH VPA SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH VPE SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH VPJ SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098

I SAP IS-U

Bilaga 2 Matlabkod kabel u=11000 Langd=10 area=95 L=031 induktans [mHkm] fi=318 cos fi=085 ra=28264 resistiviteten i msp-kablen (AL) [ohmmm^2km] C=03310^-6kapacitansen i en 95mm^2 12 kV kabel Ericssons kabelhandbok R=(raarea)Langd ledar resistansen i punkten [ohm] Ericssons kabelhandbok XL=2pi50L10^-3Langd induktiva reaktansen i punkten [ohmkm] Ericssons kabelhandbok Qc2=2pi50(C2)u^2Langd kapacitansen som skapas i halva msp-kabeln [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 30 P=(5010^3) Aktivt effekt i punkten 5 [W] S=Pcos((fipi)180)skenbar effekt i punkten 5 [VA] Q=(S^2-P^2)^(12)reaktiv effekt i punkten 5 [VAr] Pf=R(Pu)^2+R((Q-Qc2)u)^2 Foumlrlust av aktiv effekt i hsp-kabel [W] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 31 Qf=XL(Pu)^2+XL((Q-Qc2)u)^2-(2Qc2) Foumlrlust av reaktiv effekt i msp-kabel [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 33 QnettoKabel=Q+Qf Luftledning Lluft=1085 XLluft=2pi50Lluft10^-3Langd Cluft=000910^-6 Qc2luft=2pi50(Cluft2)u^2Langd kapcitansen som skapas i halva hsp-luftledningen [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 30 PfLuft=R(Pu)^2+R((Q-Qc2luft)u)^2 Foumlrlust av aktiv effekt i hsp-kabel [W] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 31 QfLuft=XLluft(Pu)^2+XLluft((Q-Qc2luft)u)^2-(2Qc2luft) Foumlrlust av reaktiv effekt i hsp-kabel [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 33 QnettoLuft=Q+QfLuft

Ubas (kV) 11Sbas (MVA) 10

Kabel AXKJ 39525

Laumlngd=2 km Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 2 064 031 0194779 00000003 00001885 00528926 00160974 00022808

Laumlngd=4 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 4 128 031 0389557 00000003 0000377 01057851 00321948 00045616

Laumlngd=6 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 6 192 031 0584336 00000003 00005655 01586777 00482923 00068424

Laumlngd=8 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 8 256 031 0779115 00000003 0000754 02115702 00643897 00091232

Laumlngd=10 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 10 32 031 0973894 00000003 00009425 02644628 00804871 0011404

Luftledning FeAl 99

Laumlngd=2 km Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 2 0672 1126 0707487 61E-09 3833E-06 00555372 005847 4638E-05

Laumlngd=4 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 4 1344 1126 1414973 61E-09 7665E-06 01110744 01169399 9275E-05

Laumlngd=6 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 6 2016 1126 212246 61E-09 115E-05 01666116 01754099 00001391

Laumlngd=8 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 8 2688 1126 2829947 61E-09 1533E-05 02221488 02338799 00001855

Laumlngd=10 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 10 336 1126 3537433 61E-09 1916E-05 0277686 02923499 00002319

Bilaga 3 Generellt naumlt

Bilaga 3 forts

Transformatorer

Maumlrkeffekt (MVA) Kopplingsart Maumlrksp (kV) er () ex () ez () R (ohm) X (ohm) R (pu) X (pu)

1 [MATSTAT_LSP04200] 2 [MATSTAT_MSP11000] 08 Dyn 11 11 0 52 52 0 7865 0 0653 [MOTSTAT_MSP11000] 4 [MOTSTAT_LSP04200] 02 Dyn 11 11 0 38 38 0 2299 0 19

Belastningar

P (MW) Q (Mvar) (effekfaktor = 085) Detta aumlr baumlsta scenario005 003101 0062015 0093

Bilaga 4 Geografisk karta oumlver LBA fack 4 haumlmtad fraringn Facilplus

Naumltstationer kopplade till mobilt reservkraftverk

500 m

Foumlrdelningsstation (LBA)

Placering och anslutning av mobilt reservelverk

Bilaga 5 Normalkopplingsschema LBA fack 4

Bilaga 6 Verkligt naumlt

Ubas (kV) 11Sbas (MVA) 10

Ledningar (kabel) En-ledare triangel

Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [LBA-097_MSP 11000] 3 [LBA-049_MSP 11000] AXCEL 39525 202 06464 031 01967265 00000003 0000190381 00534215 00162584 0002303604 3 [LBA-049_MSP 11000] 4 [LBA-050_MSP 11000] AXCEL 39525 183 05856 031 01782226 00000003 0000172473 00483967 00147291 0002086929 4 [LBA-050_MSP 11000] 5 [LBA-070_MSP 11000] AXCEL 32510 076 0912 038 00907292 000000019 453646E-05 00753719 00074983 0000548912 5 [LBA-070_MSP 11000] 6 [LBA-093_MSP 11000] AXCEL 15016 0745 0477545 041 00959599 000000023 538312E-05 00394665 00079306 0000651357 6 [LBA-093_MSP 11000] 7 [LBA-098_MAP 11000] AXCEL 32510 076 0912 038 00907292 000000019 453646E-05 00753719 00074983 0000548912 7 [LBA-098_MAP 11000] 8 [LBA-053_MSP 11000] AXCEL 32510 066 0792 038 00787911 000000019 393956E-05 00654545 00065117 0000476686

6775

LBA -Fack 4 Luftledning

Ledningar (Luftldning) Fasplacering horisontell

Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu) 2 [LBA-097_MSP 11000] 3 [LBA-049_MSP 11000] FeAl 99 202 067872 1126 07145615 61E-09 387107E-06 00560926 00590547 4684E-05 3 [LBA-049_MSP 11000] 4 [LBA-050_MSP 11000] FeAl 99 183 061488 1126 06473503 61E-09 350696E-06 00508165 00535 424342E-05 4 [LBA-050_MSP 11000] 5 [LBA-070_MSP 11000] FeAl 31 076 08132 1173 02800667 61E-09 145644E-06 00672066 0023146 17623E-05 5 [LBA-070_MSP 11000] 6 [LBA-093_MSP 11000] FeAl 49 0745 049915 1173 02745391 61E-09 14277E-06 00412521 00226892 172751E-05 6 [LBA-093_MSP 11000] 7 [LBA-098_MAP 11000] FeAl 31 076 08132 1173 02800667 61E-09 145644E-06 00672066 0023146 17623E-05 7 [LBA-098_MAP 11000] 8 [LBA-053_MSP 11000] FeAl 31 066 07062 1173 02432158 61E-09 126481E-06 00583636 00201005 153041E-05

6775

Bilaga 6 forts

Transformatorer

Maumlrkeffekt (MVA) Kopplingsart Maumlrksp (kV) er () ex () ez () R (ohm) X (ohm) R (pu) X (pu)

1 [LBA-097_LSP 04200] 2 [LBA-097_MSP 11000] 0315 Dyn 11 11 114 412 4274809937 438 1583 036 131 3 [LBA-049_MSP 11000] 301 [LBA-049_LSP 04200] 01 Dyn 11 11 145 373 4001924537 17545 45133 145 373 4 [LBA-050_MSP 11000] 401 [LBA-050_LSP 04000] 02 Dyn 11 11 13 378 3997299088 7865 22869 065 189 5 [LBA-070_MSP 11000] 501 [LBA-070_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 6 [LBA-093_MSP 11000] 601 [LBA-093_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 7 [LBA-098_MAP 11000] 701 [LBA-098_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 8 [LBA-053_MSP 11000] 801 [LBA-053_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668

Belastningar

P (MW) Q (Mvar) Antal kunder (st)

LBA-097 00108 00044 6LBA-049 00497 0025 14LBA-050 00587 00232 15LBA-070 00356 00103 7LBA-093 00061 00029 2LBA-098 00127 00036 7LBA-053 00299 00063 9

Totalt 02035 00757 60

Bilaga 7 Resultaten fraringn det verkliga elnaumltet

Bilaga 7 forts

Laumlngd LBA (km) 667 Avskrivningstid led (aringr) 40 Avskrivningstid ledning (aringr) 60Antal kunder (st) 60

Luftledning (blank) Luftledning (belagd) KabelUtan reservkraft Med reservkraft Utan reservkraft Med reservkraft Utan reservkraft Med reservkraft Luft 20aringr+ kabel 40 aringr

Fasta kostnader

Investeringskostnad per km (krkm) (mellanspaumlnningsnaumltet) 173000 173000 205000 205000 250000 250000 250000Total investeringskostnad (kr) 1153910 1153910 1367350 1367350 1667500 1667500 1667500Kapitalkostnad 8 92313 92313 109388 109388 133400 133400 133400Aringrlig kostnad (kr) 31156 31156 36918 36918 45023 45023 30015

Underharingllskostnad (kraringr) 230782 230782 27347 27347 3335 3335 9916

Summa fast aringrlig kostnad (kraringr) 54234 54234 64265 64265 48358 48358 39931

Roumlrliga kostnader Avbrottsfrekvens (antal fel(100 km aringr)) 2 2 1333333333 1333333333 06 06 1066666667

F 12 (felfrekvens efter 12 timmar) 0000162 0000162 0000162 0000162F 24 (felfrekvens efter 24 timmar) 0000083 0000083 0000083 0000083F 48 (felfrekvens efter 48 timmar) 0000000 0000000 0000000 0000000F 72 (felfrekvens efter 72 timmar) 0000000 0000000 0000000 0000000

Avbrottsersaumlttning efter 12 timmar (krkund) 800 800 800 800Avbrottsersaumlttning efter 24 timmar (krkund) 1765 1765 1765 1765Avbrottsersaumlttning efter 48 timmar (krkund) 2719 2719 2719 2719Avbrottsersaumlttning efter 72 timmar (krkund) 4007 4007 4007 4007

Driftskostnad reservelverktimme och kund (krh) 625 625 625 625Fast kostnad elverk (transport osv) (krkund) 1320 1320 1320 1320

Drift timmar felkategori F 12 (h) 15 15 15 15Drift timmar felkategori F 24 (h) 36 36 36 36Drift timmar felkategori F 48 (h) 60 60 60 60Drift timmar felkategori F 72 (h) 100 100 100 100

Antalet fel per aringr som oumlverstiger 12 h i LBA-fack 4 (staringr) 000003 000002 000001Avbrottskostnad (kraringr) 221 531 148 354 066 223 283

Summa kostnader per aringr (kraringr) 5423598 5423908 6426693 6426899 4835816 4835973 3993390

Bilaga 8 Ekonomi

Bilaga 8 forts

DARWin driftstoumlrningsstatistik 2004 Svensk energi

12 kV 24 kV SummaSumma (75)Totalt antal drabbade kunder lt 3 min (st) 2640403 1011406 3651809 2738857Totalt antal fel lt 3 min (st) 2827 13923 16750

Totalt antal drabbade kunder 12 - lt 24 h (st) 383 61 444Totalt antal drabbade kunder gt 24 h (st) 200 28 228

Andel drabbade kunder 12 - lt 24 h 162E-04Andel drabbade kunder gt 24 h 832E-05

Andel drabbade kunder 12 - lt 24 h () 00122Andel drabbade kunder gt 24 h () 00062

Antal drabbade kunder per MSP fel lt 3minl (st) 21802

Bilaga 9 ABBs standardtransformatorer

24

7 Det mobila reservkraftverket De mobila reservkraftverk som aumlr taumlnkta att anvaumlndas i mellanspaumlnningsnaumltet aumlr i storleksordningen 100-800 kVA daumlr de flesta aumlr utrustade med en synkrongenerator Teoretiskt innebaumlr detta bland annat att generatorns foumlrmaringga att producera alternativt konsumera reaktiv effekt kan styras Ska generatorn leverera reaktiv effekt till elnaumltet ska I m gt Im0 och kallas daring foumlr oumlvermagnetiserad medan om den ska konsumera reaktiv effekt ska I m lt Im0 och kallas daring foumlr undermagnetiserad Rent praktiskt styrs magnetiseringsstroumlmmen av generatorns spaumlnningsregulator som i sin tur maumlter naumltspaumlnningen (Alfredsson och Cronqvist 1996) Ses detta ur en teoretisk synvinkel bestaumlms magnetiseringsbehovet av sambandet 71 nedan

0m

m

n

r

I

I

U

E= (71)

daumlr Er inducerad emk (fas till jord) V Un generatorns maumlrkspaumlnning V I bild 71 visas ovanstaringende storheter i en schematisk bild oumlver en synkrongenerator

Bild 71 Schematisk bild oumlver en synkrongenerator

Den aktiva effekten P i en synkronmaskin paringverkas inte av aumlndringar som t ex naumltspaumlnningsvariationer eller variationer av emkn utan bestaumlms av den mekaniska axeleffekten som motorn levererar Den aktiva effekten beraumlknas med hjaumllp av samband 72 nedan

d

fr

X

UEP

Θsdotsdotsdot=

sin3 [ ]W (72)

Som tidigare naumlmnts kommer den inducerade emkn Er att foumlraumlndras daring magnetiseringsstroumlmmen Im varieras Foumlr att foumlrhindra att den aktiva effekten P foumlraumlndras samtidigt som magnetiseringsstroumlmmen Im varieras kommer samtidigt belastningsvinkeln Θ att aumlndras

25

Naumlr det gaumlller den reaktiva effekten Q saring aumlr den vid en konstant naumltspaumlnning till stor del beroende av den inducerade emk Er men aumlven till en mindre del av den aktiva effektens storlek Denna ger upphov till en del av den reaktiva spaumlnningen (XdIa) vilken svarar direkt mot den aktiva stroumlmmen Iacosφ och denna kraumlver en viss reaktiv effekt Den reaktiva effekten beraumlknas genom samband 73 nedan

d

fr

d

f

X

UE

X

UQ

Θsdotsdotsdotminus

sdot=

cos33 2

[ ]var (73)

daumlr Qlt0 oumlvermagnetisering Qgt0 undermagnetisering Foumlr att se hur alla storheter haumlnger samman visas tvaring olika visardiagram i bild 72 ett foumlr oumlvermagnetisering och ett foumlr undermagnetisering I baringda visardiagrammen aumlr statorstroumlmmen Ia riktstorhet (Alfredsson och Cronqvist 1996)

Bild 72 Visardiagram foumlr oumlver- respektive undermagnetisering

Foumlr en synkrongenerator finns det ett antal begraumlnsningar naumlr det gaumlller dess foumlrmaringga att producera och konsumera effekt Dessa begraumlnsningar aumlr naturligtvis vaumlsentliga att kaumlnna till innan ett reservelverk kopplas in och ensamt ska foumlrse en anlaumlggning med elenergi Naumlr det gaumlller synkrongeneratorer finns det fyra stabilitetsgraumlnser som generatorn maringste haringlla sig inom foumlr att generatorn ska fungera paring avsett vis (Samuelsson 2006) De fyra stabilitetsgraumlnserna aumlr

1 Rotorns uppvaumlrmningsgraumlns bestaumlmmer |E|max 2 Statorns uppvaumlrmningsgraumlns bestaumlmmer |S|max och |IA|max 3 Motorns maximala axeleffekt bestaumlmmer Pmax 4 Generatorns laumlgsta magnetisering bestaumlmmer |E|min

Foumlr att aringskaringdliggoumlra hur ovanstaringende stabilitetsgraumlnser paringverkar generatorns effektgraumlnser har dessa ritats in i ett saring kallat kapabilitetsdiagram Detta visas i bild 73 nedan

26

Bild 73 Kapabilitetsdiagram foumlr en synkrongenerator

I bild 73 ovan visar den markerade ytan arbetsomraringdet foumlr generatorn Begraumlnsningslinjerna ett och tvaring aumlr satta foumlr att inte temperaturen i rotor respektive stator ska bli foumlr houmlga och foumlrstoumlra generatorn Som kan ses i bild 73 ovan begraumlnsar dessa baringde generatorns moumljlighet till att leverera aktiv respektive reaktiv effekt samt att absorbera reaktiv effekt utanfoumlr det markerade omraringdet Skaumlrningspunkten mellan begraumlnsningslinje ett och tvaring anger normalt generatorns maumlrkdriftdata naumlr det gaumlller levererad aktiv- och reaktiv effekt Anledningen aumlr att dessa baringda linjers skaumlrningspunkt motsvarar ett optimum foumlr levererad aktiv- och reaktiv effekt Begraumlnsningslinje tre markerar den maximala aktiva effekt motorn kan laumlmna paring axeln som sammankopplar motor och generator Den fjaumlrde och sista begraumlnsningslinjen visar generatorns laumlgsta magnetisering foumlr att kunna fasas paring elnaumltet Aumlr magnetiseringen laumlgre riskeras ett saring kallat ur fas-fall farings vilket betyder att generatorn inte kommer arbeta vid samma faslaumlge som det elnaumlt den ansluts till Arbetar inte generatorn vid samma faslaumlge som elnaumltet maringste den kopplas bort och kommer saringledes inte att tillfoumlra naringgon elenergi till det anslutna elnaumltet vilket aumlr dess normala uppgift Naumlr ett mobilt reservkraftverk ansluts till ett elnaumlt och ensamt ska foumlrse anlaumlggningen med elenergi aumlr det viktigt att den aktiva och reaktiva effekten aldrig kommer utanfoumlr det markerade omraringdet i bild 73 Skulle detta haumlnda kommer med stoumlrsta sannolikhet reservkraftverkets effektskydd loumlsa ut med resultatet att elleveransen upphoumlr omedelbart ABB som aumlr en av landets ledande tillverkare av reservkraftverk har ett stoumlrre utbud av olika storlekar och modeller men anvaumlnder enbart synkrongeneratorer fraringn Stamford Dessa generatorer aumlr inte konstruerade foumlr att kunna absorbera reaktiv effekt De generatorer som levereras med reservkraftverken fraringn ABB i dag kan alltsaring

27

enbart arbeta med induktiva laster vilket betyder att ledningen inte faringr generera mer reaktiv effekt aumln vad lasten konsumerar (Hagelin 2006) Detta kommer saringledes att bli viktigt att taumlnka paring naumlr en liten last tillsammans med en laumlngre mellanspaumlnningskabel ansluts till ett reservkraftverk och ensamt ska foumlrse anlaumlggningen med elenergi Skulle kabeln generera mer reaktiv effekt aumln vad kunderna foumlrbrukar innebaumlr det att generatorn hamnar i den nedre halvan i bild 73 vilket innebaumlr att generatorn maringste konsumera reaktiv effekt Detta betyder att laringnga mellanspaumlnningskablar tillsammans med smaring effektuttag kommer bli en begraumlnsande faktor vid oumlverfoumlring av reservkraft i mellanspaumlnningelnaumltet

28

8 Beraumlkning av effektbehov och ledningslaumlngd Foumlr att faring en uppfattning om hur laringnga straumlckor elenergin fraringn reservkraftverken kan oumlverfoumlras presenteras i detta kapitel tvaring olika fall dels ett generellt dels ett verkligt naumlt Anledningen till att denna uppdelning aumlr gjord aumlr foumlr att foumlrst se hur laumlngden paring mellanspaumlnningsledningen paringverkar det mobila reservelverket generellt Det verkliga naumltet kommer sedan att ge en indikation paring hur det skulle se ut i ett naumlt daumlr vinsten hade varit stor om man kunde oumlverfoumlra reservkraften i mellanspaumlnningsnaumltet Foumlr att kunna goumlra noumldvaumlndiga beraumlkningar har tre olika program anvaumlnts Facilplus Spartial Excel och PSSE

81 Beraumlkningsprogram program

811 Facilplus Spatial

Facilplus Spatial aumlr ett naumltinformationssystem som anvaumlnds inom energibranschen och aumlr framtaget av ABB och Digpro AB Systemet finns i flera olika utfoumlrande beroende paring vad det ska anvaumlndas till Flera elnaumltsfoumlretag daumlribland EON Elnaumlt anvaumlnder sig av detta system som heter Facil SpatialE I systemet finns ett antal olika digitala kartor daumlr alla komponenter aumlr inritade enligt sina verkliga koordinater Paring EON Elnaumlt aumlr aumlven systemet kopplat till driftoumlvervakningssystemet Eldorado och affaumlrssystemet SAP I och med kopplingen till SAP finns noumldvaumlndiga kunduppgifter som t ex var kunden aumlr ansluten samt hur stor elfoumlrbrukningen aumlr per aringr Effektberaumlkning I Facilplus finns moumljligheten att goumlra effektberaumlkningar foumlr t ex en naumltstation Detta kan goumlras i och med att energifoumlrbrukningen per aringr finns att tillgaring via SAP Naumlr energifoumlrbrukningen per aringr aumlr kaumlnd kan belastningen P approximativt beraumlknas genom att anvaumlnda Velanders metod (Petterson och Blomqvist 1986)

WkWkPVelander sdot+sdot= 21 [ ]kW (81)

daumlr W energiuttaget aringrkWh k1 konstant k2 konstant Konstanterna k1 och k2 aumlr erfarenhetsmaumlssigt erharingllna konstanter som varierar mellan olika belastningar som beraumlknas med hjaumllp av maumltningar i befintligt elnaumlt I bilaga 1 visas EON Elnaumlts samtliga Velander konstanter foumlr alla deras kundkategorier Foumlr att sedan beraumlkna den reaktiva effekten Q anvaumlnds samband 82 nedan

ϕtansdot= PQ [ ]vark (82)

daumlr φ beraumlknas med hjaumllp av effektfaktorn cos φ som aumlr uppskattad foumlr olika typer kunder och varierar mellan 085-098 som kan ses i bilaga 1

29

812 Excel

Foumlr att se hur ett elnaumlt kommer att paringverka ett reservkraftverk behoumlver ett antal parametrar beraumlknas och det goumlrs i Excel I och med att elnaumltet till viss del aumlr foumlrenklat goumlrs endast beraumlkningar foumlr mellanspaumlnningsledningar och transformatorer Ledningar De parametrar som behoumlver beraumlknas foumlr mellanspaumlnningsledningarna aumlr resistansen Rledning reaktansen Xledning och susceptansen Bledning Hur dessa beraumlkningar aumlr gjorda visas i kapitel 53 Transformatorer Foumlr transformatorer behoumlvs enbart vaumlrde paring dess resistans RT och reaktans XT beraumlknas Hur dessa beraumlkningar aumlr gjorda visas i kapitel 6

813 Beraumlkningar PSSE

PSSE aumlr ett planeringsprogram foumlr elektrisk oumlverfoumlring som aumlr framtaget och utvecklat av Siemens PTI Foumlrsta utgaringvan av programmet kom 1976 och i dag anvaumlnds det i 123 laumlnder vaumlrlden oumlver (Siemens PTI 2006) Programmet har anvaumlnts till att rita upp och beraumlkna baringde verkliga och generella elnaumlt foumlr att paring ett tydligt saumltt kunna se hur laumlngden paring mellanspaumlnningsledningarna paringverkar ett mobilt reservkraftverk Naumlr beraumlkningar i PSSE goumlrs behoumlver en resistans R en reaktans X och en susceptans B anges foumlr varje ledning medan det raumlcker med en resistans och en reaktans foumlr transformatorerna Alla storheter maringste sedan goumlras om till enheten per unit (PU) Detta goumlrs enligt sambanden 83 84 85 nedan

2bas

basUP

U

SRR sdot= Ω [ ]UP (83)

2bas

basUP

U

SXX sdot= Ω [ ]UP (84)

2bas

basSUP

U

SBB sdot= [ ]UP (85)

Tillsammans med ledningarnas och transformatorernas inparametrar laumlggs lasten in paring laumlmplig skena Programmet aumlr uppbyggt saring att alla inparametrar anges i en sk sav-fil daumlr all data finns Till detta kopplas en schematisk bild daumlr elnaumltet ritas upp en sk sld-fil Naumlr sedan programmet ska utfoumlra beraumlkningarna saring synkroniseras de baringda filerna med varandra och resultaten presenteras i den schematiska bilden

30

Reaktivt effekttutag vid olika laster

-100

-80

-60

-40

-20

0

20

40

60

80

100

120

2 4 6 8 10

Ledningslaumlngd (km)

Reakti

vt

eff

ektu

ttag

(kvar)

Luftlednig P=150 kW

Kabel P=150 kW

Kabel P=100 kW

Kabel P=50 kW

82 Generellt elnaumlt

Foumlr att faring en god uppfattning om hur stort geografiskt omraringde ett mobilt reservkraftverk med varierande storlek kan hantera foumlr en given belastning har ett generellt elnaumlt anvaumlnts Det generella elnaumltet aumlr uppbyggt i PSSE enligt bild 81 nedan

Bild 81 Generellt elnaumlt uppbyggt i PSSE

Som kan ses i bild 81 ovan bestaringr det generella elnaumltet av en matande respektive en mottagande naumltstation som foumlrbinds med en mellanspaumlnningsledning I den matande naumltstationen har en relativt stor transformator installerats saring att den inte kommer att bli en begraumlnsande faktor I den mottagande naumltstationen aumlr transformatorn dimensionerad foumlr att klara lasten Som tidigare visats i rapporten aumlr det laumlngden paring mellanspaumlnningsledningen som kommer att spela en stor roll daring den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckningen ska bestaumlmmas Foumlr att tydligt visa storleksskillnaden i det kapacitiva bidrag som en kabel ger upphov till jaumlmfoumlrt med en luftledning har ovanstaringende naumlt ritats upp i PSSE Foumlr att PSSE ska kunna utfoumlra beraumlkningarna behoumlver ett antal parametrar matas in i programmet Dessa har beraumlknats i ett Excel-blad som visas i bilaga 3 Eftersom det mobila reservkraftverket inte kan absorbera reaktiv effekt aumlr den aumlr moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan dels beroende av hur mycket reaktiv effekt ledningen genererar dels hur stort det reaktiva effektuttaget ur anlaumlggningen aumlr Detta betyder att desto houmlgre reaktiva effektuttaget aumlr desto laumlngre aumlr moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan I exemplet nedan har den aktiva lasten satts till 50 100 respektive 150 kW och med en effektfaktor lika med 085 Resultaten fraringn beraumlkningarna visas i bild 82 nedan

Bild 82 Belastningsstorlekens inverkan paring den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan

31

Enligt EON Elnaumlts indelning av kundkategorier som presenteras i bilaga 1 kan det utlaumlsas att effektfaktorn foumlr de olika kundkategorierna varierar mellan 085 ndash 098 Genom att anvaumlnda effektfaktorn 085 som i exemplet ovan kommer lasten foumlrbruka relativt mycket reaktiv effekt vilket betyder att den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan kommer att bli laringng Hade daumlremot effektfaktorn 098 anvaumlnts skulle lasten i princip inte foumlrbruka naringgon reaktiv effekt alls vilket skulle minska den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan radikalt Anvaumlndandet av effektfaktorn 085 ger saringledes det mest gynnsamma fallet Hur stor inverkan effektfaktorn har paring den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan visas i bild 83 Raumlkneexemplet aumlr utfoumlrt paring samma saumltt som exemplet ovan foumlr kabeln med belastningen 50 kW Den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan har istaumlllet beraumlknats foumlr fyra olika effektfaktorer 085 090 095 och 098

Reaktivt effektuttag vid cos fi variation foumlr en kabel med belastningen 50 kW

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

1 2 3 4

Ledningslaumlngd (km)

Reati

vt

eff

ektu

ttag

(kvar)

cos fi=085

cos fi=090

cos fi=095

cos fi=098

Bild 83 Effektfaktorns inverkan paring den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan

821 Konsekvenser foumlr reservkraft

Som tydligt kan ses i bild 82 kommer kabeln generera avsevaumlrt mycket mer reaktiv effekt aumln luftledningen och daumlrmed minska den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan Det kan konstateras att storleken paring lasten och effektfaktorn kommer spela en stor roll daring den maximala oumlverfoumlringsstraumlckan foumlr kabeln ska bestaumlmmas Daumlrmed aumlr det svaringrt att ange naringgon generell laumlngdbegraumlnsning foumlr kabelalternativet men aumlr lasten saring laringg som 50 kW med effektfaktorn 085 kommer den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan vara mindre aumln tre kilometer Daumlremot foumlr luftledningen som endast genererar en liten maumlngd reaktiv effekt kommer inte storleken paring lasten och effektfaktorn vara avgoumlrande foumlr den maximala oumlverfoumlringsstraumlckan Med tanke paring att reservelverken fraringn ABB inte kan ta hand om naringgot reaktivt oumlverskott aumlr det sjaumllvklart av stor vikt att mellanspaumlnningsledningen inte genererar mer reaktiveffekt aumln vad lasten konsumerar Av detta generella exempel kan slutsatsen dras att smaring reaktiva uttag i kombination med laringnga mellanspaumlnningskablar kan komma begraumlnsa oumlverfoumlringsstraumlckan avsevaumlrt jaumlmfoumlrt med mellanspaumlnningsluftledningar

32

83 Verkligt elnaumlt

Foumlr att faring en ungefaumlrlig uppfattning om hur stort geografiskt omraringde ett mobilt reservkraftverk kan hantera foumlr en given belastning har aumlven beraumlkningar utfoumlrts foumlr ett verkligt naumlt Anledningen till detta aumlr att faring saring stor verklighetsfoumlrankring som moumljligt De mobila reservkraftverk som aumlr taumlnkta att anvaumlndas aumlr i storleksordningen 100 ndash 800 KVA vilket betyder att baringde lastuttaget och oumlverfoumlringsstraumlckan kommer att bli begraumlnsad Det verkliga elnaumltet kommer att ge en indikation paring hur det kan taumlnkas se ut i ett verkligt elnaumlt daumlr det reaktiva effektuttaget aumlr relativt litet och oumlverfoumlringsstraumlckan relativt laringng Eftersom de mobila reservkraftverken som aumlr taumlnkta att anvaumlndas aumlr relativt smaring effektmaumlssigt kommer de inte klara av de laster som farings i taumltorter om ett par naumltstationer kopplas samman De elnaumlt som kommer att ingaring i beraumlkningarna kommer daumlrfoumlr vara ett landsbygdsnaumlt daumlr belastningen aumlr laringg och utspridd oumlver ett stoumlrre geografiskt omraringde Det aumlr aumlven i landsbygd det aumlr mest intressant med reservkraft paring grund av avsaknaden av omkopplingsmoumljligheter Det elnaumlt som slutligen valdes i samraringd med Christer Eliasson naumltplanerare paring EON Elnaumlt var ett relativt nytt kabelnaumlt i Loumlnsboda (LBA) i nordoumlstra Skaringne daumlr EON Elnaumlt har foumlrberett ett par markstationer foumlr anslutning av mobil reservkraft (Eliasson 2006) Anledningen aumlr att belastningarna aumlr relativt smaring och foumlrdelade paring flera mindre transformatorstationer med litet stoumlrre inboumlrdes avstaringnd I ett saringdant naumlt som finns i LBA fack 4 kommer vinsten att bli stor om EON Elnaumlt endast behoumlver ansluta ett mobilt elverk istaumlllet foumlr sju Foumlr det utvalda kablade elnaumltet har beraumlkningar genomfoumlrts enligt den tidigare beskrivna beraumlkningsgaringngen Fraringn Facilplus har kartan med inritade ledningar och naumltstationer haumlmtas den visas i bilaga 4 Som kan ses paring kartan aumlr detta ett glesbyggdsomraringde med lite stoumlrre avstaringnd mellan naumltstationerna I bilaga 5 visas normalkopplingsschemat foumlr LBA fack 4 som tydligare visar hur naumltstationerna aumlr foumlrbundna med varandra I bilaga 6 visas det Excel-blad daumlr alla inparametrar som maringste anges i PSSE aumlr beraumlknade och sammanstaumlllda Naumlr beraumlkningen vaumll aumlr gjord i PSSE visas alla resultaten i de schematiska filerna se bilaga 7 Beraumlkningarna aumlr gjorda baringde foumlr elnaumltet saring som det ser ut i dag men aumlven paring samma elnaumlt daring all kabel ersatts med oisolerad samt isolerad luftledning med motsvarande ledningsarea Eftersom kapacitansen per kilometer aumlr i princip lika stor foumlr baringde oisolerad och isolerad luftledning kommer dessa anses vara likvaumlrdiga naumlr det gaumlller lednings reaktiva generering Baringda fallen har samma totala ledningslaumlngd vilken aumlr 6775 meter men som har naumlmnts tidigare skiljer luftledning sig aringt jaumlmfoumlrt med kabel daring det gaumlller generering av reaktiv effekt Resultatet presenteras i bild 84 nedan

33

LBA-fack 4

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90k

Va

r Kabel

Oisolerad luftledning

Isolerad luftledning

Bild 84 Reaktivt effektuttag i LBA ndash fack 4

Som kan ses i bild 84 ovan behoumlver generatorn endast generera knappt 20 kvar om det befintliga kabelnaumltet anvaumlnds vid topplast ty Velanders metod ger topplasten Vid laringglasttillfaumlllen exempelvis sommar skulle det reaktiva effektuttaget fraringn kunderna raumlcka till att taumlcka det reaktiva oumlverskottet fraringn kabeln Daumlrmed kan det haumlnda att vid vissa lasttillfaumlllen inte aumlr moumljligt att reservkraftsmata LBA fack 4 Skulle i staumlllet kabelnaumltet ersaumlttas med ett likvaumlrdigt luftledningsnaumlt kommer generatorn behoumlva generera drygt 80 kvar Anledningen till detta aumlr som sagts och visats tidigare att en kabel genererar avsevaumlrt mycket mer reaktiv effekt aumln en luftledning Skulle kablarna generera mer reaktiv effekt aumln vad kunderna foumlrbrukar skulle anlaumlggningen inte kunna anslutas till ett mobilt reservkraftverk Hade det daumlremot funnits reservelverk i laumlmplig storlek paring marknaden som hade kunnat undermagnetiseras och daumlr med att ta hand om det reaktiva oumlverskott som skapats av kablarna hade situationen varit en annan Som situationen aumlr i dag maringste en viss foumlrsiktighet tillaumlmpas daring lasten aumlr liten och oumlverfoumlringsstraumlckan aumlr lite laumlngre i ett kablat mellanspaumlnningsnaumltet Skulle daumlremot elnaumltet i LBA - fack 4 varit ett luftledningsnaumlt hade inte denna begraumlnsning funnits Sammanfattningsvis kan det i detta fall konstateras att det kablade elnaumltet aumlr att foumlredra framfoumlr mot luftledningsalternativet Laumlgre braumlnslekonsumtion samt moumljlighet till ett houmlgre aktivt effektuttag aumlr naringgra av foumlrdelarna

34

9 Ekonomisk jaumlmfoumlrelse Foumlr att faring en indikation paring hur det ekonomiska utslaget kommer att se ut daring ett mellanspaumlnningsnaumltet anvaumlnds foumlr oumlverfoumlring av reservkraft har ett raumlkneexempel staumlllts upp i det tidigare anvaumlnda elnaumltet LBA-fack 4 I exemplet har sju olika fall jaumlmfoumlrts med varandra dessa aumlr

bull Oisolerad luftledning utan reservkraft bull Oisolerad luftledning med reservkraft bull Isolerad luftledning utan reservkraft bull Isolerad luftledning med reservkraft bull Kabel utan reservkraft bull Kabel med reservkraft bull Befintlig luftledning som senare ersaumltts med kabel med reservkraft

Nedan visas en foumlrklaring till de parametrar som finns med i raumlkneexemplet Dessa aumlr uppdelade i fasta respektive roumlrliga kostnader vilka summeras ihop foumlr respektive fall De fasta kostnaderna aumlr summan av de aringrliga kapital- och underharingllskostnaderna medan de roumlrliga kostnaderna aumlr kostnader foumlr reservkraft samt avbrottsersaumlttning Dessa aumlr direkt beroende av det aktuella elnaumltets avbrotts- respektive felfrekvens I denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse har alla administrativa kostnader foumlrsummats och ingen haumlnsyn har tagits till hur varumaumlrket skadas av t ex laringnga elavbrott

91 Foumlrklaring till den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen

911 Fasta kostnader

Investeringskostnad per km Investeringskostnaden avser endast mellanspaumlnningsnaumltet vilken varierar mellan olika ledningstyper Kostnaderna aumlr haumlmtade ifraringn EBR (P1) 2006 I det verkliga elnaumltet (LBA) minskar ledningsarean laumlngre ut vilket det inte kommer tas naringgon haumlnsyn till i den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen daumlr samma area har anvaumlnts till hela straumlckan Anledningen till detta aumlr att kostnaden foumlr att garing upp eller ner ett steg i area foumlr respektive ledningstyp aumlr relativt liten Alla beraumlkningar har daumlrfoumlr gjorts foumlr en representativ ledningsarea 95 mm2 Total investeringskostnad Denna visar den totala investeringskostnaden foumlr hela ledningsstraumlckan det vill saumlga kostnaden per kilometer ledning garingnger det verkliga elnaumltets laumlngd (LBA) Kapitalkostnad Investeringskostnaden som goumlrs i ett elnaumlt genererar en kostnad foumlr det kapital som aumlr investerat EON Elnaumlt tillaumlmpar en kalkylraumlnta paring 8 procent

35

Aringrlig kostnad EON Elnaumlt skriver av sina anlaumlggningar paring 40 aringr vilket ger en aringrlig kostnad genom att dela investeringskostnaden med avskrivningstiden Underharingllskostnad Underharingllskostnaden foumlr baringde oisolerad - och isolerad luftledning aumlr satt till 2 procent av investeringskostanden Foumlr jordkabel aumlr den satt till 02 procent Summa fast aringrlig kostnad Denna kostnad visar vad den aringrliga fasta kostnaden kommer vara foumlr ett elnaumlt Denna inkluderar saringledes enbart avskrivningar och underharingllskostnader

912 Roumlrliga kostnader

Avbrottsfrekvens Denna beskriver hur maringnga avbrott en viss ledningstyp har per aringr och per 100 km ledning Foumlr oisolerad luftledning aumlr antalet fel uppdelat i kvarstaringende- respektive oumlvergaringende fel Kvarstaringende fel betyder att felet maringste aringtgaumlrdas fysiskt och behoumlver sektioneras bort foumlr reparation De kvarstaringende felen aumlr 2 stycken per aringr och 100 km ledning (Roos 2005) Oumlvergaringende fel kan exempelvis vara en aringterinkoppling som orsakats av ett traumld som stoumltt till en ledning vid blaringsigt vaumlder Eftersom de oumlvergaringende felen aumlr kortvariga kommer det aldrig bli aktuellt att ansluta reservkraft i samband med dessa fel Daumlrmed tas dessa fel inte med i avbrottsfrekvensen Foumlr isolerad luftledning har de kvarstaringende felen satts till tvaring tredjedelar av avbrottsfrekvensen foumlr oisolerad luftledning (Kristiansson 2006) Foumlr kabel aumlr antalet fel uppdelade i inre fel i kabeln t ex treeing och fel som aumlr orsakade paring grund av yttre aringverkan t ex graumlvskador Eftersom baringda typerna av fel kommer resultera i ett avbrott i elleveransen summeras dessa till en gemensam avbrottsfrekvens foumlr kabel Inre fel aumlr satt till 02 och yttre fel aumlr satt 04 vilket betyder att den gemensamma avbrottsfrekvensen aumlr satt till 06 fel per aringr och 100 km kabel (Roos 2005) Felfrekvens Felfrekvensen aumlr framtagen paring foumlljande saumltt samtliga kunder som drabbats av mellanspaumlnningsfel laumlngre aumln tre minuter hos Svensk Energis medlemsfoumlretag dvs DARWin rapporterade under 2004 har tagits fram Av dessa har 75 procent ansetts kunna haumlnfoumlras till landsbygdselnaumlt Ur denna aringterstaringende stora volym har de mellanspaumlnningsfel som orsakat utebliven elleverans i tidsintervallen 12-lt24 samt gt=24 timmar sorterats ut Antalet fel som oumlverstiger 24 timmar oavsett laumlngd aumlr saring faring att de har summerats i en enda grupp Genom att dividera summan utsorterade fel med samtliga fel erharinglls felfrekvensen foumlr respektive tidsintervall Som kan ses i raumlkneexemplet i bilaga 8 aumlr dessa mycket smaring

36

Avbrottsersaumlttning Avbrottskostnaden foumlr respektive tidsintervall aumlr tagen fraringn den tabell 21 i denna rapport Foumlr att baumlttre avspegla den verkliga bilden i LBA fack 4 har 50 av de 60 kunderna placerats i kategorin smaringhus 16 A och resterande 10 kunder i gruppen smaringhus 20 A Driftkostnad reservelverk och fast kostnad elverk Dessa kostnader aumlr tagna fraringn EON Elnaumlts egen utredning om reservkraftberedskap (NUT 051016-001) Baringda kostnadsposterna avser hyra av reservelverk som ansluts paring traditionellt saumltt det vill saumlga ett reservelverk till varje naumltstation I denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse har driftkostnaden antagits vara den samma daring ett mobilt reservkraftverk anvaumlnds och elenergin oumlverfoumlrs i mellanspaumlnningsnaumltet Den fasta kostnaden antas daumlremot vara en femtedel saring stor daring ett reservelverk i snitt antas kunna foumlrsoumlrja fem naumltstationer daring elenergin oumlverfoumlrs i mellanspaumlnningsnaumltet Drifttimmar felkategori Drifttimmarna avser de antal timmar som reservelverken aumlr i drift vid respektive felkategori Dessa drifttimmar aumlr uppskattade till en genomsnittligt rimlig tidsperiod Uppskattningen aumlr gjord saring att reservelverket har anslutits och boumlrjat leverera elenergi i snitt tvaring till fyra timmar innan naringgon kund har varit spaumlnningsloumls i 12 timmar Naumlr vaumll kunderna faringtt tillbaka elleveransen med hjaumllp av ett reservkraftverk kommer inte det skadade elnaumltet behoumlva aringterstaumlllas i funktionsdugligt skick snarast moumljligt Kopplas daumlremot inte ett reservelverk in och aringterupptar elleveransen maringste elnaumltet aringterstaumlllas till funktionsdugligt skick snarast Daumlrmed antas det att tiden foumlr aringterstaumlllning kommer vara laumlngre om inte ett reservkraftverk ansluts Paring grund av ovanstaringende resonemang anses reservelverkets drifttid i snitt vara laumlngre aumln den avbrottstid som farings om inte reservelverket anslutits Drifttimmarna aumlr bestaumlmda saring att reservelverket i snitt boumlrjar leverera elenergi 9 timmar efter felet uppkom och aumlr daumlrefter i drift hela tidsperioden i respektive felfrekvens det vill saumlga efter 12 respektive 24 timmar Antal fel per aringr som oumlverstiger 12 h i LBA - fack 4 Denna aumlr beraumlknad paring foumlljande saumltt

( )2412100

FFLL

AF +sdotsdot

aringr

st (91)

daumlr AF Avbrottsfrekvensen foumlr luftledning respektive kabel (st100kmaringr) LL Ledningslaumlngden avser LBA - fack 4 (km) F12 Felfrekvensen efter 12 h vid mellanspaumlnningsfel enligt Darwin

driftstoumlrningsstatistik 2004 Svensk Energi F24 Felfrekvensen efter 24 h vid mellanspaumlnningsfel enligt Darwin

driftstoumlrningsstatistik 2004 Svensk Energi

37

Avbrottskostnad Avbrottskostnaden avser den kostnad som uppstaringr pga fel i mellanspaumlnningsnaumltet varje aringr I alternativet utan reservkraft uppstaringr kostnaden genom avbrottsersaumlttning till de kunder som drabbats av elavbrott laumlngre aumln 12 timmar I alternativet med reservkraft uppstaringr kostnaden genom att reservkraft installeras och samtliga kunder aringterfaringr elleveransen Reservkraften som installeras har som sagts tidigare en fast och en roumlrlig kostand Avbrottskostnaden beraumlknas enligt nedan Utan reservelverk

( ) AKAFAFLL

AF sdotsdot+sdotsdotsdot 24241212100

(kraringr) (92)

Med reservelverk

( )

AKFKFFLL

AF

AKDKDTFDTFLL

AF

sdotsdot+sdotsdot

+sdotsdotsdot+sdotsdotsdot

)2412(100

24241212100 (kraringr) (93)

daumlr A12 avbrottskostnaden i LBA efter 12 h (kr) A24 avbrottskostnaden i LBA efter 24 h (kr) DK driftkostnad reservelverk (krh) AK antalet kunder i LBA (st) FK fast kostnad foumlr reservelverk per kund (kr) DT drifttid foumlr reservkraftverken (h)

913 Summa kostnader per aringr Denna kostnad aumlr framtagen genom att kostnaderna foumlr den fasta- och roumlrliga delen summerats Resultatet visar vilket av alternativen som aumlr det mest ekonomiskt gynnsamma

92 Resultat

Sjaumllva beraumlkningen aumlr gjord i Excel och visas i bilaga 8 I tabell 91 nedan visas en sammanstaumlllning av de fasta roumlrliga samt summa kostnader ifraringn den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen Beraumlkningen aumlr gjord foumlr sju stycken olika fall

1 Nybyggnation av oisolerad luftledning utan anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

2 Nybyggnation av oisolerad luftledning med anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

3 Nybyggnation av isolerad luftledning utan anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

4 Nybyggnation av isolerad luftledning med anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

38

5 Nybyggnation av jordkabelanlaumlggning utan anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

6 Nybyggnation av jordkabelanlaumlggning med anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

7 Befintlig avskriven luftledning staringr kvar 20 aringr foumlr att sedan ersaumlttas med jordkabel I detta fall foumlrlaumlngs avskrivningstiden med 20 aringr i foumlrharingllande till de sex tidigare fallen Reservkraft anvaumlnds vid oplanerade elavbrott under hela perioden

Tabell 91 Kostnadsjaumlmfoumlrelse Fasta kostnader

(kraringr)

Roumlrliga kostnader

(kraringr)

Summa kostnader

(kraringr)

Fall 1 54 200 2 54 202 Fall 2 54 200 5 54 205 Fall 3 64 300 2 64 302 Fall 4 64 300 4 64 304 Fall 5 48 400 1 48 401 Fall 6 48 400 2 48 402 Fall 7 39 900 3 39 903 Som kan ses i tabell 91 ovan aumlr de fasta kostnaderna avsevaumlrt mycket stoumlrre aumln de roumlrliga Anledningen till detta aumlr att andelen elavbrott som oumlverstiger 12 timmar aumlr utslaget paring 75 procent av alla elavbrott vilka daring blir vaumlldigt faring och orsakar daumlrmed smaring kostnader totalt sett Som kan ses i den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen aumlr det i dagslaumlget inte loumlnsamt i naringgot av fallen att anvaumlnda reservkraft vid oplanerade elavbrott Det ska dock poaumlngteras att efter 1 januari 2011 aumlr det inte laumlngre tillaringtet att oplanerade elavbrott oumlverstiger 24 timmar Landets naumltaumlgare kommer daring inte kunna jaumlmfoumlra kostnader foumlr t ex reservkraft med kostnader foumlr avbrottsersaumlttning De kommer istaumlllet att bli tvungna att hitta loumlsningar som undviker dessa laringngvariga elavbrott Reservkraft i mellanspaumlnningsnaumlt erbjuder en saringdan loumlsning Som kan ses i denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse aumlr det mest loumlnsamt att laringta befintlig avskriven luftledning staring kvar 20 aringr som sedan ersaumltts med kabel foumlljt av att direkt ersaumltta samma luftledning med kabel Baringda dessa alternativ foumlrutsaumltter att ledningen aumlr framdragen saring att det paring ett enkelt saumltt garingr att foumlrlaumlgga kabeln i marken Om inte saring aumlr fallet kommer detta kostnadsbilden se annorlunda ut Med denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse kan det till sist konstateras att det kommer bli dyrare att ansluta reservkraft till de kunder som drabbas av elavbrott laumlngre aumln 12 timmar aumln att betala ut avbrottsersaumlttning fram t o m 1 januari 2011 foumlr exemplet LBA fack 4

39

10 Slutsatser

101 Slutsatser

Innan ett mobilt reservkraftverk ansluts till ett lansbyggdselnaumlt aumlr det viktigt att kaumlnna till hur stor den reaktiva genereringen fraringn det aktuella elnaumltet aumlr Hur stort det reaktiva bidraget aumlr beror paring hur stor den kapacitiva genereringen aumlr i elnaumltet Denna aumlr framfoumlrallt beroende av kabelnaumltets laumlngd desto laumlngre ju stoumlrre blir den kapacitiva genereringen Skillnaden mellan luftledning och kabel aumlr i dessa sammanhang stora och det maringste tas i beaktande innan ett mobilt reservkraftverk ansluts En kabel genererar avsevaumlrt mycket mer reaktiv effekt aumln en luftledning oavsett om luftledningen aumlr isolerad eller inte Problemet som kan uppstaring i ett kabelnaumlt aumlr att kablarna genererar mer reaktiv effekt aumln vad de anslutna kunderna foumlrbrukar Detta aumlr inget problem saring laumlnge det finns ett oumlverliggande elnaumlt som kan ta hand om det reaktiva oumlverskottet Naumlr det oumlverliggande naumltet kopplas bort och ett mobilt reservkraftverk ansluts maringste detta ensamt kunna ta hand om ett eventuellt reaktivt oumlverskott Reservkraftverk som klarar att absorbera reaktiv effekt finns inte paring marknaden i dag Daumlrmed kommer inte ett mobilt reservkraftverk att kunna anslutas till ett elnaumlt som genererar mer reaktiv effekt aumln vad de anslutna kunderna foumlrbrukar Denna risk finns enbart i kablade elnaumlt daumlr oumlverfoumlringsstraumlckan aumlr laringng och lasten relativt laringg Det aumlr svaringrt att ange naringgon generell laumlngdbegraumlnsning men aumlr lasten saring laringg som 50 kW med effektfaktorn 085 kommer den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan vara mindre aumln tre kilometer Enligt den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen som aumlr gjord i rapporten kan det konstateras att det i-dagslaumlget aldrig aumlr loumlnsamt att ansluta reservkraftverk vid ett elavbrott i LBA fack 4 Anledning till detta aumlr att den avbrottsersaumlttningen som kunder har raumltt till som varit drabbade av ett elavbrott laumlngre aumln 12 timmar aumlr laumlgre aumln den kostnad som uppstaringr daring mobila reservelverk ansluts i vaumlntan paring att felet ska bli aringtgaumlrdat Fraringn och med den 1 januari 2011 kommer det dock inte vara tillaringtet att oplanerade elavbrott aumlr laumlngre aumln 24 timmar vilket goumlr att naumltaumlgarna senast vid denna tidpunkt maringste se till att dessa laringngvariga elavbrott undviks Detta goumlr att oumlverfoumlring av mobilreservkraft i mellanspaumlnningsnaumltet kan komma bli en intressant och anvaumlndbar teknik de naumlrmsta aringren foumlr landets alla naumltaumlgare Sammanfattningsvis kan slutsatserna sammanfattas i ett antal punkter

bull Laringnga kabellaumlngder tillsammans med relativt smaring effektuttag kan generera ett oumlverskott av reaktiv effekt

bull Det finns idag inget reservkraftverk paring marknaden som kan absorbera reaktiv effekt vilket kan komma att begraumlnsa den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan

bull Fram till och med den 1 januari 2011 aumlr det troligen inte loumlnsamt att ansluta reservkraft vid ett elavbrott

bull Fraringn och med den 1 januari 2011 kommer det inte laumlngre vara tillaringtet att oplanerade elavbrott oumlverstiger 24 timmar

40

bull Oumlverfoumlring av reservkraft i mellanspaumlnningsnaumltet kan komma bli en intressant och anvaumlndbar teknik i farmtiden

102 Fortsatt arbete

I denna rapport har det foumlrutsatts att selektiviteten och utloumlsningsvillkor i elnaumlten fungerar paring avsett vis Fortsatta studier inom detta omraringde kan vara att laumlgga in fel paring olika platser i det elnaumltet som ansluts till ett mobilt reservkraftsaggregat och paring saring vis kontrollera att utloumlsningsvillkor och selektivitet fungerar paring ett tillfredstaumlllande sett I denna rapport aumlr grundtanken att ett enda mobilt reservkraftverk ska foumlrsoumlrja en mindre grupp naumltstationer vid ett elavbrott En intressant utveckling skulle vara att titta paring hur olika kraftslag som t ex mobil reservkraft tillsammans med smaringskalig vindkraft skulle kunna samverka En samverkan mellan olika kraftslag skulle med stor sannolikhet skapa nya foumlrutsaumlttningar foumlr smaringskalig ouml-drift Ytterligare fraringgestaumlllningar som skulle behoumlva utredas aumlr hur elkvaliteacuten paringverkas i ett ouml-driftsnaumlt Haumlr skulle det vara intressant att se hur olika typer av kraftkaumlllor enskilt paringverkar elkvaliteacuten samt hur flera kraftkaumlllor som samverkar paringverkar elkvaliteacuten Naumlr mobila reservelverk ansluts i en naumltstation foumlr t ex underharingllsaringtgaumlrder goumlrs detta i princip uteslutande genom att spaumlnningen bryts under in- och urkopplingstiden Detta genererar tvaring planerade elavbrott som maringste aviseras till alla beroumlrda kunder Dessa planerade elavbrott skulle kunna undvikas om en fasningsutrustning anvaumlnts vid inkopplingen Paring detta saumltt skulle landets alla naumltaumlgare paring ett enkelt saumltt kunna goumlra t ex underharingllaringtgaumlrder utan att naringgra kunder behoumlver drabbas av elavbrott Detta aumlr ett omraringde som kaumlnns viktigt och borde utredas Vad som aumlven aumlr av intresse foumlr framtiden aumlr att ta fram riktlinjer foumlr hur mobil reservkraft i mellanspaumlnningsnaumlt ska hanteras Naringgon form av regelverk som branschen kan ta till sig och arbeta efter hade underlaumlttat anvaumlndandet inom detta omraringde

41

11 Referenser [1] Alfredsson Alf Cronqvist Anders (1996) ElkrafthandbokenElmaskiner [2] Andersson Leif Blomqvist Hans (1997) Elkraftsystem del 1 [3] Birkouml Thomas (2005) bilder paring olika typer av luftledning

httpwwwsofnetorgindexasplev=2593amptyp=1 adressen kontrollerad 2006-07-10

[4] Elektroskandia (2006) Bild paring en 3-ledare mellanspaumlnnings kabel

httpwwwelektroskandiasecatalogaspxcid=70amphid=969ampuid=4710amppid=21518pnlPDetails adressen kontrollerad 2006-07-10

[5] Elforsk (1995) EBR Mobila Reservkraftverk utgiven av Elforsk [6] Eliasson Christer (2006) EON Elnaumlt Sverige AB Lokalnaumltsplanerare

personligt samtal 2006-06-28 [7] Energimarknadsinspektionen (2006) Naumltanslutningar och avgifter

httpwwwenergimarknadsinspektionensetemplatesPage____44aspx adressen kontrollerad 2006-07-11

[8] Energimyndigheten (2005) Utveckling av naumltpriser 1 jan 1997 - 1 jan 2005

Publikationen tillgaumlnglig paring httpwwwstemseWEBSTEMEx01SwensfPageGenerator01OpenAgentampSearchType=2ampAll=True adressen kontrollerad 2006-08-02

[9] GENETECH (2006) Bild paring reservelverk

httpwwwgenetechseseprodmobilahtml adressen kontrollerad 2006-08-01

[10] Hagelin Carl-Goumlran (2006) ABB Reservkraft Vaumlsterarings personligt samtal

2006-07-25 [11] Hjalmar Peter (2005) Utredning om mobil reservkraft EON Elnaumlt

NUT-050524-021

42

[12] Johansson Jonas (2006) PhD Student IEA Lunds Tekniska Houmlgskola personligt samtal 2006-11-09

[13] Kristiansson Gert (2006) delprocessledare foumlr anlaumlggningsprojekt paring EON

Elnaumlt [14] Krynell Julius (2006) Reservkraftsansvarig EON Elnaumlt Sverige AB

personligt samtal 2006-08-11 [15] Lindahl Sture (2006) Professor IEA Lunds Tekniska Houmlgskola personligt

samtal 2006-11-09 [16] Melin Ulf (2006) EON Elnaumlt Sverige AB Kundansvarig paring

marknadsenheten personligt samtal 2006-08-18 [17] Onninens produktkatalog 2006) finns tillgaumlnglig paring

httpwwwonninensedownload184218cb10a83f43c2780001132Flik_2_Elnatsmaterielpdf adress kontrollerad 2006-08-15

[18] Petterson Aringke- Blomqvist Hans (1986) Elkraft teknisk handbok del 1

Allmaumln del [19] Regeringskansliet (2006) Nya regler om leveranssaumlkra elnaumlt

httpwwwregeringensesbd108a57260 adress kontrollerad 2006-06-08 [20] Roos Fredrik (2005) lic-avhandling Electricity Supply Reliability [21] Samuelsson Olof (2006) Docent IEA Lunds Tekniska Houmlgskola personligt

samtal 2006-08-23 [22] SCB (2002) Energiundersoumlkning foumlr jordbruket avseende 2002

httpw36scbsestatistikOVOV0020_dokumentEnergiundersokning_2002doc adress kontrollerad 2006-07-04

[23] Siemens PTI (2006) Information om PSSE

httpwwwpti-uscomptisoftwarepsseindexcfm adressen kontrollerad 2006-07-20

43

[24] Statens energimyndighet (2005) Erfarenheter efter Gudrun - Reservkraft prioritering och ouml-drift med reservkraft ER 200532 Publikationen finns tillgaumlnglig paring httpwwwstemseWEBSTEMEx01SwensfPageGenerator01OpenAgentampSearchType=2ampFuncParm1=11ampFuncParm2=1ampSearchString=gudrunampSearchStringFromDate=ampSearchStringToDate=ampAll=True adressen kontrollerad 2006-08-02

[25] Stenborg Bertil (1997) Elkraftsystem del 1 [26] Svenska Kraftnaumlt (2005a) Svenska Kraftnaumlts verksamhet

httpwwwsvksewebPageaspxid=2221 adress kontrollerad 2006-06-07 [27] Svenska Kraftnaumlt (2005b) Svenska Kraftnaumlts aringrsredovisning 2005

httpwwwsvksewebPageaspxid=5242 adress kontrollerad 2006-08-11

44

12 Appendix Bilaga 1 Eon elnaumlts indelning av olika kundkategorier med avseende paring Velanderkonstanter och effektfaktor Bilaga 2 Matlabkod som anvaumlnts till raumlkneexemplet vid jaumlmfoumlrelsen mellan luftledning och kabel Bilaga 3 Beraumlkning av inparametrar till PSSE foumlr det generella naumltet Bilaga 4 Geografiskt karta oumlver LBA fack 4 haumlmtade fraringn Facilplus Bilaga 5 Normalkopplingsschema LBA fack 4 Bilaga 6 Beraumlkning av inparametrar till PSSE foumlr det verkliga naumltet Bilaga 7 Resultaten fraringn beroumlkningen i det verkliga naumltet visat i en schemarisk bild Bilaga 8 Beraumlkningar gjorda foumlr den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen Bilaga 9 Tabell oumlver ABBs standardtransformatorer

V elander-konstant k1

V elander-kons tant k2

Foumlrbruknings-staumllletyp

U ppvaumlrm nings-kod

T ext D C O N ST1 D C O N ST2

C O SFI

B lank t O ALLM AumlN KU R VA 0000286 00133 09Industri ED M IN D R E IN DU STR IER M ED ELVAumlR M E 0000368 00497 092Industri EVL M IN D R E IN DU STR IER M ED ELVAumlR M E 0000368 00497 092Industri O M IN D R E IN DU STR IER U TAN ELVAumlR M E 000029 01017 085Industri U E M IN D R E IN DU STR IER U TAN ELVAumlR M E 000029 01017 085Industri VPA M IN D R E IN DU STR IER U TAN ELVAumlR M E 000029 01017 085Industri VPE M IN D R E IN DU STR IER M ED ELVAumlR M E 0000368 00497 092JO R D BR U K ED LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K EO LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K EVL LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K O LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K U E LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K VPA LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K VPE LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K VPJ LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09LG H M EO FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097LG H M U E FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093SH ED D IR EKTEL AumlLD R E AumlN ELAK 0000308 00111 098SH EO D IR EKTEL ELAK 0000408 00126 098SH EVL ELPAN N A KO N VER TER IN G 0000319 00187 096SH U E T YPKU R VO R R EN H U SH AringLLSEL 0000286 00133 09SH VPA VAumlR M EPU M P -FR AringN LU FT (V ID LAringG A T EM P N YT TJAS EJ ELVAumlR M E) 0000384 00164 093SH VPE VAumlR M EPU M P -U TELU FT M ED ELV (V ID LAringG A TEM P N YTT JAS ELVAumlR M E) 0000536 00161 097SH VPJ VAumlR M EPU M P - YTJO R D (O M VP EJ KLAR AR VAumlR M EN N YT TJAS EJ ELVAumlR M E) 0000314 00144 093Ouml VR ED O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - M ED ELVAumlR M E 0000402 00286 096Ouml VR EVL O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09Ouml VR O O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09Ouml VR U E O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09Ouml VR VPA O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09FAST Blank t ALLM AumlN KU R VA 0000286 00133 09FAST ED FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097FAST EO FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097FAST EVL FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097FAST O FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST O FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST U E FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST VPA FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST VPE FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097

I SAP IS-U

Bilaga 1 Indelning av kundkategorier

Bilaga 1 forts Velander-konstant k1

Velander-konstant k2

Foumlrbruknings-staumllletyp

Uppvaumlrmnings-kod

Text DCONST1 DCONST2

COSFI

FAST VPJ FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093KOLL Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09KOLL ED FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL EO FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL EVL FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL UE FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093KOLL VPA FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093KOLL VPE FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL VPJ FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093GBEL Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09OMAumlT Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09MAST Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09TILLF Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09TILLF ED DIREKTEL AumlLDRE AumlN ELAK 0000308 00111 098TILLF EO ELPANNA KONVERTERING 0000319 00187 096TILLF EVL ELPANNA KONVERTERING 0000319 00187 096TILLF O TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF UE TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF VPA TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF VPE TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF VPJ TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09HAND ED KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND EO KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND EVL KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND O KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND UE KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND VPA KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND VPE KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND VPJ KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09FH ED SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH EO SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH EVL SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH O SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH UE SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH VPA SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH VPE SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH VPJ SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098

I SAP IS-U

Bilaga 2 Matlabkod kabel u=11000 Langd=10 area=95 L=031 induktans [mHkm] fi=318 cos fi=085 ra=28264 resistiviteten i msp-kablen (AL) [ohmmm^2km] C=03310^-6kapacitansen i en 95mm^2 12 kV kabel Ericssons kabelhandbok R=(raarea)Langd ledar resistansen i punkten [ohm] Ericssons kabelhandbok XL=2pi50L10^-3Langd induktiva reaktansen i punkten [ohmkm] Ericssons kabelhandbok Qc2=2pi50(C2)u^2Langd kapacitansen som skapas i halva msp-kabeln [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 30 P=(5010^3) Aktivt effekt i punkten 5 [W] S=Pcos((fipi)180)skenbar effekt i punkten 5 [VA] Q=(S^2-P^2)^(12)reaktiv effekt i punkten 5 [VAr] Pf=R(Pu)^2+R((Q-Qc2)u)^2 Foumlrlust av aktiv effekt i hsp-kabel [W] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 31 Qf=XL(Pu)^2+XL((Q-Qc2)u)^2-(2Qc2) Foumlrlust av reaktiv effekt i msp-kabel [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 33 QnettoKabel=Q+Qf Luftledning Lluft=1085 XLluft=2pi50Lluft10^-3Langd Cluft=000910^-6 Qc2luft=2pi50(Cluft2)u^2Langd kapcitansen som skapas i halva hsp-luftledningen [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 30 PfLuft=R(Pu)^2+R((Q-Qc2luft)u)^2 Foumlrlust av aktiv effekt i hsp-kabel [W] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 31 QfLuft=XLluft(Pu)^2+XLluft((Q-Qc2luft)u)^2-(2Qc2luft) Foumlrlust av reaktiv effekt i hsp-kabel [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 33 QnettoLuft=Q+QfLuft

Ubas (kV) 11Sbas (MVA) 10

Kabel AXKJ 39525

Laumlngd=2 km Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 2 064 031 0194779 00000003 00001885 00528926 00160974 00022808

Laumlngd=4 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 4 128 031 0389557 00000003 0000377 01057851 00321948 00045616

Laumlngd=6 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 6 192 031 0584336 00000003 00005655 01586777 00482923 00068424

Laumlngd=8 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 8 256 031 0779115 00000003 0000754 02115702 00643897 00091232

Laumlngd=10 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 10 32 031 0973894 00000003 00009425 02644628 00804871 0011404

Luftledning FeAl 99

Laumlngd=2 km Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 2 0672 1126 0707487 61E-09 3833E-06 00555372 005847 4638E-05

Laumlngd=4 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 4 1344 1126 1414973 61E-09 7665E-06 01110744 01169399 9275E-05

Laumlngd=6 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 6 2016 1126 212246 61E-09 115E-05 01666116 01754099 00001391

Laumlngd=8 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 8 2688 1126 2829947 61E-09 1533E-05 02221488 02338799 00001855

Laumlngd=10 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 10 336 1126 3537433 61E-09 1916E-05 0277686 02923499 00002319

Bilaga 3 Generellt naumlt

Bilaga 3 forts

Transformatorer

Maumlrkeffekt (MVA) Kopplingsart Maumlrksp (kV) er () ex () ez () R (ohm) X (ohm) R (pu) X (pu)

1 [MATSTAT_LSP04200] 2 [MATSTAT_MSP11000] 08 Dyn 11 11 0 52 52 0 7865 0 0653 [MOTSTAT_MSP11000] 4 [MOTSTAT_LSP04200] 02 Dyn 11 11 0 38 38 0 2299 0 19

Belastningar

P (MW) Q (Mvar) (effekfaktor = 085) Detta aumlr baumlsta scenario005 003101 0062015 0093

Bilaga 4 Geografisk karta oumlver LBA fack 4 haumlmtad fraringn Facilplus

Naumltstationer kopplade till mobilt reservkraftverk

500 m

Foumlrdelningsstation (LBA)

Placering och anslutning av mobilt reservelverk

Bilaga 5 Normalkopplingsschema LBA fack 4

Bilaga 6 Verkligt naumlt

Ubas (kV) 11Sbas (MVA) 10

Ledningar (kabel) En-ledare triangel

Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [LBA-097_MSP 11000] 3 [LBA-049_MSP 11000] AXCEL 39525 202 06464 031 01967265 00000003 0000190381 00534215 00162584 0002303604 3 [LBA-049_MSP 11000] 4 [LBA-050_MSP 11000] AXCEL 39525 183 05856 031 01782226 00000003 0000172473 00483967 00147291 0002086929 4 [LBA-050_MSP 11000] 5 [LBA-070_MSP 11000] AXCEL 32510 076 0912 038 00907292 000000019 453646E-05 00753719 00074983 0000548912 5 [LBA-070_MSP 11000] 6 [LBA-093_MSP 11000] AXCEL 15016 0745 0477545 041 00959599 000000023 538312E-05 00394665 00079306 0000651357 6 [LBA-093_MSP 11000] 7 [LBA-098_MAP 11000] AXCEL 32510 076 0912 038 00907292 000000019 453646E-05 00753719 00074983 0000548912 7 [LBA-098_MAP 11000] 8 [LBA-053_MSP 11000] AXCEL 32510 066 0792 038 00787911 000000019 393956E-05 00654545 00065117 0000476686

6775

LBA -Fack 4 Luftledning

Ledningar (Luftldning) Fasplacering horisontell

Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu) 2 [LBA-097_MSP 11000] 3 [LBA-049_MSP 11000] FeAl 99 202 067872 1126 07145615 61E-09 387107E-06 00560926 00590547 4684E-05 3 [LBA-049_MSP 11000] 4 [LBA-050_MSP 11000] FeAl 99 183 061488 1126 06473503 61E-09 350696E-06 00508165 00535 424342E-05 4 [LBA-050_MSP 11000] 5 [LBA-070_MSP 11000] FeAl 31 076 08132 1173 02800667 61E-09 145644E-06 00672066 0023146 17623E-05 5 [LBA-070_MSP 11000] 6 [LBA-093_MSP 11000] FeAl 49 0745 049915 1173 02745391 61E-09 14277E-06 00412521 00226892 172751E-05 6 [LBA-093_MSP 11000] 7 [LBA-098_MAP 11000] FeAl 31 076 08132 1173 02800667 61E-09 145644E-06 00672066 0023146 17623E-05 7 [LBA-098_MAP 11000] 8 [LBA-053_MSP 11000] FeAl 31 066 07062 1173 02432158 61E-09 126481E-06 00583636 00201005 153041E-05

6775

Bilaga 6 forts

Transformatorer

Maumlrkeffekt (MVA) Kopplingsart Maumlrksp (kV) er () ex () ez () R (ohm) X (ohm) R (pu) X (pu)

1 [LBA-097_LSP 04200] 2 [LBA-097_MSP 11000] 0315 Dyn 11 11 114 412 4274809937 438 1583 036 131 3 [LBA-049_MSP 11000] 301 [LBA-049_LSP 04200] 01 Dyn 11 11 145 373 4001924537 17545 45133 145 373 4 [LBA-050_MSP 11000] 401 [LBA-050_LSP 04000] 02 Dyn 11 11 13 378 3997299088 7865 22869 065 189 5 [LBA-070_MSP 11000] 501 [LBA-070_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 6 [LBA-093_MSP 11000] 601 [LBA-093_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 7 [LBA-098_MAP 11000] 701 [LBA-098_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 8 [LBA-053_MSP 11000] 801 [LBA-053_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668

Belastningar

P (MW) Q (Mvar) Antal kunder (st)

LBA-097 00108 00044 6LBA-049 00497 0025 14LBA-050 00587 00232 15LBA-070 00356 00103 7LBA-093 00061 00029 2LBA-098 00127 00036 7LBA-053 00299 00063 9

Totalt 02035 00757 60

Bilaga 7 Resultaten fraringn det verkliga elnaumltet

Bilaga 7 forts

Laumlngd LBA (km) 667 Avskrivningstid led (aringr) 40 Avskrivningstid ledning (aringr) 60Antal kunder (st) 60

Luftledning (blank) Luftledning (belagd) KabelUtan reservkraft Med reservkraft Utan reservkraft Med reservkraft Utan reservkraft Med reservkraft Luft 20aringr+ kabel 40 aringr

Fasta kostnader

Investeringskostnad per km (krkm) (mellanspaumlnningsnaumltet) 173000 173000 205000 205000 250000 250000 250000Total investeringskostnad (kr) 1153910 1153910 1367350 1367350 1667500 1667500 1667500Kapitalkostnad 8 92313 92313 109388 109388 133400 133400 133400Aringrlig kostnad (kr) 31156 31156 36918 36918 45023 45023 30015

Underharingllskostnad (kraringr) 230782 230782 27347 27347 3335 3335 9916

Summa fast aringrlig kostnad (kraringr) 54234 54234 64265 64265 48358 48358 39931

Roumlrliga kostnader Avbrottsfrekvens (antal fel(100 km aringr)) 2 2 1333333333 1333333333 06 06 1066666667

F 12 (felfrekvens efter 12 timmar) 0000162 0000162 0000162 0000162F 24 (felfrekvens efter 24 timmar) 0000083 0000083 0000083 0000083F 48 (felfrekvens efter 48 timmar) 0000000 0000000 0000000 0000000F 72 (felfrekvens efter 72 timmar) 0000000 0000000 0000000 0000000

Avbrottsersaumlttning efter 12 timmar (krkund) 800 800 800 800Avbrottsersaumlttning efter 24 timmar (krkund) 1765 1765 1765 1765Avbrottsersaumlttning efter 48 timmar (krkund) 2719 2719 2719 2719Avbrottsersaumlttning efter 72 timmar (krkund) 4007 4007 4007 4007

Driftskostnad reservelverktimme och kund (krh) 625 625 625 625Fast kostnad elverk (transport osv) (krkund) 1320 1320 1320 1320

Drift timmar felkategori F 12 (h) 15 15 15 15Drift timmar felkategori F 24 (h) 36 36 36 36Drift timmar felkategori F 48 (h) 60 60 60 60Drift timmar felkategori F 72 (h) 100 100 100 100

Antalet fel per aringr som oumlverstiger 12 h i LBA-fack 4 (staringr) 000003 000002 000001Avbrottskostnad (kraringr) 221 531 148 354 066 223 283

Summa kostnader per aringr (kraringr) 5423598 5423908 6426693 6426899 4835816 4835973 3993390

Bilaga 8 Ekonomi

Bilaga 8 forts

DARWin driftstoumlrningsstatistik 2004 Svensk energi

12 kV 24 kV SummaSumma (75)Totalt antal drabbade kunder lt 3 min (st) 2640403 1011406 3651809 2738857Totalt antal fel lt 3 min (st) 2827 13923 16750

Totalt antal drabbade kunder 12 - lt 24 h (st) 383 61 444Totalt antal drabbade kunder gt 24 h (st) 200 28 228

Andel drabbade kunder 12 - lt 24 h 162E-04Andel drabbade kunder gt 24 h 832E-05

Andel drabbade kunder 12 - lt 24 h () 00122Andel drabbade kunder gt 24 h () 00062

Antal drabbade kunder per MSP fel lt 3minl (st) 21802

Bilaga 9 ABBs standardtransformatorer

25

Naumlr det gaumlller den reaktiva effekten Q saring aumlr den vid en konstant naumltspaumlnning till stor del beroende av den inducerade emk Er men aumlven till en mindre del av den aktiva effektens storlek Denna ger upphov till en del av den reaktiva spaumlnningen (XdIa) vilken svarar direkt mot den aktiva stroumlmmen Iacosφ och denna kraumlver en viss reaktiv effekt Den reaktiva effekten beraumlknas genom samband 73 nedan

d

fr

d

f

X

UE

X

UQ

Θsdotsdotsdotminus

sdot=

cos33 2

[ ]var (73)

daumlr Qlt0 oumlvermagnetisering Qgt0 undermagnetisering Foumlr att se hur alla storheter haumlnger samman visas tvaring olika visardiagram i bild 72 ett foumlr oumlvermagnetisering och ett foumlr undermagnetisering I baringda visardiagrammen aumlr statorstroumlmmen Ia riktstorhet (Alfredsson och Cronqvist 1996)

Bild 72 Visardiagram foumlr oumlver- respektive undermagnetisering

Foumlr en synkrongenerator finns det ett antal begraumlnsningar naumlr det gaumlller dess foumlrmaringga att producera och konsumera effekt Dessa begraumlnsningar aumlr naturligtvis vaumlsentliga att kaumlnna till innan ett reservelverk kopplas in och ensamt ska foumlrse en anlaumlggning med elenergi Naumlr det gaumlller synkrongeneratorer finns det fyra stabilitetsgraumlnser som generatorn maringste haringlla sig inom foumlr att generatorn ska fungera paring avsett vis (Samuelsson 2006) De fyra stabilitetsgraumlnserna aumlr

1 Rotorns uppvaumlrmningsgraumlns bestaumlmmer |E|max 2 Statorns uppvaumlrmningsgraumlns bestaumlmmer |S|max och |IA|max 3 Motorns maximala axeleffekt bestaumlmmer Pmax 4 Generatorns laumlgsta magnetisering bestaumlmmer |E|min

Foumlr att aringskaringdliggoumlra hur ovanstaringende stabilitetsgraumlnser paringverkar generatorns effektgraumlnser har dessa ritats in i ett saring kallat kapabilitetsdiagram Detta visas i bild 73 nedan

26

Bild 73 Kapabilitetsdiagram foumlr en synkrongenerator

I bild 73 ovan visar den markerade ytan arbetsomraringdet foumlr generatorn Begraumlnsningslinjerna ett och tvaring aumlr satta foumlr att inte temperaturen i rotor respektive stator ska bli foumlr houmlga och foumlrstoumlra generatorn Som kan ses i bild 73 ovan begraumlnsar dessa baringde generatorns moumljlighet till att leverera aktiv respektive reaktiv effekt samt att absorbera reaktiv effekt utanfoumlr det markerade omraringdet Skaumlrningspunkten mellan begraumlnsningslinje ett och tvaring anger normalt generatorns maumlrkdriftdata naumlr det gaumlller levererad aktiv- och reaktiv effekt Anledningen aumlr att dessa baringda linjers skaumlrningspunkt motsvarar ett optimum foumlr levererad aktiv- och reaktiv effekt Begraumlnsningslinje tre markerar den maximala aktiva effekt motorn kan laumlmna paring axeln som sammankopplar motor och generator Den fjaumlrde och sista begraumlnsningslinjen visar generatorns laumlgsta magnetisering foumlr att kunna fasas paring elnaumltet Aumlr magnetiseringen laumlgre riskeras ett saring kallat ur fas-fall farings vilket betyder att generatorn inte kommer arbeta vid samma faslaumlge som det elnaumlt den ansluts till Arbetar inte generatorn vid samma faslaumlge som elnaumltet maringste den kopplas bort och kommer saringledes inte att tillfoumlra naringgon elenergi till det anslutna elnaumltet vilket aumlr dess normala uppgift Naumlr ett mobilt reservkraftverk ansluts till ett elnaumlt och ensamt ska foumlrse anlaumlggningen med elenergi aumlr det viktigt att den aktiva och reaktiva effekten aldrig kommer utanfoumlr det markerade omraringdet i bild 73 Skulle detta haumlnda kommer med stoumlrsta sannolikhet reservkraftverkets effektskydd loumlsa ut med resultatet att elleveransen upphoumlr omedelbart ABB som aumlr en av landets ledande tillverkare av reservkraftverk har ett stoumlrre utbud av olika storlekar och modeller men anvaumlnder enbart synkrongeneratorer fraringn Stamford Dessa generatorer aumlr inte konstruerade foumlr att kunna absorbera reaktiv effekt De generatorer som levereras med reservkraftverken fraringn ABB i dag kan alltsaring

27

enbart arbeta med induktiva laster vilket betyder att ledningen inte faringr generera mer reaktiv effekt aumln vad lasten konsumerar (Hagelin 2006) Detta kommer saringledes att bli viktigt att taumlnka paring naumlr en liten last tillsammans med en laumlngre mellanspaumlnningskabel ansluts till ett reservkraftverk och ensamt ska foumlrse anlaumlggningen med elenergi Skulle kabeln generera mer reaktiv effekt aumln vad kunderna foumlrbrukar innebaumlr det att generatorn hamnar i den nedre halvan i bild 73 vilket innebaumlr att generatorn maringste konsumera reaktiv effekt Detta betyder att laringnga mellanspaumlnningskablar tillsammans med smaring effektuttag kommer bli en begraumlnsande faktor vid oumlverfoumlring av reservkraft i mellanspaumlnningelnaumltet

28

8 Beraumlkning av effektbehov och ledningslaumlngd Foumlr att faring en uppfattning om hur laringnga straumlckor elenergin fraringn reservkraftverken kan oumlverfoumlras presenteras i detta kapitel tvaring olika fall dels ett generellt dels ett verkligt naumlt Anledningen till att denna uppdelning aumlr gjord aumlr foumlr att foumlrst se hur laumlngden paring mellanspaumlnningsledningen paringverkar det mobila reservelverket generellt Det verkliga naumltet kommer sedan att ge en indikation paring hur det skulle se ut i ett naumlt daumlr vinsten hade varit stor om man kunde oumlverfoumlra reservkraften i mellanspaumlnningsnaumltet Foumlr att kunna goumlra noumldvaumlndiga beraumlkningar har tre olika program anvaumlnts Facilplus Spartial Excel och PSSE

81 Beraumlkningsprogram program

811 Facilplus Spatial

Facilplus Spatial aumlr ett naumltinformationssystem som anvaumlnds inom energibranschen och aumlr framtaget av ABB och Digpro AB Systemet finns i flera olika utfoumlrande beroende paring vad det ska anvaumlndas till Flera elnaumltsfoumlretag daumlribland EON Elnaumlt anvaumlnder sig av detta system som heter Facil SpatialE I systemet finns ett antal olika digitala kartor daumlr alla komponenter aumlr inritade enligt sina verkliga koordinater Paring EON Elnaumlt aumlr aumlven systemet kopplat till driftoumlvervakningssystemet Eldorado och affaumlrssystemet SAP I och med kopplingen till SAP finns noumldvaumlndiga kunduppgifter som t ex var kunden aumlr ansluten samt hur stor elfoumlrbrukningen aumlr per aringr Effektberaumlkning I Facilplus finns moumljligheten att goumlra effektberaumlkningar foumlr t ex en naumltstation Detta kan goumlras i och med att energifoumlrbrukningen per aringr finns att tillgaring via SAP Naumlr energifoumlrbrukningen per aringr aumlr kaumlnd kan belastningen P approximativt beraumlknas genom att anvaumlnda Velanders metod (Petterson och Blomqvist 1986)

WkWkPVelander sdot+sdot= 21 [ ]kW (81)

daumlr W energiuttaget aringrkWh k1 konstant k2 konstant Konstanterna k1 och k2 aumlr erfarenhetsmaumlssigt erharingllna konstanter som varierar mellan olika belastningar som beraumlknas med hjaumllp av maumltningar i befintligt elnaumlt I bilaga 1 visas EON Elnaumlts samtliga Velander konstanter foumlr alla deras kundkategorier Foumlr att sedan beraumlkna den reaktiva effekten Q anvaumlnds samband 82 nedan

ϕtansdot= PQ [ ]vark (82)

daumlr φ beraumlknas med hjaumllp av effektfaktorn cos φ som aumlr uppskattad foumlr olika typer kunder och varierar mellan 085-098 som kan ses i bilaga 1

29

812 Excel

Foumlr att se hur ett elnaumlt kommer att paringverka ett reservkraftverk behoumlver ett antal parametrar beraumlknas och det goumlrs i Excel I och med att elnaumltet till viss del aumlr foumlrenklat goumlrs endast beraumlkningar foumlr mellanspaumlnningsledningar och transformatorer Ledningar De parametrar som behoumlver beraumlknas foumlr mellanspaumlnningsledningarna aumlr resistansen Rledning reaktansen Xledning och susceptansen Bledning Hur dessa beraumlkningar aumlr gjorda visas i kapitel 53 Transformatorer Foumlr transformatorer behoumlvs enbart vaumlrde paring dess resistans RT och reaktans XT beraumlknas Hur dessa beraumlkningar aumlr gjorda visas i kapitel 6

813 Beraumlkningar PSSE

PSSE aumlr ett planeringsprogram foumlr elektrisk oumlverfoumlring som aumlr framtaget och utvecklat av Siemens PTI Foumlrsta utgaringvan av programmet kom 1976 och i dag anvaumlnds det i 123 laumlnder vaumlrlden oumlver (Siemens PTI 2006) Programmet har anvaumlnts till att rita upp och beraumlkna baringde verkliga och generella elnaumlt foumlr att paring ett tydligt saumltt kunna se hur laumlngden paring mellanspaumlnningsledningarna paringverkar ett mobilt reservkraftverk Naumlr beraumlkningar i PSSE goumlrs behoumlver en resistans R en reaktans X och en susceptans B anges foumlr varje ledning medan det raumlcker med en resistans och en reaktans foumlr transformatorerna Alla storheter maringste sedan goumlras om till enheten per unit (PU) Detta goumlrs enligt sambanden 83 84 85 nedan

2bas

basUP

U

SRR sdot= Ω [ ]UP (83)

2bas

basUP

U

SXX sdot= Ω [ ]UP (84)

2bas

basSUP

U

SBB sdot= [ ]UP (85)

Tillsammans med ledningarnas och transformatorernas inparametrar laumlggs lasten in paring laumlmplig skena Programmet aumlr uppbyggt saring att alla inparametrar anges i en sk sav-fil daumlr all data finns Till detta kopplas en schematisk bild daumlr elnaumltet ritas upp en sk sld-fil Naumlr sedan programmet ska utfoumlra beraumlkningarna saring synkroniseras de baringda filerna med varandra och resultaten presenteras i den schematiska bilden

30

Reaktivt effekttutag vid olika laster

-100

-80

-60

-40

-20

0

20

40

60

80

100

120

2 4 6 8 10

Ledningslaumlngd (km)

Reakti

vt

eff

ektu

ttag

(kvar)

Luftlednig P=150 kW

Kabel P=150 kW

Kabel P=100 kW

Kabel P=50 kW

82 Generellt elnaumlt

Foumlr att faring en god uppfattning om hur stort geografiskt omraringde ett mobilt reservkraftverk med varierande storlek kan hantera foumlr en given belastning har ett generellt elnaumlt anvaumlnts Det generella elnaumltet aumlr uppbyggt i PSSE enligt bild 81 nedan

Bild 81 Generellt elnaumlt uppbyggt i PSSE

Som kan ses i bild 81 ovan bestaringr det generella elnaumltet av en matande respektive en mottagande naumltstation som foumlrbinds med en mellanspaumlnningsledning I den matande naumltstationen har en relativt stor transformator installerats saring att den inte kommer att bli en begraumlnsande faktor I den mottagande naumltstationen aumlr transformatorn dimensionerad foumlr att klara lasten Som tidigare visats i rapporten aumlr det laumlngden paring mellanspaumlnningsledningen som kommer att spela en stor roll daring den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckningen ska bestaumlmmas Foumlr att tydligt visa storleksskillnaden i det kapacitiva bidrag som en kabel ger upphov till jaumlmfoumlrt med en luftledning har ovanstaringende naumlt ritats upp i PSSE Foumlr att PSSE ska kunna utfoumlra beraumlkningarna behoumlver ett antal parametrar matas in i programmet Dessa har beraumlknats i ett Excel-blad som visas i bilaga 3 Eftersom det mobila reservkraftverket inte kan absorbera reaktiv effekt aumlr den aumlr moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan dels beroende av hur mycket reaktiv effekt ledningen genererar dels hur stort det reaktiva effektuttaget ur anlaumlggningen aumlr Detta betyder att desto houmlgre reaktiva effektuttaget aumlr desto laumlngre aumlr moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan I exemplet nedan har den aktiva lasten satts till 50 100 respektive 150 kW och med en effektfaktor lika med 085 Resultaten fraringn beraumlkningarna visas i bild 82 nedan

Bild 82 Belastningsstorlekens inverkan paring den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan

31

Enligt EON Elnaumlts indelning av kundkategorier som presenteras i bilaga 1 kan det utlaumlsas att effektfaktorn foumlr de olika kundkategorierna varierar mellan 085 ndash 098 Genom att anvaumlnda effektfaktorn 085 som i exemplet ovan kommer lasten foumlrbruka relativt mycket reaktiv effekt vilket betyder att den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan kommer att bli laringng Hade daumlremot effektfaktorn 098 anvaumlnts skulle lasten i princip inte foumlrbruka naringgon reaktiv effekt alls vilket skulle minska den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan radikalt Anvaumlndandet av effektfaktorn 085 ger saringledes det mest gynnsamma fallet Hur stor inverkan effektfaktorn har paring den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan visas i bild 83 Raumlkneexemplet aumlr utfoumlrt paring samma saumltt som exemplet ovan foumlr kabeln med belastningen 50 kW Den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan har istaumlllet beraumlknats foumlr fyra olika effektfaktorer 085 090 095 och 098

Reaktivt effektuttag vid cos fi variation foumlr en kabel med belastningen 50 kW

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

1 2 3 4

Ledningslaumlngd (km)

Reati

vt

eff

ektu

ttag

(kvar)

cos fi=085

cos fi=090

cos fi=095

cos fi=098

Bild 83 Effektfaktorns inverkan paring den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan

821 Konsekvenser foumlr reservkraft

Som tydligt kan ses i bild 82 kommer kabeln generera avsevaumlrt mycket mer reaktiv effekt aumln luftledningen och daumlrmed minska den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan Det kan konstateras att storleken paring lasten och effektfaktorn kommer spela en stor roll daring den maximala oumlverfoumlringsstraumlckan foumlr kabeln ska bestaumlmmas Daumlrmed aumlr det svaringrt att ange naringgon generell laumlngdbegraumlnsning foumlr kabelalternativet men aumlr lasten saring laringg som 50 kW med effektfaktorn 085 kommer den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan vara mindre aumln tre kilometer Daumlremot foumlr luftledningen som endast genererar en liten maumlngd reaktiv effekt kommer inte storleken paring lasten och effektfaktorn vara avgoumlrande foumlr den maximala oumlverfoumlringsstraumlckan Med tanke paring att reservelverken fraringn ABB inte kan ta hand om naringgot reaktivt oumlverskott aumlr det sjaumllvklart av stor vikt att mellanspaumlnningsledningen inte genererar mer reaktiveffekt aumln vad lasten konsumerar Av detta generella exempel kan slutsatsen dras att smaring reaktiva uttag i kombination med laringnga mellanspaumlnningskablar kan komma begraumlnsa oumlverfoumlringsstraumlckan avsevaumlrt jaumlmfoumlrt med mellanspaumlnningsluftledningar

32

83 Verkligt elnaumlt

Foumlr att faring en ungefaumlrlig uppfattning om hur stort geografiskt omraringde ett mobilt reservkraftverk kan hantera foumlr en given belastning har aumlven beraumlkningar utfoumlrts foumlr ett verkligt naumlt Anledningen till detta aumlr att faring saring stor verklighetsfoumlrankring som moumljligt De mobila reservkraftverk som aumlr taumlnkta att anvaumlndas aumlr i storleksordningen 100 ndash 800 KVA vilket betyder att baringde lastuttaget och oumlverfoumlringsstraumlckan kommer att bli begraumlnsad Det verkliga elnaumltet kommer att ge en indikation paring hur det kan taumlnkas se ut i ett verkligt elnaumlt daumlr det reaktiva effektuttaget aumlr relativt litet och oumlverfoumlringsstraumlckan relativt laringng Eftersom de mobila reservkraftverken som aumlr taumlnkta att anvaumlndas aumlr relativt smaring effektmaumlssigt kommer de inte klara av de laster som farings i taumltorter om ett par naumltstationer kopplas samman De elnaumlt som kommer att ingaring i beraumlkningarna kommer daumlrfoumlr vara ett landsbygdsnaumlt daumlr belastningen aumlr laringg och utspridd oumlver ett stoumlrre geografiskt omraringde Det aumlr aumlven i landsbygd det aumlr mest intressant med reservkraft paring grund av avsaknaden av omkopplingsmoumljligheter Det elnaumlt som slutligen valdes i samraringd med Christer Eliasson naumltplanerare paring EON Elnaumlt var ett relativt nytt kabelnaumlt i Loumlnsboda (LBA) i nordoumlstra Skaringne daumlr EON Elnaumlt har foumlrberett ett par markstationer foumlr anslutning av mobil reservkraft (Eliasson 2006) Anledningen aumlr att belastningarna aumlr relativt smaring och foumlrdelade paring flera mindre transformatorstationer med litet stoumlrre inboumlrdes avstaringnd I ett saringdant naumlt som finns i LBA fack 4 kommer vinsten att bli stor om EON Elnaumlt endast behoumlver ansluta ett mobilt elverk istaumlllet foumlr sju Foumlr det utvalda kablade elnaumltet har beraumlkningar genomfoumlrts enligt den tidigare beskrivna beraumlkningsgaringngen Fraringn Facilplus har kartan med inritade ledningar och naumltstationer haumlmtas den visas i bilaga 4 Som kan ses paring kartan aumlr detta ett glesbyggdsomraringde med lite stoumlrre avstaringnd mellan naumltstationerna I bilaga 5 visas normalkopplingsschemat foumlr LBA fack 4 som tydligare visar hur naumltstationerna aumlr foumlrbundna med varandra I bilaga 6 visas det Excel-blad daumlr alla inparametrar som maringste anges i PSSE aumlr beraumlknade och sammanstaumlllda Naumlr beraumlkningen vaumll aumlr gjord i PSSE visas alla resultaten i de schematiska filerna se bilaga 7 Beraumlkningarna aumlr gjorda baringde foumlr elnaumltet saring som det ser ut i dag men aumlven paring samma elnaumlt daring all kabel ersatts med oisolerad samt isolerad luftledning med motsvarande ledningsarea Eftersom kapacitansen per kilometer aumlr i princip lika stor foumlr baringde oisolerad och isolerad luftledning kommer dessa anses vara likvaumlrdiga naumlr det gaumlller lednings reaktiva generering Baringda fallen har samma totala ledningslaumlngd vilken aumlr 6775 meter men som har naumlmnts tidigare skiljer luftledning sig aringt jaumlmfoumlrt med kabel daring det gaumlller generering av reaktiv effekt Resultatet presenteras i bild 84 nedan

33

LBA-fack 4

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90k

Va

r Kabel

Oisolerad luftledning

Isolerad luftledning

Bild 84 Reaktivt effektuttag i LBA ndash fack 4

Som kan ses i bild 84 ovan behoumlver generatorn endast generera knappt 20 kvar om det befintliga kabelnaumltet anvaumlnds vid topplast ty Velanders metod ger topplasten Vid laringglasttillfaumlllen exempelvis sommar skulle det reaktiva effektuttaget fraringn kunderna raumlcka till att taumlcka det reaktiva oumlverskottet fraringn kabeln Daumlrmed kan det haumlnda att vid vissa lasttillfaumlllen inte aumlr moumljligt att reservkraftsmata LBA fack 4 Skulle i staumlllet kabelnaumltet ersaumlttas med ett likvaumlrdigt luftledningsnaumlt kommer generatorn behoumlva generera drygt 80 kvar Anledningen till detta aumlr som sagts och visats tidigare att en kabel genererar avsevaumlrt mycket mer reaktiv effekt aumln en luftledning Skulle kablarna generera mer reaktiv effekt aumln vad kunderna foumlrbrukar skulle anlaumlggningen inte kunna anslutas till ett mobilt reservkraftverk Hade det daumlremot funnits reservelverk i laumlmplig storlek paring marknaden som hade kunnat undermagnetiseras och daumlr med att ta hand om det reaktiva oumlverskott som skapats av kablarna hade situationen varit en annan Som situationen aumlr i dag maringste en viss foumlrsiktighet tillaumlmpas daring lasten aumlr liten och oumlverfoumlringsstraumlckan aumlr lite laumlngre i ett kablat mellanspaumlnningsnaumltet Skulle daumlremot elnaumltet i LBA - fack 4 varit ett luftledningsnaumlt hade inte denna begraumlnsning funnits Sammanfattningsvis kan det i detta fall konstateras att det kablade elnaumltet aumlr att foumlredra framfoumlr mot luftledningsalternativet Laumlgre braumlnslekonsumtion samt moumljlighet till ett houmlgre aktivt effektuttag aumlr naringgra av foumlrdelarna

34

9 Ekonomisk jaumlmfoumlrelse Foumlr att faring en indikation paring hur det ekonomiska utslaget kommer att se ut daring ett mellanspaumlnningsnaumltet anvaumlnds foumlr oumlverfoumlring av reservkraft har ett raumlkneexempel staumlllts upp i det tidigare anvaumlnda elnaumltet LBA-fack 4 I exemplet har sju olika fall jaumlmfoumlrts med varandra dessa aumlr

bull Oisolerad luftledning utan reservkraft bull Oisolerad luftledning med reservkraft bull Isolerad luftledning utan reservkraft bull Isolerad luftledning med reservkraft bull Kabel utan reservkraft bull Kabel med reservkraft bull Befintlig luftledning som senare ersaumltts med kabel med reservkraft

Nedan visas en foumlrklaring till de parametrar som finns med i raumlkneexemplet Dessa aumlr uppdelade i fasta respektive roumlrliga kostnader vilka summeras ihop foumlr respektive fall De fasta kostnaderna aumlr summan av de aringrliga kapital- och underharingllskostnaderna medan de roumlrliga kostnaderna aumlr kostnader foumlr reservkraft samt avbrottsersaumlttning Dessa aumlr direkt beroende av det aktuella elnaumltets avbrotts- respektive felfrekvens I denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse har alla administrativa kostnader foumlrsummats och ingen haumlnsyn har tagits till hur varumaumlrket skadas av t ex laringnga elavbrott

91 Foumlrklaring till den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen

911 Fasta kostnader

Investeringskostnad per km Investeringskostnaden avser endast mellanspaumlnningsnaumltet vilken varierar mellan olika ledningstyper Kostnaderna aumlr haumlmtade ifraringn EBR (P1) 2006 I det verkliga elnaumltet (LBA) minskar ledningsarean laumlngre ut vilket det inte kommer tas naringgon haumlnsyn till i den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen daumlr samma area har anvaumlnts till hela straumlckan Anledningen till detta aumlr att kostnaden foumlr att garing upp eller ner ett steg i area foumlr respektive ledningstyp aumlr relativt liten Alla beraumlkningar har daumlrfoumlr gjorts foumlr en representativ ledningsarea 95 mm2 Total investeringskostnad Denna visar den totala investeringskostnaden foumlr hela ledningsstraumlckan det vill saumlga kostnaden per kilometer ledning garingnger det verkliga elnaumltets laumlngd (LBA) Kapitalkostnad Investeringskostnaden som goumlrs i ett elnaumlt genererar en kostnad foumlr det kapital som aumlr investerat EON Elnaumlt tillaumlmpar en kalkylraumlnta paring 8 procent

35

Aringrlig kostnad EON Elnaumlt skriver av sina anlaumlggningar paring 40 aringr vilket ger en aringrlig kostnad genom att dela investeringskostnaden med avskrivningstiden Underharingllskostnad Underharingllskostnaden foumlr baringde oisolerad - och isolerad luftledning aumlr satt till 2 procent av investeringskostanden Foumlr jordkabel aumlr den satt till 02 procent Summa fast aringrlig kostnad Denna kostnad visar vad den aringrliga fasta kostnaden kommer vara foumlr ett elnaumlt Denna inkluderar saringledes enbart avskrivningar och underharingllskostnader

912 Roumlrliga kostnader

Avbrottsfrekvens Denna beskriver hur maringnga avbrott en viss ledningstyp har per aringr och per 100 km ledning Foumlr oisolerad luftledning aumlr antalet fel uppdelat i kvarstaringende- respektive oumlvergaringende fel Kvarstaringende fel betyder att felet maringste aringtgaumlrdas fysiskt och behoumlver sektioneras bort foumlr reparation De kvarstaringende felen aumlr 2 stycken per aringr och 100 km ledning (Roos 2005) Oumlvergaringende fel kan exempelvis vara en aringterinkoppling som orsakats av ett traumld som stoumltt till en ledning vid blaringsigt vaumlder Eftersom de oumlvergaringende felen aumlr kortvariga kommer det aldrig bli aktuellt att ansluta reservkraft i samband med dessa fel Daumlrmed tas dessa fel inte med i avbrottsfrekvensen Foumlr isolerad luftledning har de kvarstaringende felen satts till tvaring tredjedelar av avbrottsfrekvensen foumlr oisolerad luftledning (Kristiansson 2006) Foumlr kabel aumlr antalet fel uppdelade i inre fel i kabeln t ex treeing och fel som aumlr orsakade paring grund av yttre aringverkan t ex graumlvskador Eftersom baringda typerna av fel kommer resultera i ett avbrott i elleveransen summeras dessa till en gemensam avbrottsfrekvens foumlr kabel Inre fel aumlr satt till 02 och yttre fel aumlr satt 04 vilket betyder att den gemensamma avbrottsfrekvensen aumlr satt till 06 fel per aringr och 100 km kabel (Roos 2005) Felfrekvens Felfrekvensen aumlr framtagen paring foumlljande saumltt samtliga kunder som drabbats av mellanspaumlnningsfel laumlngre aumln tre minuter hos Svensk Energis medlemsfoumlretag dvs DARWin rapporterade under 2004 har tagits fram Av dessa har 75 procent ansetts kunna haumlnfoumlras till landsbygdselnaumlt Ur denna aringterstaringende stora volym har de mellanspaumlnningsfel som orsakat utebliven elleverans i tidsintervallen 12-lt24 samt gt=24 timmar sorterats ut Antalet fel som oumlverstiger 24 timmar oavsett laumlngd aumlr saring faring att de har summerats i en enda grupp Genom att dividera summan utsorterade fel med samtliga fel erharinglls felfrekvensen foumlr respektive tidsintervall Som kan ses i raumlkneexemplet i bilaga 8 aumlr dessa mycket smaring

36

Avbrottsersaumlttning Avbrottskostnaden foumlr respektive tidsintervall aumlr tagen fraringn den tabell 21 i denna rapport Foumlr att baumlttre avspegla den verkliga bilden i LBA fack 4 har 50 av de 60 kunderna placerats i kategorin smaringhus 16 A och resterande 10 kunder i gruppen smaringhus 20 A Driftkostnad reservelverk och fast kostnad elverk Dessa kostnader aumlr tagna fraringn EON Elnaumlts egen utredning om reservkraftberedskap (NUT 051016-001) Baringda kostnadsposterna avser hyra av reservelverk som ansluts paring traditionellt saumltt det vill saumlga ett reservelverk till varje naumltstation I denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse har driftkostnaden antagits vara den samma daring ett mobilt reservkraftverk anvaumlnds och elenergin oumlverfoumlrs i mellanspaumlnningsnaumltet Den fasta kostnaden antas daumlremot vara en femtedel saring stor daring ett reservelverk i snitt antas kunna foumlrsoumlrja fem naumltstationer daring elenergin oumlverfoumlrs i mellanspaumlnningsnaumltet Drifttimmar felkategori Drifttimmarna avser de antal timmar som reservelverken aumlr i drift vid respektive felkategori Dessa drifttimmar aumlr uppskattade till en genomsnittligt rimlig tidsperiod Uppskattningen aumlr gjord saring att reservelverket har anslutits och boumlrjat leverera elenergi i snitt tvaring till fyra timmar innan naringgon kund har varit spaumlnningsloumls i 12 timmar Naumlr vaumll kunderna faringtt tillbaka elleveransen med hjaumllp av ett reservkraftverk kommer inte det skadade elnaumltet behoumlva aringterstaumlllas i funktionsdugligt skick snarast moumljligt Kopplas daumlremot inte ett reservelverk in och aringterupptar elleveransen maringste elnaumltet aringterstaumlllas till funktionsdugligt skick snarast Daumlrmed antas det att tiden foumlr aringterstaumlllning kommer vara laumlngre om inte ett reservkraftverk ansluts Paring grund av ovanstaringende resonemang anses reservelverkets drifttid i snitt vara laumlngre aumln den avbrottstid som farings om inte reservelverket anslutits Drifttimmarna aumlr bestaumlmda saring att reservelverket i snitt boumlrjar leverera elenergi 9 timmar efter felet uppkom och aumlr daumlrefter i drift hela tidsperioden i respektive felfrekvens det vill saumlga efter 12 respektive 24 timmar Antal fel per aringr som oumlverstiger 12 h i LBA - fack 4 Denna aumlr beraumlknad paring foumlljande saumltt

( )2412100

FFLL

AF +sdotsdot

aringr

st (91)

daumlr AF Avbrottsfrekvensen foumlr luftledning respektive kabel (st100kmaringr) LL Ledningslaumlngden avser LBA - fack 4 (km) F12 Felfrekvensen efter 12 h vid mellanspaumlnningsfel enligt Darwin

driftstoumlrningsstatistik 2004 Svensk Energi F24 Felfrekvensen efter 24 h vid mellanspaumlnningsfel enligt Darwin

driftstoumlrningsstatistik 2004 Svensk Energi

37

Avbrottskostnad Avbrottskostnaden avser den kostnad som uppstaringr pga fel i mellanspaumlnningsnaumltet varje aringr I alternativet utan reservkraft uppstaringr kostnaden genom avbrottsersaumlttning till de kunder som drabbats av elavbrott laumlngre aumln 12 timmar I alternativet med reservkraft uppstaringr kostnaden genom att reservkraft installeras och samtliga kunder aringterfaringr elleveransen Reservkraften som installeras har som sagts tidigare en fast och en roumlrlig kostand Avbrottskostnaden beraumlknas enligt nedan Utan reservelverk

( ) AKAFAFLL

AF sdotsdot+sdotsdotsdot 24241212100

(kraringr) (92)

Med reservelverk

( )

AKFKFFLL

AF

AKDKDTFDTFLL

AF

sdotsdot+sdotsdot

+sdotsdotsdot+sdotsdotsdot

)2412(100

24241212100 (kraringr) (93)

daumlr A12 avbrottskostnaden i LBA efter 12 h (kr) A24 avbrottskostnaden i LBA efter 24 h (kr) DK driftkostnad reservelverk (krh) AK antalet kunder i LBA (st) FK fast kostnad foumlr reservelverk per kund (kr) DT drifttid foumlr reservkraftverken (h)

913 Summa kostnader per aringr Denna kostnad aumlr framtagen genom att kostnaderna foumlr den fasta- och roumlrliga delen summerats Resultatet visar vilket av alternativen som aumlr det mest ekonomiskt gynnsamma

92 Resultat

Sjaumllva beraumlkningen aumlr gjord i Excel och visas i bilaga 8 I tabell 91 nedan visas en sammanstaumlllning av de fasta roumlrliga samt summa kostnader ifraringn den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen Beraumlkningen aumlr gjord foumlr sju stycken olika fall

1 Nybyggnation av oisolerad luftledning utan anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

2 Nybyggnation av oisolerad luftledning med anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

3 Nybyggnation av isolerad luftledning utan anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

4 Nybyggnation av isolerad luftledning med anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

38

5 Nybyggnation av jordkabelanlaumlggning utan anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

6 Nybyggnation av jordkabelanlaumlggning med anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

7 Befintlig avskriven luftledning staringr kvar 20 aringr foumlr att sedan ersaumlttas med jordkabel I detta fall foumlrlaumlngs avskrivningstiden med 20 aringr i foumlrharingllande till de sex tidigare fallen Reservkraft anvaumlnds vid oplanerade elavbrott under hela perioden

Tabell 91 Kostnadsjaumlmfoumlrelse Fasta kostnader

(kraringr)

Roumlrliga kostnader

(kraringr)

Summa kostnader

(kraringr)

Fall 1 54 200 2 54 202 Fall 2 54 200 5 54 205 Fall 3 64 300 2 64 302 Fall 4 64 300 4 64 304 Fall 5 48 400 1 48 401 Fall 6 48 400 2 48 402 Fall 7 39 900 3 39 903 Som kan ses i tabell 91 ovan aumlr de fasta kostnaderna avsevaumlrt mycket stoumlrre aumln de roumlrliga Anledningen till detta aumlr att andelen elavbrott som oumlverstiger 12 timmar aumlr utslaget paring 75 procent av alla elavbrott vilka daring blir vaumlldigt faring och orsakar daumlrmed smaring kostnader totalt sett Som kan ses i den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen aumlr det i dagslaumlget inte loumlnsamt i naringgot av fallen att anvaumlnda reservkraft vid oplanerade elavbrott Det ska dock poaumlngteras att efter 1 januari 2011 aumlr det inte laumlngre tillaringtet att oplanerade elavbrott oumlverstiger 24 timmar Landets naumltaumlgare kommer daring inte kunna jaumlmfoumlra kostnader foumlr t ex reservkraft med kostnader foumlr avbrottsersaumlttning De kommer istaumlllet att bli tvungna att hitta loumlsningar som undviker dessa laringngvariga elavbrott Reservkraft i mellanspaumlnningsnaumlt erbjuder en saringdan loumlsning Som kan ses i denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse aumlr det mest loumlnsamt att laringta befintlig avskriven luftledning staring kvar 20 aringr som sedan ersaumltts med kabel foumlljt av att direkt ersaumltta samma luftledning med kabel Baringda dessa alternativ foumlrutsaumltter att ledningen aumlr framdragen saring att det paring ett enkelt saumltt garingr att foumlrlaumlgga kabeln i marken Om inte saring aumlr fallet kommer detta kostnadsbilden se annorlunda ut Med denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse kan det till sist konstateras att det kommer bli dyrare att ansluta reservkraft till de kunder som drabbas av elavbrott laumlngre aumln 12 timmar aumln att betala ut avbrottsersaumlttning fram t o m 1 januari 2011 foumlr exemplet LBA fack 4

39

10 Slutsatser

101 Slutsatser

Innan ett mobilt reservkraftverk ansluts till ett lansbyggdselnaumlt aumlr det viktigt att kaumlnna till hur stor den reaktiva genereringen fraringn det aktuella elnaumltet aumlr Hur stort det reaktiva bidraget aumlr beror paring hur stor den kapacitiva genereringen aumlr i elnaumltet Denna aumlr framfoumlrallt beroende av kabelnaumltets laumlngd desto laumlngre ju stoumlrre blir den kapacitiva genereringen Skillnaden mellan luftledning och kabel aumlr i dessa sammanhang stora och det maringste tas i beaktande innan ett mobilt reservkraftverk ansluts En kabel genererar avsevaumlrt mycket mer reaktiv effekt aumln en luftledning oavsett om luftledningen aumlr isolerad eller inte Problemet som kan uppstaring i ett kabelnaumlt aumlr att kablarna genererar mer reaktiv effekt aumln vad de anslutna kunderna foumlrbrukar Detta aumlr inget problem saring laumlnge det finns ett oumlverliggande elnaumlt som kan ta hand om det reaktiva oumlverskottet Naumlr det oumlverliggande naumltet kopplas bort och ett mobilt reservkraftverk ansluts maringste detta ensamt kunna ta hand om ett eventuellt reaktivt oumlverskott Reservkraftverk som klarar att absorbera reaktiv effekt finns inte paring marknaden i dag Daumlrmed kommer inte ett mobilt reservkraftverk att kunna anslutas till ett elnaumlt som genererar mer reaktiv effekt aumln vad de anslutna kunderna foumlrbrukar Denna risk finns enbart i kablade elnaumlt daumlr oumlverfoumlringsstraumlckan aumlr laringng och lasten relativt laringg Det aumlr svaringrt att ange naringgon generell laumlngdbegraumlnsning men aumlr lasten saring laringg som 50 kW med effektfaktorn 085 kommer den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan vara mindre aumln tre kilometer Enligt den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen som aumlr gjord i rapporten kan det konstateras att det i-dagslaumlget aldrig aumlr loumlnsamt att ansluta reservkraftverk vid ett elavbrott i LBA fack 4 Anledning till detta aumlr att den avbrottsersaumlttningen som kunder har raumltt till som varit drabbade av ett elavbrott laumlngre aumln 12 timmar aumlr laumlgre aumln den kostnad som uppstaringr daring mobila reservelverk ansluts i vaumlntan paring att felet ska bli aringtgaumlrdat Fraringn och med den 1 januari 2011 kommer det dock inte vara tillaringtet att oplanerade elavbrott aumlr laumlngre aumln 24 timmar vilket goumlr att naumltaumlgarna senast vid denna tidpunkt maringste se till att dessa laringngvariga elavbrott undviks Detta goumlr att oumlverfoumlring av mobilreservkraft i mellanspaumlnningsnaumltet kan komma bli en intressant och anvaumlndbar teknik de naumlrmsta aringren foumlr landets alla naumltaumlgare Sammanfattningsvis kan slutsatserna sammanfattas i ett antal punkter

bull Laringnga kabellaumlngder tillsammans med relativt smaring effektuttag kan generera ett oumlverskott av reaktiv effekt

bull Det finns idag inget reservkraftverk paring marknaden som kan absorbera reaktiv effekt vilket kan komma att begraumlnsa den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan

bull Fram till och med den 1 januari 2011 aumlr det troligen inte loumlnsamt att ansluta reservkraft vid ett elavbrott

bull Fraringn och med den 1 januari 2011 kommer det inte laumlngre vara tillaringtet att oplanerade elavbrott oumlverstiger 24 timmar

40

bull Oumlverfoumlring av reservkraft i mellanspaumlnningsnaumltet kan komma bli en intressant och anvaumlndbar teknik i farmtiden

102 Fortsatt arbete

I denna rapport har det foumlrutsatts att selektiviteten och utloumlsningsvillkor i elnaumlten fungerar paring avsett vis Fortsatta studier inom detta omraringde kan vara att laumlgga in fel paring olika platser i det elnaumltet som ansluts till ett mobilt reservkraftsaggregat och paring saring vis kontrollera att utloumlsningsvillkor och selektivitet fungerar paring ett tillfredstaumlllande sett I denna rapport aumlr grundtanken att ett enda mobilt reservkraftverk ska foumlrsoumlrja en mindre grupp naumltstationer vid ett elavbrott En intressant utveckling skulle vara att titta paring hur olika kraftslag som t ex mobil reservkraft tillsammans med smaringskalig vindkraft skulle kunna samverka En samverkan mellan olika kraftslag skulle med stor sannolikhet skapa nya foumlrutsaumlttningar foumlr smaringskalig ouml-drift Ytterligare fraringgestaumlllningar som skulle behoumlva utredas aumlr hur elkvaliteacuten paringverkas i ett ouml-driftsnaumlt Haumlr skulle det vara intressant att se hur olika typer av kraftkaumlllor enskilt paringverkar elkvaliteacuten samt hur flera kraftkaumlllor som samverkar paringverkar elkvaliteacuten Naumlr mobila reservelverk ansluts i en naumltstation foumlr t ex underharingllsaringtgaumlrder goumlrs detta i princip uteslutande genom att spaumlnningen bryts under in- och urkopplingstiden Detta genererar tvaring planerade elavbrott som maringste aviseras till alla beroumlrda kunder Dessa planerade elavbrott skulle kunna undvikas om en fasningsutrustning anvaumlnts vid inkopplingen Paring detta saumltt skulle landets alla naumltaumlgare paring ett enkelt saumltt kunna goumlra t ex underharingllaringtgaumlrder utan att naringgra kunder behoumlver drabbas av elavbrott Detta aumlr ett omraringde som kaumlnns viktigt och borde utredas Vad som aumlven aumlr av intresse foumlr framtiden aumlr att ta fram riktlinjer foumlr hur mobil reservkraft i mellanspaumlnningsnaumlt ska hanteras Naringgon form av regelverk som branschen kan ta till sig och arbeta efter hade underlaumlttat anvaumlndandet inom detta omraringde

41

11 Referenser [1] Alfredsson Alf Cronqvist Anders (1996) ElkrafthandbokenElmaskiner [2] Andersson Leif Blomqvist Hans (1997) Elkraftsystem del 1 [3] Birkouml Thomas (2005) bilder paring olika typer av luftledning

httpwwwsofnetorgindexasplev=2593amptyp=1 adressen kontrollerad 2006-07-10

[4] Elektroskandia (2006) Bild paring en 3-ledare mellanspaumlnnings kabel

httpwwwelektroskandiasecatalogaspxcid=70amphid=969ampuid=4710amppid=21518pnlPDetails adressen kontrollerad 2006-07-10

[5] Elforsk (1995) EBR Mobila Reservkraftverk utgiven av Elforsk [6] Eliasson Christer (2006) EON Elnaumlt Sverige AB Lokalnaumltsplanerare

personligt samtal 2006-06-28 [7] Energimarknadsinspektionen (2006) Naumltanslutningar och avgifter

httpwwwenergimarknadsinspektionensetemplatesPage____44aspx adressen kontrollerad 2006-07-11

[8] Energimyndigheten (2005) Utveckling av naumltpriser 1 jan 1997 - 1 jan 2005

Publikationen tillgaumlnglig paring httpwwwstemseWEBSTEMEx01SwensfPageGenerator01OpenAgentampSearchType=2ampAll=True adressen kontrollerad 2006-08-02

[9] GENETECH (2006) Bild paring reservelverk

httpwwwgenetechseseprodmobilahtml adressen kontrollerad 2006-08-01

[10] Hagelin Carl-Goumlran (2006) ABB Reservkraft Vaumlsterarings personligt samtal

2006-07-25 [11] Hjalmar Peter (2005) Utredning om mobil reservkraft EON Elnaumlt

NUT-050524-021

42

[12] Johansson Jonas (2006) PhD Student IEA Lunds Tekniska Houmlgskola personligt samtal 2006-11-09

[13] Kristiansson Gert (2006) delprocessledare foumlr anlaumlggningsprojekt paring EON

Elnaumlt [14] Krynell Julius (2006) Reservkraftsansvarig EON Elnaumlt Sverige AB

personligt samtal 2006-08-11 [15] Lindahl Sture (2006) Professor IEA Lunds Tekniska Houmlgskola personligt

samtal 2006-11-09 [16] Melin Ulf (2006) EON Elnaumlt Sverige AB Kundansvarig paring

marknadsenheten personligt samtal 2006-08-18 [17] Onninens produktkatalog 2006) finns tillgaumlnglig paring

httpwwwonninensedownload184218cb10a83f43c2780001132Flik_2_Elnatsmaterielpdf adress kontrollerad 2006-08-15

[18] Petterson Aringke- Blomqvist Hans (1986) Elkraft teknisk handbok del 1

Allmaumln del [19] Regeringskansliet (2006) Nya regler om leveranssaumlkra elnaumlt

httpwwwregeringensesbd108a57260 adress kontrollerad 2006-06-08 [20] Roos Fredrik (2005) lic-avhandling Electricity Supply Reliability [21] Samuelsson Olof (2006) Docent IEA Lunds Tekniska Houmlgskola personligt

samtal 2006-08-23 [22] SCB (2002) Energiundersoumlkning foumlr jordbruket avseende 2002

httpw36scbsestatistikOVOV0020_dokumentEnergiundersokning_2002doc adress kontrollerad 2006-07-04

[23] Siemens PTI (2006) Information om PSSE

httpwwwpti-uscomptisoftwarepsseindexcfm adressen kontrollerad 2006-07-20

43

[24] Statens energimyndighet (2005) Erfarenheter efter Gudrun - Reservkraft prioritering och ouml-drift med reservkraft ER 200532 Publikationen finns tillgaumlnglig paring httpwwwstemseWEBSTEMEx01SwensfPageGenerator01OpenAgentampSearchType=2ampFuncParm1=11ampFuncParm2=1ampSearchString=gudrunampSearchStringFromDate=ampSearchStringToDate=ampAll=True adressen kontrollerad 2006-08-02

[25] Stenborg Bertil (1997) Elkraftsystem del 1 [26] Svenska Kraftnaumlt (2005a) Svenska Kraftnaumlts verksamhet

httpwwwsvksewebPageaspxid=2221 adress kontrollerad 2006-06-07 [27] Svenska Kraftnaumlt (2005b) Svenska Kraftnaumlts aringrsredovisning 2005

httpwwwsvksewebPageaspxid=5242 adress kontrollerad 2006-08-11

44

12 Appendix Bilaga 1 Eon elnaumlts indelning av olika kundkategorier med avseende paring Velanderkonstanter och effektfaktor Bilaga 2 Matlabkod som anvaumlnts till raumlkneexemplet vid jaumlmfoumlrelsen mellan luftledning och kabel Bilaga 3 Beraumlkning av inparametrar till PSSE foumlr det generella naumltet Bilaga 4 Geografiskt karta oumlver LBA fack 4 haumlmtade fraringn Facilplus Bilaga 5 Normalkopplingsschema LBA fack 4 Bilaga 6 Beraumlkning av inparametrar till PSSE foumlr det verkliga naumltet Bilaga 7 Resultaten fraringn beroumlkningen i det verkliga naumltet visat i en schemarisk bild Bilaga 8 Beraumlkningar gjorda foumlr den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen Bilaga 9 Tabell oumlver ABBs standardtransformatorer

V elander-konstant k1

V elander-kons tant k2

Foumlrbruknings-staumllletyp

U ppvaumlrm nings-kod

T ext D C O N ST1 D C O N ST2

C O SFI

B lank t O ALLM AumlN KU R VA 0000286 00133 09Industri ED M IN D R E IN DU STR IER M ED ELVAumlR M E 0000368 00497 092Industri EVL M IN D R E IN DU STR IER M ED ELVAumlR M E 0000368 00497 092Industri O M IN D R E IN DU STR IER U TAN ELVAumlR M E 000029 01017 085Industri U E M IN D R E IN DU STR IER U TAN ELVAumlR M E 000029 01017 085Industri VPA M IN D R E IN DU STR IER U TAN ELVAumlR M E 000029 01017 085Industri VPE M IN D R E IN DU STR IER M ED ELVAumlR M E 0000368 00497 092JO R D BR U K ED LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K EO LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K EVL LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K O LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K U E LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K VPA LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K VPE LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K VPJ LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09LG H M EO FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097LG H M U E FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093SH ED D IR EKTEL AumlLD R E AumlN ELAK 0000308 00111 098SH EO D IR EKTEL ELAK 0000408 00126 098SH EVL ELPAN N A KO N VER TER IN G 0000319 00187 096SH U E T YPKU R VO R R EN H U SH AringLLSEL 0000286 00133 09SH VPA VAumlR M EPU M P -FR AringN LU FT (V ID LAringG A T EM P N YT TJAS EJ ELVAumlR M E) 0000384 00164 093SH VPE VAumlR M EPU M P -U TELU FT M ED ELV (V ID LAringG A TEM P N YTT JAS ELVAumlR M E) 0000536 00161 097SH VPJ VAumlR M EPU M P - YTJO R D (O M VP EJ KLAR AR VAumlR M EN N YT TJAS EJ ELVAumlR M E) 0000314 00144 093Ouml VR ED O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - M ED ELVAumlR M E 0000402 00286 096Ouml VR EVL O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09Ouml VR O O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09Ouml VR U E O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09Ouml VR VPA O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09FAST Blank t ALLM AumlN KU R VA 0000286 00133 09FAST ED FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097FAST EO FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097FAST EVL FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097FAST O FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST O FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST U E FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST VPA FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST VPE FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097

I SAP IS-U

Bilaga 1 Indelning av kundkategorier

Bilaga 1 forts Velander-konstant k1

Velander-konstant k2

Foumlrbruknings-staumllletyp

Uppvaumlrmnings-kod

Text DCONST1 DCONST2

COSFI

FAST VPJ FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093KOLL Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09KOLL ED FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL EO FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL EVL FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL UE FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093KOLL VPA FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093KOLL VPE FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL VPJ FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093GBEL Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09OMAumlT Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09MAST Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09TILLF Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09TILLF ED DIREKTEL AumlLDRE AumlN ELAK 0000308 00111 098TILLF EO ELPANNA KONVERTERING 0000319 00187 096TILLF EVL ELPANNA KONVERTERING 0000319 00187 096TILLF O TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF UE TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF VPA TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF VPE TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF VPJ TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09HAND ED KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND EO KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND EVL KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND O KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND UE KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND VPA KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND VPE KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND VPJ KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09FH ED SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH EO SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH EVL SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH O SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH UE SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH VPA SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH VPE SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH VPJ SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098

I SAP IS-U

Bilaga 2 Matlabkod kabel u=11000 Langd=10 area=95 L=031 induktans [mHkm] fi=318 cos fi=085 ra=28264 resistiviteten i msp-kablen (AL) [ohmmm^2km] C=03310^-6kapacitansen i en 95mm^2 12 kV kabel Ericssons kabelhandbok R=(raarea)Langd ledar resistansen i punkten [ohm] Ericssons kabelhandbok XL=2pi50L10^-3Langd induktiva reaktansen i punkten [ohmkm] Ericssons kabelhandbok Qc2=2pi50(C2)u^2Langd kapacitansen som skapas i halva msp-kabeln [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 30 P=(5010^3) Aktivt effekt i punkten 5 [W] S=Pcos((fipi)180)skenbar effekt i punkten 5 [VA] Q=(S^2-P^2)^(12)reaktiv effekt i punkten 5 [VAr] Pf=R(Pu)^2+R((Q-Qc2)u)^2 Foumlrlust av aktiv effekt i hsp-kabel [W] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 31 Qf=XL(Pu)^2+XL((Q-Qc2)u)^2-(2Qc2) Foumlrlust av reaktiv effekt i msp-kabel [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 33 QnettoKabel=Q+Qf Luftledning Lluft=1085 XLluft=2pi50Lluft10^-3Langd Cluft=000910^-6 Qc2luft=2pi50(Cluft2)u^2Langd kapcitansen som skapas i halva hsp-luftledningen [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 30 PfLuft=R(Pu)^2+R((Q-Qc2luft)u)^2 Foumlrlust av aktiv effekt i hsp-kabel [W] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 31 QfLuft=XLluft(Pu)^2+XLluft((Q-Qc2luft)u)^2-(2Qc2luft) Foumlrlust av reaktiv effekt i hsp-kabel [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 33 QnettoLuft=Q+QfLuft

Ubas (kV) 11Sbas (MVA) 10

Kabel AXKJ 39525

Laumlngd=2 km Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 2 064 031 0194779 00000003 00001885 00528926 00160974 00022808

Laumlngd=4 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 4 128 031 0389557 00000003 0000377 01057851 00321948 00045616

Laumlngd=6 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 6 192 031 0584336 00000003 00005655 01586777 00482923 00068424

Laumlngd=8 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 8 256 031 0779115 00000003 0000754 02115702 00643897 00091232

Laumlngd=10 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 10 32 031 0973894 00000003 00009425 02644628 00804871 0011404

Luftledning FeAl 99

Laumlngd=2 km Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 2 0672 1126 0707487 61E-09 3833E-06 00555372 005847 4638E-05

Laumlngd=4 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 4 1344 1126 1414973 61E-09 7665E-06 01110744 01169399 9275E-05

Laumlngd=6 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 6 2016 1126 212246 61E-09 115E-05 01666116 01754099 00001391

Laumlngd=8 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 8 2688 1126 2829947 61E-09 1533E-05 02221488 02338799 00001855

Laumlngd=10 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 10 336 1126 3537433 61E-09 1916E-05 0277686 02923499 00002319

Bilaga 3 Generellt naumlt

Bilaga 3 forts

Transformatorer

Maumlrkeffekt (MVA) Kopplingsart Maumlrksp (kV) er () ex () ez () R (ohm) X (ohm) R (pu) X (pu)

1 [MATSTAT_LSP04200] 2 [MATSTAT_MSP11000] 08 Dyn 11 11 0 52 52 0 7865 0 0653 [MOTSTAT_MSP11000] 4 [MOTSTAT_LSP04200] 02 Dyn 11 11 0 38 38 0 2299 0 19

Belastningar

P (MW) Q (Mvar) (effekfaktor = 085) Detta aumlr baumlsta scenario005 003101 0062015 0093

Bilaga 4 Geografisk karta oumlver LBA fack 4 haumlmtad fraringn Facilplus

Naumltstationer kopplade till mobilt reservkraftverk

500 m

Foumlrdelningsstation (LBA)

Placering och anslutning av mobilt reservelverk

Bilaga 5 Normalkopplingsschema LBA fack 4

Bilaga 6 Verkligt naumlt

Ubas (kV) 11Sbas (MVA) 10

Ledningar (kabel) En-ledare triangel

Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [LBA-097_MSP 11000] 3 [LBA-049_MSP 11000] AXCEL 39525 202 06464 031 01967265 00000003 0000190381 00534215 00162584 0002303604 3 [LBA-049_MSP 11000] 4 [LBA-050_MSP 11000] AXCEL 39525 183 05856 031 01782226 00000003 0000172473 00483967 00147291 0002086929 4 [LBA-050_MSP 11000] 5 [LBA-070_MSP 11000] AXCEL 32510 076 0912 038 00907292 000000019 453646E-05 00753719 00074983 0000548912 5 [LBA-070_MSP 11000] 6 [LBA-093_MSP 11000] AXCEL 15016 0745 0477545 041 00959599 000000023 538312E-05 00394665 00079306 0000651357 6 [LBA-093_MSP 11000] 7 [LBA-098_MAP 11000] AXCEL 32510 076 0912 038 00907292 000000019 453646E-05 00753719 00074983 0000548912 7 [LBA-098_MAP 11000] 8 [LBA-053_MSP 11000] AXCEL 32510 066 0792 038 00787911 000000019 393956E-05 00654545 00065117 0000476686

6775

LBA -Fack 4 Luftledning

Ledningar (Luftldning) Fasplacering horisontell

Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu) 2 [LBA-097_MSP 11000] 3 [LBA-049_MSP 11000] FeAl 99 202 067872 1126 07145615 61E-09 387107E-06 00560926 00590547 4684E-05 3 [LBA-049_MSP 11000] 4 [LBA-050_MSP 11000] FeAl 99 183 061488 1126 06473503 61E-09 350696E-06 00508165 00535 424342E-05 4 [LBA-050_MSP 11000] 5 [LBA-070_MSP 11000] FeAl 31 076 08132 1173 02800667 61E-09 145644E-06 00672066 0023146 17623E-05 5 [LBA-070_MSP 11000] 6 [LBA-093_MSP 11000] FeAl 49 0745 049915 1173 02745391 61E-09 14277E-06 00412521 00226892 172751E-05 6 [LBA-093_MSP 11000] 7 [LBA-098_MAP 11000] FeAl 31 076 08132 1173 02800667 61E-09 145644E-06 00672066 0023146 17623E-05 7 [LBA-098_MAP 11000] 8 [LBA-053_MSP 11000] FeAl 31 066 07062 1173 02432158 61E-09 126481E-06 00583636 00201005 153041E-05

6775

Bilaga 6 forts

Transformatorer

Maumlrkeffekt (MVA) Kopplingsart Maumlrksp (kV) er () ex () ez () R (ohm) X (ohm) R (pu) X (pu)

1 [LBA-097_LSP 04200] 2 [LBA-097_MSP 11000] 0315 Dyn 11 11 114 412 4274809937 438 1583 036 131 3 [LBA-049_MSP 11000] 301 [LBA-049_LSP 04200] 01 Dyn 11 11 145 373 4001924537 17545 45133 145 373 4 [LBA-050_MSP 11000] 401 [LBA-050_LSP 04000] 02 Dyn 11 11 13 378 3997299088 7865 22869 065 189 5 [LBA-070_MSP 11000] 501 [LBA-070_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 6 [LBA-093_MSP 11000] 601 [LBA-093_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 7 [LBA-098_MAP 11000] 701 [LBA-098_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 8 [LBA-053_MSP 11000] 801 [LBA-053_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668

Belastningar

P (MW) Q (Mvar) Antal kunder (st)

LBA-097 00108 00044 6LBA-049 00497 0025 14LBA-050 00587 00232 15LBA-070 00356 00103 7LBA-093 00061 00029 2LBA-098 00127 00036 7LBA-053 00299 00063 9

Totalt 02035 00757 60

Bilaga 7 Resultaten fraringn det verkliga elnaumltet

Bilaga 7 forts

Laumlngd LBA (km) 667 Avskrivningstid led (aringr) 40 Avskrivningstid ledning (aringr) 60Antal kunder (st) 60

Luftledning (blank) Luftledning (belagd) KabelUtan reservkraft Med reservkraft Utan reservkraft Med reservkraft Utan reservkraft Med reservkraft Luft 20aringr+ kabel 40 aringr

Fasta kostnader

Investeringskostnad per km (krkm) (mellanspaumlnningsnaumltet) 173000 173000 205000 205000 250000 250000 250000Total investeringskostnad (kr) 1153910 1153910 1367350 1367350 1667500 1667500 1667500Kapitalkostnad 8 92313 92313 109388 109388 133400 133400 133400Aringrlig kostnad (kr) 31156 31156 36918 36918 45023 45023 30015

Underharingllskostnad (kraringr) 230782 230782 27347 27347 3335 3335 9916

Summa fast aringrlig kostnad (kraringr) 54234 54234 64265 64265 48358 48358 39931

Roumlrliga kostnader Avbrottsfrekvens (antal fel(100 km aringr)) 2 2 1333333333 1333333333 06 06 1066666667

F 12 (felfrekvens efter 12 timmar) 0000162 0000162 0000162 0000162F 24 (felfrekvens efter 24 timmar) 0000083 0000083 0000083 0000083F 48 (felfrekvens efter 48 timmar) 0000000 0000000 0000000 0000000F 72 (felfrekvens efter 72 timmar) 0000000 0000000 0000000 0000000

Avbrottsersaumlttning efter 12 timmar (krkund) 800 800 800 800Avbrottsersaumlttning efter 24 timmar (krkund) 1765 1765 1765 1765Avbrottsersaumlttning efter 48 timmar (krkund) 2719 2719 2719 2719Avbrottsersaumlttning efter 72 timmar (krkund) 4007 4007 4007 4007

Driftskostnad reservelverktimme och kund (krh) 625 625 625 625Fast kostnad elverk (transport osv) (krkund) 1320 1320 1320 1320

Drift timmar felkategori F 12 (h) 15 15 15 15Drift timmar felkategori F 24 (h) 36 36 36 36Drift timmar felkategori F 48 (h) 60 60 60 60Drift timmar felkategori F 72 (h) 100 100 100 100

Antalet fel per aringr som oumlverstiger 12 h i LBA-fack 4 (staringr) 000003 000002 000001Avbrottskostnad (kraringr) 221 531 148 354 066 223 283

Summa kostnader per aringr (kraringr) 5423598 5423908 6426693 6426899 4835816 4835973 3993390

Bilaga 8 Ekonomi

Bilaga 8 forts

DARWin driftstoumlrningsstatistik 2004 Svensk energi

12 kV 24 kV SummaSumma (75)Totalt antal drabbade kunder lt 3 min (st) 2640403 1011406 3651809 2738857Totalt antal fel lt 3 min (st) 2827 13923 16750

Totalt antal drabbade kunder 12 - lt 24 h (st) 383 61 444Totalt antal drabbade kunder gt 24 h (st) 200 28 228

Andel drabbade kunder 12 - lt 24 h 162E-04Andel drabbade kunder gt 24 h 832E-05

Andel drabbade kunder 12 - lt 24 h () 00122Andel drabbade kunder gt 24 h () 00062

Antal drabbade kunder per MSP fel lt 3minl (st) 21802

Bilaga 9 ABBs standardtransformatorer

26

Bild 73 Kapabilitetsdiagram foumlr en synkrongenerator

I bild 73 ovan visar den markerade ytan arbetsomraringdet foumlr generatorn Begraumlnsningslinjerna ett och tvaring aumlr satta foumlr att inte temperaturen i rotor respektive stator ska bli foumlr houmlga och foumlrstoumlra generatorn Som kan ses i bild 73 ovan begraumlnsar dessa baringde generatorns moumljlighet till att leverera aktiv respektive reaktiv effekt samt att absorbera reaktiv effekt utanfoumlr det markerade omraringdet Skaumlrningspunkten mellan begraumlnsningslinje ett och tvaring anger normalt generatorns maumlrkdriftdata naumlr det gaumlller levererad aktiv- och reaktiv effekt Anledningen aumlr att dessa baringda linjers skaumlrningspunkt motsvarar ett optimum foumlr levererad aktiv- och reaktiv effekt Begraumlnsningslinje tre markerar den maximala aktiva effekt motorn kan laumlmna paring axeln som sammankopplar motor och generator Den fjaumlrde och sista begraumlnsningslinjen visar generatorns laumlgsta magnetisering foumlr att kunna fasas paring elnaumltet Aumlr magnetiseringen laumlgre riskeras ett saring kallat ur fas-fall farings vilket betyder att generatorn inte kommer arbeta vid samma faslaumlge som det elnaumlt den ansluts till Arbetar inte generatorn vid samma faslaumlge som elnaumltet maringste den kopplas bort och kommer saringledes inte att tillfoumlra naringgon elenergi till det anslutna elnaumltet vilket aumlr dess normala uppgift Naumlr ett mobilt reservkraftverk ansluts till ett elnaumlt och ensamt ska foumlrse anlaumlggningen med elenergi aumlr det viktigt att den aktiva och reaktiva effekten aldrig kommer utanfoumlr det markerade omraringdet i bild 73 Skulle detta haumlnda kommer med stoumlrsta sannolikhet reservkraftverkets effektskydd loumlsa ut med resultatet att elleveransen upphoumlr omedelbart ABB som aumlr en av landets ledande tillverkare av reservkraftverk har ett stoumlrre utbud av olika storlekar och modeller men anvaumlnder enbart synkrongeneratorer fraringn Stamford Dessa generatorer aumlr inte konstruerade foumlr att kunna absorbera reaktiv effekt De generatorer som levereras med reservkraftverken fraringn ABB i dag kan alltsaring

27

enbart arbeta med induktiva laster vilket betyder att ledningen inte faringr generera mer reaktiv effekt aumln vad lasten konsumerar (Hagelin 2006) Detta kommer saringledes att bli viktigt att taumlnka paring naumlr en liten last tillsammans med en laumlngre mellanspaumlnningskabel ansluts till ett reservkraftverk och ensamt ska foumlrse anlaumlggningen med elenergi Skulle kabeln generera mer reaktiv effekt aumln vad kunderna foumlrbrukar innebaumlr det att generatorn hamnar i den nedre halvan i bild 73 vilket innebaumlr att generatorn maringste konsumera reaktiv effekt Detta betyder att laringnga mellanspaumlnningskablar tillsammans med smaring effektuttag kommer bli en begraumlnsande faktor vid oumlverfoumlring av reservkraft i mellanspaumlnningelnaumltet

28

8 Beraumlkning av effektbehov och ledningslaumlngd Foumlr att faring en uppfattning om hur laringnga straumlckor elenergin fraringn reservkraftverken kan oumlverfoumlras presenteras i detta kapitel tvaring olika fall dels ett generellt dels ett verkligt naumlt Anledningen till att denna uppdelning aumlr gjord aumlr foumlr att foumlrst se hur laumlngden paring mellanspaumlnningsledningen paringverkar det mobila reservelverket generellt Det verkliga naumltet kommer sedan att ge en indikation paring hur det skulle se ut i ett naumlt daumlr vinsten hade varit stor om man kunde oumlverfoumlra reservkraften i mellanspaumlnningsnaumltet Foumlr att kunna goumlra noumldvaumlndiga beraumlkningar har tre olika program anvaumlnts Facilplus Spartial Excel och PSSE

81 Beraumlkningsprogram program

811 Facilplus Spatial

Facilplus Spatial aumlr ett naumltinformationssystem som anvaumlnds inom energibranschen och aumlr framtaget av ABB och Digpro AB Systemet finns i flera olika utfoumlrande beroende paring vad det ska anvaumlndas till Flera elnaumltsfoumlretag daumlribland EON Elnaumlt anvaumlnder sig av detta system som heter Facil SpatialE I systemet finns ett antal olika digitala kartor daumlr alla komponenter aumlr inritade enligt sina verkliga koordinater Paring EON Elnaumlt aumlr aumlven systemet kopplat till driftoumlvervakningssystemet Eldorado och affaumlrssystemet SAP I och med kopplingen till SAP finns noumldvaumlndiga kunduppgifter som t ex var kunden aumlr ansluten samt hur stor elfoumlrbrukningen aumlr per aringr Effektberaumlkning I Facilplus finns moumljligheten att goumlra effektberaumlkningar foumlr t ex en naumltstation Detta kan goumlras i och med att energifoumlrbrukningen per aringr finns att tillgaring via SAP Naumlr energifoumlrbrukningen per aringr aumlr kaumlnd kan belastningen P approximativt beraumlknas genom att anvaumlnda Velanders metod (Petterson och Blomqvist 1986)

WkWkPVelander sdot+sdot= 21 [ ]kW (81)

daumlr W energiuttaget aringrkWh k1 konstant k2 konstant Konstanterna k1 och k2 aumlr erfarenhetsmaumlssigt erharingllna konstanter som varierar mellan olika belastningar som beraumlknas med hjaumllp av maumltningar i befintligt elnaumlt I bilaga 1 visas EON Elnaumlts samtliga Velander konstanter foumlr alla deras kundkategorier Foumlr att sedan beraumlkna den reaktiva effekten Q anvaumlnds samband 82 nedan

ϕtansdot= PQ [ ]vark (82)

daumlr φ beraumlknas med hjaumllp av effektfaktorn cos φ som aumlr uppskattad foumlr olika typer kunder och varierar mellan 085-098 som kan ses i bilaga 1

29

812 Excel

Foumlr att se hur ett elnaumlt kommer att paringverka ett reservkraftverk behoumlver ett antal parametrar beraumlknas och det goumlrs i Excel I och med att elnaumltet till viss del aumlr foumlrenklat goumlrs endast beraumlkningar foumlr mellanspaumlnningsledningar och transformatorer Ledningar De parametrar som behoumlver beraumlknas foumlr mellanspaumlnningsledningarna aumlr resistansen Rledning reaktansen Xledning och susceptansen Bledning Hur dessa beraumlkningar aumlr gjorda visas i kapitel 53 Transformatorer Foumlr transformatorer behoumlvs enbart vaumlrde paring dess resistans RT och reaktans XT beraumlknas Hur dessa beraumlkningar aumlr gjorda visas i kapitel 6

813 Beraumlkningar PSSE

PSSE aumlr ett planeringsprogram foumlr elektrisk oumlverfoumlring som aumlr framtaget och utvecklat av Siemens PTI Foumlrsta utgaringvan av programmet kom 1976 och i dag anvaumlnds det i 123 laumlnder vaumlrlden oumlver (Siemens PTI 2006) Programmet har anvaumlnts till att rita upp och beraumlkna baringde verkliga och generella elnaumlt foumlr att paring ett tydligt saumltt kunna se hur laumlngden paring mellanspaumlnningsledningarna paringverkar ett mobilt reservkraftverk Naumlr beraumlkningar i PSSE goumlrs behoumlver en resistans R en reaktans X och en susceptans B anges foumlr varje ledning medan det raumlcker med en resistans och en reaktans foumlr transformatorerna Alla storheter maringste sedan goumlras om till enheten per unit (PU) Detta goumlrs enligt sambanden 83 84 85 nedan

2bas

basUP

U

SRR sdot= Ω [ ]UP (83)

2bas

basUP

U

SXX sdot= Ω [ ]UP (84)

2bas

basSUP

U

SBB sdot= [ ]UP (85)

Tillsammans med ledningarnas och transformatorernas inparametrar laumlggs lasten in paring laumlmplig skena Programmet aumlr uppbyggt saring att alla inparametrar anges i en sk sav-fil daumlr all data finns Till detta kopplas en schematisk bild daumlr elnaumltet ritas upp en sk sld-fil Naumlr sedan programmet ska utfoumlra beraumlkningarna saring synkroniseras de baringda filerna med varandra och resultaten presenteras i den schematiska bilden

30

Reaktivt effekttutag vid olika laster

-100

-80

-60

-40

-20

0

20

40

60

80

100

120

2 4 6 8 10

Ledningslaumlngd (km)

Reakti

vt

eff

ektu

ttag

(kvar)

Luftlednig P=150 kW

Kabel P=150 kW

Kabel P=100 kW

Kabel P=50 kW

82 Generellt elnaumlt

Foumlr att faring en god uppfattning om hur stort geografiskt omraringde ett mobilt reservkraftverk med varierande storlek kan hantera foumlr en given belastning har ett generellt elnaumlt anvaumlnts Det generella elnaumltet aumlr uppbyggt i PSSE enligt bild 81 nedan

Bild 81 Generellt elnaumlt uppbyggt i PSSE

Som kan ses i bild 81 ovan bestaringr det generella elnaumltet av en matande respektive en mottagande naumltstation som foumlrbinds med en mellanspaumlnningsledning I den matande naumltstationen har en relativt stor transformator installerats saring att den inte kommer att bli en begraumlnsande faktor I den mottagande naumltstationen aumlr transformatorn dimensionerad foumlr att klara lasten Som tidigare visats i rapporten aumlr det laumlngden paring mellanspaumlnningsledningen som kommer att spela en stor roll daring den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckningen ska bestaumlmmas Foumlr att tydligt visa storleksskillnaden i det kapacitiva bidrag som en kabel ger upphov till jaumlmfoumlrt med en luftledning har ovanstaringende naumlt ritats upp i PSSE Foumlr att PSSE ska kunna utfoumlra beraumlkningarna behoumlver ett antal parametrar matas in i programmet Dessa har beraumlknats i ett Excel-blad som visas i bilaga 3 Eftersom det mobila reservkraftverket inte kan absorbera reaktiv effekt aumlr den aumlr moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan dels beroende av hur mycket reaktiv effekt ledningen genererar dels hur stort det reaktiva effektuttaget ur anlaumlggningen aumlr Detta betyder att desto houmlgre reaktiva effektuttaget aumlr desto laumlngre aumlr moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan I exemplet nedan har den aktiva lasten satts till 50 100 respektive 150 kW och med en effektfaktor lika med 085 Resultaten fraringn beraumlkningarna visas i bild 82 nedan

Bild 82 Belastningsstorlekens inverkan paring den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan

31

Enligt EON Elnaumlts indelning av kundkategorier som presenteras i bilaga 1 kan det utlaumlsas att effektfaktorn foumlr de olika kundkategorierna varierar mellan 085 ndash 098 Genom att anvaumlnda effektfaktorn 085 som i exemplet ovan kommer lasten foumlrbruka relativt mycket reaktiv effekt vilket betyder att den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan kommer att bli laringng Hade daumlremot effektfaktorn 098 anvaumlnts skulle lasten i princip inte foumlrbruka naringgon reaktiv effekt alls vilket skulle minska den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan radikalt Anvaumlndandet av effektfaktorn 085 ger saringledes det mest gynnsamma fallet Hur stor inverkan effektfaktorn har paring den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan visas i bild 83 Raumlkneexemplet aumlr utfoumlrt paring samma saumltt som exemplet ovan foumlr kabeln med belastningen 50 kW Den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan har istaumlllet beraumlknats foumlr fyra olika effektfaktorer 085 090 095 och 098

Reaktivt effektuttag vid cos fi variation foumlr en kabel med belastningen 50 kW

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

1 2 3 4

Ledningslaumlngd (km)

Reati

vt

eff

ektu

ttag

(kvar)

cos fi=085

cos fi=090

cos fi=095

cos fi=098

Bild 83 Effektfaktorns inverkan paring den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan

821 Konsekvenser foumlr reservkraft

Som tydligt kan ses i bild 82 kommer kabeln generera avsevaumlrt mycket mer reaktiv effekt aumln luftledningen och daumlrmed minska den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan Det kan konstateras att storleken paring lasten och effektfaktorn kommer spela en stor roll daring den maximala oumlverfoumlringsstraumlckan foumlr kabeln ska bestaumlmmas Daumlrmed aumlr det svaringrt att ange naringgon generell laumlngdbegraumlnsning foumlr kabelalternativet men aumlr lasten saring laringg som 50 kW med effektfaktorn 085 kommer den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan vara mindre aumln tre kilometer Daumlremot foumlr luftledningen som endast genererar en liten maumlngd reaktiv effekt kommer inte storleken paring lasten och effektfaktorn vara avgoumlrande foumlr den maximala oumlverfoumlringsstraumlckan Med tanke paring att reservelverken fraringn ABB inte kan ta hand om naringgot reaktivt oumlverskott aumlr det sjaumllvklart av stor vikt att mellanspaumlnningsledningen inte genererar mer reaktiveffekt aumln vad lasten konsumerar Av detta generella exempel kan slutsatsen dras att smaring reaktiva uttag i kombination med laringnga mellanspaumlnningskablar kan komma begraumlnsa oumlverfoumlringsstraumlckan avsevaumlrt jaumlmfoumlrt med mellanspaumlnningsluftledningar

32

83 Verkligt elnaumlt

Foumlr att faring en ungefaumlrlig uppfattning om hur stort geografiskt omraringde ett mobilt reservkraftverk kan hantera foumlr en given belastning har aumlven beraumlkningar utfoumlrts foumlr ett verkligt naumlt Anledningen till detta aumlr att faring saring stor verklighetsfoumlrankring som moumljligt De mobila reservkraftverk som aumlr taumlnkta att anvaumlndas aumlr i storleksordningen 100 ndash 800 KVA vilket betyder att baringde lastuttaget och oumlverfoumlringsstraumlckan kommer att bli begraumlnsad Det verkliga elnaumltet kommer att ge en indikation paring hur det kan taumlnkas se ut i ett verkligt elnaumlt daumlr det reaktiva effektuttaget aumlr relativt litet och oumlverfoumlringsstraumlckan relativt laringng Eftersom de mobila reservkraftverken som aumlr taumlnkta att anvaumlndas aumlr relativt smaring effektmaumlssigt kommer de inte klara av de laster som farings i taumltorter om ett par naumltstationer kopplas samman De elnaumlt som kommer att ingaring i beraumlkningarna kommer daumlrfoumlr vara ett landsbygdsnaumlt daumlr belastningen aumlr laringg och utspridd oumlver ett stoumlrre geografiskt omraringde Det aumlr aumlven i landsbygd det aumlr mest intressant med reservkraft paring grund av avsaknaden av omkopplingsmoumljligheter Det elnaumlt som slutligen valdes i samraringd med Christer Eliasson naumltplanerare paring EON Elnaumlt var ett relativt nytt kabelnaumlt i Loumlnsboda (LBA) i nordoumlstra Skaringne daumlr EON Elnaumlt har foumlrberett ett par markstationer foumlr anslutning av mobil reservkraft (Eliasson 2006) Anledningen aumlr att belastningarna aumlr relativt smaring och foumlrdelade paring flera mindre transformatorstationer med litet stoumlrre inboumlrdes avstaringnd I ett saringdant naumlt som finns i LBA fack 4 kommer vinsten att bli stor om EON Elnaumlt endast behoumlver ansluta ett mobilt elverk istaumlllet foumlr sju Foumlr det utvalda kablade elnaumltet har beraumlkningar genomfoumlrts enligt den tidigare beskrivna beraumlkningsgaringngen Fraringn Facilplus har kartan med inritade ledningar och naumltstationer haumlmtas den visas i bilaga 4 Som kan ses paring kartan aumlr detta ett glesbyggdsomraringde med lite stoumlrre avstaringnd mellan naumltstationerna I bilaga 5 visas normalkopplingsschemat foumlr LBA fack 4 som tydligare visar hur naumltstationerna aumlr foumlrbundna med varandra I bilaga 6 visas det Excel-blad daumlr alla inparametrar som maringste anges i PSSE aumlr beraumlknade och sammanstaumlllda Naumlr beraumlkningen vaumll aumlr gjord i PSSE visas alla resultaten i de schematiska filerna se bilaga 7 Beraumlkningarna aumlr gjorda baringde foumlr elnaumltet saring som det ser ut i dag men aumlven paring samma elnaumlt daring all kabel ersatts med oisolerad samt isolerad luftledning med motsvarande ledningsarea Eftersom kapacitansen per kilometer aumlr i princip lika stor foumlr baringde oisolerad och isolerad luftledning kommer dessa anses vara likvaumlrdiga naumlr det gaumlller lednings reaktiva generering Baringda fallen har samma totala ledningslaumlngd vilken aumlr 6775 meter men som har naumlmnts tidigare skiljer luftledning sig aringt jaumlmfoumlrt med kabel daring det gaumlller generering av reaktiv effekt Resultatet presenteras i bild 84 nedan

33

LBA-fack 4

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90k

Va

r Kabel

Oisolerad luftledning

Isolerad luftledning

Bild 84 Reaktivt effektuttag i LBA ndash fack 4

Som kan ses i bild 84 ovan behoumlver generatorn endast generera knappt 20 kvar om det befintliga kabelnaumltet anvaumlnds vid topplast ty Velanders metod ger topplasten Vid laringglasttillfaumlllen exempelvis sommar skulle det reaktiva effektuttaget fraringn kunderna raumlcka till att taumlcka det reaktiva oumlverskottet fraringn kabeln Daumlrmed kan det haumlnda att vid vissa lasttillfaumlllen inte aumlr moumljligt att reservkraftsmata LBA fack 4 Skulle i staumlllet kabelnaumltet ersaumlttas med ett likvaumlrdigt luftledningsnaumlt kommer generatorn behoumlva generera drygt 80 kvar Anledningen till detta aumlr som sagts och visats tidigare att en kabel genererar avsevaumlrt mycket mer reaktiv effekt aumln en luftledning Skulle kablarna generera mer reaktiv effekt aumln vad kunderna foumlrbrukar skulle anlaumlggningen inte kunna anslutas till ett mobilt reservkraftverk Hade det daumlremot funnits reservelverk i laumlmplig storlek paring marknaden som hade kunnat undermagnetiseras och daumlr med att ta hand om det reaktiva oumlverskott som skapats av kablarna hade situationen varit en annan Som situationen aumlr i dag maringste en viss foumlrsiktighet tillaumlmpas daring lasten aumlr liten och oumlverfoumlringsstraumlckan aumlr lite laumlngre i ett kablat mellanspaumlnningsnaumltet Skulle daumlremot elnaumltet i LBA - fack 4 varit ett luftledningsnaumlt hade inte denna begraumlnsning funnits Sammanfattningsvis kan det i detta fall konstateras att det kablade elnaumltet aumlr att foumlredra framfoumlr mot luftledningsalternativet Laumlgre braumlnslekonsumtion samt moumljlighet till ett houmlgre aktivt effektuttag aumlr naringgra av foumlrdelarna

34

9 Ekonomisk jaumlmfoumlrelse Foumlr att faring en indikation paring hur det ekonomiska utslaget kommer att se ut daring ett mellanspaumlnningsnaumltet anvaumlnds foumlr oumlverfoumlring av reservkraft har ett raumlkneexempel staumlllts upp i det tidigare anvaumlnda elnaumltet LBA-fack 4 I exemplet har sju olika fall jaumlmfoumlrts med varandra dessa aumlr

bull Oisolerad luftledning utan reservkraft bull Oisolerad luftledning med reservkraft bull Isolerad luftledning utan reservkraft bull Isolerad luftledning med reservkraft bull Kabel utan reservkraft bull Kabel med reservkraft bull Befintlig luftledning som senare ersaumltts med kabel med reservkraft

Nedan visas en foumlrklaring till de parametrar som finns med i raumlkneexemplet Dessa aumlr uppdelade i fasta respektive roumlrliga kostnader vilka summeras ihop foumlr respektive fall De fasta kostnaderna aumlr summan av de aringrliga kapital- och underharingllskostnaderna medan de roumlrliga kostnaderna aumlr kostnader foumlr reservkraft samt avbrottsersaumlttning Dessa aumlr direkt beroende av det aktuella elnaumltets avbrotts- respektive felfrekvens I denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse har alla administrativa kostnader foumlrsummats och ingen haumlnsyn har tagits till hur varumaumlrket skadas av t ex laringnga elavbrott

91 Foumlrklaring till den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen

911 Fasta kostnader

Investeringskostnad per km Investeringskostnaden avser endast mellanspaumlnningsnaumltet vilken varierar mellan olika ledningstyper Kostnaderna aumlr haumlmtade ifraringn EBR (P1) 2006 I det verkliga elnaumltet (LBA) minskar ledningsarean laumlngre ut vilket det inte kommer tas naringgon haumlnsyn till i den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen daumlr samma area har anvaumlnts till hela straumlckan Anledningen till detta aumlr att kostnaden foumlr att garing upp eller ner ett steg i area foumlr respektive ledningstyp aumlr relativt liten Alla beraumlkningar har daumlrfoumlr gjorts foumlr en representativ ledningsarea 95 mm2 Total investeringskostnad Denna visar den totala investeringskostnaden foumlr hela ledningsstraumlckan det vill saumlga kostnaden per kilometer ledning garingnger det verkliga elnaumltets laumlngd (LBA) Kapitalkostnad Investeringskostnaden som goumlrs i ett elnaumlt genererar en kostnad foumlr det kapital som aumlr investerat EON Elnaumlt tillaumlmpar en kalkylraumlnta paring 8 procent

35

Aringrlig kostnad EON Elnaumlt skriver av sina anlaumlggningar paring 40 aringr vilket ger en aringrlig kostnad genom att dela investeringskostnaden med avskrivningstiden Underharingllskostnad Underharingllskostnaden foumlr baringde oisolerad - och isolerad luftledning aumlr satt till 2 procent av investeringskostanden Foumlr jordkabel aumlr den satt till 02 procent Summa fast aringrlig kostnad Denna kostnad visar vad den aringrliga fasta kostnaden kommer vara foumlr ett elnaumlt Denna inkluderar saringledes enbart avskrivningar och underharingllskostnader

912 Roumlrliga kostnader

Avbrottsfrekvens Denna beskriver hur maringnga avbrott en viss ledningstyp har per aringr och per 100 km ledning Foumlr oisolerad luftledning aumlr antalet fel uppdelat i kvarstaringende- respektive oumlvergaringende fel Kvarstaringende fel betyder att felet maringste aringtgaumlrdas fysiskt och behoumlver sektioneras bort foumlr reparation De kvarstaringende felen aumlr 2 stycken per aringr och 100 km ledning (Roos 2005) Oumlvergaringende fel kan exempelvis vara en aringterinkoppling som orsakats av ett traumld som stoumltt till en ledning vid blaringsigt vaumlder Eftersom de oumlvergaringende felen aumlr kortvariga kommer det aldrig bli aktuellt att ansluta reservkraft i samband med dessa fel Daumlrmed tas dessa fel inte med i avbrottsfrekvensen Foumlr isolerad luftledning har de kvarstaringende felen satts till tvaring tredjedelar av avbrottsfrekvensen foumlr oisolerad luftledning (Kristiansson 2006) Foumlr kabel aumlr antalet fel uppdelade i inre fel i kabeln t ex treeing och fel som aumlr orsakade paring grund av yttre aringverkan t ex graumlvskador Eftersom baringda typerna av fel kommer resultera i ett avbrott i elleveransen summeras dessa till en gemensam avbrottsfrekvens foumlr kabel Inre fel aumlr satt till 02 och yttre fel aumlr satt 04 vilket betyder att den gemensamma avbrottsfrekvensen aumlr satt till 06 fel per aringr och 100 km kabel (Roos 2005) Felfrekvens Felfrekvensen aumlr framtagen paring foumlljande saumltt samtliga kunder som drabbats av mellanspaumlnningsfel laumlngre aumln tre minuter hos Svensk Energis medlemsfoumlretag dvs DARWin rapporterade under 2004 har tagits fram Av dessa har 75 procent ansetts kunna haumlnfoumlras till landsbygdselnaumlt Ur denna aringterstaringende stora volym har de mellanspaumlnningsfel som orsakat utebliven elleverans i tidsintervallen 12-lt24 samt gt=24 timmar sorterats ut Antalet fel som oumlverstiger 24 timmar oavsett laumlngd aumlr saring faring att de har summerats i en enda grupp Genom att dividera summan utsorterade fel med samtliga fel erharinglls felfrekvensen foumlr respektive tidsintervall Som kan ses i raumlkneexemplet i bilaga 8 aumlr dessa mycket smaring

36

Avbrottsersaumlttning Avbrottskostnaden foumlr respektive tidsintervall aumlr tagen fraringn den tabell 21 i denna rapport Foumlr att baumlttre avspegla den verkliga bilden i LBA fack 4 har 50 av de 60 kunderna placerats i kategorin smaringhus 16 A och resterande 10 kunder i gruppen smaringhus 20 A Driftkostnad reservelverk och fast kostnad elverk Dessa kostnader aumlr tagna fraringn EON Elnaumlts egen utredning om reservkraftberedskap (NUT 051016-001) Baringda kostnadsposterna avser hyra av reservelverk som ansluts paring traditionellt saumltt det vill saumlga ett reservelverk till varje naumltstation I denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse har driftkostnaden antagits vara den samma daring ett mobilt reservkraftverk anvaumlnds och elenergin oumlverfoumlrs i mellanspaumlnningsnaumltet Den fasta kostnaden antas daumlremot vara en femtedel saring stor daring ett reservelverk i snitt antas kunna foumlrsoumlrja fem naumltstationer daring elenergin oumlverfoumlrs i mellanspaumlnningsnaumltet Drifttimmar felkategori Drifttimmarna avser de antal timmar som reservelverken aumlr i drift vid respektive felkategori Dessa drifttimmar aumlr uppskattade till en genomsnittligt rimlig tidsperiod Uppskattningen aumlr gjord saring att reservelverket har anslutits och boumlrjat leverera elenergi i snitt tvaring till fyra timmar innan naringgon kund har varit spaumlnningsloumls i 12 timmar Naumlr vaumll kunderna faringtt tillbaka elleveransen med hjaumllp av ett reservkraftverk kommer inte det skadade elnaumltet behoumlva aringterstaumlllas i funktionsdugligt skick snarast moumljligt Kopplas daumlremot inte ett reservelverk in och aringterupptar elleveransen maringste elnaumltet aringterstaumlllas till funktionsdugligt skick snarast Daumlrmed antas det att tiden foumlr aringterstaumlllning kommer vara laumlngre om inte ett reservkraftverk ansluts Paring grund av ovanstaringende resonemang anses reservelverkets drifttid i snitt vara laumlngre aumln den avbrottstid som farings om inte reservelverket anslutits Drifttimmarna aumlr bestaumlmda saring att reservelverket i snitt boumlrjar leverera elenergi 9 timmar efter felet uppkom och aumlr daumlrefter i drift hela tidsperioden i respektive felfrekvens det vill saumlga efter 12 respektive 24 timmar Antal fel per aringr som oumlverstiger 12 h i LBA - fack 4 Denna aumlr beraumlknad paring foumlljande saumltt

( )2412100

FFLL

AF +sdotsdot

aringr

st (91)

daumlr AF Avbrottsfrekvensen foumlr luftledning respektive kabel (st100kmaringr) LL Ledningslaumlngden avser LBA - fack 4 (km) F12 Felfrekvensen efter 12 h vid mellanspaumlnningsfel enligt Darwin

driftstoumlrningsstatistik 2004 Svensk Energi F24 Felfrekvensen efter 24 h vid mellanspaumlnningsfel enligt Darwin

driftstoumlrningsstatistik 2004 Svensk Energi

37

Avbrottskostnad Avbrottskostnaden avser den kostnad som uppstaringr pga fel i mellanspaumlnningsnaumltet varje aringr I alternativet utan reservkraft uppstaringr kostnaden genom avbrottsersaumlttning till de kunder som drabbats av elavbrott laumlngre aumln 12 timmar I alternativet med reservkraft uppstaringr kostnaden genom att reservkraft installeras och samtliga kunder aringterfaringr elleveransen Reservkraften som installeras har som sagts tidigare en fast och en roumlrlig kostand Avbrottskostnaden beraumlknas enligt nedan Utan reservelverk

( ) AKAFAFLL

AF sdotsdot+sdotsdotsdot 24241212100

(kraringr) (92)

Med reservelverk

( )

AKFKFFLL

AF

AKDKDTFDTFLL

AF

sdotsdot+sdotsdot

+sdotsdotsdot+sdotsdotsdot

)2412(100

24241212100 (kraringr) (93)

daumlr A12 avbrottskostnaden i LBA efter 12 h (kr) A24 avbrottskostnaden i LBA efter 24 h (kr) DK driftkostnad reservelverk (krh) AK antalet kunder i LBA (st) FK fast kostnad foumlr reservelverk per kund (kr) DT drifttid foumlr reservkraftverken (h)

913 Summa kostnader per aringr Denna kostnad aumlr framtagen genom att kostnaderna foumlr den fasta- och roumlrliga delen summerats Resultatet visar vilket av alternativen som aumlr det mest ekonomiskt gynnsamma

92 Resultat

Sjaumllva beraumlkningen aumlr gjord i Excel och visas i bilaga 8 I tabell 91 nedan visas en sammanstaumlllning av de fasta roumlrliga samt summa kostnader ifraringn den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen Beraumlkningen aumlr gjord foumlr sju stycken olika fall

1 Nybyggnation av oisolerad luftledning utan anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

2 Nybyggnation av oisolerad luftledning med anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

3 Nybyggnation av isolerad luftledning utan anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

4 Nybyggnation av isolerad luftledning med anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

38

5 Nybyggnation av jordkabelanlaumlggning utan anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

6 Nybyggnation av jordkabelanlaumlggning med anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

7 Befintlig avskriven luftledning staringr kvar 20 aringr foumlr att sedan ersaumlttas med jordkabel I detta fall foumlrlaumlngs avskrivningstiden med 20 aringr i foumlrharingllande till de sex tidigare fallen Reservkraft anvaumlnds vid oplanerade elavbrott under hela perioden

Tabell 91 Kostnadsjaumlmfoumlrelse Fasta kostnader

(kraringr)

Roumlrliga kostnader

(kraringr)

Summa kostnader

(kraringr)

Fall 1 54 200 2 54 202 Fall 2 54 200 5 54 205 Fall 3 64 300 2 64 302 Fall 4 64 300 4 64 304 Fall 5 48 400 1 48 401 Fall 6 48 400 2 48 402 Fall 7 39 900 3 39 903 Som kan ses i tabell 91 ovan aumlr de fasta kostnaderna avsevaumlrt mycket stoumlrre aumln de roumlrliga Anledningen till detta aumlr att andelen elavbrott som oumlverstiger 12 timmar aumlr utslaget paring 75 procent av alla elavbrott vilka daring blir vaumlldigt faring och orsakar daumlrmed smaring kostnader totalt sett Som kan ses i den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen aumlr det i dagslaumlget inte loumlnsamt i naringgot av fallen att anvaumlnda reservkraft vid oplanerade elavbrott Det ska dock poaumlngteras att efter 1 januari 2011 aumlr det inte laumlngre tillaringtet att oplanerade elavbrott oumlverstiger 24 timmar Landets naumltaumlgare kommer daring inte kunna jaumlmfoumlra kostnader foumlr t ex reservkraft med kostnader foumlr avbrottsersaumlttning De kommer istaumlllet att bli tvungna att hitta loumlsningar som undviker dessa laringngvariga elavbrott Reservkraft i mellanspaumlnningsnaumlt erbjuder en saringdan loumlsning Som kan ses i denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse aumlr det mest loumlnsamt att laringta befintlig avskriven luftledning staring kvar 20 aringr som sedan ersaumltts med kabel foumlljt av att direkt ersaumltta samma luftledning med kabel Baringda dessa alternativ foumlrutsaumltter att ledningen aumlr framdragen saring att det paring ett enkelt saumltt garingr att foumlrlaumlgga kabeln i marken Om inte saring aumlr fallet kommer detta kostnadsbilden se annorlunda ut Med denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse kan det till sist konstateras att det kommer bli dyrare att ansluta reservkraft till de kunder som drabbas av elavbrott laumlngre aumln 12 timmar aumln att betala ut avbrottsersaumlttning fram t o m 1 januari 2011 foumlr exemplet LBA fack 4

39

10 Slutsatser

101 Slutsatser

Innan ett mobilt reservkraftverk ansluts till ett lansbyggdselnaumlt aumlr det viktigt att kaumlnna till hur stor den reaktiva genereringen fraringn det aktuella elnaumltet aumlr Hur stort det reaktiva bidraget aumlr beror paring hur stor den kapacitiva genereringen aumlr i elnaumltet Denna aumlr framfoumlrallt beroende av kabelnaumltets laumlngd desto laumlngre ju stoumlrre blir den kapacitiva genereringen Skillnaden mellan luftledning och kabel aumlr i dessa sammanhang stora och det maringste tas i beaktande innan ett mobilt reservkraftverk ansluts En kabel genererar avsevaumlrt mycket mer reaktiv effekt aumln en luftledning oavsett om luftledningen aumlr isolerad eller inte Problemet som kan uppstaring i ett kabelnaumlt aumlr att kablarna genererar mer reaktiv effekt aumln vad de anslutna kunderna foumlrbrukar Detta aumlr inget problem saring laumlnge det finns ett oumlverliggande elnaumlt som kan ta hand om det reaktiva oumlverskottet Naumlr det oumlverliggande naumltet kopplas bort och ett mobilt reservkraftverk ansluts maringste detta ensamt kunna ta hand om ett eventuellt reaktivt oumlverskott Reservkraftverk som klarar att absorbera reaktiv effekt finns inte paring marknaden i dag Daumlrmed kommer inte ett mobilt reservkraftverk att kunna anslutas till ett elnaumlt som genererar mer reaktiv effekt aumln vad de anslutna kunderna foumlrbrukar Denna risk finns enbart i kablade elnaumlt daumlr oumlverfoumlringsstraumlckan aumlr laringng och lasten relativt laringg Det aumlr svaringrt att ange naringgon generell laumlngdbegraumlnsning men aumlr lasten saring laringg som 50 kW med effektfaktorn 085 kommer den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan vara mindre aumln tre kilometer Enligt den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen som aumlr gjord i rapporten kan det konstateras att det i-dagslaumlget aldrig aumlr loumlnsamt att ansluta reservkraftverk vid ett elavbrott i LBA fack 4 Anledning till detta aumlr att den avbrottsersaumlttningen som kunder har raumltt till som varit drabbade av ett elavbrott laumlngre aumln 12 timmar aumlr laumlgre aumln den kostnad som uppstaringr daring mobila reservelverk ansluts i vaumlntan paring att felet ska bli aringtgaumlrdat Fraringn och med den 1 januari 2011 kommer det dock inte vara tillaringtet att oplanerade elavbrott aumlr laumlngre aumln 24 timmar vilket goumlr att naumltaumlgarna senast vid denna tidpunkt maringste se till att dessa laringngvariga elavbrott undviks Detta goumlr att oumlverfoumlring av mobilreservkraft i mellanspaumlnningsnaumltet kan komma bli en intressant och anvaumlndbar teknik de naumlrmsta aringren foumlr landets alla naumltaumlgare Sammanfattningsvis kan slutsatserna sammanfattas i ett antal punkter

bull Laringnga kabellaumlngder tillsammans med relativt smaring effektuttag kan generera ett oumlverskott av reaktiv effekt

bull Det finns idag inget reservkraftverk paring marknaden som kan absorbera reaktiv effekt vilket kan komma att begraumlnsa den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan

bull Fram till och med den 1 januari 2011 aumlr det troligen inte loumlnsamt att ansluta reservkraft vid ett elavbrott

bull Fraringn och med den 1 januari 2011 kommer det inte laumlngre vara tillaringtet att oplanerade elavbrott oumlverstiger 24 timmar

40

bull Oumlverfoumlring av reservkraft i mellanspaumlnningsnaumltet kan komma bli en intressant och anvaumlndbar teknik i farmtiden

102 Fortsatt arbete

I denna rapport har det foumlrutsatts att selektiviteten och utloumlsningsvillkor i elnaumlten fungerar paring avsett vis Fortsatta studier inom detta omraringde kan vara att laumlgga in fel paring olika platser i det elnaumltet som ansluts till ett mobilt reservkraftsaggregat och paring saring vis kontrollera att utloumlsningsvillkor och selektivitet fungerar paring ett tillfredstaumlllande sett I denna rapport aumlr grundtanken att ett enda mobilt reservkraftverk ska foumlrsoumlrja en mindre grupp naumltstationer vid ett elavbrott En intressant utveckling skulle vara att titta paring hur olika kraftslag som t ex mobil reservkraft tillsammans med smaringskalig vindkraft skulle kunna samverka En samverkan mellan olika kraftslag skulle med stor sannolikhet skapa nya foumlrutsaumlttningar foumlr smaringskalig ouml-drift Ytterligare fraringgestaumlllningar som skulle behoumlva utredas aumlr hur elkvaliteacuten paringverkas i ett ouml-driftsnaumlt Haumlr skulle det vara intressant att se hur olika typer av kraftkaumlllor enskilt paringverkar elkvaliteacuten samt hur flera kraftkaumlllor som samverkar paringverkar elkvaliteacuten Naumlr mobila reservelverk ansluts i en naumltstation foumlr t ex underharingllsaringtgaumlrder goumlrs detta i princip uteslutande genom att spaumlnningen bryts under in- och urkopplingstiden Detta genererar tvaring planerade elavbrott som maringste aviseras till alla beroumlrda kunder Dessa planerade elavbrott skulle kunna undvikas om en fasningsutrustning anvaumlnts vid inkopplingen Paring detta saumltt skulle landets alla naumltaumlgare paring ett enkelt saumltt kunna goumlra t ex underharingllaringtgaumlrder utan att naringgra kunder behoumlver drabbas av elavbrott Detta aumlr ett omraringde som kaumlnns viktigt och borde utredas Vad som aumlven aumlr av intresse foumlr framtiden aumlr att ta fram riktlinjer foumlr hur mobil reservkraft i mellanspaumlnningsnaumlt ska hanteras Naringgon form av regelverk som branschen kan ta till sig och arbeta efter hade underlaumlttat anvaumlndandet inom detta omraringde

41

11 Referenser [1] Alfredsson Alf Cronqvist Anders (1996) ElkrafthandbokenElmaskiner [2] Andersson Leif Blomqvist Hans (1997) Elkraftsystem del 1 [3] Birkouml Thomas (2005) bilder paring olika typer av luftledning

httpwwwsofnetorgindexasplev=2593amptyp=1 adressen kontrollerad 2006-07-10

[4] Elektroskandia (2006) Bild paring en 3-ledare mellanspaumlnnings kabel

httpwwwelektroskandiasecatalogaspxcid=70amphid=969ampuid=4710amppid=21518pnlPDetails adressen kontrollerad 2006-07-10

[5] Elforsk (1995) EBR Mobila Reservkraftverk utgiven av Elforsk [6] Eliasson Christer (2006) EON Elnaumlt Sverige AB Lokalnaumltsplanerare

personligt samtal 2006-06-28 [7] Energimarknadsinspektionen (2006) Naumltanslutningar och avgifter

httpwwwenergimarknadsinspektionensetemplatesPage____44aspx adressen kontrollerad 2006-07-11

[8] Energimyndigheten (2005) Utveckling av naumltpriser 1 jan 1997 - 1 jan 2005

Publikationen tillgaumlnglig paring httpwwwstemseWEBSTEMEx01SwensfPageGenerator01OpenAgentampSearchType=2ampAll=True adressen kontrollerad 2006-08-02

[9] GENETECH (2006) Bild paring reservelverk

httpwwwgenetechseseprodmobilahtml adressen kontrollerad 2006-08-01

[10] Hagelin Carl-Goumlran (2006) ABB Reservkraft Vaumlsterarings personligt samtal

2006-07-25 [11] Hjalmar Peter (2005) Utredning om mobil reservkraft EON Elnaumlt

NUT-050524-021

42

[12] Johansson Jonas (2006) PhD Student IEA Lunds Tekniska Houmlgskola personligt samtal 2006-11-09

[13] Kristiansson Gert (2006) delprocessledare foumlr anlaumlggningsprojekt paring EON

Elnaumlt [14] Krynell Julius (2006) Reservkraftsansvarig EON Elnaumlt Sverige AB

personligt samtal 2006-08-11 [15] Lindahl Sture (2006) Professor IEA Lunds Tekniska Houmlgskola personligt

samtal 2006-11-09 [16] Melin Ulf (2006) EON Elnaumlt Sverige AB Kundansvarig paring

marknadsenheten personligt samtal 2006-08-18 [17] Onninens produktkatalog 2006) finns tillgaumlnglig paring

httpwwwonninensedownload184218cb10a83f43c2780001132Flik_2_Elnatsmaterielpdf adress kontrollerad 2006-08-15

[18] Petterson Aringke- Blomqvist Hans (1986) Elkraft teknisk handbok del 1

Allmaumln del [19] Regeringskansliet (2006) Nya regler om leveranssaumlkra elnaumlt

httpwwwregeringensesbd108a57260 adress kontrollerad 2006-06-08 [20] Roos Fredrik (2005) lic-avhandling Electricity Supply Reliability [21] Samuelsson Olof (2006) Docent IEA Lunds Tekniska Houmlgskola personligt

samtal 2006-08-23 [22] SCB (2002) Energiundersoumlkning foumlr jordbruket avseende 2002

httpw36scbsestatistikOVOV0020_dokumentEnergiundersokning_2002doc adress kontrollerad 2006-07-04

[23] Siemens PTI (2006) Information om PSSE

httpwwwpti-uscomptisoftwarepsseindexcfm adressen kontrollerad 2006-07-20

43

[24] Statens energimyndighet (2005) Erfarenheter efter Gudrun - Reservkraft prioritering och ouml-drift med reservkraft ER 200532 Publikationen finns tillgaumlnglig paring httpwwwstemseWEBSTEMEx01SwensfPageGenerator01OpenAgentampSearchType=2ampFuncParm1=11ampFuncParm2=1ampSearchString=gudrunampSearchStringFromDate=ampSearchStringToDate=ampAll=True adressen kontrollerad 2006-08-02

[25] Stenborg Bertil (1997) Elkraftsystem del 1 [26] Svenska Kraftnaumlt (2005a) Svenska Kraftnaumlts verksamhet

httpwwwsvksewebPageaspxid=2221 adress kontrollerad 2006-06-07 [27] Svenska Kraftnaumlt (2005b) Svenska Kraftnaumlts aringrsredovisning 2005

httpwwwsvksewebPageaspxid=5242 adress kontrollerad 2006-08-11

44

12 Appendix Bilaga 1 Eon elnaumlts indelning av olika kundkategorier med avseende paring Velanderkonstanter och effektfaktor Bilaga 2 Matlabkod som anvaumlnts till raumlkneexemplet vid jaumlmfoumlrelsen mellan luftledning och kabel Bilaga 3 Beraumlkning av inparametrar till PSSE foumlr det generella naumltet Bilaga 4 Geografiskt karta oumlver LBA fack 4 haumlmtade fraringn Facilplus Bilaga 5 Normalkopplingsschema LBA fack 4 Bilaga 6 Beraumlkning av inparametrar till PSSE foumlr det verkliga naumltet Bilaga 7 Resultaten fraringn beroumlkningen i det verkliga naumltet visat i en schemarisk bild Bilaga 8 Beraumlkningar gjorda foumlr den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen Bilaga 9 Tabell oumlver ABBs standardtransformatorer

V elander-konstant k1

V elander-kons tant k2

Foumlrbruknings-staumllletyp

U ppvaumlrm nings-kod

T ext D C O N ST1 D C O N ST2

C O SFI

B lank t O ALLM AumlN KU R VA 0000286 00133 09Industri ED M IN D R E IN DU STR IER M ED ELVAumlR M E 0000368 00497 092Industri EVL M IN D R E IN DU STR IER M ED ELVAumlR M E 0000368 00497 092Industri O M IN D R E IN DU STR IER U TAN ELVAumlR M E 000029 01017 085Industri U E M IN D R E IN DU STR IER U TAN ELVAumlR M E 000029 01017 085Industri VPA M IN D R E IN DU STR IER U TAN ELVAumlR M E 000029 01017 085Industri VPE M IN D R E IN DU STR IER M ED ELVAumlR M E 0000368 00497 092JO R D BR U K ED LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K EO LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K EVL LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K O LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K U E LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K VPA LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K VPE LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K VPJ LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09LG H M EO FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097LG H M U E FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093SH ED D IR EKTEL AumlLD R E AumlN ELAK 0000308 00111 098SH EO D IR EKTEL ELAK 0000408 00126 098SH EVL ELPAN N A KO N VER TER IN G 0000319 00187 096SH U E T YPKU R VO R R EN H U SH AringLLSEL 0000286 00133 09SH VPA VAumlR M EPU M P -FR AringN LU FT (V ID LAringG A T EM P N YT TJAS EJ ELVAumlR M E) 0000384 00164 093SH VPE VAumlR M EPU M P -U TELU FT M ED ELV (V ID LAringG A TEM P N YTT JAS ELVAumlR M E) 0000536 00161 097SH VPJ VAumlR M EPU M P - YTJO R D (O M VP EJ KLAR AR VAumlR M EN N YT TJAS EJ ELVAumlR M E) 0000314 00144 093Ouml VR ED O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - M ED ELVAumlR M E 0000402 00286 096Ouml VR EVL O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09Ouml VR O O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09Ouml VR U E O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09Ouml VR VPA O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09FAST Blank t ALLM AumlN KU R VA 0000286 00133 09FAST ED FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097FAST EO FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097FAST EVL FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097FAST O FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST O FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST U E FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST VPA FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST VPE FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097

I SAP IS-U

Bilaga 1 Indelning av kundkategorier

Bilaga 1 forts Velander-konstant k1

Velander-konstant k2

Foumlrbruknings-staumllletyp

Uppvaumlrmnings-kod

Text DCONST1 DCONST2

COSFI

FAST VPJ FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093KOLL Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09KOLL ED FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL EO FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL EVL FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL UE FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093KOLL VPA FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093KOLL VPE FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL VPJ FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093GBEL Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09OMAumlT Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09MAST Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09TILLF Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09TILLF ED DIREKTEL AumlLDRE AumlN ELAK 0000308 00111 098TILLF EO ELPANNA KONVERTERING 0000319 00187 096TILLF EVL ELPANNA KONVERTERING 0000319 00187 096TILLF O TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF UE TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF VPA TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF VPE TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF VPJ TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09HAND ED KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND EO KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND EVL KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND O KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND UE KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND VPA KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND VPE KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND VPJ KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09FH ED SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH EO SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH EVL SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH O SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH UE SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH VPA SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH VPE SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH VPJ SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098

I SAP IS-U

Bilaga 2 Matlabkod kabel u=11000 Langd=10 area=95 L=031 induktans [mHkm] fi=318 cos fi=085 ra=28264 resistiviteten i msp-kablen (AL) [ohmmm^2km] C=03310^-6kapacitansen i en 95mm^2 12 kV kabel Ericssons kabelhandbok R=(raarea)Langd ledar resistansen i punkten [ohm] Ericssons kabelhandbok XL=2pi50L10^-3Langd induktiva reaktansen i punkten [ohmkm] Ericssons kabelhandbok Qc2=2pi50(C2)u^2Langd kapacitansen som skapas i halva msp-kabeln [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 30 P=(5010^3) Aktivt effekt i punkten 5 [W] S=Pcos((fipi)180)skenbar effekt i punkten 5 [VA] Q=(S^2-P^2)^(12)reaktiv effekt i punkten 5 [VAr] Pf=R(Pu)^2+R((Q-Qc2)u)^2 Foumlrlust av aktiv effekt i hsp-kabel [W] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 31 Qf=XL(Pu)^2+XL((Q-Qc2)u)^2-(2Qc2) Foumlrlust av reaktiv effekt i msp-kabel [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 33 QnettoKabel=Q+Qf Luftledning Lluft=1085 XLluft=2pi50Lluft10^-3Langd Cluft=000910^-6 Qc2luft=2pi50(Cluft2)u^2Langd kapcitansen som skapas i halva hsp-luftledningen [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 30 PfLuft=R(Pu)^2+R((Q-Qc2luft)u)^2 Foumlrlust av aktiv effekt i hsp-kabel [W] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 31 QfLuft=XLluft(Pu)^2+XLluft((Q-Qc2luft)u)^2-(2Qc2luft) Foumlrlust av reaktiv effekt i hsp-kabel [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 33 QnettoLuft=Q+QfLuft

Ubas (kV) 11Sbas (MVA) 10

Kabel AXKJ 39525

Laumlngd=2 km Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 2 064 031 0194779 00000003 00001885 00528926 00160974 00022808

Laumlngd=4 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 4 128 031 0389557 00000003 0000377 01057851 00321948 00045616

Laumlngd=6 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 6 192 031 0584336 00000003 00005655 01586777 00482923 00068424

Laumlngd=8 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 8 256 031 0779115 00000003 0000754 02115702 00643897 00091232

Laumlngd=10 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 10 32 031 0973894 00000003 00009425 02644628 00804871 0011404

Luftledning FeAl 99

Laumlngd=2 km Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 2 0672 1126 0707487 61E-09 3833E-06 00555372 005847 4638E-05

Laumlngd=4 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 4 1344 1126 1414973 61E-09 7665E-06 01110744 01169399 9275E-05

Laumlngd=6 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 6 2016 1126 212246 61E-09 115E-05 01666116 01754099 00001391

Laumlngd=8 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 8 2688 1126 2829947 61E-09 1533E-05 02221488 02338799 00001855

Laumlngd=10 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 10 336 1126 3537433 61E-09 1916E-05 0277686 02923499 00002319

Bilaga 3 Generellt naumlt

Bilaga 3 forts

Transformatorer

Maumlrkeffekt (MVA) Kopplingsart Maumlrksp (kV) er () ex () ez () R (ohm) X (ohm) R (pu) X (pu)

1 [MATSTAT_LSP04200] 2 [MATSTAT_MSP11000] 08 Dyn 11 11 0 52 52 0 7865 0 0653 [MOTSTAT_MSP11000] 4 [MOTSTAT_LSP04200] 02 Dyn 11 11 0 38 38 0 2299 0 19

Belastningar

P (MW) Q (Mvar) (effekfaktor = 085) Detta aumlr baumlsta scenario005 003101 0062015 0093

Bilaga 4 Geografisk karta oumlver LBA fack 4 haumlmtad fraringn Facilplus

Naumltstationer kopplade till mobilt reservkraftverk

500 m

Foumlrdelningsstation (LBA)

Placering och anslutning av mobilt reservelverk

Bilaga 5 Normalkopplingsschema LBA fack 4

Bilaga 6 Verkligt naumlt

Ubas (kV) 11Sbas (MVA) 10

Ledningar (kabel) En-ledare triangel

Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [LBA-097_MSP 11000] 3 [LBA-049_MSP 11000] AXCEL 39525 202 06464 031 01967265 00000003 0000190381 00534215 00162584 0002303604 3 [LBA-049_MSP 11000] 4 [LBA-050_MSP 11000] AXCEL 39525 183 05856 031 01782226 00000003 0000172473 00483967 00147291 0002086929 4 [LBA-050_MSP 11000] 5 [LBA-070_MSP 11000] AXCEL 32510 076 0912 038 00907292 000000019 453646E-05 00753719 00074983 0000548912 5 [LBA-070_MSP 11000] 6 [LBA-093_MSP 11000] AXCEL 15016 0745 0477545 041 00959599 000000023 538312E-05 00394665 00079306 0000651357 6 [LBA-093_MSP 11000] 7 [LBA-098_MAP 11000] AXCEL 32510 076 0912 038 00907292 000000019 453646E-05 00753719 00074983 0000548912 7 [LBA-098_MAP 11000] 8 [LBA-053_MSP 11000] AXCEL 32510 066 0792 038 00787911 000000019 393956E-05 00654545 00065117 0000476686

6775

LBA -Fack 4 Luftledning

Ledningar (Luftldning) Fasplacering horisontell

Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu) 2 [LBA-097_MSP 11000] 3 [LBA-049_MSP 11000] FeAl 99 202 067872 1126 07145615 61E-09 387107E-06 00560926 00590547 4684E-05 3 [LBA-049_MSP 11000] 4 [LBA-050_MSP 11000] FeAl 99 183 061488 1126 06473503 61E-09 350696E-06 00508165 00535 424342E-05 4 [LBA-050_MSP 11000] 5 [LBA-070_MSP 11000] FeAl 31 076 08132 1173 02800667 61E-09 145644E-06 00672066 0023146 17623E-05 5 [LBA-070_MSP 11000] 6 [LBA-093_MSP 11000] FeAl 49 0745 049915 1173 02745391 61E-09 14277E-06 00412521 00226892 172751E-05 6 [LBA-093_MSP 11000] 7 [LBA-098_MAP 11000] FeAl 31 076 08132 1173 02800667 61E-09 145644E-06 00672066 0023146 17623E-05 7 [LBA-098_MAP 11000] 8 [LBA-053_MSP 11000] FeAl 31 066 07062 1173 02432158 61E-09 126481E-06 00583636 00201005 153041E-05

6775

Bilaga 6 forts

Transformatorer

Maumlrkeffekt (MVA) Kopplingsart Maumlrksp (kV) er () ex () ez () R (ohm) X (ohm) R (pu) X (pu)

1 [LBA-097_LSP 04200] 2 [LBA-097_MSP 11000] 0315 Dyn 11 11 114 412 4274809937 438 1583 036 131 3 [LBA-049_MSP 11000] 301 [LBA-049_LSP 04200] 01 Dyn 11 11 145 373 4001924537 17545 45133 145 373 4 [LBA-050_MSP 11000] 401 [LBA-050_LSP 04000] 02 Dyn 11 11 13 378 3997299088 7865 22869 065 189 5 [LBA-070_MSP 11000] 501 [LBA-070_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 6 [LBA-093_MSP 11000] 601 [LBA-093_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 7 [LBA-098_MAP 11000] 701 [LBA-098_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 8 [LBA-053_MSP 11000] 801 [LBA-053_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668

Belastningar

P (MW) Q (Mvar) Antal kunder (st)

LBA-097 00108 00044 6LBA-049 00497 0025 14LBA-050 00587 00232 15LBA-070 00356 00103 7LBA-093 00061 00029 2LBA-098 00127 00036 7LBA-053 00299 00063 9

Totalt 02035 00757 60

Bilaga 7 Resultaten fraringn det verkliga elnaumltet

Bilaga 7 forts

Laumlngd LBA (km) 667 Avskrivningstid led (aringr) 40 Avskrivningstid ledning (aringr) 60Antal kunder (st) 60

Luftledning (blank) Luftledning (belagd) KabelUtan reservkraft Med reservkraft Utan reservkraft Med reservkraft Utan reservkraft Med reservkraft Luft 20aringr+ kabel 40 aringr

Fasta kostnader

Investeringskostnad per km (krkm) (mellanspaumlnningsnaumltet) 173000 173000 205000 205000 250000 250000 250000Total investeringskostnad (kr) 1153910 1153910 1367350 1367350 1667500 1667500 1667500Kapitalkostnad 8 92313 92313 109388 109388 133400 133400 133400Aringrlig kostnad (kr) 31156 31156 36918 36918 45023 45023 30015

Underharingllskostnad (kraringr) 230782 230782 27347 27347 3335 3335 9916

Summa fast aringrlig kostnad (kraringr) 54234 54234 64265 64265 48358 48358 39931

Roumlrliga kostnader Avbrottsfrekvens (antal fel(100 km aringr)) 2 2 1333333333 1333333333 06 06 1066666667

F 12 (felfrekvens efter 12 timmar) 0000162 0000162 0000162 0000162F 24 (felfrekvens efter 24 timmar) 0000083 0000083 0000083 0000083F 48 (felfrekvens efter 48 timmar) 0000000 0000000 0000000 0000000F 72 (felfrekvens efter 72 timmar) 0000000 0000000 0000000 0000000

Avbrottsersaumlttning efter 12 timmar (krkund) 800 800 800 800Avbrottsersaumlttning efter 24 timmar (krkund) 1765 1765 1765 1765Avbrottsersaumlttning efter 48 timmar (krkund) 2719 2719 2719 2719Avbrottsersaumlttning efter 72 timmar (krkund) 4007 4007 4007 4007

Driftskostnad reservelverktimme och kund (krh) 625 625 625 625Fast kostnad elverk (transport osv) (krkund) 1320 1320 1320 1320

Drift timmar felkategori F 12 (h) 15 15 15 15Drift timmar felkategori F 24 (h) 36 36 36 36Drift timmar felkategori F 48 (h) 60 60 60 60Drift timmar felkategori F 72 (h) 100 100 100 100

Antalet fel per aringr som oumlverstiger 12 h i LBA-fack 4 (staringr) 000003 000002 000001Avbrottskostnad (kraringr) 221 531 148 354 066 223 283

Summa kostnader per aringr (kraringr) 5423598 5423908 6426693 6426899 4835816 4835973 3993390

Bilaga 8 Ekonomi

Bilaga 8 forts

DARWin driftstoumlrningsstatistik 2004 Svensk energi

12 kV 24 kV SummaSumma (75)Totalt antal drabbade kunder lt 3 min (st) 2640403 1011406 3651809 2738857Totalt antal fel lt 3 min (st) 2827 13923 16750

Totalt antal drabbade kunder 12 - lt 24 h (st) 383 61 444Totalt antal drabbade kunder gt 24 h (st) 200 28 228

Andel drabbade kunder 12 - lt 24 h 162E-04Andel drabbade kunder gt 24 h 832E-05

Andel drabbade kunder 12 - lt 24 h () 00122Andel drabbade kunder gt 24 h () 00062

Antal drabbade kunder per MSP fel lt 3minl (st) 21802

Bilaga 9 ABBs standardtransformatorer

27

enbart arbeta med induktiva laster vilket betyder att ledningen inte faringr generera mer reaktiv effekt aumln vad lasten konsumerar (Hagelin 2006) Detta kommer saringledes att bli viktigt att taumlnka paring naumlr en liten last tillsammans med en laumlngre mellanspaumlnningskabel ansluts till ett reservkraftverk och ensamt ska foumlrse anlaumlggningen med elenergi Skulle kabeln generera mer reaktiv effekt aumln vad kunderna foumlrbrukar innebaumlr det att generatorn hamnar i den nedre halvan i bild 73 vilket innebaumlr att generatorn maringste konsumera reaktiv effekt Detta betyder att laringnga mellanspaumlnningskablar tillsammans med smaring effektuttag kommer bli en begraumlnsande faktor vid oumlverfoumlring av reservkraft i mellanspaumlnningelnaumltet

28

8 Beraumlkning av effektbehov och ledningslaumlngd Foumlr att faring en uppfattning om hur laringnga straumlckor elenergin fraringn reservkraftverken kan oumlverfoumlras presenteras i detta kapitel tvaring olika fall dels ett generellt dels ett verkligt naumlt Anledningen till att denna uppdelning aumlr gjord aumlr foumlr att foumlrst se hur laumlngden paring mellanspaumlnningsledningen paringverkar det mobila reservelverket generellt Det verkliga naumltet kommer sedan att ge en indikation paring hur det skulle se ut i ett naumlt daumlr vinsten hade varit stor om man kunde oumlverfoumlra reservkraften i mellanspaumlnningsnaumltet Foumlr att kunna goumlra noumldvaumlndiga beraumlkningar har tre olika program anvaumlnts Facilplus Spartial Excel och PSSE

81 Beraumlkningsprogram program

811 Facilplus Spatial

Facilplus Spatial aumlr ett naumltinformationssystem som anvaumlnds inom energibranschen och aumlr framtaget av ABB och Digpro AB Systemet finns i flera olika utfoumlrande beroende paring vad det ska anvaumlndas till Flera elnaumltsfoumlretag daumlribland EON Elnaumlt anvaumlnder sig av detta system som heter Facil SpatialE I systemet finns ett antal olika digitala kartor daumlr alla komponenter aumlr inritade enligt sina verkliga koordinater Paring EON Elnaumlt aumlr aumlven systemet kopplat till driftoumlvervakningssystemet Eldorado och affaumlrssystemet SAP I och med kopplingen till SAP finns noumldvaumlndiga kunduppgifter som t ex var kunden aumlr ansluten samt hur stor elfoumlrbrukningen aumlr per aringr Effektberaumlkning I Facilplus finns moumljligheten att goumlra effektberaumlkningar foumlr t ex en naumltstation Detta kan goumlras i och med att energifoumlrbrukningen per aringr finns att tillgaring via SAP Naumlr energifoumlrbrukningen per aringr aumlr kaumlnd kan belastningen P approximativt beraumlknas genom att anvaumlnda Velanders metod (Petterson och Blomqvist 1986)

WkWkPVelander sdot+sdot= 21 [ ]kW (81)

daumlr W energiuttaget aringrkWh k1 konstant k2 konstant Konstanterna k1 och k2 aumlr erfarenhetsmaumlssigt erharingllna konstanter som varierar mellan olika belastningar som beraumlknas med hjaumllp av maumltningar i befintligt elnaumlt I bilaga 1 visas EON Elnaumlts samtliga Velander konstanter foumlr alla deras kundkategorier Foumlr att sedan beraumlkna den reaktiva effekten Q anvaumlnds samband 82 nedan

ϕtansdot= PQ [ ]vark (82)

daumlr φ beraumlknas med hjaumllp av effektfaktorn cos φ som aumlr uppskattad foumlr olika typer kunder och varierar mellan 085-098 som kan ses i bilaga 1

29

812 Excel

Foumlr att se hur ett elnaumlt kommer att paringverka ett reservkraftverk behoumlver ett antal parametrar beraumlknas och det goumlrs i Excel I och med att elnaumltet till viss del aumlr foumlrenklat goumlrs endast beraumlkningar foumlr mellanspaumlnningsledningar och transformatorer Ledningar De parametrar som behoumlver beraumlknas foumlr mellanspaumlnningsledningarna aumlr resistansen Rledning reaktansen Xledning och susceptansen Bledning Hur dessa beraumlkningar aumlr gjorda visas i kapitel 53 Transformatorer Foumlr transformatorer behoumlvs enbart vaumlrde paring dess resistans RT och reaktans XT beraumlknas Hur dessa beraumlkningar aumlr gjorda visas i kapitel 6

813 Beraumlkningar PSSE

PSSE aumlr ett planeringsprogram foumlr elektrisk oumlverfoumlring som aumlr framtaget och utvecklat av Siemens PTI Foumlrsta utgaringvan av programmet kom 1976 och i dag anvaumlnds det i 123 laumlnder vaumlrlden oumlver (Siemens PTI 2006) Programmet har anvaumlnts till att rita upp och beraumlkna baringde verkliga och generella elnaumlt foumlr att paring ett tydligt saumltt kunna se hur laumlngden paring mellanspaumlnningsledningarna paringverkar ett mobilt reservkraftverk Naumlr beraumlkningar i PSSE goumlrs behoumlver en resistans R en reaktans X och en susceptans B anges foumlr varje ledning medan det raumlcker med en resistans och en reaktans foumlr transformatorerna Alla storheter maringste sedan goumlras om till enheten per unit (PU) Detta goumlrs enligt sambanden 83 84 85 nedan

2bas

basUP

U

SRR sdot= Ω [ ]UP (83)

2bas

basUP

U

SXX sdot= Ω [ ]UP (84)

2bas

basSUP

U

SBB sdot= [ ]UP (85)

Tillsammans med ledningarnas och transformatorernas inparametrar laumlggs lasten in paring laumlmplig skena Programmet aumlr uppbyggt saring att alla inparametrar anges i en sk sav-fil daumlr all data finns Till detta kopplas en schematisk bild daumlr elnaumltet ritas upp en sk sld-fil Naumlr sedan programmet ska utfoumlra beraumlkningarna saring synkroniseras de baringda filerna med varandra och resultaten presenteras i den schematiska bilden

30

Reaktivt effekttutag vid olika laster

-100

-80

-60

-40

-20

0

20

40

60

80

100

120

2 4 6 8 10

Ledningslaumlngd (km)

Reakti

vt

eff

ektu

ttag

(kvar)

Luftlednig P=150 kW

Kabel P=150 kW

Kabel P=100 kW

Kabel P=50 kW

82 Generellt elnaumlt

Foumlr att faring en god uppfattning om hur stort geografiskt omraringde ett mobilt reservkraftverk med varierande storlek kan hantera foumlr en given belastning har ett generellt elnaumlt anvaumlnts Det generella elnaumltet aumlr uppbyggt i PSSE enligt bild 81 nedan

Bild 81 Generellt elnaumlt uppbyggt i PSSE

Som kan ses i bild 81 ovan bestaringr det generella elnaumltet av en matande respektive en mottagande naumltstation som foumlrbinds med en mellanspaumlnningsledning I den matande naumltstationen har en relativt stor transformator installerats saring att den inte kommer att bli en begraumlnsande faktor I den mottagande naumltstationen aumlr transformatorn dimensionerad foumlr att klara lasten Som tidigare visats i rapporten aumlr det laumlngden paring mellanspaumlnningsledningen som kommer att spela en stor roll daring den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckningen ska bestaumlmmas Foumlr att tydligt visa storleksskillnaden i det kapacitiva bidrag som en kabel ger upphov till jaumlmfoumlrt med en luftledning har ovanstaringende naumlt ritats upp i PSSE Foumlr att PSSE ska kunna utfoumlra beraumlkningarna behoumlver ett antal parametrar matas in i programmet Dessa har beraumlknats i ett Excel-blad som visas i bilaga 3 Eftersom det mobila reservkraftverket inte kan absorbera reaktiv effekt aumlr den aumlr moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan dels beroende av hur mycket reaktiv effekt ledningen genererar dels hur stort det reaktiva effektuttaget ur anlaumlggningen aumlr Detta betyder att desto houmlgre reaktiva effektuttaget aumlr desto laumlngre aumlr moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan I exemplet nedan har den aktiva lasten satts till 50 100 respektive 150 kW och med en effektfaktor lika med 085 Resultaten fraringn beraumlkningarna visas i bild 82 nedan

Bild 82 Belastningsstorlekens inverkan paring den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan

31

Enligt EON Elnaumlts indelning av kundkategorier som presenteras i bilaga 1 kan det utlaumlsas att effektfaktorn foumlr de olika kundkategorierna varierar mellan 085 ndash 098 Genom att anvaumlnda effektfaktorn 085 som i exemplet ovan kommer lasten foumlrbruka relativt mycket reaktiv effekt vilket betyder att den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan kommer att bli laringng Hade daumlremot effektfaktorn 098 anvaumlnts skulle lasten i princip inte foumlrbruka naringgon reaktiv effekt alls vilket skulle minska den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan radikalt Anvaumlndandet av effektfaktorn 085 ger saringledes det mest gynnsamma fallet Hur stor inverkan effektfaktorn har paring den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan visas i bild 83 Raumlkneexemplet aumlr utfoumlrt paring samma saumltt som exemplet ovan foumlr kabeln med belastningen 50 kW Den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan har istaumlllet beraumlknats foumlr fyra olika effektfaktorer 085 090 095 och 098

Reaktivt effektuttag vid cos fi variation foumlr en kabel med belastningen 50 kW

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

1 2 3 4

Ledningslaumlngd (km)

Reati

vt

eff

ektu

ttag

(kvar)

cos fi=085

cos fi=090

cos fi=095

cos fi=098

Bild 83 Effektfaktorns inverkan paring den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan

821 Konsekvenser foumlr reservkraft

Som tydligt kan ses i bild 82 kommer kabeln generera avsevaumlrt mycket mer reaktiv effekt aumln luftledningen och daumlrmed minska den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan Det kan konstateras att storleken paring lasten och effektfaktorn kommer spela en stor roll daring den maximala oumlverfoumlringsstraumlckan foumlr kabeln ska bestaumlmmas Daumlrmed aumlr det svaringrt att ange naringgon generell laumlngdbegraumlnsning foumlr kabelalternativet men aumlr lasten saring laringg som 50 kW med effektfaktorn 085 kommer den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan vara mindre aumln tre kilometer Daumlremot foumlr luftledningen som endast genererar en liten maumlngd reaktiv effekt kommer inte storleken paring lasten och effektfaktorn vara avgoumlrande foumlr den maximala oumlverfoumlringsstraumlckan Med tanke paring att reservelverken fraringn ABB inte kan ta hand om naringgot reaktivt oumlverskott aumlr det sjaumllvklart av stor vikt att mellanspaumlnningsledningen inte genererar mer reaktiveffekt aumln vad lasten konsumerar Av detta generella exempel kan slutsatsen dras att smaring reaktiva uttag i kombination med laringnga mellanspaumlnningskablar kan komma begraumlnsa oumlverfoumlringsstraumlckan avsevaumlrt jaumlmfoumlrt med mellanspaumlnningsluftledningar

32

83 Verkligt elnaumlt

Foumlr att faring en ungefaumlrlig uppfattning om hur stort geografiskt omraringde ett mobilt reservkraftverk kan hantera foumlr en given belastning har aumlven beraumlkningar utfoumlrts foumlr ett verkligt naumlt Anledningen till detta aumlr att faring saring stor verklighetsfoumlrankring som moumljligt De mobila reservkraftverk som aumlr taumlnkta att anvaumlndas aumlr i storleksordningen 100 ndash 800 KVA vilket betyder att baringde lastuttaget och oumlverfoumlringsstraumlckan kommer att bli begraumlnsad Det verkliga elnaumltet kommer att ge en indikation paring hur det kan taumlnkas se ut i ett verkligt elnaumlt daumlr det reaktiva effektuttaget aumlr relativt litet och oumlverfoumlringsstraumlckan relativt laringng Eftersom de mobila reservkraftverken som aumlr taumlnkta att anvaumlndas aumlr relativt smaring effektmaumlssigt kommer de inte klara av de laster som farings i taumltorter om ett par naumltstationer kopplas samman De elnaumlt som kommer att ingaring i beraumlkningarna kommer daumlrfoumlr vara ett landsbygdsnaumlt daumlr belastningen aumlr laringg och utspridd oumlver ett stoumlrre geografiskt omraringde Det aumlr aumlven i landsbygd det aumlr mest intressant med reservkraft paring grund av avsaknaden av omkopplingsmoumljligheter Det elnaumlt som slutligen valdes i samraringd med Christer Eliasson naumltplanerare paring EON Elnaumlt var ett relativt nytt kabelnaumlt i Loumlnsboda (LBA) i nordoumlstra Skaringne daumlr EON Elnaumlt har foumlrberett ett par markstationer foumlr anslutning av mobil reservkraft (Eliasson 2006) Anledningen aumlr att belastningarna aumlr relativt smaring och foumlrdelade paring flera mindre transformatorstationer med litet stoumlrre inboumlrdes avstaringnd I ett saringdant naumlt som finns i LBA fack 4 kommer vinsten att bli stor om EON Elnaumlt endast behoumlver ansluta ett mobilt elverk istaumlllet foumlr sju Foumlr det utvalda kablade elnaumltet har beraumlkningar genomfoumlrts enligt den tidigare beskrivna beraumlkningsgaringngen Fraringn Facilplus har kartan med inritade ledningar och naumltstationer haumlmtas den visas i bilaga 4 Som kan ses paring kartan aumlr detta ett glesbyggdsomraringde med lite stoumlrre avstaringnd mellan naumltstationerna I bilaga 5 visas normalkopplingsschemat foumlr LBA fack 4 som tydligare visar hur naumltstationerna aumlr foumlrbundna med varandra I bilaga 6 visas det Excel-blad daumlr alla inparametrar som maringste anges i PSSE aumlr beraumlknade och sammanstaumlllda Naumlr beraumlkningen vaumll aumlr gjord i PSSE visas alla resultaten i de schematiska filerna se bilaga 7 Beraumlkningarna aumlr gjorda baringde foumlr elnaumltet saring som det ser ut i dag men aumlven paring samma elnaumlt daring all kabel ersatts med oisolerad samt isolerad luftledning med motsvarande ledningsarea Eftersom kapacitansen per kilometer aumlr i princip lika stor foumlr baringde oisolerad och isolerad luftledning kommer dessa anses vara likvaumlrdiga naumlr det gaumlller lednings reaktiva generering Baringda fallen har samma totala ledningslaumlngd vilken aumlr 6775 meter men som har naumlmnts tidigare skiljer luftledning sig aringt jaumlmfoumlrt med kabel daring det gaumlller generering av reaktiv effekt Resultatet presenteras i bild 84 nedan

33

LBA-fack 4

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90k

Va

r Kabel

Oisolerad luftledning

Isolerad luftledning

Bild 84 Reaktivt effektuttag i LBA ndash fack 4

Som kan ses i bild 84 ovan behoumlver generatorn endast generera knappt 20 kvar om det befintliga kabelnaumltet anvaumlnds vid topplast ty Velanders metod ger topplasten Vid laringglasttillfaumlllen exempelvis sommar skulle det reaktiva effektuttaget fraringn kunderna raumlcka till att taumlcka det reaktiva oumlverskottet fraringn kabeln Daumlrmed kan det haumlnda att vid vissa lasttillfaumlllen inte aumlr moumljligt att reservkraftsmata LBA fack 4 Skulle i staumlllet kabelnaumltet ersaumlttas med ett likvaumlrdigt luftledningsnaumlt kommer generatorn behoumlva generera drygt 80 kvar Anledningen till detta aumlr som sagts och visats tidigare att en kabel genererar avsevaumlrt mycket mer reaktiv effekt aumln en luftledning Skulle kablarna generera mer reaktiv effekt aumln vad kunderna foumlrbrukar skulle anlaumlggningen inte kunna anslutas till ett mobilt reservkraftverk Hade det daumlremot funnits reservelverk i laumlmplig storlek paring marknaden som hade kunnat undermagnetiseras och daumlr med att ta hand om det reaktiva oumlverskott som skapats av kablarna hade situationen varit en annan Som situationen aumlr i dag maringste en viss foumlrsiktighet tillaumlmpas daring lasten aumlr liten och oumlverfoumlringsstraumlckan aumlr lite laumlngre i ett kablat mellanspaumlnningsnaumltet Skulle daumlremot elnaumltet i LBA - fack 4 varit ett luftledningsnaumlt hade inte denna begraumlnsning funnits Sammanfattningsvis kan det i detta fall konstateras att det kablade elnaumltet aumlr att foumlredra framfoumlr mot luftledningsalternativet Laumlgre braumlnslekonsumtion samt moumljlighet till ett houmlgre aktivt effektuttag aumlr naringgra av foumlrdelarna

34

9 Ekonomisk jaumlmfoumlrelse Foumlr att faring en indikation paring hur det ekonomiska utslaget kommer att se ut daring ett mellanspaumlnningsnaumltet anvaumlnds foumlr oumlverfoumlring av reservkraft har ett raumlkneexempel staumlllts upp i det tidigare anvaumlnda elnaumltet LBA-fack 4 I exemplet har sju olika fall jaumlmfoumlrts med varandra dessa aumlr

bull Oisolerad luftledning utan reservkraft bull Oisolerad luftledning med reservkraft bull Isolerad luftledning utan reservkraft bull Isolerad luftledning med reservkraft bull Kabel utan reservkraft bull Kabel med reservkraft bull Befintlig luftledning som senare ersaumltts med kabel med reservkraft

Nedan visas en foumlrklaring till de parametrar som finns med i raumlkneexemplet Dessa aumlr uppdelade i fasta respektive roumlrliga kostnader vilka summeras ihop foumlr respektive fall De fasta kostnaderna aumlr summan av de aringrliga kapital- och underharingllskostnaderna medan de roumlrliga kostnaderna aumlr kostnader foumlr reservkraft samt avbrottsersaumlttning Dessa aumlr direkt beroende av det aktuella elnaumltets avbrotts- respektive felfrekvens I denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse har alla administrativa kostnader foumlrsummats och ingen haumlnsyn har tagits till hur varumaumlrket skadas av t ex laringnga elavbrott

91 Foumlrklaring till den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen

911 Fasta kostnader

Investeringskostnad per km Investeringskostnaden avser endast mellanspaumlnningsnaumltet vilken varierar mellan olika ledningstyper Kostnaderna aumlr haumlmtade ifraringn EBR (P1) 2006 I det verkliga elnaumltet (LBA) minskar ledningsarean laumlngre ut vilket det inte kommer tas naringgon haumlnsyn till i den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen daumlr samma area har anvaumlnts till hela straumlckan Anledningen till detta aumlr att kostnaden foumlr att garing upp eller ner ett steg i area foumlr respektive ledningstyp aumlr relativt liten Alla beraumlkningar har daumlrfoumlr gjorts foumlr en representativ ledningsarea 95 mm2 Total investeringskostnad Denna visar den totala investeringskostnaden foumlr hela ledningsstraumlckan det vill saumlga kostnaden per kilometer ledning garingnger det verkliga elnaumltets laumlngd (LBA) Kapitalkostnad Investeringskostnaden som goumlrs i ett elnaumlt genererar en kostnad foumlr det kapital som aumlr investerat EON Elnaumlt tillaumlmpar en kalkylraumlnta paring 8 procent

35

Aringrlig kostnad EON Elnaumlt skriver av sina anlaumlggningar paring 40 aringr vilket ger en aringrlig kostnad genom att dela investeringskostnaden med avskrivningstiden Underharingllskostnad Underharingllskostnaden foumlr baringde oisolerad - och isolerad luftledning aumlr satt till 2 procent av investeringskostanden Foumlr jordkabel aumlr den satt till 02 procent Summa fast aringrlig kostnad Denna kostnad visar vad den aringrliga fasta kostnaden kommer vara foumlr ett elnaumlt Denna inkluderar saringledes enbart avskrivningar och underharingllskostnader

912 Roumlrliga kostnader

Avbrottsfrekvens Denna beskriver hur maringnga avbrott en viss ledningstyp har per aringr och per 100 km ledning Foumlr oisolerad luftledning aumlr antalet fel uppdelat i kvarstaringende- respektive oumlvergaringende fel Kvarstaringende fel betyder att felet maringste aringtgaumlrdas fysiskt och behoumlver sektioneras bort foumlr reparation De kvarstaringende felen aumlr 2 stycken per aringr och 100 km ledning (Roos 2005) Oumlvergaringende fel kan exempelvis vara en aringterinkoppling som orsakats av ett traumld som stoumltt till en ledning vid blaringsigt vaumlder Eftersom de oumlvergaringende felen aumlr kortvariga kommer det aldrig bli aktuellt att ansluta reservkraft i samband med dessa fel Daumlrmed tas dessa fel inte med i avbrottsfrekvensen Foumlr isolerad luftledning har de kvarstaringende felen satts till tvaring tredjedelar av avbrottsfrekvensen foumlr oisolerad luftledning (Kristiansson 2006) Foumlr kabel aumlr antalet fel uppdelade i inre fel i kabeln t ex treeing och fel som aumlr orsakade paring grund av yttre aringverkan t ex graumlvskador Eftersom baringda typerna av fel kommer resultera i ett avbrott i elleveransen summeras dessa till en gemensam avbrottsfrekvens foumlr kabel Inre fel aumlr satt till 02 och yttre fel aumlr satt 04 vilket betyder att den gemensamma avbrottsfrekvensen aumlr satt till 06 fel per aringr och 100 km kabel (Roos 2005) Felfrekvens Felfrekvensen aumlr framtagen paring foumlljande saumltt samtliga kunder som drabbats av mellanspaumlnningsfel laumlngre aumln tre minuter hos Svensk Energis medlemsfoumlretag dvs DARWin rapporterade under 2004 har tagits fram Av dessa har 75 procent ansetts kunna haumlnfoumlras till landsbygdselnaumlt Ur denna aringterstaringende stora volym har de mellanspaumlnningsfel som orsakat utebliven elleverans i tidsintervallen 12-lt24 samt gt=24 timmar sorterats ut Antalet fel som oumlverstiger 24 timmar oavsett laumlngd aumlr saring faring att de har summerats i en enda grupp Genom att dividera summan utsorterade fel med samtliga fel erharinglls felfrekvensen foumlr respektive tidsintervall Som kan ses i raumlkneexemplet i bilaga 8 aumlr dessa mycket smaring

36

Avbrottsersaumlttning Avbrottskostnaden foumlr respektive tidsintervall aumlr tagen fraringn den tabell 21 i denna rapport Foumlr att baumlttre avspegla den verkliga bilden i LBA fack 4 har 50 av de 60 kunderna placerats i kategorin smaringhus 16 A och resterande 10 kunder i gruppen smaringhus 20 A Driftkostnad reservelverk och fast kostnad elverk Dessa kostnader aumlr tagna fraringn EON Elnaumlts egen utredning om reservkraftberedskap (NUT 051016-001) Baringda kostnadsposterna avser hyra av reservelverk som ansluts paring traditionellt saumltt det vill saumlga ett reservelverk till varje naumltstation I denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse har driftkostnaden antagits vara den samma daring ett mobilt reservkraftverk anvaumlnds och elenergin oumlverfoumlrs i mellanspaumlnningsnaumltet Den fasta kostnaden antas daumlremot vara en femtedel saring stor daring ett reservelverk i snitt antas kunna foumlrsoumlrja fem naumltstationer daring elenergin oumlverfoumlrs i mellanspaumlnningsnaumltet Drifttimmar felkategori Drifttimmarna avser de antal timmar som reservelverken aumlr i drift vid respektive felkategori Dessa drifttimmar aumlr uppskattade till en genomsnittligt rimlig tidsperiod Uppskattningen aumlr gjord saring att reservelverket har anslutits och boumlrjat leverera elenergi i snitt tvaring till fyra timmar innan naringgon kund har varit spaumlnningsloumls i 12 timmar Naumlr vaumll kunderna faringtt tillbaka elleveransen med hjaumllp av ett reservkraftverk kommer inte det skadade elnaumltet behoumlva aringterstaumlllas i funktionsdugligt skick snarast moumljligt Kopplas daumlremot inte ett reservelverk in och aringterupptar elleveransen maringste elnaumltet aringterstaumlllas till funktionsdugligt skick snarast Daumlrmed antas det att tiden foumlr aringterstaumlllning kommer vara laumlngre om inte ett reservkraftverk ansluts Paring grund av ovanstaringende resonemang anses reservelverkets drifttid i snitt vara laumlngre aumln den avbrottstid som farings om inte reservelverket anslutits Drifttimmarna aumlr bestaumlmda saring att reservelverket i snitt boumlrjar leverera elenergi 9 timmar efter felet uppkom och aumlr daumlrefter i drift hela tidsperioden i respektive felfrekvens det vill saumlga efter 12 respektive 24 timmar Antal fel per aringr som oumlverstiger 12 h i LBA - fack 4 Denna aumlr beraumlknad paring foumlljande saumltt

( )2412100

FFLL

AF +sdotsdot

aringr

st (91)

daumlr AF Avbrottsfrekvensen foumlr luftledning respektive kabel (st100kmaringr) LL Ledningslaumlngden avser LBA - fack 4 (km) F12 Felfrekvensen efter 12 h vid mellanspaumlnningsfel enligt Darwin

driftstoumlrningsstatistik 2004 Svensk Energi F24 Felfrekvensen efter 24 h vid mellanspaumlnningsfel enligt Darwin

driftstoumlrningsstatistik 2004 Svensk Energi

37

Avbrottskostnad Avbrottskostnaden avser den kostnad som uppstaringr pga fel i mellanspaumlnningsnaumltet varje aringr I alternativet utan reservkraft uppstaringr kostnaden genom avbrottsersaumlttning till de kunder som drabbats av elavbrott laumlngre aumln 12 timmar I alternativet med reservkraft uppstaringr kostnaden genom att reservkraft installeras och samtliga kunder aringterfaringr elleveransen Reservkraften som installeras har som sagts tidigare en fast och en roumlrlig kostand Avbrottskostnaden beraumlknas enligt nedan Utan reservelverk

( ) AKAFAFLL

AF sdotsdot+sdotsdotsdot 24241212100

(kraringr) (92)

Med reservelverk

( )

AKFKFFLL

AF

AKDKDTFDTFLL

AF

sdotsdot+sdotsdot

+sdotsdotsdot+sdotsdotsdot

)2412(100

24241212100 (kraringr) (93)

daumlr A12 avbrottskostnaden i LBA efter 12 h (kr) A24 avbrottskostnaden i LBA efter 24 h (kr) DK driftkostnad reservelverk (krh) AK antalet kunder i LBA (st) FK fast kostnad foumlr reservelverk per kund (kr) DT drifttid foumlr reservkraftverken (h)

913 Summa kostnader per aringr Denna kostnad aumlr framtagen genom att kostnaderna foumlr den fasta- och roumlrliga delen summerats Resultatet visar vilket av alternativen som aumlr det mest ekonomiskt gynnsamma

92 Resultat

Sjaumllva beraumlkningen aumlr gjord i Excel och visas i bilaga 8 I tabell 91 nedan visas en sammanstaumlllning av de fasta roumlrliga samt summa kostnader ifraringn den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen Beraumlkningen aumlr gjord foumlr sju stycken olika fall

1 Nybyggnation av oisolerad luftledning utan anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

2 Nybyggnation av oisolerad luftledning med anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

3 Nybyggnation av isolerad luftledning utan anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

4 Nybyggnation av isolerad luftledning med anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

38

5 Nybyggnation av jordkabelanlaumlggning utan anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

6 Nybyggnation av jordkabelanlaumlggning med anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

7 Befintlig avskriven luftledning staringr kvar 20 aringr foumlr att sedan ersaumlttas med jordkabel I detta fall foumlrlaumlngs avskrivningstiden med 20 aringr i foumlrharingllande till de sex tidigare fallen Reservkraft anvaumlnds vid oplanerade elavbrott under hela perioden

Tabell 91 Kostnadsjaumlmfoumlrelse Fasta kostnader

(kraringr)

Roumlrliga kostnader

(kraringr)

Summa kostnader

(kraringr)

Fall 1 54 200 2 54 202 Fall 2 54 200 5 54 205 Fall 3 64 300 2 64 302 Fall 4 64 300 4 64 304 Fall 5 48 400 1 48 401 Fall 6 48 400 2 48 402 Fall 7 39 900 3 39 903 Som kan ses i tabell 91 ovan aumlr de fasta kostnaderna avsevaumlrt mycket stoumlrre aumln de roumlrliga Anledningen till detta aumlr att andelen elavbrott som oumlverstiger 12 timmar aumlr utslaget paring 75 procent av alla elavbrott vilka daring blir vaumlldigt faring och orsakar daumlrmed smaring kostnader totalt sett Som kan ses i den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen aumlr det i dagslaumlget inte loumlnsamt i naringgot av fallen att anvaumlnda reservkraft vid oplanerade elavbrott Det ska dock poaumlngteras att efter 1 januari 2011 aumlr det inte laumlngre tillaringtet att oplanerade elavbrott oumlverstiger 24 timmar Landets naumltaumlgare kommer daring inte kunna jaumlmfoumlra kostnader foumlr t ex reservkraft med kostnader foumlr avbrottsersaumlttning De kommer istaumlllet att bli tvungna att hitta loumlsningar som undviker dessa laringngvariga elavbrott Reservkraft i mellanspaumlnningsnaumlt erbjuder en saringdan loumlsning Som kan ses i denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse aumlr det mest loumlnsamt att laringta befintlig avskriven luftledning staring kvar 20 aringr som sedan ersaumltts med kabel foumlljt av att direkt ersaumltta samma luftledning med kabel Baringda dessa alternativ foumlrutsaumltter att ledningen aumlr framdragen saring att det paring ett enkelt saumltt garingr att foumlrlaumlgga kabeln i marken Om inte saring aumlr fallet kommer detta kostnadsbilden se annorlunda ut Med denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse kan det till sist konstateras att det kommer bli dyrare att ansluta reservkraft till de kunder som drabbas av elavbrott laumlngre aumln 12 timmar aumln att betala ut avbrottsersaumlttning fram t o m 1 januari 2011 foumlr exemplet LBA fack 4

39

10 Slutsatser

101 Slutsatser

Innan ett mobilt reservkraftverk ansluts till ett lansbyggdselnaumlt aumlr det viktigt att kaumlnna till hur stor den reaktiva genereringen fraringn det aktuella elnaumltet aumlr Hur stort det reaktiva bidraget aumlr beror paring hur stor den kapacitiva genereringen aumlr i elnaumltet Denna aumlr framfoumlrallt beroende av kabelnaumltets laumlngd desto laumlngre ju stoumlrre blir den kapacitiva genereringen Skillnaden mellan luftledning och kabel aumlr i dessa sammanhang stora och det maringste tas i beaktande innan ett mobilt reservkraftverk ansluts En kabel genererar avsevaumlrt mycket mer reaktiv effekt aumln en luftledning oavsett om luftledningen aumlr isolerad eller inte Problemet som kan uppstaring i ett kabelnaumlt aumlr att kablarna genererar mer reaktiv effekt aumln vad de anslutna kunderna foumlrbrukar Detta aumlr inget problem saring laumlnge det finns ett oumlverliggande elnaumlt som kan ta hand om det reaktiva oumlverskottet Naumlr det oumlverliggande naumltet kopplas bort och ett mobilt reservkraftverk ansluts maringste detta ensamt kunna ta hand om ett eventuellt reaktivt oumlverskott Reservkraftverk som klarar att absorbera reaktiv effekt finns inte paring marknaden i dag Daumlrmed kommer inte ett mobilt reservkraftverk att kunna anslutas till ett elnaumlt som genererar mer reaktiv effekt aumln vad de anslutna kunderna foumlrbrukar Denna risk finns enbart i kablade elnaumlt daumlr oumlverfoumlringsstraumlckan aumlr laringng och lasten relativt laringg Det aumlr svaringrt att ange naringgon generell laumlngdbegraumlnsning men aumlr lasten saring laringg som 50 kW med effektfaktorn 085 kommer den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan vara mindre aumln tre kilometer Enligt den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen som aumlr gjord i rapporten kan det konstateras att det i-dagslaumlget aldrig aumlr loumlnsamt att ansluta reservkraftverk vid ett elavbrott i LBA fack 4 Anledning till detta aumlr att den avbrottsersaumlttningen som kunder har raumltt till som varit drabbade av ett elavbrott laumlngre aumln 12 timmar aumlr laumlgre aumln den kostnad som uppstaringr daring mobila reservelverk ansluts i vaumlntan paring att felet ska bli aringtgaumlrdat Fraringn och med den 1 januari 2011 kommer det dock inte vara tillaringtet att oplanerade elavbrott aumlr laumlngre aumln 24 timmar vilket goumlr att naumltaumlgarna senast vid denna tidpunkt maringste se till att dessa laringngvariga elavbrott undviks Detta goumlr att oumlverfoumlring av mobilreservkraft i mellanspaumlnningsnaumltet kan komma bli en intressant och anvaumlndbar teknik de naumlrmsta aringren foumlr landets alla naumltaumlgare Sammanfattningsvis kan slutsatserna sammanfattas i ett antal punkter

bull Laringnga kabellaumlngder tillsammans med relativt smaring effektuttag kan generera ett oumlverskott av reaktiv effekt

bull Det finns idag inget reservkraftverk paring marknaden som kan absorbera reaktiv effekt vilket kan komma att begraumlnsa den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan

bull Fram till och med den 1 januari 2011 aumlr det troligen inte loumlnsamt att ansluta reservkraft vid ett elavbrott

bull Fraringn och med den 1 januari 2011 kommer det inte laumlngre vara tillaringtet att oplanerade elavbrott oumlverstiger 24 timmar

40

bull Oumlverfoumlring av reservkraft i mellanspaumlnningsnaumltet kan komma bli en intressant och anvaumlndbar teknik i farmtiden

102 Fortsatt arbete

I denna rapport har det foumlrutsatts att selektiviteten och utloumlsningsvillkor i elnaumlten fungerar paring avsett vis Fortsatta studier inom detta omraringde kan vara att laumlgga in fel paring olika platser i det elnaumltet som ansluts till ett mobilt reservkraftsaggregat och paring saring vis kontrollera att utloumlsningsvillkor och selektivitet fungerar paring ett tillfredstaumlllande sett I denna rapport aumlr grundtanken att ett enda mobilt reservkraftverk ska foumlrsoumlrja en mindre grupp naumltstationer vid ett elavbrott En intressant utveckling skulle vara att titta paring hur olika kraftslag som t ex mobil reservkraft tillsammans med smaringskalig vindkraft skulle kunna samverka En samverkan mellan olika kraftslag skulle med stor sannolikhet skapa nya foumlrutsaumlttningar foumlr smaringskalig ouml-drift Ytterligare fraringgestaumlllningar som skulle behoumlva utredas aumlr hur elkvaliteacuten paringverkas i ett ouml-driftsnaumlt Haumlr skulle det vara intressant att se hur olika typer av kraftkaumlllor enskilt paringverkar elkvaliteacuten samt hur flera kraftkaumlllor som samverkar paringverkar elkvaliteacuten Naumlr mobila reservelverk ansluts i en naumltstation foumlr t ex underharingllsaringtgaumlrder goumlrs detta i princip uteslutande genom att spaumlnningen bryts under in- och urkopplingstiden Detta genererar tvaring planerade elavbrott som maringste aviseras till alla beroumlrda kunder Dessa planerade elavbrott skulle kunna undvikas om en fasningsutrustning anvaumlnts vid inkopplingen Paring detta saumltt skulle landets alla naumltaumlgare paring ett enkelt saumltt kunna goumlra t ex underharingllaringtgaumlrder utan att naringgra kunder behoumlver drabbas av elavbrott Detta aumlr ett omraringde som kaumlnns viktigt och borde utredas Vad som aumlven aumlr av intresse foumlr framtiden aumlr att ta fram riktlinjer foumlr hur mobil reservkraft i mellanspaumlnningsnaumlt ska hanteras Naringgon form av regelverk som branschen kan ta till sig och arbeta efter hade underlaumlttat anvaumlndandet inom detta omraringde

41

11 Referenser [1] Alfredsson Alf Cronqvist Anders (1996) ElkrafthandbokenElmaskiner [2] Andersson Leif Blomqvist Hans (1997) Elkraftsystem del 1 [3] Birkouml Thomas (2005) bilder paring olika typer av luftledning

httpwwwsofnetorgindexasplev=2593amptyp=1 adressen kontrollerad 2006-07-10

[4] Elektroskandia (2006) Bild paring en 3-ledare mellanspaumlnnings kabel

httpwwwelektroskandiasecatalogaspxcid=70amphid=969ampuid=4710amppid=21518pnlPDetails adressen kontrollerad 2006-07-10

[5] Elforsk (1995) EBR Mobila Reservkraftverk utgiven av Elforsk [6] Eliasson Christer (2006) EON Elnaumlt Sverige AB Lokalnaumltsplanerare

personligt samtal 2006-06-28 [7] Energimarknadsinspektionen (2006) Naumltanslutningar och avgifter

httpwwwenergimarknadsinspektionensetemplatesPage____44aspx adressen kontrollerad 2006-07-11

[8] Energimyndigheten (2005) Utveckling av naumltpriser 1 jan 1997 - 1 jan 2005

Publikationen tillgaumlnglig paring httpwwwstemseWEBSTEMEx01SwensfPageGenerator01OpenAgentampSearchType=2ampAll=True adressen kontrollerad 2006-08-02

[9] GENETECH (2006) Bild paring reservelverk

httpwwwgenetechseseprodmobilahtml adressen kontrollerad 2006-08-01

[10] Hagelin Carl-Goumlran (2006) ABB Reservkraft Vaumlsterarings personligt samtal

2006-07-25 [11] Hjalmar Peter (2005) Utredning om mobil reservkraft EON Elnaumlt

NUT-050524-021

42

[12] Johansson Jonas (2006) PhD Student IEA Lunds Tekniska Houmlgskola personligt samtal 2006-11-09

[13] Kristiansson Gert (2006) delprocessledare foumlr anlaumlggningsprojekt paring EON

Elnaumlt [14] Krynell Julius (2006) Reservkraftsansvarig EON Elnaumlt Sverige AB

personligt samtal 2006-08-11 [15] Lindahl Sture (2006) Professor IEA Lunds Tekniska Houmlgskola personligt

samtal 2006-11-09 [16] Melin Ulf (2006) EON Elnaumlt Sverige AB Kundansvarig paring

marknadsenheten personligt samtal 2006-08-18 [17] Onninens produktkatalog 2006) finns tillgaumlnglig paring

httpwwwonninensedownload184218cb10a83f43c2780001132Flik_2_Elnatsmaterielpdf adress kontrollerad 2006-08-15

[18] Petterson Aringke- Blomqvist Hans (1986) Elkraft teknisk handbok del 1

Allmaumln del [19] Regeringskansliet (2006) Nya regler om leveranssaumlkra elnaumlt

httpwwwregeringensesbd108a57260 adress kontrollerad 2006-06-08 [20] Roos Fredrik (2005) lic-avhandling Electricity Supply Reliability [21] Samuelsson Olof (2006) Docent IEA Lunds Tekniska Houmlgskola personligt

samtal 2006-08-23 [22] SCB (2002) Energiundersoumlkning foumlr jordbruket avseende 2002

httpw36scbsestatistikOVOV0020_dokumentEnergiundersokning_2002doc adress kontrollerad 2006-07-04

[23] Siemens PTI (2006) Information om PSSE

httpwwwpti-uscomptisoftwarepsseindexcfm adressen kontrollerad 2006-07-20

43

[24] Statens energimyndighet (2005) Erfarenheter efter Gudrun - Reservkraft prioritering och ouml-drift med reservkraft ER 200532 Publikationen finns tillgaumlnglig paring httpwwwstemseWEBSTEMEx01SwensfPageGenerator01OpenAgentampSearchType=2ampFuncParm1=11ampFuncParm2=1ampSearchString=gudrunampSearchStringFromDate=ampSearchStringToDate=ampAll=True adressen kontrollerad 2006-08-02

[25] Stenborg Bertil (1997) Elkraftsystem del 1 [26] Svenska Kraftnaumlt (2005a) Svenska Kraftnaumlts verksamhet

httpwwwsvksewebPageaspxid=2221 adress kontrollerad 2006-06-07 [27] Svenska Kraftnaumlt (2005b) Svenska Kraftnaumlts aringrsredovisning 2005

httpwwwsvksewebPageaspxid=5242 adress kontrollerad 2006-08-11

44

12 Appendix Bilaga 1 Eon elnaumlts indelning av olika kundkategorier med avseende paring Velanderkonstanter och effektfaktor Bilaga 2 Matlabkod som anvaumlnts till raumlkneexemplet vid jaumlmfoumlrelsen mellan luftledning och kabel Bilaga 3 Beraumlkning av inparametrar till PSSE foumlr det generella naumltet Bilaga 4 Geografiskt karta oumlver LBA fack 4 haumlmtade fraringn Facilplus Bilaga 5 Normalkopplingsschema LBA fack 4 Bilaga 6 Beraumlkning av inparametrar till PSSE foumlr det verkliga naumltet Bilaga 7 Resultaten fraringn beroumlkningen i det verkliga naumltet visat i en schemarisk bild Bilaga 8 Beraumlkningar gjorda foumlr den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen Bilaga 9 Tabell oumlver ABBs standardtransformatorer

V elander-konstant k1

V elander-kons tant k2

Foumlrbruknings-staumllletyp

U ppvaumlrm nings-kod

T ext D C O N ST1 D C O N ST2

C O SFI

B lank t O ALLM AumlN KU R VA 0000286 00133 09Industri ED M IN D R E IN DU STR IER M ED ELVAumlR M E 0000368 00497 092Industri EVL M IN D R E IN DU STR IER M ED ELVAumlR M E 0000368 00497 092Industri O M IN D R E IN DU STR IER U TAN ELVAumlR M E 000029 01017 085Industri U E M IN D R E IN DU STR IER U TAN ELVAumlR M E 000029 01017 085Industri VPA M IN D R E IN DU STR IER U TAN ELVAumlR M E 000029 01017 085Industri VPE M IN D R E IN DU STR IER M ED ELVAumlR M E 0000368 00497 092JO R D BR U K ED LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K EO LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K EVL LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K O LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K U E LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K VPA LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K VPE LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K VPJ LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09LG H M EO FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097LG H M U E FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093SH ED D IR EKTEL AumlLD R E AumlN ELAK 0000308 00111 098SH EO D IR EKTEL ELAK 0000408 00126 098SH EVL ELPAN N A KO N VER TER IN G 0000319 00187 096SH U E T YPKU R VO R R EN H U SH AringLLSEL 0000286 00133 09SH VPA VAumlR M EPU M P -FR AringN LU FT (V ID LAringG A T EM P N YT TJAS EJ ELVAumlR M E) 0000384 00164 093SH VPE VAumlR M EPU M P -U TELU FT M ED ELV (V ID LAringG A TEM P N YTT JAS ELVAumlR M E) 0000536 00161 097SH VPJ VAumlR M EPU M P - YTJO R D (O M VP EJ KLAR AR VAumlR M EN N YT TJAS EJ ELVAumlR M E) 0000314 00144 093Ouml VR ED O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - M ED ELVAumlR M E 0000402 00286 096Ouml VR EVL O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09Ouml VR O O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09Ouml VR U E O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09Ouml VR VPA O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09FAST Blank t ALLM AumlN KU R VA 0000286 00133 09FAST ED FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097FAST EO FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097FAST EVL FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097FAST O FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST O FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST U E FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST VPA FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST VPE FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097

I SAP IS-U

Bilaga 1 Indelning av kundkategorier

Bilaga 1 forts Velander-konstant k1

Velander-konstant k2

Foumlrbruknings-staumllletyp

Uppvaumlrmnings-kod

Text DCONST1 DCONST2

COSFI

FAST VPJ FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093KOLL Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09KOLL ED FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL EO FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL EVL FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL UE FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093KOLL VPA FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093KOLL VPE FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL VPJ FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093GBEL Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09OMAumlT Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09MAST Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09TILLF Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09TILLF ED DIREKTEL AumlLDRE AumlN ELAK 0000308 00111 098TILLF EO ELPANNA KONVERTERING 0000319 00187 096TILLF EVL ELPANNA KONVERTERING 0000319 00187 096TILLF O TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF UE TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF VPA TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF VPE TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF VPJ TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09HAND ED KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND EO KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND EVL KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND O KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND UE KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND VPA KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND VPE KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND VPJ KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09FH ED SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH EO SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH EVL SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH O SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH UE SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH VPA SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH VPE SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH VPJ SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098

I SAP IS-U

Bilaga 2 Matlabkod kabel u=11000 Langd=10 area=95 L=031 induktans [mHkm] fi=318 cos fi=085 ra=28264 resistiviteten i msp-kablen (AL) [ohmmm^2km] C=03310^-6kapacitansen i en 95mm^2 12 kV kabel Ericssons kabelhandbok R=(raarea)Langd ledar resistansen i punkten [ohm] Ericssons kabelhandbok XL=2pi50L10^-3Langd induktiva reaktansen i punkten [ohmkm] Ericssons kabelhandbok Qc2=2pi50(C2)u^2Langd kapacitansen som skapas i halva msp-kabeln [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 30 P=(5010^3) Aktivt effekt i punkten 5 [W] S=Pcos((fipi)180)skenbar effekt i punkten 5 [VA] Q=(S^2-P^2)^(12)reaktiv effekt i punkten 5 [VAr] Pf=R(Pu)^2+R((Q-Qc2)u)^2 Foumlrlust av aktiv effekt i hsp-kabel [W] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 31 Qf=XL(Pu)^2+XL((Q-Qc2)u)^2-(2Qc2) Foumlrlust av reaktiv effekt i msp-kabel [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 33 QnettoKabel=Q+Qf Luftledning Lluft=1085 XLluft=2pi50Lluft10^-3Langd Cluft=000910^-6 Qc2luft=2pi50(Cluft2)u^2Langd kapcitansen som skapas i halva hsp-luftledningen [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 30 PfLuft=R(Pu)^2+R((Q-Qc2luft)u)^2 Foumlrlust av aktiv effekt i hsp-kabel [W] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 31 QfLuft=XLluft(Pu)^2+XLluft((Q-Qc2luft)u)^2-(2Qc2luft) Foumlrlust av reaktiv effekt i hsp-kabel [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 33 QnettoLuft=Q+QfLuft

Ubas (kV) 11Sbas (MVA) 10

Kabel AXKJ 39525

Laumlngd=2 km Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 2 064 031 0194779 00000003 00001885 00528926 00160974 00022808

Laumlngd=4 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 4 128 031 0389557 00000003 0000377 01057851 00321948 00045616

Laumlngd=6 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 6 192 031 0584336 00000003 00005655 01586777 00482923 00068424

Laumlngd=8 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 8 256 031 0779115 00000003 0000754 02115702 00643897 00091232

Laumlngd=10 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 10 32 031 0973894 00000003 00009425 02644628 00804871 0011404

Luftledning FeAl 99

Laumlngd=2 km Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 2 0672 1126 0707487 61E-09 3833E-06 00555372 005847 4638E-05

Laumlngd=4 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 4 1344 1126 1414973 61E-09 7665E-06 01110744 01169399 9275E-05

Laumlngd=6 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 6 2016 1126 212246 61E-09 115E-05 01666116 01754099 00001391

Laumlngd=8 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 8 2688 1126 2829947 61E-09 1533E-05 02221488 02338799 00001855

Laumlngd=10 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 10 336 1126 3537433 61E-09 1916E-05 0277686 02923499 00002319

Bilaga 3 Generellt naumlt

Bilaga 3 forts

Transformatorer

Maumlrkeffekt (MVA) Kopplingsart Maumlrksp (kV) er () ex () ez () R (ohm) X (ohm) R (pu) X (pu)

1 [MATSTAT_LSP04200] 2 [MATSTAT_MSP11000] 08 Dyn 11 11 0 52 52 0 7865 0 0653 [MOTSTAT_MSP11000] 4 [MOTSTAT_LSP04200] 02 Dyn 11 11 0 38 38 0 2299 0 19

Belastningar

P (MW) Q (Mvar) (effekfaktor = 085) Detta aumlr baumlsta scenario005 003101 0062015 0093

Bilaga 4 Geografisk karta oumlver LBA fack 4 haumlmtad fraringn Facilplus

Naumltstationer kopplade till mobilt reservkraftverk

500 m

Foumlrdelningsstation (LBA)

Placering och anslutning av mobilt reservelverk

Bilaga 5 Normalkopplingsschema LBA fack 4

Bilaga 6 Verkligt naumlt

Ubas (kV) 11Sbas (MVA) 10

Ledningar (kabel) En-ledare triangel

Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [LBA-097_MSP 11000] 3 [LBA-049_MSP 11000] AXCEL 39525 202 06464 031 01967265 00000003 0000190381 00534215 00162584 0002303604 3 [LBA-049_MSP 11000] 4 [LBA-050_MSP 11000] AXCEL 39525 183 05856 031 01782226 00000003 0000172473 00483967 00147291 0002086929 4 [LBA-050_MSP 11000] 5 [LBA-070_MSP 11000] AXCEL 32510 076 0912 038 00907292 000000019 453646E-05 00753719 00074983 0000548912 5 [LBA-070_MSP 11000] 6 [LBA-093_MSP 11000] AXCEL 15016 0745 0477545 041 00959599 000000023 538312E-05 00394665 00079306 0000651357 6 [LBA-093_MSP 11000] 7 [LBA-098_MAP 11000] AXCEL 32510 076 0912 038 00907292 000000019 453646E-05 00753719 00074983 0000548912 7 [LBA-098_MAP 11000] 8 [LBA-053_MSP 11000] AXCEL 32510 066 0792 038 00787911 000000019 393956E-05 00654545 00065117 0000476686

6775

LBA -Fack 4 Luftledning

Ledningar (Luftldning) Fasplacering horisontell

Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu) 2 [LBA-097_MSP 11000] 3 [LBA-049_MSP 11000] FeAl 99 202 067872 1126 07145615 61E-09 387107E-06 00560926 00590547 4684E-05 3 [LBA-049_MSP 11000] 4 [LBA-050_MSP 11000] FeAl 99 183 061488 1126 06473503 61E-09 350696E-06 00508165 00535 424342E-05 4 [LBA-050_MSP 11000] 5 [LBA-070_MSP 11000] FeAl 31 076 08132 1173 02800667 61E-09 145644E-06 00672066 0023146 17623E-05 5 [LBA-070_MSP 11000] 6 [LBA-093_MSP 11000] FeAl 49 0745 049915 1173 02745391 61E-09 14277E-06 00412521 00226892 172751E-05 6 [LBA-093_MSP 11000] 7 [LBA-098_MAP 11000] FeAl 31 076 08132 1173 02800667 61E-09 145644E-06 00672066 0023146 17623E-05 7 [LBA-098_MAP 11000] 8 [LBA-053_MSP 11000] FeAl 31 066 07062 1173 02432158 61E-09 126481E-06 00583636 00201005 153041E-05

6775

Bilaga 6 forts

Transformatorer

Maumlrkeffekt (MVA) Kopplingsart Maumlrksp (kV) er () ex () ez () R (ohm) X (ohm) R (pu) X (pu)

1 [LBA-097_LSP 04200] 2 [LBA-097_MSP 11000] 0315 Dyn 11 11 114 412 4274809937 438 1583 036 131 3 [LBA-049_MSP 11000] 301 [LBA-049_LSP 04200] 01 Dyn 11 11 145 373 4001924537 17545 45133 145 373 4 [LBA-050_MSP 11000] 401 [LBA-050_LSP 04000] 02 Dyn 11 11 13 378 3997299088 7865 22869 065 189 5 [LBA-070_MSP 11000] 501 [LBA-070_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 6 [LBA-093_MSP 11000] 601 [LBA-093_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 7 [LBA-098_MAP 11000] 701 [LBA-098_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 8 [LBA-053_MSP 11000] 801 [LBA-053_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668

Belastningar

P (MW) Q (Mvar) Antal kunder (st)

LBA-097 00108 00044 6LBA-049 00497 0025 14LBA-050 00587 00232 15LBA-070 00356 00103 7LBA-093 00061 00029 2LBA-098 00127 00036 7LBA-053 00299 00063 9

Totalt 02035 00757 60

Bilaga 7 Resultaten fraringn det verkliga elnaumltet

Bilaga 7 forts

Laumlngd LBA (km) 667 Avskrivningstid led (aringr) 40 Avskrivningstid ledning (aringr) 60Antal kunder (st) 60

Luftledning (blank) Luftledning (belagd) KabelUtan reservkraft Med reservkraft Utan reservkraft Med reservkraft Utan reservkraft Med reservkraft Luft 20aringr+ kabel 40 aringr

Fasta kostnader

Investeringskostnad per km (krkm) (mellanspaumlnningsnaumltet) 173000 173000 205000 205000 250000 250000 250000Total investeringskostnad (kr) 1153910 1153910 1367350 1367350 1667500 1667500 1667500Kapitalkostnad 8 92313 92313 109388 109388 133400 133400 133400Aringrlig kostnad (kr) 31156 31156 36918 36918 45023 45023 30015

Underharingllskostnad (kraringr) 230782 230782 27347 27347 3335 3335 9916

Summa fast aringrlig kostnad (kraringr) 54234 54234 64265 64265 48358 48358 39931

Roumlrliga kostnader Avbrottsfrekvens (antal fel(100 km aringr)) 2 2 1333333333 1333333333 06 06 1066666667

F 12 (felfrekvens efter 12 timmar) 0000162 0000162 0000162 0000162F 24 (felfrekvens efter 24 timmar) 0000083 0000083 0000083 0000083F 48 (felfrekvens efter 48 timmar) 0000000 0000000 0000000 0000000F 72 (felfrekvens efter 72 timmar) 0000000 0000000 0000000 0000000

Avbrottsersaumlttning efter 12 timmar (krkund) 800 800 800 800Avbrottsersaumlttning efter 24 timmar (krkund) 1765 1765 1765 1765Avbrottsersaumlttning efter 48 timmar (krkund) 2719 2719 2719 2719Avbrottsersaumlttning efter 72 timmar (krkund) 4007 4007 4007 4007

Driftskostnad reservelverktimme och kund (krh) 625 625 625 625Fast kostnad elverk (transport osv) (krkund) 1320 1320 1320 1320

Drift timmar felkategori F 12 (h) 15 15 15 15Drift timmar felkategori F 24 (h) 36 36 36 36Drift timmar felkategori F 48 (h) 60 60 60 60Drift timmar felkategori F 72 (h) 100 100 100 100

Antalet fel per aringr som oumlverstiger 12 h i LBA-fack 4 (staringr) 000003 000002 000001Avbrottskostnad (kraringr) 221 531 148 354 066 223 283

Summa kostnader per aringr (kraringr) 5423598 5423908 6426693 6426899 4835816 4835973 3993390

Bilaga 8 Ekonomi

Bilaga 8 forts

DARWin driftstoumlrningsstatistik 2004 Svensk energi

12 kV 24 kV SummaSumma (75)Totalt antal drabbade kunder lt 3 min (st) 2640403 1011406 3651809 2738857Totalt antal fel lt 3 min (st) 2827 13923 16750

Totalt antal drabbade kunder 12 - lt 24 h (st) 383 61 444Totalt antal drabbade kunder gt 24 h (st) 200 28 228

Andel drabbade kunder 12 - lt 24 h 162E-04Andel drabbade kunder gt 24 h 832E-05

Andel drabbade kunder 12 - lt 24 h () 00122Andel drabbade kunder gt 24 h () 00062

Antal drabbade kunder per MSP fel lt 3minl (st) 21802

Bilaga 9 ABBs standardtransformatorer

28

8 Beraumlkning av effektbehov och ledningslaumlngd Foumlr att faring en uppfattning om hur laringnga straumlckor elenergin fraringn reservkraftverken kan oumlverfoumlras presenteras i detta kapitel tvaring olika fall dels ett generellt dels ett verkligt naumlt Anledningen till att denna uppdelning aumlr gjord aumlr foumlr att foumlrst se hur laumlngden paring mellanspaumlnningsledningen paringverkar det mobila reservelverket generellt Det verkliga naumltet kommer sedan att ge en indikation paring hur det skulle se ut i ett naumlt daumlr vinsten hade varit stor om man kunde oumlverfoumlra reservkraften i mellanspaumlnningsnaumltet Foumlr att kunna goumlra noumldvaumlndiga beraumlkningar har tre olika program anvaumlnts Facilplus Spartial Excel och PSSE

81 Beraumlkningsprogram program

811 Facilplus Spatial

Facilplus Spatial aumlr ett naumltinformationssystem som anvaumlnds inom energibranschen och aumlr framtaget av ABB och Digpro AB Systemet finns i flera olika utfoumlrande beroende paring vad det ska anvaumlndas till Flera elnaumltsfoumlretag daumlribland EON Elnaumlt anvaumlnder sig av detta system som heter Facil SpatialE I systemet finns ett antal olika digitala kartor daumlr alla komponenter aumlr inritade enligt sina verkliga koordinater Paring EON Elnaumlt aumlr aumlven systemet kopplat till driftoumlvervakningssystemet Eldorado och affaumlrssystemet SAP I och med kopplingen till SAP finns noumldvaumlndiga kunduppgifter som t ex var kunden aumlr ansluten samt hur stor elfoumlrbrukningen aumlr per aringr Effektberaumlkning I Facilplus finns moumljligheten att goumlra effektberaumlkningar foumlr t ex en naumltstation Detta kan goumlras i och med att energifoumlrbrukningen per aringr finns att tillgaring via SAP Naumlr energifoumlrbrukningen per aringr aumlr kaumlnd kan belastningen P approximativt beraumlknas genom att anvaumlnda Velanders metod (Petterson och Blomqvist 1986)

WkWkPVelander sdot+sdot= 21 [ ]kW (81)

daumlr W energiuttaget aringrkWh k1 konstant k2 konstant Konstanterna k1 och k2 aumlr erfarenhetsmaumlssigt erharingllna konstanter som varierar mellan olika belastningar som beraumlknas med hjaumllp av maumltningar i befintligt elnaumlt I bilaga 1 visas EON Elnaumlts samtliga Velander konstanter foumlr alla deras kundkategorier Foumlr att sedan beraumlkna den reaktiva effekten Q anvaumlnds samband 82 nedan

ϕtansdot= PQ [ ]vark (82)

daumlr φ beraumlknas med hjaumllp av effektfaktorn cos φ som aumlr uppskattad foumlr olika typer kunder och varierar mellan 085-098 som kan ses i bilaga 1

29

812 Excel

Foumlr att se hur ett elnaumlt kommer att paringverka ett reservkraftverk behoumlver ett antal parametrar beraumlknas och det goumlrs i Excel I och med att elnaumltet till viss del aumlr foumlrenklat goumlrs endast beraumlkningar foumlr mellanspaumlnningsledningar och transformatorer Ledningar De parametrar som behoumlver beraumlknas foumlr mellanspaumlnningsledningarna aumlr resistansen Rledning reaktansen Xledning och susceptansen Bledning Hur dessa beraumlkningar aumlr gjorda visas i kapitel 53 Transformatorer Foumlr transformatorer behoumlvs enbart vaumlrde paring dess resistans RT och reaktans XT beraumlknas Hur dessa beraumlkningar aumlr gjorda visas i kapitel 6

813 Beraumlkningar PSSE

PSSE aumlr ett planeringsprogram foumlr elektrisk oumlverfoumlring som aumlr framtaget och utvecklat av Siemens PTI Foumlrsta utgaringvan av programmet kom 1976 och i dag anvaumlnds det i 123 laumlnder vaumlrlden oumlver (Siemens PTI 2006) Programmet har anvaumlnts till att rita upp och beraumlkna baringde verkliga och generella elnaumlt foumlr att paring ett tydligt saumltt kunna se hur laumlngden paring mellanspaumlnningsledningarna paringverkar ett mobilt reservkraftverk Naumlr beraumlkningar i PSSE goumlrs behoumlver en resistans R en reaktans X och en susceptans B anges foumlr varje ledning medan det raumlcker med en resistans och en reaktans foumlr transformatorerna Alla storheter maringste sedan goumlras om till enheten per unit (PU) Detta goumlrs enligt sambanden 83 84 85 nedan

2bas

basUP

U

SRR sdot= Ω [ ]UP (83)

2bas

basUP

U

SXX sdot= Ω [ ]UP (84)

2bas

basSUP

U

SBB sdot= [ ]UP (85)

Tillsammans med ledningarnas och transformatorernas inparametrar laumlggs lasten in paring laumlmplig skena Programmet aumlr uppbyggt saring att alla inparametrar anges i en sk sav-fil daumlr all data finns Till detta kopplas en schematisk bild daumlr elnaumltet ritas upp en sk sld-fil Naumlr sedan programmet ska utfoumlra beraumlkningarna saring synkroniseras de baringda filerna med varandra och resultaten presenteras i den schematiska bilden

30

Reaktivt effekttutag vid olika laster

-100

-80

-60

-40

-20

0

20

40

60

80

100

120

2 4 6 8 10

Ledningslaumlngd (km)

Reakti

vt

eff

ektu

ttag

(kvar)

Luftlednig P=150 kW

Kabel P=150 kW

Kabel P=100 kW

Kabel P=50 kW

82 Generellt elnaumlt

Foumlr att faring en god uppfattning om hur stort geografiskt omraringde ett mobilt reservkraftverk med varierande storlek kan hantera foumlr en given belastning har ett generellt elnaumlt anvaumlnts Det generella elnaumltet aumlr uppbyggt i PSSE enligt bild 81 nedan

Bild 81 Generellt elnaumlt uppbyggt i PSSE

Som kan ses i bild 81 ovan bestaringr det generella elnaumltet av en matande respektive en mottagande naumltstation som foumlrbinds med en mellanspaumlnningsledning I den matande naumltstationen har en relativt stor transformator installerats saring att den inte kommer att bli en begraumlnsande faktor I den mottagande naumltstationen aumlr transformatorn dimensionerad foumlr att klara lasten Som tidigare visats i rapporten aumlr det laumlngden paring mellanspaumlnningsledningen som kommer att spela en stor roll daring den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckningen ska bestaumlmmas Foumlr att tydligt visa storleksskillnaden i det kapacitiva bidrag som en kabel ger upphov till jaumlmfoumlrt med en luftledning har ovanstaringende naumlt ritats upp i PSSE Foumlr att PSSE ska kunna utfoumlra beraumlkningarna behoumlver ett antal parametrar matas in i programmet Dessa har beraumlknats i ett Excel-blad som visas i bilaga 3 Eftersom det mobila reservkraftverket inte kan absorbera reaktiv effekt aumlr den aumlr moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan dels beroende av hur mycket reaktiv effekt ledningen genererar dels hur stort det reaktiva effektuttaget ur anlaumlggningen aumlr Detta betyder att desto houmlgre reaktiva effektuttaget aumlr desto laumlngre aumlr moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan I exemplet nedan har den aktiva lasten satts till 50 100 respektive 150 kW och med en effektfaktor lika med 085 Resultaten fraringn beraumlkningarna visas i bild 82 nedan

Bild 82 Belastningsstorlekens inverkan paring den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan

31

Enligt EON Elnaumlts indelning av kundkategorier som presenteras i bilaga 1 kan det utlaumlsas att effektfaktorn foumlr de olika kundkategorierna varierar mellan 085 ndash 098 Genom att anvaumlnda effektfaktorn 085 som i exemplet ovan kommer lasten foumlrbruka relativt mycket reaktiv effekt vilket betyder att den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan kommer att bli laringng Hade daumlremot effektfaktorn 098 anvaumlnts skulle lasten i princip inte foumlrbruka naringgon reaktiv effekt alls vilket skulle minska den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan radikalt Anvaumlndandet av effektfaktorn 085 ger saringledes det mest gynnsamma fallet Hur stor inverkan effektfaktorn har paring den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan visas i bild 83 Raumlkneexemplet aumlr utfoumlrt paring samma saumltt som exemplet ovan foumlr kabeln med belastningen 50 kW Den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan har istaumlllet beraumlknats foumlr fyra olika effektfaktorer 085 090 095 och 098

Reaktivt effektuttag vid cos fi variation foumlr en kabel med belastningen 50 kW

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

1 2 3 4

Ledningslaumlngd (km)

Reati

vt

eff

ektu

ttag

(kvar)

cos fi=085

cos fi=090

cos fi=095

cos fi=098

Bild 83 Effektfaktorns inverkan paring den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan

821 Konsekvenser foumlr reservkraft

Som tydligt kan ses i bild 82 kommer kabeln generera avsevaumlrt mycket mer reaktiv effekt aumln luftledningen och daumlrmed minska den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan Det kan konstateras att storleken paring lasten och effektfaktorn kommer spela en stor roll daring den maximala oumlverfoumlringsstraumlckan foumlr kabeln ska bestaumlmmas Daumlrmed aumlr det svaringrt att ange naringgon generell laumlngdbegraumlnsning foumlr kabelalternativet men aumlr lasten saring laringg som 50 kW med effektfaktorn 085 kommer den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan vara mindre aumln tre kilometer Daumlremot foumlr luftledningen som endast genererar en liten maumlngd reaktiv effekt kommer inte storleken paring lasten och effektfaktorn vara avgoumlrande foumlr den maximala oumlverfoumlringsstraumlckan Med tanke paring att reservelverken fraringn ABB inte kan ta hand om naringgot reaktivt oumlverskott aumlr det sjaumllvklart av stor vikt att mellanspaumlnningsledningen inte genererar mer reaktiveffekt aumln vad lasten konsumerar Av detta generella exempel kan slutsatsen dras att smaring reaktiva uttag i kombination med laringnga mellanspaumlnningskablar kan komma begraumlnsa oumlverfoumlringsstraumlckan avsevaumlrt jaumlmfoumlrt med mellanspaumlnningsluftledningar

32

83 Verkligt elnaumlt

Foumlr att faring en ungefaumlrlig uppfattning om hur stort geografiskt omraringde ett mobilt reservkraftverk kan hantera foumlr en given belastning har aumlven beraumlkningar utfoumlrts foumlr ett verkligt naumlt Anledningen till detta aumlr att faring saring stor verklighetsfoumlrankring som moumljligt De mobila reservkraftverk som aumlr taumlnkta att anvaumlndas aumlr i storleksordningen 100 ndash 800 KVA vilket betyder att baringde lastuttaget och oumlverfoumlringsstraumlckan kommer att bli begraumlnsad Det verkliga elnaumltet kommer att ge en indikation paring hur det kan taumlnkas se ut i ett verkligt elnaumlt daumlr det reaktiva effektuttaget aumlr relativt litet och oumlverfoumlringsstraumlckan relativt laringng Eftersom de mobila reservkraftverken som aumlr taumlnkta att anvaumlndas aumlr relativt smaring effektmaumlssigt kommer de inte klara av de laster som farings i taumltorter om ett par naumltstationer kopplas samman De elnaumlt som kommer att ingaring i beraumlkningarna kommer daumlrfoumlr vara ett landsbygdsnaumlt daumlr belastningen aumlr laringg och utspridd oumlver ett stoumlrre geografiskt omraringde Det aumlr aumlven i landsbygd det aumlr mest intressant med reservkraft paring grund av avsaknaden av omkopplingsmoumljligheter Det elnaumlt som slutligen valdes i samraringd med Christer Eliasson naumltplanerare paring EON Elnaumlt var ett relativt nytt kabelnaumlt i Loumlnsboda (LBA) i nordoumlstra Skaringne daumlr EON Elnaumlt har foumlrberett ett par markstationer foumlr anslutning av mobil reservkraft (Eliasson 2006) Anledningen aumlr att belastningarna aumlr relativt smaring och foumlrdelade paring flera mindre transformatorstationer med litet stoumlrre inboumlrdes avstaringnd I ett saringdant naumlt som finns i LBA fack 4 kommer vinsten att bli stor om EON Elnaumlt endast behoumlver ansluta ett mobilt elverk istaumlllet foumlr sju Foumlr det utvalda kablade elnaumltet har beraumlkningar genomfoumlrts enligt den tidigare beskrivna beraumlkningsgaringngen Fraringn Facilplus har kartan med inritade ledningar och naumltstationer haumlmtas den visas i bilaga 4 Som kan ses paring kartan aumlr detta ett glesbyggdsomraringde med lite stoumlrre avstaringnd mellan naumltstationerna I bilaga 5 visas normalkopplingsschemat foumlr LBA fack 4 som tydligare visar hur naumltstationerna aumlr foumlrbundna med varandra I bilaga 6 visas det Excel-blad daumlr alla inparametrar som maringste anges i PSSE aumlr beraumlknade och sammanstaumlllda Naumlr beraumlkningen vaumll aumlr gjord i PSSE visas alla resultaten i de schematiska filerna se bilaga 7 Beraumlkningarna aumlr gjorda baringde foumlr elnaumltet saring som det ser ut i dag men aumlven paring samma elnaumlt daring all kabel ersatts med oisolerad samt isolerad luftledning med motsvarande ledningsarea Eftersom kapacitansen per kilometer aumlr i princip lika stor foumlr baringde oisolerad och isolerad luftledning kommer dessa anses vara likvaumlrdiga naumlr det gaumlller lednings reaktiva generering Baringda fallen har samma totala ledningslaumlngd vilken aumlr 6775 meter men som har naumlmnts tidigare skiljer luftledning sig aringt jaumlmfoumlrt med kabel daring det gaumlller generering av reaktiv effekt Resultatet presenteras i bild 84 nedan

33

LBA-fack 4

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90k

Va

r Kabel

Oisolerad luftledning

Isolerad luftledning

Bild 84 Reaktivt effektuttag i LBA ndash fack 4

Som kan ses i bild 84 ovan behoumlver generatorn endast generera knappt 20 kvar om det befintliga kabelnaumltet anvaumlnds vid topplast ty Velanders metod ger topplasten Vid laringglasttillfaumlllen exempelvis sommar skulle det reaktiva effektuttaget fraringn kunderna raumlcka till att taumlcka det reaktiva oumlverskottet fraringn kabeln Daumlrmed kan det haumlnda att vid vissa lasttillfaumlllen inte aumlr moumljligt att reservkraftsmata LBA fack 4 Skulle i staumlllet kabelnaumltet ersaumlttas med ett likvaumlrdigt luftledningsnaumlt kommer generatorn behoumlva generera drygt 80 kvar Anledningen till detta aumlr som sagts och visats tidigare att en kabel genererar avsevaumlrt mycket mer reaktiv effekt aumln en luftledning Skulle kablarna generera mer reaktiv effekt aumln vad kunderna foumlrbrukar skulle anlaumlggningen inte kunna anslutas till ett mobilt reservkraftverk Hade det daumlremot funnits reservelverk i laumlmplig storlek paring marknaden som hade kunnat undermagnetiseras och daumlr med att ta hand om det reaktiva oumlverskott som skapats av kablarna hade situationen varit en annan Som situationen aumlr i dag maringste en viss foumlrsiktighet tillaumlmpas daring lasten aumlr liten och oumlverfoumlringsstraumlckan aumlr lite laumlngre i ett kablat mellanspaumlnningsnaumltet Skulle daumlremot elnaumltet i LBA - fack 4 varit ett luftledningsnaumlt hade inte denna begraumlnsning funnits Sammanfattningsvis kan det i detta fall konstateras att det kablade elnaumltet aumlr att foumlredra framfoumlr mot luftledningsalternativet Laumlgre braumlnslekonsumtion samt moumljlighet till ett houmlgre aktivt effektuttag aumlr naringgra av foumlrdelarna

34

9 Ekonomisk jaumlmfoumlrelse Foumlr att faring en indikation paring hur det ekonomiska utslaget kommer att se ut daring ett mellanspaumlnningsnaumltet anvaumlnds foumlr oumlverfoumlring av reservkraft har ett raumlkneexempel staumlllts upp i det tidigare anvaumlnda elnaumltet LBA-fack 4 I exemplet har sju olika fall jaumlmfoumlrts med varandra dessa aumlr

bull Oisolerad luftledning utan reservkraft bull Oisolerad luftledning med reservkraft bull Isolerad luftledning utan reservkraft bull Isolerad luftledning med reservkraft bull Kabel utan reservkraft bull Kabel med reservkraft bull Befintlig luftledning som senare ersaumltts med kabel med reservkraft

Nedan visas en foumlrklaring till de parametrar som finns med i raumlkneexemplet Dessa aumlr uppdelade i fasta respektive roumlrliga kostnader vilka summeras ihop foumlr respektive fall De fasta kostnaderna aumlr summan av de aringrliga kapital- och underharingllskostnaderna medan de roumlrliga kostnaderna aumlr kostnader foumlr reservkraft samt avbrottsersaumlttning Dessa aumlr direkt beroende av det aktuella elnaumltets avbrotts- respektive felfrekvens I denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse har alla administrativa kostnader foumlrsummats och ingen haumlnsyn har tagits till hur varumaumlrket skadas av t ex laringnga elavbrott

91 Foumlrklaring till den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen

911 Fasta kostnader

Investeringskostnad per km Investeringskostnaden avser endast mellanspaumlnningsnaumltet vilken varierar mellan olika ledningstyper Kostnaderna aumlr haumlmtade ifraringn EBR (P1) 2006 I det verkliga elnaumltet (LBA) minskar ledningsarean laumlngre ut vilket det inte kommer tas naringgon haumlnsyn till i den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen daumlr samma area har anvaumlnts till hela straumlckan Anledningen till detta aumlr att kostnaden foumlr att garing upp eller ner ett steg i area foumlr respektive ledningstyp aumlr relativt liten Alla beraumlkningar har daumlrfoumlr gjorts foumlr en representativ ledningsarea 95 mm2 Total investeringskostnad Denna visar den totala investeringskostnaden foumlr hela ledningsstraumlckan det vill saumlga kostnaden per kilometer ledning garingnger det verkliga elnaumltets laumlngd (LBA) Kapitalkostnad Investeringskostnaden som goumlrs i ett elnaumlt genererar en kostnad foumlr det kapital som aumlr investerat EON Elnaumlt tillaumlmpar en kalkylraumlnta paring 8 procent

35

Aringrlig kostnad EON Elnaumlt skriver av sina anlaumlggningar paring 40 aringr vilket ger en aringrlig kostnad genom att dela investeringskostnaden med avskrivningstiden Underharingllskostnad Underharingllskostnaden foumlr baringde oisolerad - och isolerad luftledning aumlr satt till 2 procent av investeringskostanden Foumlr jordkabel aumlr den satt till 02 procent Summa fast aringrlig kostnad Denna kostnad visar vad den aringrliga fasta kostnaden kommer vara foumlr ett elnaumlt Denna inkluderar saringledes enbart avskrivningar och underharingllskostnader

912 Roumlrliga kostnader

Avbrottsfrekvens Denna beskriver hur maringnga avbrott en viss ledningstyp har per aringr och per 100 km ledning Foumlr oisolerad luftledning aumlr antalet fel uppdelat i kvarstaringende- respektive oumlvergaringende fel Kvarstaringende fel betyder att felet maringste aringtgaumlrdas fysiskt och behoumlver sektioneras bort foumlr reparation De kvarstaringende felen aumlr 2 stycken per aringr och 100 km ledning (Roos 2005) Oumlvergaringende fel kan exempelvis vara en aringterinkoppling som orsakats av ett traumld som stoumltt till en ledning vid blaringsigt vaumlder Eftersom de oumlvergaringende felen aumlr kortvariga kommer det aldrig bli aktuellt att ansluta reservkraft i samband med dessa fel Daumlrmed tas dessa fel inte med i avbrottsfrekvensen Foumlr isolerad luftledning har de kvarstaringende felen satts till tvaring tredjedelar av avbrottsfrekvensen foumlr oisolerad luftledning (Kristiansson 2006) Foumlr kabel aumlr antalet fel uppdelade i inre fel i kabeln t ex treeing och fel som aumlr orsakade paring grund av yttre aringverkan t ex graumlvskador Eftersom baringda typerna av fel kommer resultera i ett avbrott i elleveransen summeras dessa till en gemensam avbrottsfrekvens foumlr kabel Inre fel aumlr satt till 02 och yttre fel aumlr satt 04 vilket betyder att den gemensamma avbrottsfrekvensen aumlr satt till 06 fel per aringr och 100 km kabel (Roos 2005) Felfrekvens Felfrekvensen aumlr framtagen paring foumlljande saumltt samtliga kunder som drabbats av mellanspaumlnningsfel laumlngre aumln tre minuter hos Svensk Energis medlemsfoumlretag dvs DARWin rapporterade under 2004 har tagits fram Av dessa har 75 procent ansetts kunna haumlnfoumlras till landsbygdselnaumlt Ur denna aringterstaringende stora volym har de mellanspaumlnningsfel som orsakat utebliven elleverans i tidsintervallen 12-lt24 samt gt=24 timmar sorterats ut Antalet fel som oumlverstiger 24 timmar oavsett laumlngd aumlr saring faring att de har summerats i en enda grupp Genom att dividera summan utsorterade fel med samtliga fel erharinglls felfrekvensen foumlr respektive tidsintervall Som kan ses i raumlkneexemplet i bilaga 8 aumlr dessa mycket smaring

36

Avbrottsersaumlttning Avbrottskostnaden foumlr respektive tidsintervall aumlr tagen fraringn den tabell 21 i denna rapport Foumlr att baumlttre avspegla den verkliga bilden i LBA fack 4 har 50 av de 60 kunderna placerats i kategorin smaringhus 16 A och resterande 10 kunder i gruppen smaringhus 20 A Driftkostnad reservelverk och fast kostnad elverk Dessa kostnader aumlr tagna fraringn EON Elnaumlts egen utredning om reservkraftberedskap (NUT 051016-001) Baringda kostnadsposterna avser hyra av reservelverk som ansluts paring traditionellt saumltt det vill saumlga ett reservelverk till varje naumltstation I denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse har driftkostnaden antagits vara den samma daring ett mobilt reservkraftverk anvaumlnds och elenergin oumlverfoumlrs i mellanspaumlnningsnaumltet Den fasta kostnaden antas daumlremot vara en femtedel saring stor daring ett reservelverk i snitt antas kunna foumlrsoumlrja fem naumltstationer daring elenergin oumlverfoumlrs i mellanspaumlnningsnaumltet Drifttimmar felkategori Drifttimmarna avser de antal timmar som reservelverken aumlr i drift vid respektive felkategori Dessa drifttimmar aumlr uppskattade till en genomsnittligt rimlig tidsperiod Uppskattningen aumlr gjord saring att reservelverket har anslutits och boumlrjat leverera elenergi i snitt tvaring till fyra timmar innan naringgon kund har varit spaumlnningsloumls i 12 timmar Naumlr vaumll kunderna faringtt tillbaka elleveransen med hjaumllp av ett reservkraftverk kommer inte det skadade elnaumltet behoumlva aringterstaumlllas i funktionsdugligt skick snarast moumljligt Kopplas daumlremot inte ett reservelverk in och aringterupptar elleveransen maringste elnaumltet aringterstaumlllas till funktionsdugligt skick snarast Daumlrmed antas det att tiden foumlr aringterstaumlllning kommer vara laumlngre om inte ett reservkraftverk ansluts Paring grund av ovanstaringende resonemang anses reservelverkets drifttid i snitt vara laumlngre aumln den avbrottstid som farings om inte reservelverket anslutits Drifttimmarna aumlr bestaumlmda saring att reservelverket i snitt boumlrjar leverera elenergi 9 timmar efter felet uppkom och aumlr daumlrefter i drift hela tidsperioden i respektive felfrekvens det vill saumlga efter 12 respektive 24 timmar Antal fel per aringr som oumlverstiger 12 h i LBA - fack 4 Denna aumlr beraumlknad paring foumlljande saumltt

( )2412100

FFLL

AF +sdotsdot

aringr

st (91)

daumlr AF Avbrottsfrekvensen foumlr luftledning respektive kabel (st100kmaringr) LL Ledningslaumlngden avser LBA - fack 4 (km) F12 Felfrekvensen efter 12 h vid mellanspaumlnningsfel enligt Darwin

driftstoumlrningsstatistik 2004 Svensk Energi F24 Felfrekvensen efter 24 h vid mellanspaumlnningsfel enligt Darwin

driftstoumlrningsstatistik 2004 Svensk Energi

37

Avbrottskostnad Avbrottskostnaden avser den kostnad som uppstaringr pga fel i mellanspaumlnningsnaumltet varje aringr I alternativet utan reservkraft uppstaringr kostnaden genom avbrottsersaumlttning till de kunder som drabbats av elavbrott laumlngre aumln 12 timmar I alternativet med reservkraft uppstaringr kostnaden genom att reservkraft installeras och samtliga kunder aringterfaringr elleveransen Reservkraften som installeras har som sagts tidigare en fast och en roumlrlig kostand Avbrottskostnaden beraumlknas enligt nedan Utan reservelverk

( ) AKAFAFLL

AF sdotsdot+sdotsdotsdot 24241212100

(kraringr) (92)

Med reservelverk

( )

AKFKFFLL

AF

AKDKDTFDTFLL

AF

sdotsdot+sdotsdot

+sdotsdotsdot+sdotsdotsdot

)2412(100

24241212100 (kraringr) (93)

daumlr A12 avbrottskostnaden i LBA efter 12 h (kr) A24 avbrottskostnaden i LBA efter 24 h (kr) DK driftkostnad reservelverk (krh) AK antalet kunder i LBA (st) FK fast kostnad foumlr reservelverk per kund (kr) DT drifttid foumlr reservkraftverken (h)

913 Summa kostnader per aringr Denna kostnad aumlr framtagen genom att kostnaderna foumlr den fasta- och roumlrliga delen summerats Resultatet visar vilket av alternativen som aumlr det mest ekonomiskt gynnsamma

92 Resultat

Sjaumllva beraumlkningen aumlr gjord i Excel och visas i bilaga 8 I tabell 91 nedan visas en sammanstaumlllning av de fasta roumlrliga samt summa kostnader ifraringn den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen Beraumlkningen aumlr gjord foumlr sju stycken olika fall

1 Nybyggnation av oisolerad luftledning utan anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

2 Nybyggnation av oisolerad luftledning med anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

3 Nybyggnation av isolerad luftledning utan anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

4 Nybyggnation av isolerad luftledning med anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

38

5 Nybyggnation av jordkabelanlaumlggning utan anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

6 Nybyggnation av jordkabelanlaumlggning med anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

7 Befintlig avskriven luftledning staringr kvar 20 aringr foumlr att sedan ersaumlttas med jordkabel I detta fall foumlrlaumlngs avskrivningstiden med 20 aringr i foumlrharingllande till de sex tidigare fallen Reservkraft anvaumlnds vid oplanerade elavbrott under hela perioden

Tabell 91 Kostnadsjaumlmfoumlrelse Fasta kostnader

(kraringr)

Roumlrliga kostnader

(kraringr)

Summa kostnader

(kraringr)

Fall 1 54 200 2 54 202 Fall 2 54 200 5 54 205 Fall 3 64 300 2 64 302 Fall 4 64 300 4 64 304 Fall 5 48 400 1 48 401 Fall 6 48 400 2 48 402 Fall 7 39 900 3 39 903 Som kan ses i tabell 91 ovan aumlr de fasta kostnaderna avsevaumlrt mycket stoumlrre aumln de roumlrliga Anledningen till detta aumlr att andelen elavbrott som oumlverstiger 12 timmar aumlr utslaget paring 75 procent av alla elavbrott vilka daring blir vaumlldigt faring och orsakar daumlrmed smaring kostnader totalt sett Som kan ses i den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen aumlr det i dagslaumlget inte loumlnsamt i naringgot av fallen att anvaumlnda reservkraft vid oplanerade elavbrott Det ska dock poaumlngteras att efter 1 januari 2011 aumlr det inte laumlngre tillaringtet att oplanerade elavbrott oumlverstiger 24 timmar Landets naumltaumlgare kommer daring inte kunna jaumlmfoumlra kostnader foumlr t ex reservkraft med kostnader foumlr avbrottsersaumlttning De kommer istaumlllet att bli tvungna att hitta loumlsningar som undviker dessa laringngvariga elavbrott Reservkraft i mellanspaumlnningsnaumlt erbjuder en saringdan loumlsning Som kan ses i denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse aumlr det mest loumlnsamt att laringta befintlig avskriven luftledning staring kvar 20 aringr som sedan ersaumltts med kabel foumlljt av att direkt ersaumltta samma luftledning med kabel Baringda dessa alternativ foumlrutsaumltter att ledningen aumlr framdragen saring att det paring ett enkelt saumltt garingr att foumlrlaumlgga kabeln i marken Om inte saring aumlr fallet kommer detta kostnadsbilden se annorlunda ut Med denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse kan det till sist konstateras att det kommer bli dyrare att ansluta reservkraft till de kunder som drabbas av elavbrott laumlngre aumln 12 timmar aumln att betala ut avbrottsersaumlttning fram t o m 1 januari 2011 foumlr exemplet LBA fack 4

39

10 Slutsatser

101 Slutsatser

Innan ett mobilt reservkraftverk ansluts till ett lansbyggdselnaumlt aumlr det viktigt att kaumlnna till hur stor den reaktiva genereringen fraringn det aktuella elnaumltet aumlr Hur stort det reaktiva bidraget aumlr beror paring hur stor den kapacitiva genereringen aumlr i elnaumltet Denna aumlr framfoumlrallt beroende av kabelnaumltets laumlngd desto laumlngre ju stoumlrre blir den kapacitiva genereringen Skillnaden mellan luftledning och kabel aumlr i dessa sammanhang stora och det maringste tas i beaktande innan ett mobilt reservkraftverk ansluts En kabel genererar avsevaumlrt mycket mer reaktiv effekt aumln en luftledning oavsett om luftledningen aumlr isolerad eller inte Problemet som kan uppstaring i ett kabelnaumlt aumlr att kablarna genererar mer reaktiv effekt aumln vad de anslutna kunderna foumlrbrukar Detta aumlr inget problem saring laumlnge det finns ett oumlverliggande elnaumlt som kan ta hand om det reaktiva oumlverskottet Naumlr det oumlverliggande naumltet kopplas bort och ett mobilt reservkraftverk ansluts maringste detta ensamt kunna ta hand om ett eventuellt reaktivt oumlverskott Reservkraftverk som klarar att absorbera reaktiv effekt finns inte paring marknaden i dag Daumlrmed kommer inte ett mobilt reservkraftverk att kunna anslutas till ett elnaumlt som genererar mer reaktiv effekt aumln vad de anslutna kunderna foumlrbrukar Denna risk finns enbart i kablade elnaumlt daumlr oumlverfoumlringsstraumlckan aumlr laringng och lasten relativt laringg Det aumlr svaringrt att ange naringgon generell laumlngdbegraumlnsning men aumlr lasten saring laringg som 50 kW med effektfaktorn 085 kommer den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan vara mindre aumln tre kilometer Enligt den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen som aumlr gjord i rapporten kan det konstateras att det i-dagslaumlget aldrig aumlr loumlnsamt att ansluta reservkraftverk vid ett elavbrott i LBA fack 4 Anledning till detta aumlr att den avbrottsersaumlttningen som kunder har raumltt till som varit drabbade av ett elavbrott laumlngre aumln 12 timmar aumlr laumlgre aumln den kostnad som uppstaringr daring mobila reservelverk ansluts i vaumlntan paring att felet ska bli aringtgaumlrdat Fraringn och med den 1 januari 2011 kommer det dock inte vara tillaringtet att oplanerade elavbrott aumlr laumlngre aumln 24 timmar vilket goumlr att naumltaumlgarna senast vid denna tidpunkt maringste se till att dessa laringngvariga elavbrott undviks Detta goumlr att oumlverfoumlring av mobilreservkraft i mellanspaumlnningsnaumltet kan komma bli en intressant och anvaumlndbar teknik de naumlrmsta aringren foumlr landets alla naumltaumlgare Sammanfattningsvis kan slutsatserna sammanfattas i ett antal punkter

bull Laringnga kabellaumlngder tillsammans med relativt smaring effektuttag kan generera ett oumlverskott av reaktiv effekt

bull Det finns idag inget reservkraftverk paring marknaden som kan absorbera reaktiv effekt vilket kan komma att begraumlnsa den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan

bull Fram till och med den 1 januari 2011 aumlr det troligen inte loumlnsamt att ansluta reservkraft vid ett elavbrott

bull Fraringn och med den 1 januari 2011 kommer det inte laumlngre vara tillaringtet att oplanerade elavbrott oumlverstiger 24 timmar

40

bull Oumlverfoumlring av reservkraft i mellanspaumlnningsnaumltet kan komma bli en intressant och anvaumlndbar teknik i farmtiden

102 Fortsatt arbete

I denna rapport har det foumlrutsatts att selektiviteten och utloumlsningsvillkor i elnaumlten fungerar paring avsett vis Fortsatta studier inom detta omraringde kan vara att laumlgga in fel paring olika platser i det elnaumltet som ansluts till ett mobilt reservkraftsaggregat och paring saring vis kontrollera att utloumlsningsvillkor och selektivitet fungerar paring ett tillfredstaumlllande sett I denna rapport aumlr grundtanken att ett enda mobilt reservkraftverk ska foumlrsoumlrja en mindre grupp naumltstationer vid ett elavbrott En intressant utveckling skulle vara att titta paring hur olika kraftslag som t ex mobil reservkraft tillsammans med smaringskalig vindkraft skulle kunna samverka En samverkan mellan olika kraftslag skulle med stor sannolikhet skapa nya foumlrutsaumlttningar foumlr smaringskalig ouml-drift Ytterligare fraringgestaumlllningar som skulle behoumlva utredas aumlr hur elkvaliteacuten paringverkas i ett ouml-driftsnaumlt Haumlr skulle det vara intressant att se hur olika typer av kraftkaumlllor enskilt paringverkar elkvaliteacuten samt hur flera kraftkaumlllor som samverkar paringverkar elkvaliteacuten Naumlr mobila reservelverk ansluts i en naumltstation foumlr t ex underharingllsaringtgaumlrder goumlrs detta i princip uteslutande genom att spaumlnningen bryts under in- och urkopplingstiden Detta genererar tvaring planerade elavbrott som maringste aviseras till alla beroumlrda kunder Dessa planerade elavbrott skulle kunna undvikas om en fasningsutrustning anvaumlnts vid inkopplingen Paring detta saumltt skulle landets alla naumltaumlgare paring ett enkelt saumltt kunna goumlra t ex underharingllaringtgaumlrder utan att naringgra kunder behoumlver drabbas av elavbrott Detta aumlr ett omraringde som kaumlnns viktigt och borde utredas Vad som aumlven aumlr av intresse foumlr framtiden aumlr att ta fram riktlinjer foumlr hur mobil reservkraft i mellanspaumlnningsnaumlt ska hanteras Naringgon form av regelverk som branschen kan ta till sig och arbeta efter hade underlaumlttat anvaumlndandet inom detta omraringde

41

11 Referenser [1] Alfredsson Alf Cronqvist Anders (1996) ElkrafthandbokenElmaskiner [2] Andersson Leif Blomqvist Hans (1997) Elkraftsystem del 1 [3] Birkouml Thomas (2005) bilder paring olika typer av luftledning

httpwwwsofnetorgindexasplev=2593amptyp=1 adressen kontrollerad 2006-07-10

[4] Elektroskandia (2006) Bild paring en 3-ledare mellanspaumlnnings kabel

httpwwwelektroskandiasecatalogaspxcid=70amphid=969ampuid=4710amppid=21518pnlPDetails adressen kontrollerad 2006-07-10

[5] Elforsk (1995) EBR Mobila Reservkraftverk utgiven av Elforsk [6] Eliasson Christer (2006) EON Elnaumlt Sverige AB Lokalnaumltsplanerare

personligt samtal 2006-06-28 [7] Energimarknadsinspektionen (2006) Naumltanslutningar och avgifter

httpwwwenergimarknadsinspektionensetemplatesPage____44aspx adressen kontrollerad 2006-07-11

[8] Energimyndigheten (2005) Utveckling av naumltpriser 1 jan 1997 - 1 jan 2005

Publikationen tillgaumlnglig paring httpwwwstemseWEBSTEMEx01SwensfPageGenerator01OpenAgentampSearchType=2ampAll=True adressen kontrollerad 2006-08-02

[9] GENETECH (2006) Bild paring reservelverk

httpwwwgenetechseseprodmobilahtml adressen kontrollerad 2006-08-01

[10] Hagelin Carl-Goumlran (2006) ABB Reservkraft Vaumlsterarings personligt samtal

2006-07-25 [11] Hjalmar Peter (2005) Utredning om mobil reservkraft EON Elnaumlt

NUT-050524-021

42

[12] Johansson Jonas (2006) PhD Student IEA Lunds Tekniska Houmlgskola personligt samtal 2006-11-09

[13] Kristiansson Gert (2006) delprocessledare foumlr anlaumlggningsprojekt paring EON

Elnaumlt [14] Krynell Julius (2006) Reservkraftsansvarig EON Elnaumlt Sverige AB

personligt samtal 2006-08-11 [15] Lindahl Sture (2006) Professor IEA Lunds Tekniska Houmlgskola personligt

samtal 2006-11-09 [16] Melin Ulf (2006) EON Elnaumlt Sverige AB Kundansvarig paring

marknadsenheten personligt samtal 2006-08-18 [17] Onninens produktkatalog 2006) finns tillgaumlnglig paring

httpwwwonninensedownload184218cb10a83f43c2780001132Flik_2_Elnatsmaterielpdf adress kontrollerad 2006-08-15

[18] Petterson Aringke- Blomqvist Hans (1986) Elkraft teknisk handbok del 1

Allmaumln del [19] Regeringskansliet (2006) Nya regler om leveranssaumlkra elnaumlt

httpwwwregeringensesbd108a57260 adress kontrollerad 2006-06-08 [20] Roos Fredrik (2005) lic-avhandling Electricity Supply Reliability [21] Samuelsson Olof (2006) Docent IEA Lunds Tekniska Houmlgskola personligt

samtal 2006-08-23 [22] SCB (2002) Energiundersoumlkning foumlr jordbruket avseende 2002

httpw36scbsestatistikOVOV0020_dokumentEnergiundersokning_2002doc adress kontrollerad 2006-07-04

[23] Siemens PTI (2006) Information om PSSE

httpwwwpti-uscomptisoftwarepsseindexcfm adressen kontrollerad 2006-07-20

43

[24] Statens energimyndighet (2005) Erfarenheter efter Gudrun - Reservkraft prioritering och ouml-drift med reservkraft ER 200532 Publikationen finns tillgaumlnglig paring httpwwwstemseWEBSTEMEx01SwensfPageGenerator01OpenAgentampSearchType=2ampFuncParm1=11ampFuncParm2=1ampSearchString=gudrunampSearchStringFromDate=ampSearchStringToDate=ampAll=True adressen kontrollerad 2006-08-02

[25] Stenborg Bertil (1997) Elkraftsystem del 1 [26] Svenska Kraftnaumlt (2005a) Svenska Kraftnaumlts verksamhet

httpwwwsvksewebPageaspxid=2221 adress kontrollerad 2006-06-07 [27] Svenska Kraftnaumlt (2005b) Svenska Kraftnaumlts aringrsredovisning 2005

httpwwwsvksewebPageaspxid=5242 adress kontrollerad 2006-08-11

44

12 Appendix Bilaga 1 Eon elnaumlts indelning av olika kundkategorier med avseende paring Velanderkonstanter och effektfaktor Bilaga 2 Matlabkod som anvaumlnts till raumlkneexemplet vid jaumlmfoumlrelsen mellan luftledning och kabel Bilaga 3 Beraumlkning av inparametrar till PSSE foumlr det generella naumltet Bilaga 4 Geografiskt karta oumlver LBA fack 4 haumlmtade fraringn Facilplus Bilaga 5 Normalkopplingsschema LBA fack 4 Bilaga 6 Beraumlkning av inparametrar till PSSE foumlr det verkliga naumltet Bilaga 7 Resultaten fraringn beroumlkningen i det verkliga naumltet visat i en schemarisk bild Bilaga 8 Beraumlkningar gjorda foumlr den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen Bilaga 9 Tabell oumlver ABBs standardtransformatorer

V elander-konstant k1

V elander-kons tant k2

Foumlrbruknings-staumllletyp

U ppvaumlrm nings-kod

T ext D C O N ST1 D C O N ST2

C O SFI

B lank t O ALLM AumlN KU R VA 0000286 00133 09Industri ED M IN D R E IN DU STR IER M ED ELVAumlR M E 0000368 00497 092Industri EVL M IN D R E IN DU STR IER M ED ELVAumlR M E 0000368 00497 092Industri O M IN D R E IN DU STR IER U TAN ELVAumlR M E 000029 01017 085Industri U E M IN D R E IN DU STR IER U TAN ELVAumlR M E 000029 01017 085Industri VPA M IN D R E IN DU STR IER U TAN ELVAumlR M E 000029 01017 085Industri VPE M IN D R E IN DU STR IER M ED ELVAumlR M E 0000368 00497 092JO R D BR U K ED LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K EO LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K EVL LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K O LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K U E LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K VPA LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K VPE LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K VPJ LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09LG H M EO FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097LG H M U E FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093SH ED D IR EKTEL AumlLD R E AumlN ELAK 0000308 00111 098SH EO D IR EKTEL ELAK 0000408 00126 098SH EVL ELPAN N A KO N VER TER IN G 0000319 00187 096SH U E T YPKU R VO R R EN H U SH AringLLSEL 0000286 00133 09SH VPA VAumlR M EPU M P -FR AringN LU FT (V ID LAringG A T EM P N YT TJAS EJ ELVAumlR M E) 0000384 00164 093SH VPE VAumlR M EPU M P -U TELU FT M ED ELV (V ID LAringG A TEM P N YTT JAS ELVAumlR M E) 0000536 00161 097SH VPJ VAumlR M EPU M P - YTJO R D (O M VP EJ KLAR AR VAumlR M EN N YT TJAS EJ ELVAumlR M E) 0000314 00144 093Ouml VR ED O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - M ED ELVAumlR M E 0000402 00286 096Ouml VR EVL O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09Ouml VR O O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09Ouml VR U E O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09Ouml VR VPA O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09FAST Blank t ALLM AumlN KU R VA 0000286 00133 09FAST ED FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097FAST EO FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097FAST EVL FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097FAST O FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST O FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST U E FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST VPA FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST VPE FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097

I SAP IS-U

Bilaga 1 Indelning av kundkategorier

Bilaga 1 forts Velander-konstant k1

Velander-konstant k2

Foumlrbruknings-staumllletyp

Uppvaumlrmnings-kod

Text DCONST1 DCONST2

COSFI

FAST VPJ FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093KOLL Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09KOLL ED FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL EO FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL EVL FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL UE FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093KOLL VPA FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093KOLL VPE FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL VPJ FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093GBEL Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09OMAumlT Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09MAST Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09TILLF Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09TILLF ED DIREKTEL AumlLDRE AumlN ELAK 0000308 00111 098TILLF EO ELPANNA KONVERTERING 0000319 00187 096TILLF EVL ELPANNA KONVERTERING 0000319 00187 096TILLF O TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF UE TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF VPA TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF VPE TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF VPJ TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09HAND ED KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND EO KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND EVL KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND O KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND UE KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND VPA KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND VPE KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND VPJ KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09FH ED SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH EO SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH EVL SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH O SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH UE SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH VPA SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH VPE SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH VPJ SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098

I SAP IS-U

Bilaga 2 Matlabkod kabel u=11000 Langd=10 area=95 L=031 induktans [mHkm] fi=318 cos fi=085 ra=28264 resistiviteten i msp-kablen (AL) [ohmmm^2km] C=03310^-6kapacitansen i en 95mm^2 12 kV kabel Ericssons kabelhandbok R=(raarea)Langd ledar resistansen i punkten [ohm] Ericssons kabelhandbok XL=2pi50L10^-3Langd induktiva reaktansen i punkten [ohmkm] Ericssons kabelhandbok Qc2=2pi50(C2)u^2Langd kapacitansen som skapas i halva msp-kabeln [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 30 P=(5010^3) Aktivt effekt i punkten 5 [W] S=Pcos((fipi)180)skenbar effekt i punkten 5 [VA] Q=(S^2-P^2)^(12)reaktiv effekt i punkten 5 [VAr] Pf=R(Pu)^2+R((Q-Qc2)u)^2 Foumlrlust av aktiv effekt i hsp-kabel [W] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 31 Qf=XL(Pu)^2+XL((Q-Qc2)u)^2-(2Qc2) Foumlrlust av reaktiv effekt i msp-kabel [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 33 QnettoKabel=Q+Qf Luftledning Lluft=1085 XLluft=2pi50Lluft10^-3Langd Cluft=000910^-6 Qc2luft=2pi50(Cluft2)u^2Langd kapcitansen som skapas i halva hsp-luftledningen [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 30 PfLuft=R(Pu)^2+R((Q-Qc2luft)u)^2 Foumlrlust av aktiv effekt i hsp-kabel [W] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 31 QfLuft=XLluft(Pu)^2+XLluft((Q-Qc2luft)u)^2-(2Qc2luft) Foumlrlust av reaktiv effekt i hsp-kabel [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 33 QnettoLuft=Q+QfLuft

Ubas (kV) 11Sbas (MVA) 10

Kabel AXKJ 39525

Laumlngd=2 km Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 2 064 031 0194779 00000003 00001885 00528926 00160974 00022808

Laumlngd=4 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 4 128 031 0389557 00000003 0000377 01057851 00321948 00045616

Laumlngd=6 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 6 192 031 0584336 00000003 00005655 01586777 00482923 00068424

Laumlngd=8 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 8 256 031 0779115 00000003 0000754 02115702 00643897 00091232

Laumlngd=10 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 10 32 031 0973894 00000003 00009425 02644628 00804871 0011404

Luftledning FeAl 99

Laumlngd=2 km Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 2 0672 1126 0707487 61E-09 3833E-06 00555372 005847 4638E-05

Laumlngd=4 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 4 1344 1126 1414973 61E-09 7665E-06 01110744 01169399 9275E-05

Laumlngd=6 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 6 2016 1126 212246 61E-09 115E-05 01666116 01754099 00001391

Laumlngd=8 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 8 2688 1126 2829947 61E-09 1533E-05 02221488 02338799 00001855

Laumlngd=10 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 10 336 1126 3537433 61E-09 1916E-05 0277686 02923499 00002319

Bilaga 3 Generellt naumlt

Bilaga 3 forts

Transformatorer

Maumlrkeffekt (MVA) Kopplingsart Maumlrksp (kV) er () ex () ez () R (ohm) X (ohm) R (pu) X (pu)

1 [MATSTAT_LSP04200] 2 [MATSTAT_MSP11000] 08 Dyn 11 11 0 52 52 0 7865 0 0653 [MOTSTAT_MSP11000] 4 [MOTSTAT_LSP04200] 02 Dyn 11 11 0 38 38 0 2299 0 19

Belastningar

P (MW) Q (Mvar) (effekfaktor = 085) Detta aumlr baumlsta scenario005 003101 0062015 0093

Bilaga 4 Geografisk karta oumlver LBA fack 4 haumlmtad fraringn Facilplus

Naumltstationer kopplade till mobilt reservkraftverk

500 m

Foumlrdelningsstation (LBA)

Placering och anslutning av mobilt reservelverk

Bilaga 5 Normalkopplingsschema LBA fack 4

Bilaga 6 Verkligt naumlt

Ubas (kV) 11Sbas (MVA) 10

Ledningar (kabel) En-ledare triangel

Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [LBA-097_MSP 11000] 3 [LBA-049_MSP 11000] AXCEL 39525 202 06464 031 01967265 00000003 0000190381 00534215 00162584 0002303604 3 [LBA-049_MSP 11000] 4 [LBA-050_MSP 11000] AXCEL 39525 183 05856 031 01782226 00000003 0000172473 00483967 00147291 0002086929 4 [LBA-050_MSP 11000] 5 [LBA-070_MSP 11000] AXCEL 32510 076 0912 038 00907292 000000019 453646E-05 00753719 00074983 0000548912 5 [LBA-070_MSP 11000] 6 [LBA-093_MSP 11000] AXCEL 15016 0745 0477545 041 00959599 000000023 538312E-05 00394665 00079306 0000651357 6 [LBA-093_MSP 11000] 7 [LBA-098_MAP 11000] AXCEL 32510 076 0912 038 00907292 000000019 453646E-05 00753719 00074983 0000548912 7 [LBA-098_MAP 11000] 8 [LBA-053_MSP 11000] AXCEL 32510 066 0792 038 00787911 000000019 393956E-05 00654545 00065117 0000476686

6775

LBA -Fack 4 Luftledning

Ledningar (Luftldning) Fasplacering horisontell

Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu) 2 [LBA-097_MSP 11000] 3 [LBA-049_MSP 11000] FeAl 99 202 067872 1126 07145615 61E-09 387107E-06 00560926 00590547 4684E-05 3 [LBA-049_MSP 11000] 4 [LBA-050_MSP 11000] FeAl 99 183 061488 1126 06473503 61E-09 350696E-06 00508165 00535 424342E-05 4 [LBA-050_MSP 11000] 5 [LBA-070_MSP 11000] FeAl 31 076 08132 1173 02800667 61E-09 145644E-06 00672066 0023146 17623E-05 5 [LBA-070_MSP 11000] 6 [LBA-093_MSP 11000] FeAl 49 0745 049915 1173 02745391 61E-09 14277E-06 00412521 00226892 172751E-05 6 [LBA-093_MSP 11000] 7 [LBA-098_MAP 11000] FeAl 31 076 08132 1173 02800667 61E-09 145644E-06 00672066 0023146 17623E-05 7 [LBA-098_MAP 11000] 8 [LBA-053_MSP 11000] FeAl 31 066 07062 1173 02432158 61E-09 126481E-06 00583636 00201005 153041E-05

6775

Bilaga 6 forts

Transformatorer

Maumlrkeffekt (MVA) Kopplingsart Maumlrksp (kV) er () ex () ez () R (ohm) X (ohm) R (pu) X (pu)

1 [LBA-097_LSP 04200] 2 [LBA-097_MSP 11000] 0315 Dyn 11 11 114 412 4274809937 438 1583 036 131 3 [LBA-049_MSP 11000] 301 [LBA-049_LSP 04200] 01 Dyn 11 11 145 373 4001924537 17545 45133 145 373 4 [LBA-050_MSP 11000] 401 [LBA-050_LSP 04000] 02 Dyn 11 11 13 378 3997299088 7865 22869 065 189 5 [LBA-070_MSP 11000] 501 [LBA-070_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 6 [LBA-093_MSP 11000] 601 [LBA-093_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 7 [LBA-098_MAP 11000] 701 [LBA-098_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 8 [LBA-053_MSP 11000] 801 [LBA-053_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668

Belastningar

P (MW) Q (Mvar) Antal kunder (st)

LBA-097 00108 00044 6LBA-049 00497 0025 14LBA-050 00587 00232 15LBA-070 00356 00103 7LBA-093 00061 00029 2LBA-098 00127 00036 7LBA-053 00299 00063 9

Totalt 02035 00757 60

Bilaga 7 Resultaten fraringn det verkliga elnaumltet

Bilaga 7 forts

Laumlngd LBA (km) 667 Avskrivningstid led (aringr) 40 Avskrivningstid ledning (aringr) 60Antal kunder (st) 60

Luftledning (blank) Luftledning (belagd) KabelUtan reservkraft Med reservkraft Utan reservkraft Med reservkraft Utan reservkraft Med reservkraft Luft 20aringr+ kabel 40 aringr

Fasta kostnader

Investeringskostnad per km (krkm) (mellanspaumlnningsnaumltet) 173000 173000 205000 205000 250000 250000 250000Total investeringskostnad (kr) 1153910 1153910 1367350 1367350 1667500 1667500 1667500Kapitalkostnad 8 92313 92313 109388 109388 133400 133400 133400Aringrlig kostnad (kr) 31156 31156 36918 36918 45023 45023 30015

Underharingllskostnad (kraringr) 230782 230782 27347 27347 3335 3335 9916

Summa fast aringrlig kostnad (kraringr) 54234 54234 64265 64265 48358 48358 39931

Roumlrliga kostnader Avbrottsfrekvens (antal fel(100 km aringr)) 2 2 1333333333 1333333333 06 06 1066666667

F 12 (felfrekvens efter 12 timmar) 0000162 0000162 0000162 0000162F 24 (felfrekvens efter 24 timmar) 0000083 0000083 0000083 0000083F 48 (felfrekvens efter 48 timmar) 0000000 0000000 0000000 0000000F 72 (felfrekvens efter 72 timmar) 0000000 0000000 0000000 0000000

Avbrottsersaumlttning efter 12 timmar (krkund) 800 800 800 800Avbrottsersaumlttning efter 24 timmar (krkund) 1765 1765 1765 1765Avbrottsersaumlttning efter 48 timmar (krkund) 2719 2719 2719 2719Avbrottsersaumlttning efter 72 timmar (krkund) 4007 4007 4007 4007

Driftskostnad reservelverktimme och kund (krh) 625 625 625 625Fast kostnad elverk (transport osv) (krkund) 1320 1320 1320 1320

Drift timmar felkategori F 12 (h) 15 15 15 15Drift timmar felkategori F 24 (h) 36 36 36 36Drift timmar felkategori F 48 (h) 60 60 60 60Drift timmar felkategori F 72 (h) 100 100 100 100

Antalet fel per aringr som oumlverstiger 12 h i LBA-fack 4 (staringr) 000003 000002 000001Avbrottskostnad (kraringr) 221 531 148 354 066 223 283

Summa kostnader per aringr (kraringr) 5423598 5423908 6426693 6426899 4835816 4835973 3993390

Bilaga 8 Ekonomi

Bilaga 8 forts

DARWin driftstoumlrningsstatistik 2004 Svensk energi

12 kV 24 kV SummaSumma (75)Totalt antal drabbade kunder lt 3 min (st) 2640403 1011406 3651809 2738857Totalt antal fel lt 3 min (st) 2827 13923 16750

Totalt antal drabbade kunder 12 - lt 24 h (st) 383 61 444Totalt antal drabbade kunder gt 24 h (st) 200 28 228

Andel drabbade kunder 12 - lt 24 h 162E-04Andel drabbade kunder gt 24 h 832E-05

Andel drabbade kunder 12 - lt 24 h () 00122Andel drabbade kunder gt 24 h () 00062

Antal drabbade kunder per MSP fel lt 3minl (st) 21802

Bilaga 9 ABBs standardtransformatorer

29

812 Excel

Foumlr att se hur ett elnaumlt kommer att paringverka ett reservkraftverk behoumlver ett antal parametrar beraumlknas och det goumlrs i Excel I och med att elnaumltet till viss del aumlr foumlrenklat goumlrs endast beraumlkningar foumlr mellanspaumlnningsledningar och transformatorer Ledningar De parametrar som behoumlver beraumlknas foumlr mellanspaumlnningsledningarna aumlr resistansen Rledning reaktansen Xledning och susceptansen Bledning Hur dessa beraumlkningar aumlr gjorda visas i kapitel 53 Transformatorer Foumlr transformatorer behoumlvs enbart vaumlrde paring dess resistans RT och reaktans XT beraumlknas Hur dessa beraumlkningar aumlr gjorda visas i kapitel 6

813 Beraumlkningar PSSE

PSSE aumlr ett planeringsprogram foumlr elektrisk oumlverfoumlring som aumlr framtaget och utvecklat av Siemens PTI Foumlrsta utgaringvan av programmet kom 1976 och i dag anvaumlnds det i 123 laumlnder vaumlrlden oumlver (Siemens PTI 2006) Programmet har anvaumlnts till att rita upp och beraumlkna baringde verkliga och generella elnaumlt foumlr att paring ett tydligt saumltt kunna se hur laumlngden paring mellanspaumlnningsledningarna paringverkar ett mobilt reservkraftverk Naumlr beraumlkningar i PSSE goumlrs behoumlver en resistans R en reaktans X och en susceptans B anges foumlr varje ledning medan det raumlcker med en resistans och en reaktans foumlr transformatorerna Alla storheter maringste sedan goumlras om till enheten per unit (PU) Detta goumlrs enligt sambanden 83 84 85 nedan

2bas

basUP

U

SRR sdot= Ω [ ]UP (83)

2bas

basUP

U

SXX sdot= Ω [ ]UP (84)

2bas

basSUP

U

SBB sdot= [ ]UP (85)

Tillsammans med ledningarnas och transformatorernas inparametrar laumlggs lasten in paring laumlmplig skena Programmet aumlr uppbyggt saring att alla inparametrar anges i en sk sav-fil daumlr all data finns Till detta kopplas en schematisk bild daumlr elnaumltet ritas upp en sk sld-fil Naumlr sedan programmet ska utfoumlra beraumlkningarna saring synkroniseras de baringda filerna med varandra och resultaten presenteras i den schematiska bilden

30

Reaktivt effekttutag vid olika laster

-100

-80

-60

-40

-20

0

20

40

60

80

100

120

2 4 6 8 10

Ledningslaumlngd (km)

Reakti

vt

eff

ektu

ttag

(kvar)

Luftlednig P=150 kW

Kabel P=150 kW

Kabel P=100 kW

Kabel P=50 kW

82 Generellt elnaumlt

Foumlr att faring en god uppfattning om hur stort geografiskt omraringde ett mobilt reservkraftverk med varierande storlek kan hantera foumlr en given belastning har ett generellt elnaumlt anvaumlnts Det generella elnaumltet aumlr uppbyggt i PSSE enligt bild 81 nedan

Bild 81 Generellt elnaumlt uppbyggt i PSSE

Som kan ses i bild 81 ovan bestaringr det generella elnaumltet av en matande respektive en mottagande naumltstation som foumlrbinds med en mellanspaumlnningsledning I den matande naumltstationen har en relativt stor transformator installerats saring att den inte kommer att bli en begraumlnsande faktor I den mottagande naumltstationen aumlr transformatorn dimensionerad foumlr att klara lasten Som tidigare visats i rapporten aumlr det laumlngden paring mellanspaumlnningsledningen som kommer att spela en stor roll daring den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckningen ska bestaumlmmas Foumlr att tydligt visa storleksskillnaden i det kapacitiva bidrag som en kabel ger upphov till jaumlmfoumlrt med en luftledning har ovanstaringende naumlt ritats upp i PSSE Foumlr att PSSE ska kunna utfoumlra beraumlkningarna behoumlver ett antal parametrar matas in i programmet Dessa har beraumlknats i ett Excel-blad som visas i bilaga 3 Eftersom det mobila reservkraftverket inte kan absorbera reaktiv effekt aumlr den aumlr moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan dels beroende av hur mycket reaktiv effekt ledningen genererar dels hur stort det reaktiva effektuttaget ur anlaumlggningen aumlr Detta betyder att desto houmlgre reaktiva effektuttaget aumlr desto laumlngre aumlr moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan I exemplet nedan har den aktiva lasten satts till 50 100 respektive 150 kW och med en effektfaktor lika med 085 Resultaten fraringn beraumlkningarna visas i bild 82 nedan

Bild 82 Belastningsstorlekens inverkan paring den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan

31

Enligt EON Elnaumlts indelning av kundkategorier som presenteras i bilaga 1 kan det utlaumlsas att effektfaktorn foumlr de olika kundkategorierna varierar mellan 085 ndash 098 Genom att anvaumlnda effektfaktorn 085 som i exemplet ovan kommer lasten foumlrbruka relativt mycket reaktiv effekt vilket betyder att den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan kommer att bli laringng Hade daumlremot effektfaktorn 098 anvaumlnts skulle lasten i princip inte foumlrbruka naringgon reaktiv effekt alls vilket skulle minska den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan radikalt Anvaumlndandet av effektfaktorn 085 ger saringledes det mest gynnsamma fallet Hur stor inverkan effektfaktorn har paring den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan visas i bild 83 Raumlkneexemplet aumlr utfoumlrt paring samma saumltt som exemplet ovan foumlr kabeln med belastningen 50 kW Den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan har istaumlllet beraumlknats foumlr fyra olika effektfaktorer 085 090 095 och 098

Reaktivt effektuttag vid cos fi variation foumlr en kabel med belastningen 50 kW

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

1 2 3 4

Ledningslaumlngd (km)

Reati

vt

eff

ektu

ttag

(kvar)

cos fi=085

cos fi=090

cos fi=095

cos fi=098

Bild 83 Effektfaktorns inverkan paring den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan

821 Konsekvenser foumlr reservkraft

Som tydligt kan ses i bild 82 kommer kabeln generera avsevaumlrt mycket mer reaktiv effekt aumln luftledningen och daumlrmed minska den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan Det kan konstateras att storleken paring lasten och effektfaktorn kommer spela en stor roll daring den maximala oumlverfoumlringsstraumlckan foumlr kabeln ska bestaumlmmas Daumlrmed aumlr det svaringrt att ange naringgon generell laumlngdbegraumlnsning foumlr kabelalternativet men aumlr lasten saring laringg som 50 kW med effektfaktorn 085 kommer den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan vara mindre aumln tre kilometer Daumlremot foumlr luftledningen som endast genererar en liten maumlngd reaktiv effekt kommer inte storleken paring lasten och effektfaktorn vara avgoumlrande foumlr den maximala oumlverfoumlringsstraumlckan Med tanke paring att reservelverken fraringn ABB inte kan ta hand om naringgot reaktivt oumlverskott aumlr det sjaumllvklart av stor vikt att mellanspaumlnningsledningen inte genererar mer reaktiveffekt aumln vad lasten konsumerar Av detta generella exempel kan slutsatsen dras att smaring reaktiva uttag i kombination med laringnga mellanspaumlnningskablar kan komma begraumlnsa oumlverfoumlringsstraumlckan avsevaumlrt jaumlmfoumlrt med mellanspaumlnningsluftledningar

32

83 Verkligt elnaumlt

Foumlr att faring en ungefaumlrlig uppfattning om hur stort geografiskt omraringde ett mobilt reservkraftverk kan hantera foumlr en given belastning har aumlven beraumlkningar utfoumlrts foumlr ett verkligt naumlt Anledningen till detta aumlr att faring saring stor verklighetsfoumlrankring som moumljligt De mobila reservkraftverk som aumlr taumlnkta att anvaumlndas aumlr i storleksordningen 100 ndash 800 KVA vilket betyder att baringde lastuttaget och oumlverfoumlringsstraumlckan kommer att bli begraumlnsad Det verkliga elnaumltet kommer att ge en indikation paring hur det kan taumlnkas se ut i ett verkligt elnaumlt daumlr det reaktiva effektuttaget aumlr relativt litet och oumlverfoumlringsstraumlckan relativt laringng Eftersom de mobila reservkraftverken som aumlr taumlnkta att anvaumlndas aumlr relativt smaring effektmaumlssigt kommer de inte klara av de laster som farings i taumltorter om ett par naumltstationer kopplas samman De elnaumlt som kommer att ingaring i beraumlkningarna kommer daumlrfoumlr vara ett landsbygdsnaumlt daumlr belastningen aumlr laringg och utspridd oumlver ett stoumlrre geografiskt omraringde Det aumlr aumlven i landsbygd det aumlr mest intressant med reservkraft paring grund av avsaknaden av omkopplingsmoumljligheter Det elnaumlt som slutligen valdes i samraringd med Christer Eliasson naumltplanerare paring EON Elnaumlt var ett relativt nytt kabelnaumlt i Loumlnsboda (LBA) i nordoumlstra Skaringne daumlr EON Elnaumlt har foumlrberett ett par markstationer foumlr anslutning av mobil reservkraft (Eliasson 2006) Anledningen aumlr att belastningarna aumlr relativt smaring och foumlrdelade paring flera mindre transformatorstationer med litet stoumlrre inboumlrdes avstaringnd I ett saringdant naumlt som finns i LBA fack 4 kommer vinsten att bli stor om EON Elnaumlt endast behoumlver ansluta ett mobilt elverk istaumlllet foumlr sju Foumlr det utvalda kablade elnaumltet har beraumlkningar genomfoumlrts enligt den tidigare beskrivna beraumlkningsgaringngen Fraringn Facilplus har kartan med inritade ledningar och naumltstationer haumlmtas den visas i bilaga 4 Som kan ses paring kartan aumlr detta ett glesbyggdsomraringde med lite stoumlrre avstaringnd mellan naumltstationerna I bilaga 5 visas normalkopplingsschemat foumlr LBA fack 4 som tydligare visar hur naumltstationerna aumlr foumlrbundna med varandra I bilaga 6 visas det Excel-blad daumlr alla inparametrar som maringste anges i PSSE aumlr beraumlknade och sammanstaumlllda Naumlr beraumlkningen vaumll aumlr gjord i PSSE visas alla resultaten i de schematiska filerna se bilaga 7 Beraumlkningarna aumlr gjorda baringde foumlr elnaumltet saring som det ser ut i dag men aumlven paring samma elnaumlt daring all kabel ersatts med oisolerad samt isolerad luftledning med motsvarande ledningsarea Eftersom kapacitansen per kilometer aumlr i princip lika stor foumlr baringde oisolerad och isolerad luftledning kommer dessa anses vara likvaumlrdiga naumlr det gaumlller lednings reaktiva generering Baringda fallen har samma totala ledningslaumlngd vilken aumlr 6775 meter men som har naumlmnts tidigare skiljer luftledning sig aringt jaumlmfoumlrt med kabel daring det gaumlller generering av reaktiv effekt Resultatet presenteras i bild 84 nedan

33

LBA-fack 4

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90k

Va

r Kabel

Oisolerad luftledning

Isolerad luftledning

Bild 84 Reaktivt effektuttag i LBA ndash fack 4

Som kan ses i bild 84 ovan behoumlver generatorn endast generera knappt 20 kvar om det befintliga kabelnaumltet anvaumlnds vid topplast ty Velanders metod ger topplasten Vid laringglasttillfaumlllen exempelvis sommar skulle det reaktiva effektuttaget fraringn kunderna raumlcka till att taumlcka det reaktiva oumlverskottet fraringn kabeln Daumlrmed kan det haumlnda att vid vissa lasttillfaumlllen inte aumlr moumljligt att reservkraftsmata LBA fack 4 Skulle i staumlllet kabelnaumltet ersaumlttas med ett likvaumlrdigt luftledningsnaumlt kommer generatorn behoumlva generera drygt 80 kvar Anledningen till detta aumlr som sagts och visats tidigare att en kabel genererar avsevaumlrt mycket mer reaktiv effekt aumln en luftledning Skulle kablarna generera mer reaktiv effekt aumln vad kunderna foumlrbrukar skulle anlaumlggningen inte kunna anslutas till ett mobilt reservkraftverk Hade det daumlremot funnits reservelverk i laumlmplig storlek paring marknaden som hade kunnat undermagnetiseras och daumlr med att ta hand om det reaktiva oumlverskott som skapats av kablarna hade situationen varit en annan Som situationen aumlr i dag maringste en viss foumlrsiktighet tillaumlmpas daring lasten aumlr liten och oumlverfoumlringsstraumlckan aumlr lite laumlngre i ett kablat mellanspaumlnningsnaumltet Skulle daumlremot elnaumltet i LBA - fack 4 varit ett luftledningsnaumlt hade inte denna begraumlnsning funnits Sammanfattningsvis kan det i detta fall konstateras att det kablade elnaumltet aumlr att foumlredra framfoumlr mot luftledningsalternativet Laumlgre braumlnslekonsumtion samt moumljlighet till ett houmlgre aktivt effektuttag aumlr naringgra av foumlrdelarna

34

9 Ekonomisk jaumlmfoumlrelse Foumlr att faring en indikation paring hur det ekonomiska utslaget kommer att se ut daring ett mellanspaumlnningsnaumltet anvaumlnds foumlr oumlverfoumlring av reservkraft har ett raumlkneexempel staumlllts upp i det tidigare anvaumlnda elnaumltet LBA-fack 4 I exemplet har sju olika fall jaumlmfoumlrts med varandra dessa aumlr

bull Oisolerad luftledning utan reservkraft bull Oisolerad luftledning med reservkraft bull Isolerad luftledning utan reservkraft bull Isolerad luftledning med reservkraft bull Kabel utan reservkraft bull Kabel med reservkraft bull Befintlig luftledning som senare ersaumltts med kabel med reservkraft

Nedan visas en foumlrklaring till de parametrar som finns med i raumlkneexemplet Dessa aumlr uppdelade i fasta respektive roumlrliga kostnader vilka summeras ihop foumlr respektive fall De fasta kostnaderna aumlr summan av de aringrliga kapital- och underharingllskostnaderna medan de roumlrliga kostnaderna aumlr kostnader foumlr reservkraft samt avbrottsersaumlttning Dessa aumlr direkt beroende av det aktuella elnaumltets avbrotts- respektive felfrekvens I denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse har alla administrativa kostnader foumlrsummats och ingen haumlnsyn har tagits till hur varumaumlrket skadas av t ex laringnga elavbrott

91 Foumlrklaring till den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen

911 Fasta kostnader

Investeringskostnad per km Investeringskostnaden avser endast mellanspaumlnningsnaumltet vilken varierar mellan olika ledningstyper Kostnaderna aumlr haumlmtade ifraringn EBR (P1) 2006 I det verkliga elnaumltet (LBA) minskar ledningsarean laumlngre ut vilket det inte kommer tas naringgon haumlnsyn till i den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen daumlr samma area har anvaumlnts till hela straumlckan Anledningen till detta aumlr att kostnaden foumlr att garing upp eller ner ett steg i area foumlr respektive ledningstyp aumlr relativt liten Alla beraumlkningar har daumlrfoumlr gjorts foumlr en representativ ledningsarea 95 mm2 Total investeringskostnad Denna visar den totala investeringskostnaden foumlr hela ledningsstraumlckan det vill saumlga kostnaden per kilometer ledning garingnger det verkliga elnaumltets laumlngd (LBA) Kapitalkostnad Investeringskostnaden som goumlrs i ett elnaumlt genererar en kostnad foumlr det kapital som aumlr investerat EON Elnaumlt tillaumlmpar en kalkylraumlnta paring 8 procent

35

Aringrlig kostnad EON Elnaumlt skriver av sina anlaumlggningar paring 40 aringr vilket ger en aringrlig kostnad genom att dela investeringskostnaden med avskrivningstiden Underharingllskostnad Underharingllskostnaden foumlr baringde oisolerad - och isolerad luftledning aumlr satt till 2 procent av investeringskostanden Foumlr jordkabel aumlr den satt till 02 procent Summa fast aringrlig kostnad Denna kostnad visar vad den aringrliga fasta kostnaden kommer vara foumlr ett elnaumlt Denna inkluderar saringledes enbart avskrivningar och underharingllskostnader

912 Roumlrliga kostnader

Avbrottsfrekvens Denna beskriver hur maringnga avbrott en viss ledningstyp har per aringr och per 100 km ledning Foumlr oisolerad luftledning aumlr antalet fel uppdelat i kvarstaringende- respektive oumlvergaringende fel Kvarstaringende fel betyder att felet maringste aringtgaumlrdas fysiskt och behoumlver sektioneras bort foumlr reparation De kvarstaringende felen aumlr 2 stycken per aringr och 100 km ledning (Roos 2005) Oumlvergaringende fel kan exempelvis vara en aringterinkoppling som orsakats av ett traumld som stoumltt till en ledning vid blaringsigt vaumlder Eftersom de oumlvergaringende felen aumlr kortvariga kommer det aldrig bli aktuellt att ansluta reservkraft i samband med dessa fel Daumlrmed tas dessa fel inte med i avbrottsfrekvensen Foumlr isolerad luftledning har de kvarstaringende felen satts till tvaring tredjedelar av avbrottsfrekvensen foumlr oisolerad luftledning (Kristiansson 2006) Foumlr kabel aumlr antalet fel uppdelade i inre fel i kabeln t ex treeing och fel som aumlr orsakade paring grund av yttre aringverkan t ex graumlvskador Eftersom baringda typerna av fel kommer resultera i ett avbrott i elleveransen summeras dessa till en gemensam avbrottsfrekvens foumlr kabel Inre fel aumlr satt till 02 och yttre fel aumlr satt 04 vilket betyder att den gemensamma avbrottsfrekvensen aumlr satt till 06 fel per aringr och 100 km kabel (Roos 2005) Felfrekvens Felfrekvensen aumlr framtagen paring foumlljande saumltt samtliga kunder som drabbats av mellanspaumlnningsfel laumlngre aumln tre minuter hos Svensk Energis medlemsfoumlretag dvs DARWin rapporterade under 2004 har tagits fram Av dessa har 75 procent ansetts kunna haumlnfoumlras till landsbygdselnaumlt Ur denna aringterstaringende stora volym har de mellanspaumlnningsfel som orsakat utebliven elleverans i tidsintervallen 12-lt24 samt gt=24 timmar sorterats ut Antalet fel som oumlverstiger 24 timmar oavsett laumlngd aumlr saring faring att de har summerats i en enda grupp Genom att dividera summan utsorterade fel med samtliga fel erharinglls felfrekvensen foumlr respektive tidsintervall Som kan ses i raumlkneexemplet i bilaga 8 aumlr dessa mycket smaring

36

Avbrottsersaumlttning Avbrottskostnaden foumlr respektive tidsintervall aumlr tagen fraringn den tabell 21 i denna rapport Foumlr att baumlttre avspegla den verkliga bilden i LBA fack 4 har 50 av de 60 kunderna placerats i kategorin smaringhus 16 A och resterande 10 kunder i gruppen smaringhus 20 A Driftkostnad reservelverk och fast kostnad elverk Dessa kostnader aumlr tagna fraringn EON Elnaumlts egen utredning om reservkraftberedskap (NUT 051016-001) Baringda kostnadsposterna avser hyra av reservelverk som ansluts paring traditionellt saumltt det vill saumlga ett reservelverk till varje naumltstation I denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse har driftkostnaden antagits vara den samma daring ett mobilt reservkraftverk anvaumlnds och elenergin oumlverfoumlrs i mellanspaumlnningsnaumltet Den fasta kostnaden antas daumlremot vara en femtedel saring stor daring ett reservelverk i snitt antas kunna foumlrsoumlrja fem naumltstationer daring elenergin oumlverfoumlrs i mellanspaumlnningsnaumltet Drifttimmar felkategori Drifttimmarna avser de antal timmar som reservelverken aumlr i drift vid respektive felkategori Dessa drifttimmar aumlr uppskattade till en genomsnittligt rimlig tidsperiod Uppskattningen aumlr gjord saring att reservelverket har anslutits och boumlrjat leverera elenergi i snitt tvaring till fyra timmar innan naringgon kund har varit spaumlnningsloumls i 12 timmar Naumlr vaumll kunderna faringtt tillbaka elleveransen med hjaumllp av ett reservkraftverk kommer inte det skadade elnaumltet behoumlva aringterstaumlllas i funktionsdugligt skick snarast moumljligt Kopplas daumlremot inte ett reservelverk in och aringterupptar elleveransen maringste elnaumltet aringterstaumlllas till funktionsdugligt skick snarast Daumlrmed antas det att tiden foumlr aringterstaumlllning kommer vara laumlngre om inte ett reservkraftverk ansluts Paring grund av ovanstaringende resonemang anses reservelverkets drifttid i snitt vara laumlngre aumln den avbrottstid som farings om inte reservelverket anslutits Drifttimmarna aumlr bestaumlmda saring att reservelverket i snitt boumlrjar leverera elenergi 9 timmar efter felet uppkom och aumlr daumlrefter i drift hela tidsperioden i respektive felfrekvens det vill saumlga efter 12 respektive 24 timmar Antal fel per aringr som oumlverstiger 12 h i LBA - fack 4 Denna aumlr beraumlknad paring foumlljande saumltt

( )2412100

FFLL

AF +sdotsdot

aringr

st (91)

daumlr AF Avbrottsfrekvensen foumlr luftledning respektive kabel (st100kmaringr) LL Ledningslaumlngden avser LBA - fack 4 (km) F12 Felfrekvensen efter 12 h vid mellanspaumlnningsfel enligt Darwin

driftstoumlrningsstatistik 2004 Svensk Energi F24 Felfrekvensen efter 24 h vid mellanspaumlnningsfel enligt Darwin

driftstoumlrningsstatistik 2004 Svensk Energi

37

Avbrottskostnad Avbrottskostnaden avser den kostnad som uppstaringr pga fel i mellanspaumlnningsnaumltet varje aringr I alternativet utan reservkraft uppstaringr kostnaden genom avbrottsersaumlttning till de kunder som drabbats av elavbrott laumlngre aumln 12 timmar I alternativet med reservkraft uppstaringr kostnaden genom att reservkraft installeras och samtliga kunder aringterfaringr elleveransen Reservkraften som installeras har som sagts tidigare en fast och en roumlrlig kostand Avbrottskostnaden beraumlknas enligt nedan Utan reservelverk

( ) AKAFAFLL

AF sdotsdot+sdotsdotsdot 24241212100

(kraringr) (92)

Med reservelverk

( )

AKFKFFLL

AF

AKDKDTFDTFLL

AF

sdotsdot+sdotsdot

+sdotsdotsdot+sdotsdotsdot

)2412(100

24241212100 (kraringr) (93)

daumlr A12 avbrottskostnaden i LBA efter 12 h (kr) A24 avbrottskostnaden i LBA efter 24 h (kr) DK driftkostnad reservelverk (krh) AK antalet kunder i LBA (st) FK fast kostnad foumlr reservelverk per kund (kr) DT drifttid foumlr reservkraftverken (h)

913 Summa kostnader per aringr Denna kostnad aumlr framtagen genom att kostnaderna foumlr den fasta- och roumlrliga delen summerats Resultatet visar vilket av alternativen som aumlr det mest ekonomiskt gynnsamma

92 Resultat

Sjaumllva beraumlkningen aumlr gjord i Excel och visas i bilaga 8 I tabell 91 nedan visas en sammanstaumlllning av de fasta roumlrliga samt summa kostnader ifraringn den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen Beraumlkningen aumlr gjord foumlr sju stycken olika fall

1 Nybyggnation av oisolerad luftledning utan anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

2 Nybyggnation av oisolerad luftledning med anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

3 Nybyggnation av isolerad luftledning utan anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

4 Nybyggnation av isolerad luftledning med anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

38

5 Nybyggnation av jordkabelanlaumlggning utan anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

6 Nybyggnation av jordkabelanlaumlggning med anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

7 Befintlig avskriven luftledning staringr kvar 20 aringr foumlr att sedan ersaumlttas med jordkabel I detta fall foumlrlaumlngs avskrivningstiden med 20 aringr i foumlrharingllande till de sex tidigare fallen Reservkraft anvaumlnds vid oplanerade elavbrott under hela perioden

Tabell 91 Kostnadsjaumlmfoumlrelse Fasta kostnader

(kraringr)

Roumlrliga kostnader

(kraringr)

Summa kostnader

(kraringr)

Fall 1 54 200 2 54 202 Fall 2 54 200 5 54 205 Fall 3 64 300 2 64 302 Fall 4 64 300 4 64 304 Fall 5 48 400 1 48 401 Fall 6 48 400 2 48 402 Fall 7 39 900 3 39 903 Som kan ses i tabell 91 ovan aumlr de fasta kostnaderna avsevaumlrt mycket stoumlrre aumln de roumlrliga Anledningen till detta aumlr att andelen elavbrott som oumlverstiger 12 timmar aumlr utslaget paring 75 procent av alla elavbrott vilka daring blir vaumlldigt faring och orsakar daumlrmed smaring kostnader totalt sett Som kan ses i den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen aumlr det i dagslaumlget inte loumlnsamt i naringgot av fallen att anvaumlnda reservkraft vid oplanerade elavbrott Det ska dock poaumlngteras att efter 1 januari 2011 aumlr det inte laumlngre tillaringtet att oplanerade elavbrott oumlverstiger 24 timmar Landets naumltaumlgare kommer daring inte kunna jaumlmfoumlra kostnader foumlr t ex reservkraft med kostnader foumlr avbrottsersaumlttning De kommer istaumlllet att bli tvungna att hitta loumlsningar som undviker dessa laringngvariga elavbrott Reservkraft i mellanspaumlnningsnaumlt erbjuder en saringdan loumlsning Som kan ses i denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse aumlr det mest loumlnsamt att laringta befintlig avskriven luftledning staring kvar 20 aringr som sedan ersaumltts med kabel foumlljt av att direkt ersaumltta samma luftledning med kabel Baringda dessa alternativ foumlrutsaumltter att ledningen aumlr framdragen saring att det paring ett enkelt saumltt garingr att foumlrlaumlgga kabeln i marken Om inte saring aumlr fallet kommer detta kostnadsbilden se annorlunda ut Med denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse kan det till sist konstateras att det kommer bli dyrare att ansluta reservkraft till de kunder som drabbas av elavbrott laumlngre aumln 12 timmar aumln att betala ut avbrottsersaumlttning fram t o m 1 januari 2011 foumlr exemplet LBA fack 4

39

10 Slutsatser

101 Slutsatser

Innan ett mobilt reservkraftverk ansluts till ett lansbyggdselnaumlt aumlr det viktigt att kaumlnna till hur stor den reaktiva genereringen fraringn det aktuella elnaumltet aumlr Hur stort det reaktiva bidraget aumlr beror paring hur stor den kapacitiva genereringen aumlr i elnaumltet Denna aumlr framfoumlrallt beroende av kabelnaumltets laumlngd desto laumlngre ju stoumlrre blir den kapacitiva genereringen Skillnaden mellan luftledning och kabel aumlr i dessa sammanhang stora och det maringste tas i beaktande innan ett mobilt reservkraftverk ansluts En kabel genererar avsevaumlrt mycket mer reaktiv effekt aumln en luftledning oavsett om luftledningen aumlr isolerad eller inte Problemet som kan uppstaring i ett kabelnaumlt aumlr att kablarna genererar mer reaktiv effekt aumln vad de anslutna kunderna foumlrbrukar Detta aumlr inget problem saring laumlnge det finns ett oumlverliggande elnaumlt som kan ta hand om det reaktiva oumlverskottet Naumlr det oumlverliggande naumltet kopplas bort och ett mobilt reservkraftverk ansluts maringste detta ensamt kunna ta hand om ett eventuellt reaktivt oumlverskott Reservkraftverk som klarar att absorbera reaktiv effekt finns inte paring marknaden i dag Daumlrmed kommer inte ett mobilt reservkraftverk att kunna anslutas till ett elnaumlt som genererar mer reaktiv effekt aumln vad de anslutna kunderna foumlrbrukar Denna risk finns enbart i kablade elnaumlt daumlr oumlverfoumlringsstraumlckan aumlr laringng och lasten relativt laringg Det aumlr svaringrt att ange naringgon generell laumlngdbegraumlnsning men aumlr lasten saring laringg som 50 kW med effektfaktorn 085 kommer den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan vara mindre aumln tre kilometer Enligt den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen som aumlr gjord i rapporten kan det konstateras att det i-dagslaumlget aldrig aumlr loumlnsamt att ansluta reservkraftverk vid ett elavbrott i LBA fack 4 Anledning till detta aumlr att den avbrottsersaumlttningen som kunder har raumltt till som varit drabbade av ett elavbrott laumlngre aumln 12 timmar aumlr laumlgre aumln den kostnad som uppstaringr daring mobila reservelverk ansluts i vaumlntan paring att felet ska bli aringtgaumlrdat Fraringn och med den 1 januari 2011 kommer det dock inte vara tillaringtet att oplanerade elavbrott aumlr laumlngre aumln 24 timmar vilket goumlr att naumltaumlgarna senast vid denna tidpunkt maringste se till att dessa laringngvariga elavbrott undviks Detta goumlr att oumlverfoumlring av mobilreservkraft i mellanspaumlnningsnaumltet kan komma bli en intressant och anvaumlndbar teknik de naumlrmsta aringren foumlr landets alla naumltaumlgare Sammanfattningsvis kan slutsatserna sammanfattas i ett antal punkter

bull Laringnga kabellaumlngder tillsammans med relativt smaring effektuttag kan generera ett oumlverskott av reaktiv effekt

bull Det finns idag inget reservkraftverk paring marknaden som kan absorbera reaktiv effekt vilket kan komma att begraumlnsa den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan

bull Fram till och med den 1 januari 2011 aumlr det troligen inte loumlnsamt att ansluta reservkraft vid ett elavbrott

bull Fraringn och med den 1 januari 2011 kommer det inte laumlngre vara tillaringtet att oplanerade elavbrott oumlverstiger 24 timmar

40

bull Oumlverfoumlring av reservkraft i mellanspaumlnningsnaumltet kan komma bli en intressant och anvaumlndbar teknik i farmtiden

102 Fortsatt arbete

I denna rapport har det foumlrutsatts att selektiviteten och utloumlsningsvillkor i elnaumlten fungerar paring avsett vis Fortsatta studier inom detta omraringde kan vara att laumlgga in fel paring olika platser i det elnaumltet som ansluts till ett mobilt reservkraftsaggregat och paring saring vis kontrollera att utloumlsningsvillkor och selektivitet fungerar paring ett tillfredstaumlllande sett I denna rapport aumlr grundtanken att ett enda mobilt reservkraftverk ska foumlrsoumlrja en mindre grupp naumltstationer vid ett elavbrott En intressant utveckling skulle vara att titta paring hur olika kraftslag som t ex mobil reservkraft tillsammans med smaringskalig vindkraft skulle kunna samverka En samverkan mellan olika kraftslag skulle med stor sannolikhet skapa nya foumlrutsaumlttningar foumlr smaringskalig ouml-drift Ytterligare fraringgestaumlllningar som skulle behoumlva utredas aumlr hur elkvaliteacuten paringverkas i ett ouml-driftsnaumlt Haumlr skulle det vara intressant att se hur olika typer av kraftkaumlllor enskilt paringverkar elkvaliteacuten samt hur flera kraftkaumlllor som samverkar paringverkar elkvaliteacuten Naumlr mobila reservelverk ansluts i en naumltstation foumlr t ex underharingllsaringtgaumlrder goumlrs detta i princip uteslutande genom att spaumlnningen bryts under in- och urkopplingstiden Detta genererar tvaring planerade elavbrott som maringste aviseras till alla beroumlrda kunder Dessa planerade elavbrott skulle kunna undvikas om en fasningsutrustning anvaumlnts vid inkopplingen Paring detta saumltt skulle landets alla naumltaumlgare paring ett enkelt saumltt kunna goumlra t ex underharingllaringtgaumlrder utan att naringgra kunder behoumlver drabbas av elavbrott Detta aumlr ett omraringde som kaumlnns viktigt och borde utredas Vad som aumlven aumlr av intresse foumlr framtiden aumlr att ta fram riktlinjer foumlr hur mobil reservkraft i mellanspaumlnningsnaumlt ska hanteras Naringgon form av regelverk som branschen kan ta till sig och arbeta efter hade underlaumlttat anvaumlndandet inom detta omraringde

41

11 Referenser [1] Alfredsson Alf Cronqvist Anders (1996) ElkrafthandbokenElmaskiner [2] Andersson Leif Blomqvist Hans (1997) Elkraftsystem del 1 [3] Birkouml Thomas (2005) bilder paring olika typer av luftledning

httpwwwsofnetorgindexasplev=2593amptyp=1 adressen kontrollerad 2006-07-10

[4] Elektroskandia (2006) Bild paring en 3-ledare mellanspaumlnnings kabel

httpwwwelektroskandiasecatalogaspxcid=70amphid=969ampuid=4710amppid=21518pnlPDetails adressen kontrollerad 2006-07-10

[5] Elforsk (1995) EBR Mobila Reservkraftverk utgiven av Elforsk [6] Eliasson Christer (2006) EON Elnaumlt Sverige AB Lokalnaumltsplanerare

personligt samtal 2006-06-28 [7] Energimarknadsinspektionen (2006) Naumltanslutningar och avgifter

httpwwwenergimarknadsinspektionensetemplatesPage____44aspx adressen kontrollerad 2006-07-11

[8] Energimyndigheten (2005) Utveckling av naumltpriser 1 jan 1997 - 1 jan 2005

Publikationen tillgaumlnglig paring httpwwwstemseWEBSTEMEx01SwensfPageGenerator01OpenAgentampSearchType=2ampAll=True adressen kontrollerad 2006-08-02

[9] GENETECH (2006) Bild paring reservelverk

httpwwwgenetechseseprodmobilahtml adressen kontrollerad 2006-08-01

[10] Hagelin Carl-Goumlran (2006) ABB Reservkraft Vaumlsterarings personligt samtal

2006-07-25 [11] Hjalmar Peter (2005) Utredning om mobil reservkraft EON Elnaumlt

NUT-050524-021

42

[12] Johansson Jonas (2006) PhD Student IEA Lunds Tekniska Houmlgskola personligt samtal 2006-11-09

[13] Kristiansson Gert (2006) delprocessledare foumlr anlaumlggningsprojekt paring EON

Elnaumlt [14] Krynell Julius (2006) Reservkraftsansvarig EON Elnaumlt Sverige AB

personligt samtal 2006-08-11 [15] Lindahl Sture (2006) Professor IEA Lunds Tekniska Houmlgskola personligt

samtal 2006-11-09 [16] Melin Ulf (2006) EON Elnaumlt Sverige AB Kundansvarig paring

marknadsenheten personligt samtal 2006-08-18 [17] Onninens produktkatalog 2006) finns tillgaumlnglig paring

httpwwwonninensedownload184218cb10a83f43c2780001132Flik_2_Elnatsmaterielpdf adress kontrollerad 2006-08-15

[18] Petterson Aringke- Blomqvist Hans (1986) Elkraft teknisk handbok del 1

Allmaumln del [19] Regeringskansliet (2006) Nya regler om leveranssaumlkra elnaumlt

httpwwwregeringensesbd108a57260 adress kontrollerad 2006-06-08 [20] Roos Fredrik (2005) lic-avhandling Electricity Supply Reliability [21] Samuelsson Olof (2006) Docent IEA Lunds Tekniska Houmlgskola personligt

samtal 2006-08-23 [22] SCB (2002) Energiundersoumlkning foumlr jordbruket avseende 2002

httpw36scbsestatistikOVOV0020_dokumentEnergiundersokning_2002doc adress kontrollerad 2006-07-04

[23] Siemens PTI (2006) Information om PSSE

httpwwwpti-uscomptisoftwarepsseindexcfm adressen kontrollerad 2006-07-20

43

[24] Statens energimyndighet (2005) Erfarenheter efter Gudrun - Reservkraft prioritering och ouml-drift med reservkraft ER 200532 Publikationen finns tillgaumlnglig paring httpwwwstemseWEBSTEMEx01SwensfPageGenerator01OpenAgentampSearchType=2ampFuncParm1=11ampFuncParm2=1ampSearchString=gudrunampSearchStringFromDate=ampSearchStringToDate=ampAll=True adressen kontrollerad 2006-08-02

[25] Stenborg Bertil (1997) Elkraftsystem del 1 [26] Svenska Kraftnaumlt (2005a) Svenska Kraftnaumlts verksamhet

httpwwwsvksewebPageaspxid=2221 adress kontrollerad 2006-06-07 [27] Svenska Kraftnaumlt (2005b) Svenska Kraftnaumlts aringrsredovisning 2005

httpwwwsvksewebPageaspxid=5242 adress kontrollerad 2006-08-11

44

12 Appendix Bilaga 1 Eon elnaumlts indelning av olika kundkategorier med avseende paring Velanderkonstanter och effektfaktor Bilaga 2 Matlabkod som anvaumlnts till raumlkneexemplet vid jaumlmfoumlrelsen mellan luftledning och kabel Bilaga 3 Beraumlkning av inparametrar till PSSE foumlr det generella naumltet Bilaga 4 Geografiskt karta oumlver LBA fack 4 haumlmtade fraringn Facilplus Bilaga 5 Normalkopplingsschema LBA fack 4 Bilaga 6 Beraumlkning av inparametrar till PSSE foumlr det verkliga naumltet Bilaga 7 Resultaten fraringn beroumlkningen i det verkliga naumltet visat i en schemarisk bild Bilaga 8 Beraumlkningar gjorda foumlr den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen Bilaga 9 Tabell oumlver ABBs standardtransformatorer

V elander-konstant k1

V elander-kons tant k2

Foumlrbruknings-staumllletyp

U ppvaumlrm nings-kod

T ext D C O N ST1 D C O N ST2

C O SFI

B lank t O ALLM AumlN KU R VA 0000286 00133 09Industri ED M IN D R E IN DU STR IER M ED ELVAumlR M E 0000368 00497 092Industri EVL M IN D R E IN DU STR IER M ED ELVAumlR M E 0000368 00497 092Industri O M IN D R E IN DU STR IER U TAN ELVAumlR M E 000029 01017 085Industri U E M IN D R E IN DU STR IER U TAN ELVAumlR M E 000029 01017 085Industri VPA M IN D R E IN DU STR IER U TAN ELVAumlR M E 000029 01017 085Industri VPE M IN D R E IN DU STR IER M ED ELVAumlR M E 0000368 00497 092JO R D BR U K ED LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K EO LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K EVL LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K O LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K U E LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K VPA LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K VPE LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K VPJ LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09LG H M EO FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097LG H M U E FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093SH ED D IR EKTEL AumlLD R E AumlN ELAK 0000308 00111 098SH EO D IR EKTEL ELAK 0000408 00126 098SH EVL ELPAN N A KO N VER TER IN G 0000319 00187 096SH U E T YPKU R VO R R EN H U SH AringLLSEL 0000286 00133 09SH VPA VAumlR M EPU M P -FR AringN LU FT (V ID LAringG A T EM P N YT TJAS EJ ELVAumlR M E) 0000384 00164 093SH VPE VAumlR M EPU M P -U TELU FT M ED ELV (V ID LAringG A TEM P N YTT JAS ELVAumlR M E) 0000536 00161 097SH VPJ VAumlR M EPU M P - YTJO R D (O M VP EJ KLAR AR VAumlR M EN N YT TJAS EJ ELVAumlR M E) 0000314 00144 093Ouml VR ED O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - M ED ELVAumlR M E 0000402 00286 096Ouml VR EVL O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09Ouml VR O O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09Ouml VR U E O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09Ouml VR VPA O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09FAST Blank t ALLM AumlN KU R VA 0000286 00133 09FAST ED FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097FAST EO FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097FAST EVL FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097FAST O FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST O FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST U E FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST VPA FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST VPE FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097

I SAP IS-U

Bilaga 1 Indelning av kundkategorier

Bilaga 1 forts Velander-konstant k1

Velander-konstant k2

Foumlrbruknings-staumllletyp

Uppvaumlrmnings-kod

Text DCONST1 DCONST2

COSFI

FAST VPJ FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093KOLL Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09KOLL ED FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL EO FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL EVL FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL UE FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093KOLL VPA FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093KOLL VPE FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL VPJ FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093GBEL Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09OMAumlT Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09MAST Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09TILLF Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09TILLF ED DIREKTEL AumlLDRE AumlN ELAK 0000308 00111 098TILLF EO ELPANNA KONVERTERING 0000319 00187 096TILLF EVL ELPANNA KONVERTERING 0000319 00187 096TILLF O TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF UE TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF VPA TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF VPE TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF VPJ TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09HAND ED KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND EO KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND EVL KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND O KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND UE KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND VPA KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND VPE KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND VPJ KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09FH ED SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH EO SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH EVL SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH O SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH UE SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH VPA SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH VPE SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH VPJ SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098

I SAP IS-U

Bilaga 2 Matlabkod kabel u=11000 Langd=10 area=95 L=031 induktans [mHkm] fi=318 cos fi=085 ra=28264 resistiviteten i msp-kablen (AL) [ohmmm^2km] C=03310^-6kapacitansen i en 95mm^2 12 kV kabel Ericssons kabelhandbok R=(raarea)Langd ledar resistansen i punkten [ohm] Ericssons kabelhandbok XL=2pi50L10^-3Langd induktiva reaktansen i punkten [ohmkm] Ericssons kabelhandbok Qc2=2pi50(C2)u^2Langd kapacitansen som skapas i halva msp-kabeln [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 30 P=(5010^3) Aktivt effekt i punkten 5 [W] S=Pcos((fipi)180)skenbar effekt i punkten 5 [VA] Q=(S^2-P^2)^(12)reaktiv effekt i punkten 5 [VAr] Pf=R(Pu)^2+R((Q-Qc2)u)^2 Foumlrlust av aktiv effekt i hsp-kabel [W] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 31 Qf=XL(Pu)^2+XL((Q-Qc2)u)^2-(2Qc2) Foumlrlust av reaktiv effekt i msp-kabel [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 33 QnettoKabel=Q+Qf Luftledning Lluft=1085 XLluft=2pi50Lluft10^-3Langd Cluft=000910^-6 Qc2luft=2pi50(Cluft2)u^2Langd kapcitansen som skapas i halva hsp-luftledningen [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 30 PfLuft=R(Pu)^2+R((Q-Qc2luft)u)^2 Foumlrlust av aktiv effekt i hsp-kabel [W] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 31 QfLuft=XLluft(Pu)^2+XLluft((Q-Qc2luft)u)^2-(2Qc2luft) Foumlrlust av reaktiv effekt i hsp-kabel [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 33 QnettoLuft=Q+QfLuft

Ubas (kV) 11Sbas (MVA) 10

Kabel AXKJ 39525

Laumlngd=2 km Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 2 064 031 0194779 00000003 00001885 00528926 00160974 00022808

Laumlngd=4 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 4 128 031 0389557 00000003 0000377 01057851 00321948 00045616

Laumlngd=6 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 6 192 031 0584336 00000003 00005655 01586777 00482923 00068424

Laumlngd=8 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 8 256 031 0779115 00000003 0000754 02115702 00643897 00091232

Laumlngd=10 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 10 32 031 0973894 00000003 00009425 02644628 00804871 0011404

Luftledning FeAl 99

Laumlngd=2 km Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 2 0672 1126 0707487 61E-09 3833E-06 00555372 005847 4638E-05

Laumlngd=4 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 4 1344 1126 1414973 61E-09 7665E-06 01110744 01169399 9275E-05

Laumlngd=6 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 6 2016 1126 212246 61E-09 115E-05 01666116 01754099 00001391

Laumlngd=8 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 8 2688 1126 2829947 61E-09 1533E-05 02221488 02338799 00001855

Laumlngd=10 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 10 336 1126 3537433 61E-09 1916E-05 0277686 02923499 00002319

Bilaga 3 Generellt naumlt

Bilaga 3 forts

Transformatorer

Maumlrkeffekt (MVA) Kopplingsart Maumlrksp (kV) er () ex () ez () R (ohm) X (ohm) R (pu) X (pu)

1 [MATSTAT_LSP04200] 2 [MATSTAT_MSP11000] 08 Dyn 11 11 0 52 52 0 7865 0 0653 [MOTSTAT_MSP11000] 4 [MOTSTAT_LSP04200] 02 Dyn 11 11 0 38 38 0 2299 0 19

Belastningar

P (MW) Q (Mvar) (effekfaktor = 085) Detta aumlr baumlsta scenario005 003101 0062015 0093

Bilaga 4 Geografisk karta oumlver LBA fack 4 haumlmtad fraringn Facilplus

Naumltstationer kopplade till mobilt reservkraftverk

500 m

Foumlrdelningsstation (LBA)

Placering och anslutning av mobilt reservelverk

Bilaga 5 Normalkopplingsschema LBA fack 4

Bilaga 6 Verkligt naumlt

Ubas (kV) 11Sbas (MVA) 10

Ledningar (kabel) En-ledare triangel

Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [LBA-097_MSP 11000] 3 [LBA-049_MSP 11000] AXCEL 39525 202 06464 031 01967265 00000003 0000190381 00534215 00162584 0002303604 3 [LBA-049_MSP 11000] 4 [LBA-050_MSP 11000] AXCEL 39525 183 05856 031 01782226 00000003 0000172473 00483967 00147291 0002086929 4 [LBA-050_MSP 11000] 5 [LBA-070_MSP 11000] AXCEL 32510 076 0912 038 00907292 000000019 453646E-05 00753719 00074983 0000548912 5 [LBA-070_MSP 11000] 6 [LBA-093_MSP 11000] AXCEL 15016 0745 0477545 041 00959599 000000023 538312E-05 00394665 00079306 0000651357 6 [LBA-093_MSP 11000] 7 [LBA-098_MAP 11000] AXCEL 32510 076 0912 038 00907292 000000019 453646E-05 00753719 00074983 0000548912 7 [LBA-098_MAP 11000] 8 [LBA-053_MSP 11000] AXCEL 32510 066 0792 038 00787911 000000019 393956E-05 00654545 00065117 0000476686

6775

LBA -Fack 4 Luftledning

Ledningar (Luftldning) Fasplacering horisontell

Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu) 2 [LBA-097_MSP 11000] 3 [LBA-049_MSP 11000] FeAl 99 202 067872 1126 07145615 61E-09 387107E-06 00560926 00590547 4684E-05 3 [LBA-049_MSP 11000] 4 [LBA-050_MSP 11000] FeAl 99 183 061488 1126 06473503 61E-09 350696E-06 00508165 00535 424342E-05 4 [LBA-050_MSP 11000] 5 [LBA-070_MSP 11000] FeAl 31 076 08132 1173 02800667 61E-09 145644E-06 00672066 0023146 17623E-05 5 [LBA-070_MSP 11000] 6 [LBA-093_MSP 11000] FeAl 49 0745 049915 1173 02745391 61E-09 14277E-06 00412521 00226892 172751E-05 6 [LBA-093_MSP 11000] 7 [LBA-098_MAP 11000] FeAl 31 076 08132 1173 02800667 61E-09 145644E-06 00672066 0023146 17623E-05 7 [LBA-098_MAP 11000] 8 [LBA-053_MSP 11000] FeAl 31 066 07062 1173 02432158 61E-09 126481E-06 00583636 00201005 153041E-05

6775

Bilaga 6 forts

Transformatorer

Maumlrkeffekt (MVA) Kopplingsart Maumlrksp (kV) er () ex () ez () R (ohm) X (ohm) R (pu) X (pu)

1 [LBA-097_LSP 04200] 2 [LBA-097_MSP 11000] 0315 Dyn 11 11 114 412 4274809937 438 1583 036 131 3 [LBA-049_MSP 11000] 301 [LBA-049_LSP 04200] 01 Dyn 11 11 145 373 4001924537 17545 45133 145 373 4 [LBA-050_MSP 11000] 401 [LBA-050_LSP 04000] 02 Dyn 11 11 13 378 3997299088 7865 22869 065 189 5 [LBA-070_MSP 11000] 501 [LBA-070_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 6 [LBA-093_MSP 11000] 601 [LBA-093_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 7 [LBA-098_MAP 11000] 701 [LBA-098_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 8 [LBA-053_MSP 11000] 801 [LBA-053_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668

Belastningar

P (MW) Q (Mvar) Antal kunder (st)

LBA-097 00108 00044 6LBA-049 00497 0025 14LBA-050 00587 00232 15LBA-070 00356 00103 7LBA-093 00061 00029 2LBA-098 00127 00036 7LBA-053 00299 00063 9

Totalt 02035 00757 60

Bilaga 7 Resultaten fraringn det verkliga elnaumltet

Bilaga 7 forts

Laumlngd LBA (km) 667 Avskrivningstid led (aringr) 40 Avskrivningstid ledning (aringr) 60Antal kunder (st) 60

Luftledning (blank) Luftledning (belagd) KabelUtan reservkraft Med reservkraft Utan reservkraft Med reservkraft Utan reservkraft Med reservkraft Luft 20aringr+ kabel 40 aringr

Fasta kostnader

Investeringskostnad per km (krkm) (mellanspaumlnningsnaumltet) 173000 173000 205000 205000 250000 250000 250000Total investeringskostnad (kr) 1153910 1153910 1367350 1367350 1667500 1667500 1667500Kapitalkostnad 8 92313 92313 109388 109388 133400 133400 133400Aringrlig kostnad (kr) 31156 31156 36918 36918 45023 45023 30015

Underharingllskostnad (kraringr) 230782 230782 27347 27347 3335 3335 9916

Summa fast aringrlig kostnad (kraringr) 54234 54234 64265 64265 48358 48358 39931

Roumlrliga kostnader Avbrottsfrekvens (antal fel(100 km aringr)) 2 2 1333333333 1333333333 06 06 1066666667

F 12 (felfrekvens efter 12 timmar) 0000162 0000162 0000162 0000162F 24 (felfrekvens efter 24 timmar) 0000083 0000083 0000083 0000083F 48 (felfrekvens efter 48 timmar) 0000000 0000000 0000000 0000000F 72 (felfrekvens efter 72 timmar) 0000000 0000000 0000000 0000000

Avbrottsersaumlttning efter 12 timmar (krkund) 800 800 800 800Avbrottsersaumlttning efter 24 timmar (krkund) 1765 1765 1765 1765Avbrottsersaumlttning efter 48 timmar (krkund) 2719 2719 2719 2719Avbrottsersaumlttning efter 72 timmar (krkund) 4007 4007 4007 4007

Driftskostnad reservelverktimme och kund (krh) 625 625 625 625Fast kostnad elverk (transport osv) (krkund) 1320 1320 1320 1320

Drift timmar felkategori F 12 (h) 15 15 15 15Drift timmar felkategori F 24 (h) 36 36 36 36Drift timmar felkategori F 48 (h) 60 60 60 60Drift timmar felkategori F 72 (h) 100 100 100 100

Antalet fel per aringr som oumlverstiger 12 h i LBA-fack 4 (staringr) 000003 000002 000001Avbrottskostnad (kraringr) 221 531 148 354 066 223 283

Summa kostnader per aringr (kraringr) 5423598 5423908 6426693 6426899 4835816 4835973 3993390

Bilaga 8 Ekonomi

Bilaga 8 forts

DARWin driftstoumlrningsstatistik 2004 Svensk energi

12 kV 24 kV SummaSumma (75)Totalt antal drabbade kunder lt 3 min (st) 2640403 1011406 3651809 2738857Totalt antal fel lt 3 min (st) 2827 13923 16750

Totalt antal drabbade kunder 12 - lt 24 h (st) 383 61 444Totalt antal drabbade kunder gt 24 h (st) 200 28 228

Andel drabbade kunder 12 - lt 24 h 162E-04Andel drabbade kunder gt 24 h 832E-05

Andel drabbade kunder 12 - lt 24 h () 00122Andel drabbade kunder gt 24 h () 00062

Antal drabbade kunder per MSP fel lt 3minl (st) 21802

Bilaga 9 ABBs standardtransformatorer

30

Reaktivt effekttutag vid olika laster

-100

-80

-60

-40

-20

0

20

40

60

80

100

120

2 4 6 8 10

Ledningslaumlngd (km)

Reakti

vt

eff

ektu

ttag

(kvar)

Luftlednig P=150 kW

Kabel P=150 kW

Kabel P=100 kW

Kabel P=50 kW

82 Generellt elnaumlt

Foumlr att faring en god uppfattning om hur stort geografiskt omraringde ett mobilt reservkraftverk med varierande storlek kan hantera foumlr en given belastning har ett generellt elnaumlt anvaumlnts Det generella elnaumltet aumlr uppbyggt i PSSE enligt bild 81 nedan

Bild 81 Generellt elnaumlt uppbyggt i PSSE

Som kan ses i bild 81 ovan bestaringr det generella elnaumltet av en matande respektive en mottagande naumltstation som foumlrbinds med en mellanspaumlnningsledning I den matande naumltstationen har en relativt stor transformator installerats saring att den inte kommer att bli en begraumlnsande faktor I den mottagande naumltstationen aumlr transformatorn dimensionerad foumlr att klara lasten Som tidigare visats i rapporten aumlr det laumlngden paring mellanspaumlnningsledningen som kommer att spela en stor roll daring den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckningen ska bestaumlmmas Foumlr att tydligt visa storleksskillnaden i det kapacitiva bidrag som en kabel ger upphov till jaumlmfoumlrt med en luftledning har ovanstaringende naumlt ritats upp i PSSE Foumlr att PSSE ska kunna utfoumlra beraumlkningarna behoumlver ett antal parametrar matas in i programmet Dessa har beraumlknats i ett Excel-blad som visas i bilaga 3 Eftersom det mobila reservkraftverket inte kan absorbera reaktiv effekt aumlr den aumlr moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan dels beroende av hur mycket reaktiv effekt ledningen genererar dels hur stort det reaktiva effektuttaget ur anlaumlggningen aumlr Detta betyder att desto houmlgre reaktiva effektuttaget aumlr desto laumlngre aumlr moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan I exemplet nedan har den aktiva lasten satts till 50 100 respektive 150 kW och med en effektfaktor lika med 085 Resultaten fraringn beraumlkningarna visas i bild 82 nedan

Bild 82 Belastningsstorlekens inverkan paring den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan

31

Enligt EON Elnaumlts indelning av kundkategorier som presenteras i bilaga 1 kan det utlaumlsas att effektfaktorn foumlr de olika kundkategorierna varierar mellan 085 ndash 098 Genom att anvaumlnda effektfaktorn 085 som i exemplet ovan kommer lasten foumlrbruka relativt mycket reaktiv effekt vilket betyder att den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan kommer att bli laringng Hade daumlremot effektfaktorn 098 anvaumlnts skulle lasten i princip inte foumlrbruka naringgon reaktiv effekt alls vilket skulle minska den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan radikalt Anvaumlndandet av effektfaktorn 085 ger saringledes det mest gynnsamma fallet Hur stor inverkan effektfaktorn har paring den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan visas i bild 83 Raumlkneexemplet aumlr utfoumlrt paring samma saumltt som exemplet ovan foumlr kabeln med belastningen 50 kW Den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan har istaumlllet beraumlknats foumlr fyra olika effektfaktorer 085 090 095 och 098

Reaktivt effektuttag vid cos fi variation foumlr en kabel med belastningen 50 kW

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

1 2 3 4

Ledningslaumlngd (km)

Reati

vt

eff

ektu

ttag

(kvar)

cos fi=085

cos fi=090

cos fi=095

cos fi=098

Bild 83 Effektfaktorns inverkan paring den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan

821 Konsekvenser foumlr reservkraft

Som tydligt kan ses i bild 82 kommer kabeln generera avsevaumlrt mycket mer reaktiv effekt aumln luftledningen och daumlrmed minska den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan Det kan konstateras att storleken paring lasten och effektfaktorn kommer spela en stor roll daring den maximala oumlverfoumlringsstraumlckan foumlr kabeln ska bestaumlmmas Daumlrmed aumlr det svaringrt att ange naringgon generell laumlngdbegraumlnsning foumlr kabelalternativet men aumlr lasten saring laringg som 50 kW med effektfaktorn 085 kommer den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan vara mindre aumln tre kilometer Daumlremot foumlr luftledningen som endast genererar en liten maumlngd reaktiv effekt kommer inte storleken paring lasten och effektfaktorn vara avgoumlrande foumlr den maximala oumlverfoumlringsstraumlckan Med tanke paring att reservelverken fraringn ABB inte kan ta hand om naringgot reaktivt oumlverskott aumlr det sjaumllvklart av stor vikt att mellanspaumlnningsledningen inte genererar mer reaktiveffekt aumln vad lasten konsumerar Av detta generella exempel kan slutsatsen dras att smaring reaktiva uttag i kombination med laringnga mellanspaumlnningskablar kan komma begraumlnsa oumlverfoumlringsstraumlckan avsevaumlrt jaumlmfoumlrt med mellanspaumlnningsluftledningar

32

83 Verkligt elnaumlt

Foumlr att faring en ungefaumlrlig uppfattning om hur stort geografiskt omraringde ett mobilt reservkraftverk kan hantera foumlr en given belastning har aumlven beraumlkningar utfoumlrts foumlr ett verkligt naumlt Anledningen till detta aumlr att faring saring stor verklighetsfoumlrankring som moumljligt De mobila reservkraftverk som aumlr taumlnkta att anvaumlndas aumlr i storleksordningen 100 ndash 800 KVA vilket betyder att baringde lastuttaget och oumlverfoumlringsstraumlckan kommer att bli begraumlnsad Det verkliga elnaumltet kommer att ge en indikation paring hur det kan taumlnkas se ut i ett verkligt elnaumlt daumlr det reaktiva effektuttaget aumlr relativt litet och oumlverfoumlringsstraumlckan relativt laringng Eftersom de mobila reservkraftverken som aumlr taumlnkta att anvaumlndas aumlr relativt smaring effektmaumlssigt kommer de inte klara av de laster som farings i taumltorter om ett par naumltstationer kopplas samman De elnaumlt som kommer att ingaring i beraumlkningarna kommer daumlrfoumlr vara ett landsbygdsnaumlt daumlr belastningen aumlr laringg och utspridd oumlver ett stoumlrre geografiskt omraringde Det aumlr aumlven i landsbygd det aumlr mest intressant med reservkraft paring grund av avsaknaden av omkopplingsmoumljligheter Det elnaumlt som slutligen valdes i samraringd med Christer Eliasson naumltplanerare paring EON Elnaumlt var ett relativt nytt kabelnaumlt i Loumlnsboda (LBA) i nordoumlstra Skaringne daumlr EON Elnaumlt har foumlrberett ett par markstationer foumlr anslutning av mobil reservkraft (Eliasson 2006) Anledningen aumlr att belastningarna aumlr relativt smaring och foumlrdelade paring flera mindre transformatorstationer med litet stoumlrre inboumlrdes avstaringnd I ett saringdant naumlt som finns i LBA fack 4 kommer vinsten att bli stor om EON Elnaumlt endast behoumlver ansluta ett mobilt elverk istaumlllet foumlr sju Foumlr det utvalda kablade elnaumltet har beraumlkningar genomfoumlrts enligt den tidigare beskrivna beraumlkningsgaringngen Fraringn Facilplus har kartan med inritade ledningar och naumltstationer haumlmtas den visas i bilaga 4 Som kan ses paring kartan aumlr detta ett glesbyggdsomraringde med lite stoumlrre avstaringnd mellan naumltstationerna I bilaga 5 visas normalkopplingsschemat foumlr LBA fack 4 som tydligare visar hur naumltstationerna aumlr foumlrbundna med varandra I bilaga 6 visas det Excel-blad daumlr alla inparametrar som maringste anges i PSSE aumlr beraumlknade och sammanstaumlllda Naumlr beraumlkningen vaumll aumlr gjord i PSSE visas alla resultaten i de schematiska filerna se bilaga 7 Beraumlkningarna aumlr gjorda baringde foumlr elnaumltet saring som det ser ut i dag men aumlven paring samma elnaumlt daring all kabel ersatts med oisolerad samt isolerad luftledning med motsvarande ledningsarea Eftersom kapacitansen per kilometer aumlr i princip lika stor foumlr baringde oisolerad och isolerad luftledning kommer dessa anses vara likvaumlrdiga naumlr det gaumlller lednings reaktiva generering Baringda fallen har samma totala ledningslaumlngd vilken aumlr 6775 meter men som har naumlmnts tidigare skiljer luftledning sig aringt jaumlmfoumlrt med kabel daring det gaumlller generering av reaktiv effekt Resultatet presenteras i bild 84 nedan

33

LBA-fack 4

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90k

Va

r Kabel

Oisolerad luftledning

Isolerad luftledning

Bild 84 Reaktivt effektuttag i LBA ndash fack 4

Som kan ses i bild 84 ovan behoumlver generatorn endast generera knappt 20 kvar om det befintliga kabelnaumltet anvaumlnds vid topplast ty Velanders metod ger topplasten Vid laringglasttillfaumlllen exempelvis sommar skulle det reaktiva effektuttaget fraringn kunderna raumlcka till att taumlcka det reaktiva oumlverskottet fraringn kabeln Daumlrmed kan det haumlnda att vid vissa lasttillfaumlllen inte aumlr moumljligt att reservkraftsmata LBA fack 4 Skulle i staumlllet kabelnaumltet ersaumlttas med ett likvaumlrdigt luftledningsnaumlt kommer generatorn behoumlva generera drygt 80 kvar Anledningen till detta aumlr som sagts och visats tidigare att en kabel genererar avsevaumlrt mycket mer reaktiv effekt aumln en luftledning Skulle kablarna generera mer reaktiv effekt aumln vad kunderna foumlrbrukar skulle anlaumlggningen inte kunna anslutas till ett mobilt reservkraftverk Hade det daumlremot funnits reservelverk i laumlmplig storlek paring marknaden som hade kunnat undermagnetiseras och daumlr med att ta hand om det reaktiva oumlverskott som skapats av kablarna hade situationen varit en annan Som situationen aumlr i dag maringste en viss foumlrsiktighet tillaumlmpas daring lasten aumlr liten och oumlverfoumlringsstraumlckan aumlr lite laumlngre i ett kablat mellanspaumlnningsnaumltet Skulle daumlremot elnaumltet i LBA - fack 4 varit ett luftledningsnaumlt hade inte denna begraumlnsning funnits Sammanfattningsvis kan det i detta fall konstateras att det kablade elnaumltet aumlr att foumlredra framfoumlr mot luftledningsalternativet Laumlgre braumlnslekonsumtion samt moumljlighet till ett houmlgre aktivt effektuttag aumlr naringgra av foumlrdelarna

34

9 Ekonomisk jaumlmfoumlrelse Foumlr att faring en indikation paring hur det ekonomiska utslaget kommer att se ut daring ett mellanspaumlnningsnaumltet anvaumlnds foumlr oumlverfoumlring av reservkraft har ett raumlkneexempel staumlllts upp i det tidigare anvaumlnda elnaumltet LBA-fack 4 I exemplet har sju olika fall jaumlmfoumlrts med varandra dessa aumlr

bull Oisolerad luftledning utan reservkraft bull Oisolerad luftledning med reservkraft bull Isolerad luftledning utan reservkraft bull Isolerad luftledning med reservkraft bull Kabel utan reservkraft bull Kabel med reservkraft bull Befintlig luftledning som senare ersaumltts med kabel med reservkraft

Nedan visas en foumlrklaring till de parametrar som finns med i raumlkneexemplet Dessa aumlr uppdelade i fasta respektive roumlrliga kostnader vilka summeras ihop foumlr respektive fall De fasta kostnaderna aumlr summan av de aringrliga kapital- och underharingllskostnaderna medan de roumlrliga kostnaderna aumlr kostnader foumlr reservkraft samt avbrottsersaumlttning Dessa aumlr direkt beroende av det aktuella elnaumltets avbrotts- respektive felfrekvens I denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse har alla administrativa kostnader foumlrsummats och ingen haumlnsyn har tagits till hur varumaumlrket skadas av t ex laringnga elavbrott

91 Foumlrklaring till den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen

911 Fasta kostnader

Investeringskostnad per km Investeringskostnaden avser endast mellanspaumlnningsnaumltet vilken varierar mellan olika ledningstyper Kostnaderna aumlr haumlmtade ifraringn EBR (P1) 2006 I det verkliga elnaumltet (LBA) minskar ledningsarean laumlngre ut vilket det inte kommer tas naringgon haumlnsyn till i den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen daumlr samma area har anvaumlnts till hela straumlckan Anledningen till detta aumlr att kostnaden foumlr att garing upp eller ner ett steg i area foumlr respektive ledningstyp aumlr relativt liten Alla beraumlkningar har daumlrfoumlr gjorts foumlr en representativ ledningsarea 95 mm2 Total investeringskostnad Denna visar den totala investeringskostnaden foumlr hela ledningsstraumlckan det vill saumlga kostnaden per kilometer ledning garingnger det verkliga elnaumltets laumlngd (LBA) Kapitalkostnad Investeringskostnaden som goumlrs i ett elnaumlt genererar en kostnad foumlr det kapital som aumlr investerat EON Elnaumlt tillaumlmpar en kalkylraumlnta paring 8 procent

35

Aringrlig kostnad EON Elnaumlt skriver av sina anlaumlggningar paring 40 aringr vilket ger en aringrlig kostnad genom att dela investeringskostnaden med avskrivningstiden Underharingllskostnad Underharingllskostnaden foumlr baringde oisolerad - och isolerad luftledning aumlr satt till 2 procent av investeringskostanden Foumlr jordkabel aumlr den satt till 02 procent Summa fast aringrlig kostnad Denna kostnad visar vad den aringrliga fasta kostnaden kommer vara foumlr ett elnaumlt Denna inkluderar saringledes enbart avskrivningar och underharingllskostnader

912 Roumlrliga kostnader

Avbrottsfrekvens Denna beskriver hur maringnga avbrott en viss ledningstyp har per aringr och per 100 km ledning Foumlr oisolerad luftledning aumlr antalet fel uppdelat i kvarstaringende- respektive oumlvergaringende fel Kvarstaringende fel betyder att felet maringste aringtgaumlrdas fysiskt och behoumlver sektioneras bort foumlr reparation De kvarstaringende felen aumlr 2 stycken per aringr och 100 km ledning (Roos 2005) Oumlvergaringende fel kan exempelvis vara en aringterinkoppling som orsakats av ett traumld som stoumltt till en ledning vid blaringsigt vaumlder Eftersom de oumlvergaringende felen aumlr kortvariga kommer det aldrig bli aktuellt att ansluta reservkraft i samband med dessa fel Daumlrmed tas dessa fel inte med i avbrottsfrekvensen Foumlr isolerad luftledning har de kvarstaringende felen satts till tvaring tredjedelar av avbrottsfrekvensen foumlr oisolerad luftledning (Kristiansson 2006) Foumlr kabel aumlr antalet fel uppdelade i inre fel i kabeln t ex treeing och fel som aumlr orsakade paring grund av yttre aringverkan t ex graumlvskador Eftersom baringda typerna av fel kommer resultera i ett avbrott i elleveransen summeras dessa till en gemensam avbrottsfrekvens foumlr kabel Inre fel aumlr satt till 02 och yttre fel aumlr satt 04 vilket betyder att den gemensamma avbrottsfrekvensen aumlr satt till 06 fel per aringr och 100 km kabel (Roos 2005) Felfrekvens Felfrekvensen aumlr framtagen paring foumlljande saumltt samtliga kunder som drabbats av mellanspaumlnningsfel laumlngre aumln tre minuter hos Svensk Energis medlemsfoumlretag dvs DARWin rapporterade under 2004 har tagits fram Av dessa har 75 procent ansetts kunna haumlnfoumlras till landsbygdselnaumlt Ur denna aringterstaringende stora volym har de mellanspaumlnningsfel som orsakat utebliven elleverans i tidsintervallen 12-lt24 samt gt=24 timmar sorterats ut Antalet fel som oumlverstiger 24 timmar oavsett laumlngd aumlr saring faring att de har summerats i en enda grupp Genom att dividera summan utsorterade fel med samtliga fel erharinglls felfrekvensen foumlr respektive tidsintervall Som kan ses i raumlkneexemplet i bilaga 8 aumlr dessa mycket smaring

36

Avbrottsersaumlttning Avbrottskostnaden foumlr respektive tidsintervall aumlr tagen fraringn den tabell 21 i denna rapport Foumlr att baumlttre avspegla den verkliga bilden i LBA fack 4 har 50 av de 60 kunderna placerats i kategorin smaringhus 16 A och resterande 10 kunder i gruppen smaringhus 20 A Driftkostnad reservelverk och fast kostnad elverk Dessa kostnader aumlr tagna fraringn EON Elnaumlts egen utredning om reservkraftberedskap (NUT 051016-001) Baringda kostnadsposterna avser hyra av reservelverk som ansluts paring traditionellt saumltt det vill saumlga ett reservelverk till varje naumltstation I denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse har driftkostnaden antagits vara den samma daring ett mobilt reservkraftverk anvaumlnds och elenergin oumlverfoumlrs i mellanspaumlnningsnaumltet Den fasta kostnaden antas daumlremot vara en femtedel saring stor daring ett reservelverk i snitt antas kunna foumlrsoumlrja fem naumltstationer daring elenergin oumlverfoumlrs i mellanspaumlnningsnaumltet Drifttimmar felkategori Drifttimmarna avser de antal timmar som reservelverken aumlr i drift vid respektive felkategori Dessa drifttimmar aumlr uppskattade till en genomsnittligt rimlig tidsperiod Uppskattningen aumlr gjord saring att reservelverket har anslutits och boumlrjat leverera elenergi i snitt tvaring till fyra timmar innan naringgon kund har varit spaumlnningsloumls i 12 timmar Naumlr vaumll kunderna faringtt tillbaka elleveransen med hjaumllp av ett reservkraftverk kommer inte det skadade elnaumltet behoumlva aringterstaumlllas i funktionsdugligt skick snarast moumljligt Kopplas daumlremot inte ett reservelverk in och aringterupptar elleveransen maringste elnaumltet aringterstaumlllas till funktionsdugligt skick snarast Daumlrmed antas det att tiden foumlr aringterstaumlllning kommer vara laumlngre om inte ett reservkraftverk ansluts Paring grund av ovanstaringende resonemang anses reservelverkets drifttid i snitt vara laumlngre aumln den avbrottstid som farings om inte reservelverket anslutits Drifttimmarna aumlr bestaumlmda saring att reservelverket i snitt boumlrjar leverera elenergi 9 timmar efter felet uppkom och aumlr daumlrefter i drift hela tidsperioden i respektive felfrekvens det vill saumlga efter 12 respektive 24 timmar Antal fel per aringr som oumlverstiger 12 h i LBA - fack 4 Denna aumlr beraumlknad paring foumlljande saumltt

( )2412100

FFLL

AF +sdotsdot

aringr

st (91)

daumlr AF Avbrottsfrekvensen foumlr luftledning respektive kabel (st100kmaringr) LL Ledningslaumlngden avser LBA - fack 4 (km) F12 Felfrekvensen efter 12 h vid mellanspaumlnningsfel enligt Darwin

driftstoumlrningsstatistik 2004 Svensk Energi F24 Felfrekvensen efter 24 h vid mellanspaumlnningsfel enligt Darwin

driftstoumlrningsstatistik 2004 Svensk Energi

37

Avbrottskostnad Avbrottskostnaden avser den kostnad som uppstaringr pga fel i mellanspaumlnningsnaumltet varje aringr I alternativet utan reservkraft uppstaringr kostnaden genom avbrottsersaumlttning till de kunder som drabbats av elavbrott laumlngre aumln 12 timmar I alternativet med reservkraft uppstaringr kostnaden genom att reservkraft installeras och samtliga kunder aringterfaringr elleveransen Reservkraften som installeras har som sagts tidigare en fast och en roumlrlig kostand Avbrottskostnaden beraumlknas enligt nedan Utan reservelverk

( ) AKAFAFLL

AF sdotsdot+sdotsdotsdot 24241212100

(kraringr) (92)

Med reservelverk

( )

AKFKFFLL

AF

AKDKDTFDTFLL

AF

sdotsdot+sdotsdot

+sdotsdotsdot+sdotsdotsdot

)2412(100

24241212100 (kraringr) (93)

daumlr A12 avbrottskostnaden i LBA efter 12 h (kr) A24 avbrottskostnaden i LBA efter 24 h (kr) DK driftkostnad reservelverk (krh) AK antalet kunder i LBA (st) FK fast kostnad foumlr reservelverk per kund (kr) DT drifttid foumlr reservkraftverken (h)

913 Summa kostnader per aringr Denna kostnad aumlr framtagen genom att kostnaderna foumlr den fasta- och roumlrliga delen summerats Resultatet visar vilket av alternativen som aumlr det mest ekonomiskt gynnsamma

92 Resultat

Sjaumllva beraumlkningen aumlr gjord i Excel och visas i bilaga 8 I tabell 91 nedan visas en sammanstaumlllning av de fasta roumlrliga samt summa kostnader ifraringn den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen Beraumlkningen aumlr gjord foumlr sju stycken olika fall

1 Nybyggnation av oisolerad luftledning utan anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

2 Nybyggnation av oisolerad luftledning med anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

3 Nybyggnation av isolerad luftledning utan anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

4 Nybyggnation av isolerad luftledning med anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

38

5 Nybyggnation av jordkabelanlaumlggning utan anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

6 Nybyggnation av jordkabelanlaumlggning med anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

7 Befintlig avskriven luftledning staringr kvar 20 aringr foumlr att sedan ersaumlttas med jordkabel I detta fall foumlrlaumlngs avskrivningstiden med 20 aringr i foumlrharingllande till de sex tidigare fallen Reservkraft anvaumlnds vid oplanerade elavbrott under hela perioden

Tabell 91 Kostnadsjaumlmfoumlrelse Fasta kostnader

(kraringr)

Roumlrliga kostnader

(kraringr)

Summa kostnader

(kraringr)

Fall 1 54 200 2 54 202 Fall 2 54 200 5 54 205 Fall 3 64 300 2 64 302 Fall 4 64 300 4 64 304 Fall 5 48 400 1 48 401 Fall 6 48 400 2 48 402 Fall 7 39 900 3 39 903 Som kan ses i tabell 91 ovan aumlr de fasta kostnaderna avsevaumlrt mycket stoumlrre aumln de roumlrliga Anledningen till detta aumlr att andelen elavbrott som oumlverstiger 12 timmar aumlr utslaget paring 75 procent av alla elavbrott vilka daring blir vaumlldigt faring och orsakar daumlrmed smaring kostnader totalt sett Som kan ses i den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen aumlr det i dagslaumlget inte loumlnsamt i naringgot av fallen att anvaumlnda reservkraft vid oplanerade elavbrott Det ska dock poaumlngteras att efter 1 januari 2011 aumlr det inte laumlngre tillaringtet att oplanerade elavbrott oumlverstiger 24 timmar Landets naumltaumlgare kommer daring inte kunna jaumlmfoumlra kostnader foumlr t ex reservkraft med kostnader foumlr avbrottsersaumlttning De kommer istaumlllet att bli tvungna att hitta loumlsningar som undviker dessa laringngvariga elavbrott Reservkraft i mellanspaumlnningsnaumlt erbjuder en saringdan loumlsning Som kan ses i denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse aumlr det mest loumlnsamt att laringta befintlig avskriven luftledning staring kvar 20 aringr som sedan ersaumltts med kabel foumlljt av att direkt ersaumltta samma luftledning med kabel Baringda dessa alternativ foumlrutsaumltter att ledningen aumlr framdragen saring att det paring ett enkelt saumltt garingr att foumlrlaumlgga kabeln i marken Om inte saring aumlr fallet kommer detta kostnadsbilden se annorlunda ut Med denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse kan det till sist konstateras att det kommer bli dyrare att ansluta reservkraft till de kunder som drabbas av elavbrott laumlngre aumln 12 timmar aumln att betala ut avbrottsersaumlttning fram t o m 1 januari 2011 foumlr exemplet LBA fack 4

39

10 Slutsatser

101 Slutsatser

Innan ett mobilt reservkraftverk ansluts till ett lansbyggdselnaumlt aumlr det viktigt att kaumlnna till hur stor den reaktiva genereringen fraringn det aktuella elnaumltet aumlr Hur stort det reaktiva bidraget aumlr beror paring hur stor den kapacitiva genereringen aumlr i elnaumltet Denna aumlr framfoumlrallt beroende av kabelnaumltets laumlngd desto laumlngre ju stoumlrre blir den kapacitiva genereringen Skillnaden mellan luftledning och kabel aumlr i dessa sammanhang stora och det maringste tas i beaktande innan ett mobilt reservkraftverk ansluts En kabel genererar avsevaumlrt mycket mer reaktiv effekt aumln en luftledning oavsett om luftledningen aumlr isolerad eller inte Problemet som kan uppstaring i ett kabelnaumlt aumlr att kablarna genererar mer reaktiv effekt aumln vad de anslutna kunderna foumlrbrukar Detta aumlr inget problem saring laumlnge det finns ett oumlverliggande elnaumlt som kan ta hand om det reaktiva oumlverskottet Naumlr det oumlverliggande naumltet kopplas bort och ett mobilt reservkraftverk ansluts maringste detta ensamt kunna ta hand om ett eventuellt reaktivt oumlverskott Reservkraftverk som klarar att absorbera reaktiv effekt finns inte paring marknaden i dag Daumlrmed kommer inte ett mobilt reservkraftverk att kunna anslutas till ett elnaumlt som genererar mer reaktiv effekt aumln vad de anslutna kunderna foumlrbrukar Denna risk finns enbart i kablade elnaumlt daumlr oumlverfoumlringsstraumlckan aumlr laringng och lasten relativt laringg Det aumlr svaringrt att ange naringgon generell laumlngdbegraumlnsning men aumlr lasten saring laringg som 50 kW med effektfaktorn 085 kommer den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan vara mindre aumln tre kilometer Enligt den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen som aumlr gjord i rapporten kan det konstateras att det i-dagslaumlget aldrig aumlr loumlnsamt att ansluta reservkraftverk vid ett elavbrott i LBA fack 4 Anledning till detta aumlr att den avbrottsersaumlttningen som kunder har raumltt till som varit drabbade av ett elavbrott laumlngre aumln 12 timmar aumlr laumlgre aumln den kostnad som uppstaringr daring mobila reservelverk ansluts i vaumlntan paring att felet ska bli aringtgaumlrdat Fraringn och med den 1 januari 2011 kommer det dock inte vara tillaringtet att oplanerade elavbrott aumlr laumlngre aumln 24 timmar vilket goumlr att naumltaumlgarna senast vid denna tidpunkt maringste se till att dessa laringngvariga elavbrott undviks Detta goumlr att oumlverfoumlring av mobilreservkraft i mellanspaumlnningsnaumltet kan komma bli en intressant och anvaumlndbar teknik de naumlrmsta aringren foumlr landets alla naumltaumlgare Sammanfattningsvis kan slutsatserna sammanfattas i ett antal punkter

bull Laringnga kabellaumlngder tillsammans med relativt smaring effektuttag kan generera ett oumlverskott av reaktiv effekt

bull Det finns idag inget reservkraftverk paring marknaden som kan absorbera reaktiv effekt vilket kan komma att begraumlnsa den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan

bull Fram till och med den 1 januari 2011 aumlr det troligen inte loumlnsamt att ansluta reservkraft vid ett elavbrott

bull Fraringn och med den 1 januari 2011 kommer det inte laumlngre vara tillaringtet att oplanerade elavbrott oumlverstiger 24 timmar

40

bull Oumlverfoumlring av reservkraft i mellanspaumlnningsnaumltet kan komma bli en intressant och anvaumlndbar teknik i farmtiden

102 Fortsatt arbete

I denna rapport har det foumlrutsatts att selektiviteten och utloumlsningsvillkor i elnaumlten fungerar paring avsett vis Fortsatta studier inom detta omraringde kan vara att laumlgga in fel paring olika platser i det elnaumltet som ansluts till ett mobilt reservkraftsaggregat och paring saring vis kontrollera att utloumlsningsvillkor och selektivitet fungerar paring ett tillfredstaumlllande sett I denna rapport aumlr grundtanken att ett enda mobilt reservkraftverk ska foumlrsoumlrja en mindre grupp naumltstationer vid ett elavbrott En intressant utveckling skulle vara att titta paring hur olika kraftslag som t ex mobil reservkraft tillsammans med smaringskalig vindkraft skulle kunna samverka En samverkan mellan olika kraftslag skulle med stor sannolikhet skapa nya foumlrutsaumlttningar foumlr smaringskalig ouml-drift Ytterligare fraringgestaumlllningar som skulle behoumlva utredas aumlr hur elkvaliteacuten paringverkas i ett ouml-driftsnaumlt Haumlr skulle det vara intressant att se hur olika typer av kraftkaumlllor enskilt paringverkar elkvaliteacuten samt hur flera kraftkaumlllor som samverkar paringverkar elkvaliteacuten Naumlr mobila reservelverk ansluts i en naumltstation foumlr t ex underharingllsaringtgaumlrder goumlrs detta i princip uteslutande genom att spaumlnningen bryts under in- och urkopplingstiden Detta genererar tvaring planerade elavbrott som maringste aviseras till alla beroumlrda kunder Dessa planerade elavbrott skulle kunna undvikas om en fasningsutrustning anvaumlnts vid inkopplingen Paring detta saumltt skulle landets alla naumltaumlgare paring ett enkelt saumltt kunna goumlra t ex underharingllaringtgaumlrder utan att naringgra kunder behoumlver drabbas av elavbrott Detta aumlr ett omraringde som kaumlnns viktigt och borde utredas Vad som aumlven aumlr av intresse foumlr framtiden aumlr att ta fram riktlinjer foumlr hur mobil reservkraft i mellanspaumlnningsnaumlt ska hanteras Naringgon form av regelverk som branschen kan ta till sig och arbeta efter hade underlaumlttat anvaumlndandet inom detta omraringde

41

11 Referenser [1] Alfredsson Alf Cronqvist Anders (1996) ElkrafthandbokenElmaskiner [2] Andersson Leif Blomqvist Hans (1997) Elkraftsystem del 1 [3] Birkouml Thomas (2005) bilder paring olika typer av luftledning

httpwwwsofnetorgindexasplev=2593amptyp=1 adressen kontrollerad 2006-07-10

[4] Elektroskandia (2006) Bild paring en 3-ledare mellanspaumlnnings kabel

httpwwwelektroskandiasecatalogaspxcid=70amphid=969ampuid=4710amppid=21518pnlPDetails adressen kontrollerad 2006-07-10

[5] Elforsk (1995) EBR Mobila Reservkraftverk utgiven av Elforsk [6] Eliasson Christer (2006) EON Elnaumlt Sverige AB Lokalnaumltsplanerare

personligt samtal 2006-06-28 [7] Energimarknadsinspektionen (2006) Naumltanslutningar och avgifter

httpwwwenergimarknadsinspektionensetemplatesPage____44aspx adressen kontrollerad 2006-07-11

[8] Energimyndigheten (2005) Utveckling av naumltpriser 1 jan 1997 - 1 jan 2005

Publikationen tillgaumlnglig paring httpwwwstemseWEBSTEMEx01SwensfPageGenerator01OpenAgentampSearchType=2ampAll=True adressen kontrollerad 2006-08-02

[9] GENETECH (2006) Bild paring reservelverk

httpwwwgenetechseseprodmobilahtml adressen kontrollerad 2006-08-01

[10] Hagelin Carl-Goumlran (2006) ABB Reservkraft Vaumlsterarings personligt samtal

2006-07-25 [11] Hjalmar Peter (2005) Utredning om mobil reservkraft EON Elnaumlt

NUT-050524-021

42

[12] Johansson Jonas (2006) PhD Student IEA Lunds Tekniska Houmlgskola personligt samtal 2006-11-09

[13] Kristiansson Gert (2006) delprocessledare foumlr anlaumlggningsprojekt paring EON

Elnaumlt [14] Krynell Julius (2006) Reservkraftsansvarig EON Elnaumlt Sverige AB

personligt samtal 2006-08-11 [15] Lindahl Sture (2006) Professor IEA Lunds Tekniska Houmlgskola personligt

samtal 2006-11-09 [16] Melin Ulf (2006) EON Elnaumlt Sverige AB Kundansvarig paring

marknadsenheten personligt samtal 2006-08-18 [17] Onninens produktkatalog 2006) finns tillgaumlnglig paring

httpwwwonninensedownload184218cb10a83f43c2780001132Flik_2_Elnatsmaterielpdf adress kontrollerad 2006-08-15

[18] Petterson Aringke- Blomqvist Hans (1986) Elkraft teknisk handbok del 1

Allmaumln del [19] Regeringskansliet (2006) Nya regler om leveranssaumlkra elnaumlt

httpwwwregeringensesbd108a57260 adress kontrollerad 2006-06-08 [20] Roos Fredrik (2005) lic-avhandling Electricity Supply Reliability [21] Samuelsson Olof (2006) Docent IEA Lunds Tekniska Houmlgskola personligt

samtal 2006-08-23 [22] SCB (2002) Energiundersoumlkning foumlr jordbruket avseende 2002

httpw36scbsestatistikOVOV0020_dokumentEnergiundersokning_2002doc adress kontrollerad 2006-07-04

[23] Siemens PTI (2006) Information om PSSE

httpwwwpti-uscomptisoftwarepsseindexcfm adressen kontrollerad 2006-07-20

43

[24] Statens energimyndighet (2005) Erfarenheter efter Gudrun - Reservkraft prioritering och ouml-drift med reservkraft ER 200532 Publikationen finns tillgaumlnglig paring httpwwwstemseWEBSTEMEx01SwensfPageGenerator01OpenAgentampSearchType=2ampFuncParm1=11ampFuncParm2=1ampSearchString=gudrunampSearchStringFromDate=ampSearchStringToDate=ampAll=True adressen kontrollerad 2006-08-02

[25] Stenborg Bertil (1997) Elkraftsystem del 1 [26] Svenska Kraftnaumlt (2005a) Svenska Kraftnaumlts verksamhet

httpwwwsvksewebPageaspxid=2221 adress kontrollerad 2006-06-07 [27] Svenska Kraftnaumlt (2005b) Svenska Kraftnaumlts aringrsredovisning 2005

httpwwwsvksewebPageaspxid=5242 adress kontrollerad 2006-08-11

44

12 Appendix Bilaga 1 Eon elnaumlts indelning av olika kundkategorier med avseende paring Velanderkonstanter och effektfaktor Bilaga 2 Matlabkod som anvaumlnts till raumlkneexemplet vid jaumlmfoumlrelsen mellan luftledning och kabel Bilaga 3 Beraumlkning av inparametrar till PSSE foumlr det generella naumltet Bilaga 4 Geografiskt karta oumlver LBA fack 4 haumlmtade fraringn Facilplus Bilaga 5 Normalkopplingsschema LBA fack 4 Bilaga 6 Beraumlkning av inparametrar till PSSE foumlr det verkliga naumltet Bilaga 7 Resultaten fraringn beroumlkningen i det verkliga naumltet visat i en schemarisk bild Bilaga 8 Beraumlkningar gjorda foumlr den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen Bilaga 9 Tabell oumlver ABBs standardtransformatorer

V elander-konstant k1

V elander-kons tant k2

Foumlrbruknings-staumllletyp

U ppvaumlrm nings-kod

T ext D C O N ST1 D C O N ST2

C O SFI

B lank t O ALLM AumlN KU R VA 0000286 00133 09Industri ED M IN D R E IN DU STR IER M ED ELVAumlR M E 0000368 00497 092Industri EVL M IN D R E IN DU STR IER M ED ELVAumlR M E 0000368 00497 092Industri O M IN D R E IN DU STR IER U TAN ELVAumlR M E 000029 01017 085Industri U E M IN D R E IN DU STR IER U TAN ELVAumlR M E 000029 01017 085Industri VPA M IN D R E IN DU STR IER U TAN ELVAumlR M E 000029 01017 085Industri VPE M IN D R E IN DU STR IER M ED ELVAumlR M E 0000368 00497 092JO R D BR U K ED LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K EO LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K EVL LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K O LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K U E LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K VPA LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K VPE LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K VPJ LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09LG H M EO FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097LG H M U E FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093SH ED D IR EKTEL AumlLD R E AumlN ELAK 0000308 00111 098SH EO D IR EKTEL ELAK 0000408 00126 098SH EVL ELPAN N A KO N VER TER IN G 0000319 00187 096SH U E T YPKU R VO R R EN H U SH AringLLSEL 0000286 00133 09SH VPA VAumlR M EPU M P -FR AringN LU FT (V ID LAringG A T EM P N YT TJAS EJ ELVAumlR M E) 0000384 00164 093SH VPE VAumlR M EPU M P -U TELU FT M ED ELV (V ID LAringG A TEM P N YTT JAS ELVAumlR M E) 0000536 00161 097SH VPJ VAumlR M EPU M P - YTJO R D (O M VP EJ KLAR AR VAumlR M EN N YT TJAS EJ ELVAumlR M E) 0000314 00144 093Ouml VR ED O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - M ED ELVAumlR M E 0000402 00286 096Ouml VR EVL O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09Ouml VR O O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09Ouml VR U E O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09Ouml VR VPA O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09FAST Blank t ALLM AumlN KU R VA 0000286 00133 09FAST ED FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097FAST EO FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097FAST EVL FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097FAST O FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST O FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST U E FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST VPA FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST VPE FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097

I SAP IS-U

Bilaga 1 Indelning av kundkategorier

Bilaga 1 forts Velander-konstant k1

Velander-konstant k2

Foumlrbruknings-staumllletyp

Uppvaumlrmnings-kod

Text DCONST1 DCONST2

COSFI

FAST VPJ FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093KOLL Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09KOLL ED FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL EO FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL EVL FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL UE FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093KOLL VPA FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093KOLL VPE FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL VPJ FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093GBEL Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09OMAumlT Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09MAST Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09TILLF Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09TILLF ED DIREKTEL AumlLDRE AumlN ELAK 0000308 00111 098TILLF EO ELPANNA KONVERTERING 0000319 00187 096TILLF EVL ELPANNA KONVERTERING 0000319 00187 096TILLF O TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF UE TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF VPA TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF VPE TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF VPJ TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09HAND ED KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND EO KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND EVL KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND O KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND UE KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND VPA KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND VPE KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND VPJ KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09FH ED SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH EO SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH EVL SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH O SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH UE SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH VPA SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH VPE SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH VPJ SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098

I SAP IS-U

Bilaga 2 Matlabkod kabel u=11000 Langd=10 area=95 L=031 induktans [mHkm] fi=318 cos fi=085 ra=28264 resistiviteten i msp-kablen (AL) [ohmmm^2km] C=03310^-6kapacitansen i en 95mm^2 12 kV kabel Ericssons kabelhandbok R=(raarea)Langd ledar resistansen i punkten [ohm] Ericssons kabelhandbok XL=2pi50L10^-3Langd induktiva reaktansen i punkten [ohmkm] Ericssons kabelhandbok Qc2=2pi50(C2)u^2Langd kapacitansen som skapas i halva msp-kabeln [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 30 P=(5010^3) Aktivt effekt i punkten 5 [W] S=Pcos((fipi)180)skenbar effekt i punkten 5 [VA] Q=(S^2-P^2)^(12)reaktiv effekt i punkten 5 [VAr] Pf=R(Pu)^2+R((Q-Qc2)u)^2 Foumlrlust av aktiv effekt i hsp-kabel [W] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 31 Qf=XL(Pu)^2+XL((Q-Qc2)u)^2-(2Qc2) Foumlrlust av reaktiv effekt i msp-kabel [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 33 QnettoKabel=Q+Qf Luftledning Lluft=1085 XLluft=2pi50Lluft10^-3Langd Cluft=000910^-6 Qc2luft=2pi50(Cluft2)u^2Langd kapcitansen som skapas i halva hsp-luftledningen [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 30 PfLuft=R(Pu)^2+R((Q-Qc2luft)u)^2 Foumlrlust av aktiv effekt i hsp-kabel [W] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 31 QfLuft=XLluft(Pu)^2+XLluft((Q-Qc2luft)u)^2-(2Qc2luft) Foumlrlust av reaktiv effekt i hsp-kabel [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 33 QnettoLuft=Q+QfLuft

Ubas (kV) 11Sbas (MVA) 10

Kabel AXKJ 39525

Laumlngd=2 km Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 2 064 031 0194779 00000003 00001885 00528926 00160974 00022808

Laumlngd=4 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 4 128 031 0389557 00000003 0000377 01057851 00321948 00045616

Laumlngd=6 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 6 192 031 0584336 00000003 00005655 01586777 00482923 00068424

Laumlngd=8 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 8 256 031 0779115 00000003 0000754 02115702 00643897 00091232

Laumlngd=10 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 10 32 031 0973894 00000003 00009425 02644628 00804871 0011404

Luftledning FeAl 99

Laumlngd=2 km Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 2 0672 1126 0707487 61E-09 3833E-06 00555372 005847 4638E-05

Laumlngd=4 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 4 1344 1126 1414973 61E-09 7665E-06 01110744 01169399 9275E-05

Laumlngd=6 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 6 2016 1126 212246 61E-09 115E-05 01666116 01754099 00001391

Laumlngd=8 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 8 2688 1126 2829947 61E-09 1533E-05 02221488 02338799 00001855

Laumlngd=10 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 10 336 1126 3537433 61E-09 1916E-05 0277686 02923499 00002319

Bilaga 3 Generellt naumlt

Bilaga 3 forts

Transformatorer

Maumlrkeffekt (MVA) Kopplingsart Maumlrksp (kV) er () ex () ez () R (ohm) X (ohm) R (pu) X (pu)

1 [MATSTAT_LSP04200] 2 [MATSTAT_MSP11000] 08 Dyn 11 11 0 52 52 0 7865 0 0653 [MOTSTAT_MSP11000] 4 [MOTSTAT_LSP04200] 02 Dyn 11 11 0 38 38 0 2299 0 19

Belastningar

P (MW) Q (Mvar) (effekfaktor = 085) Detta aumlr baumlsta scenario005 003101 0062015 0093

Bilaga 4 Geografisk karta oumlver LBA fack 4 haumlmtad fraringn Facilplus

Naumltstationer kopplade till mobilt reservkraftverk

500 m

Foumlrdelningsstation (LBA)

Placering och anslutning av mobilt reservelverk

Bilaga 5 Normalkopplingsschema LBA fack 4

Bilaga 6 Verkligt naumlt

Ubas (kV) 11Sbas (MVA) 10

Ledningar (kabel) En-ledare triangel

Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [LBA-097_MSP 11000] 3 [LBA-049_MSP 11000] AXCEL 39525 202 06464 031 01967265 00000003 0000190381 00534215 00162584 0002303604 3 [LBA-049_MSP 11000] 4 [LBA-050_MSP 11000] AXCEL 39525 183 05856 031 01782226 00000003 0000172473 00483967 00147291 0002086929 4 [LBA-050_MSP 11000] 5 [LBA-070_MSP 11000] AXCEL 32510 076 0912 038 00907292 000000019 453646E-05 00753719 00074983 0000548912 5 [LBA-070_MSP 11000] 6 [LBA-093_MSP 11000] AXCEL 15016 0745 0477545 041 00959599 000000023 538312E-05 00394665 00079306 0000651357 6 [LBA-093_MSP 11000] 7 [LBA-098_MAP 11000] AXCEL 32510 076 0912 038 00907292 000000019 453646E-05 00753719 00074983 0000548912 7 [LBA-098_MAP 11000] 8 [LBA-053_MSP 11000] AXCEL 32510 066 0792 038 00787911 000000019 393956E-05 00654545 00065117 0000476686

6775

LBA -Fack 4 Luftledning

Ledningar (Luftldning) Fasplacering horisontell

Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu) 2 [LBA-097_MSP 11000] 3 [LBA-049_MSP 11000] FeAl 99 202 067872 1126 07145615 61E-09 387107E-06 00560926 00590547 4684E-05 3 [LBA-049_MSP 11000] 4 [LBA-050_MSP 11000] FeAl 99 183 061488 1126 06473503 61E-09 350696E-06 00508165 00535 424342E-05 4 [LBA-050_MSP 11000] 5 [LBA-070_MSP 11000] FeAl 31 076 08132 1173 02800667 61E-09 145644E-06 00672066 0023146 17623E-05 5 [LBA-070_MSP 11000] 6 [LBA-093_MSP 11000] FeAl 49 0745 049915 1173 02745391 61E-09 14277E-06 00412521 00226892 172751E-05 6 [LBA-093_MSP 11000] 7 [LBA-098_MAP 11000] FeAl 31 076 08132 1173 02800667 61E-09 145644E-06 00672066 0023146 17623E-05 7 [LBA-098_MAP 11000] 8 [LBA-053_MSP 11000] FeAl 31 066 07062 1173 02432158 61E-09 126481E-06 00583636 00201005 153041E-05

6775

Bilaga 6 forts

Transformatorer

Maumlrkeffekt (MVA) Kopplingsart Maumlrksp (kV) er () ex () ez () R (ohm) X (ohm) R (pu) X (pu)

1 [LBA-097_LSP 04200] 2 [LBA-097_MSP 11000] 0315 Dyn 11 11 114 412 4274809937 438 1583 036 131 3 [LBA-049_MSP 11000] 301 [LBA-049_LSP 04200] 01 Dyn 11 11 145 373 4001924537 17545 45133 145 373 4 [LBA-050_MSP 11000] 401 [LBA-050_LSP 04000] 02 Dyn 11 11 13 378 3997299088 7865 22869 065 189 5 [LBA-070_MSP 11000] 501 [LBA-070_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 6 [LBA-093_MSP 11000] 601 [LBA-093_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 7 [LBA-098_MAP 11000] 701 [LBA-098_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 8 [LBA-053_MSP 11000] 801 [LBA-053_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668

Belastningar

P (MW) Q (Mvar) Antal kunder (st)

LBA-097 00108 00044 6LBA-049 00497 0025 14LBA-050 00587 00232 15LBA-070 00356 00103 7LBA-093 00061 00029 2LBA-098 00127 00036 7LBA-053 00299 00063 9

Totalt 02035 00757 60

Bilaga 7 Resultaten fraringn det verkliga elnaumltet

Bilaga 7 forts

Laumlngd LBA (km) 667 Avskrivningstid led (aringr) 40 Avskrivningstid ledning (aringr) 60Antal kunder (st) 60

Luftledning (blank) Luftledning (belagd) KabelUtan reservkraft Med reservkraft Utan reservkraft Med reservkraft Utan reservkraft Med reservkraft Luft 20aringr+ kabel 40 aringr

Fasta kostnader

Investeringskostnad per km (krkm) (mellanspaumlnningsnaumltet) 173000 173000 205000 205000 250000 250000 250000Total investeringskostnad (kr) 1153910 1153910 1367350 1367350 1667500 1667500 1667500Kapitalkostnad 8 92313 92313 109388 109388 133400 133400 133400Aringrlig kostnad (kr) 31156 31156 36918 36918 45023 45023 30015

Underharingllskostnad (kraringr) 230782 230782 27347 27347 3335 3335 9916

Summa fast aringrlig kostnad (kraringr) 54234 54234 64265 64265 48358 48358 39931

Roumlrliga kostnader Avbrottsfrekvens (antal fel(100 km aringr)) 2 2 1333333333 1333333333 06 06 1066666667

F 12 (felfrekvens efter 12 timmar) 0000162 0000162 0000162 0000162F 24 (felfrekvens efter 24 timmar) 0000083 0000083 0000083 0000083F 48 (felfrekvens efter 48 timmar) 0000000 0000000 0000000 0000000F 72 (felfrekvens efter 72 timmar) 0000000 0000000 0000000 0000000

Avbrottsersaumlttning efter 12 timmar (krkund) 800 800 800 800Avbrottsersaumlttning efter 24 timmar (krkund) 1765 1765 1765 1765Avbrottsersaumlttning efter 48 timmar (krkund) 2719 2719 2719 2719Avbrottsersaumlttning efter 72 timmar (krkund) 4007 4007 4007 4007

Driftskostnad reservelverktimme och kund (krh) 625 625 625 625Fast kostnad elverk (transport osv) (krkund) 1320 1320 1320 1320

Drift timmar felkategori F 12 (h) 15 15 15 15Drift timmar felkategori F 24 (h) 36 36 36 36Drift timmar felkategori F 48 (h) 60 60 60 60Drift timmar felkategori F 72 (h) 100 100 100 100

Antalet fel per aringr som oumlverstiger 12 h i LBA-fack 4 (staringr) 000003 000002 000001Avbrottskostnad (kraringr) 221 531 148 354 066 223 283

Summa kostnader per aringr (kraringr) 5423598 5423908 6426693 6426899 4835816 4835973 3993390

Bilaga 8 Ekonomi

Bilaga 8 forts

DARWin driftstoumlrningsstatistik 2004 Svensk energi

12 kV 24 kV SummaSumma (75)Totalt antal drabbade kunder lt 3 min (st) 2640403 1011406 3651809 2738857Totalt antal fel lt 3 min (st) 2827 13923 16750

Totalt antal drabbade kunder 12 - lt 24 h (st) 383 61 444Totalt antal drabbade kunder gt 24 h (st) 200 28 228

Andel drabbade kunder 12 - lt 24 h 162E-04Andel drabbade kunder gt 24 h 832E-05

Andel drabbade kunder 12 - lt 24 h () 00122Andel drabbade kunder gt 24 h () 00062

Antal drabbade kunder per MSP fel lt 3minl (st) 21802

Bilaga 9 ABBs standardtransformatorer

31

Enligt EON Elnaumlts indelning av kundkategorier som presenteras i bilaga 1 kan det utlaumlsas att effektfaktorn foumlr de olika kundkategorierna varierar mellan 085 ndash 098 Genom att anvaumlnda effektfaktorn 085 som i exemplet ovan kommer lasten foumlrbruka relativt mycket reaktiv effekt vilket betyder att den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan kommer att bli laringng Hade daumlremot effektfaktorn 098 anvaumlnts skulle lasten i princip inte foumlrbruka naringgon reaktiv effekt alls vilket skulle minska den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan radikalt Anvaumlndandet av effektfaktorn 085 ger saringledes det mest gynnsamma fallet Hur stor inverkan effektfaktorn har paring den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan visas i bild 83 Raumlkneexemplet aumlr utfoumlrt paring samma saumltt som exemplet ovan foumlr kabeln med belastningen 50 kW Den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan har istaumlllet beraumlknats foumlr fyra olika effektfaktorer 085 090 095 och 098

Reaktivt effektuttag vid cos fi variation foumlr en kabel med belastningen 50 kW

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

1 2 3 4

Ledningslaumlngd (km)

Reati

vt

eff

ektu

ttag

(kvar)

cos fi=085

cos fi=090

cos fi=095

cos fi=098

Bild 83 Effektfaktorns inverkan paring den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan

821 Konsekvenser foumlr reservkraft

Som tydligt kan ses i bild 82 kommer kabeln generera avsevaumlrt mycket mer reaktiv effekt aumln luftledningen och daumlrmed minska den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan Det kan konstateras att storleken paring lasten och effektfaktorn kommer spela en stor roll daring den maximala oumlverfoumlringsstraumlckan foumlr kabeln ska bestaumlmmas Daumlrmed aumlr det svaringrt att ange naringgon generell laumlngdbegraumlnsning foumlr kabelalternativet men aumlr lasten saring laringg som 50 kW med effektfaktorn 085 kommer den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan vara mindre aumln tre kilometer Daumlremot foumlr luftledningen som endast genererar en liten maumlngd reaktiv effekt kommer inte storleken paring lasten och effektfaktorn vara avgoumlrande foumlr den maximala oumlverfoumlringsstraumlckan Med tanke paring att reservelverken fraringn ABB inte kan ta hand om naringgot reaktivt oumlverskott aumlr det sjaumllvklart av stor vikt att mellanspaumlnningsledningen inte genererar mer reaktiveffekt aumln vad lasten konsumerar Av detta generella exempel kan slutsatsen dras att smaring reaktiva uttag i kombination med laringnga mellanspaumlnningskablar kan komma begraumlnsa oumlverfoumlringsstraumlckan avsevaumlrt jaumlmfoumlrt med mellanspaumlnningsluftledningar

32

83 Verkligt elnaumlt

Foumlr att faring en ungefaumlrlig uppfattning om hur stort geografiskt omraringde ett mobilt reservkraftverk kan hantera foumlr en given belastning har aumlven beraumlkningar utfoumlrts foumlr ett verkligt naumlt Anledningen till detta aumlr att faring saring stor verklighetsfoumlrankring som moumljligt De mobila reservkraftverk som aumlr taumlnkta att anvaumlndas aumlr i storleksordningen 100 ndash 800 KVA vilket betyder att baringde lastuttaget och oumlverfoumlringsstraumlckan kommer att bli begraumlnsad Det verkliga elnaumltet kommer att ge en indikation paring hur det kan taumlnkas se ut i ett verkligt elnaumlt daumlr det reaktiva effektuttaget aumlr relativt litet och oumlverfoumlringsstraumlckan relativt laringng Eftersom de mobila reservkraftverken som aumlr taumlnkta att anvaumlndas aumlr relativt smaring effektmaumlssigt kommer de inte klara av de laster som farings i taumltorter om ett par naumltstationer kopplas samman De elnaumlt som kommer att ingaring i beraumlkningarna kommer daumlrfoumlr vara ett landsbygdsnaumlt daumlr belastningen aumlr laringg och utspridd oumlver ett stoumlrre geografiskt omraringde Det aumlr aumlven i landsbygd det aumlr mest intressant med reservkraft paring grund av avsaknaden av omkopplingsmoumljligheter Det elnaumlt som slutligen valdes i samraringd med Christer Eliasson naumltplanerare paring EON Elnaumlt var ett relativt nytt kabelnaumlt i Loumlnsboda (LBA) i nordoumlstra Skaringne daumlr EON Elnaumlt har foumlrberett ett par markstationer foumlr anslutning av mobil reservkraft (Eliasson 2006) Anledningen aumlr att belastningarna aumlr relativt smaring och foumlrdelade paring flera mindre transformatorstationer med litet stoumlrre inboumlrdes avstaringnd I ett saringdant naumlt som finns i LBA fack 4 kommer vinsten att bli stor om EON Elnaumlt endast behoumlver ansluta ett mobilt elverk istaumlllet foumlr sju Foumlr det utvalda kablade elnaumltet har beraumlkningar genomfoumlrts enligt den tidigare beskrivna beraumlkningsgaringngen Fraringn Facilplus har kartan med inritade ledningar och naumltstationer haumlmtas den visas i bilaga 4 Som kan ses paring kartan aumlr detta ett glesbyggdsomraringde med lite stoumlrre avstaringnd mellan naumltstationerna I bilaga 5 visas normalkopplingsschemat foumlr LBA fack 4 som tydligare visar hur naumltstationerna aumlr foumlrbundna med varandra I bilaga 6 visas det Excel-blad daumlr alla inparametrar som maringste anges i PSSE aumlr beraumlknade och sammanstaumlllda Naumlr beraumlkningen vaumll aumlr gjord i PSSE visas alla resultaten i de schematiska filerna se bilaga 7 Beraumlkningarna aumlr gjorda baringde foumlr elnaumltet saring som det ser ut i dag men aumlven paring samma elnaumlt daring all kabel ersatts med oisolerad samt isolerad luftledning med motsvarande ledningsarea Eftersom kapacitansen per kilometer aumlr i princip lika stor foumlr baringde oisolerad och isolerad luftledning kommer dessa anses vara likvaumlrdiga naumlr det gaumlller lednings reaktiva generering Baringda fallen har samma totala ledningslaumlngd vilken aumlr 6775 meter men som har naumlmnts tidigare skiljer luftledning sig aringt jaumlmfoumlrt med kabel daring det gaumlller generering av reaktiv effekt Resultatet presenteras i bild 84 nedan

33

LBA-fack 4

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90k

Va

r Kabel

Oisolerad luftledning

Isolerad luftledning

Bild 84 Reaktivt effektuttag i LBA ndash fack 4

Som kan ses i bild 84 ovan behoumlver generatorn endast generera knappt 20 kvar om det befintliga kabelnaumltet anvaumlnds vid topplast ty Velanders metod ger topplasten Vid laringglasttillfaumlllen exempelvis sommar skulle det reaktiva effektuttaget fraringn kunderna raumlcka till att taumlcka det reaktiva oumlverskottet fraringn kabeln Daumlrmed kan det haumlnda att vid vissa lasttillfaumlllen inte aumlr moumljligt att reservkraftsmata LBA fack 4 Skulle i staumlllet kabelnaumltet ersaumlttas med ett likvaumlrdigt luftledningsnaumlt kommer generatorn behoumlva generera drygt 80 kvar Anledningen till detta aumlr som sagts och visats tidigare att en kabel genererar avsevaumlrt mycket mer reaktiv effekt aumln en luftledning Skulle kablarna generera mer reaktiv effekt aumln vad kunderna foumlrbrukar skulle anlaumlggningen inte kunna anslutas till ett mobilt reservkraftverk Hade det daumlremot funnits reservelverk i laumlmplig storlek paring marknaden som hade kunnat undermagnetiseras och daumlr med att ta hand om det reaktiva oumlverskott som skapats av kablarna hade situationen varit en annan Som situationen aumlr i dag maringste en viss foumlrsiktighet tillaumlmpas daring lasten aumlr liten och oumlverfoumlringsstraumlckan aumlr lite laumlngre i ett kablat mellanspaumlnningsnaumltet Skulle daumlremot elnaumltet i LBA - fack 4 varit ett luftledningsnaumlt hade inte denna begraumlnsning funnits Sammanfattningsvis kan det i detta fall konstateras att det kablade elnaumltet aumlr att foumlredra framfoumlr mot luftledningsalternativet Laumlgre braumlnslekonsumtion samt moumljlighet till ett houmlgre aktivt effektuttag aumlr naringgra av foumlrdelarna

34

9 Ekonomisk jaumlmfoumlrelse Foumlr att faring en indikation paring hur det ekonomiska utslaget kommer att se ut daring ett mellanspaumlnningsnaumltet anvaumlnds foumlr oumlverfoumlring av reservkraft har ett raumlkneexempel staumlllts upp i det tidigare anvaumlnda elnaumltet LBA-fack 4 I exemplet har sju olika fall jaumlmfoumlrts med varandra dessa aumlr

bull Oisolerad luftledning utan reservkraft bull Oisolerad luftledning med reservkraft bull Isolerad luftledning utan reservkraft bull Isolerad luftledning med reservkraft bull Kabel utan reservkraft bull Kabel med reservkraft bull Befintlig luftledning som senare ersaumltts med kabel med reservkraft

Nedan visas en foumlrklaring till de parametrar som finns med i raumlkneexemplet Dessa aumlr uppdelade i fasta respektive roumlrliga kostnader vilka summeras ihop foumlr respektive fall De fasta kostnaderna aumlr summan av de aringrliga kapital- och underharingllskostnaderna medan de roumlrliga kostnaderna aumlr kostnader foumlr reservkraft samt avbrottsersaumlttning Dessa aumlr direkt beroende av det aktuella elnaumltets avbrotts- respektive felfrekvens I denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse har alla administrativa kostnader foumlrsummats och ingen haumlnsyn har tagits till hur varumaumlrket skadas av t ex laringnga elavbrott

91 Foumlrklaring till den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen

911 Fasta kostnader

Investeringskostnad per km Investeringskostnaden avser endast mellanspaumlnningsnaumltet vilken varierar mellan olika ledningstyper Kostnaderna aumlr haumlmtade ifraringn EBR (P1) 2006 I det verkliga elnaumltet (LBA) minskar ledningsarean laumlngre ut vilket det inte kommer tas naringgon haumlnsyn till i den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen daumlr samma area har anvaumlnts till hela straumlckan Anledningen till detta aumlr att kostnaden foumlr att garing upp eller ner ett steg i area foumlr respektive ledningstyp aumlr relativt liten Alla beraumlkningar har daumlrfoumlr gjorts foumlr en representativ ledningsarea 95 mm2 Total investeringskostnad Denna visar den totala investeringskostnaden foumlr hela ledningsstraumlckan det vill saumlga kostnaden per kilometer ledning garingnger det verkliga elnaumltets laumlngd (LBA) Kapitalkostnad Investeringskostnaden som goumlrs i ett elnaumlt genererar en kostnad foumlr det kapital som aumlr investerat EON Elnaumlt tillaumlmpar en kalkylraumlnta paring 8 procent

35

Aringrlig kostnad EON Elnaumlt skriver av sina anlaumlggningar paring 40 aringr vilket ger en aringrlig kostnad genom att dela investeringskostnaden med avskrivningstiden Underharingllskostnad Underharingllskostnaden foumlr baringde oisolerad - och isolerad luftledning aumlr satt till 2 procent av investeringskostanden Foumlr jordkabel aumlr den satt till 02 procent Summa fast aringrlig kostnad Denna kostnad visar vad den aringrliga fasta kostnaden kommer vara foumlr ett elnaumlt Denna inkluderar saringledes enbart avskrivningar och underharingllskostnader

912 Roumlrliga kostnader

Avbrottsfrekvens Denna beskriver hur maringnga avbrott en viss ledningstyp har per aringr och per 100 km ledning Foumlr oisolerad luftledning aumlr antalet fel uppdelat i kvarstaringende- respektive oumlvergaringende fel Kvarstaringende fel betyder att felet maringste aringtgaumlrdas fysiskt och behoumlver sektioneras bort foumlr reparation De kvarstaringende felen aumlr 2 stycken per aringr och 100 km ledning (Roos 2005) Oumlvergaringende fel kan exempelvis vara en aringterinkoppling som orsakats av ett traumld som stoumltt till en ledning vid blaringsigt vaumlder Eftersom de oumlvergaringende felen aumlr kortvariga kommer det aldrig bli aktuellt att ansluta reservkraft i samband med dessa fel Daumlrmed tas dessa fel inte med i avbrottsfrekvensen Foumlr isolerad luftledning har de kvarstaringende felen satts till tvaring tredjedelar av avbrottsfrekvensen foumlr oisolerad luftledning (Kristiansson 2006) Foumlr kabel aumlr antalet fel uppdelade i inre fel i kabeln t ex treeing och fel som aumlr orsakade paring grund av yttre aringverkan t ex graumlvskador Eftersom baringda typerna av fel kommer resultera i ett avbrott i elleveransen summeras dessa till en gemensam avbrottsfrekvens foumlr kabel Inre fel aumlr satt till 02 och yttre fel aumlr satt 04 vilket betyder att den gemensamma avbrottsfrekvensen aumlr satt till 06 fel per aringr och 100 km kabel (Roos 2005) Felfrekvens Felfrekvensen aumlr framtagen paring foumlljande saumltt samtliga kunder som drabbats av mellanspaumlnningsfel laumlngre aumln tre minuter hos Svensk Energis medlemsfoumlretag dvs DARWin rapporterade under 2004 har tagits fram Av dessa har 75 procent ansetts kunna haumlnfoumlras till landsbygdselnaumlt Ur denna aringterstaringende stora volym har de mellanspaumlnningsfel som orsakat utebliven elleverans i tidsintervallen 12-lt24 samt gt=24 timmar sorterats ut Antalet fel som oumlverstiger 24 timmar oavsett laumlngd aumlr saring faring att de har summerats i en enda grupp Genom att dividera summan utsorterade fel med samtliga fel erharinglls felfrekvensen foumlr respektive tidsintervall Som kan ses i raumlkneexemplet i bilaga 8 aumlr dessa mycket smaring

36

Avbrottsersaumlttning Avbrottskostnaden foumlr respektive tidsintervall aumlr tagen fraringn den tabell 21 i denna rapport Foumlr att baumlttre avspegla den verkliga bilden i LBA fack 4 har 50 av de 60 kunderna placerats i kategorin smaringhus 16 A och resterande 10 kunder i gruppen smaringhus 20 A Driftkostnad reservelverk och fast kostnad elverk Dessa kostnader aumlr tagna fraringn EON Elnaumlts egen utredning om reservkraftberedskap (NUT 051016-001) Baringda kostnadsposterna avser hyra av reservelverk som ansluts paring traditionellt saumltt det vill saumlga ett reservelverk till varje naumltstation I denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse har driftkostnaden antagits vara den samma daring ett mobilt reservkraftverk anvaumlnds och elenergin oumlverfoumlrs i mellanspaumlnningsnaumltet Den fasta kostnaden antas daumlremot vara en femtedel saring stor daring ett reservelverk i snitt antas kunna foumlrsoumlrja fem naumltstationer daring elenergin oumlverfoumlrs i mellanspaumlnningsnaumltet Drifttimmar felkategori Drifttimmarna avser de antal timmar som reservelverken aumlr i drift vid respektive felkategori Dessa drifttimmar aumlr uppskattade till en genomsnittligt rimlig tidsperiod Uppskattningen aumlr gjord saring att reservelverket har anslutits och boumlrjat leverera elenergi i snitt tvaring till fyra timmar innan naringgon kund har varit spaumlnningsloumls i 12 timmar Naumlr vaumll kunderna faringtt tillbaka elleveransen med hjaumllp av ett reservkraftverk kommer inte det skadade elnaumltet behoumlva aringterstaumlllas i funktionsdugligt skick snarast moumljligt Kopplas daumlremot inte ett reservelverk in och aringterupptar elleveransen maringste elnaumltet aringterstaumlllas till funktionsdugligt skick snarast Daumlrmed antas det att tiden foumlr aringterstaumlllning kommer vara laumlngre om inte ett reservkraftverk ansluts Paring grund av ovanstaringende resonemang anses reservelverkets drifttid i snitt vara laumlngre aumln den avbrottstid som farings om inte reservelverket anslutits Drifttimmarna aumlr bestaumlmda saring att reservelverket i snitt boumlrjar leverera elenergi 9 timmar efter felet uppkom och aumlr daumlrefter i drift hela tidsperioden i respektive felfrekvens det vill saumlga efter 12 respektive 24 timmar Antal fel per aringr som oumlverstiger 12 h i LBA - fack 4 Denna aumlr beraumlknad paring foumlljande saumltt

( )2412100

FFLL

AF +sdotsdot

aringr

st (91)

daumlr AF Avbrottsfrekvensen foumlr luftledning respektive kabel (st100kmaringr) LL Ledningslaumlngden avser LBA - fack 4 (km) F12 Felfrekvensen efter 12 h vid mellanspaumlnningsfel enligt Darwin

driftstoumlrningsstatistik 2004 Svensk Energi F24 Felfrekvensen efter 24 h vid mellanspaumlnningsfel enligt Darwin

driftstoumlrningsstatistik 2004 Svensk Energi

37

Avbrottskostnad Avbrottskostnaden avser den kostnad som uppstaringr pga fel i mellanspaumlnningsnaumltet varje aringr I alternativet utan reservkraft uppstaringr kostnaden genom avbrottsersaumlttning till de kunder som drabbats av elavbrott laumlngre aumln 12 timmar I alternativet med reservkraft uppstaringr kostnaden genom att reservkraft installeras och samtliga kunder aringterfaringr elleveransen Reservkraften som installeras har som sagts tidigare en fast och en roumlrlig kostand Avbrottskostnaden beraumlknas enligt nedan Utan reservelverk

( ) AKAFAFLL

AF sdotsdot+sdotsdotsdot 24241212100

(kraringr) (92)

Med reservelverk

( )

AKFKFFLL

AF

AKDKDTFDTFLL

AF

sdotsdot+sdotsdot

+sdotsdotsdot+sdotsdotsdot

)2412(100

24241212100 (kraringr) (93)

daumlr A12 avbrottskostnaden i LBA efter 12 h (kr) A24 avbrottskostnaden i LBA efter 24 h (kr) DK driftkostnad reservelverk (krh) AK antalet kunder i LBA (st) FK fast kostnad foumlr reservelverk per kund (kr) DT drifttid foumlr reservkraftverken (h)

913 Summa kostnader per aringr Denna kostnad aumlr framtagen genom att kostnaderna foumlr den fasta- och roumlrliga delen summerats Resultatet visar vilket av alternativen som aumlr det mest ekonomiskt gynnsamma

92 Resultat

Sjaumllva beraumlkningen aumlr gjord i Excel och visas i bilaga 8 I tabell 91 nedan visas en sammanstaumlllning av de fasta roumlrliga samt summa kostnader ifraringn den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen Beraumlkningen aumlr gjord foumlr sju stycken olika fall

1 Nybyggnation av oisolerad luftledning utan anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

2 Nybyggnation av oisolerad luftledning med anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

3 Nybyggnation av isolerad luftledning utan anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

4 Nybyggnation av isolerad luftledning med anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

38

5 Nybyggnation av jordkabelanlaumlggning utan anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

6 Nybyggnation av jordkabelanlaumlggning med anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

7 Befintlig avskriven luftledning staringr kvar 20 aringr foumlr att sedan ersaumlttas med jordkabel I detta fall foumlrlaumlngs avskrivningstiden med 20 aringr i foumlrharingllande till de sex tidigare fallen Reservkraft anvaumlnds vid oplanerade elavbrott under hela perioden

Tabell 91 Kostnadsjaumlmfoumlrelse Fasta kostnader

(kraringr)

Roumlrliga kostnader

(kraringr)

Summa kostnader

(kraringr)

Fall 1 54 200 2 54 202 Fall 2 54 200 5 54 205 Fall 3 64 300 2 64 302 Fall 4 64 300 4 64 304 Fall 5 48 400 1 48 401 Fall 6 48 400 2 48 402 Fall 7 39 900 3 39 903 Som kan ses i tabell 91 ovan aumlr de fasta kostnaderna avsevaumlrt mycket stoumlrre aumln de roumlrliga Anledningen till detta aumlr att andelen elavbrott som oumlverstiger 12 timmar aumlr utslaget paring 75 procent av alla elavbrott vilka daring blir vaumlldigt faring och orsakar daumlrmed smaring kostnader totalt sett Som kan ses i den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen aumlr det i dagslaumlget inte loumlnsamt i naringgot av fallen att anvaumlnda reservkraft vid oplanerade elavbrott Det ska dock poaumlngteras att efter 1 januari 2011 aumlr det inte laumlngre tillaringtet att oplanerade elavbrott oumlverstiger 24 timmar Landets naumltaumlgare kommer daring inte kunna jaumlmfoumlra kostnader foumlr t ex reservkraft med kostnader foumlr avbrottsersaumlttning De kommer istaumlllet att bli tvungna att hitta loumlsningar som undviker dessa laringngvariga elavbrott Reservkraft i mellanspaumlnningsnaumlt erbjuder en saringdan loumlsning Som kan ses i denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse aumlr det mest loumlnsamt att laringta befintlig avskriven luftledning staring kvar 20 aringr som sedan ersaumltts med kabel foumlljt av att direkt ersaumltta samma luftledning med kabel Baringda dessa alternativ foumlrutsaumltter att ledningen aumlr framdragen saring att det paring ett enkelt saumltt garingr att foumlrlaumlgga kabeln i marken Om inte saring aumlr fallet kommer detta kostnadsbilden se annorlunda ut Med denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse kan det till sist konstateras att det kommer bli dyrare att ansluta reservkraft till de kunder som drabbas av elavbrott laumlngre aumln 12 timmar aumln att betala ut avbrottsersaumlttning fram t o m 1 januari 2011 foumlr exemplet LBA fack 4

39

10 Slutsatser

101 Slutsatser

Innan ett mobilt reservkraftverk ansluts till ett lansbyggdselnaumlt aumlr det viktigt att kaumlnna till hur stor den reaktiva genereringen fraringn det aktuella elnaumltet aumlr Hur stort det reaktiva bidraget aumlr beror paring hur stor den kapacitiva genereringen aumlr i elnaumltet Denna aumlr framfoumlrallt beroende av kabelnaumltets laumlngd desto laumlngre ju stoumlrre blir den kapacitiva genereringen Skillnaden mellan luftledning och kabel aumlr i dessa sammanhang stora och det maringste tas i beaktande innan ett mobilt reservkraftverk ansluts En kabel genererar avsevaumlrt mycket mer reaktiv effekt aumln en luftledning oavsett om luftledningen aumlr isolerad eller inte Problemet som kan uppstaring i ett kabelnaumlt aumlr att kablarna genererar mer reaktiv effekt aumln vad de anslutna kunderna foumlrbrukar Detta aumlr inget problem saring laumlnge det finns ett oumlverliggande elnaumlt som kan ta hand om det reaktiva oumlverskottet Naumlr det oumlverliggande naumltet kopplas bort och ett mobilt reservkraftverk ansluts maringste detta ensamt kunna ta hand om ett eventuellt reaktivt oumlverskott Reservkraftverk som klarar att absorbera reaktiv effekt finns inte paring marknaden i dag Daumlrmed kommer inte ett mobilt reservkraftverk att kunna anslutas till ett elnaumlt som genererar mer reaktiv effekt aumln vad de anslutna kunderna foumlrbrukar Denna risk finns enbart i kablade elnaumlt daumlr oumlverfoumlringsstraumlckan aumlr laringng och lasten relativt laringg Det aumlr svaringrt att ange naringgon generell laumlngdbegraumlnsning men aumlr lasten saring laringg som 50 kW med effektfaktorn 085 kommer den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan vara mindre aumln tre kilometer Enligt den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen som aumlr gjord i rapporten kan det konstateras att det i-dagslaumlget aldrig aumlr loumlnsamt att ansluta reservkraftverk vid ett elavbrott i LBA fack 4 Anledning till detta aumlr att den avbrottsersaumlttningen som kunder har raumltt till som varit drabbade av ett elavbrott laumlngre aumln 12 timmar aumlr laumlgre aumln den kostnad som uppstaringr daring mobila reservelverk ansluts i vaumlntan paring att felet ska bli aringtgaumlrdat Fraringn och med den 1 januari 2011 kommer det dock inte vara tillaringtet att oplanerade elavbrott aumlr laumlngre aumln 24 timmar vilket goumlr att naumltaumlgarna senast vid denna tidpunkt maringste se till att dessa laringngvariga elavbrott undviks Detta goumlr att oumlverfoumlring av mobilreservkraft i mellanspaumlnningsnaumltet kan komma bli en intressant och anvaumlndbar teknik de naumlrmsta aringren foumlr landets alla naumltaumlgare Sammanfattningsvis kan slutsatserna sammanfattas i ett antal punkter

bull Laringnga kabellaumlngder tillsammans med relativt smaring effektuttag kan generera ett oumlverskott av reaktiv effekt

bull Det finns idag inget reservkraftverk paring marknaden som kan absorbera reaktiv effekt vilket kan komma att begraumlnsa den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan

bull Fram till och med den 1 januari 2011 aumlr det troligen inte loumlnsamt att ansluta reservkraft vid ett elavbrott

bull Fraringn och med den 1 januari 2011 kommer det inte laumlngre vara tillaringtet att oplanerade elavbrott oumlverstiger 24 timmar

40

bull Oumlverfoumlring av reservkraft i mellanspaumlnningsnaumltet kan komma bli en intressant och anvaumlndbar teknik i farmtiden

102 Fortsatt arbete

I denna rapport har det foumlrutsatts att selektiviteten och utloumlsningsvillkor i elnaumlten fungerar paring avsett vis Fortsatta studier inom detta omraringde kan vara att laumlgga in fel paring olika platser i det elnaumltet som ansluts till ett mobilt reservkraftsaggregat och paring saring vis kontrollera att utloumlsningsvillkor och selektivitet fungerar paring ett tillfredstaumlllande sett I denna rapport aumlr grundtanken att ett enda mobilt reservkraftverk ska foumlrsoumlrja en mindre grupp naumltstationer vid ett elavbrott En intressant utveckling skulle vara att titta paring hur olika kraftslag som t ex mobil reservkraft tillsammans med smaringskalig vindkraft skulle kunna samverka En samverkan mellan olika kraftslag skulle med stor sannolikhet skapa nya foumlrutsaumlttningar foumlr smaringskalig ouml-drift Ytterligare fraringgestaumlllningar som skulle behoumlva utredas aumlr hur elkvaliteacuten paringverkas i ett ouml-driftsnaumlt Haumlr skulle det vara intressant att se hur olika typer av kraftkaumlllor enskilt paringverkar elkvaliteacuten samt hur flera kraftkaumlllor som samverkar paringverkar elkvaliteacuten Naumlr mobila reservelverk ansluts i en naumltstation foumlr t ex underharingllsaringtgaumlrder goumlrs detta i princip uteslutande genom att spaumlnningen bryts under in- och urkopplingstiden Detta genererar tvaring planerade elavbrott som maringste aviseras till alla beroumlrda kunder Dessa planerade elavbrott skulle kunna undvikas om en fasningsutrustning anvaumlnts vid inkopplingen Paring detta saumltt skulle landets alla naumltaumlgare paring ett enkelt saumltt kunna goumlra t ex underharingllaringtgaumlrder utan att naringgra kunder behoumlver drabbas av elavbrott Detta aumlr ett omraringde som kaumlnns viktigt och borde utredas Vad som aumlven aumlr av intresse foumlr framtiden aumlr att ta fram riktlinjer foumlr hur mobil reservkraft i mellanspaumlnningsnaumlt ska hanteras Naringgon form av regelverk som branschen kan ta till sig och arbeta efter hade underlaumlttat anvaumlndandet inom detta omraringde

41

11 Referenser [1] Alfredsson Alf Cronqvist Anders (1996) ElkrafthandbokenElmaskiner [2] Andersson Leif Blomqvist Hans (1997) Elkraftsystem del 1 [3] Birkouml Thomas (2005) bilder paring olika typer av luftledning

httpwwwsofnetorgindexasplev=2593amptyp=1 adressen kontrollerad 2006-07-10

[4] Elektroskandia (2006) Bild paring en 3-ledare mellanspaumlnnings kabel

httpwwwelektroskandiasecatalogaspxcid=70amphid=969ampuid=4710amppid=21518pnlPDetails adressen kontrollerad 2006-07-10

[5] Elforsk (1995) EBR Mobila Reservkraftverk utgiven av Elforsk [6] Eliasson Christer (2006) EON Elnaumlt Sverige AB Lokalnaumltsplanerare

personligt samtal 2006-06-28 [7] Energimarknadsinspektionen (2006) Naumltanslutningar och avgifter

httpwwwenergimarknadsinspektionensetemplatesPage____44aspx adressen kontrollerad 2006-07-11

[8] Energimyndigheten (2005) Utveckling av naumltpriser 1 jan 1997 - 1 jan 2005

Publikationen tillgaumlnglig paring httpwwwstemseWEBSTEMEx01SwensfPageGenerator01OpenAgentampSearchType=2ampAll=True adressen kontrollerad 2006-08-02

[9] GENETECH (2006) Bild paring reservelverk

httpwwwgenetechseseprodmobilahtml adressen kontrollerad 2006-08-01

[10] Hagelin Carl-Goumlran (2006) ABB Reservkraft Vaumlsterarings personligt samtal

2006-07-25 [11] Hjalmar Peter (2005) Utredning om mobil reservkraft EON Elnaumlt

NUT-050524-021

42

[12] Johansson Jonas (2006) PhD Student IEA Lunds Tekniska Houmlgskola personligt samtal 2006-11-09

[13] Kristiansson Gert (2006) delprocessledare foumlr anlaumlggningsprojekt paring EON

Elnaumlt [14] Krynell Julius (2006) Reservkraftsansvarig EON Elnaumlt Sverige AB

personligt samtal 2006-08-11 [15] Lindahl Sture (2006) Professor IEA Lunds Tekniska Houmlgskola personligt

samtal 2006-11-09 [16] Melin Ulf (2006) EON Elnaumlt Sverige AB Kundansvarig paring

marknadsenheten personligt samtal 2006-08-18 [17] Onninens produktkatalog 2006) finns tillgaumlnglig paring

httpwwwonninensedownload184218cb10a83f43c2780001132Flik_2_Elnatsmaterielpdf adress kontrollerad 2006-08-15

[18] Petterson Aringke- Blomqvist Hans (1986) Elkraft teknisk handbok del 1

Allmaumln del [19] Regeringskansliet (2006) Nya regler om leveranssaumlkra elnaumlt

httpwwwregeringensesbd108a57260 adress kontrollerad 2006-06-08 [20] Roos Fredrik (2005) lic-avhandling Electricity Supply Reliability [21] Samuelsson Olof (2006) Docent IEA Lunds Tekniska Houmlgskola personligt

samtal 2006-08-23 [22] SCB (2002) Energiundersoumlkning foumlr jordbruket avseende 2002

httpw36scbsestatistikOVOV0020_dokumentEnergiundersokning_2002doc adress kontrollerad 2006-07-04

[23] Siemens PTI (2006) Information om PSSE

httpwwwpti-uscomptisoftwarepsseindexcfm adressen kontrollerad 2006-07-20

43

[24] Statens energimyndighet (2005) Erfarenheter efter Gudrun - Reservkraft prioritering och ouml-drift med reservkraft ER 200532 Publikationen finns tillgaumlnglig paring httpwwwstemseWEBSTEMEx01SwensfPageGenerator01OpenAgentampSearchType=2ampFuncParm1=11ampFuncParm2=1ampSearchString=gudrunampSearchStringFromDate=ampSearchStringToDate=ampAll=True adressen kontrollerad 2006-08-02

[25] Stenborg Bertil (1997) Elkraftsystem del 1 [26] Svenska Kraftnaumlt (2005a) Svenska Kraftnaumlts verksamhet

httpwwwsvksewebPageaspxid=2221 adress kontrollerad 2006-06-07 [27] Svenska Kraftnaumlt (2005b) Svenska Kraftnaumlts aringrsredovisning 2005

httpwwwsvksewebPageaspxid=5242 adress kontrollerad 2006-08-11

44

12 Appendix Bilaga 1 Eon elnaumlts indelning av olika kundkategorier med avseende paring Velanderkonstanter och effektfaktor Bilaga 2 Matlabkod som anvaumlnts till raumlkneexemplet vid jaumlmfoumlrelsen mellan luftledning och kabel Bilaga 3 Beraumlkning av inparametrar till PSSE foumlr det generella naumltet Bilaga 4 Geografiskt karta oumlver LBA fack 4 haumlmtade fraringn Facilplus Bilaga 5 Normalkopplingsschema LBA fack 4 Bilaga 6 Beraumlkning av inparametrar till PSSE foumlr det verkliga naumltet Bilaga 7 Resultaten fraringn beroumlkningen i det verkliga naumltet visat i en schemarisk bild Bilaga 8 Beraumlkningar gjorda foumlr den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen Bilaga 9 Tabell oumlver ABBs standardtransformatorer

V elander-konstant k1

V elander-kons tant k2

Foumlrbruknings-staumllletyp

U ppvaumlrm nings-kod

T ext D C O N ST1 D C O N ST2

C O SFI

B lank t O ALLM AumlN KU R VA 0000286 00133 09Industri ED M IN D R E IN DU STR IER M ED ELVAumlR M E 0000368 00497 092Industri EVL M IN D R E IN DU STR IER M ED ELVAumlR M E 0000368 00497 092Industri O M IN D R E IN DU STR IER U TAN ELVAumlR M E 000029 01017 085Industri U E M IN D R E IN DU STR IER U TAN ELVAumlR M E 000029 01017 085Industri VPA M IN D R E IN DU STR IER U TAN ELVAumlR M E 000029 01017 085Industri VPE M IN D R E IN DU STR IER M ED ELVAumlR M E 0000368 00497 092JO R D BR U K ED LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K EO LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K EVL LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K O LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K U E LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K VPA LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K VPE LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K VPJ LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09LG H M EO FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097LG H M U E FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093SH ED D IR EKTEL AumlLD R E AumlN ELAK 0000308 00111 098SH EO D IR EKTEL ELAK 0000408 00126 098SH EVL ELPAN N A KO N VER TER IN G 0000319 00187 096SH U E T YPKU R VO R R EN H U SH AringLLSEL 0000286 00133 09SH VPA VAumlR M EPU M P -FR AringN LU FT (V ID LAringG A T EM P N YT TJAS EJ ELVAumlR M E) 0000384 00164 093SH VPE VAumlR M EPU M P -U TELU FT M ED ELV (V ID LAringG A TEM P N YTT JAS ELVAumlR M E) 0000536 00161 097SH VPJ VAumlR M EPU M P - YTJO R D (O M VP EJ KLAR AR VAumlR M EN N YT TJAS EJ ELVAumlR M E) 0000314 00144 093Ouml VR ED O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - M ED ELVAumlR M E 0000402 00286 096Ouml VR EVL O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09Ouml VR O O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09Ouml VR U E O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09Ouml VR VPA O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09FAST Blank t ALLM AumlN KU R VA 0000286 00133 09FAST ED FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097FAST EO FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097FAST EVL FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097FAST O FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST O FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST U E FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST VPA FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST VPE FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097

I SAP IS-U

Bilaga 1 Indelning av kundkategorier

Bilaga 1 forts Velander-konstant k1

Velander-konstant k2

Foumlrbruknings-staumllletyp

Uppvaumlrmnings-kod

Text DCONST1 DCONST2

COSFI

FAST VPJ FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093KOLL Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09KOLL ED FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL EO FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL EVL FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL UE FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093KOLL VPA FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093KOLL VPE FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL VPJ FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093GBEL Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09OMAumlT Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09MAST Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09TILLF Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09TILLF ED DIREKTEL AumlLDRE AumlN ELAK 0000308 00111 098TILLF EO ELPANNA KONVERTERING 0000319 00187 096TILLF EVL ELPANNA KONVERTERING 0000319 00187 096TILLF O TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF UE TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF VPA TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF VPE TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF VPJ TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09HAND ED KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND EO KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND EVL KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND O KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND UE KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND VPA KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND VPE KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND VPJ KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09FH ED SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH EO SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH EVL SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH O SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH UE SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH VPA SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH VPE SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH VPJ SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098

I SAP IS-U

Bilaga 2 Matlabkod kabel u=11000 Langd=10 area=95 L=031 induktans [mHkm] fi=318 cos fi=085 ra=28264 resistiviteten i msp-kablen (AL) [ohmmm^2km] C=03310^-6kapacitansen i en 95mm^2 12 kV kabel Ericssons kabelhandbok R=(raarea)Langd ledar resistansen i punkten [ohm] Ericssons kabelhandbok XL=2pi50L10^-3Langd induktiva reaktansen i punkten [ohmkm] Ericssons kabelhandbok Qc2=2pi50(C2)u^2Langd kapacitansen som skapas i halva msp-kabeln [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 30 P=(5010^3) Aktivt effekt i punkten 5 [W] S=Pcos((fipi)180)skenbar effekt i punkten 5 [VA] Q=(S^2-P^2)^(12)reaktiv effekt i punkten 5 [VAr] Pf=R(Pu)^2+R((Q-Qc2)u)^2 Foumlrlust av aktiv effekt i hsp-kabel [W] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 31 Qf=XL(Pu)^2+XL((Q-Qc2)u)^2-(2Qc2) Foumlrlust av reaktiv effekt i msp-kabel [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 33 QnettoKabel=Q+Qf Luftledning Lluft=1085 XLluft=2pi50Lluft10^-3Langd Cluft=000910^-6 Qc2luft=2pi50(Cluft2)u^2Langd kapcitansen som skapas i halva hsp-luftledningen [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 30 PfLuft=R(Pu)^2+R((Q-Qc2luft)u)^2 Foumlrlust av aktiv effekt i hsp-kabel [W] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 31 QfLuft=XLluft(Pu)^2+XLluft((Q-Qc2luft)u)^2-(2Qc2luft) Foumlrlust av reaktiv effekt i hsp-kabel [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 33 QnettoLuft=Q+QfLuft

Ubas (kV) 11Sbas (MVA) 10

Kabel AXKJ 39525

Laumlngd=2 km Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 2 064 031 0194779 00000003 00001885 00528926 00160974 00022808

Laumlngd=4 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 4 128 031 0389557 00000003 0000377 01057851 00321948 00045616

Laumlngd=6 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 6 192 031 0584336 00000003 00005655 01586777 00482923 00068424

Laumlngd=8 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 8 256 031 0779115 00000003 0000754 02115702 00643897 00091232

Laumlngd=10 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 10 32 031 0973894 00000003 00009425 02644628 00804871 0011404

Luftledning FeAl 99

Laumlngd=2 km Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 2 0672 1126 0707487 61E-09 3833E-06 00555372 005847 4638E-05

Laumlngd=4 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 4 1344 1126 1414973 61E-09 7665E-06 01110744 01169399 9275E-05

Laumlngd=6 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 6 2016 1126 212246 61E-09 115E-05 01666116 01754099 00001391

Laumlngd=8 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 8 2688 1126 2829947 61E-09 1533E-05 02221488 02338799 00001855

Laumlngd=10 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 10 336 1126 3537433 61E-09 1916E-05 0277686 02923499 00002319

Bilaga 3 Generellt naumlt

Bilaga 3 forts

Transformatorer

Maumlrkeffekt (MVA) Kopplingsart Maumlrksp (kV) er () ex () ez () R (ohm) X (ohm) R (pu) X (pu)

1 [MATSTAT_LSP04200] 2 [MATSTAT_MSP11000] 08 Dyn 11 11 0 52 52 0 7865 0 0653 [MOTSTAT_MSP11000] 4 [MOTSTAT_LSP04200] 02 Dyn 11 11 0 38 38 0 2299 0 19

Belastningar

P (MW) Q (Mvar) (effekfaktor = 085) Detta aumlr baumlsta scenario005 003101 0062015 0093

Bilaga 4 Geografisk karta oumlver LBA fack 4 haumlmtad fraringn Facilplus

Naumltstationer kopplade till mobilt reservkraftverk

500 m

Foumlrdelningsstation (LBA)

Placering och anslutning av mobilt reservelverk

Bilaga 5 Normalkopplingsschema LBA fack 4

Bilaga 6 Verkligt naumlt

Ubas (kV) 11Sbas (MVA) 10

Ledningar (kabel) En-ledare triangel

Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [LBA-097_MSP 11000] 3 [LBA-049_MSP 11000] AXCEL 39525 202 06464 031 01967265 00000003 0000190381 00534215 00162584 0002303604 3 [LBA-049_MSP 11000] 4 [LBA-050_MSP 11000] AXCEL 39525 183 05856 031 01782226 00000003 0000172473 00483967 00147291 0002086929 4 [LBA-050_MSP 11000] 5 [LBA-070_MSP 11000] AXCEL 32510 076 0912 038 00907292 000000019 453646E-05 00753719 00074983 0000548912 5 [LBA-070_MSP 11000] 6 [LBA-093_MSP 11000] AXCEL 15016 0745 0477545 041 00959599 000000023 538312E-05 00394665 00079306 0000651357 6 [LBA-093_MSP 11000] 7 [LBA-098_MAP 11000] AXCEL 32510 076 0912 038 00907292 000000019 453646E-05 00753719 00074983 0000548912 7 [LBA-098_MAP 11000] 8 [LBA-053_MSP 11000] AXCEL 32510 066 0792 038 00787911 000000019 393956E-05 00654545 00065117 0000476686

6775

LBA -Fack 4 Luftledning

Ledningar (Luftldning) Fasplacering horisontell

Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu) 2 [LBA-097_MSP 11000] 3 [LBA-049_MSP 11000] FeAl 99 202 067872 1126 07145615 61E-09 387107E-06 00560926 00590547 4684E-05 3 [LBA-049_MSP 11000] 4 [LBA-050_MSP 11000] FeAl 99 183 061488 1126 06473503 61E-09 350696E-06 00508165 00535 424342E-05 4 [LBA-050_MSP 11000] 5 [LBA-070_MSP 11000] FeAl 31 076 08132 1173 02800667 61E-09 145644E-06 00672066 0023146 17623E-05 5 [LBA-070_MSP 11000] 6 [LBA-093_MSP 11000] FeAl 49 0745 049915 1173 02745391 61E-09 14277E-06 00412521 00226892 172751E-05 6 [LBA-093_MSP 11000] 7 [LBA-098_MAP 11000] FeAl 31 076 08132 1173 02800667 61E-09 145644E-06 00672066 0023146 17623E-05 7 [LBA-098_MAP 11000] 8 [LBA-053_MSP 11000] FeAl 31 066 07062 1173 02432158 61E-09 126481E-06 00583636 00201005 153041E-05

6775

Bilaga 6 forts

Transformatorer

Maumlrkeffekt (MVA) Kopplingsart Maumlrksp (kV) er () ex () ez () R (ohm) X (ohm) R (pu) X (pu)

1 [LBA-097_LSP 04200] 2 [LBA-097_MSP 11000] 0315 Dyn 11 11 114 412 4274809937 438 1583 036 131 3 [LBA-049_MSP 11000] 301 [LBA-049_LSP 04200] 01 Dyn 11 11 145 373 4001924537 17545 45133 145 373 4 [LBA-050_MSP 11000] 401 [LBA-050_LSP 04000] 02 Dyn 11 11 13 378 3997299088 7865 22869 065 189 5 [LBA-070_MSP 11000] 501 [LBA-070_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 6 [LBA-093_MSP 11000] 601 [LBA-093_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 7 [LBA-098_MAP 11000] 701 [LBA-098_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 8 [LBA-053_MSP 11000] 801 [LBA-053_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668

Belastningar

P (MW) Q (Mvar) Antal kunder (st)

LBA-097 00108 00044 6LBA-049 00497 0025 14LBA-050 00587 00232 15LBA-070 00356 00103 7LBA-093 00061 00029 2LBA-098 00127 00036 7LBA-053 00299 00063 9

Totalt 02035 00757 60

Bilaga 7 Resultaten fraringn det verkliga elnaumltet

Bilaga 7 forts

Laumlngd LBA (km) 667 Avskrivningstid led (aringr) 40 Avskrivningstid ledning (aringr) 60Antal kunder (st) 60

Luftledning (blank) Luftledning (belagd) KabelUtan reservkraft Med reservkraft Utan reservkraft Med reservkraft Utan reservkraft Med reservkraft Luft 20aringr+ kabel 40 aringr

Fasta kostnader

Investeringskostnad per km (krkm) (mellanspaumlnningsnaumltet) 173000 173000 205000 205000 250000 250000 250000Total investeringskostnad (kr) 1153910 1153910 1367350 1367350 1667500 1667500 1667500Kapitalkostnad 8 92313 92313 109388 109388 133400 133400 133400Aringrlig kostnad (kr) 31156 31156 36918 36918 45023 45023 30015

Underharingllskostnad (kraringr) 230782 230782 27347 27347 3335 3335 9916

Summa fast aringrlig kostnad (kraringr) 54234 54234 64265 64265 48358 48358 39931

Roumlrliga kostnader Avbrottsfrekvens (antal fel(100 km aringr)) 2 2 1333333333 1333333333 06 06 1066666667

F 12 (felfrekvens efter 12 timmar) 0000162 0000162 0000162 0000162F 24 (felfrekvens efter 24 timmar) 0000083 0000083 0000083 0000083F 48 (felfrekvens efter 48 timmar) 0000000 0000000 0000000 0000000F 72 (felfrekvens efter 72 timmar) 0000000 0000000 0000000 0000000

Avbrottsersaumlttning efter 12 timmar (krkund) 800 800 800 800Avbrottsersaumlttning efter 24 timmar (krkund) 1765 1765 1765 1765Avbrottsersaumlttning efter 48 timmar (krkund) 2719 2719 2719 2719Avbrottsersaumlttning efter 72 timmar (krkund) 4007 4007 4007 4007

Driftskostnad reservelverktimme och kund (krh) 625 625 625 625Fast kostnad elverk (transport osv) (krkund) 1320 1320 1320 1320

Drift timmar felkategori F 12 (h) 15 15 15 15Drift timmar felkategori F 24 (h) 36 36 36 36Drift timmar felkategori F 48 (h) 60 60 60 60Drift timmar felkategori F 72 (h) 100 100 100 100

Antalet fel per aringr som oumlverstiger 12 h i LBA-fack 4 (staringr) 000003 000002 000001Avbrottskostnad (kraringr) 221 531 148 354 066 223 283

Summa kostnader per aringr (kraringr) 5423598 5423908 6426693 6426899 4835816 4835973 3993390

Bilaga 8 Ekonomi

Bilaga 8 forts

DARWin driftstoumlrningsstatistik 2004 Svensk energi

12 kV 24 kV SummaSumma (75)Totalt antal drabbade kunder lt 3 min (st) 2640403 1011406 3651809 2738857Totalt antal fel lt 3 min (st) 2827 13923 16750

Totalt antal drabbade kunder 12 - lt 24 h (st) 383 61 444Totalt antal drabbade kunder gt 24 h (st) 200 28 228

Andel drabbade kunder 12 - lt 24 h 162E-04Andel drabbade kunder gt 24 h 832E-05

Andel drabbade kunder 12 - lt 24 h () 00122Andel drabbade kunder gt 24 h () 00062

Antal drabbade kunder per MSP fel lt 3minl (st) 21802

Bilaga 9 ABBs standardtransformatorer

32

83 Verkligt elnaumlt

Foumlr att faring en ungefaumlrlig uppfattning om hur stort geografiskt omraringde ett mobilt reservkraftverk kan hantera foumlr en given belastning har aumlven beraumlkningar utfoumlrts foumlr ett verkligt naumlt Anledningen till detta aumlr att faring saring stor verklighetsfoumlrankring som moumljligt De mobila reservkraftverk som aumlr taumlnkta att anvaumlndas aumlr i storleksordningen 100 ndash 800 KVA vilket betyder att baringde lastuttaget och oumlverfoumlringsstraumlckan kommer att bli begraumlnsad Det verkliga elnaumltet kommer att ge en indikation paring hur det kan taumlnkas se ut i ett verkligt elnaumlt daumlr det reaktiva effektuttaget aumlr relativt litet och oumlverfoumlringsstraumlckan relativt laringng Eftersom de mobila reservkraftverken som aumlr taumlnkta att anvaumlndas aumlr relativt smaring effektmaumlssigt kommer de inte klara av de laster som farings i taumltorter om ett par naumltstationer kopplas samman De elnaumlt som kommer att ingaring i beraumlkningarna kommer daumlrfoumlr vara ett landsbygdsnaumlt daumlr belastningen aumlr laringg och utspridd oumlver ett stoumlrre geografiskt omraringde Det aumlr aumlven i landsbygd det aumlr mest intressant med reservkraft paring grund av avsaknaden av omkopplingsmoumljligheter Det elnaumlt som slutligen valdes i samraringd med Christer Eliasson naumltplanerare paring EON Elnaumlt var ett relativt nytt kabelnaumlt i Loumlnsboda (LBA) i nordoumlstra Skaringne daumlr EON Elnaumlt har foumlrberett ett par markstationer foumlr anslutning av mobil reservkraft (Eliasson 2006) Anledningen aumlr att belastningarna aumlr relativt smaring och foumlrdelade paring flera mindre transformatorstationer med litet stoumlrre inboumlrdes avstaringnd I ett saringdant naumlt som finns i LBA fack 4 kommer vinsten att bli stor om EON Elnaumlt endast behoumlver ansluta ett mobilt elverk istaumlllet foumlr sju Foumlr det utvalda kablade elnaumltet har beraumlkningar genomfoumlrts enligt den tidigare beskrivna beraumlkningsgaringngen Fraringn Facilplus har kartan med inritade ledningar och naumltstationer haumlmtas den visas i bilaga 4 Som kan ses paring kartan aumlr detta ett glesbyggdsomraringde med lite stoumlrre avstaringnd mellan naumltstationerna I bilaga 5 visas normalkopplingsschemat foumlr LBA fack 4 som tydligare visar hur naumltstationerna aumlr foumlrbundna med varandra I bilaga 6 visas det Excel-blad daumlr alla inparametrar som maringste anges i PSSE aumlr beraumlknade och sammanstaumlllda Naumlr beraumlkningen vaumll aumlr gjord i PSSE visas alla resultaten i de schematiska filerna se bilaga 7 Beraumlkningarna aumlr gjorda baringde foumlr elnaumltet saring som det ser ut i dag men aumlven paring samma elnaumlt daring all kabel ersatts med oisolerad samt isolerad luftledning med motsvarande ledningsarea Eftersom kapacitansen per kilometer aumlr i princip lika stor foumlr baringde oisolerad och isolerad luftledning kommer dessa anses vara likvaumlrdiga naumlr det gaumlller lednings reaktiva generering Baringda fallen har samma totala ledningslaumlngd vilken aumlr 6775 meter men som har naumlmnts tidigare skiljer luftledning sig aringt jaumlmfoumlrt med kabel daring det gaumlller generering av reaktiv effekt Resultatet presenteras i bild 84 nedan

33

LBA-fack 4

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90k

Va

r Kabel

Oisolerad luftledning

Isolerad luftledning

Bild 84 Reaktivt effektuttag i LBA ndash fack 4

Som kan ses i bild 84 ovan behoumlver generatorn endast generera knappt 20 kvar om det befintliga kabelnaumltet anvaumlnds vid topplast ty Velanders metod ger topplasten Vid laringglasttillfaumlllen exempelvis sommar skulle det reaktiva effektuttaget fraringn kunderna raumlcka till att taumlcka det reaktiva oumlverskottet fraringn kabeln Daumlrmed kan det haumlnda att vid vissa lasttillfaumlllen inte aumlr moumljligt att reservkraftsmata LBA fack 4 Skulle i staumlllet kabelnaumltet ersaumlttas med ett likvaumlrdigt luftledningsnaumlt kommer generatorn behoumlva generera drygt 80 kvar Anledningen till detta aumlr som sagts och visats tidigare att en kabel genererar avsevaumlrt mycket mer reaktiv effekt aumln en luftledning Skulle kablarna generera mer reaktiv effekt aumln vad kunderna foumlrbrukar skulle anlaumlggningen inte kunna anslutas till ett mobilt reservkraftverk Hade det daumlremot funnits reservelverk i laumlmplig storlek paring marknaden som hade kunnat undermagnetiseras och daumlr med att ta hand om det reaktiva oumlverskott som skapats av kablarna hade situationen varit en annan Som situationen aumlr i dag maringste en viss foumlrsiktighet tillaumlmpas daring lasten aumlr liten och oumlverfoumlringsstraumlckan aumlr lite laumlngre i ett kablat mellanspaumlnningsnaumltet Skulle daumlremot elnaumltet i LBA - fack 4 varit ett luftledningsnaumlt hade inte denna begraumlnsning funnits Sammanfattningsvis kan det i detta fall konstateras att det kablade elnaumltet aumlr att foumlredra framfoumlr mot luftledningsalternativet Laumlgre braumlnslekonsumtion samt moumljlighet till ett houmlgre aktivt effektuttag aumlr naringgra av foumlrdelarna

34

9 Ekonomisk jaumlmfoumlrelse Foumlr att faring en indikation paring hur det ekonomiska utslaget kommer att se ut daring ett mellanspaumlnningsnaumltet anvaumlnds foumlr oumlverfoumlring av reservkraft har ett raumlkneexempel staumlllts upp i det tidigare anvaumlnda elnaumltet LBA-fack 4 I exemplet har sju olika fall jaumlmfoumlrts med varandra dessa aumlr

bull Oisolerad luftledning utan reservkraft bull Oisolerad luftledning med reservkraft bull Isolerad luftledning utan reservkraft bull Isolerad luftledning med reservkraft bull Kabel utan reservkraft bull Kabel med reservkraft bull Befintlig luftledning som senare ersaumltts med kabel med reservkraft

Nedan visas en foumlrklaring till de parametrar som finns med i raumlkneexemplet Dessa aumlr uppdelade i fasta respektive roumlrliga kostnader vilka summeras ihop foumlr respektive fall De fasta kostnaderna aumlr summan av de aringrliga kapital- och underharingllskostnaderna medan de roumlrliga kostnaderna aumlr kostnader foumlr reservkraft samt avbrottsersaumlttning Dessa aumlr direkt beroende av det aktuella elnaumltets avbrotts- respektive felfrekvens I denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse har alla administrativa kostnader foumlrsummats och ingen haumlnsyn har tagits till hur varumaumlrket skadas av t ex laringnga elavbrott

91 Foumlrklaring till den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen

911 Fasta kostnader

Investeringskostnad per km Investeringskostnaden avser endast mellanspaumlnningsnaumltet vilken varierar mellan olika ledningstyper Kostnaderna aumlr haumlmtade ifraringn EBR (P1) 2006 I det verkliga elnaumltet (LBA) minskar ledningsarean laumlngre ut vilket det inte kommer tas naringgon haumlnsyn till i den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen daumlr samma area har anvaumlnts till hela straumlckan Anledningen till detta aumlr att kostnaden foumlr att garing upp eller ner ett steg i area foumlr respektive ledningstyp aumlr relativt liten Alla beraumlkningar har daumlrfoumlr gjorts foumlr en representativ ledningsarea 95 mm2 Total investeringskostnad Denna visar den totala investeringskostnaden foumlr hela ledningsstraumlckan det vill saumlga kostnaden per kilometer ledning garingnger det verkliga elnaumltets laumlngd (LBA) Kapitalkostnad Investeringskostnaden som goumlrs i ett elnaumlt genererar en kostnad foumlr det kapital som aumlr investerat EON Elnaumlt tillaumlmpar en kalkylraumlnta paring 8 procent

35

Aringrlig kostnad EON Elnaumlt skriver av sina anlaumlggningar paring 40 aringr vilket ger en aringrlig kostnad genom att dela investeringskostnaden med avskrivningstiden Underharingllskostnad Underharingllskostnaden foumlr baringde oisolerad - och isolerad luftledning aumlr satt till 2 procent av investeringskostanden Foumlr jordkabel aumlr den satt till 02 procent Summa fast aringrlig kostnad Denna kostnad visar vad den aringrliga fasta kostnaden kommer vara foumlr ett elnaumlt Denna inkluderar saringledes enbart avskrivningar och underharingllskostnader

912 Roumlrliga kostnader

Avbrottsfrekvens Denna beskriver hur maringnga avbrott en viss ledningstyp har per aringr och per 100 km ledning Foumlr oisolerad luftledning aumlr antalet fel uppdelat i kvarstaringende- respektive oumlvergaringende fel Kvarstaringende fel betyder att felet maringste aringtgaumlrdas fysiskt och behoumlver sektioneras bort foumlr reparation De kvarstaringende felen aumlr 2 stycken per aringr och 100 km ledning (Roos 2005) Oumlvergaringende fel kan exempelvis vara en aringterinkoppling som orsakats av ett traumld som stoumltt till en ledning vid blaringsigt vaumlder Eftersom de oumlvergaringende felen aumlr kortvariga kommer det aldrig bli aktuellt att ansluta reservkraft i samband med dessa fel Daumlrmed tas dessa fel inte med i avbrottsfrekvensen Foumlr isolerad luftledning har de kvarstaringende felen satts till tvaring tredjedelar av avbrottsfrekvensen foumlr oisolerad luftledning (Kristiansson 2006) Foumlr kabel aumlr antalet fel uppdelade i inre fel i kabeln t ex treeing och fel som aumlr orsakade paring grund av yttre aringverkan t ex graumlvskador Eftersom baringda typerna av fel kommer resultera i ett avbrott i elleveransen summeras dessa till en gemensam avbrottsfrekvens foumlr kabel Inre fel aumlr satt till 02 och yttre fel aumlr satt 04 vilket betyder att den gemensamma avbrottsfrekvensen aumlr satt till 06 fel per aringr och 100 km kabel (Roos 2005) Felfrekvens Felfrekvensen aumlr framtagen paring foumlljande saumltt samtliga kunder som drabbats av mellanspaumlnningsfel laumlngre aumln tre minuter hos Svensk Energis medlemsfoumlretag dvs DARWin rapporterade under 2004 har tagits fram Av dessa har 75 procent ansetts kunna haumlnfoumlras till landsbygdselnaumlt Ur denna aringterstaringende stora volym har de mellanspaumlnningsfel som orsakat utebliven elleverans i tidsintervallen 12-lt24 samt gt=24 timmar sorterats ut Antalet fel som oumlverstiger 24 timmar oavsett laumlngd aumlr saring faring att de har summerats i en enda grupp Genom att dividera summan utsorterade fel med samtliga fel erharinglls felfrekvensen foumlr respektive tidsintervall Som kan ses i raumlkneexemplet i bilaga 8 aumlr dessa mycket smaring

36

Avbrottsersaumlttning Avbrottskostnaden foumlr respektive tidsintervall aumlr tagen fraringn den tabell 21 i denna rapport Foumlr att baumlttre avspegla den verkliga bilden i LBA fack 4 har 50 av de 60 kunderna placerats i kategorin smaringhus 16 A och resterande 10 kunder i gruppen smaringhus 20 A Driftkostnad reservelverk och fast kostnad elverk Dessa kostnader aumlr tagna fraringn EON Elnaumlts egen utredning om reservkraftberedskap (NUT 051016-001) Baringda kostnadsposterna avser hyra av reservelverk som ansluts paring traditionellt saumltt det vill saumlga ett reservelverk till varje naumltstation I denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse har driftkostnaden antagits vara den samma daring ett mobilt reservkraftverk anvaumlnds och elenergin oumlverfoumlrs i mellanspaumlnningsnaumltet Den fasta kostnaden antas daumlremot vara en femtedel saring stor daring ett reservelverk i snitt antas kunna foumlrsoumlrja fem naumltstationer daring elenergin oumlverfoumlrs i mellanspaumlnningsnaumltet Drifttimmar felkategori Drifttimmarna avser de antal timmar som reservelverken aumlr i drift vid respektive felkategori Dessa drifttimmar aumlr uppskattade till en genomsnittligt rimlig tidsperiod Uppskattningen aumlr gjord saring att reservelverket har anslutits och boumlrjat leverera elenergi i snitt tvaring till fyra timmar innan naringgon kund har varit spaumlnningsloumls i 12 timmar Naumlr vaumll kunderna faringtt tillbaka elleveransen med hjaumllp av ett reservkraftverk kommer inte det skadade elnaumltet behoumlva aringterstaumlllas i funktionsdugligt skick snarast moumljligt Kopplas daumlremot inte ett reservelverk in och aringterupptar elleveransen maringste elnaumltet aringterstaumlllas till funktionsdugligt skick snarast Daumlrmed antas det att tiden foumlr aringterstaumlllning kommer vara laumlngre om inte ett reservkraftverk ansluts Paring grund av ovanstaringende resonemang anses reservelverkets drifttid i snitt vara laumlngre aumln den avbrottstid som farings om inte reservelverket anslutits Drifttimmarna aumlr bestaumlmda saring att reservelverket i snitt boumlrjar leverera elenergi 9 timmar efter felet uppkom och aumlr daumlrefter i drift hela tidsperioden i respektive felfrekvens det vill saumlga efter 12 respektive 24 timmar Antal fel per aringr som oumlverstiger 12 h i LBA - fack 4 Denna aumlr beraumlknad paring foumlljande saumltt

( )2412100

FFLL

AF +sdotsdot

aringr

st (91)

daumlr AF Avbrottsfrekvensen foumlr luftledning respektive kabel (st100kmaringr) LL Ledningslaumlngden avser LBA - fack 4 (km) F12 Felfrekvensen efter 12 h vid mellanspaumlnningsfel enligt Darwin

driftstoumlrningsstatistik 2004 Svensk Energi F24 Felfrekvensen efter 24 h vid mellanspaumlnningsfel enligt Darwin

driftstoumlrningsstatistik 2004 Svensk Energi

37

Avbrottskostnad Avbrottskostnaden avser den kostnad som uppstaringr pga fel i mellanspaumlnningsnaumltet varje aringr I alternativet utan reservkraft uppstaringr kostnaden genom avbrottsersaumlttning till de kunder som drabbats av elavbrott laumlngre aumln 12 timmar I alternativet med reservkraft uppstaringr kostnaden genom att reservkraft installeras och samtliga kunder aringterfaringr elleveransen Reservkraften som installeras har som sagts tidigare en fast och en roumlrlig kostand Avbrottskostnaden beraumlknas enligt nedan Utan reservelverk

( ) AKAFAFLL

AF sdotsdot+sdotsdotsdot 24241212100

(kraringr) (92)

Med reservelverk

( )

AKFKFFLL

AF

AKDKDTFDTFLL

AF

sdotsdot+sdotsdot

+sdotsdotsdot+sdotsdotsdot

)2412(100

24241212100 (kraringr) (93)

daumlr A12 avbrottskostnaden i LBA efter 12 h (kr) A24 avbrottskostnaden i LBA efter 24 h (kr) DK driftkostnad reservelverk (krh) AK antalet kunder i LBA (st) FK fast kostnad foumlr reservelverk per kund (kr) DT drifttid foumlr reservkraftverken (h)

913 Summa kostnader per aringr Denna kostnad aumlr framtagen genom att kostnaderna foumlr den fasta- och roumlrliga delen summerats Resultatet visar vilket av alternativen som aumlr det mest ekonomiskt gynnsamma

92 Resultat

Sjaumllva beraumlkningen aumlr gjord i Excel och visas i bilaga 8 I tabell 91 nedan visas en sammanstaumlllning av de fasta roumlrliga samt summa kostnader ifraringn den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen Beraumlkningen aumlr gjord foumlr sju stycken olika fall

1 Nybyggnation av oisolerad luftledning utan anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

2 Nybyggnation av oisolerad luftledning med anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

3 Nybyggnation av isolerad luftledning utan anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

4 Nybyggnation av isolerad luftledning med anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

38

5 Nybyggnation av jordkabelanlaumlggning utan anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

6 Nybyggnation av jordkabelanlaumlggning med anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

7 Befintlig avskriven luftledning staringr kvar 20 aringr foumlr att sedan ersaumlttas med jordkabel I detta fall foumlrlaumlngs avskrivningstiden med 20 aringr i foumlrharingllande till de sex tidigare fallen Reservkraft anvaumlnds vid oplanerade elavbrott under hela perioden

Tabell 91 Kostnadsjaumlmfoumlrelse Fasta kostnader

(kraringr)

Roumlrliga kostnader

(kraringr)

Summa kostnader

(kraringr)

Fall 1 54 200 2 54 202 Fall 2 54 200 5 54 205 Fall 3 64 300 2 64 302 Fall 4 64 300 4 64 304 Fall 5 48 400 1 48 401 Fall 6 48 400 2 48 402 Fall 7 39 900 3 39 903 Som kan ses i tabell 91 ovan aumlr de fasta kostnaderna avsevaumlrt mycket stoumlrre aumln de roumlrliga Anledningen till detta aumlr att andelen elavbrott som oumlverstiger 12 timmar aumlr utslaget paring 75 procent av alla elavbrott vilka daring blir vaumlldigt faring och orsakar daumlrmed smaring kostnader totalt sett Som kan ses i den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen aumlr det i dagslaumlget inte loumlnsamt i naringgot av fallen att anvaumlnda reservkraft vid oplanerade elavbrott Det ska dock poaumlngteras att efter 1 januari 2011 aumlr det inte laumlngre tillaringtet att oplanerade elavbrott oumlverstiger 24 timmar Landets naumltaumlgare kommer daring inte kunna jaumlmfoumlra kostnader foumlr t ex reservkraft med kostnader foumlr avbrottsersaumlttning De kommer istaumlllet att bli tvungna att hitta loumlsningar som undviker dessa laringngvariga elavbrott Reservkraft i mellanspaumlnningsnaumlt erbjuder en saringdan loumlsning Som kan ses i denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse aumlr det mest loumlnsamt att laringta befintlig avskriven luftledning staring kvar 20 aringr som sedan ersaumltts med kabel foumlljt av att direkt ersaumltta samma luftledning med kabel Baringda dessa alternativ foumlrutsaumltter att ledningen aumlr framdragen saring att det paring ett enkelt saumltt garingr att foumlrlaumlgga kabeln i marken Om inte saring aumlr fallet kommer detta kostnadsbilden se annorlunda ut Med denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse kan det till sist konstateras att det kommer bli dyrare att ansluta reservkraft till de kunder som drabbas av elavbrott laumlngre aumln 12 timmar aumln att betala ut avbrottsersaumlttning fram t o m 1 januari 2011 foumlr exemplet LBA fack 4

39

10 Slutsatser

101 Slutsatser

Innan ett mobilt reservkraftverk ansluts till ett lansbyggdselnaumlt aumlr det viktigt att kaumlnna till hur stor den reaktiva genereringen fraringn det aktuella elnaumltet aumlr Hur stort det reaktiva bidraget aumlr beror paring hur stor den kapacitiva genereringen aumlr i elnaumltet Denna aumlr framfoumlrallt beroende av kabelnaumltets laumlngd desto laumlngre ju stoumlrre blir den kapacitiva genereringen Skillnaden mellan luftledning och kabel aumlr i dessa sammanhang stora och det maringste tas i beaktande innan ett mobilt reservkraftverk ansluts En kabel genererar avsevaumlrt mycket mer reaktiv effekt aumln en luftledning oavsett om luftledningen aumlr isolerad eller inte Problemet som kan uppstaring i ett kabelnaumlt aumlr att kablarna genererar mer reaktiv effekt aumln vad de anslutna kunderna foumlrbrukar Detta aumlr inget problem saring laumlnge det finns ett oumlverliggande elnaumlt som kan ta hand om det reaktiva oumlverskottet Naumlr det oumlverliggande naumltet kopplas bort och ett mobilt reservkraftverk ansluts maringste detta ensamt kunna ta hand om ett eventuellt reaktivt oumlverskott Reservkraftverk som klarar att absorbera reaktiv effekt finns inte paring marknaden i dag Daumlrmed kommer inte ett mobilt reservkraftverk att kunna anslutas till ett elnaumlt som genererar mer reaktiv effekt aumln vad de anslutna kunderna foumlrbrukar Denna risk finns enbart i kablade elnaumlt daumlr oumlverfoumlringsstraumlckan aumlr laringng och lasten relativt laringg Det aumlr svaringrt att ange naringgon generell laumlngdbegraumlnsning men aumlr lasten saring laringg som 50 kW med effektfaktorn 085 kommer den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan vara mindre aumln tre kilometer Enligt den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen som aumlr gjord i rapporten kan det konstateras att det i-dagslaumlget aldrig aumlr loumlnsamt att ansluta reservkraftverk vid ett elavbrott i LBA fack 4 Anledning till detta aumlr att den avbrottsersaumlttningen som kunder har raumltt till som varit drabbade av ett elavbrott laumlngre aumln 12 timmar aumlr laumlgre aumln den kostnad som uppstaringr daring mobila reservelverk ansluts i vaumlntan paring att felet ska bli aringtgaumlrdat Fraringn och med den 1 januari 2011 kommer det dock inte vara tillaringtet att oplanerade elavbrott aumlr laumlngre aumln 24 timmar vilket goumlr att naumltaumlgarna senast vid denna tidpunkt maringste se till att dessa laringngvariga elavbrott undviks Detta goumlr att oumlverfoumlring av mobilreservkraft i mellanspaumlnningsnaumltet kan komma bli en intressant och anvaumlndbar teknik de naumlrmsta aringren foumlr landets alla naumltaumlgare Sammanfattningsvis kan slutsatserna sammanfattas i ett antal punkter

bull Laringnga kabellaumlngder tillsammans med relativt smaring effektuttag kan generera ett oumlverskott av reaktiv effekt

bull Det finns idag inget reservkraftverk paring marknaden som kan absorbera reaktiv effekt vilket kan komma att begraumlnsa den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan

bull Fram till och med den 1 januari 2011 aumlr det troligen inte loumlnsamt att ansluta reservkraft vid ett elavbrott

bull Fraringn och med den 1 januari 2011 kommer det inte laumlngre vara tillaringtet att oplanerade elavbrott oumlverstiger 24 timmar

40

bull Oumlverfoumlring av reservkraft i mellanspaumlnningsnaumltet kan komma bli en intressant och anvaumlndbar teknik i farmtiden

102 Fortsatt arbete

I denna rapport har det foumlrutsatts att selektiviteten och utloumlsningsvillkor i elnaumlten fungerar paring avsett vis Fortsatta studier inom detta omraringde kan vara att laumlgga in fel paring olika platser i det elnaumltet som ansluts till ett mobilt reservkraftsaggregat och paring saring vis kontrollera att utloumlsningsvillkor och selektivitet fungerar paring ett tillfredstaumlllande sett I denna rapport aumlr grundtanken att ett enda mobilt reservkraftverk ska foumlrsoumlrja en mindre grupp naumltstationer vid ett elavbrott En intressant utveckling skulle vara att titta paring hur olika kraftslag som t ex mobil reservkraft tillsammans med smaringskalig vindkraft skulle kunna samverka En samverkan mellan olika kraftslag skulle med stor sannolikhet skapa nya foumlrutsaumlttningar foumlr smaringskalig ouml-drift Ytterligare fraringgestaumlllningar som skulle behoumlva utredas aumlr hur elkvaliteacuten paringverkas i ett ouml-driftsnaumlt Haumlr skulle det vara intressant att se hur olika typer av kraftkaumlllor enskilt paringverkar elkvaliteacuten samt hur flera kraftkaumlllor som samverkar paringverkar elkvaliteacuten Naumlr mobila reservelverk ansluts i en naumltstation foumlr t ex underharingllsaringtgaumlrder goumlrs detta i princip uteslutande genom att spaumlnningen bryts under in- och urkopplingstiden Detta genererar tvaring planerade elavbrott som maringste aviseras till alla beroumlrda kunder Dessa planerade elavbrott skulle kunna undvikas om en fasningsutrustning anvaumlnts vid inkopplingen Paring detta saumltt skulle landets alla naumltaumlgare paring ett enkelt saumltt kunna goumlra t ex underharingllaringtgaumlrder utan att naringgra kunder behoumlver drabbas av elavbrott Detta aumlr ett omraringde som kaumlnns viktigt och borde utredas Vad som aumlven aumlr av intresse foumlr framtiden aumlr att ta fram riktlinjer foumlr hur mobil reservkraft i mellanspaumlnningsnaumlt ska hanteras Naringgon form av regelverk som branschen kan ta till sig och arbeta efter hade underlaumlttat anvaumlndandet inom detta omraringde

41

11 Referenser [1] Alfredsson Alf Cronqvist Anders (1996) ElkrafthandbokenElmaskiner [2] Andersson Leif Blomqvist Hans (1997) Elkraftsystem del 1 [3] Birkouml Thomas (2005) bilder paring olika typer av luftledning

httpwwwsofnetorgindexasplev=2593amptyp=1 adressen kontrollerad 2006-07-10

[4] Elektroskandia (2006) Bild paring en 3-ledare mellanspaumlnnings kabel

httpwwwelektroskandiasecatalogaspxcid=70amphid=969ampuid=4710amppid=21518pnlPDetails adressen kontrollerad 2006-07-10

[5] Elforsk (1995) EBR Mobila Reservkraftverk utgiven av Elforsk [6] Eliasson Christer (2006) EON Elnaumlt Sverige AB Lokalnaumltsplanerare

personligt samtal 2006-06-28 [7] Energimarknadsinspektionen (2006) Naumltanslutningar och avgifter

httpwwwenergimarknadsinspektionensetemplatesPage____44aspx adressen kontrollerad 2006-07-11

[8] Energimyndigheten (2005) Utveckling av naumltpriser 1 jan 1997 - 1 jan 2005

Publikationen tillgaumlnglig paring httpwwwstemseWEBSTEMEx01SwensfPageGenerator01OpenAgentampSearchType=2ampAll=True adressen kontrollerad 2006-08-02

[9] GENETECH (2006) Bild paring reservelverk

httpwwwgenetechseseprodmobilahtml adressen kontrollerad 2006-08-01

[10] Hagelin Carl-Goumlran (2006) ABB Reservkraft Vaumlsterarings personligt samtal

2006-07-25 [11] Hjalmar Peter (2005) Utredning om mobil reservkraft EON Elnaumlt

NUT-050524-021

42

[12] Johansson Jonas (2006) PhD Student IEA Lunds Tekniska Houmlgskola personligt samtal 2006-11-09

[13] Kristiansson Gert (2006) delprocessledare foumlr anlaumlggningsprojekt paring EON

Elnaumlt [14] Krynell Julius (2006) Reservkraftsansvarig EON Elnaumlt Sverige AB

personligt samtal 2006-08-11 [15] Lindahl Sture (2006) Professor IEA Lunds Tekniska Houmlgskola personligt

samtal 2006-11-09 [16] Melin Ulf (2006) EON Elnaumlt Sverige AB Kundansvarig paring

marknadsenheten personligt samtal 2006-08-18 [17] Onninens produktkatalog 2006) finns tillgaumlnglig paring

httpwwwonninensedownload184218cb10a83f43c2780001132Flik_2_Elnatsmaterielpdf adress kontrollerad 2006-08-15

[18] Petterson Aringke- Blomqvist Hans (1986) Elkraft teknisk handbok del 1

Allmaumln del [19] Regeringskansliet (2006) Nya regler om leveranssaumlkra elnaumlt

httpwwwregeringensesbd108a57260 adress kontrollerad 2006-06-08 [20] Roos Fredrik (2005) lic-avhandling Electricity Supply Reliability [21] Samuelsson Olof (2006) Docent IEA Lunds Tekniska Houmlgskola personligt

samtal 2006-08-23 [22] SCB (2002) Energiundersoumlkning foumlr jordbruket avseende 2002

httpw36scbsestatistikOVOV0020_dokumentEnergiundersokning_2002doc adress kontrollerad 2006-07-04

[23] Siemens PTI (2006) Information om PSSE

httpwwwpti-uscomptisoftwarepsseindexcfm adressen kontrollerad 2006-07-20

43

[24] Statens energimyndighet (2005) Erfarenheter efter Gudrun - Reservkraft prioritering och ouml-drift med reservkraft ER 200532 Publikationen finns tillgaumlnglig paring httpwwwstemseWEBSTEMEx01SwensfPageGenerator01OpenAgentampSearchType=2ampFuncParm1=11ampFuncParm2=1ampSearchString=gudrunampSearchStringFromDate=ampSearchStringToDate=ampAll=True adressen kontrollerad 2006-08-02

[25] Stenborg Bertil (1997) Elkraftsystem del 1 [26] Svenska Kraftnaumlt (2005a) Svenska Kraftnaumlts verksamhet

httpwwwsvksewebPageaspxid=2221 adress kontrollerad 2006-06-07 [27] Svenska Kraftnaumlt (2005b) Svenska Kraftnaumlts aringrsredovisning 2005

httpwwwsvksewebPageaspxid=5242 adress kontrollerad 2006-08-11

44

12 Appendix Bilaga 1 Eon elnaumlts indelning av olika kundkategorier med avseende paring Velanderkonstanter och effektfaktor Bilaga 2 Matlabkod som anvaumlnts till raumlkneexemplet vid jaumlmfoumlrelsen mellan luftledning och kabel Bilaga 3 Beraumlkning av inparametrar till PSSE foumlr det generella naumltet Bilaga 4 Geografiskt karta oumlver LBA fack 4 haumlmtade fraringn Facilplus Bilaga 5 Normalkopplingsschema LBA fack 4 Bilaga 6 Beraumlkning av inparametrar till PSSE foumlr det verkliga naumltet Bilaga 7 Resultaten fraringn beroumlkningen i det verkliga naumltet visat i en schemarisk bild Bilaga 8 Beraumlkningar gjorda foumlr den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen Bilaga 9 Tabell oumlver ABBs standardtransformatorer

V elander-konstant k1

V elander-kons tant k2

Foumlrbruknings-staumllletyp

U ppvaumlrm nings-kod

T ext D C O N ST1 D C O N ST2

C O SFI

B lank t O ALLM AumlN KU R VA 0000286 00133 09Industri ED M IN D R E IN DU STR IER M ED ELVAumlR M E 0000368 00497 092Industri EVL M IN D R E IN DU STR IER M ED ELVAumlR M E 0000368 00497 092Industri O M IN D R E IN DU STR IER U TAN ELVAumlR M E 000029 01017 085Industri U E M IN D R E IN DU STR IER U TAN ELVAumlR M E 000029 01017 085Industri VPA M IN D R E IN DU STR IER U TAN ELVAumlR M E 000029 01017 085Industri VPE M IN D R E IN DU STR IER M ED ELVAumlR M E 0000368 00497 092JO R D BR U K ED LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K EO LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K EVL LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K O LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K U E LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K VPA LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K VPE LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K VPJ LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09LG H M EO FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097LG H M U E FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093SH ED D IR EKTEL AumlLD R E AumlN ELAK 0000308 00111 098SH EO D IR EKTEL ELAK 0000408 00126 098SH EVL ELPAN N A KO N VER TER IN G 0000319 00187 096SH U E T YPKU R VO R R EN H U SH AringLLSEL 0000286 00133 09SH VPA VAumlR M EPU M P -FR AringN LU FT (V ID LAringG A T EM P N YT TJAS EJ ELVAumlR M E) 0000384 00164 093SH VPE VAumlR M EPU M P -U TELU FT M ED ELV (V ID LAringG A TEM P N YTT JAS ELVAumlR M E) 0000536 00161 097SH VPJ VAumlR M EPU M P - YTJO R D (O M VP EJ KLAR AR VAumlR M EN N YT TJAS EJ ELVAumlR M E) 0000314 00144 093Ouml VR ED O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - M ED ELVAumlR M E 0000402 00286 096Ouml VR EVL O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09Ouml VR O O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09Ouml VR U E O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09Ouml VR VPA O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09FAST Blank t ALLM AumlN KU R VA 0000286 00133 09FAST ED FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097FAST EO FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097FAST EVL FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097FAST O FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST O FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST U E FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST VPA FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST VPE FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097

I SAP IS-U

Bilaga 1 Indelning av kundkategorier

Bilaga 1 forts Velander-konstant k1

Velander-konstant k2

Foumlrbruknings-staumllletyp

Uppvaumlrmnings-kod

Text DCONST1 DCONST2

COSFI

FAST VPJ FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093KOLL Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09KOLL ED FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL EO FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL EVL FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL UE FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093KOLL VPA FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093KOLL VPE FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL VPJ FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093GBEL Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09OMAumlT Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09MAST Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09TILLF Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09TILLF ED DIREKTEL AumlLDRE AumlN ELAK 0000308 00111 098TILLF EO ELPANNA KONVERTERING 0000319 00187 096TILLF EVL ELPANNA KONVERTERING 0000319 00187 096TILLF O TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF UE TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF VPA TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF VPE TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF VPJ TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09HAND ED KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND EO KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND EVL KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND O KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND UE KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND VPA KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND VPE KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND VPJ KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09FH ED SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH EO SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH EVL SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH O SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH UE SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH VPA SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH VPE SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH VPJ SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098

I SAP IS-U

Bilaga 2 Matlabkod kabel u=11000 Langd=10 area=95 L=031 induktans [mHkm] fi=318 cos fi=085 ra=28264 resistiviteten i msp-kablen (AL) [ohmmm^2km] C=03310^-6kapacitansen i en 95mm^2 12 kV kabel Ericssons kabelhandbok R=(raarea)Langd ledar resistansen i punkten [ohm] Ericssons kabelhandbok XL=2pi50L10^-3Langd induktiva reaktansen i punkten [ohmkm] Ericssons kabelhandbok Qc2=2pi50(C2)u^2Langd kapacitansen som skapas i halva msp-kabeln [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 30 P=(5010^3) Aktivt effekt i punkten 5 [W] S=Pcos((fipi)180)skenbar effekt i punkten 5 [VA] Q=(S^2-P^2)^(12)reaktiv effekt i punkten 5 [VAr] Pf=R(Pu)^2+R((Q-Qc2)u)^2 Foumlrlust av aktiv effekt i hsp-kabel [W] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 31 Qf=XL(Pu)^2+XL((Q-Qc2)u)^2-(2Qc2) Foumlrlust av reaktiv effekt i msp-kabel [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 33 QnettoKabel=Q+Qf Luftledning Lluft=1085 XLluft=2pi50Lluft10^-3Langd Cluft=000910^-6 Qc2luft=2pi50(Cluft2)u^2Langd kapcitansen som skapas i halva hsp-luftledningen [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 30 PfLuft=R(Pu)^2+R((Q-Qc2luft)u)^2 Foumlrlust av aktiv effekt i hsp-kabel [W] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 31 QfLuft=XLluft(Pu)^2+XLluft((Q-Qc2luft)u)^2-(2Qc2luft) Foumlrlust av reaktiv effekt i hsp-kabel [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 33 QnettoLuft=Q+QfLuft

Ubas (kV) 11Sbas (MVA) 10

Kabel AXKJ 39525

Laumlngd=2 km Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 2 064 031 0194779 00000003 00001885 00528926 00160974 00022808

Laumlngd=4 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 4 128 031 0389557 00000003 0000377 01057851 00321948 00045616

Laumlngd=6 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 6 192 031 0584336 00000003 00005655 01586777 00482923 00068424

Laumlngd=8 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 8 256 031 0779115 00000003 0000754 02115702 00643897 00091232

Laumlngd=10 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 10 32 031 0973894 00000003 00009425 02644628 00804871 0011404

Luftledning FeAl 99

Laumlngd=2 km Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 2 0672 1126 0707487 61E-09 3833E-06 00555372 005847 4638E-05

Laumlngd=4 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 4 1344 1126 1414973 61E-09 7665E-06 01110744 01169399 9275E-05

Laumlngd=6 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 6 2016 1126 212246 61E-09 115E-05 01666116 01754099 00001391

Laumlngd=8 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 8 2688 1126 2829947 61E-09 1533E-05 02221488 02338799 00001855

Laumlngd=10 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 10 336 1126 3537433 61E-09 1916E-05 0277686 02923499 00002319

Bilaga 3 Generellt naumlt

Bilaga 3 forts

Transformatorer

Maumlrkeffekt (MVA) Kopplingsart Maumlrksp (kV) er () ex () ez () R (ohm) X (ohm) R (pu) X (pu)

1 [MATSTAT_LSP04200] 2 [MATSTAT_MSP11000] 08 Dyn 11 11 0 52 52 0 7865 0 0653 [MOTSTAT_MSP11000] 4 [MOTSTAT_LSP04200] 02 Dyn 11 11 0 38 38 0 2299 0 19

Belastningar

P (MW) Q (Mvar) (effekfaktor = 085) Detta aumlr baumlsta scenario005 003101 0062015 0093

Bilaga 4 Geografisk karta oumlver LBA fack 4 haumlmtad fraringn Facilplus

Naumltstationer kopplade till mobilt reservkraftverk

500 m

Foumlrdelningsstation (LBA)

Placering och anslutning av mobilt reservelverk

Bilaga 5 Normalkopplingsschema LBA fack 4

Bilaga 6 Verkligt naumlt

Ubas (kV) 11Sbas (MVA) 10

Ledningar (kabel) En-ledare triangel

Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [LBA-097_MSP 11000] 3 [LBA-049_MSP 11000] AXCEL 39525 202 06464 031 01967265 00000003 0000190381 00534215 00162584 0002303604 3 [LBA-049_MSP 11000] 4 [LBA-050_MSP 11000] AXCEL 39525 183 05856 031 01782226 00000003 0000172473 00483967 00147291 0002086929 4 [LBA-050_MSP 11000] 5 [LBA-070_MSP 11000] AXCEL 32510 076 0912 038 00907292 000000019 453646E-05 00753719 00074983 0000548912 5 [LBA-070_MSP 11000] 6 [LBA-093_MSP 11000] AXCEL 15016 0745 0477545 041 00959599 000000023 538312E-05 00394665 00079306 0000651357 6 [LBA-093_MSP 11000] 7 [LBA-098_MAP 11000] AXCEL 32510 076 0912 038 00907292 000000019 453646E-05 00753719 00074983 0000548912 7 [LBA-098_MAP 11000] 8 [LBA-053_MSP 11000] AXCEL 32510 066 0792 038 00787911 000000019 393956E-05 00654545 00065117 0000476686

6775

LBA -Fack 4 Luftledning

Ledningar (Luftldning) Fasplacering horisontell

Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu) 2 [LBA-097_MSP 11000] 3 [LBA-049_MSP 11000] FeAl 99 202 067872 1126 07145615 61E-09 387107E-06 00560926 00590547 4684E-05 3 [LBA-049_MSP 11000] 4 [LBA-050_MSP 11000] FeAl 99 183 061488 1126 06473503 61E-09 350696E-06 00508165 00535 424342E-05 4 [LBA-050_MSP 11000] 5 [LBA-070_MSP 11000] FeAl 31 076 08132 1173 02800667 61E-09 145644E-06 00672066 0023146 17623E-05 5 [LBA-070_MSP 11000] 6 [LBA-093_MSP 11000] FeAl 49 0745 049915 1173 02745391 61E-09 14277E-06 00412521 00226892 172751E-05 6 [LBA-093_MSP 11000] 7 [LBA-098_MAP 11000] FeAl 31 076 08132 1173 02800667 61E-09 145644E-06 00672066 0023146 17623E-05 7 [LBA-098_MAP 11000] 8 [LBA-053_MSP 11000] FeAl 31 066 07062 1173 02432158 61E-09 126481E-06 00583636 00201005 153041E-05

6775

Bilaga 6 forts

Transformatorer

Maumlrkeffekt (MVA) Kopplingsart Maumlrksp (kV) er () ex () ez () R (ohm) X (ohm) R (pu) X (pu)

1 [LBA-097_LSP 04200] 2 [LBA-097_MSP 11000] 0315 Dyn 11 11 114 412 4274809937 438 1583 036 131 3 [LBA-049_MSP 11000] 301 [LBA-049_LSP 04200] 01 Dyn 11 11 145 373 4001924537 17545 45133 145 373 4 [LBA-050_MSP 11000] 401 [LBA-050_LSP 04000] 02 Dyn 11 11 13 378 3997299088 7865 22869 065 189 5 [LBA-070_MSP 11000] 501 [LBA-070_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 6 [LBA-093_MSP 11000] 601 [LBA-093_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 7 [LBA-098_MAP 11000] 701 [LBA-098_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 8 [LBA-053_MSP 11000] 801 [LBA-053_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668

Belastningar

P (MW) Q (Mvar) Antal kunder (st)

LBA-097 00108 00044 6LBA-049 00497 0025 14LBA-050 00587 00232 15LBA-070 00356 00103 7LBA-093 00061 00029 2LBA-098 00127 00036 7LBA-053 00299 00063 9

Totalt 02035 00757 60

Bilaga 7 Resultaten fraringn det verkliga elnaumltet

Bilaga 7 forts

Laumlngd LBA (km) 667 Avskrivningstid led (aringr) 40 Avskrivningstid ledning (aringr) 60Antal kunder (st) 60

Luftledning (blank) Luftledning (belagd) KabelUtan reservkraft Med reservkraft Utan reservkraft Med reservkraft Utan reservkraft Med reservkraft Luft 20aringr+ kabel 40 aringr

Fasta kostnader

Investeringskostnad per km (krkm) (mellanspaumlnningsnaumltet) 173000 173000 205000 205000 250000 250000 250000Total investeringskostnad (kr) 1153910 1153910 1367350 1367350 1667500 1667500 1667500Kapitalkostnad 8 92313 92313 109388 109388 133400 133400 133400Aringrlig kostnad (kr) 31156 31156 36918 36918 45023 45023 30015

Underharingllskostnad (kraringr) 230782 230782 27347 27347 3335 3335 9916

Summa fast aringrlig kostnad (kraringr) 54234 54234 64265 64265 48358 48358 39931

Roumlrliga kostnader Avbrottsfrekvens (antal fel(100 km aringr)) 2 2 1333333333 1333333333 06 06 1066666667

F 12 (felfrekvens efter 12 timmar) 0000162 0000162 0000162 0000162F 24 (felfrekvens efter 24 timmar) 0000083 0000083 0000083 0000083F 48 (felfrekvens efter 48 timmar) 0000000 0000000 0000000 0000000F 72 (felfrekvens efter 72 timmar) 0000000 0000000 0000000 0000000

Avbrottsersaumlttning efter 12 timmar (krkund) 800 800 800 800Avbrottsersaumlttning efter 24 timmar (krkund) 1765 1765 1765 1765Avbrottsersaumlttning efter 48 timmar (krkund) 2719 2719 2719 2719Avbrottsersaumlttning efter 72 timmar (krkund) 4007 4007 4007 4007

Driftskostnad reservelverktimme och kund (krh) 625 625 625 625Fast kostnad elverk (transport osv) (krkund) 1320 1320 1320 1320

Drift timmar felkategori F 12 (h) 15 15 15 15Drift timmar felkategori F 24 (h) 36 36 36 36Drift timmar felkategori F 48 (h) 60 60 60 60Drift timmar felkategori F 72 (h) 100 100 100 100

Antalet fel per aringr som oumlverstiger 12 h i LBA-fack 4 (staringr) 000003 000002 000001Avbrottskostnad (kraringr) 221 531 148 354 066 223 283

Summa kostnader per aringr (kraringr) 5423598 5423908 6426693 6426899 4835816 4835973 3993390

Bilaga 8 Ekonomi

Bilaga 8 forts

DARWin driftstoumlrningsstatistik 2004 Svensk energi

12 kV 24 kV SummaSumma (75)Totalt antal drabbade kunder lt 3 min (st) 2640403 1011406 3651809 2738857Totalt antal fel lt 3 min (st) 2827 13923 16750

Totalt antal drabbade kunder 12 - lt 24 h (st) 383 61 444Totalt antal drabbade kunder gt 24 h (st) 200 28 228

Andel drabbade kunder 12 - lt 24 h 162E-04Andel drabbade kunder gt 24 h 832E-05

Andel drabbade kunder 12 - lt 24 h () 00122Andel drabbade kunder gt 24 h () 00062

Antal drabbade kunder per MSP fel lt 3minl (st) 21802

Bilaga 9 ABBs standardtransformatorer

33

LBA-fack 4

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90k

Va

r Kabel

Oisolerad luftledning

Isolerad luftledning

Bild 84 Reaktivt effektuttag i LBA ndash fack 4

Som kan ses i bild 84 ovan behoumlver generatorn endast generera knappt 20 kvar om det befintliga kabelnaumltet anvaumlnds vid topplast ty Velanders metod ger topplasten Vid laringglasttillfaumlllen exempelvis sommar skulle det reaktiva effektuttaget fraringn kunderna raumlcka till att taumlcka det reaktiva oumlverskottet fraringn kabeln Daumlrmed kan det haumlnda att vid vissa lasttillfaumlllen inte aumlr moumljligt att reservkraftsmata LBA fack 4 Skulle i staumlllet kabelnaumltet ersaumlttas med ett likvaumlrdigt luftledningsnaumlt kommer generatorn behoumlva generera drygt 80 kvar Anledningen till detta aumlr som sagts och visats tidigare att en kabel genererar avsevaumlrt mycket mer reaktiv effekt aumln en luftledning Skulle kablarna generera mer reaktiv effekt aumln vad kunderna foumlrbrukar skulle anlaumlggningen inte kunna anslutas till ett mobilt reservkraftverk Hade det daumlremot funnits reservelverk i laumlmplig storlek paring marknaden som hade kunnat undermagnetiseras och daumlr med att ta hand om det reaktiva oumlverskott som skapats av kablarna hade situationen varit en annan Som situationen aumlr i dag maringste en viss foumlrsiktighet tillaumlmpas daring lasten aumlr liten och oumlverfoumlringsstraumlckan aumlr lite laumlngre i ett kablat mellanspaumlnningsnaumltet Skulle daumlremot elnaumltet i LBA - fack 4 varit ett luftledningsnaumlt hade inte denna begraumlnsning funnits Sammanfattningsvis kan det i detta fall konstateras att det kablade elnaumltet aumlr att foumlredra framfoumlr mot luftledningsalternativet Laumlgre braumlnslekonsumtion samt moumljlighet till ett houmlgre aktivt effektuttag aumlr naringgra av foumlrdelarna

34

9 Ekonomisk jaumlmfoumlrelse Foumlr att faring en indikation paring hur det ekonomiska utslaget kommer att se ut daring ett mellanspaumlnningsnaumltet anvaumlnds foumlr oumlverfoumlring av reservkraft har ett raumlkneexempel staumlllts upp i det tidigare anvaumlnda elnaumltet LBA-fack 4 I exemplet har sju olika fall jaumlmfoumlrts med varandra dessa aumlr

bull Oisolerad luftledning utan reservkraft bull Oisolerad luftledning med reservkraft bull Isolerad luftledning utan reservkraft bull Isolerad luftledning med reservkraft bull Kabel utan reservkraft bull Kabel med reservkraft bull Befintlig luftledning som senare ersaumltts med kabel med reservkraft

Nedan visas en foumlrklaring till de parametrar som finns med i raumlkneexemplet Dessa aumlr uppdelade i fasta respektive roumlrliga kostnader vilka summeras ihop foumlr respektive fall De fasta kostnaderna aumlr summan av de aringrliga kapital- och underharingllskostnaderna medan de roumlrliga kostnaderna aumlr kostnader foumlr reservkraft samt avbrottsersaumlttning Dessa aumlr direkt beroende av det aktuella elnaumltets avbrotts- respektive felfrekvens I denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse har alla administrativa kostnader foumlrsummats och ingen haumlnsyn har tagits till hur varumaumlrket skadas av t ex laringnga elavbrott

91 Foumlrklaring till den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen

911 Fasta kostnader

Investeringskostnad per km Investeringskostnaden avser endast mellanspaumlnningsnaumltet vilken varierar mellan olika ledningstyper Kostnaderna aumlr haumlmtade ifraringn EBR (P1) 2006 I det verkliga elnaumltet (LBA) minskar ledningsarean laumlngre ut vilket det inte kommer tas naringgon haumlnsyn till i den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen daumlr samma area har anvaumlnts till hela straumlckan Anledningen till detta aumlr att kostnaden foumlr att garing upp eller ner ett steg i area foumlr respektive ledningstyp aumlr relativt liten Alla beraumlkningar har daumlrfoumlr gjorts foumlr en representativ ledningsarea 95 mm2 Total investeringskostnad Denna visar den totala investeringskostnaden foumlr hela ledningsstraumlckan det vill saumlga kostnaden per kilometer ledning garingnger det verkliga elnaumltets laumlngd (LBA) Kapitalkostnad Investeringskostnaden som goumlrs i ett elnaumlt genererar en kostnad foumlr det kapital som aumlr investerat EON Elnaumlt tillaumlmpar en kalkylraumlnta paring 8 procent

35

Aringrlig kostnad EON Elnaumlt skriver av sina anlaumlggningar paring 40 aringr vilket ger en aringrlig kostnad genom att dela investeringskostnaden med avskrivningstiden Underharingllskostnad Underharingllskostnaden foumlr baringde oisolerad - och isolerad luftledning aumlr satt till 2 procent av investeringskostanden Foumlr jordkabel aumlr den satt till 02 procent Summa fast aringrlig kostnad Denna kostnad visar vad den aringrliga fasta kostnaden kommer vara foumlr ett elnaumlt Denna inkluderar saringledes enbart avskrivningar och underharingllskostnader

912 Roumlrliga kostnader

Avbrottsfrekvens Denna beskriver hur maringnga avbrott en viss ledningstyp har per aringr och per 100 km ledning Foumlr oisolerad luftledning aumlr antalet fel uppdelat i kvarstaringende- respektive oumlvergaringende fel Kvarstaringende fel betyder att felet maringste aringtgaumlrdas fysiskt och behoumlver sektioneras bort foumlr reparation De kvarstaringende felen aumlr 2 stycken per aringr och 100 km ledning (Roos 2005) Oumlvergaringende fel kan exempelvis vara en aringterinkoppling som orsakats av ett traumld som stoumltt till en ledning vid blaringsigt vaumlder Eftersom de oumlvergaringende felen aumlr kortvariga kommer det aldrig bli aktuellt att ansluta reservkraft i samband med dessa fel Daumlrmed tas dessa fel inte med i avbrottsfrekvensen Foumlr isolerad luftledning har de kvarstaringende felen satts till tvaring tredjedelar av avbrottsfrekvensen foumlr oisolerad luftledning (Kristiansson 2006) Foumlr kabel aumlr antalet fel uppdelade i inre fel i kabeln t ex treeing och fel som aumlr orsakade paring grund av yttre aringverkan t ex graumlvskador Eftersom baringda typerna av fel kommer resultera i ett avbrott i elleveransen summeras dessa till en gemensam avbrottsfrekvens foumlr kabel Inre fel aumlr satt till 02 och yttre fel aumlr satt 04 vilket betyder att den gemensamma avbrottsfrekvensen aumlr satt till 06 fel per aringr och 100 km kabel (Roos 2005) Felfrekvens Felfrekvensen aumlr framtagen paring foumlljande saumltt samtliga kunder som drabbats av mellanspaumlnningsfel laumlngre aumln tre minuter hos Svensk Energis medlemsfoumlretag dvs DARWin rapporterade under 2004 har tagits fram Av dessa har 75 procent ansetts kunna haumlnfoumlras till landsbygdselnaumlt Ur denna aringterstaringende stora volym har de mellanspaumlnningsfel som orsakat utebliven elleverans i tidsintervallen 12-lt24 samt gt=24 timmar sorterats ut Antalet fel som oumlverstiger 24 timmar oavsett laumlngd aumlr saring faring att de har summerats i en enda grupp Genom att dividera summan utsorterade fel med samtliga fel erharinglls felfrekvensen foumlr respektive tidsintervall Som kan ses i raumlkneexemplet i bilaga 8 aumlr dessa mycket smaring

36

Avbrottsersaumlttning Avbrottskostnaden foumlr respektive tidsintervall aumlr tagen fraringn den tabell 21 i denna rapport Foumlr att baumlttre avspegla den verkliga bilden i LBA fack 4 har 50 av de 60 kunderna placerats i kategorin smaringhus 16 A och resterande 10 kunder i gruppen smaringhus 20 A Driftkostnad reservelverk och fast kostnad elverk Dessa kostnader aumlr tagna fraringn EON Elnaumlts egen utredning om reservkraftberedskap (NUT 051016-001) Baringda kostnadsposterna avser hyra av reservelverk som ansluts paring traditionellt saumltt det vill saumlga ett reservelverk till varje naumltstation I denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse har driftkostnaden antagits vara den samma daring ett mobilt reservkraftverk anvaumlnds och elenergin oumlverfoumlrs i mellanspaumlnningsnaumltet Den fasta kostnaden antas daumlremot vara en femtedel saring stor daring ett reservelverk i snitt antas kunna foumlrsoumlrja fem naumltstationer daring elenergin oumlverfoumlrs i mellanspaumlnningsnaumltet Drifttimmar felkategori Drifttimmarna avser de antal timmar som reservelverken aumlr i drift vid respektive felkategori Dessa drifttimmar aumlr uppskattade till en genomsnittligt rimlig tidsperiod Uppskattningen aumlr gjord saring att reservelverket har anslutits och boumlrjat leverera elenergi i snitt tvaring till fyra timmar innan naringgon kund har varit spaumlnningsloumls i 12 timmar Naumlr vaumll kunderna faringtt tillbaka elleveransen med hjaumllp av ett reservkraftverk kommer inte det skadade elnaumltet behoumlva aringterstaumlllas i funktionsdugligt skick snarast moumljligt Kopplas daumlremot inte ett reservelverk in och aringterupptar elleveransen maringste elnaumltet aringterstaumlllas till funktionsdugligt skick snarast Daumlrmed antas det att tiden foumlr aringterstaumlllning kommer vara laumlngre om inte ett reservkraftverk ansluts Paring grund av ovanstaringende resonemang anses reservelverkets drifttid i snitt vara laumlngre aumln den avbrottstid som farings om inte reservelverket anslutits Drifttimmarna aumlr bestaumlmda saring att reservelverket i snitt boumlrjar leverera elenergi 9 timmar efter felet uppkom och aumlr daumlrefter i drift hela tidsperioden i respektive felfrekvens det vill saumlga efter 12 respektive 24 timmar Antal fel per aringr som oumlverstiger 12 h i LBA - fack 4 Denna aumlr beraumlknad paring foumlljande saumltt

( )2412100

FFLL

AF +sdotsdot

aringr

st (91)

daumlr AF Avbrottsfrekvensen foumlr luftledning respektive kabel (st100kmaringr) LL Ledningslaumlngden avser LBA - fack 4 (km) F12 Felfrekvensen efter 12 h vid mellanspaumlnningsfel enligt Darwin

driftstoumlrningsstatistik 2004 Svensk Energi F24 Felfrekvensen efter 24 h vid mellanspaumlnningsfel enligt Darwin

driftstoumlrningsstatistik 2004 Svensk Energi

37

Avbrottskostnad Avbrottskostnaden avser den kostnad som uppstaringr pga fel i mellanspaumlnningsnaumltet varje aringr I alternativet utan reservkraft uppstaringr kostnaden genom avbrottsersaumlttning till de kunder som drabbats av elavbrott laumlngre aumln 12 timmar I alternativet med reservkraft uppstaringr kostnaden genom att reservkraft installeras och samtliga kunder aringterfaringr elleveransen Reservkraften som installeras har som sagts tidigare en fast och en roumlrlig kostand Avbrottskostnaden beraumlknas enligt nedan Utan reservelverk

( ) AKAFAFLL

AF sdotsdot+sdotsdotsdot 24241212100

(kraringr) (92)

Med reservelverk

( )

AKFKFFLL

AF

AKDKDTFDTFLL

AF

sdotsdot+sdotsdot

+sdotsdotsdot+sdotsdotsdot

)2412(100

24241212100 (kraringr) (93)

daumlr A12 avbrottskostnaden i LBA efter 12 h (kr) A24 avbrottskostnaden i LBA efter 24 h (kr) DK driftkostnad reservelverk (krh) AK antalet kunder i LBA (st) FK fast kostnad foumlr reservelverk per kund (kr) DT drifttid foumlr reservkraftverken (h)

913 Summa kostnader per aringr Denna kostnad aumlr framtagen genom att kostnaderna foumlr den fasta- och roumlrliga delen summerats Resultatet visar vilket av alternativen som aumlr det mest ekonomiskt gynnsamma

92 Resultat

Sjaumllva beraumlkningen aumlr gjord i Excel och visas i bilaga 8 I tabell 91 nedan visas en sammanstaumlllning av de fasta roumlrliga samt summa kostnader ifraringn den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen Beraumlkningen aumlr gjord foumlr sju stycken olika fall

1 Nybyggnation av oisolerad luftledning utan anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

2 Nybyggnation av oisolerad luftledning med anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

3 Nybyggnation av isolerad luftledning utan anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

4 Nybyggnation av isolerad luftledning med anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

38

5 Nybyggnation av jordkabelanlaumlggning utan anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

6 Nybyggnation av jordkabelanlaumlggning med anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

7 Befintlig avskriven luftledning staringr kvar 20 aringr foumlr att sedan ersaumlttas med jordkabel I detta fall foumlrlaumlngs avskrivningstiden med 20 aringr i foumlrharingllande till de sex tidigare fallen Reservkraft anvaumlnds vid oplanerade elavbrott under hela perioden

Tabell 91 Kostnadsjaumlmfoumlrelse Fasta kostnader

(kraringr)

Roumlrliga kostnader

(kraringr)

Summa kostnader

(kraringr)

Fall 1 54 200 2 54 202 Fall 2 54 200 5 54 205 Fall 3 64 300 2 64 302 Fall 4 64 300 4 64 304 Fall 5 48 400 1 48 401 Fall 6 48 400 2 48 402 Fall 7 39 900 3 39 903 Som kan ses i tabell 91 ovan aumlr de fasta kostnaderna avsevaumlrt mycket stoumlrre aumln de roumlrliga Anledningen till detta aumlr att andelen elavbrott som oumlverstiger 12 timmar aumlr utslaget paring 75 procent av alla elavbrott vilka daring blir vaumlldigt faring och orsakar daumlrmed smaring kostnader totalt sett Som kan ses i den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen aumlr det i dagslaumlget inte loumlnsamt i naringgot av fallen att anvaumlnda reservkraft vid oplanerade elavbrott Det ska dock poaumlngteras att efter 1 januari 2011 aumlr det inte laumlngre tillaringtet att oplanerade elavbrott oumlverstiger 24 timmar Landets naumltaumlgare kommer daring inte kunna jaumlmfoumlra kostnader foumlr t ex reservkraft med kostnader foumlr avbrottsersaumlttning De kommer istaumlllet att bli tvungna att hitta loumlsningar som undviker dessa laringngvariga elavbrott Reservkraft i mellanspaumlnningsnaumlt erbjuder en saringdan loumlsning Som kan ses i denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse aumlr det mest loumlnsamt att laringta befintlig avskriven luftledning staring kvar 20 aringr som sedan ersaumltts med kabel foumlljt av att direkt ersaumltta samma luftledning med kabel Baringda dessa alternativ foumlrutsaumltter att ledningen aumlr framdragen saring att det paring ett enkelt saumltt garingr att foumlrlaumlgga kabeln i marken Om inte saring aumlr fallet kommer detta kostnadsbilden se annorlunda ut Med denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse kan det till sist konstateras att det kommer bli dyrare att ansluta reservkraft till de kunder som drabbas av elavbrott laumlngre aumln 12 timmar aumln att betala ut avbrottsersaumlttning fram t o m 1 januari 2011 foumlr exemplet LBA fack 4

39

10 Slutsatser

101 Slutsatser

Innan ett mobilt reservkraftverk ansluts till ett lansbyggdselnaumlt aumlr det viktigt att kaumlnna till hur stor den reaktiva genereringen fraringn det aktuella elnaumltet aumlr Hur stort det reaktiva bidraget aumlr beror paring hur stor den kapacitiva genereringen aumlr i elnaumltet Denna aumlr framfoumlrallt beroende av kabelnaumltets laumlngd desto laumlngre ju stoumlrre blir den kapacitiva genereringen Skillnaden mellan luftledning och kabel aumlr i dessa sammanhang stora och det maringste tas i beaktande innan ett mobilt reservkraftverk ansluts En kabel genererar avsevaumlrt mycket mer reaktiv effekt aumln en luftledning oavsett om luftledningen aumlr isolerad eller inte Problemet som kan uppstaring i ett kabelnaumlt aumlr att kablarna genererar mer reaktiv effekt aumln vad de anslutna kunderna foumlrbrukar Detta aumlr inget problem saring laumlnge det finns ett oumlverliggande elnaumlt som kan ta hand om det reaktiva oumlverskottet Naumlr det oumlverliggande naumltet kopplas bort och ett mobilt reservkraftverk ansluts maringste detta ensamt kunna ta hand om ett eventuellt reaktivt oumlverskott Reservkraftverk som klarar att absorbera reaktiv effekt finns inte paring marknaden i dag Daumlrmed kommer inte ett mobilt reservkraftverk att kunna anslutas till ett elnaumlt som genererar mer reaktiv effekt aumln vad de anslutna kunderna foumlrbrukar Denna risk finns enbart i kablade elnaumlt daumlr oumlverfoumlringsstraumlckan aumlr laringng och lasten relativt laringg Det aumlr svaringrt att ange naringgon generell laumlngdbegraumlnsning men aumlr lasten saring laringg som 50 kW med effektfaktorn 085 kommer den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan vara mindre aumln tre kilometer Enligt den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen som aumlr gjord i rapporten kan det konstateras att det i-dagslaumlget aldrig aumlr loumlnsamt att ansluta reservkraftverk vid ett elavbrott i LBA fack 4 Anledning till detta aumlr att den avbrottsersaumlttningen som kunder har raumltt till som varit drabbade av ett elavbrott laumlngre aumln 12 timmar aumlr laumlgre aumln den kostnad som uppstaringr daring mobila reservelverk ansluts i vaumlntan paring att felet ska bli aringtgaumlrdat Fraringn och med den 1 januari 2011 kommer det dock inte vara tillaringtet att oplanerade elavbrott aumlr laumlngre aumln 24 timmar vilket goumlr att naumltaumlgarna senast vid denna tidpunkt maringste se till att dessa laringngvariga elavbrott undviks Detta goumlr att oumlverfoumlring av mobilreservkraft i mellanspaumlnningsnaumltet kan komma bli en intressant och anvaumlndbar teknik de naumlrmsta aringren foumlr landets alla naumltaumlgare Sammanfattningsvis kan slutsatserna sammanfattas i ett antal punkter

bull Laringnga kabellaumlngder tillsammans med relativt smaring effektuttag kan generera ett oumlverskott av reaktiv effekt

bull Det finns idag inget reservkraftverk paring marknaden som kan absorbera reaktiv effekt vilket kan komma att begraumlnsa den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan

bull Fram till och med den 1 januari 2011 aumlr det troligen inte loumlnsamt att ansluta reservkraft vid ett elavbrott

bull Fraringn och med den 1 januari 2011 kommer det inte laumlngre vara tillaringtet att oplanerade elavbrott oumlverstiger 24 timmar

40

bull Oumlverfoumlring av reservkraft i mellanspaumlnningsnaumltet kan komma bli en intressant och anvaumlndbar teknik i farmtiden

102 Fortsatt arbete

I denna rapport har det foumlrutsatts att selektiviteten och utloumlsningsvillkor i elnaumlten fungerar paring avsett vis Fortsatta studier inom detta omraringde kan vara att laumlgga in fel paring olika platser i det elnaumltet som ansluts till ett mobilt reservkraftsaggregat och paring saring vis kontrollera att utloumlsningsvillkor och selektivitet fungerar paring ett tillfredstaumlllande sett I denna rapport aumlr grundtanken att ett enda mobilt reservkraftverk ska foumlrsoumlrja en mindre grupp naumltstationer vid ett elavbrott En intressant utveckling skulle vara att titta paring hur olika kraftslag som t ex mobil reservkraft tillsammans med smaringskalig vindkraft skulle kunna samverka En samverkan mellan olika kraftslag skulle med stor sannolikhet skapa nya foumlrutsaumlttningar foumlr smaringskalig ouml-drift Ytterligare fraringgestaumlllningar som skulle behoumlva utredas aumlr hur elkvaliteacuten paringverkas i ett ouml-driftsnaumlt Haumlr skulle det vara intressant att se hur olika typer av kraftkaumlllor enskilt paringverkar elkvaliteacuten samt hur flera kraftkaumlllor som samverkar paringverkar elkvaliteacuten Naumlr mobila reservelverk ansluts i en naumltstation foumlr t ex underharingllsaringtgaumlrder goumlrs detta i princip uteslutande genom att spaumlnningen bryts under in- och urkopplingstiden Detta genererar tvaring planerade elavbrott som maringste aviseras till alla beroumlrda kunder Dessa planerade elavbrott skulle kunna undvikas om en fasningsutrustning anvaumlnts vid inkopplingen Paring detta saumltt skulle landets alla naumltaumlgare paring ett enkelt saumltt kunna goumlra t ex underharingllaringtgaumlrder utan att naringgra kunder behoumlver drabbas av elavbrott Detta aumlr ett omraringde som kaumlnns viktigt och borde utredas Vad som aumlven aumlr av intresse foumlr framtiden aumlr att ta fram riktlinjer foumlr hur mobil reservkraft i mellanspaumlnningsnaumlt ska hanteras Naringgon form av regelverk som branschen kan ta till sig och arbeta efter hade underlaumlttat anvaumlndandet inom detta omraringde

41

11 Referenser [1] Alfredsson Alf Cronqvist Anders (1996) ElkrafthandbokenElmaskiner [2] Andersson Leif Blomqvist Hans (1997) Elkraftsystem del 1 [3] Birkouml Thomas (2005) bilder paring olika typer av luftledning

httpwwwsofnetorgindexasplev=2593amptyp=1 adressen kontrollerad 2006-07-10

[4] Elektroskandia (2006) Bild paring en 3-ledare mellanspaumlnnings kabel

httpwwwelektroskandiasecatalogaspxcid=70amphid=969ampuid=4710amppid=21518pnlPDetails adressen kontrollerad 2006-07-10

[5] Elforsk (1995) EBR Mobila Reservkraftverk utgiven av Elforsk [6] Eliasson Christer (2006) EON Elnaumlt Sverige AB Lokalnaumltsplanerare

personligt samtal 2006-06-28 [7] Energimarknadsinspektionen (2006) Naumltanslutningar och avgifter

httpwwwenergimarknadsinspektionensetemplatesPage____44aspx adressen kontrollerad 2006-07-11

[8] Energimyndigheten (2005) Utveckling av naumltpriser 1 jan 1997 - 1 jan 2005

Publikationen tillgaumlnglig paring httpwwwstemseWEBSTEMEx01SwensfPageGenerator01OpenAgentampSearchType=2ampAll=True adressen kontrollerad 2006-08-02

[9] GENETECH (2006) Bild paring reservelverk

httpwwwgenetechseseprodmobilahtml adressen kontrollerad 2006-08-01

[10] Hagelin Carl-Goumlran (2006) ABB Reservkraft Vaumlsterarings personligt samtal

2006-07-25 [11] Hjalmar Peter (2005) Utredning om mobil reservkraft EON Elnaumlt

NUT-050524-021

42

[12] Johansson Jonas (2006) PhD Student IEA Lunds Tekniska Houmlgskola personligt samtal 2006-11-09

[13] Kristiansson Gert (2006) delprocessledare foumlr anlaumlggningsprojekt paring EON

Elnaumlt [14] Krynell Julius (2006) Reservkraftsansvarig EON Elnaumlt Sverige AB

personligt samtal 2006-08-11 [15] Lindahl Sture (2006) Professor IEA Lunds Tekniska Houmlgskola personligt

samtal 2006-11-09 [16] Melin Ulf (2006) EON Elnaumlt Sverige AB Kundansvarig paring

marknadsenheten personligt samtal 2006-08-18 [17] Onninens produktkatalog 2006) finns tillgaumlnglig paring

httpwwwonninensedownload184218cb10a83f43c2780001132Flik_2_Elnatsmaterielpdf adress kontrollerad 2006-08-15

[18] Petterson Aringke- Blomqvist Hans (1986) Elkraft teknisk handbok del 1

Allmaumln del [19] Regeringskansliet (2006) Nya regler om leveranssaumlkra elnaumlt

httpwwwregeringensesbd108a57260 adress kontrollerad 2006-06-08 [20] Roos Fredrik (2005) lic-avhandling Electricity Supply Reliability [21] Samuelsson Olof (2006) Docent IEA Lunds Tekniska Houmlgskola personligt

samtal 2006-08-23 [22] SCB (2002) Energiundersoumlkning foumlr jordbruket avseende 2002

httpw36scbsestatistikOVOV0020_dokumentEnergiundersokning_2002doc adress kontrollerad 2006-07-04

[23] Siemens PTI (2006) Information om PSSE

httpwwwpti-uscomptisoftwarepsseindexcfm adressen kontrollerad 2006-07-20

43

[24] Statens energimyndighet (2005) Erfarenheter efter Gudrun - Reservkraft prioritering och ouml-drift med reservkraft ER 200532 Publikationen finns tillgaumlnglig paring httpwwwstemseWEBSTEMEx01SwensfPageGenerator01OpenAgentampSearchType=2ampFuncParm1=11ampFuncParm2=1ampSearchString=gudrunampSearchStringFromDate=ampSearchStringToDate=ampAll=True adressen kontrollerad 2006-08-02

[25] Stenborg Bertil (1997) Elkraftsystem del 1 [26] Svenska Kraftnaumlt (2005a) Svenska Kraftnaumlts verksamhet

httpwwwsvksewebPageaspxid=2221 adress kontrollerad 2006-06-07 [27] Svenska Kraftnaumlt (2005b) Svenska Kraftnaumlts aringrsredovisning 2005

httpwwwsvksewebPageaspxid=5242 adress kontrollerad 2006-08-11

44

12 Appendix Bilaga 1 Eon elnaumlts indelning av olika kundkategorier med avseende paring Velanderkonstanter och effektfaktor Bilaga 2 Matlabkod som anvaumlnts till raumlkneexemplet vid jaumlmfoumlrelsen mellan luftledning och kabel Bilaga 3 Beraumlkning av inparametrar till PSSE foumlr det generella naumltet Bilaga 4 Geografiskt karta oumlver LBA fack 4 haumlmtade fraringn Facilplus Bilaga 5 Normalkopplingsschema LBA fack 4 Bilaga 6 Beraumlkning av inparametrar till PSSE foumlr det verkliga naumltet Bilaga 7 Resultaten fraringn beroumlkningen i det verkliga naumltet visat i en schemarisk bild Bilaga 8 Beraumlkningar gjorda foumlr den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen Bilaga 9 Tabell oumlver ABBs standardtransformatorer

V elander-konstant k1

V elander-kons tant k2

Foumlrbruknings-staumllletyp

U ppvaumlrm nings-kod

T ext D C O N ST1 D C O N ST2

C O SFI

B lank t O ALLM AumlN KU R VA 0000286 00133 09Industri ED M IN D R E IN DU STR IER M ED ELVAumlR M E 0000368 00497 092Industri EVL M IN D R E IN DU STR IER M ED ELVAumlR M E 0000368 00497 092Industri O M IN D R E IN DU STR IER U TAN ELVAumlR M E 000029 01017 085Industri U E M IN D R E IN DU STR IER U TAN ELVAumlR M E 000029 01017 085Industri VPA M IN D R E IN DU STR IER U TAN ELVAumlR M E 000029 01017 085Industri VPE M IN D R E IN DU STR IER M ED ELVAumlR M E 0000368 00497 092JO R D BR U K ED LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K EO LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K EVL LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K O LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K U E LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K VPA LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K VPE LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K VPJ LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09LG H M EO FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097LG H M U E FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093SH ED D IR EKTEL AumlLD R E AumlN ELAK 0000308 00111 098SH EO D IR EKTEL ELAK 0000408 00126 098SH EVL ELPAN N A KO N VER TER IN G 0000319 00187 096SH U E T YPKU R VO R R EN H U SH AringLLSEL 0000286 00133 09SH VPA VAumlR M EPU M P -FR AringN LU FT (V ID LAringG A T EM P N YT TJAS EJ ELVAumlR M E) 0000384 00164 093SH VPE VAumlR M EPU M P -U TELU FT M ED ELV (V ID LAringG A TEM P N YTT JAS ELVAumlR M E) 0000536 00161 097SH VPJ VAumlR M EPU M P - YTJO R D (O M VP EJ KLAR AR VAumlR M EN N YT TJAS EJ ELVAumlR M E) 0000314 00144 093Ouml VR ED O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - M ED ELVAumlR M E 0000402 00286 096Ouml VR EVL O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09Ouml VR O O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09Ouml VR U E O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09Ouml VR VPA O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09FAST Blank t ALLM AumlN KU R VA 0000286 00133 09FAST ED FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097FAST EO FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097FAST EVL FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097FAST O FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST O FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST U E FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST VPA FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST VPE FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097

I SAP IS-U

Bilaga 1 Indelning av kundkategorier

Bilaga 1 forts Velander-konstant k1

Velander-konstant k2

Foumlrbruknings-staumllletyp

Uppvaumlrmnings-kod

Text DCONST1 DCONST2

COSFI

FAST VPJ FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093KOLL Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09KOLL ED FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL EO FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL EVL FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL UE FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093KOLL VPA FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093KOLL VPE FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL VPJ FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093GBEL Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09OMAumlT Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09MAST Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09TILLF Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09TILLF ED DIREKTEL AumlLDRE AumlN ELAK 0000308 00111 098TILLF EO ELPANNA KONVERTERING 0000319 00187 096TILLF EVL ELPANNA KONVERTERING 0000319 00187 096TILLF O TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF UE TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF VPA TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF VPE TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF VPJ TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09HAND ED KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND EO KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND EVL KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND O KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND UE KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND VPA KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND VPE KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND VPJ KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09FH ED SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH EO SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH EVL SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH O SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH UE SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH VPA SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH VPE SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH VPJ SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098

I SAP IS-U

Bilaga 2 Matlabkod kabel u=11000 Langd=10 area=95 L=031 induktans [mHkm] fi=318 cos fi=085 ra=28264 resistiviteten i msp-kablen (AL) [ohmmm^2km] C=03310^-6kapacitansen i en 95mm^2 12 kV kabel Ericssons kabelhandbok R=(raarea)Langd ledar resistansen i punkten [ohm] Ericssons kabelhandbok XL=2pi50L10^-3Langd induktiva reaktansen i punkten [ohmkm] Ericssons kabelhandbok Qc2=2pi50(C2)u^2Langd kapacitansen som skapas i halva msp-kabeln [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 30 P=(5010^3) Aktivt effekt i punkten 5 [W] S=Pcos((fipi)180)skenbar effekt i punkten 5 [VA] Q=(S^2-P^2)^(12)reaktiv effekt i punkten 5 [VAr] Pf=R(Pu)^2+R((Q-Qc2)u)^2 Foumlrlust av aktiv effekt i hsp-kabel [W] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 31 Qf=XL(Pu)^2+XL((Q-Qc2)u)^2-(2Qc2) Foumlrlust av reaktiv effekt i msp-kabel [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 33 QnettoKabel=Q+Qf Luftledning Lluft=1085 XLluft=2pi50Lluft10^-3Langd Cluft=000910^-6 Qc2luft=2pi50(Cluft2)u^2Langd kapcitansen som skapas i halva hsp-luftledningen [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 30 PfLuft=R(Pu)^2+R((Q-Qc2luft)u)^2 Foumlrlust av aktiv effekt i hsp-kabel [W] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 31 QfLuft=XLluft(Pu)^2+XLluft((Q-Qc2luft)u)^2-(2Qc2luft) Foumlrlust av reaktiv effekt i hsp-kabel [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 33 QnettoLuft=Q+QfLuft

Ubas (kV) 11Sbas (MVA) 10

Kabel AXKJ 39525

Laumlngd=2 km Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 2 064 031 0194779 00000003 00001885 00528926 00160974 00022808

Laumlngd=4 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 4 128 031 0389557 00000003 0000377 01057851 00321948 00045616

Laumlngd=6 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 6 192 031 0584336 00000003 00005655 01586777 00482923 00068424

Laumlngd=8 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 8 256 031 0779115 00000003 0000754 02115702 00643897 00091232

Laumlngd=10 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 10 32 031 0973894 00000003 00009425 02644628 00804871 0011404

Luftledning FeAl 99

Laumlngd=2 km Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 2 0672 1126 0707487 61E-09 3833E-06 00555372 005847 4638E-05

Laumlngd=4 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 4 1344 1126 1414973 61E-09 7665E-06 01110744 01169399 9275E-05

Laumlngd=6 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 6 2016 1126 212246 61E-09 115E-05 01666116 01754099 00001391

Laumlngd=8 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 8 2688 1126 2829947 61E-09 1533E-05 02221488 02338799 00001855

Laumlngd=10 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 10 336 1126 3537433 61E-09 1916E-05 0277686 02923499 00002319

Bilaga 3 Generellt naumlt

Bilaga 3 forts

Transformatorer

Maumlrkeffekt (MVA) Kopplingsart Maumlrksp (kV) er () ex () ez () R (ohm) X (ohm) R (pu) X (pu)

1 [MATSTAT_LSP04200] 2 [MATSTAT_MSP11000] 08 Dyn 11 11 0 52 52 0 7865 0 0653 [MOTSTAT_MSP11000] 4 [MOTSTAT_LSP04200] 02 Dyn 11 11 0 38 38 0 2299 0 19

Belastningar

P (MW) Q (Mvar) (effekfaktor = 085) Detta aumlr baumlsta scenario005 003101 0062015 0093

Bilaga 4 Geografisk karta oumlver LBA fack 4 haumlmtad fraringn Facilplus

Naumltstationer kopplade till mobilt reservkraftverk

500 m

Foumlrdelningsstation (LBA)

Placering och anslutning av mobilt reservelverk

Bilaga 5 Normalkopplingsschema LBA fack 4

Bilaga 6 Verkligt naumlt

Ubas (kV) 11Sbas (MVA) 10

Ledningar (kabel) En-ledare triangel

Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [LBA-097_MSP 11000] 3 [LBA-049_MSP 11000] AXCEL 39525 202 06464 031 01967265 00000003 0000190381 00534215 00162584 0002303604 3 [LBA-049_MSP 11000] 4 [LBA-050_MSP 11000] AXCEL 39525 183 05856 031 01782226 00000003 0000172473 00483967 00147291 0002086929 4 [LBA-050_MSP 11000] 5 [LBA-070_MSP 11000] AXCEL 32510 076 0912 038 00907292 000000019 453646E-05 00753719 00074983 0000548912 5 [LBA-070_MSP 11000] 6 [LBA-093_MSP 11000] AXCEL 15016 0745 0477545 041 00959599 000000023 538312E-05 00394665 00079306 0000651357 6 [LBA-093_MSP 11000] 7 [LBA-098_MAP 11000] AXCEL 32510 076 0912 038 00907292 000000019 453646E-05 00753719 00074983 0000548912 7 [LBA-098_MAP 11000] 8 [LBA-053_MSP 11000] AXCEL 32510 066 0792 038 00787911 000000019 393956E-05 00654545 00065117 0000476686

6775

LBA -Fack 4 Luftledning

Ledningar (Luftldning) Fasplacering horisontell

Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu) 2 [LBA-097_MSP 11000] 3 [LBA-049_MSP 11000] FeAl 99 202 067872 1126 07145615 61E-09 387107E-06 00560926 00590547 4684E-05 3 [LBA-049_MSP 11000] 4 [LBA-050_MSP 11000] FeAl 99 183 061488 1126 06473503 61E-09 350696E-06 00508165 00535 424342E-05 4 [LBA-050_MSP 11000] 5 [LBA-070_MSP 11000] FeAl 31 076 08132 1173 02800667 61E-09 145644E-06 00672066 0023146 17623E-05 5 [LBA-070_MSP 11000] 6 [LBA-093_MSP 11000] FeAl 49 0745 049915 1173 02745391 61E-09 14277E-06 00412521 00226892 172751E-05 6 [LBA-093_MSP 11000] 7 [LBA-098_MAP 11000] FeAl 31 076 08132 1173 02800667 61E-09 145644E-06 00672066 0023146 17623E-05 7 [LBA-098_MAP 11000] 8 [LBA-053_MSP 11000] FeAl 31 066 07062 1173 02432158 61E-09 126481E-06 00583636 00201005 153041E-05

6775

Bilaga 6 forts

Transformatorer

Maumlrkeffekt (MVA) Kopplingsart Maumlrksp (kV) er () ex () ez () R (ohm) X (ohm) R (pu) X (pu)

1 [LBA-097_LSP 04200] 2 [LBA-097_MSP 11000] 0315 Dyn 11 11 114 412 4274809937 438 1583 036 131 3 [LBA-049_MSP 11000] 301 [LBA-049_LSP 04200] 01 Dyn 11 11 145 373 4001924537 17545 45133 145 373 4 [LBA-050_MSP 11000] 401 [LBA-050_LSP 04000] 02 Dyn 11 11 13 378 3997299088 7865 22869 065 189 5 [LBA-070_MSP 11000] 501 [LBA-070_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 6 [LBA-093_MSP 11000] 601 [LBA-093_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 7 [LBA-098_MAP 11000] 701 [LBA-098_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 8 [LBA-053_MSP 11000] 801 [LBA-053_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668

Belastningar

P (MW) Q (Mvar) Antal kunder (st)

LBA-097 00108 00044 6LBA-049 00497 0025 14LBA-050 00587 00232 15LBA-070 00356 00103 7LBA-093 00061 00029 2LBA-098 00127 00036 7LBA-053 00299 00063 9

Totalt 02035 00757 60

Bilaga 7 Resultaten fraringn det verkliga elnaumltet

Bilaga 7 forts

Laumlngd LBA (km) 667 Avskrivningstid led (aringr) 40 Avskrivningstid ledning (aringr) 60Antal kunder (st) 60

Luftledning (blank) Luftledning (belagd) KabelUtan reservkraft Med reservkraft Utan reservkraft Med reservkraft Utan reservkraft Med reservkraft Luft 20aringr+ kabel 40 aringr

Fasta kostnader

Investeringskostnad per km (krkm) (mellanspaumlnningsnaumltet) 173000 173000 205000 205000 250000 250000 250000Total investeringskostnad (kr) 1153910 1153910 1367350 1367350 1667500 1667500 1667500Kapitalkostnad 8 92313 92313 109388 109388 133400 133400 133400Aringrlig kostnad (kr) 31156 31156 36918 36918 45023 45023 30015

Underharingllskostnad (kraringr) 230782 230782 27347 27347 3335 3335 9916

Summa fast aringrlig kostnad (kraringr) 54234 54234 64265 64265 48358 48358 39931

Roumlrliga kostnader Avbrottsfrekvens (antal fel(100 km aringr)) 2 2 1333333333 1333333333 06 06 1066666667

F 12 (felfrekvens efter 12 timmar) 0000162 0000162 0000162 0000162F 24 (felfrekvens efter 24 timmar) 0000083 0000083 0000083 0000083F 48 (felfrekvens efter 48 timmar) 0000000 0000000 0000000 0000000F 72 (felfrekvens efter 72 timmar) 0000000 0000000 0000000 0000000

Avbrottsersaumlttning efter 12 timmar (krkund) 800 800 800 800Avbrottsersaumlttning efter 24 timmar (krkund) 1765 1765 1765 1765Avbrottsersaumlttning efter 48 timmar (krkund) 2719 2719 2719 2719Avbrottsersaumlttning efter 72 timmar (krkund) 4007 4007 4007 4007

Driftskostnad reservelverktimme och kund (krh) 625 625 625 625Fast kostnad elverk (transport osv) (krkund) 1320 1320 1320 1320

Drift timmar felkategori F 12 (h) 15 15 15 15Drift timmar felkategori F 24 (h) 36 36 36 36Drift timmar felkategori F 48 (h) 60 60 60 60Drift timmar felkategori F 72 (h) 100 100 100 100

Antalet fel per aringr som oumlverstiger 12 h i LBA-fack 4 (staringr) 000003 000002 000001Avbrottskostnad (kraringr) 221 531 148 354 066 223 283

Summa kostnader per aringr (kraringr) 5423598 5423908 6426693 6426899 4835816 4835973 3993390

Bilaga 8 Ekonomi

Bilaga 8 forts

DARWin driftstoumlrningsstatistik 2004 Svensk energi

12 kV 24 kV SummaSumma (75)Totalt antal drabbade kunder lt 3 min (st) 2640403 1011406 3651809 2738857Totalt antal fel lt 3 min (st) 2827 13923 16750

Totalt antal drabbade kunder 12 - lt 24 h (st) 383 61 444Totalt antal drabbade kunder gt 24 h (st) 200 28 228

Andel drabbade kunder 12 - lt 24 h 162E-04Andel drabbade kunder gt 24 h 832E-05

Andel drabbade kunder 12 - lt 24 h () 00122Andel drabbade kunder gt 24 h () 00062

Antal drabbade kunder per MSP fel lt 3minl (st) 21802

Bilaga 9 ABBs standardtransformatorer

34

9 Ekonomisk jaumlmfoumlrelse Foumlr att faring en indikation paring hur det ekonomiska utslaget kommer att se ut daring ett mellanspaumlnningsnaumltet anvaumlnds foumlr oumlverfoumlring av reservkraft har ett raumlkneexempel staumlllts upp i det tidigare anvaumlnda elnaumltet LBA-fack 4 I exemplet har sju olika fall jaumlmfoumlrts med varandra dessa aumlr

bull Oisolerad luftledning utan reservkraft bull Oisolerad luftledning med reservkraft bull Isolerad luftledning utan reservkraft bull Isolerad luftledning med reservkraft bull Kabel utan reservkraft bull Kabel med reservkraft bull Befintlig luftledning som senare ersaumltts med kabel med reservkraft

Nedan visas en foumlrklaring till de parametrar som finns med i raumlkneexemplet Dessa aumlr uppdelade i fasta respektive roumlrliga kostnader vilka summeras ihop foumlr respektive fall De fasta kostnaderna aumlr summan av de aringrliga kapital- och underharingllskostnaderna medan de roumlrliga kostnaderna aumlr kostnader foumlr reservkraft samt avbrottsersaumlttning Dessa aumlr direkt beroende av det aktuella elnaumltets avbrotts- respektive felfrekvens I denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse har alla administrativa kostnader foumlrsummats och ingen haumlnsyn har tagits till hur varumaumlrket skadas av t ex laringnga elavbrott

91 Foumlrklaring till den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen

911 Fasta kostnader

Investeringskostnad per km Investeringskostnaden avser endast mellanspaumlnningsnaumltet vilken varierar mellan olika ledningstyper Kostnaderna aumlr haumlmtade ifraringn EBR (P1) 2006 I det verkliga elnaumltet (LBA) minskar ledningsarean laumlngre ut vilket det inte kommer tas naringgon haumlnsyn till i den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen daumlr samma area har anvaumlnts till hela straumlckan Anledningen till detta aumlr att kostnaden foumlr att garing upp eller ner ett steg i area foumlr respektive ledningstyp aumlr relativt liten Alla beraumlkningar har daumlrfoumlr gjorts foumlr en representativ ledningsarea 95 mm2 Total investeringskostnad Denna visar den totala investeringskostnaden foumlr hela ledningsstraumlckan det vill saumlga kostnaden per kilometer ledning garingnger det verkliga elnaumltets laumlngd (LBA) Kapitalkostnad Investeringskostnaden som goumlrs i ett elnaumlt genererar en kostnad foumlr det kapital som aumlr investerat EON Elnaumlt tillaumlmpar en kalkylraumlnta paring 8 procent

35

Aringrlig kostnad EON Elnaumlt skriver av sina anlaumlggningar paring 40 aringr vilket ger en aringrlig kostnad genom att dela investeringskostnaden med avskrivningstiden Underharingllskostnad Underharingllskostnaden foumlr baringde oisolerad - och isolerad luftledning aumlr satt till 2 procent av investeringskostanden Foumlr jordkabel aumlr den satt till 02 procent Summa fast aringrlig kostnad Denna kostnad visar vad den aringrliga fasta kostnaden kommer vara foumlr ett elnaumlt Denna inkluderar saringledes enbart avskrivningar och underharingllskostnader

912 Roumlrliga kostnader

Avbrottsfrekvens Denna beskriver hur maringnga avbrott en viss ledningstyp har per aringr och per 100 km ledning Foumlr oisolerad luftledning aumlr antalet fel uppdelat i kvarstaringende- respektive oumlvergaringende fel Kvarstaringende fel betyder att felet maringste aringtgaumlrdas fysiskt och behoumlver sektioneras bort foumlr reparation De kvarstaringende felen aumlr 2 stycken per aringr och 100 km ledning (Roos 2005) Oumlvergaringende fel kan exempelvis vara en aringterinkoppling som orsakats av ett traumld som stoumltt till en ledning vid blaringsigt vaumlder Eftersom de oumlvergaringende felen aumlr kortvariga kommer det aldrig bli aktuellt att ansluta reservkraft i samband med dessa fel Daumlrmed tas dessa fel inte med i avbrottsfrekvensen Foumlr isolerad luftledning har de kvarstaringende felen satts till tvaring tredjedelar av avbrottsfrekvensen foumlr oisolerad luftledning (Kristiansson 2006) Foumlr kabel aumlr antalet fel uppdelade i inre fel i kabeln t ex treeing och fel som aumlr orsakade paring grund av yttre aringverkan t ex graumlvskador Eftersom baringda typerna av fel kommer resultera i ett avbrott i elleveransen summeras dessa till en gemensam avbrottsfrekvens foumlr kabel Inre fel aumlr satt till 02 och yttre fel aumlr satt 04 vilket betyder att den gemensamma avbrottsfrekvensen aumlr satt till 06 fel per aringr och 100 km kabel (Roos 2005) Felfrekvens Felfrekvensen aumlr framtagen paring foumlljande saumltt samtliga kunder som drabbats av mellanspaumlnningsfel laumlngre aumln tre minuter hos Svensk Energis medlemsfoumlretag dvs DARWin rapporterade under 2004 har tagits fram Av dessa har 75 procent ansetts kunna haumlnfoumlras till landsbygdselnaumlt Ur denna aringterstaringende stora volym har de mellanspaumlnningsfel som orsakat utebliven elleverans i tidsintervallen 12-lt24 samt gt=24 timmar sorterats ut Antalet fel som oumlverstiger 24 timmar oavsett laumlngd aumlr saring faring att de har summerats i en enda grupp Genom att dividera summan utsorterade fel med samtliga fel erharinglls felfrekvensen foumlr respektive tidsintervall Som kan ses i raumlkneexemplet i bilaga 8 aumlr dessa mycket smaring

36

Avbrottsersaumlttning Avbrottskostnaden foumlr respektive tidsintervall aumlr tagen fraringn den tabell 21 i denna rapport Foumlr att baumlttre avspegla den verkliga bilden i LBA fack 4 har 50 av de 60 kunderna placerats i kategorin smaringhus 16 A och resterande 10 kunder i gruppen smaringhus 20 A Driftkostnad reservelverk och fast kostnad elverk Dessa kostnader aumlr tagna fraringn EON Elnaumlts egen utredning om reservkraftberedskap (NUT 051016-001) Baringda kostnadsposterna avser hyra av reservelverk som ansluts paring traditionellt saumltt det vill saumlga ett reservelverk till varje naumltstation I denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse har driftkostnaden antagits vara den samma daring ett mobilt reservkraftverk anvaumlnds och elenergin oumlverfoumlrs i mellanspaumlnningsnaumltet Den fasta kostnaden antas daumlremot vara en femtedel saring stor daring ett reservelverk i snitt antas kunna foumlrsoumlrja fem naumltstationer daring elenergin oumlverfoumlrs i mellanspaumlnningsnaumltet Drifttimmar felkategori Drifttimmarna avser de antal timmar som reservelverken aumlr i drift vid respektive felkategori Dessa drifttimmar aumlr uppskattade till en genomsnittligt rimlig tidsperiod Uppskattningen aumlr gjord saring att reservelverket har anslutits och boumlrjat leverera elenergi i snitt tvaring till fyra timmar innan naringgon kund har varit spaumlnningsloumls i 12 timmar Naumlr vaumll kunderna faringtt tillbaka elleveransen med hjaumllp av ett reservkraftverk kommer inte det skadade elnaumltet behoumlva aringterstaumlllas i funktionsdugligt skick snarast moumljligt Kopplas daumlremot inte ett reservelverk in och aringterupptar elleveransen maringste elnaumltet aringterstaumlllas till funktionsdugligt skick snarast Daumlrmed antas det att tiden foumlr aringterstaumlllning kommer vara laumlngre om inte ett reservkraftverk ansluts Paring grund av ovanstaringende resonemang anses reservelverkets drifttid i snitt vara laumlngre aumln den avbrottstid som farings om inte reservelverket anslutits Drifttimmarna aumlr bestaumlmda saring att reservelverket i snitt boumlrjar leverera elenergi 9 timmar efter felet uppkom och aumlr daumlrefter i drift hela tidsperioden i respektive felfrekvens det vill saumlga efter 12 respektive 24 timmar Antal fel per aringr som oumlverstiger 12 h i LBA - fack 4 Denna aumlr beraumlknad paring foumlljande saumltt

( )2412100

FFLL

AF +sdotsdot

aringr

st (91)

daumlr AF Avbrottsfrekvensen foumlr luftledning respektive kabel (st100kmaringr) LL Ledningslaumlngden avser LBA - fack 4 (km) F12 Felfrekvensen efter 12 h vid mellanspaumlnningsfel enligt Darwin

driftstoumlrningsstatistik 2004 Svensk Energi F24 Felfrekvensen efter 24 h vid mellanspaumlnningsfel enligt Darwin

driftstoumlrningsstatistik 2004 Svensk Energi

37

Avbrottskostnad Avbrottskostnaden avser den kostnad som uppstaringr pga fel i mellanspaumlnningsnaumltet varje aringr I alternativet utan reservkraft uppstaringr kostnaden genom avbrottsersaumlttning till de kunder som drabbats av elavbrott laumlngre aumln 12 timmar I alternativet med reservkraft uppstaringr kostnaden genom att reservkraft installeras och samtliga kunder aringterfaringr elleveransen Reservkraften som installeras har som sagts tidigare en fast och en roumlrlig kostand Avbrottskostnaden beraumlknas enligt nedan Utan reservelverk

( ) AKAFAFLL

AF sdotsdot+sdotsdotsdot 24241212100

(kraringr) (92)

Med reservelverk

( )

AKFKFFLL

AF

AKDKDTFDTFLL

AF

sdotsdot+sdotsdot

+sdotsdotsdot+sdotsdotsdot

)2412(100

24241212100 (kraringr) (93)

daumlr A12 avbrottskostnaden i LBA efter 12 h (kr) A24 avbrottskostnaden i LBA efter 24 h (kr) DK driftkostnad reservelverk (krh) AK antalet kunder i LBA (st) FK fast kostnad foumlr reservelverk per kund (kr) DT drifttid foumlr reservkraftverken (h)

913 Summa kostnader per aringr Denna kostnad aumlr framtagen genom att kostnaderna foumlr den fasta- och roumlrliga delen summerats Resultatet visar vilket av alternativen som aumlr det mest ekonomiskt gynnsamma

92 Resultat

Sjaumllva beraumlkningen aumlr gjord i Excel och visas i bilaga 8 I tabell 91 nedan visas en sammanstaumlllning av de fasta roumlrliga samt summa kostnader ifraringn den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen Beraumlkningen aumlr gjord foumlr sju stycken olika fall

1 Nybyggnation av oisolerad luftledning utan anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

2 Nybyggnation av oisolerad luftledning med anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

3 Nybyggnation av isolerad luftledning utan anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

4 Nybyggnation av isolerad luftledning med anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

38

5 Nybyggnation av jordkabelanlaumlggning utan anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

6 Nybyggnation av jordkabelanlaumlggning med anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

7 Befintlig avskriven luftledning staringr kvar 20 aringr foumlr att sedan ersaumlttas med jordkabel I detta fall foumlrlaumlngs avskrivningstiden med 20 aringr i foumlrharingllande till de sex tidigare fallen Reservkraft anvaumlnds vid oplanerade elavbrott under hela perioden

Tabell 91 Kostnadsjaumlmfoumlrelse Fasta kostnader

(kraringr)

Roumlrliga kostnader

(kraringr)

Summa kostnader

(kraringr)

Fall 1 54 200 2 54 202 Fall 2 54 200 5 54 205 Fall 3 64 300 2 64 302 Fall 4 64 300 4 64 304 Fall 5 48 400 1 48 401 Fall 6 48 400 2 48 402 Fall 7 39 900 3 39 903 Som kan ses i tabell 91 ovan aumlr de fasta kostnaderna avsevaumlrt mycket stoumlrre aumln de roumlrliga Anledningen till detta aumlr att andelen elavbrott som oumlverstiger 12 timmar aumlr utslaget paring 75 procent av alla elavbrott vilka daring blir vaumlldigt faring och orsakar daumlrmed smaring kostnader totalt sett Som kan ses i den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen aumlr det i dagslaumlget inte loumlnsamt i naringgot av fallen att anvaumlnda reservkraft vid oplanerade elavbrott Det ska dock poaumlngteras att efter 1 januari 2011 aumlr det inte laumlngre tillaringtet att oplanerade elavbrott oumlverstiger 24 timmar Landets naumltaumlgare kommer daring inte kunna jaumlmfoumlra kostnader foumlr t ex reservkraft med kostnader foumlr avbrottsersaumlttning De kommer istaumlllet att bli tvungna att hitta loumlsningar som undviker dessa laringngvariga elavbrott Reservkraft i mellanspaumlnningsnaumlt erbjuder en saringdan loumlsning Som kan ses i denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse aumlr det mest loumlnsamt att laringta befintlig avskriven luftledning staring kvar 20 aringr som sedan ersaumltts med kabel foumlljt av att direkt ersaumltta samma luftledning med kabel Baringda dessa alternativ foumlrutsaumltter att ledningen aumlr framdragen saring att det paring ett enkelt saumltt garingr att foumlrlaumlgga kabeln i marken Om inte saring aumlr fallet kommer detta kostnadsbilden se annorlunda ut Med denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse kan det till sist konstateras att det kommer bli dyrare att ansluta reservkraft till de kunder som drabbas av elavbrott laumlngre aumln 12 timmar aumln att betala ut avbrottsersaumlttning fram t o m 1 januari 2011 foumlr exemplet LBA fack 4

39

10 Slutsatser

101 Slutsatser

Innan ett mobilt reservkraftverk ansluts till ett lansbyggdselnaumlt aumlr det viktigt att kaumlnna till hur stor den reaktiva genereringen fraringn det aktuella elnaumltet aumlr Hur stort det reaktiva bidraget aumlr beror paring hur stor den kapacitiva genereringen aumlr i elnaumltet Denna aumlr framfoumlrallt beroende av kabelnaumltets laumlngd desto laumlngre ju stoumlrre blir den kapacitiva genereringen Skillnaden mellan luftledning och kabel aumlr i dessa sammanhang stora och det maringste tas i beaktande innan ett mobilt reservkraftverk ansluts En kabel genererar avsevaumlrt mycket mer reaktiv effekt aumln en luftledning oavsett om luftledningen aumlr isolerad eller inte Problemet som kan uppstaring i ett kabelnaumlt aumlr att kablarna genererar mer reaktiv effekt aumln vad de anslutna kunderna foumlrbrukar Detta aumlr inget problem saring laumlnge det finns ett oumlverliggande elnaumlt som kan ta hand om det reaktiva oumlverskottet Naumlr det oumlverliggande naumltet kopplas bort och ett mobilt reservkraftverk ansluts maringste detta ensamt kunna ta hand om ett eventuellt reaktivt oumlverskott Reservkraftverk som klarar att absorbera reaktiv effekt finns inte paring marknaden i dag Daumlrmed kommer inte ett mobilt reservkraftverk att kunna anslutas till ett elnaumlt som genererar mer reaktiv effekt aumln vad de anslutna kunderna foumlrbrukar Denna risk finns enbart i kablade elnaumlt daumlr oumlverfoumlringsstraumlckan aumlr laringng och lasten relativt laringg Det aumlr svaringrt att ange naringgon generell laumlngdbegraumlnsning men aumlr lasten saring laringg som 50 kW med effektfaktorn 085 kommer den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan vara mindre aumln tre kilometer Enligt den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen som aumlr gjord i rapporten kan det konstateras att det i-dagslaumlget aldrig aumlr loumlnsamt att ansluta reservkraftverk vid ett elavbrott i LBA fack 4 Anledning till detta aumlr att den avbrottsersaumlttningen som kunder har raumltt till som varit drabbade av ett elavbrott laumlngre aumln 12 timmar aumlr laumlgre aumln den kostnad som uppstaringr daring mobila reservelverk ansluts i vaumlntan paring att felet ska bli aringtgaumlrdat Fraringn och med den 1 januari 2011 kommer det dock inte vara tillaringtet att oplanerade elavbrott aumlr laumlngre aumln 24 timmar vilket goumlr att naumltaumlgarna senast vid denna tidpunkt maringste se till att dessa laringngvariga elavbrott undviks Detta goumlr att oumlverfoumlring av mobilreservkraft i mellanspaumlnningsnaumltet kan komma bli en intressant och anvaumlndbar teknik de naumlrmsta aringren foumlr landets alla naumltaumlgare Sammanfattningsvis kan slutsatserna sammanfattas i ett antal punkter

bull Laringnga kabellaumlngder tillsammans med relativt smaring effektuttag kan generera ett oumlverskott av reaktiv effekt

bull Det finns idag inget reservkraftverk paring marknaden som kan absorbera reaktiv effekt vilket kan komma att begraumlnsa den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan

bull Fram till och med den 1 januari 2011 aumlr det troligen inte loumlnsamt att ansluta reservkraft vid ett elavbrott

bull Fraringn och med den 1 januari 2011 kommer det inte laumlngre vara tillaringtet att oplanerade elavbrott oumlverstiger 24 timmar

40

bull Oumlverfoumlring av reservkraft i mellanspaumlnningsnaumltet kan komma bli en intressant och anvaumlndbar teknik i farmtiden

102 Fortsatt arbete

I denna rapport har det foumlrutsatts att selektiviteten och utloumlsningsvillkor i elnaumlten fungerar paring avsett vis Fortsatta studier inom detta omraringde kan vara att laumlgga in fel paring olika platser i det elnaumltet som ansluts till ett mobilt reservkraftsaggregat och paring saring vis kontrollera att utloumlsningsvillkor och selektivitet fungerar paring ett tillfredstaumlllande sett I denna rapport aumlr grundtanken att ett enda mobilt reservkraftverk ska foumlrsoumlrja en mindre grupp naumltstationer vid ett elavbrott En intressant utveckling skulle vara att titta paring hur olika kraftslag som t ex mobil reservkraft tillsammans med smaringskalig vindkraft skulle kunna samverka En samverkan mellan olika kraftslag skulle med stor sannolikhet skapa nya foumlrutsaumlttningar foumlr smaringskalig ouml-drift Ytterligare fraringgestaumlllningar som skulle behoumlva utredas aumlr hur elkvaliteacuten paringverkas i ett ouml-driftsnaumlt Haumlr skulle det vara intressant att se hur olika typer av kraftkaumlllor enskilt paringverkar elkvaliteacuten samt hur flera kraftkaumlllor som samverkar paringverkar elkvaliteacuten Naumlr mobila reservelverk ansluts i en naumltstation foumlr t ex underharingllsaringtgaumlrder goumlrs detta i princip uteslutande genom att spaumlnningen bryts under in- och urkopplingstiden Detta genererar tvaring planerade elavbrott som maringste aviseras till alla beroumlrda kunder Dessa planerade elavbrott skulle kunna undvikas om en fasningsutrustning anvaumlnts vid inkopplingen Paring detta saumltt skulle landets alla naumltaumlgare paring ett enkelt saumltt kunna goumlra t ex underharingllaringtgaumlrder utan att naringgra kunder behoumlver drabbas av elavbrott Detta aumlr ett omraringde som kaumlnns viktigt och borde utredas Vad som aumlven aumlr av intresse foumlr framtiden aumlr att ta fram riktlinjer foumlr hur mobil reservkraft i mellanspaumlnningsnaumlt ska hanteras Naringgon form av regelverk som branschen kan ta till sig och arbeta efter hade underlaumlttat anvaumlndandet inom detta omraringde

41

11 Referenser [1] Alfredsson Alf Cronqvist Anders (1996) ElkrafthandbokenElmaskiner [2] Andersson Leif Blomqvist Hans (1997) Elkraftsystem del 1 [3] Birkouml Thomas (2005) bilder paring olika typer av luftledning

httpwwwsofnetorgindexasplev=2593amptyp=1 adressen kontrollerad 2006-07-10

[4] Elektroskandia (2006) Bild paring en 3-ledare mellanspaumlnnings kabel

httpwwwelektroskandiasecatalogaspxcid=70amphid=969ampuid=4710amppid=21518pnlPDetails adressen kontrollerad 2006-07-10

[5] Elforsk (1995) EBR Mobila Reservkraftverk utgiven av Elforsk [6] Eliasson Christer (2006) EON Elnaumlt Sverige AB Lokalnaumltsplanerare

personligt samtal 2006-06-28 [7] Energimarknadsinspektionen (2006) Naumltanslutningar och avgifter

httpwwwenergimarknadsinspektionensetemplatesPage____44aspx adressen kontrollerad 2006-07-11

[8] Energimyndigheten (2005) Utveckling av naumltpriser 1 jan 1997 - 1 jan 2005

Publikationen tillgaumlnglig paring httpwwwstemseWEBSTEMEx01SwensfPageGenerator01OpenAgentampSearchType=2ampAll=True adressen kontrollerad 2006-08-02

[9] GENETECH (2006) Bild paring reservelverk

httpwwwgenetechseseprodmobilahtml adressen kontrollerad 2006-08-01

[10] Hagelin Carl-Goumlran (2006) ABB Reservkraft Vaumlsterarings personligt samtal

2006-07-25 [11] Hjalmar Peter (2005) Utredning om mobil reservkraft EON Elnaumlt

NUT-050524-021

42

[12] Johansson Jonas (2006) PhD Student IEA Lunds Tekniska Houmlgskola personligt samtal 2006-11-09

[13] Kristiansson Gert (2006) delprocessledare foumlr anlaumlggningsprojekt paring EON

Elnaumlt [14] Krynell Julius (2006) Reservkraftsansvarig EON Elnaumlt Sverige AB

personligt samtal 2006-08-11 [15] Lindahl Sture (2006) Professor IEA Lunds Tekniska Houmlgskola personligt

samtal 2006-11-09 [16] Melin Ulf (2006) EON Elnaumlt Sverige AB Kundansvarig paring

marknadsenheten personligt samtal 2006-08-18 [17] Onninens produktkatalog 2006) finns tillgaumlnglig paring

httpwwwonninensedownload184218cb10a83f43c2780001132Flik_2_Elnatsmaterielpdf adress kontrollerad 2006-08-15

[18] Petterson Aringke- Blomqvist Hans (1986) Elkraft teknisk handbok del 1

Allmaumln del [19] Regeringskansliet (2006) Nya regler om leveranssaumlkra elnaumlt

httpwwwregeringensesbd108a57260 adress kontrollerad 2006-06-08 [20] Roos Fredrik (2005) lic-avhandling Electricity Supply Reliability [21] Samuelsson Olof (2006) Docent IEA Lunds Tekniska Houmlgskola personligt

samtal 2006-08-23 [22] SCB (2002) Energiundersoumlkning foumlr jordbruket avseende 2002

httpw36scbsestatistikOVOV0020_dokumentEnergiundersokning_2002doc adress kontrollerad 2006-07-04

[23] Siemens PTI (2006) Information om PSSE

httpwwwpti-uscomptisoftwarepsseindexcfm adressen kontrollerad 2006-07-20

43

[24] Statens energimyndighet (2005) Erfarenheter efter Gudrun - Reservkraft prioritering och ouml-drift med reservkraft ER 200532 Publikationen finns tillgaumlnglig paring httpwwwstemseWEBSTEMEx01SwensfPageGenerator01OpenAgentampSearchType=2ampFuncParm1=11ampFuncParm2=1ampSearchString=gudrunampSearchStringFromDate=ampSearchStringToDate=ampAll=True adressen kontrollerad 2006-08-02

[25] Stenborg Bertil (1997) Elkraftsystem del 1 [26] Svenska Kraftnaumlt (2005a) Svenska Kraftnaumlts verksamhet

httpwwwsvksewebPageaspxid=2221 adress kontrollerad 2006-06-07 [27] Svenska Kraftnaumlt (2005b) Svenska Kraftnaumlts aringrsredovisning 2005

httpwwwsvksewebPageaspxid=5242 adress kontrollerad 2006-08-11

44

12 Appendix Bilaga 1 Eon elnaumlts indelning av olika kundkategorier med avseende paring Velanderkonstanter och effektfaktor Bilaga 2 Matlabkod som anvaumlnts till raumlkneexemplet vid jaumlmfoumlrelsen mellan luftledning och kabel Bilaga 3 Beraumlkning av inparametrar till PSSE foumlr det generella naumltet Bilaga 4 Geografiskt karta oumlver LBA fack 4 haumlmtade fraringn Facilplus Bilaga 5 Normalkopplingsschema LBA fack 4 Bilaga 6 Beraumlkning av inparametrar till PSSE foumlr det verkliga naumltet Bilaga 7 Resultaten fraringn beroumlkningen i det verkliga naumltet visat i en schemarisk bild Bilaga 8 Beraumlkningar gjorda foumlr den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen Bilaga 9 Tabell oumlver ABBs standardtransformatorer

V elander-konstant k1

V elander-kons tant k2

Foumlrbruknings-staumllletyp

U ppvaumlrm nings-kod

T ext D C O N ST1 D C O N ST2

C O SFI

B lank t O ALLM AumlN KU R VA 0000286 00133 09Industri ED M IN D R E IN DU STR IER M ED ELVAumlR M E 0000368 00497 092Industri EVL M IN D R E IN DU STR IER M ED ELVAumlR M E 0000368 00497 092Industri O M IN D R E IN DU STR IER U TAN ELVAumlR M E 000029 01017 085Industri U E M IN D R E IN DU STR IER U TAN ELVAumlR M E 000029 01017 085Industri VPA M IN D R E IN DU STR IER U TAN ELVAumlR M E 000029 01017 085Industri VPE M IN D R E IN DU STR IER M ED ELVAumlR M E 0000368 00497 092JO R D BR U K ED LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K EO LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K EVL LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K O LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K U E LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K VPA LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K VPE LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K VPJ LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09LG H M EO FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097LG H M U E FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093SH ED D IR EKTEL AumlLD R E AumlN ELAK 0000308 00111 098SH EO D IR EKTEL ELAK 0000408 00126 098SH EVL ELPAN N A KO N VER TER IN G 0000319 00187 096SH U E T YPKU R VO R R EN H U SH AringLLSEL 0000286 00133 09SH VPA VAumlR M EPU M P -FR AringN LU FT (V ID LAringG A T EM P N YT TJAS EJ ELVAumlR M E) 0000384 00164 093SH VPE VAumlR M EPU M P -U TELU FT M ED ELV (V ID LAringG A TEM P N YTT JAS ELVAumlR M E) 0000536 00161 097SH VPJ VAumlR M EPU M P - YTJO R D (O M VP EJ KLAR AR VAumlR M EN N YT TJAS EJ ELVAumlR M E) 0000314 00144 093Ouml VR ED O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - M ED ELVAumlR M E 0000402 00286 096Ouml VR EVL O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09Ouml VR O O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09Ouml VR U E O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09Ouml VR VPA O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09FAST Blank t ALLM AumlN KU R VA 0000286 00133 09FAST ED FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097FAST EO FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097FAST EVL FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097FAST O FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST O FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST U E FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST VPA FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST VPE FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097

I SAP IS-U

Bilaga 1 Indelning av kundkategorier

Bilaga 1 forts Velander-konstant k1

Velander-konstant k2

Foumlrbruknings-staumllletyp

Uppvaumlrmnings-kod

Text DCONST1 DCONST2

COSFI

FAST VPJ FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093KOLL Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09KOLL ED FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL EO FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL EVL FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL UE FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093KOLL VPA FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093KOLL VPE FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL VPJ FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093GBEL Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09OMAumlT Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09MAST Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09TILLF Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09TILLF ED DIREKTEL AumlLDRE AumlN ELAK 0000308 00111 098TILLF EO ELPANNA KONVERTERING 0000319 00187 096TILLF EVL ELPANNA KONVERTERING 0000319 00187 096TILLF O TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF UE TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF VPA TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF VPE TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF VPJ TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09HAND ED KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND EO KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND EVL KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND O KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND UE KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND VPA KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND VPE KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND VPJ KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09FH ED SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH EO SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH EVL SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH O SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH UE SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH VPA SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH VPE SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH VPJ SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098

I SAP IS-U

Bilaga 2 Matlabkod kabel u=11000 Langd=10 area=95 L=031 induktans [mHkm] fi=318 cos fi=085 ra=28264 resistiviteten i msp-kablen (AL) [ohmmm^2km] C=03310^-6kapacitansen i en 95mm^2 12 kV kabel Ericssons kabelhandbok R=(raarea)Langd ledar resistansen i punkten [ohm] Ericssons kabelhandbok XL=2pi50L10^-3Langd induktiva reaktansen i punkten [ohmkm] Ericssons kabelhandbok Qc2=2pi50(C2)u^2Langd kapacitansen som skapas i halva msp-kabeln [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 30 P=(5010^3) Aktivt effekt i punkten 5 [W] S=Pcos((fipi)180)skenbar effekt i punkten 5 [VA] Q=(S^2-P^2)^(12)reaktiv effekt i punkten 5 [VAr] Pf=R(Pu)^2+R((Q-Qc2)u)^2 Foumlrlust av aktiv effekt i hsp-kabel [W] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 31 Qf=XL(Pu)^2+XL((Q-Qc2)u)^2-(2Qc2) Foumlrlust av reaktiv effekt i msp-kabel [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 33 QnettoKabel=Q+Qf Luftledning Lluft=1085 XLluft=2pi50Lluft10^-3Langd Cluft=000910^-6 Qc2luft=2pi50(Cluft2)u^2Langd kapcitansen som skapas i halva hsp-luftledningen [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 30 PfLuft=R(Pu)^2+R((Q-Qc2luft)u)^2 Foumlrlust av aktiv effekt i hsp-kabel [W] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 31 QfLuft=XLluft(Pu)^2+XLluft((Q-Qc2luft)u)^2-(2Qc2luft) Foumlrlust av reaktiv effekt i hsp-kabel [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 33 QnettoLuft=Q+QfLuft

Ubas (kV) 11Sbas (MVA) 10

Kabel AXKJ 39525

Laumlngd=2 km Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 2 064 031 0194779 00000003 00001885 00528926 00160974 00022808

Laumlngd=4 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 4 128 031 0389557 00000003 0000377 01057851 00321948 00045616

Laumlngd=6 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 6 192 031 0584336 00000003 00005655 01586777 00482923 00068424

Laumlngd=8 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 8 256 031 0779115 00000003 0000754 02115702 00643897 00091232

Laumlngd=10 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 10 32 031 0973894 00000003 00009425 02644628 00804871 0011404

Luftledning FeAl 99

Laumlngd=2 km Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 2 0672 1126 0707487 61E-09 3833E-06 00555372 005847 4638E-05

Laumlngd=4 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 4 1344 1126 1414973 61E-09 7665E-06 01110744 01169399 9275E-05

Laumlngd=6 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 6 2016 1126 212246 61E-09 115E-05 01666116 01754099 00001391

Laumlngd=8 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 8 2688 1126 2829947 61E-09 1533E-05 02221488 02338799 00001855

Laumlngd=10 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 10 336 1126 3537433 61E-09 1916E-05 0277686 02923499 00002319

Bilaga 3 Generellt naumlt

Bilaga 3 forts

Transformatorer

Maumlrkeffekt (MVA) Kopplingsart Maumlrksp (kV) er () ex () ez () R (ohm) X (ohm) R (pu) X (pu)

1 [MATSTAT_LSP04200] 2 [MATSTAT_MSP11000] 08 Dyn 11 11 0 52 52 0 7865 0 0653 [MOTSTAT_MSP11000] 4 [MOTSTAT_LSP04200] 02 Dyn 11 11 0 38 38 0 2299 0 19

Belastningar

P (MW) Q (Mvar) (effekfaktor = 085) Detta aumlr baumlsta scenario005 003101 0062015 0093

Bilaga 4 Geografisk karta oumlver LBA fack 4 haumlmtad fraringn Facilplus

Naumltstationer kopplade till mobilt reservkraftverk

500 m

Foumlrdelningsstation (LBA)

Placering och anslutning av mobilt reservelverk

Bilaga 5 Normalkopplingsschema LBA fack 4

Bilaga 6 Verkligt naumlt

Ubas (kV) 11Sbas (MVA) 10

Ledningar (kabel) En-ledare triangel

Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [LBA-097_MSP 11000] 3 [LBA-049_MSP 11000] AXCEL 39525 202 06464 031 01967265 00000003 0000190381 00534215 00162584 0002303604 3 [LBA-049_MSP 11000] 4 [LBA-050_MSP 11000] AXCEL 39525 183 05856 031 01782226 00000003 0000172473 00483967 00147291 0002086929 4 [LBA-050_MSP 11000] 5 [LBA-070_MSP 11000] AXCEL 32510 076 0912 038 00907292 000000019 453646E-05 00753719 00074983 0000548912 5 [LBA-070_MSP 11000] 6 [LBA-093_MSP 11000] AXCEL 15016 0745 0477545 041 00959599 000000023 538312E-05 00394665 00079306 0000651357 6 [LBA-093_MSP 11000] 7 [LBA-098_MAP 11000] AXCEL 32510 076 0912 038 00907292 000000019 453646E-05 00753719 00074983 0000548912 7 [LBA-098_MAP 11000] 8 [LBA-053_MSP 11000] AXCEL 32510 066 0792 038 00787911 000000019 393956E-05 00654545 00065117 0000476686

6775

LBA -Fack 4 Luftledning

Ledningar (Luftldning) Fasplacering horisontell

Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu) 2 [LBA-097_MSP 11000] 3 [LBA-049_MSP 11000] FeAl 99 202 067872 1126 07145615 61E-09 387107E-06 00560926 00590547 4684E-05 3 [LBA-049_MSP 11000] 4 [LBA-050_MSP 11000] FeAl 99 183 061488 1126 06473503 61E-09 350696E-06 00508165 00535 424342E-05 4 [LBA-050_MSP 11000] 5 [LBA-070_MSP 11000] FeAl 31 076 08132 1173 02800667 61E-09 145644E-06 00672066 0023146 17623E-05 5 [LBA-070_MSP 11000] 6 [LBA-093_MSP 11000] FeAl 49 0745 049915 1173 02745391 61E-09 14277E-06 00412521 00226892 172751E-05 6 [LBA-093_MSP 11000] 7 [LBA-098_MAP 11000] FeAl 31 076 08132 1173 02800667 61E-09 145644E-06 00672066 0023146 17623E-05 7 [LBA-098_MAP 11000] 8 [LBA-053_MSP 11000] FeAl 31 066 07062 1173 02432158 61E-09 126481E-06 00583636 00201005 153041E-05

6775

Bilaga 6 forts

Transformatorer

Maumlrkeffekt (MVA) Kopplingsart Maumlrksp (kV) er () ex () ez () R (ohm) X (ohm) R (pu) X (pu)

1 [LBA-097_LSP 04200] 2 [LBA-097_MSP 11000] 0315 Dyn 11 11 114 412 4274809937 438 1583 036 131 3 [LBA-049_MSP 11000] 301 [LBA-049_LSP 04200] 01 Dyn 11 11 145 373 4001924537 17545 45133 145 373 4 [LBA-050_MSP 11000] 401 [LBA-050_LSP 04000] 02 Dyn 11 11 13 378 3997299088 7865 22869 065 189 5 [LBA-070_MSP 11000] 501 [LBA-070_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 6 [LBA-093_MSP 11000] 601 [LBA-093_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 7 [LBA-098_MAP 11000] 701 [LBA-098_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 8 [LBA-053_MSP 11000] 801 [LBA-053_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668

Belastningar

P (MW) Q (Mvar) Antal kunder (st)

LBA-097 00108 00044 6LBA-049 00497 0025 14LBA-050 00587 00232 15LBA-070 00356 00103 7LBA-093 00061 00029 2LBA-098 00127 00036 7LBA-053 00299 00063 9

Totalt 02035 00757 60

Bilaga 7 Resultaten fraringn det verkliga elnaumltet

Bilaga 7 forts

Laumlngd LBA (km) 667 Avskrivningstid led (aringr) 40 Avskrivningstid ledning (aringr) 60Antal kunder (st) 60

Luftledning (blank) Luftledning (belagd) KabelUtan reservkraft Med reservkraft Utan reservkraft Med reservkraft Utan reservkraft Med reservkraft Luft 20aringr+ kabel 40 aringr

Fasta kostnader

Investeringskostnad per km (krkm) (mellanspaumlnningsnaumltet) 173000 173000 205000 205000 250000 250000 250000Total investeringskostnad (kr) 1153910 1153910 1367350 1367350 1667500 1667500 1667500Kapitalkostnad 8 92313 92313 109388 109388 133400 133400 133400Aringrlig kostnad (kr) 31156 31156 36918 36918 45023 45023 30015

Underharingllskostnad (kraringr) 230782 230782 27347 27347 3335 3335 9916

Summa fast aringrlig kostnad (kraringr) 54234 54234 64265 64265 48358 48358 39931

Roumlrliga kostnader Avbrottsfrekvens (antal fel(100 km aringr)) 2 2 1333333333 1333333333 06 06 1066666667

F 12 (felfrekvens efter 12 timmar) 0000162 0000162 0000162 0000162F 24 (felfrekvens efter 24 timmar) 0000083 0000083 0000083 0000083F 48 (felfrekvens efter 48 timmar) 0000000 0000000 0000000 0000000F 72 (felfrekvens efter 72 timmar) 0000000 0000000 0000000 0000000

Avbrottsersaumlttning efter 12 timmar (krkund) 800 800 800 800Avbrottsersaumlttning efter 24 timmar (krkund) 1765 1765 1765 1765Avbrottsersaumlttning efter 48 timmar (krkund) 2719 2719 2719 2719Avbrottsersaumlttning efter 72 timmar (krkund) 4007 4007 4007 4007

Driftskostnad reservelverktimme och kund (krh) 625 625 625 625Fast kostnad elverk (transport osv) (krkund) 1320 1320 1320 1320

Drift timmar felkategori F 12 (h) 15 15 15 15Drift timmar felkategori F 24 (h) 36 36 36 36Drift timmar felkategori F 48 (h) 60 60 60 60Drift timmar felkategori F 72 (h) 100 100 100 100

Antalet fel per aringr som oumlverstiger 12 h i LBA-fack 4 (staringr) 000003 000002 000001Avbrottskostnad (kraringr) 221 531 148 354 066 223 283

Summa kostnader per aringr (kraringr) 5423598 5423908 6426693 6426899 4835816 4835973 3993390

Bilaga 8 Ekonomi

Bilaga 8 forts

DARWin driftstoumlrningsstatistik 2004 Svensk energi

12 kV 24 kV SummaSumma (75)Totalt antal drabbade kunder lt 3 min (st) 2640403 1011406 3651809 2738857Totalt antal fel lt 3 min (st) 2827 13923 16750

Totalt antal drabbade kunder 12 - lt 24 h (st) 383 61 444Totalt antal drabbade kunder gt 24 h (st) 200 28 228

Andel drabbade kunder 12 - lt 24 h 162E-04Andel drabbade kunder gt 24 h 832E-05

Andel drabbade kunder 12 - lt 24 h () 00122Andel drabbade kunder gt 24 h () 00062

Antal drabbade kunder per MSP fel lt 3minl (st) 21802

Bilaga 9 ABBs standardtransformatorer

35

Aringrlig kostnad EON Elnaumlt skriver av sina anlaumlggningar paring 40 aringr vilket ger en aringrlig kostnad genom att dela investeringskostnaden med avskrivningstiden Underharingllskostnad Underharingllskostnaden foumlr baringde oisolerad - och isolerad luftledning aumlr satt till 2 procent av investeringskostanden Foumlr jordkabel aumlr den satt till 02 procent Summa fast aringrlig kostnad Denna kostnad visar vad den aringrliga fasta kostnaden kommer vara foumlr ett elnaumlt Denna inkluderar saringledes enbart avskrivningar och underharingllskostnader

912 Roumlrliga kostnader

Avbrottsfrekvens Denna beskriver hur maringnga avbrott en viss ledningstyp har per aringr och per 100 km ledning Foumlr oisolerad luftledning aumlr antalet fel uppdelat i kvarstaringende- respektive oumlvergaringende fel Kvarstaringende fel betyder att felet maringste aringtgaumlrdas fysiskt och behoumlver sektioneras bort foumlr reparation De kvarstaringende felen aumlr 2 stycken per aringr och 100 km ledning (Roos 2005) Oumlvergaringende fel kan exempelvis vara en aringterinkoppling som orsakats av ett traumld som stoumltt till en ledning vid blaringsigt vaumlder Eftersom de oumlvergaringende felen aumlr kortvariga kommer det aldrig bli aktuellt att ansluta reservkraft i samband med dessa fel Daumlrmed tas dessa fel inte med i avbrottsfrekvensen Foumlr isolerad luftledning har de kvarstaringende felen satts till tvaring tredjedelar av avbrottsfrekvensen foumlr oisolerad luftledning (Kristiansson 2006) Foumlr kabel aumlr antalet fel uppdelade i inre fel i kabeln t ex treeing och fel som aumlr orsakade paring grund av yttre aringverkan t ex graumlvskador Eftersom baringda typerna av fel kommer resultera i ett avbrott i elleveransen summeras dessa till en gemensam avbrottsfrekvens foumlr kabel Inre fel aumlr satt till 02 och yttre fel aumlr satt 04 vilket betyder att den gemensamma avbrottsfrekvensen aumlr satt till 06 fel per aringr och 100 km kabel (Roos 2005) Felfrekvens Felfrekvensen aumlr framtagen paring foumlljande saumltt samtliga kunder som drabbats av mellanspaumlnningsfel laumlngre aumln tre minuter hos Svensk Energis medlemsfoumlretag dvs DARWin rapporterade under 2004 har tagits fram Av dessa har 75 procent ansetts kunna haumlnfoumlras till landsbygdselnaumlt Ur denna aringterstaringende stora volym har de mellanspaumlnningsfel som orsakat utebliven elleverans i tidsintervallen 12-lt24 samt gt=24 timmar sorterats ut Antalet fel som oumlverstiger 24 timmar oavsett laumlngd aumlr saring faring att de har summerats i en enda grupp Genom att dividera summan utsorterade fel med samtliga fel erharinglls felfrekvensen foumlr respektive tidsintervall Som kan ses i raumlkneexemplet i bilaga 8 aumlr dessa mycket smaring

36

Avbrottsersaumlttning Avbrottskostnaden foumlr respektive tidsintervall aumlr tagen fraringn den tabell 21 i denna rapport Foumlr att baumlttre avspegla den verkliga bilden i LBA fack 4 har 50 av de 60 kunderna placerats i kategorin smaringhus 16 A och resterande 10 kunder i gruppen smaringhus 20 A Driftkostnad reservelverk och fast kostnad elverk Dessa kostnader aumlr tagna fraringn EON Elnaumlts egen utredning om reservkraftberedskap (NUT 051016-001) Baringda kostnadsposterna avser hyra av reservelverk som ansluts paring traditionellt saumltt det vill saumlga ett reservelverk till varje naumltstation I denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse har driftkostnaden antagits vara den samma daring ett mobilt reservkraftverk anvaumlnds och elenergin oumlverfoumlrs i mellanspaumlnningsnaumltet Den fasta kostnaden antas daumlremot vara en femtedel saring stor daring ett reservelverk i snitt antas kunna foumlrsoumlrja fem naumltstationer daring elenergin oumlverfoumlrs i mellanspaumlnningsnaumltet Drifttimmar felkategori Drifttimmarna avser de antal timmar som reservelverken aumlr i drift vid respektive felkategori Dessa drifttimmar aumlr uppskattade till en genomsnittligt rimlig tidsperiod Uppskattningen aumlr gjord saring att reservelverket har anslutits och boumlrjat leverera elenergi i snitt tvaring till fyra timmar innan naringgon kund har varit spaumlnningsloumls i 12 timmar Naumlr vaumll kunderna faringtt tillbaka elleveransen med hjaumllp av ett reservkraftverk kommer inte det skadade elnaumltet behoumlva aringterstaumlllas i funktionsdugligt skick snarast moumljligt Kopplas daumlremot inte ett reservelverk in och aringterupptar elleveransen maringste elnaumltet aringterstaumlllas till funktionsdugligt skick snarast Daumlrmed antas det att tiden foumlr aringterstaumlllning kommer vara laumlngre om inte ett reservkraftverk ansluts Paring grund av ovanstaringende resonemang anses reservelverkets drifttid i snitt vara laumlngre aumln den avbrottstid som farings om inte reservelverket anslutits Drifttimmarna aumlr bestaumlmda saring att reservelverket i snitt boumlrjar leverera elenergi 9 timmar efter felet uppkom och aumlr daumlrefter i drift hela tidsperioden i respektive felfrekvens det vill saumlga efter 12 respektive 24 timmar Antal fel per aringr som oumlverstiger 12 h i LBA - fack 4 Denna aumlr beraumlknad paring foumlljande saumltt

( )2412100

FFLL

AF +sdotsdot

aringr

st (91)

daumlr AF Avbrottsfrekvensen foumlr luftledning respektive kabel (st100kmaringr) LL Ledningslaumlngden avser LBA - fack 4 (km) F12 Felfrekvensen efter 12 h vid mellanspaumlnningsfel enligt Darwin

driftstoumlrningsstatistik 2004 Svensk Energi F24 Felfrekvensen efter 24 h vid mellanspaumlnningsfel enligt Darwin

driftstoumlrningsstatistik 2004 Svensk Energi

37

Avbrottskostnad Avbrottskostnaden avser den kostnad som uppstaringr pga fel i mellanspaumlnningsnaumltet varje aringr I alternativet utan reservkraft uppstaringr kostnaden genom avbrottsersaumlttning till de kunder som drabbats av elavbrott laumlngre aumln 12 timmar I alternativet med reservkraft uppstaringr kostnaden genom att reservkraft installeras och samtliga kunder aringterfaringr elleveransen Reservkraften som installeras har som sagts tidigare en fast och en roumlrlig kostand Avbrottskostnaden beraumlknas enligt nedan Utan reservelverk

( ) AKAFAFLL

AF sdotsdot+sdotsdotsdot 24241212100

(kraringr) (92)

Med reservelverk

( )

AKFKFFLL

AF

AKDKDTFDTFLL

AF

sdotsdot+sdotsdot

+sdotsdotsdot+sdotsdotsdot

)2412(100

24241212100 (kraringr) (93)

daumlr A12 avbrottskostnaden i LBA efter 12 h (kr) A24 avbrottskostnaden i LBA efter 24 h (kr) DK driftkostnad reservelverk (krh) AK antalet kunder i LBA (st) FK fast kostnad foumlr reservelverk per kund (kr) DT drifttid foumlr reservkraftverken (h)

913 Summa kostnader per aringr Denna kostnad aumlr framtagen genom att kostnaderna foumlr den fasta- och roumlrliga delen summerats Resultatet visar vilket av alternativen som aumlr det mest ekonomiskt gynnsamma

92 Resultat

Sjaumllva beraumlkningen aumlr gjord i Excel och visas i bilaga 8 I tabell 91 nedan visas en sammanstaumlllning av de fasta roumlrliga samt summa kostnader ifraringn den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen Beraumlkningen aumlr gjord foumlr sju stycken olika fall

1 Nybyggnation av oisolerad luftledning utan anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

2 Nybyggnation av oisolerad luftledning med anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

3 Nybyggnation av isolerad luftledning utan anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

4 Nybyggnation av isolerad luftledning med anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

38

5 Nybyggnation av jordkabelanlaumlggning utan anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

6 Nybyggnation av jordkabelanlaumlggning med anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

7 Befintlig avskriven luftledning staringr kvar 20 aringr foumlr att sedan ersaumlttas med jordkabel I detta fall foumlrlaumlngs avskrivningstiden med 20 aringr i foumlrharingllande till de sex tidigare fallen Reservkraft anvaumlnds vid oplanerade elavbrott under hela perioden

Tabell 91 Kostnadsjaumlmfoumlrelse Fasta kostnader

(kraringr)

Roumlrliga kostnader

(kraringr)

Summa kostnader

(kraringr)

Fall 1 54 200 2 54 202 Fall 2 54 200 5 54 205 Fall 3 64 300 2 64 302 Fall 4 64 300 4 64 304 Fall 5 48 400 1 48 401 Fall 6 48 400 2 48 402 Fall 7 39 900 3 39 903 Som kan ses i tabell 91 ovan aumlr de fasta kostnaderna avsevaumlrt mycket stoumlrre aumln de roumlrliga Anledningen till detta aumlr att andelen elavbrott som oumlverstiger 12 timmar aumlr utslaget paring 75 procent av alla elavbrott vilka daring blir vaumlldigt faring och orsakar daumlrmed smaring kostnader totalt sett Som kan ses i den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen aumlr det i dagslaumlget inte loumlnsamt i naringgot av fallen att anvaumlnda reservkraft vid oplanerade elavbrott Det ska dock poaumlngteras att efter 1 januari 2011 aumlr det inte laumlngre tillaringtet att oplanerade elavbrott oumlverstiger 24 timmar Landets naumltaumlgare kommer daring inte kunna jaumlmfoumlra kostnader foumlr t ex reservkraft med kostnader foumlr avbrottsersaumlttning De kommer istaumlllet att bli tvungna att hitta loumlsningar som undviker dessa laringngvariga elavbrott Reservkraft i mellanspaumlnningsnaumlt erbjuder en saringdan loumlsning Som kan ses i denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse aumlr det mest loumlnsamt att laringta befintlig avskriven luftledning staring kvar 20 aringr som sedan ersaumltts med kabel foumlljt av att direkt ersaumltta samma luftledning med kabel Baringda dessa alternativ foumlrutsaumltter att ledningen aumlr framdragen saring att det paring ett enkelt saumltt garingr att foumlrlaumlgga kabeln i marken Om inte saring aumlr fallet kommer detta kostnadsbilden se annorlunda ut Med denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse kan det till sist konstateras att det kommer bli dyrare att ansluta reservkraft till de kunder som drabbas av elavbrott laumlngre aumln 12 timmar aumln att betala ut avbrottsersaumlttning fram t o m 1 januari 2011 foumlr exemplet LBA fack 4

39

10 Slutsatser

101 Slutsatser

Innan ett mobilt reservkraftverk ansluts till ett lansbyggdselnaumlt aumlr det viktigt att kaumlnna till hur stor den reaktiva genereringen fraringn det aktuella elnaumltet aumlr Hur stort det reaktiva bidraget aumlr beror paring hur stor den kapacitiva genereringen aumlr i elnaumltet Denna aumlr framfoumlrallt beroende av kabelnaumltets laumlngd desto laumlngre ju stoumlrre blir den kapacitiva genereringen Skillnaden mellan luftledning och kabel aumlr i dessa sammanhang stora och det maringste tas i beaktande innan ett mobilt reservkraftverk ansluts En kabel genererar avsevaumlrt mycket mer reaktiv effekt aumln en luftledning oavsett om luftledningen aumlr isolerad eller inte Problemet som kan uppstaring i ett kabelnaumlt aumlr att kablarna genererar mer reaktiv effekt aumln vad de anslutna kunderna foumlrbrukar Detta aumlr inget problem saring laumlnge det finns ett oumlverliggande elnaumlt som kan ta hand om det reaktiva oumlverskottet Naumlr det oumlverliggande naumltet kopplas bort och ett mobilt reservkraftverk ansluts maringste detta ensamt kunna ta hand om ett eventuellt reaktivt oumlverskott Reservkraftverk som klarar att absorbera reaktiv effekt finns inte paring marknaden i dag Daumlrmed kommer inte ett mobilt reservkraftverk att kunna anslutas till ett elnaumlt som genererar mer reaktiv effekt aumln vad de anslutna kunderna foumlrbrukar Denna risk finns enbart i kablade elnaumlt daumlr oumlverfoumlringsstraumlckan aumlr laringng och lasten relativt laringg Det aumlr svaringrt att ange naringgon generell laumlngdbegraumlnsning men aumlr lasten saring laringg som 50 kW med effektfaktorn 085 kommer den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan vara mindre aumln tre kilometer Enligt den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen som aumlr gjord i rapporten kan det konstateras att det i-dagslaumlget aldrig aumlr loumlnsamt att ansluta reservkraftverk vid ett elavbrott i LBA fack 4 Anledning till detta aumlr att den avbrottsersaumlttningen som kunder har raumltt till som varit drabbade av ett elavbrott laumlngre aumln 12 timmar aumlr laumlgre aumln den kostnad som uppstaringr daring mobila reservelverk ansluts i vaumlntan paring att felet ska bli aringtgaumlrdat Fraringn och med den 1 januari 2011 kommer det dock inte vara tillaringtet att oplanerade elavbrott aumlr laumlngre aumln 24 timmar vilket goumlr att naumltaumlgarna senast vid denna tidpunkt maringste se till att dessa laringngvariga elavbrott undviks Detta goumlr att oumlverfoumlring av mobilreservkraft i mellanspaumlnningsnaumltet kan komma bli en intressant och anvaumlndbar teknik de naumlrmsta aringren foumlr landets alla naumltaumlgare Sammanfattningsvis kan slutsatserna sammanfattas i ett antal punkter

bull Laringnga kabellaumlngder tillsammans med relativt smaring effektuttag kan generera ett oumlverskott av reaktiv effekt

bull Det finns idag inget reservkraftverk paring marknaden som kan absorbera reaktiv effekt vilket kan komma att begraumlnsa den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan

bull Fram till och med den 1 januari 2011 aumlr det troligen inte loumlnsamt att ansluta reservkraft vid ett elavbrott

bull Fraringn och med den 1 januari 2011 kommer det inte laumlngre vara tillaringtet att oplanerade elavbrott oumlverstiger 24 timmar

40

bull Oumlverfoumlring av reservkraft i mellanspaumlnningsnaumltet kan komma bli en intressant och anvaumlndbar teknik i farmtiden

102 Fortsatt arbete

I denna rapport har det foumlrutsatts att selektiviteten och utloumlsningsvillkor i elnaumlten fungerar paring avsett vis Fortsatta studier inom detta omraringde kan vara att laumlgga in fel paring olika platser i det elnaumltet som ansluts till ett mobilt reservkraftsaggregat och paring saring vis kontrollera att utloumlsningsvillkor och selektivitet fungerar paring ett tillfredstaumlllande sett I denna rapport aumlr grundtanken att ett enda mobilt reservkraftverk ska foumlrsoumlrja en mindre grupp naumltstationer vid ett elavbrott En intressant utveckling skulle vara att titta paring hur olika kraftslag som t ex mobil reservkraft tillsammans med smaringskalig vindkraft skulle kunna samverka En samverkan mellan olika kraftslag skulle med stor sannolikhet skapa nya foumlrutsaumlttningar foumlr smaringskalig ouml-drift Ytterligare fraringgestaumlllningar som skulle behoumlva utredas aumlr hur elkvaliteacuten paringverkas i ett ouml-driftsnaumlt Haumlr skulle det vara intressant att se hur olika typer av kraftkaumlllor enskilt paringverkar elkvaliteacuten samt hur flera kraftkaumlllor som samverkar paringverkar elkvaliteacuten Naumlr mobila reservelverk ansluts i en naumltstation foumlr t ex underharingllsaringtgaumlrder goumlrs detta i princip uteslutande genom att spaumlnningen bryts under in- och urkopplingstiden Detta genererar tvaring planerade elavbrott som maringste aviseras till alla beroumlrda kunder Dessa planerade elavbrott skulle kunna undvikas om en fasningsutrustning anvaumlnts vid inkopplingen Paring detta saumltt skulle landets alla naumltaumlgare paring ett enkelt saumltt kunna goumlra t ex underharingllaringtgaumlrder utan att naringgra kunder behoumlver drabbas av elavbrott Detta aumlr ett omraringde som kaumlnns viktigt och borde utredas Vad som aumlven aumlr av intresse foumlr framtiden aumlr att ta fram riktlinjer foumlr hur mobil reservkraft i mellanspaumlnningsnaumlt ska hanteras Naringgon form av regelverk som branschen kan ta till sig och arbeta efter hade underlaumlttat anvaumlndandet inom detta omraringde

41

11 Referenser [1] Alfredsson Alf Cronqvist Anders (1996) ElkrafthandbokenElmaskiner [2] Andersson Leif Blomqvist Hans (1997) Elkraftsystem del 1 [3] Birkouml Thomas (2005) bilder paring olika typer av luftledning

httpwwwsofnetorgindexasplev=2593amptyp=1 adressen kontrollerad 2006-07-10

[4] Elektroskandia (2006) Bild paring en 3-ledare mellanspaumlnnings kabel

httpwwwelektroskandiasecatalogaspxcid=70amphid=969ampuid=4710amppid=21518pnlPDetails adressen kontrollerad 2006-07-10

[5] Elforsk (1995) EBR Mobila Reservkraftverk utgiven av Elforsk [6] Eliasson Christer (2006) EON Elnaumlt Sverige AB Lokalnaumltsplanerare

personligt samtal 2006-06-28 [7] Energimarknadsinspektionen (2006) Naumltanslutningar och avgifter

httpwwwenergimarknadsinspektionensetemplatesPage____44aspx adressen kontrollerad 2006-07-11

[8] Energimyndigheten (2005) Utveckling av naumltpriser 1 jan 1997 - 1 jan 2005

Publikationen tillgaumlnglig paring httpwwwstemseWEBSTEMEx01SwensfPageGenerator01OpenAgentampSearchType=2ampAll=True adressen kontrollerad 2006-08-02

[9] GENETECH (2006) Bild paring reservelverk

httpwwwgenetechseseprodmobilahtml adressen kontrollerad 2006-08-01

[10] Hagelin Carl-Goumlran (2006) ABB Reservkraft Vaumlsterarings personligt samtal

2006-07-25 [11] Hjalmar Peter (2005) Utredning om mobil reservkraft EON Elnaumlt

NUT-050524-021

42

[12] Johansson Jonas (2006) PhD Student IEA Lunds Tekniska Houmlgskola personligt samtal 2006-11-09

[13] Kristiansson Gert (2006) delprocessledare foumlr anlaumlggningsprojekt paring EON

Elnaumlt [14] Krynell Julius (2006) Reservkraftsansvarig EON Elnaumlt Sverige AB

personligt samtal 2006-08-11 [15] Lindahl Sture (2006) Professor IEA Lunds Tekniska Houmlgskola personligt

samtal 2006-11-09 [16] Melin Ulf (2006) EON Elnaumlt Sverige AB Kundansvarig paring

marknadsenheten personligt samtal 2006-08-18 [17] Onninens produktkatalog 2006) finns tillgaumlnglig paring

httpwwwonninensedownload184218cb10a83f43c2780001132Flik_2_Elnatsmaterielpdf adress kontrollerad 2006-08-15

[18] Petterson Aringke- Blomqvist Hans (1986) Elkraft teknisk handbok del 1

Allmaumln del [19] Regeringskansliet (2006) Nya regler om leveranssaumlkra elnaumlt

httpwwwregeringensesbd108a57260 adress kontrollerad 2006-06-08 [20] Roos Fredrik (2005) lic-avhandling Electricity Supply Reliability [21] Samuelsson Olof (2006) Docent IEA Lunds Tekniska Houmlgskola personligt

samtal 2006-08-23 [22] SCB (2002) Energiundersoumlkning foumlr jordbruket avseende 2002

httpw36scbsestatistikOVOV0020_dokumentEnergiundersokning_2002doc adress kontrollerad 2006-07-04

[23] Siemens PTI (2006) Information om PSSE

httpwwwpti-uscomptisoftwarepsseindexcfm adressen kontrollerad 2006-07-20

43

[24] Statens energimyndighet (2005) Erfarenheter efter Gudrun - Reservkraft prioritering och ouml-drift med reservkraft ER 200532 Publikationen finns tillgaumlnglig paring httpwwwstemseWEBSTEMEx01SwensfPageGenerator01OpenAgentampSearchType=2ampFuncParm1=11ampFuncParm2=1ampSearchString=gudrunampSearchStringFromDate=ampSearchStringToDate=ampAll=True adressen kontrollerad 2006-08-02

[25] Stenborg Bertil (1997) Elkraftsystem del 1 [26] Svenska Kraftnaumlt (2005a) Svenska Kraftnaumlts verksamhet

httpwwwsvksewebPageaspxid=2221 adress kontrollerad 2006-06-07 [27] Svenska Kraftnaumlt (2005b) Svenska Kraftnaumlts aringrsredovisning 2005

httpwwwsvksewebPageaspxid=5242 adress kontrollerad 2006-08-11

44

12 Appendix Bilaga 1 Eon elnaumlts indelning av olika kundkategorier med avseende paring Velanderkonstanter och effektfaktor Bilaga 2 Matlabkod som anvaumlnts till raumlkneexemplet vid jaumlmfoumlrelsen mellan luftledning och kabel Bilaga 3 Beraumlkning av inparametrar till PSSE foumlr det generella naumltet Bilaga 4 Geografiskt karta oumlver LBA fack 4 haumlmtade fraringn Facilplus Bilaga 5 Normalkopplingsschema LBA fack 4 Bilaga 6 Beraumlkning av inparametrar till PSSE foumlr det verkliga naumltet Bilaga 7 Resultaten fraringn beroumlkningen i det verkliga naumltet visat i en schemarisk bild Bilaga 8 Beraumlkningar gjorda foumlr den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen Bilaga 9 Tabell oumlver ABBs standardtransformatorer

V elander-konstant k1

V elander-kons tant k2

Foumlrbruknings-staumllletyp

U ppvaumlrm nings-kod

T ext D C O N ST1 D C O N ST2

C O SFI

B lank t O ALLM AumlN KU R VA 0000286 00133 09Industri ED M IN D R E IN DU STR IER M ED ELVAumlR M E 0000368 00497 092Industri EVL M IN D R E IN DU STR IER M ED ELVAumlR M E 0000368 00497 092Industri O M IN D R E IN DU STR IER U TAN ELVAumlR M E 000029 01017 085Industri U E M IN D R E IN DU STR IER U TAN ELVAumlR M E 000029 01017 085Industri VPA M IN D R E IN DU STR IER U TAN ELVAumlR M E 000029 01017 085Industri VPE M IN D R E IN DU STR IER M ED ELVAumlR M E 0000368 00497 092JO R D BR U K ED LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K EO LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K EVL LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K O LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K U E LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K VPA LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K VPE LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K VPJ LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09LG H M EO FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097LG H M U E FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093SH ED D IR EKTEL AumlLD R E AumlN ELAK 0000308 00111 098SH EO D IR EKTEL ELAK 0000408 00126 098SH EVL ELPAN N A KO N VER TER IN G 0000319 00187 096SH U E T YPKU R VO R R EN H U SH AringLLSEL 0000286 00133 09SH VPA VAumlR M EPU M P -FR AringN LU FT (V ID LAringG A T EM P N YT TJAS EJ ELVAumlR M E) 0000384 00164 093SH VPE VAumlR M EPU M P -U TELU FT M ED ELV (V ID LAringG A TEM P N YTT JAS ELVAumlR M E) 0000536 00161 097SH VPJ VAumlR M EPU M P - YTJO R D (O M VP EJ KLAR AR VAumlR M EN N YT TJAS EJ ELVAumlR M E) 0000314 00144 093Ouml VR ED O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - M ED ELVAumlR M E 0000402 00286 096Ouml VR EVL O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09Ouml VR O O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09Ouml VR U E O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09Ouml VR VPA O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09FAST Blank t ALLM AumlN KU R VA 0000286 00133 09FAST ED FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097FAST EO FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097FAST EVL FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097FAST O FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST O FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST U E FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST VPA FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST VPE FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097

I SAP IS-U

Bilaga 1 Indelning av kundkategorier

Bilaga 1 forts Velander-konstant k1

Velander-konstant k2

Foumlrbruknings-staumllletyp

Uppvaumlrmnings-kod

Text DCONST1 DCONST2

COSFI

FAST VPJ FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093KOLL Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09KOLL ED FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL EO FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL EVL FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL UE FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093KOLL VPA FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093KOLL VPE FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL VPJ FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093GBEL Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09OMAumlT Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09MAST Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09TILLF Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09TILLF ED DIREKTEL AumlLDRE AumlN ELAK 0000308 00111 098TILLF EO ELPANNA KONVERTERING 0000319 00187 096TILLF EVL ELPANNA KONVERTERING 0000319 00187 096TILLF O TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF UE TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF VPA TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF VPE TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF VPJ TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09HAND ED KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND EO KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND EVL KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND O KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND UE KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND VPA KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND VPE KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND VPJ KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09FH ED SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH EO SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH EVL SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH O SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH UE SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH VPA SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH VPE SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH VPJ SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098

I SAP IS-U

Bilaga 2 Matlabkod kabel u=11000 Langd=10 area=95 L=031 induktans [mHkm] fi=318 cos fi=085 ra=28264 resistiviteten i msp-kablen (AL) [ohmmm^2km] C=03310^-6kapacitansen i en 95mm^2 12 kV kabel Ericssons kabelhandbok R=(raarea)Langd ledar resistansen i punkten [ohm] Ericssons kabelhandbok XL=2pi50L10^-3Langd induktiva reaktansen i punkten [ohmkm] Ericssons kabelhandbok Qc2=2pi50(C2)u^2Langd kapacitansen som skapas i halva msp-kabeln [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 30 P=(5010^3) Aktivt effekt i punkten 5 [W] S=Pcos((fipi)180)skenbar effekt i punkten 5 [VA] Q=(S^2-P^2)^(12)reaktiv effekt i punkten 5 [VAr] Pf=R(Pu)^2+R((Q-Qc2)u)^2 Foumlrlust av aktiv effekt i hsp-kabel [W] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 31 Qf=XL(Pu)^2+XL((Q-Qc2)u)^2-(2Qc2) Foumlrlust av reaktiv effekt i msp-kabel [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 33 QnettoKabel=Q+Qf Luftledning Lluft=1085 XLluft=2pi50Lluft10^-3Langd Cluft=000910^-6 Qc2luft=2pi50(Cluft2)u^2Langd kapcitansen som skapas i halva hsp-luftledningen [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 30 PfLuft=R(Pu)^2+R((Q-Qc2luft)u)^2 Foumlrlust av aktiv effekt i hsp-kabel [W] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 31 QfLuft=XLluft(Pu)^2+XLluft((Q-Qc2luft)u)^2-(2Qc2luft) Foumlrlust av reaktiv effekt i hsp-kabel [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 33 QnettoLuft=Q+QfLuft

Ubas (kV) 11Sbas (MVA) 10

Kabel AXKJ 39525

Laumlngd=2 km Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 2 064 031 0194779 00000003 00001885 00528926 00160974 00022808

Laumlngd=4 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 4 128 031 0389557 00000003 0000377 01057851 00321948 00045616

Laumlngd=6 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 6 192 031 0584336 00000003 00005655 01586777 00482923 00068424

Laumlngd=8 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 8 256 031 0779115 00000003 0000754 02115702 00643897 00091232

Laumlngd=10 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 10 32 031 0973894 00000003 00009425 02644628 00804871 0011404

Luftledning FeAl 99

Laumlngd=2 km Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 2 0672 1126 0707487 61E-09 3833E-06 00555372 005847 4638E-05

Laumlngd=4 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 4 1344 1126 1414973 61E-09 7665E-06 01110744 01169399 9275E-05

Laumlngd=6 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 6 2016 1126 212246 61E-09 115E-05 01666116 01754099 00001391

Laumlngd=8 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 8 2688 1126 2829947 61E-09 1533E-05 02221488 02338799 00001855

Laumlngd=10 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 10 336 1126 3537433 61E-09 1916E-05 0277686 02923499 00002319

Bilaga 3 Generellt naumlt

Bilaga 3 forts

Transformatorer

Maumlrkeffekt (MVA) Kopplingsart Maumlrksp (kV) er () ex () ez () R (ohm) X (ohm) R (pu) X (pu)

1 [MATSTAT_LSP04200] 2 [MATSTAT_MSP11000] 08 Dyn 11 11 0 52 52 0 7865 0 0653 [MOTSTAT_MSP11000] 4 [MOTSTAT_LSP04200] 02 Dyn 11 11 0 38 38 0 2299 0 19

Belastningar

P (MW) Q (Mvar) (effekfaktor = 085) Detta aumlr baumlsta scenario005 003101 0062015 0093

Bilaga 4 Geografisk karta oumlver LBA fack 4 haumlmtad fraringn Facilplus

Naumltstationer kopplade till mobilt reservkraftverk

500 m

Foumlrdelningsstation (LBA)

Placering och anslutning av mobilt reservelverk

Bilaga 5 Normalkopplingsschema LBA fack 4

Bilaga 6 Verkligt naumlt

Ubas (kV) 11Sbas (MVA) 10

Ledningar (kabel) En-ledare triangel

Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [LBA-097_MSP 11000] 3 [LBA-049_MSP 11000] AXCEL 39525 202 06464 031 01967265 00000003 0000190381 00534215 00162584 0002303604 3 [LBA-049_MSP 11000] 4 [LBA-050_MSP 11000] AXCEL 39525 183 05856 031 01782226 00000003 0000172473 00483967 00147291 0002086929 4 [LBA-050_MSP 11000] 5 [LBA-070_MSP 11000] AXCEL 32510 076 0912 038 00907292 000000019 453646E-05 00753719 00074983 0000548912 5 [LBA-070_MSP 11000] 6 [LBA-093_MSP 11000] AXCEL 15016 0745 0477545 041 00959599 000000023 538312E-05 00394665 00079306 0000651357 6 [LBA-093_MSP 11000] 7 [LBA-098_MAP 11000] AXCEL 32510 076 0912 038 00907292 000000019 453646E-05 00753719 00074983 0000548912 7 [LBA-098_MAP 11000] 8 [LBA-053_MSP 11000] AXCEL 32510 066 0792 038 00787911 000000019 393956E-05 00654545 00065117 0000476686

6775

LBA -Fack 4 Luftledning

Ledningar (Luftldning) Fasplacering horisontell

Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu) 2 [LBA-097_MSP 11000] 3 [LBA-049_MSP 11000] FeAl 99 202 067872 1126 07145615 61E-09 387107E-06 00560926 00590547 4684E-05 3 [LBA-049_MSP 11000] 4 [LBA-050_MSP 11000] FeAl 99 183 061488 1126 06473503 61E-09 350696E-06 00508165 00535 424342E-05 4 [LBA-050_MSP 11000] 5 [LBA-070_MSP 11000] FeAl 31 076 08132 1173 02800667 61E-09 145644E-06 00672066 0023146 17623E-05 5 [LBA-070_MSP 11000] 6 [LBA-093_MSP 11000] FeAl 49 0745 049915 1173 02745391 61E-09 14277E-06 00412521 00226892 172751E-05 6 [LBA-093_MSP 11000] 7 [LBA-098_MAP 11000] FeAl 31 076 08132 1173 02800667 61E-09 145644E-06 00672066 0023146 17623E-05 7 [LBA-098_MAP 11000] 8 [LBA-053_MSP 11000] FeAl 31 066 07062 1173 02432158 61E-09 126481E-06 00583636 00201005 153041E-05

6775

Bilaga 6 forts

Transformatorer

Maumlrkeffekt (MVA) Kopplingsart Maumlrksp (kV) er () ex () ez () R (ohm) X (ohm) R (pu) X (pu)

1 [LBA-097_LSP 04200] 2 [LBA-097_MSP 11000] 0315 Dyn 11 11 114 412 4274809937 438 1583 036 131 3 [LBA-049_MSP 11000] 301 [LBA-049_LSP 04200] 01 Dyn 11 11 145 373 4001924537 17545 45133 145 373 4 [LBA-050_MSP 11000] 401 [LBA-050_LSP 04000] 02 Dyn 11 11 13 378 3997299088 7865 22869 065 189 5 [LBA-070_MSP 11000] 501 [LBA-070_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 6 [LBA-093_MSP 11000] 601 [LBA-093_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 7 [LBA-098_MAP 11000] 701 [LBA-098_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 8 [LBA-053_MSP 11000] 801 [LBA-053_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668

Belastningar

P (MW) Q (Mvar) Antal kunder (st)

LBA-097 00108 00044 6LBA-049 00497 0025 14LBA-050 00587 00232 15LBA-070 00356 00103 7LBA-093 00061 00029 2LBA-098 00127 00036 7LBA-053 00299 00063 9

Totalt 02035 00757 60

Bilaga 7 Resultaten fraringn det verkliga elnaumltet

Bilaga 7 forts

Laumlngd LBA (km) 667 Avskrivningstid led (aringr) 40 Avskrivningstid ledning (aringr) 60Antal kunder (st) 60

Luftledning (blank) Luftledning (belagd) KabelUtan reservkraft Med reservkraft Utan reservkraft Med reservkraft Utan reservkraft Med reservkraft Luft 20aringr+ kabel 40 aringr

Fasta kostnader

Investeringskostnad per km (krkm) (mellanspaumlnningsnaumltet) 173000 173000 205000 205000 250000 250000 250000Total investeringskostnad (kr) 1153910 1153910 1367350 1367350 1667500 1667500 1667500Kapitalkostnad 8 92313 92313 109388 109388 133400 133400 133400Aringrlig kostnad (kr) 31156 31156 36918 36918 45023 45023 30015

Underharingllskostnad (kraringr) 230782 230782 27347 27347 3335 3335 9916

Summa fast aringrlig kostnad (kraringr) 54234 54234 64265 64265 48358 48358 39931

Roumlrliga kostnader Avbrottsfrekvens (antal fel(100 km aringr)) 2 2 1333333333 1333333333 06 06 1066666667

F 12 (felfrekvens efter 12 timmar) 0000162 0000162 0000162 0000162F 24 (felfrekvens efter 24 timmar) 0000083 0000083 0000083 0000083F 48 (felfrekvens efter 48 timmar) 0000000 0000000 0000000 0000000F 72 (felfrekvens efter 72 timmar) 0000000 0000000 0000000 0000000

Avbrottsersaumlttning efter 12 timmar (krkund) 800 800 800 800Avbrottsersaumlttning efter 24 timmar (krkund) 1765 1765 1765 1765Avbrottsersaumlttning efter 48 timmar (krkund) 2719 2719 2719 2719Avbrottsersaumlttning efter 72 timmar (krkund) 4007 4007 4007 4007

Driftskostnad reservelverktimme och kund (krh) 625 625 625 625Fast kostnad elverk (transport osv) (krkund) 1320 1320 1320 1320

Drift timmar felkategori F 12 (h) 15 15 15 15Drift timmar felkategori F 24 (h) 36 36 36 36Drift timmar felkategori F 48 (h) 60 60 60 60Drift timmar felkategori F 72 (h) 100 100 100 100

Antalet fel per aringr som oumlverstiger 12 h i LBA-fack 4 (staringr) 000003 000002 000001Avbrottskostnad (kraringr) 221 531 148 354 066 223 283

Summa kostnader per aringr (kraringr) 5423598 5423908 6426693 6426899 4835816 4835973 3993390

Bilaga 8 Ekonomi

Bilaga 8 forts

DARWin driftstoumlrningsstatistik 2004 Svensk energi

12 kV 24 kV SummaSumma (75)Totalt antal drabbade kunder lt 3 min (st) 2640403 1011406 3651809 2738857Totalt antal fel lt 3 min (st) 2827 13923 16750

Totalt antal drabbade kunder 12 - lt 24 h (st) 383 61 444Totalt antal drabbade kunder gt 24 h (st) 200 28 228

Andel drabbade kunder 12 - lt 24 h 162E-04Andel drabbade kunder gt 24 h 832E-05

Andel drabbade kunder 12 - lt 24 h () 00122Andel drabbade kunder gt 24 h () 00062

Antal drabbade kunder per MSP fel lt 3minl (st) 21802

Bilaga 9 ABBs standardtransformatorer

36

Avbrottsersaumlttning Avbrottskostnaden foumlr respektive tidsintervall aumlr tagen fraringn den tabell 21 i denna rapport Foumlr att baumlttre avspegla den verkliga bilden i LBA fack 4 har 50 av de 60 kunderna placerats i kategorin smaringhus 16 A och resterande 10 kunder i gruppen smaringhus 20 A Driftkostnad reservelverk och fast kostnad elverk Dessa kostnader aumlr tagna fraringn EON Elnaumlts egen utredning om reservkraftberedskap (NUT 051016-001) Baringda kostnadsposterna avser hyra av reservelverk som ansluts paring traditionellt saumltt det vill saumlga ett reservelverk till varje naumltstation I denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse har driftkostnaden antagits vara den samma daring ett mobilt reservkraftverk anvaumlnds och elenergin oumlverfoumlrs i mellanspaumlnningsnaumltet Den fasta kostnaden antas daumlremot vara en femtedel saring stor daring ett reservelverk i snitt antas kunna foumlrsoumlrja fem naumltstationer daring elenergin oumlverfoumlrs i mellanspaumlnningsnaumltet Drifttimmar felkategori Drifttimmarna avser de antal timmar som reservelverken aumlr i drift vid respektive felkategori Dessa drifttimmar aumlr uppskattade till en genomsnittligt rimlig tidsperiod Uppskattningen aumlr gjord saring att reservelverket har anslutits och boumlrjat leverera elenergi i snitt tvaring till fyra timmar innan naringgon kund har varit spaumlnningsloumls i 12 timmar Naumlr vaumll kunderna faringtt tillbaka elleveransen med hjaumllp av ett reservkraftverk kommer inte det skadade elnaumltet behoumlva aringterstaumlllas i funktionsdugligt skick snarast moumljligt Kopplas daumlremot inte ett reservelverk in och aringterupptar elleveransen maringste elnaumltet aringterstaumlllas till funktionsdugligt skick snarast Daumlrmed antas det att tiden foumlr aringterstaumlllning kommer vara laumlngre om inte ett reservkraftverk ansluts Paring grund av ovanstaringende resonemang anses reservelverkets drifttid i snitt vara laumlngre aumln den avbrottstid som farings om inte reservelverket anslutits Drifttimmarna aumlr bestaumlmda saring att reservelverket i snitt boumlrjar leverera elenergi 9 timmar efter felet uppkom och aumlr daumlrefter i drift hela tidsperioden i respektive felfrekvens det vill saumlga efter 12 respektive 24 timmar Antal fel per aringr som oumlverstiger 12 h i LBA - fack 4 Denna aumlr beraumlknad paring foumlljande saumltt

( )2412100

FFLL

AF +sdotsdot

aringr

st (91)

daumlr AF Avbrottsfrekvensen foumlr luftledning respektive kabel (st100kmaringr) LL Ledningslaumlngden avser LBA - fack 4 (km) F12 Felfrekvensen efter 12 h vid mellanspaumlnningsfel enligt Darwin

driftstoumlrningsstatistik 2004 Svensk Energi F24 Felfrekvensen efter 24 h vid mellanspaumlnningsfel enligt Darwin

driftstoumlrningsstatistik 2004 Svensk Energi

37

Avbrottskostnad Avbrottskostnaden avser den kostnad som uppstaringr pga fel i mellanspaumlnningsnaumltet varje aringr I alternativet utan reservkraft uppstaringr kostnaden genom avbrottsersaumlttning till de kunder som drabbats av elavbrott laumlngre aumln 12 timmar I alternativet med reservkraft uppstaringr kostnaden genom att reservkraft installeras och samtliga kunder aringterfaringr elleveransen Reservkraften som installeras har som sagts tidigare en fast och en roumlrlig kostand Avbrottskostnaden beraumlknas enligt nedan Utan reservelverk

( ) AKAFAFLL

AF sdotsdot+sdotsdotsdot 24241212100

(kraringr) (92)

Med reservelverk

( )

AKFKFFLL

AF

AKDKDTFDTFLL

AF

sdotsdot+sdotsdot

+sdotsdotsdot+sdotsdotsdot

)2412(100

24241212100 (kraringr) (93)

daumlr A12 avbrottskostnaden i LBA efter 12 h (kr) A24 avbrottskostnaden i LBA efter 24 h (kr) DK driftkostnad reservelverk (krh) AK antalet kunder i LBA (st) FK fast kostnad foumlr reservelverk per kund (kr) DT drifttid foumlr reservkraftverken (h)

913 Summa kostnader per aringr Denna kostnad aumlr framtagen genom att kostnaderna foumlr den fasta- och roumlrliga delen summerats Resultatet visar vilket av alternativen som aumlr det mest ekonomiskt gynnsamma

92 Resultat

Sjaumllva beraumlkningen aumlr gjord i Excel och visas i bilaga 8 I tabell 91 nedan visas en sammanstaumlllning av de fasta roumlrliga samt summa kostnader ifraringn den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen Beraumlkningen aumlr gjord foumlr sju stycken olika fall

1 Nybyggnation av oisolerad luftledning utan anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

2 Nybyggnation av oisolerad luftledning med anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

3 Nybyggnation av isolerad luftledning utan anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

4 Nybyggnation av isolerad luftledning med anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

38

5 Nybyggnation av jordkabelanlaumlggning utan anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

6 Nybyggnation av jordkabelanlaumlggning med anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

7 Befintlig avskriven luftledning staringr kvar 20 aringr foumlr att sedan ersaumlttas med jordkabel I detta fall foumlrlaumlngs avskrivningstiden med 20 aringr i foumlrharingllande till de sex tidigare fallen Reservkraft anvaumlnds vid oplanerade elavbrott under hela perioden

Tabell 91 Kostnadsjaumlmfoumlrelse Fasta kostnader

(kraringr)

Roumlrliga kostnader

(kraringr)

Summa kostnader

(kraringr)

Fall 1 54 200 2 54 202 Fall 2 54 200 5 54 205 Fall 3 64 300 2 64 302 Fall 4 64 300 4 64 304 Fall 5 48 400 1 48 401 Fall 6 48 400 2 48 402 Fall 7 39 900 3 39 903 Som kan ses i tabell 91 ovan aumlr de fasta kostnaderna avsevaumlrt mycket stoumlrre aumln de roumlrliga Anledningen till detta aumlr att andelen elavbrott som oumlverstiger 12 timmar aumlr utslaget paring 75 procent av alla elavbrott vilka daring blir vaumlldigt faring och orsakar daumlrmed smaring kostnader totalt sett Som kan ses i den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen aumlr det i dagslaumlget inte loumlnsamt i naringgot av fallen att anvaumlnda reservkraft vid oplanerade elavbrott Det ska dock poaumlngteras att efter 1 januari 2011 aumlr det inte laumlngre tillaringtet att oplanerade elavbrott oumlverstiger 24 timmar Landets naumltaumlgare kommer daring inte kunna jaumlmfoumlra kostnader foumlr t ex reservkraft med kostnader foumlr avbrottsersaumlttning De kommer istaumlllet att bli tvungna att hitta loumlsningar som undviker dessa laringngvariga elavbrott Reservkraft i mellanspaumlnningsnaumlt erbjuder en saringdan loumlsning Som kan ses i denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse aumlr det mest loumlnsamt att laringta befintlig avskriven luftledning staring kvar 20 aringr som sedan ersaumltts med kabel foumlljt av att direkt ersaumltta samma luftledning med kabel Baringda dessa alternativ foumlrutsaumltter att ledningen aumlr framdragen saring att det paring ett enkelt saumltt garingr att foumlrlaumlgga kabeln i marken Om inte saring aumlr fallet kommer detta kostnadsbilden se annorlunda ut Med denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse kan det till sist konstateras att det kommer bli dyrare att ansluta reservkraft till de kunder som drabbas av elavbrott laumlngre aumln 12 timmar aumln att betala ut avbrottsersaumlttning fram t o m 1 januari 2011 foumlr exemplet LBA fack 4

39

10 Slutsatser

101 Slutsatser

Innan ett mobilt reservkraftverk ansluts till ett lansbyggdselnaumlt aumlr det viktigt att kaumlnna till hur stor den reaktiva genereringen fraringn det aktuella elnaumltet aumlr Hur stort det reaktiva bidraget aumlr beror paring hur stor den kapacitiva genereringen aumlr i elnaumltet Denna aumlr framfoumlrallt beroende av kabelnaumltets laumlngd desto laumlngre ju stoumlrre blir den kapacitiva genereringen Skillnaden mellan luftledning och kabel aumlr i dessa sammanhang stora och det maringste tas i beaktande innan ett mobilt reservkraftverk ansluts En kabel genererar avsevaumlrt mycket mer reaktiv effekt aumln en luftledning oavsett om luftledningen aumlr isolerad eller inte Problemet som kan uppstaring i ett kabelnaumlt aumlr att kablarna genererar mer reaktiv effekt aumln vad de anslutna kunderna foumlrbrukar Detta aumlr inget problem saring laumlnge det finns ett oumlverliggande elnaumlt som kan ta hand om det reaktiva oumlverskottet Naumlr det oumlverliggande naumltet kopplas bort och ett mobilt reservkraftverk ansluts maringste detta ensamt kunna ta hand om ett eventuellt reaktivt oumlverskott Reservkraftverk som klarar att absorbera reaktiv effekt finns inte paring marknaden i dag Daumlrmed kommer inte ett mobilt reservkraftverk att kunna anslutas till ett elnaumlt som genererar mer reaktiv effekt aumln vad de anslutna kunderna foumlrbrukar Denna risk finns enbart i kablade elnaumlt daumlr oumlverfoumlringsstraumlckan aumlr laringng och lasten relativt laringg Det aumlr svaringrt att ange naringgon generell laumlngdbegraumlnsning men aumlr lasten saring laringg som 50 kW med effektfaktorn 085 kommer den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan vara mindre aumln tre kilometer Enligt den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen som aumlr gjord i rapporten kan det konstateras att det i-dagslaumlget aldrig aumlr loumlnsamt att ansluta reservkraftverk vid ett elavbrott i LBA fack 4 Anledning till detta aumlr att den avbrottsersaumlttningen som kunder har raumltt till som varit drabbade av ett elavbrott laumlngre aumln 12 timmar aumlr laumlgre aumln den kostnad som uppstaringr daring mobila reservelverk ansluts i vaumlntan paring att felet ska bli aringtgaumlrdat Fraringn och med den 1 januari 2011 kommer det dock inte vara tillaringtet att oplanerade elavbrott aumlr laumlngre aumln 24 timmar vilket goumlr att naumltaumlgarna senast vid denna tidpunkt maringste se till att dessa laringngvariga elavbrott undviks Detta goumlr att oumlverfoumlring av mobilreservkraft i mellanspaumlnningsnaumltet kan komma bli en intressant och anvaumlndbar teknik de naumlrmsta aringren foumlr landets alla naumltaumlgare Sammanfattningsvis kan slutsatserna sammanfattas i ett antal punkter

bull Laringnga kabellaumlngder tillsammans med relativt smaring effektuttag kan generera ett oumlverskott av reaktiv effekt

bull Det finns idag inget reservkraftverk paring marknaden som kan absorbera reaktiv effekt vilket kan komma att begraumlnsa den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan

bull Fram till och med den 1 januari 2011 aumlr det troligen inte loumlnsamt att ansluta reservkraft vid ett elavbrott

bull Fraringn och med den 1 januari 2011 kommer det inte laumlngre vara tillaringtet att oplanerade elavbrott oumlverstiger 24 timmar

40

bull Oumlverfoumlring av reservkraft i mellanspaumlnningsnaumltet kan komma bli en intressant och anvaumlndbar teknik i farmtiden

102 Fortsatt arbete

I denna rapport har det foumlrutsatts att selektiviteten och utloumlsningsvillkor i elnaumlten fungerar paring avsett vis Fortsatta studier inom detta omraringde kan vara att laumlgga in fel paring olika platser i det elnaumltet som ansluts till ett mobilt reservkraftsaggregat och paring saring vis kontrollera att utloumlsningsvillkor och selektivitet fungerar paring ett tillfredstaumlllande sett I denna rapport aumlr grundtanken att ett enda mobilt reservkraftverk ska foumlrsoumlrja en mindre grupp naumltstationer vid ett elavbrott En intressant utveckling skulle vara att titta paring hur olika kraftslag som t ex mobil reservkraft tillsammans med smaringskalig vindkraft skulle kunna samverka En samverkan mellan olika kraftslag skulle med stor sannolikhet skapa nya foumlrutsaumlttningar foumlr smaringskalig ouml-drift Ytterligare fraringgestaumlllningar som skulle behoumlva utredas aumlr hur elkvaliteacuten paringverkas i ett ouml-driftsnaumlt Haumlr skulle det vara intressant att se hur olika typer av kraftkaumlllor enskilt paringverkar elkvaliteacuten samt hur flera kraftkaumlllor som samverkar paringverkar elkvaliteacuten Naumlr mobila reservelverk ansluts i en naumltstation foumlr t ex underharingllsaringtgaumlrder goumlrs detta i princip uteslutande genom att spaumlnningen bryts under in- och urkopplingstiden Detta genererar tvaring planerade elavbrott som maringste aviseras till alla beroumlrda kunder Dessa planerade elavbrott skulle kunna undvikas om en fasningsutrustning anvaumlnts vid inkopplingen Paring detta saumltt skulle landets alla naumltaumlgare paring ett enkelt saumltt kunna goumlra t ex underharingllaringtgaumlrder utan att naringgra kunder behoumlver drabbas av elavbrott Detta aumlr ett omraringde som kaumlnns viktigt och borde utredas Vad som aumlven aumlr av intresse foumlr framtiden aumlr att ta fram riktlinjer foumlr hur mobil reservkraft i mellanspaumlnningsnaumlt ska hanteras Naringgon form av regelverk som branschen kan ta till sig och arbeta efter hade underlaumlttat anvaumlndandet inom detta omraringde

41

11 Referenser [1] Alfredsson Alf Cronqvist Anders (1996) ElkrafthandbokenElmaskiner [2] Andersson Leif Blomqvist Hans (1997) Elkraftsystem del 1 [3] Birkouml Thomas (2005) bilder paring olika typer av luftledning

httpwwwsofnetorgindexasplev=2593amptyp=1 adressen kontrollerad 2006-07-10

[4] Elektroskandia (2006) Bild paring en 3-ledare mellanspaumlnnings kabel

httpwwwelektroskandiasecatalogaspxcid=70amphid=969ampuid=4710amppid=21518pnlPDetails adressen kontrollerad 2006-07-10

[5] Elforsk (1995) EBR Mobila Reservkraftverk utgiven av Elforsk [6] Eliasson Christer (2006) EON Elnaumlt Sverige AB Lokalnaumltsplanerare

personligt samtal 2006-06-28 [7] Energimarknadsinspektionen (2006) Naumltanslutningar och avgifter

httpwwwenergimarknadsinspektionensetemplatesPage____44aspx adressen kontrollerad 2006-07-11

[8] Energimyndigheten (2005) Utveckling av naumltpriser 1 jan 1997 - 1 jan 2005

Publikationen tillgaumlnglig paring httpwwwstemseWEBSTEMEx01SwensfPageGenerator01OpenAgentampSearchType=2ampAll=True adressen kontrollerad 2006-08-02

[9] GENETECH (2006) Bild paring reservelverk

httpwwwgenetechseseprodmobilahtml adressen kontrollerad 2006-08-01

[10] Hagelin Carl-Goumlran (2006) ABB Reservkraft Vaumlsterarings personligt samtal

2006-07-25 [11] Hjalmar Peter (2005) Utredning om mobil reservkraft EON Elnaumlt

NUT-050524-021

42

[12] Johansson Jonas (2006) PhD Student IEA Lunds Tekniska Houmlgskola personligt samtal 2006-11-09

[13] Kristiansson Gert (2006) delprocessledare foumlr anlaumlggningsprojekt paring EON

Elnaumlt [14] Krynell Julius (2006) Reservkraftsansvarig EON Elnaumlt Sverige AB

personligt samtal 2006-08-11 [15] Lindahl Sture (2006) Professor IEA Lunds Tekniska Houmlgskola personligt

samtal 2006-11-09 [16] Melin Ulf (2006) EON Elnaumlt Sverige AB Kundansvarig paring

marknadsenheten personligt samtal 2006-08-18 [17] Onninens produktkatalog 2006) finns tillgaumlnglig paring

httpwwwonninensedownload184218cb10a83f43c2780001132Flik_2_Elnatsmaterielpdf adress kontrollerad 2006-08-15

[18] Petterson Aringke- Blomqvist Hans (1986) Elkraft teknisk handbok del 1

Allmaumln del [19] Regeringskansliet (2006) Nya regler om leveranssaumlkra elnaumlt

httpwwwregeringensesbd108a57260 adress kontrollerad 2006-06-08 [20] Roos Fredrik (2005) lic-avhandling Electricity Supply Reliability [21] Samuelsson Olof (2006) Docent IEA Lunds Tekniska Houmlgskola personligt

samtal 2006-08-23 [22] SCB (2002) Energiundersoumlkning foumlr jordbruket avseende 2002

httpw36scbsestatistikOVOV0020_dokumentEnergiundersokning_2002doc adress kontrollerad 2006-07-04

[23] Siemens PTI (2006) Information om PSSE

httpwwwpti-uscomptisoftwarepsseindexcfm adressen kontrollerad 2006-07-20

43

[24] Statens energimyndighet (2005) Erfarenheter efter Gudrun - Reservkraft prioritering och ouml-drift med reservkraft ER 200532 Publikationen finns tillgaumlnglig paring httpwwwstemseWEBSTEMEx01SwensfPageGenerator01OpenAgentampSearchType=2ampFuncParm1=11ampFuncParm2=1ampSearchString=gudrunampSearchStringFromDate=ampSearchStringToDate=ampAll=True adressen kontrollerad 2006-08-02

[25] Stenborg Bertil (1997) Elkraftsystem del 1 [26] Svenska Kraftnaumlt (2005a) Svenska Kraftnaumlts verksamhet

httpwwwsvksewebPageaspxid=2221 adress kontrollerad 2006-06-07 [27] Svenska Kraftnaumlt (2005b) Svenska Kraftnaumlts aringrsredovisning 2005

httpwwwsvksewebPageaspxid=5242 adress kontrollerad 2006-08-11

44

12 Appendix Bilaga 1 Eon elnaumlts indelning av olika kundkategorier med avseende paring Velanderkonstanter och effektfaktor Bilaga 2 Matlabkod som anvaumlnts till raumlkneexemplet vid jaumlmfoumlrelsen mellan luftledning och kabel Bilaga 3 Beraumlkning av inparametrar till PSSE foumlr det generella naumltet Bilaga 4 Geografiskt karta oumlver LBA fack 4 haumlmtade fraringn Facilplus Bilaga 5 Normalkopplingsschema LBA fack 4 Bilaga 6 Beraumlkning av inparametrar till PSSE foumlr det verkliga naumltet Bilaga 7 Resultaten fraringn beroumlkningen i det verkliga naumltet visat i en schemarisk bild Bilaga 8 Beraumlkningar gjorda foumlr den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen Bilaga 9 Tabell oumlver ABBs standardtransformatorer

V elander-konstant k1

V elander-kons tant k2

Foumlrbruknings-staumllletyp

U ppvaumlrm nings-kod

T ext D C O N ST1 D C O N ST2

C O SFI

B lank t O ALLM AumlN KU R VA 0000286 00133 09Industri ED M IN D R E IN DU STR IER M ED ELVAumlR M E 0000368 00497 092Industri EVL M IN D R E IN DU STR IER M ED ELVAumlR M E 0000368 00497 092Industri O M IN D R E IN DU STR IER U TAN ELVAumlR M E 000029 01017 085Industri U E M IN D R E IN DU STR IER U TAN ELVAumlR M E 000029 01017 085Industri VPA M IN D R E IN DU STR IER U TAN ELVAumlR M E 000029 01017 085Industri VPE M IN D R E IN DU STR IER M ED ELVAumlR M E 0000368 00497 092JO R D BR U K ED LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K EO LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K EVL LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K O LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K U E LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K VPA LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K VPE LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K VPJ LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09LG H M EO FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097LG H M U E FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093SH ED D IR EKTEL AumlLD R E AumlN ELAK 0000308 00111 098SH EO D IR EKTEL ELAK 0000408 00126 098SH EVL ELPAN N A KO N VER TER IN G 0000319 00187 096SH U E T YPKU R VO R R EN H U SH AringLLSEL 0000286 00133 09SH VPA VAumlR M EPU M P -FR AringN LU FT (V ID LAringG A T EM P N YT TJAS EJ ELVAumlR M E) 0000384 00164 093SH VPE VAumlR M EPU M P -U TELU FT M ED ELV (V ID LAringG A TEM P N YTT JAS ELVAumlR M E) 0000536 00161 097SH VPJ VAumlR M EPU M P - YTJO R D (O M VP EJ KLAR AR VAumlR M EN N YT TJAS EJ ELVAumlR M E) 0000314 00144 093Ouml VR ED O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - M ED ELVAumlR M E 0000402 00286 096Ouml VR EVL O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09Ouml VR O O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09Ouml VR U E O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09Ouml VR VPA O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09FAST Blank t ALLM AumlN KU R VA 0000286 00133 09FAST ED FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097FAST EO FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097FAST EVL FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097FAST O FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST O FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST U E FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST VPA FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST VPE FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097

I SAP IS-U

Bilaga 1 Indelning av kundkategorier

Bilaga 1 forts Velander-konstant k1

Velander-konstant k2

Foumlrbruknings-staumllletyp

Uppvaumlrmnings-kod

Text DCONST1 DCONST2

COSFI

FAST VPJ FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093KOLL Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09KOLL ED FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL EO FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL EVL FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL UE FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093KOLL VPA FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093KOLL VPE FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL VPJ FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093GBEL Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09OMAumlT Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09MAST Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09TILLF Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09TILLF ED DIREKTEL AumlLDRE AumlN ELAK 0000308 00111 098TILLF EO ELPANNA KONVERTERING 0000319 00187 096TILLF EVL ELPANNA KONVERTERING 0000319 00187 096TILLF O TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF UE TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF VPA TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF VPE TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF VPJ TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09HAND ED KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND EO KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND EVL KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND O KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND UE KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND VPA KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND VPE KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND VPJ KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09FH ED SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH EO SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH EVL SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH O SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH UE SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH VPA SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH VPE SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH VPJ SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098

I SAP IS-U

Bilaga 2 Matlabkod kabel u=11000 Langd=10 area=95 L=031 induktans [mHkm] fi=318 cos fi=085 ra=28264 resistiviteten i msp-kablen (AL) [ohmmm^2km] C=03310^-6kapacitansen i en 95mm^2 12 kV kabel Ericssons kabelhandbok R=(raarea)Langd ledar resistansen i punkten [ohm] Ericssons kabelhandbok XL=2pi50L10^-3Langd induktiva reaktansen i punkten [ohmkm] Ericssons kabelhandbok Qc2=2pi50(C2)u^2Langd kapacitansen som skapas i halva msp-kabeln [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 30 P=(5010^3) Aktivt effekt i punkten 5 [W] S=Pcos((fipi)180)skenbar effekt i punkten 5 [VA] Q=(S^2-P^2)^(12)reaktiv effekt i punkten 5 [VAr] Pf=R(Pu)^2+R((Q-Qc2)u)^2 Foumlrlust av aktiv effekt i hsp-kabel [W] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 31 Qf=XL(Pu)^2+XL((Q-Qc2)u)^2-(2Qc2) Foumlrlust av reaktiv effekt i msp-kabel [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 33 QnettoKabel=Q+Qf Luftledning Lluft=1085 XLluft=2pi50Lluft10^-3Langd Cluft=000910^-6 Qc2luft=2pi50(Cluft2)u^2Langd kapcitansen som skapas i halva hsp-luftledningen [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 30 PfLuft=R(Pu)^2+R((Q-Qc2luft)u)^2 Foumlrlust av aktiv effekt i hsp-kabel [W] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 31 QfLuft=XLluft(Pu)^2+XLluft((Q-Qc2luft)u)^2-(2Qc2luft) Foumlrlust av reaktiv effekt i hsp-kabel [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 33 QnettoLuft=Q+QfLuft

Ubas (kV) 11Sbas (MVA) 10

Kabel AXKJ 39525

Laumlngd=2 km Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 2 064 031 0194779 00000003 00001885 00528926 00160974 00022808

Laumlngd=4 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 4 128 031 0389557 00000003 0000377 01057851 00321948 00045616

Laumlngd=6 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 6 192 031 0584336 00000003 00005655 01586777 00482923 00068424

Laumlngd=8 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 8 256 031 0779115 00000003 0000754 02115702 00643897 00091232

Laumlngd=10 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 10 32 031 0973894 00000003 00009425 02644628 00804871 0011404

Luftledning FeAl 99

Laumlngd=2 km Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 2 0672 1126 0707487 61E-09 3833E-06 00555372 005847 4638E-05

Laumlngd=4 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 4 1344 1126 1414973 61E-09 7665E-06 01110744 01169399 9275E-05

Laumlngd=6 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 6 2016 1126 212246 61E-09 115E-05 01666116 01754099 00001391

Laumlngd=8 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 8 2688 1126 2829947 61E-09 1533E-05 02221488 02338799 00001855

Laumlngd=10 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 10 336 1126 3537433 61E-09 1916E-05 0277686 02923499 00002319

Bilaga 3 Generellt naumlt

Bilaga 3 forts

Transformatorer

Maumlrkeffekt (MVA) Kopplingsart Maumlrksp (kV) er () ex () ez () R (ohm) X (ohm) R (pu) X (pu)

1 [MATSTAT_LSP04200] 2 [MATSTAT_MSP11000] 08 Dyn 11 11 0 52 52 0 7865 0 0653 [MOTSTAT_MSP11000] 4 [MOTSTAT_LSP04200] 02 Dyn 11 11 0 38 38 0 2299 0 19

Belastningar

P (MW) Q (Mvar) (effekfaktor = 085) Detta aumlr baumlsta scenario005 003101 0062015 0093

Bilaga 4 Geografisk karta oumlver LBA fack 4 haumlmtad fraringn Facilplus

Naumltstationer kopplade till mobilt reservkraftverk

500 m

Foumlrdelningsstation (LBA)

Placering och anslutning av mobilt reservelverk

Bilaga 5 Normalkopplingsschema LBA fack 4

Bilaga 6 Verkligt naumlt

Ubas (kV) 11Sbas (MVA) 10

Ledningar (kabel) En-ledare triangel

Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [LBA-097_MSP 11000] 3 [LBA-049_MSP 11000] AXCEL 39525 202 06464 031 01967265 00000003 0000190381 00534215 00162584 0002303604 3 [LBA-049_MSP 11000] 4 [LBA-050_MSP 11000] AXCEL 39525 183 05856 031 01782226 00000003 0000172473 00483967 00147291 0002086929 4 [LBA-050_MSP 11000] 5 [LBA-070_MSP 11000] AXCEL 32510 076 0912 038 00907292 000000019 453646E-05 00753719 00074983 0000548912 5 [LBA-070_MSP 11000] 6 [LBA-093_MSP 11000] AXCEL 15016 0745 0477545 041 00959599 000000023 538312E-05 00394665 00079306 0000651357 6 [LBA-093_MSP 11000] 7 [LBA-098_MAP 11000] AXCEL 32510 076 0912 038 00907292 000000019 453646E-05 00753719 00074983 0000548912 7 [LBA-098_MAP 11000] 8 [LBA-053_MSP 11000] AXCEL 32510 066 0792 038 00787911 000000019 393956E-05 00654545 00065117 0000476686

6775

LBA -Fack 4 Luftledning

Ledningar (Luftldning) Fasplacering horisontell

Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu) 2 [LBA-097_MSP 11000] 3 [LBA-049_MSP 11000] FeAl 99 202 067872 1126 07145615 61E-09 387107E-06 00560926 00590547 4684E-05 3 [LBA-049_MSP 11000] 4 [LBA-050_MSP 11000] FeAl 99 183 061488 1126 06473503 61E-09 350696E-06 00508165 00535 424342E-05 4 [LBA-050_MSP 11000] 5 [LBA-070_MSP 11000] FeAl 31 076 08132 1173 02800667 61E-09 145644E-06 00672066 0023146 17623E-05 5 [LBA-070_MSP 11000] 6 [LBA-093_MSP 11000] FeAl 49 0745 049915 1173 02745391 61E-09 14277E-06 00412521 00226892 172751E-05 6 [LBA-093_MSP 11000] 7 [LBA-098_MAP 11000] FeAl 31 076 08132 1173 02800667 61E-09 145644E-06 00672066 0023146 17623E-05 7 [LBA-098_MAP 11000] 8 [LBA-053_MSP 11000] FeAl 31 066 07062 1173 02432158 61E-09 126481E-06 00583636 00201005 153041E-05

6775

Bilaga 6 forts

Transformatorer

Maumlrkeffekt (MVA) Kopplingsart Maumlrksp (kV) er () ex () ez () R (ohm) X (ohm) R (pu) X (pu)

1 [LBA-097_LSP 04200] 2 [LBA-097_MSP 11000] 0315 Dyn 11 11 114 412 4274809937 438 1583 036 131 3 [LBA-049_MSP 11000] 301 [LBA-049_LSP 04200] 01 Dyn 11 11 145 373 4001924537 17545 45133 145 373 4 [LBA-050_MSP 11000] 401 [LBA-050_LSP 04000] 02 Dyn 11 11 13 378 3997299088 7865 22869 065 189 5 [LBA-070_MSP 11000] 501 [LBA-070_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 6 [LBA-093_MSP 11000] 601 [LBA-093_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 7 [LBA-098_MAP 11000] 701 [LBA-098_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 8 [LBA-053_MSP 11000] 801 [LBA-053_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668

Belastningar

P (MW) Q (Mvar) Antal kunder (st)

LBA-097 00108 00044 6LBA-049 00497 0025 14LBA-050 00587 00232 15LBA-070 00356 00103 7LBA-093 00061 00029 2LBA-098 00127 00036 7LBA-053 00299 00063 9

Totalt 02035 00757 60

Bilaga 7 Resultaten fraringn det verkliga elnaumltet

Bilaga 7 forts

Laumlngd LBA (km) 667 Avskrivningstid led (aringr) 40 Avskrivningstid ledning (aringr) 60Antal kunder (st) 60

Luftledning (blank) Luftledning (belagd) KabelUtan reservkraft Med reservkraft Utan reservkraft Med reservkraft Utan reservkraft Med reservkraft Luft 20aringr+ kabel 40 aringr

Fasta kostnader

Investeringskostnad per km (krkm) (mellanspaumlnningsnaumltet) 173000 173000 205000 205000 250000 250000 250000Total investeringskostnad (kr) 1153910 1153910 1367350 1367350 1667500 1667500 1667500Kapitalkostnad 8 92313 92313 109388 109388 133400 133400 133400Aringrlig kostnad (kr) 31156 31156 36918 36918 45023 45023 30015

Underharingllskostnad (kraringr) 230782 230782 27347 27347 3335 3335 9916

Summa fast aringrlig kostnad (kraringr) 54234 54234 64265 64265 48358 48358 39931

Roumlrliga kostnader Avbrottsfrekvens (antal fel(100 km aringr)) 2 2 1333333333 1333333333 06 06 1066666667

F 12 (felfrekvens efter 12 timmar) 0000162 0000162 0000162 0000162F 24 (felfrekvens efter 24 timmar) 0000083 0000083 0000083 0000083F 48 (felfrekvens efter 48 timmar) 0000000 0000000 0000000 0000000F 72 (felfrekvens efter 72 timmar) 0000000 0000000 0000000 0000000

Avbrottsersaumlttning efter 12 timmar (krkund) 800 800 800 800Avbrottsersaumlttning efter 24 timmar (krkund) 1765 1765 1765 1765Avbrottsersaumlttning efter 48 timmar (krkund) 2719 2719 2719 2719Avbrottsersaumlttning efter 72 timmar (krkund) 4007 4007 4007 4007

Driftskostnad reservelverktimme och kund (krh) 625 625 625 625Fast kostnad elverk (transport osv) (krkund) 1320 1320 1320 1320

Drift timmar felkategori F 12 (h) 15 15 15 15Drift timmar felkategori F 24 (h) 36 36 36 36Drift timmar felkategori F 48 (h) 60 60 60 60Drift timmar felkategori F 72 (h) 100 100 100 100

Antalet fel per aringr som oumlverstiger 12 h i LBA-fack 4 (staringr) 000003 000002 000001Avbrottskostnad (kraringr) 221 531 148 354 066 223 283

Summa kostnader per aringr (kraringr) 5423598 5423908 6426693 6426899 4835816 4835973 3993390

Bilaga 8 Ekonomi

Bilaga 8 forts

DARWin driftstoumlrningsstatistik 2004 Svensk energi

12 kV 24 kV SummaSumma (75)Totalt antal drabbade kunder lt 3 min (st) 2640403 1011406 3651809 2738857Totalt antal fel lt 3 min (st) 2827 13923 16750

Totalt antal drabbade kunder 12 - lt 24 h (st) 383 61 444Totalt antal drabbade kunder gt 24 h (st) 200 28 228

Andel drabbade kunder 12 - lt 24 h 162E-04Andel drabbade kunder gt 24 h 832E-05

Andel drabbade kunder 12 - lt 24 h () 00122Andel drabbade kunder gt 24 h () 00062

Antal drabbade kunder per MSP fel lt 3minl (st) 21802

Bilaga 9 ABBs standardtransformatorer

37

Avbrottskostnad Avbrottskostnaden avser den kostnad som uppstaringr pga fel i mellanspaumlnningsnaumltet varje aringr I alternativet utan reservkraft uppstaringr kostnaden genom avbrottsersaumlttning till de kunder som drabbats av elavbrott laumlngre aumln 12 timmar I alternativet med reservkraft uppstaringr kostnaden genom att reservkraft installeras och samtliga kunder aringterfaringr elleveransen Reservkraften som installeras har som sagts tidigare en fast och en roumlrlig kostand Avbrottskostnaden beraumlknas enligt nedan Utan reservelverk

( ) AKAFAFLL

AF sdotsdot+sdotsdotsdot 24241212100

(kraringr) (92)

Med reservelverk

( )

AKFKFFLL

AF

AKDKDTFDTFLL

AF

sdotsdot+sdotsdot

+sdotsdotsdot+sdotsdotsdot

)2412(100

24241212100 (kraringr) (93)

daumlr A12 avbrottskostnaden i LBA efter 12 h (kr) A24 avbrottskostnaden i LBA efter 24 h (kr) DK driftkostnad reservelverk (krh) AK antalet kunder i LBA (st) FK fast kostnad foumlr reservelverk per kund (kr) DT drifttid foumlr reservkraftverken (h)

913 Summa kostnader per aringr Denna kostnad aumlr framtagen genom att kostnaderna foumlr den fasta- och roumlrliga delen summerats Resultatet visar vilket av alternativen som aumlr det mest ekonomiskt gynnsamma

92 Resultat

Sjaumllva beraumlkningen aumlr gjord i Excel och visas i bilaga 8 I tabell 91 nedan visas en sammanstaumlllning av de fasta roumlrliga samt summa kostnader ifraringn den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen Beraumlkningen aumlr gjord foumlr sju stycken olika fall

1 Nybyggnation av oisolerad luftledning utan anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

2 Nybyggnation av oisolerad luftledning med anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

3 Nybyggnation av isolerad luftledning utan anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

4 Nybyggnation av isolerad luftledning med anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

38

5 Nybyggnation av jordkabelanlaumlggning utan anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

6 Nybyggnation av jordkabelanlaumlggning med anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

7 Befintlig avskriven luftledning staringr kvar 20 aringr foumlr att sedan ersaumlttas med jordkabel I detta fall foumlrlaumlngs avskrivningstiden med 20 aringr i foumlrharingllande till de sex tidigare fallen Reservkraft anvaumlnds vid oplanerade elavbrott under hela perioden

Tabell 91 Kostnadsjaumlmfoumlrelse Fasta kostnader

(kraringr)

Roumlrliga kostnader

(kraringr)

Summa kostnader

(kraringr)

Fall 1 54 200 2 54 202 Fall 2 54 200 5 54 205 Fall 3 64 300 2 64 302 Fall 4 64 300 4 64 304 Fall 5 48 400 1 48 401 Fall 6 48 400 2 48 402 Fall 7 39 900 3 39 903 Som kan ses i tabell 91 ovan aumlr de fasta kostnaderna avsevaumlrt mycket stoumlrre aumln de roumlrliga Anledningen till detta aumlr att andelen elavbrott som oumlverstiger 12 timmar aumlr utslaget paring 75 procent av alla elavbrott vilka daring blir vaumlldigt faring och orsakar daumlrmed smaring kostnader totalt sett Som kan ses i den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen aumlr det i dagslaumlget inte loumlnsamt i naringgot av fallen att anvaumlnda reservkraft vid oplanerade elavbrott Det ska dock poaumlngteras att efter 1 januari 2011 aumlr det inte laumlngre tillaringtet att oplanerade elavbrott oumlverstiger 24 timmar Landets naumltaumlgare kommer daring inte kunna jaumlmfoumlra kostnader foumlr t ex reservkraft med kostnader foumlr avbrottsersaumlttning De kommer istaumlllet att bli tvungna att hitta loumlsningar som undviker dessa laringngvariga elavbrott Reservkraft i mellanspaumlnningsnaumlt erbjuder en saringdan loumlsning Som kan ses i denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse aumlr det mest loumlnsamt att laringta befintlig avskriven luftledning staring kvar 20 aringr som sedan ersaumltts med kabel foumlljt av att direkt ersaumltta samma luftledning med kabel Baringda dessa alternativ foumlrutsaumltter att ledningen aumlr framdragen saring att det paring ett enkelt saumltt garingr att foumlrlaumlgga kabeln i marken Om inte saring aumlr fallet kommer detta kostnadsbilden se annorlunda ut Med denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse kan det till sist konstateras att det kommer bli dyrare att ansluta reservkraft till de kunder som drabbas av elavbrott laumlngre aumln 12 timmar aumln att betala ut avbrottsersaumlttning fram t o m 1 januari 2011 foumlr exemplet LBA fack 4

39

10 Slutsatser

101 Slutsatser

Innan ett mobilt reservkraftverk ansluts till ett lansbyggdselnaumlt aumlr det viktigt att kaumlnna till hur stor den reaktiva genereringen fraringn det aktuella elnaumltet aumlr Hur stort det reaktiva bidraget aumlr beror paring hur stor den kapacitiva genereringen aumlr i elnaumltet Denna aumlr framfoumlrallt beroende av kabelnaumltets laumlngd desto laumlngre ju stoumlrre blir den kapacitiva genereringen Skillnaden mellan luftledning och kabel aumlr i dessa sammanhang stora och det maringste tas i beaktande innan ett mobilt reservkraftverk ansluts En kabel genererar avsevaumlrt mycket mer reaktiv effekt aumln en luftledning oavsett om luftledningen aumlr isolerad eller inte Problemet som kan uppstaring i ett kabelnaumlt aumlr att kablarna genererar mer reaktiv effekt aumln vad de anslutna kunderna foumlrbrukar Detta aumlr inget problem saring laumlnge det finns ett oumlverliggande elnaumlt som kan ta hand om det reaktiva oumlverskottet Naumlr det oumlverliggande naumltet kopplas bort och ett mobilt reservkraftverk ansluts maringste detta ensamt kunna ta hand om ett eventuellt reaktivt oumlverskott Reservkraftverk som klarar att absorbera reaktiv effekt finns inte paring marknaden i dag Daumlrmed kommer inte ett mobilt reservkraftverk att kunna anslutas till ett elnaumlt som genererar mer reaktiv effekt aumln vad de anslutna kunderna foumlrbrukar Denna risk finns enbart i kablade elnaumlt daumlr oumlverfoumlringsstraumlckan aumlr laringng och lasten relativt laringg Det aumlr svaringrt att ange naringgon generell laumlngdbegraumlnsning men aumlr lasten saring laringg som 50 kW med effektfaktorn 085 kommer den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan vara mindre aumln tre kilometer Enligt den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen som aumlr gjord i rapporten kan det konstateras att det i-dagslaumlget aldrig aumlr loumlnsamt att ansluta reservkraftverk vid ett elavbrott i LBA fack 4 Anledning till detta aumlr att den avbrottsersaumlttningen som kunder har raumltt till som varit drabbade av ett elavbrott laumlngre aumln 12 timmar aumlr laumlgre aumln den kostnad som uppstaringr daring mobila reservelverk ansluts i vaumlntan paring att felet ska bli aringtgaumlrdat Fraringn och med den 1 januari 2011 kommer det dock inte vara tillaringtet att oplanerade elavbrott aumlr laumlngre aumln 24 timmar vilket goumlr att naumltaumlgarna senast vid denna tidpunkt maringste se till att dessa laringngvariga elavbrott undviks Detta goumlr att oumlverfoumlring av mobilreservkraft i mellanspaumlnningsnaumltet kan komma bli en intressant och anvaumlndbar teknik de naumlrmsta aringren foumlr landets alla naumltaumlgare Sammanfattningsvis kan slutsatserna sammanfattas i ett antal punkter

bull Laringnga kabellaumlngder tillsammans med relativt smaring effektuttag kan generera ett oumlverskott av reaktiv effekt

bull Det finns idag inget reservkraftverk paring marknaden som kan absorbera reaktiv effekt vilket kan komma att begraumlnsa den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan

bull Fram till och med den 1 januari 2011 aumlr det troligen inte loumlnsamt att ansluta reservkraft vid ett elavbrott

bull Fraringn och med den 1 januari 2011 kommer det inte laumlngre vara tillaringtet att oplanerade elavbrott oumlverstiger 24 timmar

40

bull Oumlverfoumlring av reservkraft i mellanspaumlnningsnaumltet kan komma bli en intressant och anvaumlndbar teknik i farmtiden

102 Fortsatt arbete

I denna rapport har det foumlrutsatts att selektiviteten och utloumlsningsvillkor i elnaumlten fungerar paring avsett vis Fortsatta studier inom detta omraringde kan vara att laumlgga in fel paring olika platser i det elnaumltet som ansluts till ett mobilt reservkraftsaggregat och paring saring vis kontrollera att utloumlsningsvillkor och selektivitet fungerar paring ett tillfredstaumlllande sett I denna rapport aumlr grundtanken att ett enda mobilt reservkraftverk ska foumlrsoumlrja en mindre grupp naumltstationer vid ett elavbrott En intressant utveckling skulle vara att titta paring hur olika kraftslag som t ex mobil reservkraft tillsammans med smaringskalig vindkraft skulle kunna samverka En samverkan mellan olika kraftslag skulle med stor sannolikhet skapa nya foumlrutsaumlttningar foumlr smaringskalig ouml-drift Ytterligare fraringgestaumlllningar som skulle behoumlva utredas aumlr hur elkvaliteacuten paringverkas i ett ouml-driftsnaumlt Haumlr skulle det vara intressant att se hur olika typer av kraftkaumlllor enskilt paringverkar elkvaliteacuten samt hur flera kraftkaumlllor som samverkar paringverkar elkvaliteacuten Naumlr mobila reservelverk ansluts i en naumltstation foumlr t ex underharingllsaringtgaumlrder goumlrs detta i princip uteslutande genom att spaumlnningen bryts under in- och urkopplingstiden Detta genererar tvaring planerade elavbrott som maringste aviseras till alla beroumlrda kunder Dessa planerade elavbrott skulle kunna undvikas om en fasningsutrustning anvaumlnts vid inkopplingen Paring detta saumltt skulle landets alla naumltaumlgare paring ett enkelt saumltt kunna goumlra t ex underharingllaringtgaumlrder utan att naringgra kunder behoumlver drabbas av elavbrott Detta aumlr ett omraringde som kaumlnns viktigt och borde utredas Vad som aumlven aumlr av intresse foumlr framtiden aumlr att ta fram riktlinjer foumlr hur mobil reservkraft i mellanspaumlnningsnaumlt ska hanteras Naringgon form av regelverk som branschen kan ta till sig och arbeta efter hade underlaumlttat anvaumlndandet inom detta omraringde

41

11 Referenser [1] Alfredsson Alf Cronqvist Anders (1996) ElkrafthandbokenElmaskiner [2] Andersson Leif Blomqvist Hans (1997) Elkraftsystem del 1 [3] Birkouml Thomas (2005) bilder paring olika typer av luftledning

httpwwwsofnetorgindexasplev=2593amptyp=1 adressen kontrollerad 2006-07-10

[4] Elektroskandia (2006) Bild paring en 3-ledare mellanspaumlnnings kabel

httpwwwelektroskandiasecatalogaspxcid=70amphid=969ampuid=4710amppid=21518pnlPDetails adressen kontrollerad 2006-07-10

[5] Elforsk (1995) EBR Mobila Reservkraftverk utgiven av Elforsk [6] Eliasson Christer (2006) EON Elnaumlt Sverige AB Lokalnaumltsplanerare

personligt samtal 2006-06-28 [7] Energimarknadsinspektionen (2006) Naumltanslutningar och avgifter

httpwwwenergimarknadsinspektionensetemplatesPage____44aspx adressen kontrollerad 2006-07-11

[8] Energimyndigheten (2005) Utveckling av naumltpriser 1 jan 1997 - 1 jan 2005

Publikationen tillgaumlnglig paring httpwwwstemseWEBSTEMEx01SwensfPageGenerator01OpenAgentampSearchType=2ampAll=True adressen kontrollerad 2006-08-02

[9] GENETECH (2006) Bild paring reservelverk

httpwwwgenetechseseprodmobilahtml adressen kontrollerad 2006-08-01

[10] Hagelin Carl-Goumlran (2006) ABB Reservkraft Vaumlsterarings personligt samtal

2006-07-25 [11] Hjalmar Peter (2005) Utredning om mobil reservkraft EON Elnaumlt

NUT-050524-021

42

[12] Johansson Jonas (2006) PhD Student IEA Lunds Tekniska Houmlgskola personligt samtal 2006-11-09

[13] Kristiansson Gert (2006) delprocessledare foumlr anlaumlggningsprojekt paring EON

Elnaumlt [14] Krynell Julius (2006) Reservkraftsansvarig EON Elnaumlt Sverige AB

personligt samtal 2006-08-11 [15] Lindahl Sture (2006) Professor IEA Lunds Tekniska Houmlgskola personligt

samtal 2006-11-09 [16] Melin Ulf (2006) EON Elnaumlt Sverige AB Kundansvarig paring

marknadsenheten personligt samtal 2006-08-18 [17] Onninens produktkatalog 2006) finns tillgaumlnglig paring

httpwwwonninensedownload184218cb10a83f43c2780001132Flik_2_Elnatsmaterielpdf adress kontrollerad 2006-08-15

[18] Petterson Aringke- Blomqvist Hans (1986) Elkraft teknisk handbok del 1

Allmaumln del [19] Regeringskansliet (2006) Nya regler om leveranssaumlkra elnaumlt

httpwwwregeringensesbd108a57260 adress kontrollerad 2006-06-08 [20] Roos Fredrik (2005) lic-avhandling Electricity Supply Reliability [21] Samuelsson Olof (2006) Docent IEA Lunds Tekniska Houmlgskola personligt

samtal 2006-08-23 [22] SCB (2002) Energiundersoumlkning foumlr jordbruket avseende 2002

httpw36scbsestatistikOVOV0020_dokumentEnergiundersokning_2002doc adress kontrollerad 2006-07-04

[23] Siemens PTI (2006) Information om PSSE

httpwwwpti-uscomptisoftwarepsseindexcfm adressen kontrollerad 2006-07-20

43

[24] Statens energimyndighet (2005) Erfarenheter efter Gudrun - Reservkraft prioritering och ouml-drift med reservkraft ER 200532 Publikationen finns tillgaumlnglig paring httpwwwstemseWEBSTEMEx01SwensfPageGenerator01OpenAgentampSearchType=2ampFuncParm1=11ampFuncParm2=1ampSearchString=gudrunampSearchStringFromDate=ampSearchStringToDate=ampAll=True adressen kontrollerad 2006-08-02

[25] Stenborg Bertil (1997) Elkraftsystem del 1 [26] Svenska Kraftnaumlt (2005a) Svenska Kraftnaumlts verksamhet

httpwwwsvksewebPageaspxid=2221 adress kontrollerad 2006-06-07 [27] Svenska Kraftnaumlt (2005b) Svenska Kraftnaumlts aringrsredovisning 2005

httpwwwsvksewebPageaspxid=5242 adress kontrollerad 2006-08-11

44

12 Appendix Bilaga 1 Eon elnaumlts indelning av olika kundkategorier med avseende paring Velanderkonstanter och effektfaktor Bilaga 2 Matlabkod som anvaumlnts till raumlkneexemplet vid jaumlmfoumlrelsen mellan luftledning och kabel Bilaga 3 Beraumlkning av inparametrar till PSSE foumlr det generella naumltet Bilaga 4 Geografiskt karta oumlver LBA fack 4 haumlmtade fraringn Facilplus Bilaga 5 Normalkopplingsschema LBA fack 4 Bilaga 6 Beraumlkning av inparametrar till PSSE foumlr det verkliga naumltet Bilaga 7 Resultaten fraringn beroumlkningen i det verkliga naumltet visat i en schemarisk bild Bilaga 8 Beraumlkningar gjorda foumlr den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen Bilaga 9 Tabell oumlver ABBs standardtransformatorer

V elander-konstant k1

V elander-kons tant k2

Foumlrbruknings-staumllletyp

U ppvaumlrm nings-kod

T ext D C O N ST1 D C O N ST2

C O SFI

B lank t O ALLM AumlN KU R VA 0000286 00133 09Industri ED M IN D R E IN DU STR IER M ED ELVAumlR M E 0000368 00497 092Industri EVL M IN D R E IN DU STR IER M ED ELVAumlR M E 0000368 00497 092Industri O M IN D R E IN DU STR IER U TAN ELVAumlR M E 000029 01017 085Industri U E M IN D R E IN DU STR IER U TAN ELVAumlR M E 000029 01017 085Industri VPA M IN D R E IN DU STR IER U TAN ELVAumlR M E 000029 01017 085Industri VPE M IN D R E IN DU STR IER M ED ELVAumlR M E 0000368 00497 092JO R D BR U K ED LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K EO LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K EVL LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K O LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K U E LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K VPA LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K VPE LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K VPJ LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09LG H M EO FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097LG H M U E FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093SH ED D IR EKTEL AumlLD R E AumlN ELAK 0000308 00111 098SH EO D IR EKTEL ELAK 0000408 00126 098SH EVL ELPAN N A KO N VER TER IN G 0000319 00187 096SH U E T YPKU R VO R R EN H U SH AringLLSEL 0000286 00133 09SH VPA VAumlR M EPU M P -FR AringN LU FT (V ID LAringG A T EM P N YT TJAS EJ ELVAumlR M E) 0000384 00164 093SH VPE VAumlR M EPU M P -U TELU FT M ED ELV (V ID LAringG A TEM P N YTT JAS ELVAumlR M E) 0000536 00161 097SH VPJ VAumlR M EPU M P - YTJO R D (O M VP EJ KLAR AR VAumlR M EN N YT TJAS EJ ELVAumlR M E) 0000314 00144 093Ouml VR ED O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - M ED ELVAumlR M E 0000402 00286 096Ouml VR EVL O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09Ouml VR O O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09Ouml VR U E O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09Ouml VR VPA O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09FAST Blank t ALLM AumlN KU R VA 0000286 00133 09FAST ED FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097FAST EO FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097FAST EVL FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097FAST O FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST O FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST U E FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST VPA FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST VPE FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097

I SAP IS-U

Bilaga 1 Indelning av kundkategorier

Bilaga 1 forts Velander-konstant k1

Velander-konstant k2

Foumlrbruknings-staumllletyp

Uppvaumlrmnings-kod

Text DCONST1 DCONST2

COSFI

FAST VPJ FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093KOLL Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09KOLL ED FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL EO FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL EVL FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL UE FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093KOLL VPA FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093KOLL VPE FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL VPJ FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093GBEL Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09OMAumlT Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09MAST Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09TILLF Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09TILLF ED DIREKTEL AumlLDRE AumlN ELAK 0000308 00111 098TILLF EO ELPANNA KONVERTERING 0000319 00187 096TILLF EVL ELPANNA KONVERTERING 0000319 00187 096TILLF O TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF UE TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF VPA TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF VPE TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF VPJ TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09HAND ED KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND EO KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND EVL KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND O KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND UE KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND VPA KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND VPE KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND VPJ KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09FH ED SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH EO SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH EVL SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH O SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH UE SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH VPA SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH VPE SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH VPJ SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098

I SAP IS-U

Bilaga 2 Matlabkod kabel u=11000 Langd=10 area=95 L=031 induktans [mHkm] fi=318 cos fi=085 ra=28264 resistiviteten i msp-kablen (AL) [ohmmm^2km] C=03310^-6kapacitansen i en 95mm^2 12 kV kabel Ericssons kabelhandbok R=(raarea)Langd ledar resistansen i punkten [ohm] Ericssons kabelhandbok XL=2pi50L10^-3Langd induktiva reaktansen i punkten [ohmkm] Ericssons kabelhandbok Qc2=2pi50(C2)u^2Langd kapacitansen som skapas i halva msp-kabeln [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 30 P=(5010^3) Aktivt effekt i punkten 5 [W] S=Pcos((fipi)180)skenbar effekt i punkten 5 [VA] Q=(S^2-P^2)^(12)reaktiv effekt i punkten 5 [VAr] Pf=R(Pu)^2+R((Q-Qc2)u)^2 Foumlrlust av aktiv effekt i hsp-kabel [W] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 31 Qf=XL(Pu)^2+XL((Q-Qc2)u)^2-(2Qc2) Foumlrlust av reaktiv effekt i msp-kabel [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 33 QnettoKabel=Q+Qf Luftledning Lluft=1085 XLluft=2pi50Lluft10^-3Langd Cluft=000910^-6 Qc2luft=2pi50(Cluft2)u^2Langd kapcitansen som skapas i halva hsp-luftledningen [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 30 PfLuft=R(Pu)^2+R((Q-Qc2luft)u)^2 Foumlrlust av aktiv effekt i hsp-kabel [W] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 31 QfLuft=XLluft(Pu)^2+XLluft((Q-Qc2luft)u)^2-(2Qc2luft) Foumlrlust av reaktiv effekt i hsp-kabel [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 33 QnettoLuft=Q+QfLuft

Ubas (kV) 11Sbas (MVA) 10

Kabel AXKJ 39525

Laumlngd=2 km Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 2 064 031 0194779 00000003 00001885 00528926 00160974 00022808

Laumlngd=4 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 4 128 031 0389557 00000003 0000377 01057851 00321948 00045616

Laumlngd=6 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 6 192 031 0584336 00000003 00005655 01586777 00482923 00068424

Laumlngd=8 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 8 256 031 0779115 00000003 0000754 02115702 00643897 00091232

Laumlngd=10 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 10 32 031 0973894 00000003 00009425 02644628 00804871 0011404

Luftledning FeAl 99

Laumlngd=2 km Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 2 0672 1126 0707487 61E-09 3833E-06 00555372 005847 4638E-05

Laumlngd=4 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 4 1344 1126 1414973 61E-09 7665E-06 01110744 01169399 9275E-05

Laumlngd=6 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 6 2016 1126 212246 61E-09 115E-05 01666116 01754099 00001391

Laumlngd=8 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 8 2688 1126 2829947 61E-09 1533E-05 02221488 02338799 00001855

Laumlngd=10 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 10 336 1126 3537433 61E-09 1916E-05 0277686 02923499 00002319

Bilaga 3 Generellt naumlt

Bilaga 3 forts

Transformatorer

Maumlrkeffekt (MVA) Kopplingsart Maumlrksp (kV) er () ex () ez () R (ohm) X (ohm) R (pu) X (pu)

1 [MATSTAT_LSP04200] 2 [MATSTAT_MSP11000] 08 Dyn 11 11 0 52 52 0 7865 0 0653 [MOTSTAT_MSP11000] 4 [MOTSTAT_LSP04200] 02 Dyn 11 11 0 38 38 0 2299 0 19

Belastningar

P (MW) Q (Mvar) (effekfaktor = 085) Detta aumlr baumlsta scenario005 003101 0062015 0093

Bilaga 4 Geografisk karta oumlver LBA fack 4 haumlmtad fraringn Facilplus

Naumltstationer kopplade till mobilt reservkraftverk

500 m

Foumlrdelningsstation (LBA)

Placering och anslutning av mobilt reservelverk

Bilaga 5 Normalkopplingsschema LBA fack 4

Bilaga 6 Verkligt naumlt

Ubas (kV) 11Sbas (MVA) 10

Ledningar (kabel) En-ledare triangel

Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [LBA-097_MSP 11000] 3 [LBA-049_MSP 11000] AXCEL 39525 202 06464 031 01967265 00000003 0000190381 00534215 00162584 0002303604 3 [LBA-049_MSP 11000] 4 [LBA-050_MSP 11000] AXCEL 39525 183 05856 031 01782226 00000003 0000172473 00483967 00147291 0002086929 4 [LBA-050_MSP 11000] 5 [LBA-070_MSP 11000] AXCEL 32510 076 0912 038 00907292 000000019 453646E-05 00753719 00074983 0000548912 5 [LBA-070_MSP 11000] 6 [LBA-093_MSP 11000] AXCEL 15016 0745 0477545 041 00959599 000000023 538312E-05 00394665 00079306 0000651357 6 [LBA-093_MSP 11000] 7 [LBA-098_MAP 11000] AXCEL 32510 076 0912 038 00907292 000000019 453646E-05 00753719 00074983 0000548912 7 [LBA-098_MAP 11000] 8 [LBA-053_MSP 11000] AXCEL 32510 066 0792 038 00787911 000000019 393956E-05 00654545 00065117 0000476686

6775

LBA -Fack 4 Luftledning

Ledningar (Luftldning) Fasplacering horisontell

Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu) 2 [LBA-097_MSP 11000] 3 [LBA-049_MSP 11000] FeAl 99 202 067872 1126 07145615 61E-09 387107E-06 00560926 00590547 4684E-05 3 [LBA-049_MSP 11000] 4 [LBA-050_MSP 11000] FeAl 99 183 061488 1126 06473503 61E-09 350696E-06 00508165 00535 424342E-05 4 [LBA-050_MSP 11000] 5 [LBA-070_MSP 11000] FeAl 31 076 08132 1173 02800667 61E-09 145644E-06 00672066 0023146 17623E-05 5 [LBA-070_MSP 11000] 6 [LBA-093_MSP 11000] FeAl 49 0745 049915 1173 02745391 61E-09 14277E-06 00412521 00226892 172751E-05 6 [LBA-093_MSP 11000] 7 [LBA-098_MAP 11000] FeAl 31 076 08132 1173 02800667 61E-09 145644E-06 00672066 0023146 17623E-05 7 [LBA-098_MAP 11000] 8 [LBA-053_MSP 11000] FeAl 31 066 07062 1173 02432158 61E-09 126481E-06 00583636 00201005 153041E-05

6775

Bilaga 6 forts

Transformatorer

Maumlrkeffekt (MVA) Kopplingsart Maumlrksp (kV) er () ex () ez () R (ohm) X (ohm) R (pu) X (pu)

1 [LBA-097_LSP 04200] 2 [LBA-097_MSP 11000] 0315 Dyn 11 11 114 412 4274809937 438 1583 036 131 3 [LBA-049_MSP 11000] 301 [LBA-049_LSP 04200] 01 Dyn 11 11 145 373 4001924537 17545 45133 145 373 4 [LBA-050_MSP 11000] 401 [LBA-050_LSP 04000] 02 Dyn 11 11 13 378 3997299088 7865 22869 065 189 5 [LBA-070_MSP 11000] 501 [LBA-070_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 6 [LBA-093_MSP 11000] 601 [LBA-093_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 7 [LBA-098_MAP 11000] 701 [LBA-098_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 8 [LBA-053_MSP 11000] 801 [LBA-053_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668

Belastningar

P (MW) Q (Mvar) Antal kunder (st)

LBA-097 00108 00044 6LBA-049 00497 0025 14LBA-050 00587 00232 15LBA-070 00356 00103 7LBA-093 00061 00029 2LBA-098 00127 00036 7LBA-053 00299 00063 9

Totalt 02035 00757 60

Bilaga 7 Resultaten fraringn det verkliga elnaumltet

Bilaga 7 forts

Laumlngd LBA (km) 667 Avskrivningstid led (aringr) 40 Avskrivningstid ledning (aringr) 60Antal kunder (st) 60

Luftledning (blank) Luftledning (belagd) KabelUtan reservkraft Med reservkraft Utan reservkraft Med reservkraft Utan reservkraft Med reservkraft Luft 20aringr+ kabel 40 aringr

Fasta kostnader

Investeringskostnad per km (krkm) (mellanspaumlnningsnaumltet) 173000 173000 205000 205000 250000 250000 250000Total investeringskostnad (kr) 1153910 1153910 1367350 1367350 1667500 1667500 1667500Kapitalkostnad 8 92313 92313 109388 109388 133400 133400 133400Aringrlig kostnad (kr) 31156 31156 36918 36918 45023 45023 30015

Underharingllskostnad (kraringr) 230782 230782 27347 27347 3335 3335 9916

Summa fast aringrlig kostnad (kraringr) 54234 54234 64265 64265 48358 48358 39931

Roumlrliga kostnader Avbrottsfrekvens (antal fel(100 km aringr)) 2 2 1333333333 1333333333 06 06 1066666667

F 12 (felfrekvens efter 12 timmar) 0000162 0000162 0000162 0000162F 24 (felfrekvens efter 24 timmar) 0000083 0000083 0000083 0000083F 48 (felfrekvens efter 48 timmar) 0000000 0000000 0000000 0000000F 72 (felfrekvens efter 72 timmar) 0000000 0000000 0000000 0000000

Avbrottsersaumlttning efter 12 timmar (krkund) 800 800 800 800Avbrottsersaumlttning efter 24 timmar (krkund) 1765 1765 1765 1765Avbrottsersaumlttning efter 48 timmar (krkund) 2719 2719 2719 2719Avbrottsersaumlttning efter 72 timmar (krkund) 4007 4007 4007 4007

Driftskostnad reservelverktimme och kund (krh) 625 625 625 625Fast kostnad elverk (transport osv) (krkund) 1320 1320 1320 1320

Drift timmar felkategori F 12 (h) 15 15 15 15Drift timmar felkategori F 24 (h) 36 36 36 36Drift timmar felkategori F 48 (h) 60 60 60 60Drift timmar felkategori F 72 (h) 100 100 100 100

Antalet fel per aringr som oumlverstiger 12 h i LBA-fack 4 (staringr) 000003 000002 000001Avbrottskostnad (kraringr) 221 531 148 354 066 223 283

Summa kostnader per aringr (kraringr) 5423598 5423908 6426693 6426899 4835816 4835973 3993390

Bilaga 8 Ekonomi

Bilaga 8 forts

DARWin driftstoumlrningsstatistik 2004 Svensk energi

12 kV 24 kV SummaSumma (75)Totalt antal drabbade kunder lt 3 min (st) 2640403 1011406 3651809 2738857Totalt antal fel lt 3 min (st) 2827 13923 16750

Totalt antal drabbade kunder 12 - lt 24 h (st) 383 61 444Totalt antal drabbade kunder gt 24 h (st) 200 28 228

Andel drabbade kunder 12 - lt 24 h 162E-04Andel drabbade kunder gt 24 h 832E-05

Andel drabbade kunder 12 - lt 24 h () 00122Andel drabbade kunder gt 24 h () 00062

Antal drabbade kunder per MSP fel lt 3minl (st) 21802

Bilaga 9 ABBs standardtransformatorer

38

5 Nybyggnation av jordkabelanlaumlggning utan anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

6 Nybyggnation av jordkabelanlaumlggning med anvaumlndning av reservkraft vid ett oplanerat elavbrott

7 Befintlig avskriven luftledning staringr kvar 20 aringr foumlr att sedan ersaumlttas med jordkabel I detta fall foumlrlaumlngs avskrivningstiden med 20 aringr i foumlrharingllande till de sex tidigare fallen Reservkraft anvaumlnds vid oplanerade elavbrott under hela perioden

Tabell 91 Kostnadsjaumlmfoumlrelse Fasta kostnader

(kraringr)

Roumlrliga kostnader

(kraringr)

Summa kostnader

(kraringr)

Fall 1 54 200 2 54 202 Fall 2 54 200 5 54 205 Fall 3 64 300 2 64 302 Fall 4 64 300 4 64 304 Fall 5 48 400 1 48 401 Fall 6 48 400 2 48 402 Fall 7 39 900 3 39 903 Som kan ses i tabell 91 ovan aumlr de fasta kostnaderna avsevaumlrt mycket stoumlrre aumln de roumlrliga Anledningen till detta aumlr att andelen elavbrott som oumlverstiger 12 timmar aumlr utslaget paring 75 procent av alla elavbrott vilka daring blir vaumlldigt faring och orsakar daumlrmed smaring kostnader totalt sett Som kan ses i den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen aumlr det i dagslaumlget inte loumlnsamt i naringgot av fallen att anvaumlnda reservkraft vid oplanerade elavbrott Det ska dock poaumlngteras att efter 1 januari 2011 aumlr det inte laumlngre tillaringtet att oplanerade elavbrott oumlverstiger 24 timmar Landets naumltaumlgare kommer daring inte kunna jaumlmfoumlra kostnader foumlr t ex reservkraft med kostnader foumlr avbrottsersaumlttning De kommer istaumlllet att bli tvungna att hitta loumlsningar som undviker dessa laringngvariga elavbrott Reservkraft i mellanspaumlnningsnaumlt erbjuder en saringdan loumlsning Som kan ses i denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse aumlr det mest loumlnsamt att laringta befintlig avskriven luftledning staring kvar 20 aringr som sedan ersaumltts med kabel foumlljt av att direkt ersaumltta samma luftledning med kabel Baringda dessa alternativ foumlrutsaumltter att ledningen aumlr framdragen saring att det paring ett enkelt saumltt garingr att foumlrlaumlgga kabeln i marken Om inte saring aumlr fallet kommer detta kostnadsbilden se annorlunda ut Med denna ekonomiska jaumlmfoumlrelse kan det till sist konstateras att det kommer bli dyrare att ansluta reservkraft till de kunder som drabbas av elavbrott laumlngre aumln 12 timmar aumln att betala ut avbrottsersaumlttning fram t o m 1 januari 2011 foumlr exemplet LBA fack 4

39

10 Slutsatser

101 Slutsatser

Innan ett mobilt reservkraftverk ansluts till ett lansbyggdselnaumlt aumlr det viktigt att kaumlnna till hur stor den reaktiva genereringen fraringn det aktuella elnaumltet aumlr Hur stort det reaktiva bidraget aumlr beror paring hur stor den kapacitiva genereringen aumlr i elnaumltet Denna aumlr framfoumlrallt beroende av kabelnaumltets laumlngd desto laumlngre ju stoumlrre blir den kapacitiva genereringen Skillnaden mellan luftledning och kabel aumlr i dessa sammanhang stora och det maringste tas i beaktande innan ett mobilt reservkraftverk ansluts En kabel genererar avsevaumlrt mycket mer reaktiv effekt aumln en luftledning oavsett om luftledningen aumlr isolerad eller inte Problemet som kan uppstaring i ett kabelnaumlt aumlr att kablarna genererar mer reaktiv effekt aumln vad de anslutna kunderna foumlrbrukar Detta aumlr inget problem saring laumlnge det finns ett oumlverliggande elnaumlt som kan ta hand om det reaktiva oumlverskottet Naumlr det oumlverliggande naumltet kopplas bort och ett mobilt reservkraftverk ansluts maringste detta ensamt kunna ta hand om ett eventuellt reaktivt oumlverskott Reservkraftverk som klarar att absorbera reaktiv effekt finns inte paring marknaden i dag Daumlrmed kommer inte ett mobilt reservkraftverk att kunna anslutas till ett elnaumlt som genererar mer reaktiv effekt aumln vad de anslutna kunderna foumlrbrukar Denna risk finns enbart i kablade elnaumlt daumlr oumlverfoumlringsstraumlckan aumlr laringng och lasten relativt laringg Det aumlr svaringrt att ange naringgon generell laumlngdbegraumlnsning men aumlr lasten saring laringg som 50 kW med effektfaktorn 085 kommer den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan vara mindre aumln tre kilometer Enligt den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen som aumlr gjord i rapporten kan det konstateras att det i-dagslaumlget aldrig aumlr loumlnsamt att ansluta reservkraftverk vid ett elavbrott i LBA fack 4 Anledning till detta aumlr att den avbrottsersaumlttningen som kunder har raumltt till som varit drabbade av ett elavbrott laumlngre aumln 12 timmar aumlr laumlgre aumln den kostnad som uppstaringr daring mobila reservelverk ansluts i vaumlntan paring att felet ska bli aringtgaumlrdat Fraringn och med den 1 januari 2011 kommer det dock inte vara tillaringtet att oplanerade elavbrott aumlr laumlngre aumln 24 timmar vilket goumlr att naumltaumlgarna senast vid denna tidpunkt maringste se till att dessa laringngvariga elavbrott undviks Detta goumlr att oumlverfoumlring av mobilreservkraft i mellanspaumlnningsnaumltet kan komma bli en intressant och anvaumlndbar teknik de naumlrmsta aringren foumlr landets alla naumltaumlgare Sammanfattningsvis kan slutsatserna sammanfattas i ett antal punkter

bull Laringnga kabellaumlngder tillsammans med relativt smaring effektuttag kan generera ett oumlverskott av reaktiv effekt

bull Det finns idag inget reservkraftverk paring marknaden som kan absorbera reaktiv effekt vilket kan komma att begraumlnsa den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan

bull Fram till och med den 1 januari 2011 aumlr det troligen inte loumlnsamt att ansluta reservkraft vid ett elavbrott

bull Fraringn och med den 1 januari 2011 kommer det inte laumlngre vara tillaringtet att oplanerade elavbrott oumlverstiger 24 timmar

40

bull Oumlverfoumlring av reservkraft i mellanspaumlnningsnaumltet kan komma bli en intressant och anvaumlndbar teknik i farmtiden

102 Fortsatt arbete

I denna rapport har det foumlrutsatts att selektiviteten och utloumlsningsvillkor i elnaumlten fungerar paring avsett vis Fortsatta studier inom detta omraringde kan vara att laumlgga in fel paring olika platser i det elnaumltet som ansluts till ett mobilt reservkraftsaggregat och paring saring vis kontrollera att utloumlsningsvillkor och selektivitet fungerar paring ett tillfredstaumlllande sett I denna rapport aumlr grundtanken att ett enda mobilt reservkraftverk ska foumlrsoumlrja en mindre grupp naumltstationer vid ett elavbrott En intressant utveckling skulle vara att titta paring hur olika kraftslag som t ex mobil reservkraft tillsammans med smaringskalig vindkraft skulle kunna samverka En samverkan mellan olika kraftslag skulle med stor sannolikhet skapa nya foumlrutsaumlttningar foumlr smaringskalig ouml-drift Ytterligare fraringgestaumlllningar som skulle behoumlva utredas aumlr hur elkvaliteacuten paringverkas i ett ouml-driftsnaumlt Haumlr skulle det vara intressant att se hur olika typer av kraftkaumlllor enskilt paringverkar elkvaliteacuten samt hur flera kraftkaumlllor som samverkar paringverkar elkvaliteacuten Naumlr mobila reservelverk ansluts i en naumltstation foumlr t ex underharingllsaringtgaumlrder goumlrs detta i princip uteslutande genom att spaumlnningen bryts under in- och urkopplingstiden Detta genererar tvaring planerade elavbrott som maringste aviseras till alla beroumlrda kunder Dessa planerade elavbrott skulle kunna undvikas om en fasningsutrustning anvaumlnts vid inkopplingen Paring detta saumltt skulle landets alla naumltaumlgare paring ett enkelt saumltt kunna goumlra t ex underharingllaringtgaumlrder utan att naringgra kunder behoumlver drabbas av elavbrott Detta aumlr ett omraringde som kaumlnns viktigt och borde utredas Vad som aumlven aumlr av intresse foumlr framtiden aumlr att ta fram riktlinjer foumlr hur mobil reservkraft i mellanspaumlnningsnaumlt ska hanteras Naringgon form av regelverk som branschen kan ta till sig och arbeta efter hade underlaumlttat anvaumlndandet inom detta omraringde

41

11 Referenser [1] Alfredsson Alf Cronqvist Anders (1996) ElkrafthandbokenElmaskiner [2] Andersson Leif Blomqvist Hans (1997) Elkraftsystem del 1 [3] Birkouml Thomas (2005) bilder paring olika typer av luftledning

httpwwwsofnetorgindexasplev=2593amptyp=1 adressen kontrollerad 2006-07-10

[4] Elektroskandia (2006) Bild paring en 3-ledare mellanspaumlnnings kabel

httpwwwelektroskandiasecatalogaspxcid=70amphid=969ampuid=4710amppid=21518pnlPDetails adressen kontrollerad 2006-07-10

[5] Elforsk (1995) EBR Mobila Reservkraftverk utgiven av Elforsk [6] Eliasson Christer (2006) EON Elnaumlt Sverige AB Lokalnaumltsplanerare

personligt samtal 2006-06-28 [7] Energimarknadsinspektionen (2006) Naumltanslutningar och avgifter

httpwwwenergimarknadsinspektionensetemplatesPage____44aspx adressen kontrollerad 2006-07-11

[8] Energimyndigheten (2005) Utveckling av naumltpriser 1 jan 1997 - 1 jan 2005

Publikationen tillgaumlnglig paring httpwwwstemseWEBSTEMEx01SwensfPageGenerator01OpenAgentampSearchType=2ampAll=True adressen kontrollerad 2006-08-02

[9] GENETECH (2006) Bild paring reservelverk

httpwwwgenetechseseprodmobilahtml adressen kontrollerad 2006-08-01

[10] Hagelin Carl-Goumlran (2006) ABB Reservkraft Vaumlsterarings personligt samtal

2006-07-25 [11] Hjalmar Peter (2005) Utredning om mobil reservkraft EON Elnaumlt

NUT-050524-021

42

[12] Johansson Jonas (2006) PhD Student IEA Lunds Tekniska Houmlgskola personligt samtal 2006-11-09

[13] Kristiansson Gert (2006) delprocessledare foumlr anlaumlggningsprojekt paring EON

Elnaumlt [14] Krynell Julius (2006) Reservkraftsansvarig EON Elnaumlt Sverige AB

personligt samtal 2006-08-11 [15] Lindahl Sture (2006) Professor IEA Lunds Tekniska Houmlgskola personligt

samtal 2006-11-09 [16] Melin Ulf (2006) EON Elnaumlt Sverige AB Kundansvarig paring

marknadsenheten personligt samtal 2006-08-18 [17] Onninens produktkatalog 2006) finns tillgaumlnglig paring

httpwwwonninensedownload184218cb10a83f43c2780001132Flik_2_Elnatsmaterielpdf adress kontrollerad 2006-08-15

[18] Petterson Aringke- Blomqvist Hans (1986) Elkraft teknisk handbok del 1

Allmaumln del [19] Regeringskansliet (2006) Nya regler om leveranssaumlkra elnaumlt

httpwwwregeringensesbd108a57260 adress kontrollerad 2006-06-08 [20] Roos Fredrik (2005) lic-avhandling Electricity Supply Reliability [21] Samuelsson Olof (2006) Docent IEA Lunds Tekniska Houmlgskola personligt

samtal 2006-08-23 [22] SCB (2002) Energiundersoumlkning foumlr jordbruket avseende 2002

httpw36scbsestatistikOVOV0020_dokumentEnergiundersokning_2002doc adress kontrollerad 2006-07-04

[23] Siemens PTI (2006) Information om PSSE

httpwwwpti-uscomptisoftwarepsseindexcfm adressen kontrollerad 2006-07-20

43

[24] Statens energimyndighet (2005) Erfarenheter efter Gudrun - Reservkraft prioritering och ouml-drift med reservkraft ER 200532 Publikationen finns tillgaumlnglig paring httpwwwstemseWEBSTEMEx01SwensfPageGenerator01OpenAgentampSearchType=2ampFuncParm1=11ampFuncParm2=1ampSearchString=gudrunampSearchStringFromDate=ampSearchStringToDate=ampAll=True adressen kontrollerad 2006-08-02

[25] Stenborg Bertil (1997) Elkraftsystem del 1 [26] Svenska Kraftnaumlt (2005a) Svenska Kraftnaumlts verksamhet

httpwwwsvksewebPageaspxid=2221 adress kontrollerad 2006-06-07 [27] Svenska Kraftnaumlt (2005b) Svenska Kraftnaumlts aringrsredovisning 2005

httpwwwsvksewebPageaspxid=5242 adress kontrollerad 2006-08-11

44

12 Appendix Bilaga 1 Eon elnaumlts indelning av olika kundkategorier med avseende paring Velanderkonstanter och effektfaktor Bilaga 2 Matlabkod som anvaumlnts till raumlkneexemplet vid jaumlmfoumlrelsen mellan luftledning och kabel Bilaga 3 Beraumlkning av inparametrar till PSSE foumlr det generella naumltet Bilaga 4 Geografiskt karta oumlver LBA fack 4 haumlmtade fraringn Facilplus Bilaga 5 Normalkopplingsschema LBA fack 4 Bilaga 6 Beraumlkning av inparametrar till PSSE foumlr det verkliga naumltet Bilaga 7 Resultaten fraringn beroumlkningen i det verkliga naumltet visat i en schemarisk bild Bilaga 8 Beraumlkningar gjorda foumlr den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen Bilaga 9 Tabell oumlver ABBs standardtransformatorer

V elander-konstant k1

V elander-kons tant k2

Foumlrbruknings-staumllletyp

U ppvaumlrm nings-kod

T ext D C O N ST1 D C O N ST2

C O SFI

B lank t O ALLM AumlN KU R VA 0000286 00133 09Industri ED M IN D R E IN DU STR IER M ED ELVAumlR M E 0000368 00497 092Industri EVL M IN D R E IN DU STR IER M ED ELVAumlR M E 0000368 00497 092Industri O M IN D R E IN DU STR IER U TAN ELVAumlR M E 000029 01017 085Industri U E M IN D R E IN DU STR IER U TAN ELVAumlR M E 000029 01017 085Industri VPA M IN D R E IN DU STR IER U TAN ELVAumlR M E 000029 01017 085Industri VPE M IN D R E IN DU STR IER M ED ELVAumlR M E 0000368 00497 092JO R D BR U K ED LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K EO LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K EVL LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K O LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K U E LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K VPA LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K VPE LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K VPJ LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09LG H M EO FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097LG H M U E FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093SH ED D IR EKTEL AumlLD R E AumlN ELAK 0000308 00111 098SH EO D IR EKTEL ELAK 0000408 00126 098SH EVL ELPAN N A KO N VER TER IN G 0000319 00187 096SH U E T YPKU R VO R R EN H U SH AringLLSEL 0000286 00133 09SH VPA VAumlR M EPU M P -FR AringN LU FT (V ID LAringG A T EM P N YT TJAS EJ ELVAumlR M E) 0000384 00164 093SH VPE VAumlR M EPU M P -U TELU FT M ED ELV (V ID LAringG A TEM P N YTT JAS ELVAumlR M E) 0000536 00161 097SH VPJ VAumlR M EPU M P - YTJO R D (O M VP EJ KLAR AR VAumlR M EN N YT TJAS EJ ELVAumlR M E) 0000314 00144 093Ouml VR ED O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - M ED ELVAumlR M E 0000402 00286 096Ouml VR EVL O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09Ouml VR O O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09Ouml VR U E O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09Ouml VR VPA O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09FAST Blank t ALLM AumlN KU R VA 0000286 00133 09FAST ED FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097FAST EO FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097FAST EVL FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097FAST O FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST O FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST U E FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST VPA FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST VPE FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097

I SAP IS-U

Bilaga 1 Indelning av kundkategorier

Bilaga 1 forts Velander-konstant k1

Velander-konstant k2

Foumlrbruknings-staumllletyp

Uppvaumlrmnings-kod

Text DCONST1 DCONST2

COSFI

FAST VPJ FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093KOLL Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09KOLL ED FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL EO FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL EVL FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL UE FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093KOLL VPA FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093KOLL VPE FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL VPJ FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093GBEL Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09OMAumlT Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09MAST Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09TILLF Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09TILLF ED DIREKTEL AumlLDRE AumlN ELAK 0000308 00111 098TILLF EO ELPANNA KONVERTERING 0000319 00187 096TILLF EVL ELPANNA KONVERTERING 0000319 00187 096TILLF O TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF UE TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF VPA TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF VPE TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF VPJ TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09HAND ED KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND EO KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND EVL KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND O KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND UE KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND VPA KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND VPE KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND VPJ KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09FH ED SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH EO SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH EVL SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH O SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH UE SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH VPA SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH VPE SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH VPJ SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098

I SAP IS-U

Bilaga 2 Matlabkod kabel u=11000 Langd=10 area=95 L=031 induktans [mHkm] fi=318 cos fi=085 ra=28264 resistiviteten i msp-kablen (AL) [ohmmm^2km] C=03310^-6kapacitansen i en 95mm^2 12 kV kabel Ericssons kabelhandbok R=(raarea)Langd ledar resistansen i punkten [ohm] Ericssons kabelhandbok XL=2pi50L10^-3Langd induktiva reaktansen i punkten [ohmkm] Ericssons kabelhandbok Qc2=2pi50(C2)u^2Langd kapacitansen som skapas i halva msp-kabeln [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 30 P=(5010^3) Aktivt effekt i punkten 5 [W] S=Pcos((fipi)180)skenbar effekt i punkten 5 [VA] Q=(S^2-P^2)^(12)reaktiv effekt i punkten 5 [VAr] Pf=R(Pu)^2+R((Q-Qc2)u)^2 Foumlrlust av aktiv effekt i hsp-kabel [W] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 31 Qf=XL(Pu)^2+XL((Q-Qc2)u)^2-(2Qc2) Foumlrlust av reaktiv effekt i msp-kabel [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 33 QnettoKabel=Q+Qf Luftledning Lluft=1085 XLluft=2pi50Lluft10^-3Langd Cluft=000910^-6 Qc2luft=2pi50(Cluft2)u^2Langd kapcitansen som skapas i halva hsp-luftledningen [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 30 PfLuft=R(Pu)^2+R((Q-Qc2luft)u)^2 Foumlrlust av aktiv effekt i hsp-kabel [W] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 31 QfLuft=XLluft(Pu)^2+XLluft((Q-Qc2luft)u)^2-(2Qc2luft) Foumlrlust av reaktiv effekt i hsp-kabel [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 33 QnettoLuft=Q+QfLuft

Ubas (kV) 11Sbas (MVA) 10

Kabel AXKJ 39525

Laumlngd=2 km Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 2 064 031 0194779 00000003 00001885 00528926 00160974 00022808

Laumlngd=4 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 4 128 031 0389557 00000003 0000377 01057851 00321948 00045616

Laumlngd=6 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 6 192 031 0584336 00000003 00005655 01586777 00482923 00068424

Laumlngd=8 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 8 256 031 0779115 00000003 0000754 02115702 00643897 00091232

Laumlngd=10 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 10 32 031 0973894 00000003 00009425 02644628 00804871 0011404

Luftledning FeAl 99

Laumlngd=2 km Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 2 0672 1126 0707487 61E-09 3833E-06 00555372 005847 4638E-05

Laumlngd=4 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 4 1344 1126 1414973 61E-09 7665E-06 01110744 01169399 9275E-05

Laumlngd=6 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 6 2016 1126 212246 61E-09 115E-05 01666116 01754099 00001391

Laumlngd=8 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 8 2688 1126 2829947 61E-09 1533E-05 02221488 02338799 00001855

Laumlngd=10 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 10 336 1126 3537433 61E-09 1916E-05 0277686 02923499 00002319

Bilaga 3 Generellt naumlt

Bilaga 3 forts

Transformatorer

Maumlrkeffekt (MVA) Kopplingsart Maumlrksp (kV) er () ex () ez () R (ohm) X (ohm) R (pu) X (pu)

1 [MATSTAT_LSP04200] 2 [MATSTAT_MSP11000] 08 Dyn 11 11 0 52 52 0 7865 0 0653 [MOTSTAT_MSP11000] 4 [MOTSTAT_LSP04200] 02 Dyn 11 11 0 38 38 0 2299 0 19

Belastningar

P (MW) Q (Mvar) (effekfaktor = 085) Detta aumlr baumlsta scenario005 003101 0062015 0093

Bilaga 4 Geografisk karta oumlver LBA fack 4 haumlmtad fraringn Facilplus

Naumltstationer kopplade till mobilt reservkraftverk

500 m

Foumlrdelningsstation (LBA)

Placering och anslutning av mobilt reservelverk

Bilaga 5 Normalkopplingsschema LBA fack 4

Bilaga 6 Verkligt naumlt

Ubas (kV) 11Sbas (MVA) 10

Ledningar (kabel) En-ledare triangel

Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [LBA-097_MSP 11000] 3 [LBA-049_MSP 11000] AXCEL 39525 202 06464 031 01967265 00000003 0000190381 00534215 00162584 0002303604 3 [LBA-049_MSP 11000] 4 [LBA-050_MSP 11000] AXCEL 39525 183 05856 031 01782226 00000003 0000172473 00483967 00147291 0002086929 4 [LBA-050_MSP 11000] 5 [LBA-070_MSP 11000] AXCEL 32510 076 0912 038 00907292 000000019 453646E-05 00753719 00074983 0000548912 5 [LBA-070_MSP 11000] 6 [LBA-093_MSP 11000] AXCEL 15016 0745 0477545 041 00959599 000000023 538312E-05 00394665 00079306 0000651357 6 [LBA-093_MSP 11000] 7 [LBA-098_MAP 11000] AXCEL 32510 076 0912 038 00907292 000000019 453646E-05 00753719 00074983 0000548912 7 [LBA-098_MAP 11000] 8 [LBA-053_MSP 11000] AXCEL 32510 066 0792 038 00787911 000000019 393956E-05 00654545 00065117 0000476686

6775

LBA -Fack 4 Luftledning

Ledningar (Luftldning) Fasplacering horisontell

Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu) 2 [LBA-097_MSP 11000] 3 [LBA-049_MSP 11000] FeAl 99 202 067872 1126 07145615 61E-09 387107E-06 00560926 00590547 4684E-05 3 [LBA-049_MSP 11000] 4 [LBA-050_MSP 11000] FeAl 99 183 061488 1126 06473503 61E-09 350696E-06 00508165 00535 424342E-05 4 [LBA-050_MSP 11000] 5 [LBA-070_MSP 11000] FeAl 31 076 08132 1173 02800667 61E-09 145644E-06 00672066 0023146 17623E-05 5 [LBA-070_MSP 11000] 6 [LBA-093_MSP 11000] FeAl 49 0745 049915 1173 02745391 61E-09 14277E-06 00412521 00226892 172751E-05 6 [LBA-093_MSP 11000] 7 [LBA-098_MAP 11000] FeAl 31 076 08132 1173 02800667 61E-09 145644E-06 00672066 0023146 17623E-05 7 [LBA-098_MAP 11000] 8 [LBA-053_MSP 11000] FeAl 31 066 07062 1173 02432158 61E-09 126481E-06 00583636 00201005 153041E-05

6775

Bilaga 6 forts

Transformatorer

Maumlrkeffekt (MVA) Kopplingsart Maumlrksp (kV) er () ex () ez () R (ohm) X (ohm) R (pu) X (pu)

1 [LBA-097_LSP 04200] 2 [LBA-097_MSP 11000] 0315 Dyn 11 11 114 412 4274809937 438 1583 036 131 3 [LBA-049_MSP 11000] 301 [LBA-049_LSP 04200] 01 Dyn 11 11 145 373 4001924537 17545 45133 145 373 4 [LBA-050_MSP 11000] 401 [LBA-050_LSP 04000] 02 Dyn 11 11 13 378 3997299088 7865 22869 065 189 5 [LBA-070_MSP 11000] 501 [LBA-070_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 6 [LBA-093_MSP 11000] 601 [LBA-093_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 7 [LBA-098_MAP 11000] 701 [LBA-098_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 8 [LBA-053_MSP 11000] 801 [LBA-053_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668

Belastningar

P (MW) Q (Mvar) Antal kunder (st)

LBA-097 00108 00044 6LBA-049 00497 0025 14LBA-050 00587 00232 15LBA-070 00356 00103 7LBA-093 00061 00029 2LBA-098 00127 00036 7LBA-053 00299 00063 9

Totalt 02035 00757 60

Bilaga 7 Resultaten fraringn det verkliga elnaumltet

Bilaga 7 forts

Laumlngd LBA (km) 667 Avskrivningstid led (aringr) 40 Avskrivningstid ledning (aringr) 60Antal kunder (st) 60

Luftledning (blank) Luftledning (belagd) KabelUtan reservkraft Med reservkraft Utan reservkraft Med reservkraft Utan reservkraft Med reservkraft Luft 20aringr+ kabel 40 aringr

Fasta kostnader

Investeringskostnad per km (krkm) (mellanspaumlnningsnaumltet) 173000 173000 205000 205000 250000 250000 250000Total investeringskostnad (kr) 1153910 1153910 1367350 1367350 1667500 1667500 1667500Kapitalkostnad 8 92313 92313 109388 109388 133400 133400 133400Aringrlig kostnad (kr) 31156 31156 36918 36918 45023 45023 30015

Underharingllskostnad (kraringr) 230782 230782 27347 27347 3335 3335 9916

Summa fast aringrlig kostnad (kraringr) 54234 54234 64265 64265 48358 48358 39931

Roumlrliga kostnader Avbrottsfrekvens (antal fel(100 km aringr)) 2 2 1333333333 1333333333 06 06 1066666667

F 12 (felfrekvens efter 12 timmar) 0000162 0000162 0000162 0000162F 24 (felfrekvens efter 24 timmar) 0000083 0000083 0000083 0000083F 48 (felfrekvens efter 48 timmar) 0000000 0000000 0000000 0000000F 72 (felfrekvens efter 72 timmar) 0000000 0000000 0000000 0000000

Avbrottsersaumlttning efter 12 timmar (krkund) 800 800 800 800Avbrottsersaumlttning efter 24 timmar (krkund) 1765 1765 1765 1765Avbrottsersaumlttning efter 48 timmar (krkund) 2719 2719 2719 2719Avbrottsersaumlttning efter 72 timmar (krkund) 4007 4007 4007 4007

Driftskostnad reservelverktimme och kund (krh) 625 625 625 625Fast kostnad elverk (transport osv) (krkund) 1320 1320 1320 1320

Drift timmar felkategori F 12 (h) 15 15 15 15Drift timmar felkategori F 24 (h) 36 36 36 36Drift timmar felkategori F 48 (h) 60 60 60 60Drift timmar felkategori F 72 (h) 100 100 100 100

Antalet fel per aringr som oumlverstiger 12 h i LBA-fack 4 (staringr) 000003 000002 000001Avbrottskostnad (kraringr) 221 531 148 354 066 223 283

Summa kostnader per aringr (kraringr) 5423598 5423908 6426693 6426899 4835816 4835973 3993390

Bilaga 8 Ekonomi

Bilaga 8 forts

DARWin driftstoumlrningsstatistik 2004 Svensk energi

12 kV 24 kV SummaSumma (75)Totalt antal drabbade kunder lt 3 min (st) 2640403 1011406 3651809 2738857Totalt antal fel lt 3 min (st) 2827 13923 16750

Totalt antal drabbade kunder 12 - lt 24 h (st) 383 61 444Totalt antal drabbade kunder gt 24 h (st) 200 28 228

Andel drabbade kunder 12 - lt 24 h 162E-04Andel drabbade kunder gt 24 h 832E-05

Andel drabbade kunder 12 - lt 24 h () 00122Andel drabbade kunder gt 24 h () 00062

Antal drabbade kunder per MSP fel lt 3minl (st) 21802

Bilaga 9 ABBs standardtransformatorer

39

10 Slutsatser

101 Slutsatser

Innan ett mobilt reservkraftverk ansluts till ett lansbyggdselnaumlt aumlr det viktigt att kaumlnna till hur stor den reaktiva genereringen fraringn det aktuella elnaumltet aumlr Hur stort det reaktiva bidraget aumlr beror paring hur stor den kapacitiva genereringen aumlr i elnaumltet Denna aumlr framfoumlrallt beroende av kabelnaumltets laumlngd desto laumlngre ju stoumlrre blir den kapacitiva genereringen Skillnaden mellan luftledning och kabel aumlr i dessa sammanhang stora och det maringste tas i beaktande innan ett mobilt reservkraftverk ansluts En kabel genererar avsevaumlrt mycket mer reaktiv effekt aumln en luftledning oavsett om luftledningen aumlr isolerad eller inte Problemet som kan uppstaring i ett kabelnaumlt aumlr att kablarna genererar mer reaktiv effekt aumln vad de anslutna kunderna foumlrbrukar Detta aumlr inget problem saring laumlnge det finns ett oumlverliggande elnaumlt som kan ta hand om det reaktiva oumlverskottet Naumlr det oumlverliggande naumltet kopplas bort och ett mobilt reservkraftverk ansluts maringste detta ensamt kunna ta hand om ett eventuellt reaktivt oumlverskott Reservkraftverk som klarar att absorbera reaktiv effekt finns inte paring marknaden i dag Daumlrmed kommer inte ett mobilt reservkraftverk att kunna anslutas till ett elnaumlt som genererar mer reaktiv effekt aumln vad de anslutna kunderna foumlrbrukar Denna risk finns enbart i kablade elnaumlt daumlr oumlverfoumlringsstraumlckan aumlr laringng och lasten relativt laringg Det aumlr svaringrt att ange naringgon generell laumlngdbegraumlnsning men aumlr lasten saring laringg som 50 kW med effektfaktorn 085 kommer den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan vara mindre aumln tre kilometer Enligt den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen som aumlr gjord i rapporten kan det konstateras att det i-dagslaumlget aldrig aumlr loumlnsamt att ansluta reservkraftverk vid ett elavbrott i LBA fack 4 Anledning till detta aumlr att den avbrottsersaumlttningen som kunder har raumltt till som varit drabbade av ett elavbrott laumlngre aumln 12 timmar aumlr laumlgre aumln den kostnad som uppstaringr daring mobila reservelverk ansluts i vaumlntan paring att felet ska bli aringtgaumlrdat Fraringn och med den 1 januari 2011 kommer det dock inte vara tillaringtet att oplanerade elavbrott aumlr laumlngre aumln 24 timmar vilket goumlr att naumltaumlgarna senast vid denna tidpunkt maringste se till att dessa laringngvariga elavbrott undviks Detta goumlr att oumlverfoumlring av mobilreservkraft i mellanspaumlnningsnaumltet kan komma bli en intressant och anvaumlndbar teknik de naumlrmsta aringren foumlr landets alla naumltaumlgare Sammanfattningsvis kan slutsatserna sammanfattas i ett antal punkter

bull Laringnga kabellaumlngder tillsammans med relativt smaring effektuttag kan generera ett oumlverskott av reaktiv effekt

bull Det finns idag inget reservkraftverk paring marknaden som kan absorbera reaktiv effekt vilket kan komma att begraumlnsa den moumljliga oumlverfoumlringsstraumlckan

bull Fram till och med den 1 januari 2011 aumlr det troligen inte loumlnsamt att ansluta reservkraft vid ett elavbrott

bull Fraringn och med den 1 januari 2011 kommer det inte laumlngre vara tillaringtet att oplanerade elavbrott oumlverstiger 24 timmar

40

bull Oumlverfoumlring av reservkraft i mellanspaumlnningsnaumltet kan komma bli en intressant och anvaumlndbar teknik i farmtiden

102 Fortsatt arbete

I denna rapport har det foumlrutsatts att selektiviteten och utloumlsningsvillkor i elnaumlten fungerar paring avsett vis Fortsatta studier inom detta omraringde kan vara att laumlgga in fel paring olika platser i det elnaumltet som ansluts till ett mobilt reservkraftsaggregat och paring saring vis kontrollera att utloumlsningsvillkor och selektivitet fungerar paring ett tillfredstaumlllande sett I denna rapport aumlr grundtanken att ett enda mobilt reservkraftverk ska foumlrsoumlrja en mindre grupp naumltstationer vid ett elavbrott En intressant utveckling skulle vara att titta paring hur olika kraftslag som t ex mobil reservkraft tillsammans med smaringskalig vindkraft skulle kunna samverka En samverkan mellan olika kraftslag skulle med stor sannolikhet skapa nya foumlrutsaumlttningar foumlr smaringskalig ouml-drift Ytterligare fraringgestaumlllningar som skulle behoumlva utredas aumlr hur elkvaliteacuten paringverkas i ett ouml-driftsnaumlt Haumlr skulle det vara intressant att se hur olika typer av kraftkaumlllor enskilt paringverkar elkvaliteacuten samt hur flera kraftkaumlllor som samverkar paringverkar elkvaliteacuten Naumlr mobila reservelverk ansluts i en naumltstation foumlr t ex underharingllsaringtgaumlrder goumlrs detta i princip uteslutande genom att spaumlnningen bryts under in- och urkopplingstiden Detta genererar tvaring planerade elavbrott som maringste aviseras till alla beroumlrda kunder Dessa planerade elavbrott skulle kunna undvikas om en fasningsutrustning anvaumlnts vid inkopplingen Paring detta saumltt skulle landets alla naumltaumlgare paring ett enkelt saumltt kunna goumlra t ex underharingllaringtgaumlrder utan att naringgra kunder behoumlver drabbas av elavbrott Detta aumlr ett omraringde som kaumlnns viktigt och borde utredas Vad som aumlven aumlr av intresse foumlr framtiden aumlr att ta fram riktlinjer foumlr hur mobil reservkraft i mellanspaumlnningsnaumlt ska hanteras Naringgon form av regelverk som branschen kan ta till sig och arbeta efter hade underlaumlttat anvaumlndandet inom detta omraringde

41

11 Referenser [1] Alfredsson Alf Cronqvist Anders (1996) ElkrafthandbokenElmaskiner [2] Andersson Leif Blomqvist Hans (1997) Elkraftsystem del 1 [3] Birkouml Thomas (2005) bilder paring olika typer av luftledning

httpwwwsofnetorgindexasplev=2593amptyp=1 adressen kontrollerad 2006-07-10

[4] Elektroskandia (2006) Bild paring en 3-ledare mellanspaumlnnings kabel

httpwwwelektroskandiasecatalogaspxcid=70amphid=969ampuid=4710amppid=21518pnlPDetails adressen kontrollerad 2006-07-10

[5] Elforsk (1995) EBR Mobila Reservkraftverk utgiven av Elforsk [6] Eliasson Christer (2006) EON Elnaumlt Sverige AB Lokalnaumltsplanerare

personligt samtal 2006-06-28 [7] Energimarknadsinspektionen (2006) Naumltanslutningar och avgifter

httpwwwenergimarknadsinspektionensetemplatesPage____44aspx adressen kontrollerad 2006-07-11

[8] Energimyndigheten (2005) Utveckling av naumltpriser 1 jan 1997 - 1 jan 2005

Publikationen tillgaumlnglig paring httpwwwstemseWEBSTEMEx01SwensfPageGenerator01OpenAgentampSearchType=2ampAll=True adressen kontrollerad 2006-08-02

[9] GENETECH (2006) Bild paring reservelverk

httpwwwgenetechseseprodmobilahtml adressen kontrollerad 2006-08-01

[10] Hagelin Carl-Goumlran (2006) ABB Reservkraft Vaumlsterarings personligt samtal

2006-07-25 [11] Hjalmar Peter (2005) Utredning om mobil reservkraft EON Elnaumlt

NUT-050524-021

42

[12] Johansson Jonas (2006) PhD Student IEA Lunds Tekniska Houmlgskola personligt samtal 2006-11-09

[13] Kristiansson Gert (2006) delprocessledare foumlr anlaumlggningsprojekt paring EON

Elnaumlt [14] Krynell Julius (2006) Reservkraftsansvarig EON Elnaumlt Sverige AB

personligt samtal 2006-08-11 [15] Lindahl Sture (2006) Professor IEA Lunds Tekniska Houmlgskola personligt

samtal 2006-11-09 [16] Melin Ulf (2006) EON Elnaumlt Sverige AB Kundansvarig paring

marknadsenheten personligt samtal 2006-08-18 [17] Onninens produktkatalog 2006) finns tillgaumlnglig paring

httpwwwonninensedownload184218cb10a83f43c2780001132Flik_2_Elnatsmaterielpdf adress kontrollerad 2006-08-15

[18] Petterson Aringke- Blomqvist Hans (1986) Elkraft teknisk handbok del 1

Allmaumln del [19] Regeringskansliet (2006) Nya regler om leveranssaumlkra elnaumlt

httpwwwregeringensesbd108a57260 adress kontrollerad 2006-06-08 [20] Roos Fredrik (2005) lic-avhandling Electricity Supply Reliability [21] Samuelsson Olof (2006) Docent IEA Lunds Tekniska Houmlgskola personligt

samtal 2006-08-23 [22] SCB (2002) Energiundersoumlkning foumlr jordbruket avseende 2002

httpw36scbsestatistikOVOV0020_dokumentEnergiundersokning_2002doc adress kontrollerad 2006-07-04

[23] Siemens PTI (2006) Information om PSSE

httpwwwpti-uscomptisoftwarepsseindexcfm adressen kontrollerad 2006-07-20

43

[24] Statens energimyndighet (2005) Erfarenheter efter Gudrun - Reservkraft prioritering och ouml-drift med reservkraft ER 200532 Publikationen finns tillgaumlnglig paring httpwwwstemseWEBSTEMEx01SwensfPageGenerator01OpenAgentampSearchType=2ampFuncParm1=11ampFuncParm2=1ampSearchString=gudrunampSearchStringFromDate=ampSearchStringToDate=ampAll=True adressen kontrollerad 2006-08-02

[25] Stenborg Bertil (1997) Elkraftsystem del 1 [26] Svenska Kraftnaumlt (2005a) Svenska Kraftnaumlts verksamhet

httpwwwsvksewebPageaspxid=2221 adress kontrollerad 2006-06-07 [27] Svenska Kraftnaumlt (2005b) Svenska Kraftnaumlts aringrsredovisning 2005

httpwwwsvksewebPageaspxid=5242 adress kontrollerad 2006-08-11

44

12 Appendix Bilaga 1 Eon elnaumlts indelning av olika kundkategorier med avseende paring Velanderkonstanter och effektfaktor Bilaga 2 Matlabkod som anvaumlnts till raumlkneexemplet vid jaumlmfoumlrelsen mellan luftledning och kabel Bilaga 3 Beraumlkning av inparametrar till PSSE foumlr det generella naumltet Bilaga 4 Geografiskt karta oumlver LBA fack 4 haumlmtade fraringn Facilplus Bilaga 5 Normalkopplingsschema LBA fack 4 Bilaga 6 Beraumlkning av inparametrar till PSSE foumlr det verkliga naumltet Bilaga 7 Resultaten fraringn beroumlkningen i det verkliga naumltet visat i en schemarisk bild Bilaga 8 Beraumlkningar gjorda foumlr den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen Bilaga 9 Tabell oumlver ABBs standardtransformatorer

V elander-konstant k1

V elander-kons tant k2

Foumlrbruknings-staumllletyp

U ppvaumlrm nings-kod

T ext D C O N ST1 D C O N ST2

C O SFI

B lank t O ALLM AumlN KU R VA 0000286 00133 09Industri ED M IN D R E IN DU STR IER M ED ELVAumlR M E 0000368 00497 092Industri EVL M IN D R E IN DU STR IER M ED ELVAumlR M E 0000368 00497 092Industri O M IN D R E IN DU STR IER U TAN ELVAumlR M E 000029 01017 085Industri U E M IN D R E IN DU STR IER U TAN ELVAumlR M E 000029 01017 085Industri VPA M IN D R E IN DU STR IER U TAN ELVAumlR M E 000029 01017 085Industri VPE M IN D R E IN DU STR IER M ED ELVAumlR M E 0000368 00497 092JO R D BR U K ED LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K EO LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K EVL LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K O LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K U E LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K VPA LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K VPE LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K VPJ LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09LG H M EO FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097LG H M U E FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093SH ED D IR EKTEL AumlLD R E AumlN ELAK 0000308 00111 098SH EO D IR EKTEL ELAK 0000408 00126 098SH EVL ELPAN N A KO N VER TER IN G 0000319 00187 096SH U E T YPKU R VO R R EN H U SH AringLLSEL 0000286 00133 09SH VPA VAumlR M EPU M P -FR AringN LU FT (V ID LAringG A T EM P N YT TJAS EJ ELVAumlR M E) 0000384 00164 093SH VPE VAumlR M EPU M P -U TELU FT M ED ELV (V ID LAringG A TEM P N YTT JAS ELVAumlR M E) 0000536 00161 097SH VPJ VAumlR M EPU M P - YTJO R D (O M VP EJ KLAR AR VAumlR M EN N YT TJAS EJ ELVAumlR M E) 0000314 00144 093Ouml VR ED O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - M ED ELVAumlR M E 0000402 00286 096Ouml VR EVL O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09Ouml VR O O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09Ouml VR U E O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09Ouml VR VPA O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09FAST Blank t ALLM AumlN KU R VA 0000286 00133 09FAST ED FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097FAST EO FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097FAST EVL FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097FAST O FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST O FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST U E FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST VPA FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST VPE FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097

I SAP IS-U

Bilaga 1 Indelning av kundkategorier

Bilaga 1 forts Velander-konstant k1

Velander-konstant k2

Foumlrbruknings-staumllletyp

Uppvaumlrmnings-kod

Text DCONST1 DCONST2

COSFI

FAST VPJ FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093KOLL Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09KOLL ED FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL EO FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL EVL FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL UE FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093KOLL VPA FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093KOLL VPE FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL VPJ FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093GBEL Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09OMAumlT Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09MAST Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09TILLF Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09TILLF ED DIREKTEL AumlLDRE AumlN ELAK 0000308 00111 098TILLF EO ELPANNA KONVERTERING 0000319 00187 096TILLF EVL ELPANNA KONVERTERING 0000319 00187 096TILLF O TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF UE TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF VPA TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF VPE TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF VPJ TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09HAND ED KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND EO KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND EVL KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND O KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND UE KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND VPA KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND VPE KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND VPJ KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09FH ED SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH EO SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH EVL SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH O SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH UE SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH VPA SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH VPE SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH VPJ SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098

I SAP IS-U

Bilaga 2 Matlabkod kabel u=11000 Langd=10 area=95 L=031 induktans [mHkm] fi=318 cos fi=085 ra=28264 resistiviteten i msp-kablen (AL) [ohmmm^2km] C=03310^-6kapacitansen i en 95mm^2 12 kV kabel Ericssons kabelhandbok R=(raarea)Langd ledar resistansen i punkten [ohm] Ericssons kabelhandbok XL=2pi50L10^-3Langd induktiva reaktansen i punkten [ohmkm] Ericssons kabelhandbok Qc2=2pi50(C2)u^2Langd kapacitansen som skapas i halva msp-kabeln [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 30 P=(5010^3) Aktivt effekt i punkten 5 [W] S=Pcos((fipi)180)skenbar effekt i punkten 5 [VA] Q=(S^2-P^2)^(12)reaktiv effekt i punkten 5 [VAr] Pf=R(Pu)^2+R((Q-Qc2)u)^2 Foumlrlust av aktiv effekt i hsp-kabel [W] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 31 Qf=XL(Pu)^2+XL((Q-Qc2)u)^2-(2Qc2) Foumlrlust av reaktiv effekt i msp-kabel [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 33 QnettoKabel=Q+Qf Luftledning Lluft=1085 XLluft=2pi50Lluft10^-3Langd Cluft=000910^-6 Qc2luft=2pi50(Cluft2)u^2Langd kapcitansen som skapas i halva hsp-luftledningen [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 30 PfLuft=R(Pu)^2+R((Q-Qc2luft)u)^2 Foumlrlust av aktiv effekt i hsp-kabel [W] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 31 QfLuft=XLluft(Pu)^2+XLluft((Q-Qc2luft)u)^2-(2Qc2luft) Foumlrlust av reaktiv effekt i hsp-kabel [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 33 QnettoLuft=Q+QfLuft

Ubas (kV) 11Sbas (MVA) 10

Kabel AXKJ 39525

Laumlngd=2 km Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 2 064 031 0194779 00000003 00001885 00528926 00160974 00022808

Laumlngd=4 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 4 128 031 0389557 00000003 0000377 01057851 00321948 00045616

Laumlngd=6 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 6 192 031 0584336 00000003 00005655 01586777 00482923 00068424

Laumlngd=8 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 8 256 031 0779115 00000003 0000754 02115702 00643897 00091232

Laumlngd=10 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 10 32 031 0973894 00000003 00009425 02644628 00804871 0011404

Luftledning FeAl 99

Laumlngd=2 km Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 2 0672 1126 0707487 61E-09 3833E-06 00555372 005847 4638E-05

Laumlngd=4 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 4 1344 1126 1414973 61E-09 7665E-06 01110744 01169399 9275E-05

Laumlngd=6 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 6 2016 1126 212246 61E-09 115E-05 01666116 01754099 00001391

Laumlngd=8 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 8 2688 1126 2829947 61E-09 1533E-05 02221488 02338799 00001855

Laumlngd=10 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 10 336 1126 3537433 61E-09 1916E-05 0277686 02923499 00002319

Bilaga 3 Generellt naumlt

Bilaga 3 forts

Transformatorer

Maumlrkeffekt (MVA) Kopplingsart Maumlrksp (kV) er () ex () ez () R (ohm) X (ohm) R (pu) X (pu)

1 [MATSTAT_LSP04200] 2 [MATSTAT_MSP11000] 08 Dyn 11 11 0 52 52 0 7865 0 0653 [MOTSTAT_MSP11000] 4 [MOTSTAT_LSP04200] 02 Dyn 11 11 0 38 38 0 2299 0 19

Belastningar

P (MW) Q (Mvar) (effekfaktor = 085) Detta aumlr baumlsta scenario005 003101 0062015 0093

Bilaga 4 Geografisk karta oumlver LBA fack 4 haumlmtad fraringn Facilplus

Naumltstationer kopplade till mobilt reservkraftverk

500 m

Foumlrdelningsstation (LBA)

Placering och anslutning av mobilt reservelverk

Bilaga 5 Normalkopplingsschema LBA fack 4

Bilaga 6 Verkligt naumlt

Ubas (kV) 11Sbas (MVA) 10

Ledningar (kabel) En-ledare triangel

Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [LBA-097_MSP 11000] 3 [LBA-049_MSP 11000] AXCEL 39525 202 06464 031 01967265 00000003 0000190381 00534215 00162584 0002303604 3 [LBA-049_MSP 11000] 4 [LBA-050_MSP 11000] AXCEL 39525 183 05856 031 01782226 00000003 0000172473 00483967 00147291 0002086929 4 [LBA-050_MSP 11000] 5 [LBA-070_MSP 11000] AXCEL 32510 076 0912 038 00907292 000000019 453646E-05 00753719 00074983 0000548912 5 [LBA-070_MSP 11000] 6 [LBA-093_MSP 11000] AXCEL 15016 0745 0477545 041 00959599 000000023 538312E-05 00394665 00079306 0000651357 6 [LBA-093_MSP 11000] 7 [LBA-098_MAP 11000] AXCEL 32510 076 0912 038 00907292 000000019 453646E-05 00753719 00074983 0000548912 7 [LBA-098_MAP 11000] 8 [LBA-053_MSP 11000] AXCEL 32510 066 0792 038 00787911 000000019 393956E-05 00654545 00065117 0000476686

6775

LBA -Fack 4 Luftledning

Ledningar (Luftldning) Fasplacering horisontell

Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu) 2 [LBA-097_MSP 11000] 3 [LBA-049_MSP 11000] FeAl 99 202 067872 1126 07145615 61E-09 387107E-06 00560926 00590547 4684E-05 3 [LBA-049_MSP 11000] 4 [LBA-050_MSP 11000] FeAl 99 183 061488 1126 06473503 61E-09 350696E-06 00508165 00535 424342E-05 4 [LBA-050_MSP 11000] 5 [LBA-070_MSP 11000] FeAl 31 076 08132 1173 02800667 61E-09 145644E-06 00672066 0023146 17623E-05 5 [LBA-070_MSP 11000] 6 [LBA-093_MSP 11000] FeAl 49 0745 049915 1173 02745391 61E-09 14277E-06 00412521 00226892 172751E-05 6 [LBA-093_MSP 11000] 7 [LBA-098_MAP 11000] FeAl 31 076 08132 1173 02800667 61E-09 145644E-06 00672066 0023146 17623E-05 7 [LBA-098_MAP 11000] 8 [LBA-053_MSP 11000] FeAl 31 066 07062 1173 02432158 61E-09 126481E-06 00583636 00201005 153041E-05

6775

Bilaga 6 forts

Transformatorer

Maumlrkeffekt (MVA) Kopplingsart Maumlrksp (kV) er () ex () ez () R (ohm) X (ohm) R (pu) X (pu)

1 [LBA-097_LSP 04200] 2 [LBA-097_MSP 11000] 0315 Dyn 11 11 114 412 4274809937 438 1583 036 131 3 [LBA-049_MSP 11000] 301 [LBA-049_LSP 04200] 01 Dyn 11 11 145 373 4001924537 17545 45133 145 373 4 [LBA-050_MSP 11000] 401 [LBA-050_LSP 04000] 02 Dyn 11 11 13 378 3997299088 7865 22869 065 189 5 [LBA-070_MSP 11000] 501 [LBA-070_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 6 [LBA-093_MSP 11000] 601 [LBA-093_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 7 [LBA-098_MAP 11000] 701 [LBA-098_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 8 [LBA-053_MSP 11000] 801 [LBA-053_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668

Belastningar

P (MW) Q (Mvar) Antal kunder (st)

LBA-097 00108 00044 6LBA-049 00497 0025 14LBA-050 00587 00232 15LBA-070 00356 00103 7LBA-093 00061 00029 2LBA-098 00127 00036 7LBA-053 00299 00063 9

Totalt 02035 00757 60

Bilaga 7 Resultaten fraringn det verkliga elnaumltet

Bilaga 7 forts

Laumlngd LBA (km) 667 Avskrivningstid led (aringr) 40 Avskrivningstid ledning (aringr) 60Antal kunder (st) 60

Luftledning (blank) Luftledning (belagd) KabelUtan reservkraft Med reservkraft Utan reservkraft Med reservkraft Utan reservkraft Med reservkraft Luft 20aringr+ kabel 40 aringr

Fasta kostnader

Investeringskostnad per km (krkm) (mellanspaumlnningsnaumltet) 173000 173000 205000 205000 250000 250000 250000Total investeringskostnad (kr) 1153910 1153910 1367350 1367350 1667500 1667500 1667500Kapitalkostnad 8 92313 92313 109388 109388 133400 133400 133400Aringrlig kostnad (kr) 31156 31156 36918 36918 45023 45023 30015

Underharingllskostnad (kraringr) 230782 230782 27347 27347 3335 3335 9916

Summa fast aringrlig kostnad (kraringr) 54234 54234 64265 64265 48358 48358 39931

Roumlrliga kostnader Avbrottsfrekvens (antal fel(100 km aringr)) 2 2 1333333333 1333333333 06 06 1066666667

F 12 (felfrekvens efter 12 timmar) 0000162 0000162 0000162 0000162F 24 (felfrekvens efter 24 timmar) 0000083 0000083 0000083 0000083F 48 (felfrekvens efter 48 timmar) 0000000 0000000 0000000 0000000F 72 (felfrekvens efter 72 timmar) 0000000 0000000 0000000 0000000

Avbrottsersaumlttning efter 12 timmar (krkund) 800 800 800 800Avbrottsersaumlttning efter 24 timmar (krkund) 1765 1765 1765 1765Avbrottsersaumlttning efter 48 timmar (krkund) 2719 2719 2719 2719Avbrottsersaumlttning efter 72 timmar (krkund) 4007 4007 4007 4007

Driftskostnad reservelverktimme och kund (krh) 625 625 625 625Fast kostnad elverk (transport osv) (krkund) 1320 1320 1320 1320

Drift timmar felkategori F 12 (h) 15 15 15 15Drift timmar felkategori F 24 (h) 36 36 36 36Drift timmar felkategori F 48 (h) 60 60 60 60Drift timmar felkategori F 72 (h) 100 100 100 100

Antalet fel per aringr som oumlverstiger 12 h i LBA-fack 4 (staringr) 000003 000002 000001Avbrottskostnad (kraringr) 221 531 148 354 066 223 283

Summa kostnader per aringr (kraringr) 5423598 5423908 6426693 6426899 4835816 4835973 3993390

Bilaga 8 Ekonomi

Bilaga 8 forts

DARWin driftstoumlrningsstatistik 2004 Svensk energi

12 kV 24 kV SummaSumma (75)Totalt antal drabbade kunder lt 3 min (st) 2640403 1011406 3651809 2738857Totalt antal fel lt 3 min (st) 2827 13923 16750

Totalt antal drabbade kunder 12 - lt 24 h (st) 383 61 444Totalt antal drabbade kunder gt 24 h (st) 200 28 228

Andel drabbade kunder 12 - lt 24 h 162E-04Andel drabbade kunder gt 24 h 832E-05

Andel drabbade kunder 12 - lt 24 h () 00122Andel drabbade kunder gt 24 h () 00062

Antal drabbade kunder per MSP fel lt 3minl (st) 21802

Bilaga 9 ABBs standardtransformatorer

40

bull Oumlverfoumlring av reservkraft i mellanspaumlnningsnaumltet kan komma bli en intressant och anvaumlndbar teknik i farmtiden

102 Fortsatt arbete

I denna rapport har det foumlrutsatts att selektiviteten och utloumlsningsvillkor i elnaumlten fungerar paring avsett vis Fortsatta studier inom detta omraringde kan vara att laumlgga in fel paring olika platser i det elnaumltet som ansluts till ett mobilt reservkraftsaggregat och paring saring vis kontrollera att utloumlsningsvillkor och selektivitet fungerar paring ett tillfredstaumlllande sett I denna rapport aumlr grundtanken att ett enda mobilt reservkraftverk ska foumlrsoumlrja en mindre grupp naumltstationer vid ett elavbrott En intressant utveckling skulle vara att titta paring hur olika kraftslag som t ex mobil reservkraft tillsammans med smaringskalig vindkraft skulle kunna samverka En samverkan mellan olika kraftslag skulle med stor sannolikhet skapa nya foumlrutsaumlttningar foumlr smaringskalig ouml-drift Ytterligare fraringgestaumlllningar som skulle behoumlva utredas aumlr hur elkvaliteacuten paringverkas i ett ouml-driftsnaumlt Haumlr skulle det vara intressant att se hur olika typer av kraftkaumlllor enskilt paringverkar elkvaliteacuten samt hur flera kraftkaumlllor som samverkar paringverkar elkvaliteacuten Naumlr mobila reservelverk ansluts i en naumltstation foumlr t ex underharingllsaringtgaumlrder goumlrs detta i princip uteslutande genom att spaumlnningen bryts under in- och urkopplingstiden Detta genererar tvaring planerade elavbrott som maringste aviseras till alla beroumlrda kunder Dessa planerade elavbrott skulle kunna undvikas om en fasningsutrustning anvaumlnts vid inkopplingen Paring detta saumltt skulle landets alla naumltaumlgare paring ett enkelt saumltt kunna goumlra t ex underharingllaringtgaumlrder utan att naringgra kunder behoumlver drabbas av elavbrott Detta aumlr ett omraringde som kaumlnns viktigt och borde utredas Vad som aumlven aumlr av intresse foumlr framtiden aumlr att ta fram riktlinjer foumlr hur mobil reservkraft i mellanspaumlnningsnaumlt ska hanteras Naringgon form av regelverk som branschen kan ta till sig och arbeta efter hade underlaumlttat anvaumlndandet inom detta omraringde

41

11 Referenser [1] Alfredsson Alf Cronqvist Anders (1996) ElkrafthandbokenElmaskiner [2] Andersson Leif Blomqvist Hans (1997) Elkraftsystem del 1 [3] Birkouml Thomas (2005) bilder paring olika typer av luftledning

httpwwwsofnetorgindexasplev=2593amptyp=1 adressen kontrollerad 2006-07-10

[4] Elektroskandia (2006) Bild paring en 3-ledare mellanspaumlnnings kabel

httpwwwelektroskandiasecatalogaspxcid=70amphid=969ampuid=4710amppid=21518pnlPDetails adressen kontrollerad 2006-07-10

[5] Elforsk (1995) EBR Mobila Reservkraftverk utgiven av Elforsk [6] Eliasson Christer (2006) EON Elnaumlt Sverige AB Lokalnaumltsplanerare

personligt samtal 2006-06-28 [7] Energimarknadsinspektionen (2006) Naumltanslutningar och avgifter

httpwwwenergimarknadsinspektionensetemplatesPage____44aspx adressen kontrollerad 2006-07-11

[8] Energimyndigheten (2005) Utveckling av naumltpriser 1 jan 1997 - 1 jan 2005

Publikationen tillgaumlnglig paring httpwwwstemseWEBSTEMEx01SwensfPageGenerator01OpenAgentampSearchType=2ampAll=True adressen kontrollerad 2006-08-02

[9] GENETECH (2006) Bild paring reservelverk

httpwwwgenetechseseprodmobilahtml adressen kontrollerad 2006-08-01

[10] Hagelin Carl-Goumlran (2006) ABB Reservkraft Vaumlsterarings personligt samtal

2006-07-25 [11] Hjalmar Peter (2005) Utredning om mobil reservkraft EON Elnaumlt

NUT-050524-021

42

[12] Johansson Jonas (2006) PhD Student IEA Lunds Tekniska Houmlgskola personligt samtal 2006-11-09

[13] Kristiansson Gert (2006) delprocessledare foumlr anlaumlggningsprojekt paring EON

Elnaumlt [14] Krynell Julius (2006) Reservkraftsansvarig EON Elnaumlt Sverige AB

personligt samtal 2006-08-11 [15] Lindahl Sture (2006) Professor IEA Lunds Tekniska Houmlgskola personligt

samtal 2006-11-09 [16] Melin Ulf (2006) EON Elnaumlt Sverige AB Kundansvarig paring

marknadsenheten personligt samtal 2006-08-18 [17] Onninens produktkatalog 2006) finns tillgaumlnglig paring

httpwwwonninensedownload184218cb10a83f43c2780001132Flik_2_Elnatsmaterielpdf adress kontrollerad 2006-08-15

[18] Petterson Aringke- Blomqvist Hans (1986) Elkraft teknisk handbok del 1

Allmaumln del [19] Regeringskansliet (2006) Nya regler om leveranssaumlkra elnaumlt

httpwwwregeringensesbd108a57260 adress kontrollerad 2006-06-08 [20] Roos Fredrik (2005) lic-avhandling Electricity Supply Reliability [21] Samuelsson Olof (2006) Docent IEA Lunds Tekniska Houmlgskola personligt

samtal 2006-08-23 [22] SCB (2002) Energiundersoumlkning foumlr jordbruket avseende 2002

httpw36scbsestatistikOVOV0020_dokumentEnergiundersokning_2002doc adress kontrollerad 2006-07-04

[23] Siemens PTI (2006) Information om PSSE

httpwwwpti-uscomptisoftwarepsseindexcfm adressen kontrollerad 2006-07-20

43

[24] Statens energimyndighet (2005) Erfarenheter efter Gudrun - Reservkraft prioritering och ouml-drift med reservkraft ER 200532 Publikationen finns tillgaumlnglig paring httpwwwstemseWEBSTEMEx01SwensfPageGenerator01OpenAgentampSearchType=2ampFuncParm1=11ampFuncParm2=1ampSearchString=gudrunampSearchStringFromDate=ampSearchStringToDate=ampAll=True adressen kontrollerad 2006-08-02

[25] Stenborg Bertil (1997) Elkraftsystem del 1 [26] Svenska Kraftnaumlt (2005a) Svenska Kraftnaumlts verksamhet

httpwwwsvksewebPageaspxid=2221 adress kontrollerad 2006-06-07 [27] Svenska Kraftnaumlt (2005b) Svenska Kraftnaumlts aringrsredovisning 2005

httpwwwsvksewebPageaspxid=5242 adress kontrollerad 2006-08-11

44

12 Appendix Bilaga 1 Eon elnaumlts indelning av olika kundkategorier med avseende paring Velanderkonstanter och effektfaktor Bilaga 2 Matlabkod som anvaumlnts till raumlkneexemplet vid jaumlmfoumlrelsen mellan luftledning och kabel Bilaga 3 Beraumlkning av inparametrar till PSSE foumlr det generella naumltet Bilaga 4 Geografiskt karta oumlver LBA fack 4 haumlmtade fraringn Facilplus Bilaga 5 Normalkopplingsschema LBA fack 4 Bilaga 6 Beraumlkning av inparametrar till PSSE foumlr det verkliga naumltet Bilaga 7 Resultaten fraringn beroumlkningen i det verkliga naumltet visat i en schemarisk bild Bilaga 8 Beraumlkningar gjorda foumlr den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen Bilaga 9 Tabell oumlver ABBs standardtransformatorer

V elander-konstant k1

V elander-kons tant k2

Foumlrbruknings-staumllletyp

U ppvaumlrm nings-kod

T ext D C O N ST1 D C O N ST2

C O SFI

B lank t O ALLM AumlN KU R VA 0000286 00133 09Industri ED M IN D R E IN DU STR IER M ED ELVAumlR M E 0000368 00497 092Industri EVL M IN D R E IN DU STR IER M ED ELVAumlR M E 0000368 00497 092Industri O M IN D R E IN DU STR IER U TAN ELVAumlR M E 000029 01017 085Industri U E M IN D R E IN DU STR IER U TAN ELVAumlR M E 000029 01017 085Industri VPA M IN D R E IN DU STR IER U TAN ELVAumlR M E 000029 01017 085Industri VPE M IN D R E IN DU STR IER M ED ELVAumlR M E 0000368 00497 092JO R D BR U K ED LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K EO LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K EVL LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K O LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K U E LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K VPA LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K VPE LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K VPJ LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09LG H M EO FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097LG H M U E FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093SH ED D IR EKTEL AumlLD R E AumlN ELAK 0000308 00111 098SH EO D IR EKTEL ELAK 0000408 00126 098SH EVL ELPAN N A KO N VER TER IN G 0000319 00187 096SH U E T YPKU R VO R R EN H U SH AringLLSEL 0000286 00133 09SH VPA VAumlR M EPU M P -FR AringN LU FT (V ID LAringG A T EM P N YT TJAS EJ ELVAumlR M E) 0000384 00164 093SH VPE VAumlR M EPU M P -U TELU FT M ED ELV (V ID LAringG A TEM P N YTT JAS ELVAumlR M E) 0000536 00161 097SH VPJ VAumlR M EPU M P - YTJO R D (O M VP EJ KLAR AR VAumlR M EN N YT TJAS EJ ELVAumlR M E) 0000314 00144 093Ouml VR ED O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - M ED ELVAumlR M E 0000402 00286 096Ouml VR EVL O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09Ouml VR O O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09Ouml VR U E O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09Ouml VR VPA O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09FAST Blank t ALLM AumlN KU R VA 0000286 00133 09FAST ED FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097FAST EO FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097FAST EVL FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097FAST O FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST O FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST U E FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST VPA FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST VPE FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097

I SAP IS-U

Bilaga 1 Indelning av kundkategorier

Bilaga 1 forts Velander-konstant k1

Velander-konstant k2

Foumlrbruknings-staumllletyp

Uppvaumlrmnings-kod

Text DCONST1 DCONST2

COSFI

FAST VPJ FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093KOLL Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09KOLL ED FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL EO FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL EVL FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL UE FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093KOLL VPA FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093KOLL VPE FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL VPJ FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093GBEL Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09OMAumlT Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09MAST Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09TILLF Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09TILLF ED DIREKTEL AumlLDRE AumlN ELAK 0000308 00111 098TILLF EO ELPANNA KONVERTERING 0000319 00187 096TILLF EVL ELPANNA KONVERTERING 0000319 00187 096TILLF O TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF UE TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF VPA TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF VPE TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF VPJ TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09HAND ED KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND EO KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND EVL KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND O KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND UE KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND VPA KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND VPE KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND VPJ KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09FH ED SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH EO SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH EVL SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH O SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH UE SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH VPA SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH VPE SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH VPJ SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098

I SAP IS-U

Bilaga 2 Matlabkod kabel u=11000 Langd=10 area=95 L=031 induktans [mHkm] fi=318 cos fi=085 ra=28264 resistiviteten i msp-kablen (AL) [ohmmm^2km] C=03310^-6kapacitansen i en 95mm^2 12 kV kabel Ericssons kabelhandbok R=(raarea)Langd ledar resistansen i punkten [ohm] Ericssons kabelhandbok XL=2pi50L10^-3Langd induktiva reaktansen i punkten [ohmkm] Ericssons kabelhandbok Qc2=2pi50(C2)u^2Langd kapacitansen som skapas i halva msp-kabeln [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 30 P=(5010^3) Aktivt effekt i punkten 5 [W] S=Pcos((fipi)180)skenbar effekt i punkten 5 [VA] Q=(S^2-P^2)^(12)reaktiv effekt i punkten 5 [VAr] Pf=R(Pu)^2+R((Q-Qc2)u)^2 Foumlrlust av aktiv effekt i hsp-kabel [W] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 31 Qf=XL(Pu)^2+XL((Q-Qc2)u)^2-(2Qc2) Foumlrlust av reaktiv effekt i msp-kabel [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 33 QnettoKabel=Q+Qf Luftledning Lluft=1085 XLluft=2pi50Lluft10^-3Langd Cluft=000910^-6 Qc2luft=2pi50(Cluft2)u^2Langd kapcitansen som skapas i halva hsp-luftledningen [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 30 PfLuft=R(Pu)^2+R((Q-Qc2luft)u)^2 Foumlrlust av aktiv effekt i hsp-kabel [W] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 31 QfLuft=XLluft(Pu)^2+XLluft((Q-Qc2luft)u)^2-(2Qc2luft) Foumlrlust av reaktiv effekt i hsp-kabel [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 33 QnettoLuft=Q+QfLuft

Ubas (kV) 11Sbas (MVA) 10

Kabel AXKJ 39525

Laumlngd=2 km Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 2 064 031 0194779 00000003 00001885 00528926 00160974 00022808

Laumlngd=4 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 4 128 031 0389557 00000003 0000377 01057851 00321948 00045616

Laumlngd=6 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 6 192 031 0584336 00000003 00005655 01586777 00482923 00068424

Laumlngd=8 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 8 256 031 0779115 00000003 0000754 02115702 00643897 00091232

Laumlngd=10 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 10 32 031 0973894 00000003 00009425 02644628 00804871 0011404

Luftledning FeAl 99

Laumlngd=2 km Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 2 0672 1126 0707487 61E-09 3833E-06 00555372 005847 4638E-05

Laumlngd=4 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 4 1344 1126 1414973 61E-09 7665E-06 01110744 01169399 9275E-05

Laumlngd=6 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 6 2016 1126 212246 61E-09 115E-05 01666116 01754099 00001391

Laumlngd=8 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 8 2688 1126 2829947 61E-09 1533E-05 02221488 02338799 00001855

Laumlngd=10 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 10 336 1126 3537433 61E-09 1916E-05 0277686 02923499 00002319

Bilaga 3 Generellt naumlt

Bilaga 3 forts

Transformatorer

Maumlrkeffekt (MVA) Kopplingsart Maumlrksp (kV) er () ex () ez () R (ohm) X (ohm) R (pu) X (pu)

1 [MATSTAT_LSP04200] 2 [MATSTAT_MSP11000] 08 Dyn 11 11 0 52 52 0 7865 0 0653 [MOTSTAT_MSP11000] 4 [MOTSTAT_LSP04200] 02 Dyn 11 11 0 38 38 0 2299 0 19

Belastningar

P (MW) Q (Mvar) (effekfaktor = 085) Detta aumlr baumlsta scenario005 003101 0062015 0093

Bilaga 4 Geografisk karta oumlver LBA fack 4 haumlmtad fraringn Facilplus

Naumltstationer kopplade till mobilt reservkraftverk

500 m

Foumlrdelningsstation (LBA)

Placering och anslutning av mobilt reservelverk

Bilaga 5 Normalkopplingsschema LBA fack 4

Bilaga 6 Verkligt naumlt

Ubas (kV) 11Sbas (MVA) 10

Ledningar (kabel) En-ledare triangel

Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [LBA-097_MSP 11000] 3 [LBA-049_MSP 11000] AXCEL 39525 202 06464 031 01967265 00000003 0000190381 00534215 00162584 0002303604 3 [LBA-049_MSP 11000] 4 [LBA-050_MSP 11000] AXCEL 39525 183 05856 031 01782226 00000003 0000172473 00483967 00147291 0002086929 4 [LBA-050_MSP 11000] 5 [LBA-070_MSP 11000] AXCEL 32510 076 0912 038 00907292 000000019 453646E-05 00753719 00074983 0000548912 5 [LBA-070_MSP 11000] 6 [LBA-093_MSP 11000] AXCEL 15016 0745 0477545 041 00959599 000000023 538312E-05 00394665 00079306 0000651357 6 [LBA-093_MSP 11000] 7 [LBA-098_MAP 11000] AXCEL 32510 076 0912 038 00907292 000000019 453646E-05 00753719 00074983 0000548912 7 [LBA-098_MAP 11000] 8 [LBA-053_MSP 11000] AXCEL 32510 066 0792 038 00787911 000000019 393956E-05 00654545 00065117 0000476686

6775

LBA -Fack 4 Luftledning

Ledningar (Luftldning) Fasplacering horisontell

Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu) 2 [LBA-097_MSP 11000] 3 [LBA-049_MSP 11000] FeAl 99 202 067872 1126 07145615 61E-09 387107E-06 00560926 00590547 4684E-05 3 [LBA-049_MSP 11000] 4 [LBA-050_MSP 11000] FeAl 99 183 061488 1126 06473503 61E-09 350696E-06 00508165 00535 424342E-05 4 [LBA-050_MSP 11000] 5 [LBA-070_MSP 11000] FeAl 31 076 08132 1173 02800667 61E-09 145644E-06 00672066 0023146 17623E-05 5 [LBA-070_MSP 11000] 6 [LBA-093_MSP 11000] FeAl 49 0745 049915 1173 02745391 61E-09 14277E-06 00412521 00226892 172751E-05 6 [LBA-093_MSP 11000] 7 [LBA-098_MAP 11000] FeAl 31 076 08132 1173 02800667 61E-09 145644E-06 00672066 0023146 17623E-05 7 [LBA-098_MAP 11000] 8 [LBA-053_MSP 11000] FeAl 31 066 07062 1173 02432158 61E-09 126481E-06 00583636 00201005 153041E-05

6775

Bilaga 6 forts

Transformatorer

Maumlrkeffekt (MVA) Kopplingsart Maumlrksp (kV) er () ex () ez () R (ohm) X (ohm) R (pu) X (pu)

1 [LBA-097_LSP 04200] 2 [LBA-097_MSP 11000] 0315 Dyn 11 11 114 412 4274809937 438 1583 036 131 3 [LBA-049_MSP 11000] 301 [LBA-049_LSP 04200] 01 Dyn 11 11 145 373 4001924537 17545 45133 145 373 4 [LBA-050_MSP 11000] 401 [LBA-050_LSP 04000] 02 Dyn 11 11 13 378 3997299088 7865 22869 065 189 5 [LBA-070_MSP 11000] 501 [LBA-070_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 6 [LBA-093_MSP 11000] 601 [LBA-093_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 7 [LBA-098_MAP 11000] 701 [LBA-098_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 8 [LBA-053_MSP 11000] 801 [LBA-053_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668

Belastningar

P (MW) Q (Mvar) Antal kunder (st)

LBA-097 00108 00044 6LBA-049 00497 0025 14LBA-050 00587 00232 15LBA-070 00356 00103 7LBA-093 00061 00029 2LBA-098 00127 00036 7LBA-053 00299 00063 9

Totalt 02035 00757 60

Bilaga 7 Resultaten fraringn det verkliga elnaumltet

Bilaga 7 forts

Laumlngd LBA (km) 667 Avskrivningstid led (aringr) 40 Avskrivningstid ledning (aringr) 60Antal kunder (st) 60

Luftledning (blank) Luftledning (belagd) KabelUtan reservkraft Med reservkraft Utan reservkraft Med reservkraft Utan reservkraft Med reservkraft Luft 20aringr+ kabel 40 aringr

Fasta kostnader

Investeringskostnad per km (krkm) (mellanspaumlnningsnaumltet) 173000 173000 205000 205000 250000 250000 250000Total investeringskostnad (kr) 1153910 1153910 1367350 1367350 1667500 1667500 1667500Kapitalkostnad 8 92313 92313 109388 109388 133400 133400 133400Aringrlig kostnad (kr) 31156 31156 36918 36918 45023 45023 30015

Underharingllskostnad (kraringr) 230782 230782 27347 27347 3335 3335 9916

Summa fast aringrlig kostnad (kraringr) 54234 54234 64265 64265 48358 48358 39931

Roumlrliga kostnader Avbrottsfrekvens (antal fel(100 km aringr)) 2 2 1333333333 1333333333 06 06 1066666667

F 12 (felfrekvens efter 12 timmar) 0000162 0000162 0000162 0000162F 24 (felfrekvens efter 24 timmar) 0000083 0000083 0000083 0000083F 48 (felfrekvens efter 48 timmar) 0000000 0000000 0000000 0000000F 72 (felfrekvens efter 72 timmar) 0000000 0000000 0000000 0000000

Avbrottsersaumlttning efter 12 timmar (krkund) 800 800 800 800Avbrottsersaumlttning efter 24 timmar (krkund) 1765 1765 1765 1765Avbrottsersaumlttning efter 48 timmar (krkund) 2719 2719 2719 2719Avbrottsersaumlttning efter 72 timmar (krkund) 4007 4007 4007 4007

Driftskostnad reservelverktimme och kund (krh) 625 625 625 625Fast kostnad elverk (transport osv) (krkund) 1320 1320 1320 1320

Drift timmar felkategori F 12 (h) 15 15 15 15Drift timmar felkategori F 24 (h) 36 36 36 36Drift timmar felkategori F 48 (h) 60 60 60 60Drift timmar felkategori F 72 (h) 100 100 100 100

Antalet fel per aringr som oumlverstiger 12 h i LBA-fack 4 (staringr) 000003 000002 000001Avbrottskostnad (kraringr) 221 531 148 354 066 223 283

Summa kostnader per aringr (kraringr) 5423598 5423908 6426693 6426899 4835816 4835973 3993390

Bilaga 8 Ekonomi

Bilaga 8 forts

DARWin driftstoumlrningsstatistik 2004 Svensk energi

12 kV 24 kV SummaSumma (75)Totalt antal drabbade kunder lt 3 min (st) 2640403 1011406 3651809 2738857Totalt antal fel lt 3 min (st) 2827 13923 16750

Totalt antal drabbade kunder 12 - lt 24 h (st) 383 61 444Totalt antal drabbade kunder gt 24 h (st) 200 28 228

Andel drabbade kunder 12 - lt 24 h 162E-04Andel drabbade kunder gt 24 h 832E-05

Andel drabbade kunder 12 - lt 24 h () 00122Andel drabbade kunder gt 24 h () 00062

Antal drabbade kunder per MSP fel lt 3minl (st) 21802

Bilaga 9 ABBs standardtransformatorer

41

11 Referenser [1] Alfredsson Alf Cronqvist Anders (1996) ElkrafthandbokenElmaskiner [2] Andersson Leif Blomqvist Hans (1997) Elkraftsystem del 1 [3] Birkouml Thomas (2005) bilder paring olika typer av luftledning

httpwwwsofnetorgindexasplev=2593amptyp=1 adressen kontrollerad 2006-07-10

[4] Elektroskandia (2006) Bild paring en 3-ledare mellanspaumlnnings kabel

httpwwwelektroskandiasecatalogaspxcid=70amphid=969ampuid=4710amppid=21518pnlPDetails adressen kontrollerad 2006-07-10

[5] Elforsk (1995) EBR Mobila Reservkraftverk utgiven av Elforsk [6] Eliasson Christer (2006) EON Elnaumlt Sverige AB Lokalnaumltsplanerare

personligt samtal 2006-06-28 [7] Energimarknadsinspektionen (2006) Naumltanslutningar och avgifter

httpwwwenergimarknadsinspektionensetemplatesPage____44aspx adressen kontrollerad 2006-07-11

[8] Energimyndigheten (2005) Utveckling av naumltpriser 1 jan 1997 - 1 jan 2005

Publikationen tillgaumlnglig paring httpwwwstemseWEBSTEMEx01SwensfPageGenerator01OpenAgentampSearchType=2ampAll=True adressen kontrollerad 2006-08-02

[9] GENETECH (2006) Bild paring reservelverk

httpwwwgenetechseseprodmobilahtml adressen kontrollerad 2006-08-01

[10] Hagelin Carl-Goumlran (2006) ABB Reservkraft Vaumlsterarings personligt samtal

2006-07-25 [11] Hjalmar Peter (2005) Utredning om mobil reservkraft EON Elnaumlt

NUT-050524-021

42

[12] Johansson Jonas (2006) PhD Student IEA Lunds Tekniska Houmlgskola personligt samtal 2006-11-09

[13] Kristiansson Gert (2006) delprocessledare foumlr anlaumlggningsprojekt paring EON

Elnaumlt [14] Krynell Julius (2006) Reservkraftsansvarig EON Elnaumlt Sverige AB

personligt samtal 2006-08-11 [15] Lindahl Sture (2006) Professor IEA Lunds Tekniska Houmlgskola personligt

samtal 2006-11-09 [16] Melin Ulf (2006) EON Elnaumlt Sverige AB Kundansvarig paring

marknadsenheten personligt samtal 2006-08-18 [17] Onninens produktkatalog 2006) finns tillgaumlnglig paring

httpwwwonninensedownload184218cb10a83f43c2780001132Flik_2_Elnatsmaterielpdf adress kontrollerad 2006-08-15

[18] Petterson Aringke- Blomqvist Hans (1986) Elkraft teknisk handbok del 1

Allmaumln del [19] Regeringskansliet (2006) Nya regler om leveranssaumlkra elnaumlt

httpwwwregeringensesbd108a57260 adress kontrollerad 2006-06-08 [20] Roos Fredrik (2005) lic-avhandling Electricity Supply Reliability [21] Samuelsson Olof (2006) Docent IEA Lunds Tekniska Houmlgskola personligt

samtal 2006-08-23 [22] SCB (2002) Energiundersoumlkning foumlr jordbruket avseende 2002

httpw36scbsestatistikOVOV0020_dokumentEnergiundersokning_2002doc adress kontrollerad 2006-07-04

[23] Siemens PTI (2006) Information om PSSE

httpwwwpti-uscomptisoftwarepsseindexcfm adressen kontrollerad 2006-07-20

43

[24] Statens energimyndighet (2005) Erfarenheter efter Gudrun - Reservkraft prioritering och ouml-drift med reservkraft ER 200532 Publikationen finns tillgaumlnglig paring httpwwwstemseWEBSTEMEx01SwensfPageGenerator01OpenAgentampSearchType=2ampFuncParm1=11ampFuncParm2=1ampSearchString=gudrunampSearchStringFromDate=ampSearchStringToDate=ampAll=True adressen kontrollerad 2006-08-02

[25] Stenborg Bertil (1997) Elkraftsystem del 1 [26] Svenska Kraftnaumlt (2005a) Svenska Kraftnaumlts verksamhet

httpwwwsvksewebPageaspxid=2221 adress kontrollerad 2006-06-07 [27] Svenska Kraftnaumlt (2005b) Svenska Kraftnaumlts aringrsredovisning 2005

httpwwwsvksewebPageaspxid=5242 adress kontrollerad 2006-08-11

44

12 Appendix Bilaga 1 Eon elnaumlts indelning av olika kundkategorier med avseende paring Velanderkonstanter och effektfaktor Bilaga 2 Matlabkod som anvaumlnts till raumlkneexemplet vid jaumlmfoumlrelsen mellan luftledning och kabel Bilaga 3 Beraumlkning av inparametrar till PSSE foumlr det generella naumltet Bilaga 4 Geografiskt karta oumlver LBA fack 4 haumlmtade fraringn Facilplus Bilaga 5 Normalkopplingsschema LBA fack 4 Bilaga 6 Beraumlkning av inparametrar till PSSE foumlr det verkliga naumltet Bilaga 7 Resultaten fraringn beroumlkningen i det verkliga naumltet visat i en schemarisk bild Bilaga 8 Beraumlkningar gjorda foumlr den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen Bilaga 9 Tabell oumlver ABBs standardtransformatorer

V elander-konstant k1

V elander-kons tant k2

Foumlrbruknings-staumllletyp

U ppvaumlrm nings-kod

T ext D C O N ST1 D C O N ST2

C O SFI

B lank t O ALLM AumlN KU R VA 0000286 00133 09Industri ED M IN D R E IN DU STR IER M ED ELVAumlR M E 0000368 00497 092Industri EVL M IN D R E IN DU STR IER M ED ELVAumlR M E 0000368 00497 092Industri O M IN D R E IN DU STR IER U TAN ELVAumlR M E 000029 01017 085Industri U E M IN D R E IN DU STR IER U TAN ELVAumlR M E 000029 01017 085Industri VPA M IN D R E IN DU STR IER U TAN ELVAumlR M E 000029 01017 085Industri VPE M IN D R E IN DU STR IER M ED ELVAumlR M E 0000368 00497 092JO R D BR U K ED LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K EO LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K EVL LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K O LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K U E LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K VPA LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K VPE LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K VPJ LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09LG H M EO FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097LG H M U E FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093SH ED D IR EKTEL AumlLD R E AumlN ELAK 0000308 00111 098SH EO D IR EKTEL ELAK 0000408 00126 098SH EVL ELPAN N A KO N VER TER IN G 0000319 00187 096SH U E T YPKU R VO R R EN H U SH AringLLSEL 0000286 00133 09SH VPA VAumlR M EPU M P -FR AringN LU FT (V ID LAringG A T EM P N YT TJAS EJ ELVAumlR M E) 0000384 00164 093SH VPE VAumlR M EPU M P -U TELU FT M ED ELV (V ID LAringG A TEM P N YTT JAS ELVAumlR M E) 0000536 00161 097SH VPJ VAumlR M EPU M P - YTJO R D (O M VP EJ KLAR AR VAumlR M EN N YT TJAS EJ ELVAumlR M E) 0000314 00144 093Ouml VR ED O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - M ED ELVAumlR M E 0000402 00286 096Ouml VR EVL O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09Ouml VR O O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09Ouml VR U E O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09Ouml VR VPA O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09FAST Blank t ALLM AumlN KU R VA 0000286 00133 09FAST ED FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097FAST EO FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097FAST EVL FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097FAST O FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST O FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST U E FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST VPA FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST VPE FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097

I SAP IS-U

Bilaga 1 Indelning av kundkategorier

Bilaga 1 forts Velander-konstant k1

Velander-konstant k2

Foumlrbruknings-staumllletyp

Uppvaumlrmnings-kod

Text DCONST1 DCONST2

COSFI

FAST VPJ FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093KOLL Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09KOLL ED FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL EO FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL EVL FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL UE FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093KOLL VPA FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093KOLL VPE FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL VPJ FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093GBEL Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09OMAumlT Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09MAST Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09TILLF Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09TILLF ED DIREKTEL AumlLDRE AumlN ELAK 0000308 00111 098TILLF EO ELPANNA KONVERTERING 0000319 00187 096TILLF EVL ELPANNA KONVERTERING 0000319 00187 096TILLF O TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF UE TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF VPA TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF VPE TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF VPJ TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09HAND ED KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND EO KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND EVL KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND O KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND UE KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND VPA KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND VPE KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND VPJ KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09FH ED SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH EO SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH EVL SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH O SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH UE SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH VPA SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH VPE SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH VPJ SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098

I SAP IS-U

Bilaga 2 Matlabkod kabel u=11000 Langd=10 area=95 L=031 induktans [mHkm] fi=318 cos fi=085 ra=28264 resistiviteten i msp-kablen (AL) [ohmmm^2km] C=03310^-6kapacitansen i en 95mm^2 12 kV kabel Ericssons kabelhandbok R=(raarea)Langd ledar resistansen i punkten [ohm] Ericssons kabelhandbok XL=2pi50L10^-3Langd induktiva reaktansen i punkten [ohmkm] Ericssons kabelhandbok Qc2=2pi50(C2)u^2Langd kapacitansen som skapas i halva msp-kabeln [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 30 P=(5010^3) Aktivt effekt i punkten 5 [W] S=Pcos((fipi)180)skenbar effekt i punkten 5 [VA] Q=(S^2-P^2)^(12)reaktiv effekt i punkten 5 [VAr] Pf=R(Pu)^2+R((Q-Qc2)u)^2 Foumlrlust av aktiv effekt i hsp-kabel [W] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 31 Qf=XL(Pu)^2+XL((Q-Qc2)u)^2-(2Qc2) Foumlrlust av reaktiv effekt i msp-kabel [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 33 QnettoKabel=Q+Qf Luftledning Lluft=1085 XLluft=2pi50Lluft10^-3Langd Cluft=000910^-6 Qc2luft=2pi50(Cluft2)u^2Langd kapcitansen som skapas i halva hsp-luftledningen [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 30 PfLuft=R(Pu)^2+R((Q-Qc2luft)u)^2 Foumlrlust av aktiv effekt i hsp-kabel [W] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 31 QfLuft=XLluft(Pu)^2+XLluft((Q-Qc2luft)u)^2-(2Qc2luft) Foumlrlust av reaktiv effekt i hsp-kabel [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 33 QnettoLuft=Q+QfLuft

Ubas (kV) 11Sbas (MVA) 10

Kabel AXKJ 39525

Laumlngd=2 km Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 2 064 031 0194779 00000003 00001885 00528926 00160974 00022808

Laumlngd=4 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 4 128 031 0389557 00000003 0000377 01057851 00321948 00045616

Laumlngd=6 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 6 192 031 0584336 00000003 00005655 01586777 00482923 00068424

Laumlngd=8 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 8 256 031 0779115 00000003 0000754 02115702 00643897 00091232

Laumlngd=10 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 10 32 031 0973894 00000003 00009425 02644628 00804871 0011404

Luftledning FeAl 99

Laumlngd=2 km Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 2 0672 1126 0707487 61E-09 3833E-06 00555372 005847 4638E-05

Laumlngd=4 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 4 1344 1126 1414973 61E-09 7665E-06 01110744 01169399 9275E-05

Laumlngd=6 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 6 2016 1126 212246 61E-09 115E-05 01666116 01754099 00001391

Laumlngd=8 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 8 2688 1126 2829947 61E-09 1533E-05 02221488 02338799 00001855

Laumlngd=10 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 10 336 1126 3537433 61E-09 1916E-05 0277686 02923499 00002319

Bilaga 3 Generellt naumlt

Bilaga 3 forts

Transformatorer

Maumlrkeffekt (MVA) Kopplingsart Maumlrksp (kV) er () ex () ez () R (ohm) X (ohm) R (pu) X (pu)

1 [MATSTAT_LSP04200] 2 [MATSTAT_MSP11000] 08 Dyn 11 11 0 52 52 0 7865 0 0653 [MOTSTAT_MSP11000] 4 [MOTSTAT_LSP04200] 02 Dyn 11 11 0 38 38 0 2299 0 19

Belastningar

P (MW) Q (Mvar) (effekfaktor = 085) Detta aumlr baumlsta scenario005 003101 0062015 0093

Bilaga 4 Geografisk karta oumlver LBA fack 4 haumlmtad fraringn Facilplus

Naumltstationer kopplade till mobilt reservkraftverk

500 m

Foumlrdelningsstation (LBA)

Placering och anslutning av mobilt reservelverk

Bilaga 5 Normalkopplingsschema LBA fack 4

Bilaga 6 Verkligt naumlt

Ubas (kV) 11Sbas (MVA) 10

Ledningar (kabel) En-ledare triangel

Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [LBA-097_MSP 11000] 3 [LBA-049_MSP 11000] AXCEL 39525 202 06464 031 01967265 00000003 0000190381 00534215 00162584 0002303604 3 [LBA-049_MSP 11000] 4 [LBA-050_MSP 11000] AXCEL 39525 183 05856 031 01782226 00000003 0000172473 00483967 00147291 0002086929 4 [LBA-050_MSP 11000] 5 [LBA-070_MSP 11000] AXCEL 32510 076 0912 038 00907292 000000019 453646E-05 00753719 00074983 0000548912 5 [LBA-070_MSP 11000] 6 [LBA-093_MSP 11000] AXCEL 15016 0745 0477545 041 00959599 000000023 538312E-05 00394665 00079306 0000651357 6 [LBA-093_MSP 11000] 7 [LBA-098_MAP 11000] AXCEL 32510 076 0912 038 00907292 000000019 453646E-05 00753719 00074983 0000548912 7 [LBA-098_MAP 11000] 8 [LBA-053_MSP 11000] AXCEL 32510 066 0792 038 00787911 000000019 393956E-05 00654545 00065117 0000476686

6775

LBA -Fack 4 Luftledning

Ledningar (Luftldning) Fasplacering horisontell

Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu) 2 [LBA-097_MSP 11000] 3 [LBA-049_MSP 11000] FeAl 99 202 067872 1126 07145615 61E-09 387107E-06 00560926 00590547 4684E-05 3 [LBA-049_MSP 11000] 4 [LBA-050_MSP 11000] FeAl 99 183 061488 1126 06473503 61E-09 350696E-06 00508165 00535 424342E-05 4 [LBA-050_MSP 11000] 5 [LBA-070_MSP 11000] FeAl 31 076 08132 1173 02800667 61E-09 145644E-06 00672066 0023146 17623E-05 5 [LBA-070_MSP 11000] 6 [LBA-093_MSP 11000] FeAl 49 0745 049915 1173 02745391 61E-09 14277E-06 00412521 00226892 172751E-05 6 [LBA-093_MSP 11000] 7 [LBA-098_MAP 11000] FeAl 31 076 08132 1173 02800667 61E-09 145644E-06 00672066 0023146 17623E-05 7 [LBA-098_MAP 11000] 8 [LBA-053_MSP 11000] FeAl 31 066 07062 1173 02432158 61E-09 126481E-06 00583636 00201005 153041E-05

6775

Bilaga 6 forts

Transformatorer

Maumlrkeffekt (MVA) Kopplingsart Maumlrksp (kV) er () ex () ez () R (ohm) X (ohm) R (pu) X (pu)

1 [LBA-097_LSP 04200] 2 [LBA-097_MSP 11000] 0315 Dyn 11 11 114 412 4274809937 438 1583 036 131 3 [LBA-049_MSP 11000] 301 [LBA-049_LSP 04200] 01 Dyn 11 11 145 373 4001924537 17545 45133 145 373 4 [LBA-050_MSP 11000] 401 [LBA-050_LSP 04000] 02 Dyn 11 11 13 378 3997299088 7865 22869 065 189 5 [LBA-070_MSP 11000] 501 [LBA-070_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 6 [LBA-093_MSP 11000] 601 [LBA-093_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 7 [LBA-098_MAP 11000] 701 [LBA-098_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 8 [LBA-053_MSP 11000] 801 [LBA-053_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668

Belastningar

P (MW) Q (Mvar) Antal kunder (st)

LBA-097 00108 00044 6LBA-049 00497 0025 14LBA-050 00587 00232 15LBA-070 00356 00103 7LBA-093 00061 00029 2LBA-098 00127 00036 7LBA-053 00299 00063 9

Totalt 02035 00757 60

Bilaga 7 Resultaten fraringn det verkliga elnaumltet

Bilaga 7 forts

Laumlngd LBA (km) 667 Avskrivningstid led (aringr) 40 Avskrivningstid ledning (aringr) 60Antal kunder (st) 60

Luftledning (blank) Luftledning (belagd) KabelUtan reservkraft Med reservkraft Utan reservkraft Med reservkraft Utan reservkraft Med reservkraft Luft 20aringr+ kabel 40 aringr

Fasta kostnader

Investeringskostnad per km (krkm) (mellanspaumlnningsnaumltet) 173000 173000 205000 205000 250000 250000 250000Total investeringskostnad (kr) 1153910 1153910 1367350 1367350 1667500 1667500 1667500Kapitalkostnad 8 92313 92313 109388 109388 133400 133400 133400Aringrlig kostnad (kr) 31156 31156 36918 36918 45023 45023 30015

Underharingllskostnad (kraringr) 230782 230782 27347 27347 3335 3335 9916

Summa fast aringrlig kostnad (kraringr) 54234 54234 64265 64265 48358 48358 39931

Roumlrliga kostnader Avbrottsfrekvens (antal fel(100 km aringr)) 2 2 1333333333 1333333333 06 06 1066666667

F 12 (felfrekvens efter 12 timmar) 0000162 0000162 0000162 0000162F 24 (felfrekvens efter 24 timmar) 0000083 0000083 0000083 0000083F 48 (felfrekvens efter 48 timmar) 0000000 0000000 0000000 0000000F 72 (felfrekvens efter 72 timmar) 0000000 0000000 0000000 0000000

Avbrottsersaumlttning efter 12 timmar (krkund) 800 800 800 800Avbrottsersaumlttning efter 24 timmar (krkund) 1765 1765 1765 1765Avbrottsersaumlttning efter 48 timmar (krkund) 2719 2719 2719 2719Avbrottsersaumlttning efter 72 timmar (krkund) 4007 4007 4007 4007

Driftskostnad reservelverktimme och kund (krh) 625 625 625 625Fast kostnad elverk (transport osv) (krkund) 1320 1320 1320 1320

Drift timmar felkategori F 12 (h) 15 15 15 15Drift timmar felkategori F 24 (h) 36 36 36 36Drift timmar felkategori F 48 (h) 60 60 60 60Drift timmar felkategori F 72 (h) 100 100 100 100

Antalet fel per aringr som oumlverstiger 12 h i LBA-fack 4 (staringr) 000003 000002 000001Avbrottskostnad (kraringr) 221 531 148 354 066 223 283

Summa kostnader per aringr (kraringr) 5423598 5423908 6426693 6426899 4835816 4835973 3993390

Bilaga 8 Ekonomi

Bilaga 8 forts

DARWin driftstoumlrningsstatistik 2004 Svensk energi

12 kV 24 kV SummaSumma (75)Totalt antal drabbade kunder lt 3 min (st) 2640403 1011406 3651809 2738857Totalt antal fel lt 3 min (st) 2827 13923 16750

Totalt antal drabbade kunder 12 - lt 24 h (st) 383 61 444Totalt antal drabbade kunder gt 24 h (st) 200 28 228

Andel drabbade kunder 12 - lt 24 h 162E-04Andel drabbade kunder gt 24 h 832E-05

Andel drabbade kunder 12 - lt 24 h () 00122Andel drabbade kunder gt 24 h () 00062

Antal drabbade kunder per MSP fel lt 3minl (st) 21802

Bilaga 9 ABBs standardtransformatorer

42

[12] Johansson Jonas (2006) PhD Student IEA Lunds Tekniska Houmlgskola personligt samtal 2006-11-09

[13] Kristiansson Gert (2006) delprocessledare foumlr anlaumlggningsprojekt paring EON

Elnaumlt [14] Krynell Julius (2006) Reservkraftsansvarig EON Elnaumlt Sverige AB

personligt samtal 2006-08-11 [15] Lindahl Sture (2006) Professor IEA Lunds Tekniska Houmlgskola personligt

samtal 2006-11-09 [16] Melin Ulf (2006) EON Elnaumlt Sverige AB Kundansvarig paring

marknadsenheten personligt samtal 2006-08-18 [17] Onninens produktkatalog 2006) finns tillgaumlnglig paring

httpwwwonninensedownload184218cb10a83f43c2780001132Flik_2_Elnatsmaterielpdf adress kontrollerad 2006-08-15

[18] Petterson Aringke- Blomqvist Hans (1986) Elkraft teknisk handbok del 1

Allmaumln del [19] Regeringskansliet (2006) Nya regler om leveranssaumlkra elnaumlt

httpwwwregeringensesbd108a57260 adress kontrollerad 2006-06-08 [20] Roos Fredrik (2005) lic-avhandling Electricity Supply Reliability [21] Samuelsson Olof (2006) Docent IEA Lunds Tekniska Houmlgskola personligt

samtal 2006-08-23 [22] SCB (2002) Energiundersoumlkning foumlr jordbruket avseende 2002

httpw36scbsestatistikOVOV0020_dokumentEnergiundersokning_2002doc adress kontrollerad 2006-07-04

[23] Siemens PTI (2006) Information om PSSE

httpwwwpti-uscomptisoftwarepsseindexcfm adressen kontrollerad 2006-07-20

43

[24] Statens energimyndighet (2005) Erfarenheter efter Gudrun - Reservkraft prioritering och ouml-drift med reservkraft ER 200532 Publikationen finns tillgaumlnglig paring httpwwwstemseWEBSTEMEx01SwensfPageGenerator01OpenAgentampSearchType=2ampFuncParm1=11ampFuncParm2=1ampSearchString=gudrunampSearchStringFromDate=ampSearchStringToDate=ampAll=True adressen kontrollerad 2006-08-02

[25] Stenborg Bertil (1997) Elkraftsystem del 1 [26] Svenska Kraftnaumlt (2005a) Svenska Kraftnaumlts verksamhet

httpwwwsvksewebPageaspxid=2221 adress kontrollerad 2006-06-07 [27] Svenska Kraftnaumlt (2005b) Svenska Kraftnaumlts aringrsredovisning 2005

httpwwwsvksewebPageaspxid=5242 adress kontrollerad 2006-08-11

44

12 Appendix Bilaga 1 Eon elnaumlts indelning av olika kundkategorier med avseende paring Velanderkonstanter och effektfaktor Bilaga 2 Matlabkod som anvaumlnts till raumlkneexemplet vid jaumlmfoumlrelsen mellan luftledning och kabel Bilaga 3 Beraumlkning av inparametrar till PSSE foumlr det generella naumltet Bilaga 4 Geografiskt karta oumlver LBA fack 4 haumlmtade fraringn Facilplus Bilaga 5 Normalkopplingsschema LBA fack 4 Bilaga 6 Beraumlkning av inparametrar till PSSE foumlr det verkliga naumltet Bilaga 7 Resultaten fraringn beroumlkningen i det verkliga naumltet visat i en schemarisk bild Bilaga 8 Beraumlkningar gjorda foumlr den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen Bilaga 9 Tabell oumlver ABBs standardtransformatorer

V elander-konstant k1

V elander-kons tant k2

Foumlrbruknings-staumllletyp

U ppvaumlrm nings-kod

T ext D C O N ST1 D C O N ST2

C O SFI

B lank t O ALLM AumlN KU R VA 0000286 00133 09Industri ED M IN D R E IN DU STR IER M ED ELVAumlR M E 0000368 00497 092Industri EVL M IN D R E IN DU STR IER M ED ELVAumlR M E 0000368 00497 092Industri O M IN D R E IN DU STR IER U TAN ELVAumlR M E 000029 01017 085Industri U E M IN D R E IN DU STR IER U TAN ELVAumlR M E 000029 01017 085Industri VPA M IN D R E IN DU STR IER U TAN ELVAumlR M E 000029 01017 085Industri VPE M IN D R E IN DU STR IER M ED ELVAumlR M E 0000368 00497 092JO R D BR U K ED LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K EO LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K EVL LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K O LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K U E LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K VPA LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K VPE LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K VPJ LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09LG H M EO FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097LG H M U E FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093SH ED D IR EKTEL AumlLD R E AumlN ELAK 0000308 00111 098SH EO D IR EKTEL ELAK 0000408 00126 098SH EVL ELPAN N A KO N VER TER IN G 0000319 00187 096SH U E T YPKU R VO R R EN H U SH AringLLSEL 0000286 00133 09SH VPA VAumlR M EPU M P -FR AringN LU FT (V ID LAringG A T EM P N YT TJAS EJ ELVAumlR M E) 0000384 00164 093SH VPE VAumlR M EPU M P -U TELU FT M ED ELV (V ID LAringG A TEM P N YTT JAS ELVAumlR M E) 0000536 00161 097SH VPJ VAumlR M EPU M P - YTJO R D (O M VP EJ KLAR AR VAumlR M EN N YT TJAS EJ ELVAumlR M E) 0000314 00144 093Ouml VR ED O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - M ED ELVAumlR M E 0000402 00286 096Ouml VR EVL O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09Ouml VR O O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09Ouml VR U E O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09Ouml VR VPA O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09FAST Blank t ALLM AumlN KU R VA 0000286 00133 09FAST ED FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097FAST EO FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097FAST EVL FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097FAST O FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST O FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST U E FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST VPA FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST VPE FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097

I SAP IS-U

Bilaga 1 Indelning av kundkategorier

Bilaga 1 forts Velander-konstant k1

Velander-konstant k2

Foumlrbruknings-staumllletyp

Uppvaumlrmnings-kod

Text DCONST1 DCONST2

COSFI

FAST VPJ FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093KOLL Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09KOLL ED FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL EO FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL EVL FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL UE FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093KOLL VPA FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093KOLL VPE FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL VPJ FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093GBEL Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09OMAumlT Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09MAST Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09TILLF Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09TILLF ED DIREKTEL AumlLDRE AumlN ELAK 0000308 00111 098TILLF EO ELPANNA KONVERTERING 0000319 00187 096TILLF EVL ELPANNA KONVERTERING 0000319 00187 096TILLF O TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF UE TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF VPA TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF VPE TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF VPJ TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09HAND ED KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND EO KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND EVL KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND O KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND UE KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND VPA KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND VPE KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND VPJ KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09FH ED SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH EO SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH EVL SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH O SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH UE SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH VPA SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH VPE SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH VPJ SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098

I SAP IS-U

Bilaga 2 Matlabkod kabel u=11000 Langd=10 area=95 L=031 induktans [mHkm] fi=318 cos fi=085 ra=28264 resistiviteten i msp-kablen (AL) [ohmmm^2km] C=03310^-6kapacitansen i en 95mm^2 12 kV kabel Ericssons kabelhandbok R=(raarea)Langd ledar resistansen i punkten [ohm] Ericssons kabelhandbok XL=2pi50L10^-3Langd induktiva reaktansen i punkten [ohmkm] Ericssons kabelhandbok Qc2=2pi50(C2)u^2Langd kapacitansen som skapas i halva msp-kabeln [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 30 P=(5010^3) Aktivt effekt i punkten 5 [W] S=Pcos((fipi)180)skenbar effekt i punkten 5 [VA] Q=(S^2-P^2)^(12)reaktiv effekt i punkten 5 [VAr] Pf=R(Pu)^2+R((Q-Qc2)u)^2 Foumlrlust av aktiv effekt i hsp-kabel [W] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 31 Qf=XL(Pu)^2+XL((Q-Qc2)u)^2-(2Qc2) Foumlrlust av reaktiv effekt i msp-kabel [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 33 QnettoKabel=Q+Qf Luftledning Lluft=1085 XLluft=2pi50Lluft10^-3Langd Cluft=000910^-6 Qc2luft=2pi50(Cluft2)u^2Langd kapcitansen som skapas i halva hsp-luftledningen [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 30 PfLuft=R(Pu)^2+R((Q-Qc2luft)u)^2 Foumlrlust av aktiv effekt i hsp-kabel [W] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 31 QfLuft=XLluft(Pu)^2+XLluft((Q-Qc2luft)u)^2-(2Qc2luft) Foumlrlust av reaktiv effekt i hsp-kabel [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 33 QnettoLuft=Q+QfLuft

Ubas (kV) 11Sbas (MVA) 10

Kabel AXKJ 39525

Laumlngd=2 km Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 2 064 031 0194779 00000003 00001885 00528926 00160974 00022808

Laumlngd=4 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 4 128 031 0389557 00000003 0000377 01057851 00321948 00045616

Laumlngd=6 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 6 192 031 0584336 00000003 00005655 01586777 00482923 00068424

Laumlngd=8 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 8 256 031 0779115 00000003 0000754 02115702 00643897 00091232

Laumlngd=10 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 10 32 031 0973894 00000003 00009425 02644628 00804871 0011404

Luftledning FeAl 99

Laumlngd=2 km Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 2 0672 1126 0707487 61E-09 3833E-06 00555372 005847 4638E-05

Laumlngd=4 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 4 1344 1126 1414973 61E-09 7665E-06 01110744 01169399 9275E-05

Laumlngd=6 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 6 2016 1126 212246 61E-09 115E-05 01666116 01754099 00001391

Laumlngd=8 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 8 2688 1126 2829947 61E-09 1533E-05 02221488 02338799 00001855

Laumlngd=10 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 10 336 1126 3537433 61E-09 1916E-05 0277686 02923499 00002319

Bilaga 3 Generellt naumlt

Bilaga 3 forts

Transformatorer

Maumlrkeffekt (MVA) Kopplingsart Maumlrksp (kV) er () ex () ez () R (ohm) X (ohm) R (pu) X (pu)

1 [MATSTAT_LSP04200] 2 [MATSTAT_MSP11000] 08 Dyn 11 11 0 52 52 0 7865 0 0653 [MOTSTAT_MSP11000] 4 [MOTSTAT_LSP04200] 02 Dyn 11 11 0 38 38 0 2299 0 19

Belastningar

P (MW) Q (Mvar) (effekfaktor = 085) Detta aumlr baumlsta scenario005 003101 0062015 0093

Bilaga 4 Geografisk karta oumlver LBA fack 4 haumlmtad fraringn Facilplus

Naumltstationer kopplade till mobilt reservkraftverk

500 m

Foumlrdelningsstation (LBA)

Placering och anslutning av mobilt reservelverk

Bilaga 5 Normalkopplingsschema LBA fack 4

Bilaga 6 Verkligt naumlt

Ubas (kV) 11Sbas (MVA) 10

Ledningar (kabel) En-ledare triangel

Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [LBA-097_MSP 11000] 3 [LBA-049_MSP 11000] AXCEL 39525 202 06464 031 01967265 00000003 0000190381 00534215 00162584 0002303604 3 [LBA-049_MSP 11000] 4 [LBA-050_MSP 11000] AXCEL 39525 183 05856 031 01782226 00000003 0000172473 00483967 00147291 0002086929 4 [LBA-050_MSP 11000] 5 [LBA-070_MSP 11000] AXCEL 32510 076 0912 038 00907292 000000019 453646E-05 00753719 00074983 0000548912 5 [LBA-070_MSP 11000] 6 [LBA-093_MSP 11000] AXCEL 15016 0745 0477545 041 00959599 000000023 538312E-05 00394665 00079306 0000651357 6 [LBA-093_MSP 11000] 7 [LBA-098_MAP 11000] AXCEL 32510 076 0912 038 00907292 000000019 453646E-05 00753719 00074983 0000548912 7 [LBA-098_MAP 11000] 8 [LBA-053_MSP 11000] AXCEL 32510 066 0792 038 00787911 000000019 393956E-05 00654545 00065117 0000476686

6775

LBA -Fack 4 Luftledning

Ledningar (Luftldning) Fasplacering horisontell

Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu) 2 [LBA-097_MSP 11000] 3 [LBA-049_MSP 11000] FeAl 99 202 067872 1126 07145615 61E-09 387107E-06 00560926 00590547 4684E-05 3 [LBA-049_MSP 11000] 4 [LBA-050_MSP 11000] FeAl 99 183 061488 1126 06473503 61E-09 350696E-06 00508165 00535 424342E-05 4 [LBA-050_MSP 11000] 5 [LBA-070_MSP 11000] FeAl 31 076 08132 1173 02800667 61E-09 145644E-06 00672066 0023146 17623E-05 5 [LBA-070_MSP 11000] 6 [LBA-093_MSP 11000] FeAl 49 0745 049915 1173 02745391 61E-09 14277E-06 00412521 00226892 172751E-05 6 [LBA-093_MSP 11000] 7 [LBA-098_MAP 11000] FeAl 31 076 08132 1173 02800667 61E-09 145644E-06 00672066 0023146 17623E-05 7 [LBA-098_MAP 11000] 8 [LBA-053_MSP 11000] FeAl 31 066 07062 1173 02432158 61E-09 126481E-06 00583636 00201005 153041E-05

6775

Bilaga 6 forts

Transformatorer

Maumlrkeffekt (MVA) Kopplingsart Maumlrksp (kV) er () ex () ez () R (ohm) X (ohm) R (pu) X (pu)

1 [LBA-097_LSP 04200] 2 [LBA-097_MSP 11000] 0315 Dyn 11 11 114 412 4274809937 438 1583 036 131 3 [LBA-049_MSP 11000] 301 [LBA-049_LSP 04200] 01 Dyn 11 11 145 373 4001924537 17545 45133 145 373 4 [LBA-050_MSP 11000] 401 [LBA-050_LSP 04000] 02 Dyn 11 11 13 378 3997299088 7865 22869 065 189 5 [LBA-070_MSP 11000] 501 [LBA-070_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 6 [LBA-093_MSP 11000] 601 [LBA-093_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 7 [LBA-098_MAP 11000] 701 [LBA-098_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 8 [LBA-053_MSP 11000] 801 [LBA-053_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668

Belastningar

P (MW) Q (Mvar) Antal kunder (st)

LBA-097 00108 00044 6LBA-049 00497 0025 14LBA-050 00587 00232 15LBA-070 00356 00103 7LBA-093 00061 00029 2LBA-098 00127 00036 7LBA-053 00299 00063 9

Totalt 02035 00757 60

Bilaga 7 Resultaten fraringn det verkliga elnaumltet

Bilaga 7 forts

Laumlngd LBA (km) 667 Avskrivningstid led (aringr) 40 Avskrivningstid ledning (aringr) 60Antal kunder (st) 60

Luftledning (blank) Luftledning (belagd) KabelUtan reservkraft Med reservkraft Utan reservkraft Med reservkraft Utan reservkraft Med reservkraft Luft 20aringr+ kabel 40 aringr

Fasta kostnader

Investeringskostnad per km (krkm) (mellanspaumlnningsnaumltet) 173000 173000 205000 205000 250000 250000 250000Total investeringskostnad (kr) 1153910 1153910 1367350 1367350 1667500 1667500 1667500Kapitalkostnad 8 92313 92313 109388 109388 133400 133400 133400Aringrlig kostnad (kr) 31156 31156 36918 36918 45023 45023 30015

Underharingllskostnad (kraringr) 230782 230782 27347 27347 3335 3335 9916

Summa fast aringrlig kostnad (kraringr) 54234 54234 64265 64265 48358 48358 39931

Roumlrliga kostnader Avbrottsfrekvens (antal fel(100 km aringr)) 2 2 1333333333 1333333333 06 06 1066666667

F 12 (felfrekvens efter 12 timmar) 0000162 0000162 0000162 0000162F 24 (felfrekvens efter 24 timmar) 0000083 0000083 0000083 0000083F 48 (felfrekvens efter 48 timmar) 0000000 0000000 0000000 0000000F 72 (felfrekvens efter 72 timmar) 0000000 0000000 0000000 0000000

Avbrottsersaumlttning efter 12 timmar (krkund) 800 800 800 800Avbrottsersaumlttning efter 24 timmar (krkund) 1765 1765 1765 1765Avbrottsersaumlttning efter 48 timmar (krkund) 2719 2719 2719 2719Avbrottsersaumlttning efter 72 timmar (krkund) 4007 4007 4007 4007

Driftskostnad reservelverktimme och kund (krh) 625 625 625 625Fast kostnad elverk (transport osv) (krkund) 1320 1320 1320 1320

Drift timmar felkategori F 12 (h) 15 15 15 15Drift timmar felkategori F 24 (h) 36 36 36 36Drift timmar felkategori F 48 (h) 60 60 60 60Drift timmar felkategori F 72 (h) 100 100 100 100

Antalet fel per aringr som oumlverstiger 12 h i LBA-fack 4 (staringr) 000003 000002 000001Avbrottskostnad (kraringr) 221 531 148 354 066 223 283

Summa kostnader per aringr (kraringr) 5423598 5423908 6426693 6426899 4835816 4835973 3993390

Bilaga 8 Ekonomi

Bilaga 8 forts

DARWin driftstoumlrningsstatistik 2004 Svensk energi

12 kV 24 kV SummaSumma (75)Totalt antal drabbade kunder lt 3 min (st) 2640403 1011406 3651809 2738857Totalt antal fel lt 3 min (st) 2827 13923 16750

Totalt antal drabbade kunder 12 - lt 24 h (st) 383 61 444Totalt antal drabbade kunder gt 24 h (st) 200 28 228

Andel drabbade kunder 12 - lt 24 h 162E-04Andel drabbade kunder gt 24 h 832E-05

Andel drabbade kunder 12 - lt 24 h () 00122Andel drabbade kunder gt 24 h () 00062

Antal drabbade kunder per MSP fel lt 3minl (st) 21802

Bilaga 9 ABBs standardtransformatorer

43

[24] Statens energimyndighet (2005) Erfarenheter efter Gudrun - Reservkraft prioritering och ouml-drift med reservkraft ER 200532 Publikationen finns tillgaumlnglig paring httpwwwstemseWEBSTEMEx01SwensfPageGenerator01OpenAgentampSearchType=2ampFuncParm1=11ampFuncParm2=1ampSearchString=gudrunampSearchStringFromDate=ampSearchStringToDate=ampAll=True adressen kontrollerad 2006-08-02

[25] Stenborg Bertil (1997) Elkraftsystem del 1 [26] Svenska Kraftnaumlt (2005a) Svenska Kraftnaumlts verksamhet

httpwwwsvksewebPageaspxid=2221 adress kontrollerad 2006-06-07 [27] Svenska Kraftnaumlt (2005b) Svenska Kraftnaumlts aringrsredovisning 2005

httpwwwsvksewebPageaspxid=5242 adress kontrollerad 2006-08-11

44

12 Appendix Bilaga 1 Eon elnaumlts indelning av olika kundkategorier med avseende paring Velanderkonstanter och effektfaktor Bilaga 2 Matlabkod som anvaumlnts till raumlkneexemplet vid jaumlmfoumlrelsen mellan luftledning och kabel Bilaga 3 Beraumlkning av inparametrar till PSSE foumlr det generella naumltet Bilaga 4 Geografiskt karta oumlver LBA fack 4 haumlmtade fraringn Facilplus Bilaga 5 Normalkopplingsschema LBA fack 4 Bilaga 6 Beraumlkning av inparametrar till PSSE foumlr det verkliga naumltet Bilaga 7 Resultaten fraringn beroumlkningen i det verkliga naumltet visat i en schemarisk bild Bilaga 8 Beraumlkningar gjorda foumlr den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen Bilaga 9 Tabell oumlver ABBs standardtransformatorer

V elander-konstant k1

V elander-kons tant k2

Foumlrbruknings-staumllletyp

U ppvaumlrm nings-kod

T ext D C O N ST1 D C O N ST2

C O SFI

B lank t O ALLM AumlN KU R VA 0000286 00133 09Industri ED M IN D R E IN DU STR IER M ED ELVAumlR M E 0000368 00497 092Industri EVL M IN D R E IN DU STR IER M ED ELVAumlR M E 0000368 00497 092Industri O M IN D R E IN DU STR IER U TAN ELVAumlR M E 000029 01017 085Industri U E M IN D R E IN DU STR IER U TAN ELVAumlR M E 000029 01017 085Industri VPA M IN D R E IN DU STR IER U TAN ELVAumlR M E 000029 01017 085Industri VPE M IN D R E IN DU STR IER M ED ELVAumlR M E 0000368 00497 092JO R D BR U K ED LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K EO LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K EVL LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K O LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K U E LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K VPA LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K VPE LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K VPJ LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09LG H M EO FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097LG H M U E FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093SH ED D IR EKTEL AumlLD R E AumlN ELAK 0000308 00111 098SH EO D IR EKTEL ELAK 0000408 00126 098SH EVL ELPAN N A KO N VER TER IN G 0000319 00187 096SH U E T YPKU R VO R R EN H U SH AringLLSEL 0000286 00133 09SH VPA VAumlR M EPU M P -FR AringN LU FT (V ID LAringG A T EM P N YT TJAS EJ ELVAumlR M E) 0000384 00164 093SH VPE VAumlR M EPU M P -U TELU FT M ED ELV (V ID LAringG A TEM P N YTT JAS ELVAumlR M E) 0000536 00161 097SH VPJ VAumlR M EPU M P - YTJO R D (O M VP EJ KLAR AR VAumlR M EN N YT TJAS EJ ELVAumlR M E) 0000314 00144 093Ouml VR ED O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - M ED ELVAumlR M E 0000402 00286 096Ouml VR EVL O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09Ouml VR O O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09Ouml VR U E O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09Ouml VR VPA O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09FAST Blank t ALLM AumlN KU R VA 0000286 00133 09FAST ED FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097FAST EO FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097FAST EVL FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097FAST O FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST O FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST U E FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST VPA FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST VPE FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097

I SAP IS-U

Bilaga 1 Indelning av kundkategorier

Bilaga 1 forts Velander-konstant k1

Velander-konstant k2

Foumlrbruknings-staumllletyp

Uppvaumlrmnings-kod

Text DCONST1 DCONST2

COSFI

FAST VPJ FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093KOLL Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09KOLL ED FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL EO FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL EVL FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL UE FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093KOLL VPA FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093KOLL VPE FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL VPJ FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093GBEL Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09OMAumlT Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09MAST Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09TILLF Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09TILLF ED DIREKTEL AumlLDRE AumlN ELAK 0000308 00111 098TILLF EO ELPANNA KONVERTERING 0000319 00187 096TILLF EVL ELPANNA KONVERTERING 0000319 00187 096TILLF O TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF UE TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF VPA TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF VPE TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF VPJ TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09HAND ED KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND EO KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND EVL KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND O KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND UE KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND VPA KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND VPE KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND VPJ KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09FH ED SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH EO SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH EVL SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH O SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH UE SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH VPA SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH VPE SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH VPJ SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098

I SAP IS-U

Bilaga 2 Matlabkod kabel u=11000 Langd=10 area=95 L=031 induktans [mHkm] fi=318 cos fi=085 ra=28264 resistiviteten i msp-kablen (AL) [ohmmm^2km] C=03310^-6kapacitansen i en 95mm^2 12 kV kabel Ericssons kabelhandbok R=(raarea)Langd ledar resistansen i punkten [ohm] Ericssons kabelhandbok XL=2pi50L10^-3Langd induktiva reaktansen i punkten [ohmkm] Ericssons kabelhandbok Qc2=2pi50(C2)u^2Langd kapacitansen som skapas i halva msp-kabeln [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 30 P=(5010^3) Aktivt effekt i punkten 5 [W] S=Pcos((fipi)180)skenbar effekt i punkten 5 [VA] Q=(S^2-P^2)^(12)reaktiv effekt i punkten 5 [VAr] Pf=R(Pu)^2+R((Q-Qc2)u)^2 Foumlrlust av aktiv effekt i hsp-kabel [W] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 31 Qf=XL(Pu)^2+XL((Q-Qc2)u)^2-(2Qc2) Foumlrlust av reaktiv effekt i msp-kabel [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 33 QnettoKabel=Q+Qf Luftledning Lluft=1085 XLluft=2pi50Lluft10^-3Langd Cluft=000910^-6 Qc2luft=2pi50(Cluft2)u^2Langd kapcitansen som skapas i halva hsp-luftledningen [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 30 PfLuft=R(Pu)^2+R((Q-Qc2luft)u)^2 Foumlrlust av aktiv effekt i hsp-kabel [W] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 31 QfLuft=XLluft(Pu)^2+XLluft((Q-Qc2luft)u)^2-(2Qc2luft) Foumlrlust av reaktiv effekt i hsp-kabel [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 33 QnettoLuft=Q+QfLuft

Ubas (kV) 11Sbas (MVA) 10

Kabel AXKJ 39525

Laumlngd=2 km Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 2 064 031 0194779 00000003 00001885 00528926 00160974 00022808

Laumlngd=4 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 4 128 031 0389557 00000003 0000377 01057851 00321948 00045616

Laumlngd=6 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 6 192 031 0584336 00000003 00005655 01586777 00482923 00068424

Laumlngd=8 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 8 256 031 0779115 00000003 0000754 02115702 00643897 00091232

Laumlngd=10 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 10 32 031 0973894 00000003 00009425 02644628 00804871 0011404

Luftledning FeAl 99

Laumlngd=2 km Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 2 0672 1126 0707487 61E-09 3833E-06 00555372 005847 4638E-05

Laumlngd=4 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 4 1344 1126 1414973 61E-09 7665E-06 01110744 01169399 9275E-05

Laumlngd=6 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 6 2016 1126 212246 61E-09 115E-05 01666116 01754099 00001391

Laumlngd=8 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 8 2688 1126 2829947 61E-09 1533E-05 02221488 02338799 00001855

Laumlngd=10 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 10 336 1126 3537433 61E-09 1916E-05 0277686 02923499 00002319

Bilaga 3 Generellt naumlt

Bilaga 3 forts

Transformatorer

Maumlrkeffekt (MVA) Kopplingsart Maumlrksp (kV) er () ex () ez () R (ohm) X (ohm) R (pu) X (pu)

1 [MATSTAT_LSP04200] 2 [MATSTAT_MSP11000] 08 Dyn 11 11 0 52 52 0 7865 0 0653 [MOTSTAT_MSP11000] 4 [MOTSTAT_LSP04200] 02 Dyn 11 11 0 38 38 0 2299 0 19

Belastningar

P (MW) Q (Mvar) (effekfaktor = 085) Detta aumlr baumlsta scenario005 003101 0062015 0093

Bilaga 4 Geografisk karta oumlver LBA fack 4 haumlmtad fraringn Facilplus

Naumltstationer kopplade till mobilt reservkraftverk

500 m

Foumlrdelningsstation (LBA)

Placering och anslutning av mobilt reservelverk

Bilaga 5 Normalkopplingsschema LBA fack 4

Bilaga 6 Verkligt naumlt

Ubas (kV) 11Sbas (MVA) 10

Ledningar (kabel) En-ledare triangel

Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [LBA-097_MSP 11000] 3 [LBA-049_MSP 11000] AXCEL 39525 202 06464 031 01967265 00000003 0000190381 00534215 00162584 0002303604 3 [LBA-049_MSP 11000] 4 [LBA-050_MSP 11000] AXCEL 39525 183 05856 031 01782226 00000003 0000172473 00483967 00147291 0002086929 4 [LBA-050_MSP 11000] 5 [LBA-070_MSP 11000] AXCEL 32510 076 0912 038 00907292 000000019 453646E-05 00753719 00074983 0000548912 5 [LBA-070_MSP 11000] 6 [LBA-093_MSP 11000] AXCEL 15016 0745 0477545 041 00959599 000000023 538312E-05 00394665 00079306 0000651357 6 [LBA-093_MSP 11000] 7 [LBA-098_MAP 11000] AXCEL 32510 076 0912 038 00907292 000000019 453646E-05 00753719 00074983 0000548912 7 [LBA-098_MAP 11000] 8 [LBA-053_MSP 11000] AXCEL 32510 066 0792 038 00787911 000000019 393956E-05 00654545 00065117 0000476686

6775

LBA -Fack 4 Luftledning

Ledningar (Luftldning) Fasplacering horisontell

Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu) 2 [LBA-097_MSP 11000] 3 [LBA-049_MSP 11000] FeAl 99 202 067872 1126 07145615 61E-09 387107E-06 00560926 00590547 4684E-05 3 [LBA-049_MSP 11000] 4 [LBA-050_MSP 11000] FeAl 99 183 061488 1126 06473503 61E-09 350696E-06 00508165 00535 424342E-05 4 [LBA-050_MSP 11000] 5 [LBA-070_MSP 11000] FeAl 31 076 08132 1173 02800667 61E-09 145644E-06 00672066 0023146 17623E-05 5 [LBA-070_MSP 11000] 6 [LBA-093_MSP 11000] FeAl 49 0745 049915 1173 02745391 61E-09 14277E-06 00412521 00226892 172751E-05 6 [LBA-093_MSP 11000] 7 [LBA-098_MAP 11000] FeAl 31 076 08132 1173 02800667 61E-09 145644E-06 00672066 0023146 17623E-05 7 [LBA-098_MAP 11000] 8 [LBA-053_MSP 11000] FeAl 31 066 07062 1173 02432158 61E-09 126481E-06 00583636 00201005 153041E-05

6775

Bilaga 6 forts

Transformatorer

Maumlrkeffekt (MVA) Kopplingsart Maumlrksp (kV) er () ex () ez () R (ohm) X (ohm) R (pu) X (pu)

1 [LBA-097_LSP 04200] 2 [LBA-097_MSP 11000] 0315 Dyn 11 11 114 412 4274809937 438 1583 036 131 3 [LBA-049_MSP 11000] 301 [LBA-049_LSP 04200] 01 Dyn 11 11 145 373 4001924537 17545 45133 145 373 4 [LBA-050_MSP 11000] 401 [LBA-050_LSP 04000] 02 Dyn 11 11 13 378 3997299088 7865 22869 065 189 5 [LBA-070_MSP 11000] 501 [LBA-070_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 6 [LBA-093_MSP 11000] 601 [LBA-093_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 7 [LBA-098_MAP 11000] 701 [LBA-098_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 8 [LBA-053_MSP 11000] 801 [LBA-053_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668

Belastningar

P (MW) Q (Mvar) Antal kunder (st)

LBA-097 00108 00044 6LBA-049 00497 0025 14LBA-050 00587 00232 15LBA-070 00356 00103 7LBA-093 00061 00029 2LBA-098 00127 00036 7LBA-053 00299 00063 9

Totalt 02035 00757 60

Bilaga 7 Resultaten fraringn det verkliga elnaumltet

Bilaga 7 forts

Laumlngd LBA (km) 667 Avskrivningstid led (aringr) 40 Avskrivningstid ledning (aringr) 60Antal kunder (st) 60

Luftledning (blank) Luftledning (belagd) KabelUtan reservkraft Med reservkraft Utan reservkraft Med reservkraft Utan reservkraft Med reservkraft Luft 20aringr+ kabel 40 aringr

Fasta kostnader

Investeringskostnad per km (krkm) (mellanspaumlnningsnaumltet) 173000 173000 205000 205000 250000 250000 250000Total investeringskostnad (kr) 1153910 1153910 1367350 1367350 1667500 1667500 1667500Kapitalkostnad 8 92313 92313 109388 109388 133400 133400 133400Aringrlig kostnad (kr) 31156 31156 36918 36918 45023 45023 30015

Underharingllskostnad (kraringr) 230782 230782 27347 27347 3335 3335 9916

Summa fast aringrlig kostnad (kraringr) 54234 54234 64265 64265 48358 48358 39931

Roumlrliga kostnader Avbrottsfrekvens (antal fel(100 km aringr)) 2 2 1333333333 1333333333 06 06 1066666667

F 12 (felfrekvens efter 12 timmar) 0000162 0000162 0000162 0000162F 24 (felfrekvens efter 24 timmar) 0000083 0000083 0000083 0000083F 48 (felfrekvens efter 48 timmar) 0000000 0000000 0000000 0000000F 72 (felfrekvens efter 72 timmar) 0000000 0000000 0000000 0000000

Avbrottsersaumlttning efter 12 timmar (krkund) 800 800 800 800Avbrottsersaumlttning efter 24 timmar (krkund) 1765 1765 1765 1765Avbrottsersaumlttning efter 48 timmar (krkund) 2719 2719 2719 2719Avbrottsersaumlttning efter 72 timmar (krkund) 4007 4007 4007 4007

Driftskostnad reservelverktimme och kund (krh) 625 625 625 625Fast kostnad elverk (transport osv) (krkund) 1320 1320 1320 1320

Drift timmar felkategori F 12 (h) 15 15 15 15Drift timmar felkategori F 24 (h) 36 36 36 36Drift timmar felkategori F 48 (h) 60 60 60 60Drift timmar felkategori F 72 (h) 100 100 100 100

Antalet fel per aringr som oumlverstiger 12 h i LBA-fack 4 (staringr) 000003 000002 000001Avbrottskostnad (kraringr) 221 531 148 354 066 223 283

Summa kostnader per aringr (kraringr) 5423598 5423908 6426693 6426899 4835816 4835973 3993390

Bilaga 8 Ekonomi

Bilaga 8 forts

DARWin driftstoumlrningsstatistik 2004 Svensk energi

12 kV 24 kV SummaSumma (75)Totalt antal drabbade kunder lt 3 min (st) 2640403 1011406 3651809 2738857Totalt antal fel lt 3 min (st) 2827 13923 16750

Totalt antal drabbade kunder 12 - lt 24 h (st) 383 61 444Totalt antal drabbade kunder gt 24 h (st) 200 28 228

Andel drabbade kunder 12 - lt 24 h 162E-04Andel drabbade kunder gt 24 h 832E-05

Andel drabbade kunder 12 - lt 24 h () 00122Andel drabbade kunder gt 24 h () 00062

Antal drabbade kunder per MSP fel lt 3minl (st) 21802

Bilaga 9 ABBs standardtransformatorer

44

12 Appendix Bilaga 1 Eon elnaumlts indelning av olika kundkategorier med avseende paring Velanderkonstanter och effektfaktor Bilaga 2 Matlabkod som anvaumlnts till raumlkneexemplet vid jaumlmfoumlrelsen mellan luftledning och kabel Bilaga 3 Beraumlkning av inparametrar till PSSE foumlr det generella naumltet Bilaga 4 Geografiskt karta oumlver LBA fack 4 haumlmtade fraringn Facilplus Bilaga 5 Normalkopplingsschema LBA fack 4 Bilaga 6 Beraumlkning av inparametrar till PSSE foumlr det verkliga naumltet Bilaga 7 Resultaten fraringn beroumlkningen i det verkliga naumltet visat i en schemarisk bild Bilaga 8 Beraumlkningar gjorda foumlr den ekonomiska jaumlmfoumlrelsen Bilaga 9 Tabell oumlver ABBs standardtransformatorer

V elander-konstant k1

V elander-kons tant k2

Foumlrbruknings-staumllletyp

U ppvaumlrm nings-kod

T ext D C O N ST1 D C O N ST2

C O SFI

B lank t O ALLM AumlN KU R VA 0000286 00133 09Industri ED M IN D R E IN DU STR IER M ED ELVAumlR M E 0000368 00497 092Industri EVL M IN D R E IN DU STR IER M ED ELVAumlR M E 0000368 00497 092Industri O M IN D R E IN DU STR IER U TAN ELVAumlR M E 000029 01017 085Industri U E M IN D R E IN DU STR IER U TAN ELVAumlR M E 000029 01017 085Industri VPA M IN D R E IN DU STR IER U TAN ELVAumlR M E 000029 01017 085Industri VPE M IN D R E IN DU STR IER M ED ELVAumlR M E 0000368 00497 092JO R D BR U K ED LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K EO LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K EVL LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K O LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K U E LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K VPA LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K VPE LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K VPJ LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09LG H M EO FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097LG H M U E FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093SH ED D IR EKTEL AumlLD R E AumlN ELAK 0000308 00111 098SH EO D IR EKTEL ELAK 0000408 00126 098SH EVL ELPAN N A KO N VER TER IN G 0000319 00187 096SH U E T YPKU R VO R R EN H U SH AringLLSEL 0000286 00133 09SH VPA VAumlR M EPU M P -FR AringN LU FT (V ID LAringG A T EM P N YT TJAS EJ ELVAumlR M E) 0000384 00164 093SH VPE VAumlR M EPU M P -U TELU FT M ED ELV (V ID LAringG A TEM P N YTT JAS ELVAumlR M E) 0000536 00161 097SH VPJ VAumlR M EPU M P - YTJO R D (O M VP EJ KLAR AR VAumlR M EN N YT TJAS EJ ELVAumlR M E) 0000314 00144 093Ouml VR ED O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - M ED ELVAumlR M E 0000402 00286 096Ouml VR EVL O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09Ouml VR O O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09Ouml VR U E O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09Ouml VR VPA O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09FAST Blank t ALLM AumlN KU R VA 0000286 00133 09FAST ED FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097FAST EO FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097FAST EVL FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097FAST O FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST O FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST U E FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST VPA FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST VPE FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097

I SAP IS-U

Bilaga 1 Indelning av kundkategorier

Bilaga 1 forts Velander-konstant k1

Velander-konstant k2

Foumlrbruknings-staumllletyp

Uppvaumlrmnings-kod

Text DCONST1 DCONST2

COSFI

FAST VPJ FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093KOLL Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09KOLL ED FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL EO FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL EVL FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL UE FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093KOLL VPA FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093KOLL VPE FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL VPJ FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093GBEL Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09OMAumlT Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09MAST Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09TILLF Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09TILLF ED DIREKTEL AumlLDRE AumlN ELAK 0000308 00111 098TILLF EO ELPANNA KONVERTERING 0000319 00187 096TILLF EVL ELPANNA KONVERTERING 0000319 00187 096TILLF O TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF UE TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF VPA TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF VPE TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF VPJ TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09HAND ED KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND EO KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND EVL KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND O KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND UE KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND VPA KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND VPE KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND VPJ KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09FH ED SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH EO SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH EVL SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH O SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH UE SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH VPA SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH VPE SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH VPJ SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098

I SAP IS-U

Bilaga 2 Matlabkod kabel u=11000 Langd=10 area=95 L=031 induktans [mHkm] fi=318 cos fi=085 ra=28264 resistiviteten i msp-kablen (AL) [ohmmm^2km] C=03310^-6kapacitansen i en 95mm^2 12 kV kabel Ericssons kabelhandbok R=(raarea)Langd ledar resistansen i punkten [ohm] Ericssons kabelhandbok XL=2pi50L10^-3Langd induktiva reaktansen i punkten [ohmkm] Ericssons kabelhandbok Qc2=2pi50(C2)u^2Langd kapacitansen som skapas i halva msp-kabeln [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 30 P=(5010^3) Aktivt effekt i punkten 5 [W] S=Pcos((fipi)180)skenbar effekt i punkten 5 [VA] Q=(S^2-P^2)^(12)reaktiv effekt i punkten 5 [VAr] Pf=R(Pu)^2+R((Q-Qc2)u)^2 Foumlrlust av aktiv effekt i hsp-kabel [W] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 31 Qf=XL(Pu)^2+XL((Q-Qc2)u)^2-(2Qc2) Foumlrlust av reaktiv effekt i msp-kabel [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 33 QnettoKabel=Q+Qf Luftledning Lluft=1085 XLluft=2pi50Lluft10^-3Langd Cluft=000910^-6 Qc2luft=2pi50(Cluft2)u^2Langd kapcitansen som skapas i halva hsp-luftledningen [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 30 PfLuft=R(Pu)^2+R((Q-Qc2luft)u)^2 Foumlrlust av aktiv effekt i hsp-kabel [W] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 31 QfLuft=XLluft(Pu)^2+XLluft((Q-Qc2luft)u)^2-(2Qc2luft) Foumlrlust av reaktiv effekt i hsp-kabel [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 33 QnettoLuft=Q+QfLuft

Ubas (kV) 11Sbas (MVA) 10

Kabel AXKJ 39525

Laumlngd=2 km Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 2 064 031 0194779 00000003 00001885 00528926 00160974 00022808

Laumlngd=4 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 4 128 031 0389557 00000003 0000377 01057851 00321948 00045616

Laumlngd=6 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 6 192 031 0584336 00000003 00005655 01586777 00482923 00068424

Laumlngd=8 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 8 256 031 0779115 00000003 0000754 02115702 00643897 00091232

Laumlngd=10 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 10 32 031 0973894 00000003 00009425 02644628 00804871 0011404

Luftledning FeAl 99

Laumlngd=2 km Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 2 0672 1126 0707487 61E-09 3833E-06 00555372 005847 4638E-05

Laumlngd=4 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 4 1344 1126 1414973 61E-09 7665E-06 01110744 01169399 9275E-05

Laumlngd=6 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 6 2016 1126 212246 61E-09 115E-05 01666116 01754099 00001391

Laumlngd=8 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 8 2688 1126 2829947 61E-09 1533E-05 02221488 02338799 00001855

Laumlngd=10 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 10 336 1126 3537433 61E-09 1916E-05 0277686 02923499 00002319

Bilaga 3 Generellt naumlt

Bilaga 3 forts

Transformatorer

Maumlrkeffekt (MVA) Kopplingsart Maumlrksp (kV) er () ex () ez () R (ohm) X (ohm) R (pu) X (pu)

1 [MATSTAT_LSP04200] 2 [MATSTAT_MSP11000] 08 Dyn 11 11 0 52 52 0 7865 0 0653 [MOTSTAT_MSP11000] 4 [MOTSTAT_LSP04200] 02 Dyn 11 11 0 38 38 0 2299 0 19

Belastningar

P (MW) Q (Mvar) (effekfaktor = 085) Detta aumlr baumlsta scenario005 003101 0062015 0093

Bilaga 4 Geografisk karta oumlver LBA fack 4 haumlmtad fraringn Facilplus

Naumltstationer kopplade till mobilt reservkraftverk

500 m

Foumlrdelningsstation (LBA)

Placering och anslutning av mobilt reservelverk

Bilaga 5 Normalkopplingsschema LBA fack 4

Bilaga 6 Verkligt naumlt

Ubas (kV) 11Sbas (MVA) 10

Ledningar (kabel) En-ledare triangel

Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [LBA-097_MSP 11000] 3 [LBA-049_MSP 11000] AXCEL 39525 202 06464 031 01967265 00000003 0000190381 00534215 00162584 0002303604 3 [LBA-049_MSP 11000] 4 [LBA-050_MSP 11000] AXCEL 39525 183 05856 031 01782226 00000003 0000172473 00483967 00147291 0002086929 4 [LBA-050_MSP 11000] 5 [LBA-070_MSP 11000] AXCEL 32510 076 0912 038 00907292 000000019 453646E-05 00753719 00074983 0000548912 5 [LBA-070_MSP 11000] 6 [LBA-093_MSP 11000] AXCEL 15016 0745 0477545 041 00959599 000000023 538312E-05 00394665 00079306 0000651357 6 [LBA-093_MSP 11000] 7 [LBA-098_MAP 11000] AXCEL 32510 076 0912 038 00907292 000000019 453646E-05 00753719 00074983 0000548912 7 [LBA-098_MAP 11000] 8 [LBA-053_MSP 11000] AXCEL 32510 066 0792 038 00787911 000000019 393956E-05 00654545 00065117 0000476686

6775

LBA -Fack 4 Luftledning

Ledningar (Luftldning) Fasplacering horisontell

Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu) 2 [LBA-097_MSP 11000] 3 [LBA-049_MSP 11000] FeAl 99 202 067872 1126 07145615 61E-09 387107E-06 00560926 00590547 4684E-05 3 [LBA-049_MSP 11000] 4 [LBA-050_MSP 11000] FeAl 99 183 061488 1126 06473503 61E-09 350696E-06 00508165 00535 424342E-05 4 [LBA-050_MSP 11000] 5 [LBA-070_MSP 11000] FeAl 31 076 08132 1173 02800667 61E-09 145644E-06 00672066 0023146 17623E-05 5 [LBA-070_MSP 11000] 6 [LBA-093_MSP 11000] FeAl 49 0745 049915 1173 02745391 61E-09 14277E-06 00412521 00226892 172751E-05 6 [LBA-093_MSP 11000] 7 [LBA-098_MAP 11000] FeAl 31 076 08132 1173 02800667 61E-09 145644E-06 00672066 0023146 17623E-05 7 [LBA-098_MAP 11000] 8 [LBA-053_MSP 11000] FeAl 31 066 07062 1173 02432158 61E-09 126481E-06 00583636 00201005 153041E-05

6775

Bilaga 6 forts

Transformatorer

Maumlrkeffekt (MVA) Kopplingsart Maumlrksp (kV) er () ex () ez () R (ohm) X (ohm) R (pu) X (pu)

1 [LBA-097_LSP 04200] 2 [LBA-097_MSP 11000] 0315 Dyn 11 11 114 412 4274809937 438 1583 036 131 3 [LBA-049_MSP 11000] 301 [LBA-049_LSP 04200] 01 Dyn 11 11 145 373 4001924537 17545 45133 145 373 4 [LBA-050_MSP 11000] 401 [LBA-050_LSP 04000] 02 Dyn 11 11 13 378 3997299088 7865 22869 065 189 5 [LBA-070_MSP 11000] 501 [LBA-070_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 6 [LBA-093_MSP 11000] 601 [LBA-093_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 7 [LBA-098_MAP 11000] 701 [LBA-098_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 8 [LBA-053_MSP 11000] 801 [LBA-053_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668

Belastningar

P (MW) Q (Mvar) Antal kunder (st)

LBA-097 00108 00044 6LBA-049 00497 0025 14LBA-050 00587 00232 15LBA-070 00356 00103 7LBA-093 00061 00029 2LBA-098 00127 00036 7LBA-053 00299 00063 9

Totalt 02035 00757 60

Bilaga 7 Resultaten fraringn det verkliga elnaumltet

Bilaga 7 forts

Laumlngd LBA (km) 667 Avskrivningstid led (aringr) 40 Avskrivningstid ledning (aringr) 60Antal kunder (st) 60

Luftledning (blank) Luftledning (belagd) KabelUtan reservkraft Med reservkraft Utan reservkraft Med reservkraft Utan reservkraft Med reservkraft Luft 20aringr+ kabel 40 aringr

Fasta kostnader

Investeringskostnad per km (krkm) (mellanspaumlnningsnaumltet) 173000 173000 205000 205000 250000 250000 250000Total investeringskostnad (kr) 1153910 1153910 1367350 1367350 1667500 1667500 1667500Kapitalkostnad 8 92313 92313 109388 109388 133400 133400 133400Aringrlig kostnad (kr) 31156 31156 36918 36918 45023 45023 30015

Underharingllskostnad (kraringr) 230782 230782 27347 27347 3335 3335 9916

Summa fast aringrlig kostnad (kraringr) 54234 54234 64265 64265 48358 48358 39931

Roumlrliga kostnader Avbrottsfrekvens (antal fel(100 km aringr)) 2 2 1333333333 1333333333 06 06 1066666667

F 12 (felfrekvens efter 12 timmar) 0000162 0000162 0000162 0000162F 24 (felfrekvens efter 24 timmar) 0000083 0000083 0000083 0000083F 48 (felfrekvens efter 48 timmar) 0000000 0000000 0000000 0000000F 72 (felfrekvens efter 72 timmar) 0000000 0000000 0000000 0000000

Avbrottsersaumlttning efter 12 timmar (krkund) 800 800 800 800Avbrottsersaumlttning efter 24 timmar (krkund) 1765 1765 1765 1765Avbrottsersaumlttning efter 48 timmar (krkund) 2719 2719 2719 2719Avbrottsersaumlttning efter 72 timmar (krkund) 4007 4007 4007 4007

Driftskostnad reservelverktimme och kund (krh) 625 625 625 625Fast kostnad elverk (transport osv) (krkund) 1320 1320 1320 1320

Drift timmar felkategori F 12 (h) 15 15 15 15Drift timmar felkategori F 24 (h) 36 36 36 36Drift timmar felkategori F 48 (h) 60 60 60 60Drift timmar felkategori F 72 (h) 100 100 100 100

Antalet fel per aringr som oumlverstiger 12 h i LBA-fack 4 (staringr) 000003 000002 000001Avbrottskostnad (kraringr) 221 531 148 354 066 223 283

Summa kostnader per aringr (kraringr) 5423598 5423908 6426693 6426899 4835816 4835973 3993390

Bilaga 8 Ekonomi

Bilaga 8 forts

DARWin driftstoumlrningsstatistik 2004 Svensk energi

12 kV 24 kV SummaSumma (75)Totalt antal drabbade kunder lt 3 min (st) 2640403 1011406 3651809 2738857Totalt antal fel lt 3 min (st) 2827 13923 16750

Totalt antal drabbade kunder 12 - lt 24 h (st) 383 61 444Totalt antal drabbade kunder gt 24 h (st) 200 28 228

Andel drabbade kunder 12 - lt 24 h 162E-04Andel drabbade kunder gt 24 h 832E-05

Andel drabbade kunder 12 - lt 24 h () 00122Andel drabbade kunder gt 24 h () 00062

Antal drabbade kunder per MSP fel lt 3minl (st) 21802

Bilaga 9 ABBs standardtransformatorer

V elander-konstant k1

V elander-kons tant k2

Foumlrbruknings-staumllletyp

U ppvaumlrm nings-kod

T ext D C O N ST1 D C O N ST2

C O SFI

B lank t O ALLM AumlN KU R VA 0000286 00133 09Industri ED M IN D R E IN DU STR IER M ED ELVAumlR M E 0000368 00497 092Industri EVL M IN D R E IN DU STR IER M ED ELVAumlR M E 0000368 00497 092Industri O M IN D R E IN DU STR IER U TAN ELVAumlR M E 000029 01017 085Industri U E M IN D R E IN DU STR IER U TAN ELVAumlR M E 000029 01017 085Industri VPA M IN D R E IN DU STR IER U TAN ELVAumlR M E 000029 01017 085Industri VPE M IN D R E IN DU STR IER M ED ELVAumlR M E 0000368 00497 092JO R D BR U K ED LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K EO LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K EVL LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K O LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K U E LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K VPA LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K VPE LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09JO R D BR U K VPJ LAN T BR U K BLAN D AD PR O D U KT IO N 0000266 00245 09LG H M EO FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097LG H M U E FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093SH ED D IR EKTEL AumlLD R E AumlN ELAK 0000308 00111 098SH EO D IR EKTEL ELAK 0000408 00126 098SH EVL ELPAN N A KO N VER TER IN G 0000319 00187 096SH U E T YPKU R VO R R EN H U SH AringLLSEL 0000286 00133 09SH VPA VAumlR M EPU M P -FR AringN LU FT (V ID LAringG A T EM P N YT TJAS EJ ELVAumlR M E) 0000384 00164 093SH VPE VAumlR M EPU M P -U TELU FT M ED ELV (V ID LAringG A TEM P N YTT JAS ELVAumlR M E) 0000536 00161 097SH VPJ VAumlR M EPU M P - YTJO R D (O M VP EJ KLAR AR VAumlR M EN N YT TJAS EJ ELVAumlR M E) 0000314 00144 093Ouml VR ED O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - M ED ELVAumlR M E 0000402 00286 096Ouml VR EVL O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09Ouml VR O O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09Ouml VR U E O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09Ouml VR VPA O FFEN TLIG SER VIC E D AG H EM - U TAN ELVAumlR M E 0000331 00443 09FAST Blank t ALLM AumlN KU R VA 0000286 00133 09FAST ED FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097FAST EO FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097FAST EVL FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097FAST O FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST O FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST U E FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST VPA FLER BO STAD SH U S U TAN ELVAumlR M E 0000145 00324 093FAST VPE FLER BO STAD SH U S D IR EKTEL 0000363 0058 097

I SAP IS-U

Bilaga 1 Indelning av kundkategorier

Bilaga 1 forts Velander-konstant k1

Velander-konstant k2

Foumlrbruknings-staumllletyp

Uppvaumlrmnings-kod

Text DCONST1 DCONST2

COSFI

FAST VPJ FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093KOLL Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09KOLL ED FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL EO FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL EVL FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL UE FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093KOLL VPA FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093KOLL VPE FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL VPJ FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093GBEL Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09OMAumlT Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09MAST Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09TILLF Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09TILLF ED DIREKTEL AumlLDRE AumlN ELAK 0000308 00111 098TILLF EO ELPANNA KONVERTERING 0000319 00187 096TILLF EVL ELPANNA KONVERTERING 0000319 00187 096TILLF O TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF UE TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF VPA TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF VPE TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF VPJ TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09HAND ED KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND EO KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND EVL KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND O KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND UE KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND VPA KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND VPE KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND VPJ KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09FH ED SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH EO SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH EVL SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH O SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH UE SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH VPA SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH VPE SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH VPJ SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098

I SAP IS-U

Bilaga 2 Matlabkod kabel u=11000 Langd=10 area=95 L=031 induktans [mHkm] fi=318 cos fi=085 ra=28264 resistiviteten i msp-kablen (AL) [ohmmm^2km] C=03310^-6kapacitansen i en 95mm^2 12 kV kabel Ericssons kabelhandbok R=(raarea)Langd ledar resistansen i punkten [ohm] Ericssons kabelhandbok XL=2pi50L10^-3Langd induktiva reaktansen i punkten [ohmkm] Ericssons kabelhandbok Qc2=2pi50(C2)u^2Langd kapacitansen som skapas i halva msp-kabeln [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 30 P=(5010^3) Aktivt effekt i punkten 5 [W] S=Pcos((fipi)180)skenbar effekt i punkten 5 [VA] Q=(S^2-P^2)^(12)reaktiv effekt i punkten 5 [VAr] Pf=R(Pu)^2+R((Q-Qc2)u)^2 Foumlrlust av aktiv effekt i hsp-kabel [W] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 31 Qf=XL(Pu)^2+XL((Q-Qc2)u)^2-(2Qc2) Foumlrlust av reaktiv effekt i msp-kabel [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 33 QnettoKabel=Q+Qf Luftledning Lluft=1085 XLluft=2pi50Lluft10^-3Langd Cluft=000910^-6 Qc2luft=2pi50(Cluft2)u^2Langd kapcitansen som skapas i halva hsp-luftledningen [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 30 PfLuft=R(Pu)^2+R((Q-Qc2luft)u)^2 Foumlrlust av aktiv effekt i hsp-kabel [W] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 31 QfLuft=XLluft(Pu)^2+XLluft((Q-Qc2luft)u)^2-(2Qc2luft) Foumlrlust av reaktiv effekt i hsp-kabel [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 33 QnettoLuft=Q+QfLuft

Ubas (kV) 11Sbas (MVA) 10

Kabel AXKJ 39525

Laumlngd=2 km Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 2 064 031 0194779 00000003 00001885 00528926 00160974 00022808

Laumlngd=4 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 4 128 031 0389557 00000003 0000377 01057851 00321948 00045616

Laumlngd=6 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 6 192 031 0584336 00000003 00005655 01586777 00482923 00068424

Laumlngd=8 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 8 256 031 0779115 00000003 0000754 02115702 00643897 00091232

Laumlngd=10 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 10 32 031 0973894 00000003 00009425 02644628 00804871 0011404

Luftledning FeAl 99

Laumlngd=2 km Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 2 0672 1126 0707487 61E-09 3833E-06 00555372 005847 4638E-05

Laumlngd=4 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 4 1344 1126 1414973 61E-09 7665E-06 01110744 01169399 9275E-05

Laumlngd=6 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 6 2016 1126 212246 61E-09 115E-05 01666116 01754099 00001391

Laumlngd=8 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 8 2688 1126 2829947 61E-09 1533E-05 02221488 02338799 00001855

Laumlngd=10 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 10 336 1126 3537433 61E-09 1916E-05 0277686 02923499 00002319

Bilaga 3 Generellt naumlt

Bilaga 3 forts

Transformatorer

Maumlrkeffekt (MVA) Kopplingsart Maumlrksp (kV) er () ex () ez () R (ohm) X (ohm) R (pu) X (pu)

1 [MATSTAT_LSP04200] 2 [MATSTAT_MSP11000] 08 Dyn 11 11 0 52 52 0 7865 0 0653 [MOTSTAT_MSP11000] 4 [MOTSTAT_LSP04200] 02 Dyn 11 11 0 38 38 0 2299 0 19

Belastningar

P (MW) Q (Mvar) (effekfaktor = 085) Detta aumlr baumlsta scenario005 003101 0062015 0093

Bilaga 4 Geografisk karta oumlver LBA fack 4 haumlmtad fraringn Facilplus

Naumltstationer kopplade till mobilt reservkraftverk

500 m

Foumlrdelningsstation (LBA)

Placering och anslutning av mobilt reservelverk

Bilaga 5 Normalkopplingsschema LBA fack 4

Bilaga 6 Verkligt naumlt

Ubas (kV) 11Sbas (MVA) 10

Ledningar (kabel) En-ledare triangel

Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [LBA-097_MSP 11000] 3 [LBA-049_MSP 11000] AXCEL 39525 202 06464 031 01967265 00000003 0000190381 00534215 00162584 0002303604 3 [LBA-049_MSP 11000] 4 [LBA-050_MSP 11000] AXCEL 39525 183 05856 031 01782226 00000003 0000172473 00483967 00147291 0002086929 4 [LBA-050_MSP 11000] 5 [LBA-070_MSP 11000] AXCEL 32510 076 0912 038 00907292 000000019 453646E-05 00753719 00074983 0000548912 5 [LBA-070_MSP 11000] 6 [LBA-093_MSP 11000] AXCEL 15016 0745 0477545 041 00959599 000000023 538312E-05 00394665 00079306 0000651357 6 [LBA-093_MSP 11000] 7 [LBA-098_MAP 11000] AXCEL 32510 076 0912 038 00907292 000000019 453646E-05 00753719 00074983 0000548912 7 [LBA-098_MAP 11000] 8 [LBA-053_MSP 11000] AXCEL 32510 066 0792 038 00787911 000000019 393956E-05 00654545 00065117 0000476686

6775

LBA -Fack 4 Luftledning

Ledningar (Luftldning) Fasplacering horisontell

Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu) 2 [LBA-097_MSP 11000] 3 [LBA-049_MSP 11000] FeAl 99 202 067872 1126 07145615 61E-09 387107E-06 00560926 00590547 4684E-05 3 [LBA-049_MSP 11000] 4 [LBA-050_MSP 11000] FeAl 99 183 061488 1126 06473503 61E-09 350696E-06 00508165 00535 424342E-05 4 [LBA-050_MSP 11000] 5 [LBA-070_MSP 11000] FeAl 31 076 08132 1173 02800667 61E-09 145644E-06 00672066 0023146 17623E-05 5 [LBA-070_MSP 11000] 6 [LBA-093_MSP 11000] FeAl 49 0745 049915 1173 02745391 61E-09 14277E-06 00412521 00226892 172751E-05 6 [LBA-093_MSP 11000] 7 [LBA-098_MAP 11000] FeAl 31 076 08132 1173 02800667 61E-09 145644E-06 00672066 0023146 17623E-05 7 [LBA-098_MAP 11000] 8 [LBA-053_MSP 11000] FeAl 31 066 07062 1173 02432158 61E-09 126481E-06 00583636 00201005 153041E-05

6775

Bilaga 6 forts

Transformatorer

Maumlrkeffekt (MVA) Kopplingsart Maumlrksp (kV) er () ex () ez () R (ohm) X (ohm) R (pu) X (pu)

1 [LBA-097_LSP 04200] 2 [LBA-097_MSP 11000] 0315 Dyn 11 11 114 412 4274809937 438 1583 036 131 3 [LBA-049_MSP 11000] 301 [LBA-049_LSP 04200] 01 Dyn 11 11 145 373 4001924537 17545 45133 145 373 4 [LBA-050_MSP 11000] 401 [LBA-050_LSP 04000] 02 Dyn 11 11 13 378 3997299088 7865 22869 065 189 5 [LBA-070_MSP 11000] 501 [LBA-070_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 6 [LBA-093_MSP 11000] 601 [LBA-093_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 7 [LBA-098_MAP 11000] 701 [LBA-098_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 8 [LBA-053_MSP 11000] 801 [LBA-053_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668

Belastningar

P (MW) Q (Mvar) Antal kunder (st)

LBA-097 00108 00044 6LBA-049 00497 0025 14LBA-050 00587 00232 15LBA-070 00356 00103 7LBA-093 00061 00029 2LBA-098 00127 00036 7LBA-053 00299 00063 9

Totalt 02035 00757 60

Bilaga 7 Resultaten fraringn det verkliga elnaumltet

Bilaga 7 forts

Laumlngd LBA (km) 667 Avskrivningstid led (aringr) 40 Avskrivningstid ledning (aringr) 60Antal kunder (st) 60

Luftledning (blank) Luftledning (belagd) KabelUtan reservkraft Med reservkraft Utan reservkraft Med reservkraft Utan reservkraft Med reservkraft Luft 20aringr+ kabel 40 aringr

Fasta kostnader

Investeringskostnad per km (krkm) (mellanspaumlnningsnaumltet) 173000 173000 205000 205000 250000 250000 250000Total investeringskostnad (kr) 1153910 1153910 1367350 1367350 1667500 1667500 1667500Kapitalkostnad 8 92313 92313 109388 109388 133400 133400 133400Aringrlig kostnad (kr) 31156 31156 36918 36918 45023 45023 30015

Underharingllskostnad (kraringr) 230782 230782 27347 27347 3335 3335 9916

Summa fast aringrlig kostnad (kraringr) 54234 54234 64265 64265 48358 48358 39931

Roumlrliga kostnader Avbrottsfrekvens (antal fel(100 km aringr)) 2 2 1333333333 1333333333 06 06 1066666667

F 12 (felfrekvens efter 12 timmar) 0000162 0000162 0000162 0000162F 24 (felfrekvens efter 24 timmar) 0000083 0000083 0000083 0000083F 48 (felfrekvens efter 48 timmar) 0000000 0000000 0000000 0000000F 72 (felfrekvens efter 72 timmar) 0000000 0000000 0000000 0000000

Avbrottsersaumlttning efter 12 timmar (krkund) 800 800 800 800Avbrottsersaumlttning efter 24 timmar (krkund) 1765 1765 1765 1765Avbrottsersaumlttning efter 48 timmar (krkund) 2719 2719 2719 2719Avbrottsersaumlttning efter 72 timmar (krkund) 4007 4007 4007 4007

Driftskostnad reservelverktimme och kund (krh) 625 625 625 625Fast kostnad elverk (transport osv) (krkund) 1320 1320 1320 1320

Drift timmar felkategori F 12 (h) 15 15 15 15Drift timmar felkategori F 24 (h) 36 36 36 36Drift timmar felkategori F 48 (h) 60 60 60 60Drift timmar felkategori F 72 (h) 100 100 100 100

Antalet fel per aringr som oumlverstiger 12 h i LBA-fack 4 (staringr) 000003 000002 000001Avbrottskostnad (kraringr) 221 531 148 354 066 223 283

Summa kostnader per aringr (kraringr) 5423598 5423908 6426693 6426899 4835816 4835973 3993390

Bilaga 8 Ekonomi

Bilaga 8 forts

DARWin driftstoumlrningsstatistik 2004 Svensk energi

12 kV 24 kV SummaSumma (75)Totalt antal drabbade kunder lt 3 min (st) 2640403 1011406 3651809 2738857Totalt antal fel lt 3 min (st) 2827 13923 16750

Totalt antal drabbade kunder 12 - lt 24 h (st) 383 61 444Totalt antal drabbade kunder gt 24 h (st) 200 28 228

Andel drabbade kunder 12 - lt 24 h 162E-04Andel drabbade kunder gt 24 h 832E-05

Andel drabbade kunder 12 - lt 24 h () 00122Andel drabbade kunder gt 24 h () 00062

Antal drabbade kunder per MSP fel lt 3minl (st) 21802

Bilaga 9 ABBs standardtransformatorer

Bilaga 1 forts Velander-konstant k1

Velander-konstant k2

Foumlrbruknings-staumllletyp

Uppvaumlrmnings-kod

Text DCONST1 DCONST2

COSFI

FAST VPJ FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093KOLL Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09KOLL ED FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL EO FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL EVL FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL UE FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093KOLL VPA FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093KOLL VPE FLERBOSTADSHUS DIREKTEL 0000363 0058 097KOLL VPJ FLERBOSTADSHUS UTAN ELVAumlRME 0000145 00324 093GBEL Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09OMAumlT Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09MAST Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09TILLF Blankt ALLMAumlN KURVA 0000286 00133 09TILLF ED DIREKTEL AumlLDRE AumlN ELAK 0000308 00111 098TILLF EO ELPANNA KONVERTERING 0000319 00187 096TILLF EVL ELPANNA KONVERTERING 0000319 00187 096TILLF O TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF UE TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF VPA TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF VPE TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09TILLF VPJ TYPKURVOR REN HUSHAringLLSEL 0000286 00133 09HAND ED KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND EO KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND EVL KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND O KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND UE KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND VPA KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND VPE KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09HAND VPJ KONTOR OCH HANDEL KONTORSBYGGNADER (MAumlTNING AV HELA BYGGNADEN) 0000309 0054 09FH ED SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH EO SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH EVL SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH O SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH UE SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH VPA SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH VPE SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098FH VPJ SOMMARSTUGOR BEBODDA 0000644 0008652 098

I SAP IS-U

Bilaga 2 Matlabkod kabel u=11000 Langd=10 area=95 L=031 induktans [mHkm] fi=318 cos fi=085 ra=28264 resistiviteten i msp-kablen (AL) [ohmmm^2km] C=03310^-6kapacitansen i en 95mm^2 12 kV kabel Ericssons kabelhandbok R=(raarea)Langd ledar resistansen i punkten [ohm] Ericssons kabelhandbok XL=2pi50L10^-3Langd induktiva reaktansen i punkten [ohmkm] Ericssons kabelhandbok Qc2=2pi50(C2)u^2Langd kapacitansen som skapas i halva msp-kabeln [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 30 P=(5010^3) Aktivt effekt i punkten 5 [W] S=Pcos((fipi)180)skenbar effekt i punkten 5 [VA] Q=(S^2-P^2)^(12)reaktiv effekt i punkten 5 [VAr] Pf=R(Pu)^2+R((Q-Qc2)u)^2 Foumlrlust av aktiv effekt i hsp-kabel [W] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 31 Qf=XL(Pu)^2+XL((Q-Qc2)u)^2-(2Qc2) Foumlrlust av reaktiv effekt i msp-kabel [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 33 QnettoKabel=Q+Qf Luftledning Lluft=1085 XLluft=2pi50Lluft10^-3Langd Cluft=000910^-6 Qc2luft=2pi50(Cluft2)u^2Langd kapcitansen som skapas i halva hsp-luftledningen [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 30 PfLuft=R(Pu)^2+R((Q-Qc2luft)u)^2 Foumlrlust av aktiv effekt i hsp-kabel [W] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 31 QfLuft=XLluft(Pu)^2+XLluft((Q-Qc2luft)u)^2-(2Qc2luft) Foumlrlust av reaktiv effekt i hsp-kabel [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 33 QnettoLuft=Q+QfLuft

Ubas (kV) 11Sbas (MVA) 10

Kabel AXKJ 39525

Laumlngd=2 km Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 2 064 031 0194779 00000003 00001885 00528926 00160974 00022808

Laumlngd=4 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 4 128 031 0389557 00000003 0000377 01057851 00321948 00045616

Laumlngd=6 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 6 192 031 0584336 00000003 00005655 01586777 00482923 00068424

Laumlngd=8 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 8 256 031 0779115 00000003 0000754 02115702 00643897 00091232

Laumlngd=10 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 10 32 031 0973894 00000003 00009425 02644628 00804871 0011404

Luftledning FeAl 99

Laumlngd=2 km Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 2 0672 1126 0707487 61E-09 3833E-06 00555372 005847 4638E-05

Laumlngd=4 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 4 1344 1126 1414973 61E-09 7665E-06 01110744 01169399 9275E-05

Laumlngd=6 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 6 2016 1126 212246 61E-09 115E-05 01666116 01754099 00001391

Laumlngd=8 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 8 2688 1126 2829947 61E-09 1533E-05 02221488 02338799 00001855

Laumlngd=10 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 10 336 1126 3537433 61E-09 1916E-05 0277686 02923499 00002319

Bilaga 3 Generellt naumlt

Bilaga 3 forts

Transformatorer

Maumlrkeffekt (MVA) Kopplingsart Maumlrksp (kV) er () ex () ez () R (ohm) X (ohm) R (pu) X (pu)

1 [MATSTAT_LSP04200] 2 [MATSTAT_MSP11000] 08 Dyn 11 11 0 52 52 0 7865 0 0653 [MOTSTAT_MSP11000] 4 [MOTSTAT_LSP04200] 02 Dyn 11 11 0 38 38 0 2299 0 19

Belastningar

P (MW) Q (Mvar) (effekfaktor = 085) Detta aumlr baumlsta scenario005 003101 0062015 0093

Bilaga 4 Geografisk karta oumlver LBA fack 4 haumlmtad fraringn Facilplus

Naumltstationer kopplade till mobilt reservkraftverk

500 m

Foumlrdelningsstation (LBA)

Placering och anslutning av mobilt reservelverk

Bilaga 5 Normalkopplingsschema LBA fack 4

Bilaga 6 Verkligt naumlt

Ubas (kV) 11Sbas (MVA) 10

Ledningar (kabel) En-ledare triangel

Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [LBA-097_MSP 11000] 3 [LBA-049_MSP 11000] AXCEL 39525 202 06464 031 01967265 00000003 0000190381 00534215 00162584 0002303604 3 [LBA-049_MSP 11000] 4 [LBA-050_MSP 11000] AXCEL 39525 183 05856 031 01782226 00000003 0000172473 00483967 00147291 0002086929 4 [LBA-050_MSP 11000] 5 [LBA-070_MSP 11000] AXCEL 32510 076 0912 038 00907292 000000019 453646E-05 00753719 00074983 0000548912 5 [LBA-070_MSP 11000] 6 [LBA-093_MSP 11000] AXCEL 15016 0745 0477545 041 00959599 000000023 538312E-05 00394665 00079306 0000651357 6 [LBA-093_MSP 11000] 7 [LBA-098_MAP 11000] AXCEL 32510 076 0912 038 00907292 000000019 453646E-05 00753719 00074983 0000548912 7 [LBA-098_MAP 11000] 8 [LBA-053_MSP 11000] AXCEL 32510 066 0792 038 00787911 000000019 393956E-05 00654545 00065117 0000476686

6775

LBA -Fack 4 Luftledning

Ledningar (Luftldning) Fasplacering horisontell

Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu) 2 [LBA-097_MSP 11000] 3 [LBA-049_MSP 11000] FeAl 99 202 067872 1126 07145615 61E-09 387107E-06 00560926 00590547 4684E-05 3 [LBA-049_MSP 11000] 4 [LBA-050_MSP 11000] FeAl 99 183 061488 1126 06473503 61E-09 350696E-06 00508165 00535 424342E-05 4 [LBA-050_MSP 11000] 5 [LBA-070_MSP 11000] FeAl 31 076 08132 1173 02800667 61E-09 145644E-06 00672066 0023146 17623E-05 5 [LBA-070_MSP 11000] 6 [LBA-093_MSP 11000] FeAl 49 0745 049915 1173 02745391 61E-09 14277E-06 00412521 00226892 172751E-05 6 [LBA-093_MSP 11000] 7 [LBA-098_MAP 11000] FeAl 31 076 08132 1173 02800667 61E-09 145644E-06 00672066 0023146 17623E-05 7 [LBA-098_MAP 11000] 8 [LBA-053_MSP 11000] FeAl 31 066 07062 1173 02432158 61E-09 126481E-06 00583636 00201005 153041E-05

6775

Bilaga 6 forts

Transformatorer

Maumlrkeffekt (MVA) Kopplingsart Maumlrksp (kV) er () ex () ez () R (ohm) X (ohm) R (pu) X (pu)

1 [LBA-097_LSP 04200] 2 [LBA-097_MSP 11000] 0315 Dyn 11 11 114 412 4274809937 438 1583 036 131 3 [LBA-049_MSP 11000] 301 [LBA-049_LSP 04200] 01 Dyn 11 11 145 373 4001924537 17545 45133 145 373 4 [LBA-050_MSP 11000] 401 [LBA-050_LSP 04000] 02 Dyn 11 11 13 378 3997299088 7865 22869 065 189 5 [LBA-070_MSP 11000] 501 [LBA-070_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 6 [LBA-093_MSP 11000] 601 [LBA-093_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 7 [LBA-098_MAP 11000] 701 [LBA-098_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 8 [LBA-053_MSP 11000] 801 [LBA-053_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668

Belastningar

P (MW) Q (Mvar) Antal kunder (st)

LBA-097 00108 00044 6LBA-049 00497 0025 14LBA-050 00587 00232 15LBA-070 00356 00103 7LBA-093 00061 00029 2LBA-098 00127 00036 7LBA-053 00299 00063 9

Totalt 02035 00757 60

Bilaga 7 Resultaten fraringn det verkliga elnaumltet

Bilaga 7 forts

Laumlngd LBA (km) 667 Avskrivningstid led (aringr) 40 Avskrivningstid ledning (aringr) 60Antal kunder (st) 60

Luftledning (blank) Luftledning (belagd) KabelUtan reservkraft Med reservkraft Utan reservkraft Med reservkraft Utan reservkraft Med reservkraft Luft 20aringr+ kabel 40 aringr

Fasta kostnader

Investeringskostnad per km (krkm) (mellanspaumlnningsnaumltet) 173000 173000 205000 205000 250000 250000 250000Total investeringskostnad (kr) 1153910 1153910 1367350 1367350 1667500 1667500 1667500Kapitalkostnad 8 92313 92313 109388 109388 133400 133400 133400Aringrlig kostnad (kr) 31156 31156 36918 36918 45023 45023 30015

Underharingllskostnad (kraringr) 230782 230782 27347 27347 3335 3335 9916

Summa fast aringrlig kostnad (kraringr) 54234 54234 64265 64265 48358 48358 39931

Roumlrliga kostnader Avbrottsfrekvens (antal fel(100 km aringr)) 2 2 1333333333 1333333333 06 06 1066666667

F 12 (felfrekvens efter 12 timmar) 0000162 0000162 0000162 0000162F 24 (felfrekvens efter 24 timmar) 0000083 0000083 0000083 0000083F 48 (felfrekvens efter 48 timmar) 0000000 0000000 0000000 0000000F 72 (felfrekvens efter 72 timmar) 0000000 0000000 0000000 0000000

Avbrottsersaumlttning efter 12 timmar (krkund) 800 800 800 800Avbrottsersaumlttning efter 24 timmar (krkund) 1765 1765 1765 1765Avbrottsersaumlttning efter 48 timmar (krkund) 2719 2719 2719 2719Avbrottsersaumlttning efter 72 timmar (krkund) 4007 4007 4007 4007

Driftskostnad reservelverktimme och kund (krh) 625 625 625 625Fast kostnad elverk (transport osv) (krkund) 1320 1320 1320 1320

Drift timmar felkategori F 12 (h) 15 15 15 15Drift timmar felkategori F 24 (h) 36 36 36 36Drift timmar felkategori F 48 (h) 60 60 60 60Drift timmar felkategori F 72 (h) 100 100 100 100

Antalet fel per aringr som oumlverstiger 12 h i LBA-fack 4 (staringr) 000003 000002 000001Avbrottskostnad (kraringr) 221 531 148 354 066 223 283

Summa kostnader per aringr (kraringr) 5423598 5423908 6426693 6426899 4835816 4835973 3993390

Bilaga 8 Ekonomi

Bilaga 8 forts

DARWin driftstoumlrningsstatistik 2004 Svensk energi

12 kV 24 kV SummaSumma (75)Totalt antal drabbade kunder lt 3 min (st) 2640403 1011406 3651809 2738857Totalt antal fel lt 3 min (st) 2827 13923 16750

Totalt antal drabbade kunder 12 - lt 24 h (st) 383 61 444Totalt antal drabbade kunder gt 24 h (st) 200 28 228

Andel drabbade kunder 12 - lt 24 h 162E-04Andel drabbade kunder gt 24 h 832E-05

Andel drabbade kunder 12 - lt 24 h () 00122Andel drabbade kunder gt 24 h () 00062

Antal drabbade kunder per MSP fel lt 3minl (st) 21802

Bilaga 9 ABBs standardtransformatorer

Bilaga 2 Matlabkod kabel u=11000 Langd=10 area=95 L=031 induktans [mHkm] fi=318 cos fi=085 ra=28264 resistiviteten i msp-kablen (AL) [ohmmm^2km] C=03310^-6kapacitansen i en 95mm^2 12 kV kabel Ericssons kabelhandbok R=(raarea)Langd ledar resistansen i punkten [ohm] Ericssons kabelhandbok XL=2pi50L10^-3Langd induktiva reaktansen i punkten [ohmkm] Ericssons kabelhandbok Qc2=2pi50(C2)u^2Langd kapacitansen som skapas i halva msp-kabeln [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 30 P=(5010^3) Aktivt effekt i punkten 5 [W] S=Pcos((fipi)180)skenbar effekt i punkten 5 [VA] Q=(S^2-P^2)^(12)reaktiv effekt i punkten 5 [VAr] Pf=R(Pu)^2+R((Q-Qc2)u)^2 Foumlrlust av aktiv effekt i hsp-kabel [W] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 31 Qf=XL(Pu)^2+XL((Q-Qc2)u)^2-(2Qc2) Foumlrlust av reaktiv effekt i msp-kabel [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 33 QnettoKabel=Q+Qf Luftledning Lluft=1085 XLluft=2pi50Lluft10^-3Langd Cluft=000910^-6 Qc2luft=2pi50(Cluft2)u^2Langd kapcitansen som skapas i halva hsp-luftledningen [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 30 PfLuft=R(Pu)^2+R((Q-Qc2luft)u)^2 Foumlrlust av aktiv effekt i hsp-kabel [W] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 31 QfLuft=XLluft(Pu)^2+XLluft((Q-Qc2luft)u)^2-(2Qc2luft) Foumlrlust av reaktiv effekt i hsp-kabel [VAr] Elkraft teknisk handbok del 1 samband 33 QnettoLuft=Q+QfLuft

Ubas (kV) 11Sbas (MVA) 10

Kabel AXKJ 39525

Laumlngd=2 km Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 2 064 031 0194779 00000003 00001885 00528926 00160974 00022808

Laumlngd=4 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 4 128 031 0389557 00000003 0000377 01057851 00321948 00045616

Laumlngd=6 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 6 192 031 0584336 00000003 00005655 01586777 00482923 00068424

Laumlngd=8 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 8 256 031 0779115 00000003 0000754 02115702 00643897 00091232

Laumlngd=10 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 10 32 031 0973894 00000003 00009425 02644628 00804871 0011404

Luftledning FeAl 99

Laumlngd=2 km Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 2 0672 1126 0707487 61E-09 3833E-06 00555372 005847 4638E-05

Laumlngd=4 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 4 1344 1126 1414973 61E-09 7665E-06 01110744 01169399 9275E-05

Laumlngd=6 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 6 2016 1126 212246 61E-09 115E-05 01666116 01754099 00001391

Laumlngd=8 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 8 2688 1126 2829947 61E-09 1533E-05 02221488 02338799 00001855

Laumlngd=10 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 10 336 1126 3537433 61E-09 1916E-05 0277686 02923499 00002319

Bilaga 3 Generellt naumlt

Bilaga 3 forts

Transformatorer

Maumlrkeffekt (MVA) Kopplingsart Maumlrksp (kV) er () ex () ez () R (ohm) X (ohm) R (pu) X (pu)

1 [MATSTAT_LSP04200] 2 [MATSTAT_MSP11000] 08 Dyn 11 11 0 52 52 0 7865 0 0653 [MOTSTAT_MSP11000] 4 [MOTSTAT_LSP04200] 02 Dyn 11 11 0 38 38 0 2299 0 19

Belastningar

P (MW) Q (Mvar) (effekfaktor = 085) Detta aumlr baumlsta scenario005 003101 0062015 0093

Bilaga 4 Geografisk karta oumlver LBA fack 4 haumlmtad fraringn Facilplus

Naumltstationer kopplade till mobilt reservkraftverk

500 m

Foumlrdelningsstation (LBA)

Placering och anslutning av mobilt reservelverk

Bilaga 5 Normalkopplingsschema LBA fack 4

Bilaga 6 Verkligt naumlt

Ubas (kV) 11Sbas (MVA) 10

Ledningar (kabel) En-ledare triangel

Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [LBA-097_MSP 11000] 3 [LBA-049_MSP 11000] AXCEL 39525 202 06464 031 01967265 00000003 0000190381 00534215 00162584 0002303604 3 [LBA-049_MSP 11000] 4 [LBA-050_MSP 11000] AXCEL 39525 183 05856 031 01782226 00000003 0000172473 00483967 00147291 0002086929 4 [LBA-050_MSP 11000] 5 [LBA-070_MSP 11000] AXCEL 32510 076 0912 038 00907292 000000019 453646E-05 00753719 00074983 0000548912 5 [LBA-070_MSP 11000] 6 [LBA-093_MSP 11000] AXCEL 15016 0745 0477545 041 00959599 000000023 538312E-05 00394665 00079306 0000651357 6 [LBA-093_MSP 11000] 7 [LBA-098_MAP 11000] AXCEL 32510 076 0912 038 00907292 000000019 453646E-05 00753719 00074983 0000548912 7 [LBA-098_MAP 11000] 8 [LBA-053_MSP 11000] AXCEL 32510 066 0792 038 00787911 000000019 393956E-05 00654545 00065117 0000476686

6775

LBA -Fack 4 Luftledning

Ledningar (Luftldning) Fasplacering horisontell

Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu) 2 [LBA-097_MSP 11000] 3 [LBA-049_MSP 11000] FeAl 99 202 067872 1126 07145615 61E-09 387107E-06 00560926 00590547 4684E-05 3 [LBA-049_MSP 11000] 4 [LBA-050_MSP 11000] FeAl 99 183 061488 1126 06473503 61E-09 350696E-06 00508165 00535 424342E-05 4 [LBA-050_MSP 11000] 5 [LBA-070_MSP 11000] FeAl 31 076 08132 1173 02800667 61E-09 145644E-06 00672066 0023146 17623E-05 5 [LBA-070_MSP 11000] 6 [LBA-093_MSP 11000] FeAl 49 0745 049915 1173 02745391 61E-09 14277E-06 00412521 00226892 172751E-05 6 [LBA-093_MSP 11000] 7 [LBA-098_MAP 11000] FeAl 31 076 08132 1173 02800667 61E-09 145644E-06 00672066 0023146 17623E-05 7 [LBA-098_MAP 11000] 8 [LBA-053_MSP 11000] FeAl 31 066 07062 1173 02432158 61E-09 126481E-06 00583636 00201005 153041E-05

6775

Bilaga 6 forts

Transformatorer

Maumlrkeffekt (MVA) Kopplingsart Maumlrksp (kV) er () ex () ez () R (ohm) X (ohm) R (pu) X (pu)

1 [LBA-097_LSP 04200] 2 [LBA-097_MSP 11000] 0315 Dyn 11 11 114 412 4274809937 438 1583 036 131 3 [LBA-049_MSP 11000] 301 [LBA-049_LSP 04200] 01 Dyn 11 11 145 373 4001924537 17545 45133 145 373 4 [LBA-050_MSP 11000] 401 [LBA-050_LSP 04000] 02 Dyn 11 11 13 378 3997299088 7865 22869 065 189 5 [LBA-070_MSP 11000] 501 [LBA-070_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 6 [LBA-093_MSP 11000] 601 [LBA-093_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 7 [LBA-098_MAP 11000] 701 [LBA-098_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 8 [LBA-053_MSP 11000] 801 [LBA-053_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668

Belastningar

P (MW) Q (Mvar) Antal kunder (st)

LBA-097 00108 00044 6LBA-049 00497 0025 14LBA-050 00587 00232 15LBA-070 00356 00103 7LBA-093 00061 00029 2LBA-098 00127 00036 7LBA-053 00299 00063 9

Totalt 02035 00757 60

Bilaga 7 Resultaten fraringn det verkliga elnaumltet

Bilaga 7 forts

Laumlngd LBA (km) 667 Avskrivningstid led (aringr) 40 Avskrivningstid ledning (aringr) 60Antal kunder (st) 60

Luftledning (blank) Luftledning (belagd) KabelUtan reservkraft Med reservkraft Utan reservkraft Med reservkraft Utan reservkraft Med reservkraft Luft 20aringr+ kabel 40 aringr

Fasta kostnader

Investeringskostnad per km (krkm) (mellanspaumlnningsnaumltet) 173000 173000 205000 205000 250000 250000 250000Total investeringskostnad (kr) 1153910 1153910 1367350 1367350 1667500 1667500 1667500Kapitalkostnad 8 92313 92313 109388 109388 133400 133400 133400Aringrlig kostnad (kr) 31156 31156 36918 36918 45023 45023 30015

Underharingllskostnad (kraringr) 230782 230782 27347 27347 3335 3335 9916

Summa fast aringrlig kostnad (kraringr) 54234 54234 64265 64265 48358 48358 39931

Roumlrliga kostnader Avbrottsfrekvens (antal fel(100 km aringr)) 2 2 1333333333 1333333333 06 06 1066666667

F 12 (felfrekvens efter 12 timmar) 0000162 0000162 0000162 0000162F 24 (felfrekvens efter 24 timmar) 0000083 0000083 0000083 0000083F 48 (felfrekvens efter 48 timmar) 0000000 0000000 0000000 0000000F 72 (felfrekvens efter 72 timmar) 0000000 0000000 0000000 0000000

Avbrottsersaumlttning efter 12 timmar (krkund) 800 800 800 800Avbrottsersaumlttning efter 24 timmar (krkund) 1765 1765 1765 1765Avbrottsersaumlttning efter 48 timmar (krkund) 2719 2719 2719 2719Avbrottsersaumlttning efter 72 timmar (krkund) 4007 4007 4007 4007

Driftskostnad reservelverktimme och kund (krh) 625 625 625 625Fast kostnad elverk (transport osv) (krkund) 1320 1320 1320 1320

Drift timmar felkategori F 12 (h) 15 15 15 15Drift timmar felkategori F 24 (h) 36 36 36 36Drift timmar felkategori F 48 (h) 60 60 60 60Drift timmar felkategori F 72 (h) 100 100 100 100

Antalet fel per aringr som oumlverstiger 12 h i LBA-fack 4 (staringr) 000003 000002 000001Avbrottskostnad (kraringr) 221 531 148 354 066 223 283

Summa kostnader per aringr (kraringr) 5423598 5423908 6426693 6426899 4835816 4835973 3993390

Bilaga 8 Ekonomi

Bilaga 8 forts

DARWin driftstoumlrningsstatistik 2004 Svensk energi

12 kV 24 kV SummaSumma (75)Totalt antal drabbade kunder lt 3 min (st) 2640403 1011406 3651809 2738857Totalt antal fel lt 3 min (st) 2827 13923 16750

Totalt antal drabbade kunder 12 - lt 24 h (st) 383 61 444Totalt antal drabbade kunder gt 24 h (st) 200 28 228

Andel drabbade kunder 12 - lt 24 h 162E-04Andel drabbade kunder gt 24 h 832E-05

Andel drabbade kunder 12 - lt 24 h () 00122Andel drabbade kunder gt 24 h () 00062

Antal drabbade kunder per MSP fel lt 3minl (st) 21802

Bilaga 9 ABBs standardtransformatorer

Ubas (kV) 11Sbas (MVA) 10

Kabel AXKJ 39525

Laumlngd=2 km Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 2 064 031 0194779 00000003 00001885 00528926 00160974 00022808

Laumlngd=4 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 4 128 031 0389557 00000003 0000377 01057851 00321948 00045616

Laumlngd=6 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 6 192 031 0584336 00000003 00005655 01586777 00482923 00068424

Laumlngd=8 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 8 256 031 0779115 00000003 0000754 02115702 00643897 00091232

Laumlngd=10 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] AXCEL 39525 10 32 031 0973894 00000003 00009425 02644628 00804871 0011404

Luftledning FeAl 99

Laumlngd=2 km Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 2 0672 1126 0707487 61E-09 3833E-06 00555372 005847 4638E-05

Laumlngd=4 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 4 1344 1126 1414973 61E-09 7665E-06 01110744 01169399 9275E-05

Laumlngd=6 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 6 2016 1126 212246 61E-09 115E-05 01666116 01754099 00001391

Laumlngd=8 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 8 2688 1126 2829947 61E-09 1533E-05 02221488 02338799 00001855

Laumlngd=10 km2 [MATSTAT_MSP11000] 3 [MOTSTAT_MSP11000] FeAl 99 10 336 1126 3537433 61E-09 1916E-05 0277686 02923499 00002319

Bilaga 3 Generellt naumlt

Bilaga 3 forts

Transformatorer

Maumlrkeffekt (MVA) Kopplingsart Maumlrksp (kV) er () ex () ez () R (ohm) X (ohm) R (pu) X (pu)

1 [MATSTAT_LSP04200] 2 [MATSTAT_MSP11000] 08 Dyn 11 11 0 52 52 0 7865 0 0653 [MOTSTAT_MSP11000] 4 [MOTSTAT_LSP04200] 02 Dyn 11 11 0 38 38 0 2299 0 19

Belastningar

P (MW) Q (Mvar) (effekfaktor = 085) Detta aumlr baumlsta scenario005 003101 0062015 0093

Bilaga 4 Geografisk karta oumlver LBA fack 4 haumlmtad fraringn Facilplus

Naumltstationer kopplade till mobilt reservkraftverk

500 m

Foumlrdelningsstation (LBA)

Placering och anslutning av mobilt reservelverk

Bilaga 5 Normalkopplingsschema LBA fack 4

Bilaga 6 Verkligt naumlt

Ubas (kV) 11Sbas (MVA) 10

Ledningar (kabel) En-ledare triangel

Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [LBA-097_MSP 11000] 3 [LBA-049_MSP 11000] AXCEL 39525 202 06464 031 01967265 00000003 0000190381 00534215 00162584 0002303604 3 [LBA-049_MSP 11000] 4 [LBA-050_MSP 11000] AXCEL 39525 183 05856 031 01782226 00000003 0000172473 00483967 00147291 0002086929 4 [LBA-050_MSP 11000] 5 [LBA-070_MSP 11000] AXCEL 32510 076 0912 038 00907292 000000019 453646E-05 00753719 00074983 0000548912 5 [LBA-070_MSP 11000] 6 [LBA-093_MSP 11000] AXCEL 15016 0745 0477545 041 00959599 000000023 538312E-05 00394665 00079306 0000651357 6 [LBA-093_MSP 11000] 7 [LBA-098_MAP 11000] AXCEL 32510 076 0912 038 00907292 000000019 453646E-05 00753719 00074983 0000548912 7 [LBA-098_MAP 11000] 8 [LBA-053_MSP 11000] AXCEL 32510 066 0792 038 00787911 000000019 393956E-05 00654545 00065117 0000476686

6775

LBA -Fack 4 Luftledning

Ledningar (Luftldning) Fasplacering horisontell

Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu) 2 [LBA-097_MSP 11000] 3 [LBA-049_MSP 11000] FeAl 99 202 067872 1126 07145615 61E-09 387107E-06 00560926 00590547 4684E-05 3 [LBA-049_MSP 11000] 4 [LBA-050_MSP 11000] FeAl 99 183 061488 1126 06473503 61E-09 350696E-06 00508165 00535 424342E-05 4 [LBA-050_MSP 11000] 5 [LBA-070_MSP 11000] FeAl 31 076 08132 1173 02800667 61E-09 145644E-06 00672066 0023146 17623E-05 5 [LBA-070_MSP 11000] 6 [LBA-093_MSP 11000] FeAl 49 0745 049915 1173 02745391 61E-09 14277E-06 00412521 00226892 172751E-05 6 [LBA-093_MSP 11000] 7 [LBA-098_MAP 11000] FeAl 31 076 08132 1173 02800667 61E-09 145644E-06 00672066 0023146 17623E-05 7 [LBA-098_MAP 11000] 8 [LBA-053_MSP 11000] FeAl 31 066 07062 1173 02432158 61E-09 126481E-06 00583636 00201005 153041E-05

6775

Bilaga 6 forts

Transformatorer

Maumlrkeffekt (MVA) Kopplingsart Maumlrksp (kV) er () ex () ez () R (ohm) X (ohm) R (pu) X (pu)

1 [LBA-097_LSP 04200] 2 [LBA-097_MSP 11000] 0315 Dyn 11 11 114 412 4274809937 438 1583 036 131 3 [LBA-049_MSP 11000] 301 [LBA-049_LSP 04200] 01 Dyn 11 11 145 373 4001924537 17545 45133 145 373 4 [LBA-050_MSP 11000] 401 [LBA-050_LSP 04000] 02 Dyn 11 11 13 378 3997299088 7865 22869 065 189 5 [LBA-070_MSP 11000] 501 [LBA-070_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 6 [LBA-093_MSP 11000] 601 [LBA-093_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 7 [LBA-098_MAP 11000] 701 [LBA-098_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 8 [LBA-053_MSP 11000] 801 [LBA-053_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668

Belastningar

P (MW) Q (Mvar) Antal kunder (st)

LBA-097 00108 00044 6LBA-049 00497 0025 14LBA-050 00587 00232 15LBA-070 00356 00103 7LBA-093 00061 00029 2LBA-098 00127 00036 7LBA-053 00299 00063 9

Totalt 02035 00757 60

Bilaga 7 Resultaten fraringn det verkliga elnaumltet

Bilaga 7 forts

Laumlngd LBA (km) 667 Avskrivningstid led (aringr) 40 Avskrivningstid ledning (aringr) 60Antal kunder (st) 60

Luftledning (blank) Luftledning (belagd) KabelUtan reservkraft Med reservkraft Utan reservkraft Med reservkraft Utan reservkraft Med reservkraft Luft 20aringr+ kabel 40 aringr

Fasta kostnader

Investeringskostnad per km (krkm) (mellanspaumlnningsnaumltet) 173000 173000 205000 205000 250000 250000 250000Total investeringskostnad (kr) 1153910 1153910 1367350 1367350 1667500 1667500 1667500Kapitalkostnad 8 92313 92313 109388 109388 133400 133400 133400Aringrlig kostnad (kr) 31156 31156 36918 36918 45023 45023 30015

Underharingllskostnad (kraringr) 230782 230782 27347 27347 3335 3335 9916

Summa fast aringrlig kostnad (kraringr) 54234 54234 64265 64265 48358 48358 39931

Roumlrliga kostnader Avbrottsfrekvens (antal fel(100 km aringr)) 2 2 1333333333 1333333333 06 06 1066666667

F 12 (felfrekvens efter 12 timmar) 0000162 0000162 0000162 0000162F 24 (felfrekvens efter 24 timmar) 0000083 0000083 0000083 0000083F 48 (felfrekvens efter 48 timmar) 0000000 0000000 0000000 0000000F 72 (felfrekvens efter 72 timmar) 0000000 0000000 0000000 0000000

Avbrottsersaumlttning efter 12 timmar (krkund) 800 800 800 800Avbrottsersaumlttning efter 24 timmar (krkund) 1765 1765 1765 1765Avbrottsersaumlttning efter 48 timmar (krkund) 2719 2719 2719 2719Avbrottsersaumlttning efter 72 timmar (krkund) 4007 4007 4007 4007

Driftskostnad reservelverktimme och kund (krh) 625 625 625 625Fast kostnad elverk (transport osv) (krkund) 1320 1320 1320 1320

Drift timmar felkategori F 12 (h) 15 15 15 15Drift timmar felkategori F 24 (h) 36 36 36 36Drift timmar felkategori F 48 (h) 60 60 60 60Drift timmar felkategori F 72 (h) 100 100 100 100

Antalet fel per aringr som oumlverstiger 12 h i LBA-fack 4 (staringr) 000003 000002 000001Avbrottskostnad (kraringr) 221 531 148 354 066 223 283

Summa kostnader per aringr (kraringr) 5423598 5423908 6426693 6426899 4835816 4835973 3993390

Bilaga 8 Ekonomi

Bilaga 8 forts

DARWin driftstoumlrningsstatistik 2004 Svensk energi

12 kV 24 kV SummaSumma (75)Totalt antal drabbade kunder lt 3 min (st) 2640403 1011406 3651809 2738857Totalt antal fel lt 3 min (st) 2827 13923 16750

Totalt antal drabbade kunder 12 - lt 24 h (st) 383 61 444Totalt antal drabbade kunder gt 24 h (st) 200 28 228

Andel drabbade kunder 12 - lt 24 h 162E-04Andel drabbade kunder gt 24 h 832E-05

Andel drabbade kunder 12 - lt 24 h () 00122Andel drabbade kunder gt 24 h () 00062

Antal drabbade kunder per MSP fel lt 3minl (st) 21802

Bilaga 9 ABBs standardtransformatorer

Bilaga 3 forts

Transformatorer

Maumlrkeffekt (MVA) Kopplingsart Maumlrksp (kV) er () ex () ez () R (ohm) X (ohm) R (pu) X (pu)

1 [MATSTAT_LSP04200] 2 [MATSTAT_MSP11000] 08 Dyn 11 11 0 52 52 0 7865 0 0653 [MOTSTAT_MSP11000] 4 [MOTSTAT_LSP04200] 02 Dyn 11 11 0 38 38 0 2299 0 19

Belastningar

P (MW) Q (Mvar) (effekfaktor = 085) Detta aumlr baumlsta scenario005 003101 0062015 0093

Bilaga 4 Geografisk karta oumlver LBA fack 4 haumlmtad fraringn Facilplus

Naumltstationer kopplade till mobilt reservkraftverk

500 m

Foumlrdelningsstation (LBA)

Placering och anslutning av mobilt reservelverk

Bilaga 5 Normalkopplingsschema LBA fack 4

Bilaga 6 Verkligt naumlt

Ubas (kV) 11Sbas (MVA) 10

Ledningar (kabel) En-ledare triangel

Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [LBA-097_MSP 11000] 3 [LBA-049_MSP 11000] AXCEL 39525 202 06464 031 01967265 00000003 0000190381 00534215 00162584 0002303604 3 [LBA-049_MSP 11000] 4 [LBA-050_MSP 11000] AXCEL 39525 183 05856 031 01782226 00000003 0000172473 00483967 00147291 0002086929 4 [LBA-050_MSP 11000] 5 [LBA-070_MSP 11000] AXCEL 32510 076 0912 038 00907292 000000019 453646E-05 00753719 00074983 0000548912 5 [LBA-070_MSP 11000] 6 [LBA-093_MSP 11000] AXCEL 15016 0745 0477545 041 00959599 000000023 538312E-05 00394665 00079306 0000651357 6 [LBA-093_MSP 11000] 7 [LBA-098_MAP 11000] AXCEL 32510 076 0912 038 00907292 000000019 453646E-05 00753719 00074983 0000548912 7 [LBA-098_MAP 11000] 8 [LBA-053_MSP 11000] AXCEL 32510 066 0792 038 00787911 000000019 393956E-05 00654545 00065117 0000476686

6775

LBA -Fack 4 Luftledning

Ledningar (Luftldning) Fasplacering horisontell

Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu) 2 [LBA-097_MSP 11000] 3 [LBA-049_MSP 11000] FeAl 99 202 067872 1126 07145615 61E-09 387107E-06 00560926 00590547 4684E-05 3 [LBA-049_MSP 11000] 4 [LBA-050_MSP 11000] FeAl 99 183 061488 1126 06473503 61E-09 350696E-06 00508165 00535 424342E-05 4 [LBA-050_MSP 11000] 5 [LBA-070_MSP 11000] FeAl 31 076 08132 1173 02800667 61E-09 145644E-06 00672066 0023146 17623E-05 5 [LBA-070_MSP 11000] 6 [LBA-093_MSP 11000] FeAl 49 0745 049915 1173 02745391 61E-09 14277E-06 00412521 00226892 172751E-05 6 [LBA-093_MSP 11000] 7 [LBA-098_MAP 11000] FeAl 31 076 08132 1173 02800667 61E-09 145644E-06 00672066 0023146 17623E-05 7 [LBA-098_MAP 11000] 8 [LBA-053_MSP 11000] FeAl 31 066 07062 1173 02432158 61E-09 126481E-06 00583636 00201005 153041E-05

6775

Bilaga 6 forts

Transformatorer

Maumlrkeffekt (MVA) Kopplingsart Maumlrksp (kV) er () ex () ez () R (ohm) X (ohm) R (pu) X (pu)

1 [LBA-097_LSP 04200] 2 [LBA-097_MSP 11000] 0315 Dyn 11 11 114 412 4274809937 438 1583 036 131 3 [LBA-049_MSP 11000] 301 [LBA-049_LSP 04200] 01 Dyn 11 11 145 373 4001924537 17545 45133 145 373 4 [LBA-050_MSP 11000] 401 [LBA-050_LSP 04000] 02 Dyn 11 11 13 378 3997299088 7865 22869 065 189 5 [LBA-070_MSP 11000] 501 [LBA-070_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 6 [LBA-093_MSP 11000] 601 [LBA-093_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 7 [LBA-098_MAP 11000] 701 [LBA-098_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 8 [LBA-053_MSP 11000] 801 [LBA-053_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668

Belastningar

P (MW) Q (Mvar) Antal kunder (st)

LBA-097 00108 00044 6LBA-049 00497 0025 14LBA-050 00587 00232 15LBA-070 00356 00103 7LBA-093 00061 00029 2LBA-098 00127 00036 7LBA-053 00299 00063 9

Totalt 02035 00757 60

Bilaga 7 Resultaten fraringn det verkliga elnaumltet

Bilaga 7 forts

Laumlngd LBA (km) 667 Avskrivningstid led (aringr) 40 Avskrivningstid ledning (aringr) 60Antal kunder (st) 60

Luftledning (blank) Luftledning (belagd) KabelUtan reservkraft Med reservkraft Utan reservkraft Med reservkraft Utan reservkraft Med reservkraft Luft 20aringr+ kabel 40 aringr

Fasta kostnader

Investeringskostnad per km (krkm) (mellanspaumlnningsnaumltet) 173000 173000 205000 205000 250000 250000 250000Total investeringskostnad (kr) 1153910 1153910 1367350 1367350 1667500 1667500 1667500Kapitalkostnad 8 92313 92313 109388 109388 133400 133400 133400Aringrlig kostnad (kr) 31156 31156 36918 36918 45023 45023 30015

Underharingllskostnad (kraringr) 230782 230782 27347 27347 3335 3335 9916

Summa fast aringrlig kostnad (kraringr) 54234 54234 64265 64265 48358 48358 39931

Roumlrliga kostnader Avbrottsfrekvens (antal fel(100 km aringr)) 2 2 1333333333 1333333333 06 06 1066666667

F 12 (felfrekvens efter 12 timmar) 0000162 0000162 0000162 0000162F 24 (felfrekvens efter 24 timmar) 0000083 0000083 0000083 0000083F 48 (felfrekvens efter 48 timmar) 0000000 0000000 0000000 0000000F 72 (felfrekvens efter 72 timmar) 0000000 0000000 0000000 0000000

Avbrottsersaumlttning efter 12 timmar (krkund) 800 800 800 800Avbrottsersaumlttning efter 24 timmar (krkund) 1765 1765 1765 1765Avbrottsersaumlttning efter 48 timmar (krkund) 2719 2719 2719 2719Avbrottsersaumlttning efter 72 timmar (krkund) 4007 4007 4007 4007

Driftskostnad reservelverktimme och kund (krh) 625 625 625 625Fast kostnad elverk (transport osv) (krkund) 1320 1320 1320 1320

Drift timmar felkategori F 12 (h) 15 15 15 15Drift timmar felkategori F 24 (h) 36 36 36 36Drift timmar felkategori F 48 (h) 60 60 60 60Drift timmar felkategori F 72 (h) 100 100 100 100

Antalet fel per aringr som oumlverstiger 12 h i LBA-fack 4 (staringr) 000003 000002 000001Avbrottskostnad (kraringr) 221 531 148 354 066 223 283

Summa kostnader per aringr (kraringr) 5423598 5423908 6426693 6426899 4835816 4835973 3993390

Bilaga 8 Ekonomi

Bilaga 8 forts

DARWin driftstoumlrningsstatistik 2004 Svensk energi

12 kV 24 kV SummaSumma (75)Totalt antal drabbade kunder lt 3 min (st) 2640403 1011406 3651809 2738857Totalt antal fel lt 3 min (st) 2827 13923 16750

Totalt antal drabbade kunder 12 - lt 24 h (st) 383 61 444Totalt antal drabbade kunder gt 24 h (st) 200 28 228

Andel drabbade kunder 12 - lt 24 h 162E-04Andel drabbade kunder gt 24 h 832E-05

Andel drabbade kunder 12 - lt 24 h () 00122Andel drabbade kunder gt 24 h () 00062

Antal drabbade kunder per MSP fel lt 3minl (st) 21802

Bilaga 9 ABBs standardtransformatorer

Bilaga 4 Geografisk karta oumlver LBA fack 4 haumlmtad fraringn Facilplus

Naumltstationer kopplade till mobilt reservkraftverk

500 m

Foumlrdelningsstation (LBA)

Placering och anslutning av mobilt reservelverk

Bilaga 5 Normalkopplingsschema LBA fack 4

Bilaga 6 Verkligt naumlt

Ubas (kV) 11Sbas (MVA) 10

Ledningar (kabel) En-ledare triangel

Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [LBA-097_MSP 11000] 3 [LBA-049_MSP 11000] AXCEL 39525 202 06464 031 01967265 00000003 0000190381 00534215 00162584 0002303604 3 [LBA-049_MSP 11000] 4 [LBA-050_MSP 11000] AXCEL 39525 183 05856 031 01782226 00000003 0000172473 00483967 00147291 0002086929 4 [LBA-050_MSP 11000] 5 [LBA-070_MSP 11000] AXCEL 32510 076 0912 038 00907292 000000019 453646E-05 00753719 00074983 0000548912 5 [LBA-070_MSP 11000] 6 [LBA-093_MSP 11000] AXCEL 15016 0745 0477545 041 00959599 000000023 538312E-05 00394665 00079306 0000651357 6 [LBA-093_MSP 11000] 7 [LBA-098_MAP 11000] AXCEL 32510 076 0912 038 00907292 000000019 453646E-05 00753719 00074983 0000548912 7 [LBA-098_MAP 11000] 8 [LBA-053_MSP 11000] AXCEL 32510 066 0792 038 00787911 000000019 393956E-05 00654545 00065117 0000476686

6775

LBA -Fack 4 Luftledning

Ledningar (Luftldning) Fasplacering horisontell

Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu) 2 [LBA-097_MSP 11000] 3 [LBA-049_MSP 11000] FeAl 99 202 067872 1126 07145615 61E-09 387107E-06 00560926 00590547 4684E-05 3 [LBA-049_MSP 11000] 4 [LBA-050_MSP 11000] FeAl 99 183 061488 1126 06473503 61E-09 350696E-06 00508165 00535 424342E-05 4 [LBA-050_MSP 11000] 5 [LBA-070_MSP 11000] FeAl 31 076 08132 1173 02800667 61E-09 145644E-06 00672066 0023146 17623E-05 5 [LBA-070_MSP 11000] 6 [LBA-093_MSP 11000] FeAl 49 0745 049915 1173 02745391 61E-09 14277E-06 00412521 00226892 172751E-05 6 [LBA-093_MSP 11000] 7 [LBA-098_MAP 11000] FeAl 31 076 08132 1173 02800667 61E-09 145644E-06 00672066 0023146 17623E-05 7 [LBA-098_MAP 11000] 8 [LBA-053_MSP 11000] FeAl 31 066 07062 1173 02432158 61E-09 126481E-06 00583636 00201005 153041E-05

6775

Bilaga 6 forts

Transformatorer

Maumlrkeffekt (MVA) Kopplingsart Maumlrksp (kV) er () ex () ez () R (ohm) X (ohm) R (pu) X (pu)

1 [LBA-097_LSP 04200] 2 [LBA-097_MSP 11000] 0315 Dyn 11 11 114 412 4274809937 438 1583 036 131 3 [LBA-049_MSP 11000] 301 [LBA-049_LSP 04200] 01 Dyn 11 11 145 373 4001924537 17545 45133 145 373 4 [LBA-050_MSP 11000] 401 [LBA-050_LSP 04000] 02 Dyn 11 11 13 378 3997299088 7865 22869 065 189 5 [LBA-070_MSP 11000] 501 [LBA-070_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 6 [LBA-093_MSP 11000] 601 [LBA-093_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 7 [LBA-098_MAP 11000] 701 [LBA-098_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 8 [LBA-053_MSP 11000] 801 [LBA-053_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668

Belastningar

P (MW) Q (Mvar) Antal kunder (st)

LBA-097 00108 00044 6LBA-049 00497 0025 14LBA-050 00587 00232 15LBA-070 00356 00103 7LBA-093 00061 00029 2LBA-098 00127 00036 7LBA-053 00299 00063 9

Totalt 02035 00757 60

Bilaga 7 Resultaten fraringn det verkliga elnaumltet

Bilaga 7 forts

Laumlngd LBA (km) 667 Avskrivningstid led (aringr) 40 Avskrivningstid ledning (aringr) 60Antal kunder (st) 60

Luftledning (blank) Luftledning (belagd) KabelUtan reservkraft Med reservkraft Utan reservkraft Med reservkraft Utan reservkraft Med reservkraft Luft 20aringr+ kabel 40 aringr

Fasta kostnader

Investeringskostnad per km (krkm) (mellanspaumlnningsnaumltet) 173000 173000 205000 205000 250000 250000 250000Total investeringskostnad (kr) 1153910 1153910 1367350 1367350 1667500 1667500 1667500Kapitalkostnad 8 92313 92313 109388 109388 133400 133400 133400Aringrlig kostnad (kr) 31156 31156 36918 36918 45023 45023 30015

Underharingllskostnad (kraringr) 230782 230782 27347 27347 3335 3335 9916

Summa fast aringrlig kostnad (kraringr) 54234 54234 64265 64265 48358 48358 39931

Roumlrliga kostnader Avbrottsfrekvens (antal fel(100 km aringr)) 2 2 1333333333 1333333333 06 06 1066666667

F 12 (felfrekvens efter 12 timmar) 0000162 0000162 0000162 0000162F 24 (felfrekvens efter 24 timmar) 0000083 0000083 0000083 0000083F 48 (felfrekvens efter 48 timmar) 0000000 0000000 0000000 0000000F 72 (felfrekvens efter 72 timmar) 0000000 0000000 0000000 0000000

Avbrottsersaumlttning efter 12 timmar (krkund) 800 800 800 800Avbrottsersaumlttning efter 24 timmar (krkund) 1765 1765 1765 1765Avbrottsersaumlttning efter 48 timmar (krkund) 2719 2719 2719 2719Avbrottsersaumlttning efter 72 timmar (krkund) 4007 4007 4007 4007

Driftskostnad reservelverktimme och kund (krh) 625 625 625 625Fast kostnad elverk (transport osv) (krkund) 1320 1320 1320 1320

Drift timmar felkategori F 12 (h) 15 15 15 15Drift timmar felkategori F 24 (h) 36 36 36 36Drift timmar felkategori F 48 (h) 60 60 60 60Drift timmar felkategori F 72 (h) 100 100 100 100

Antalet fel per aringr som oumlverstiger 12 h i LBA-fack 4 (staringr) 000003 000002 000001Avbrottskostnad (kraringr) 221 531 148 354 066 223 283

Summa kostnader per aringr (kraringr) 5423598 5423908 6426693 6426899 4835816 4835973 3993390

Bilaga 8 Ekonomi

Bilaga 8 forts

DARWin driftstoumlrningsstatistik 2004 Svensk energi

12 kV 24 kV SummaSumma (75)Totalt antal drabbade kunder lt 3 min (st) 2640403 1011406 3651809 2738857Totalt antal fel lt 3 min (st) 2827 13923 16750

Totalt antal drabbade kunder 12 - lt 24 h (st) 383 61 444Totalt antal drabbade kunder gt 24 h (st) 200 28 228

Andel drabbade kunder 12 - lt 24 h 162E-04Andel drabbade kunder gt 24 h 832E-05

Andel drabbade kunder 12 - lt 24 h () 00122Andel drabbade kunder gt 24 h () 00062

Antal drabbade kunder per MSP fel lt 3minl (st) 21802

Bilaga 9 ABBs standardtransformatorer

Bilaga 5 Normalkopplingsschema LBA fack 4

Bilaga 6 Verkligt naumlt

Ubas (kV) 11Sbas (MVA) 10

Ledningar (kabel) En-ledare triangel

Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [LBA-097_MSP 11000] 3 [LBA-049_MSP 11000] AXCEL 39525 202 06464 031 01967265 00000003 0000190381 00534215 00162584 0002303604 3 [LBA-049_MSP 11000] 4 [LBA-050_MSP 11000] AXCEL 39525 183 05856 031 01782226 00000003 0000172473 00483967 00147291 0002086929 4 [LBA-050_MSP 11000] 5 [LBA-070_MSP 11000] AXCEL 32510 076 0912 038 00907292 000000019 453646E-05 00753719 00074983 0000548912 5 [LBA-070_MSP 11000] 6 [LBA-093_MSP 11000] AXCEL 15016 0745 0477545 041 00959599 000000023 538312E-05 00394665 00079306 0000651357 6 [LBA-093_MSP 11000] 7 [LBA-098_MAP 11000] AXCEL 32510 076 0912 038 00907292 000000019 453646E-05 00753719 00074983 0000548912 7 [LBA-098_MAP 11000] 8 [LBA-053_MSP 11000] AXCEL 32510 066 0792 038 00787911 000000019 393956E-05 00654545 00065117 0000476686

6775

LBA -Fack 4 Luftledning

Ledningar (Luftldning) Fasplacering horisontell

Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu) 2 [LBA-097_MSP 11000] 3 [LBA-049_MSP 11000] FeAl 99 202 067872 1126 07145615 61E-09 387107E-06 00560926 00590547 4684E-05 3 [LBA-049_MSP 11000] 4 [LBA-050_MSP 11000] FeAl 99 183 061488 1126 06473503 61E-09 350696E-06 00508165 00535 424342E-05 4 [LBA-050_MSP 11000] 5 [LBA-070_MSP 11000] FeAl 31 076 08132 1173 02800667 61E-09 145644E-06 00672066 0023146 17623E-05 5 [LBA-070_MSP 11000] 6 [LBA-093_MSP 11000] FeAl 49 0745 049915 1173 02745391 61E-09 14277E-06 00412521 00226892 172751E-05 6 [LBA-093_MSP 11000] 7 [LBA-098_MAP 11000] FeAl 31 076 08132 1173 02800667 61E-09 145644E-06 00672066 0023146 17623E-05 7 [LBA-098_MAP 11000] 8 [LBA-053_MSP 11000] FeAl 31 066 07062 1173 02432158 61E-09 126481E-06 00583636 00201005 153041E-05

6775

Bilaga 6 forts

Transformatorer

Maumlrkeffekt (MVA) Kopplingsart Maumlrksp (kV) er () ex () ez () R (ohm) X (ohm) R (pu) X (pu)

1 [LBA-097_LSP 04200] 2 [LBA-097_MSP 11000] 0315 Dyn 11 11 114 412 4274809937 438 1583 036 131 3 [LBA-049_MSP 11000] 301 [LBA-049_LSP 04200] 01 Dyn 11 11 145 373 4001924537 17545 45133 145 373 4 [LBA-050_MSP 11000] 401 [LBA-050_LSP 04000] 02 Dyn 11 11 13 378 3997299088 7865 22869 065 189 5 [LBA-070_MSP 11000] 501 [LBA-070_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 6 [LBA-093_MSP 11000] 601 [LBA-093_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 7 [LBA-098_MAP 11000] 701 [LBA-098_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 8 [LBA-053_MSP 11000] 801 [LBA-053_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668

Belastningar

P (MW) Q (Mvar) Antal kunder (st)

LBA-097 00108 00044 6LBA-049 00497 0025 14LBA-050 00587 00232 15LBA-070 00356 00103 7LBA-093 00061 00029 2LBA-098 00127 00036 7LBA-053 00299 00063 9

Totalt 02035 00757 60

Bilaga 7 Resultaten fraringn det verkliga elnaumltet

Bilaga 7 forts

Laumlngd LBA (km) 667 Avskrivningstid led (aringr) 40 Avskrivningstid ledning (aringr) 60Antal kunder (st) 60

Luftledning (blank) Luftledning (belagd) KabelUtan reservkraft Med reservkraft Utan reservkraft Med reservkraft Utan reservkraft Med reservkraft Luft 20aringr+ kabel 40 aringr

Fasta kostnader

Investeringskostnad per km (krkm) (mellanspaumlnningsnaumltet) 173000 173000 205000 205000 250000 250000 250000Total investeringskostnad (kr) 1153910 1153910 1367350 1367350 1667500 1667500 1667500Kapitalkostnad 8 92313 92313 109388 109388 133400 133400 133400Aringrlig kostnad (kr) 31156 31156 36918 36918 45023 45023 30015

Underharingllskostnad (kraringr) 230782 230782 27347 27347 3335 3335 9916

Summa fast aringrlig kostnad (kraringr) 54234 54234 64265 64265 48358 48358 39931

Roumlrliga kostnader Avbrottsfrekvens (antal fel(100 km aringr)) 2 2 1333333333 1333333333 06 06 1066666667

F 12 (felfrekvens efter 12 timmar) 0000162 0000162 0000162 0000162F 24 (felfrekvens efter 24 timmar) 0000083 0000083 0000083 0000083F 48 (felfrekvens efter 48 timmar) 0000000 0000000 0000000 0000000F 72 (felfrekvens efter 72 timmar) 0000000 0000000 0000000 0000000

Avbrottsersaumlttning efter 12 timmar (krkund) 800 800 800 800Avbrottsersaumlttning efter 24 timmar (krkund) 1765 1765 1765 1765Avbrottsersaumlttning efter 48 timmar (krkund) 2719 2719 2719 2719Avbrottsersaumlttning efter 72 timmar (krkund) 4007 4007 4007 4007

Driftskostnad reservelverktimme och kund (krh) 625 625 625 625Fast kostnad elverk (transport osv) (krkund) 1320 1320 1320 1320

Drift timmar felkategori F 12 (h) 15 15 15 15Drift timmar felkategori F 24 (h) 36 36 36 36Drift timmar felkategori F 48 (h) 60 60 60 60Drift timmar felkategori F 72 (h) 100 100 100 100

Antalet fel per aringr som oumlverstiger 12 h i LBA-fack 4 (staringr) 000003 000002 000001Avbrottskostnad (kraringr) 221 531 148 354 066 223 283

Summa kostnader per aringr (kraringr) 5423598 5423908 6426693 6426899 4835816 4835973 3993390

Bilaga 8 Ekonomi

Bilaga 8 forts

DARWin driftstoumlrningsstatistik 2004 Svensk energi

12 kV 24 kV SummaSumma (75)Totalt antal drabbade kunder lt 3 min (st) 2640403 1011406 3651809 2738857Totalt antal fel lt 3 min (st) 2827 13923 16750

Totalt antal drabbade kunder 12 - lt 24 h (st) 383 61 444Totalt antal drabbade kunder gt 24 h (st) 200 28 228

Andel drabbade kunder 12 - lt 24 h 162E-04Andel drabbade kunder gt 24 h 832E-05

Andel drabbade kunder 12 - lt 24 h () 00122Andel drabbade kunder gt 24 h () 00062

Antal drabbade kunder per MSP fel lt 3minl (st) 21802

Bilaga 9 ABBs standardtransformatorer

Bilaga 6 Verkligt naumlt

Ubas (kV) 11Sbas (MVA) 10

Ledningar (kabel) En-ledare triangel

Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu)

2 [LBA-097_MSP 11000] 3 [LBA-049_MSP 11000] AXCEL 39525 202 06464 031 01967265 00000003 0000190381 00534215 00162584 0002303604 3 [LBA-049_MSP 11000] 4 [LBA-050_MSP 11000] AXCEL 39525 183 05856 031 01782226 00000003 0000172473 00483967 00147291 0002086929 4 [LBA-050_MSP 11000] 5 [LBA-070_MSP 11000] AXCEL 32510 076 0912 038 00907292 000000019 453646E-05 00753719 00074983 0000548912 5 [LBA-070_MSP 11000] 6 [LBA-093_MSP 11000] AXCEL 15016 0745 0477545 041 00959599 000000023 538312E-05 00394665 00079306 0000651357 6 [LBA-093_MSP 11000] 7 [LBA-098_MAP 11000] AXCEL 32510 076 0912 038 00907292 000000019 453646E-05 00753719 00074983 0000548912 7 [LBA-098_MAP 11000] 8 [LBA-053_MSP 11000] AXCEL 32510 066 0792 038 00787911 000000019 393956E-05 00654545 00065117 0000476686

6775

LBA -Fack 4 Luftledning

Ledningar (Luftldning) Fasplacering horisontell

Ledningstyp Ledn Laumlngd (km) R (ohm) L (mHkm) X (ohm) C (uFkm) B (S) R (pu) X (pu) B (pu) 2 [LBA-097_MSP 11000] 3 [LBA-049_MSP 11000] FeAl 99 202 067872 1126 07145615 61E-09 387107E-06 00560926 00590547 4684E-05 3 [LBA-049_MSP 11000] 4 [LBA-050_MSP 11000] FeAl 99 183 061488 1126 06473503 61E-09 350696E-06 00508165 00535 424342E-05 4 [LBA-050_MSP 11000] 5 [LBA-070_MSP 11000] FeAl 31 076 08132 1173 02800667 61E-09 145644E-06 00672066 0023146 17623E-05 5 [LBA-070_MSP 11000] 6 [LBA-093_MSP 11000] FeAl 49 0745 049915 1173 02745391 61E-09 14277E-06 00412521 00226892 172751E-05 6 [LBA-093_MSP 11000] 7 [LBA-098_MAP 11000] FeAl 31 076 08132 1173 02800667 61E-09 145644E-06 00672066 0023146 17623E-05 7 [LBA-098_MAP 11000] 8 [LBA-053_MSP 11000] FeAl 31 066 07062 1173 02432158 61E-09 126481E-06 00583636 00201005 153041E-05

6775

Bilaga 6 forts

Transformatorer

Maumlrkeffekt (MVA) Kopplingsart Maumlrksp (kV) er () ex () ez () R (ohm) X (ohm) R (pu) X (pu)

1 [LBA-097_LSP 04200] 2 [LBA-097_MSP 11000] 0315 Dyn 11 11 114 412 4274809937 438 1583 036 131 3 [LBA-049_MSP 11000] 301 [LBA-049_LSP 04200] 01 Dyn 11 11 145 373 4001924537 17545 45133 145 373 4 [LBA-050_MSP 11000] 401 [LBA-050_LSP 04000] 02 Dyn 11 11 13 378 3997299088 7865 22869 065 189 5 [LBA-070_MSP 11000] 501 [LBA-070_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 6 [LBA-093_MSP 11000] 601 [LBA-093_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 7 [LBA-098_MAP 11000] 701 [LBA-098_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 8 [LBA-053_MSP 11000] 801 [LBA-053_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668

Belastningar

P (MW) Q (Mvar) Antal kunder (st)

LBA-097 00108 00044 6LBA-049 00497 0025 14LBA-050 00587 00232 15LBA-070 00356 00103 7LBA-093 00061 00029 2LBA-098 00127 00036 7LBA-053 00299 00063 9

Totalt 02035 00757 60

Bilaga 7 Resultaten fraringn det verkliga elnaumltet

Bilaga 7 forts

Laumlngd LBA (km) 667 Avskrivningstid led (aringr) 40 Avskrivningstid ledning (aringr) 60Antal kunder (st) 60

Luftledning (blank) Luftledning (belagd) KabelUtan reservkraft Med reservkraft Utan reservkraft Med reservkraft Utan reservkraft Med reservkraft Luft 20aringr+ kabel 40 aringr

Fasta kostnader

Investeringskostnad per km (krkm) (mellanspaumlnningsnaumltet) 173000 173000 205000 205000 250000 250000 250000Total investeringskostnad (kr) 1153910 1153910 1367350 1367350 1667500 1667500 1667500Kapitalkostnad 8 92313 92313 109388 109388 133400 133400 133400Aringrlig kostnad (kr) 31156 31156 36918 36918 45023 45023 30015

Underharingllskostnad (kraringr) 230782 230782 27347 27347 3335 3335 9916

Summa fast aringrlig kostnad (kraringr) 54234 54234 64265 64265 48358 48358 39931

Roumlrliga kostnader Avbrottsfrekvens (antal fel(100 km aringr)) 2 2 1333333333 1333333333 06 06 1066666667

F 12 (felfrekvens efter 12 timmar) 0000162 0000162 0000162 0000162F 24 (felfrekvens efter 24 timmar) 0000083 0000083 0000083 0000083F 48 (felfrekvens efter 48 timmar) 0000000 0000000 0000000 0000000F 72 (felfrekvens efter 72 timmar) 0000000 0000000 0000000 0000000

Avbrottsersaumlttning efter 12 timmar (krkund) 800 800 800 800Avbrottsersaumlttning efter 24 timmar (krkund) 1765 1765 1765 1765Avbrottsersaumlttning efter 48 timmar (krkund) 2719 2719 2719 2719Avbrottsersaumlttning efter 72 timmar (krkund) 4007 4007 4007 4007

Driftskostnad reservelverktimme och kund (krh) 625 625 625 625Fast kostnad elverk (transport osv) (krkund) 1320 1320 1320 1320

Drift timmar felkategori F 12 (h) 15 15 15 15Drift timmar felkategori F 24 (h) 36 36 36 36Drift timmar felkategori F 48 (h) 60 60 60 60Drift timmar felkategori F 72 (h) 100 100 100 100

Antalet fel per aringr som oumlverstiger 12 h i LBA-fack 4 (staringr) 000003 000002 000001Avbrottskostnad (kraringr) 221 531 148 354 066 223 283

Summa kostnader per aringr (kraringr) 5423598 5423908 6426693 6426899 4835816 4835973 3993390

Bilaga 8 Ekonomi

Bilaga 8 forts

DARWin driftstoumlrningsstatistik 2004 Svensk energi

12 kV 24 kV SummaSumma (75)Totalt antal drabbade kunder lt 3 min (st) 2640403 1011406 3651809 2738857Totalt antal fel lt 3 min (st) 2827 13923 16750

Totalt antal drabbade kunder 12 - lt 24 h (st) 383 61 444Totalt antal drabbade kunder gt 24 h (st) 200 28 228

Andel drabbade kunder 12 - lt 24 h 162E-04Andel drabbade kunder gt 24 h 832E-05

Andel drabbade kunder 12 - lt 24 h () 00122Andel drabbade kunder gt 24 h () 00062

Antal drabbade kunder per MSP fel lt 3minl (st) 21802

Bilaga 9 ABBs standardtransformatorer

Bilaga 6 forts

Transformatorer

Maumlrkeffekt (MVA) Kopplingsart Maumlrksp (kV) er () ex () ez () R (ohm) X (ohm) R (pu) X (pu)

1 [LBA-097_LSP 04200] 2 [LBA-097_MSP 11000] 0315 Dyn 11 11 114 412 4274809937 438 1583 036 131 3 [LBA-049_MSP 11000] 301 [LBA-049_LSP 04200] 01 Dyn 11 11 145 373 4001924537 17545 45133 145 373 4 [LBA-050_MSP 11000] 401 [LBA-050_LSP 04000] 02 Dyn 11 11 13 378 3997299088 7865 22869 065 189 5 [LBA-070_MSP 11000] 501 [LBA-070_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 6 [LBA-093_MSP 11000] 601 [LBA-093_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 7 [LBA-098_MAP 11000] 701 [LBA-098_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668 8 [LBA-053_MSP 11000] 801 [LBA-053_LSP 04000] 005 Dyn 11 11 22 334 3999449962 5324 80828 44 668

Belastningar

P (MW) Q (Mvar) Antal kunder (st)

LBA-097 00108 00044 6LBA-049 00497 0025 14LBA-050 00587 00232 15LBA-070 00356 00103 7LBA-093 00061 00029 2LBA-098 00127 00036 7LBA-053 00299 00063 9

Totalt 02035 00757 60

Bilaga 7 Resultaten fraringn det verkliga elnaumltet

Bilaga 7 forts

Laumlngd LBA (km) 667 Avskrivningstid led (aringr) 40 Avskrivningstid ledning (aringr) 60Antal kunder (st) 60

Luftledning (blank) Luftledning (belagd) KabelUtan reservkraft Med reservkraft Utan reservkraft Med reservkraft Utan reservkraft Med reservkraft Luft 20aringr+ kabel 40 aringr

Fasta kostnader

Investeringskostnad per km (krkm) (mellanspaumlnningsnaumltet) 173000 173000 205000 205000 250000 250000 250000Total investeringskostnad (kr) 1153910 1153910 1367350 1367350 1667500 1667500 1667500Kapitalkostnad 8 92313 92313 109388 109388 133400 133400 133400Aringrlig kostnad (kr) 31156 31156 36918 36918 45023 45023 30015

Underharingllskostnad (kraringr) 230782 230782 27347 27347 3335 3335 9916

Summa fast aringrlig kostnad (kraringr) 54234 54234 64265 64265 48358 48358 39931

Roumlrliga kostnader Avbrottsfrekvens (antal fel(100 km aringr)) 2 2 1333333333 1333333333 06 06 1066666667

F 12 (felfrekvens efter 12 timmar) 0000162 0000162 0000162 0000162F 24 (felfrekvens efter 24 timmar) 0000083 0000083 0000083 0000083F 48 (felfrekvens efter 48 timmar) 0000000 0000000 0000000 0000000F 72 (felfrekvens efter 72 timmar) 0000000 0000000 0000000 0000000

Avbrottsersaumlttning efter 12 timmar (krkund) 800 800 800 800Avbrottsersaumlttning efter 24 timmar (krkund) 1765 1765 1765 1765Avbrottsersaumlttning efter 48 timmar (krkund) 2719 2719 2719 2719Avbrottsersaumlttning efter 72 timmar (krkund) 4007 4007 4007 4007

Driftskostnad reservelverktimme och kund (krh) 625 625 625 625Fast kostnad elverk (transport osv) (krkund) 1320 1320 1320 1320

Drift timmar felkategori F 12 (h) 15 15 15 15Drift timmar felkategori F 24 (h) 36 36 36 36Drift timmar felkategori F 48 (h) 60 60 60 60Drift timmar felkategori F 72 (h) 100 100 100 100

Antalet fel per aringr som oumlverstiger 12 h i LBA-fack 4 (staringr) 000003 000002 000001Avbrottskostnad (kraringr) 221 531 148 354 066 223 283

Summa kostnader per aringr (kraringr) 5423598 5423908 6426693 6426899 4835816 4835973 3993390

Bilaga 8 Ekonomi

Bilaga 8 forts

DARWin driftstoumlrningsstatistik 2004 Svensk energi

12 kV 24 kV SummaSumma (75)Totalt antal drabbade kunder lt 3 min (st) 2640403 1011406 3651809 2738857Totalt antal fel lt 3 min (st) 2827 13923 16750

Totalt antal drabbade kunder 12 - lt 24 h (st) 383 61 444Totalt antal drabbade kunder gt 24 h (st) 200 28 228

Andel drabbade kunder 12 - lt 24 h 162E-04Andel drabbade kunder gt 24 h 832E-05

Andel drabbade kunder 12 - lt 24 h () 00122Andel drabbade kunder gt 24 h () 00062

Antal drabbade kunder per MSP fel lt 3minl (st) 21802

Bilaga 9 ABBs standardtransformatorer

Bilaga 7 Resultaten fraringn det verkliga elnaumltet

Bilaga 7 forts

Laumlngd LBA (km) 667 Avskrivningstid led (aringr) 40 Avskrivningstid ledning (aringr) 60Antal kunder (st) 60

Luftledning (blank) Luftledning (belagd) KabelUtan reservkraft Med reservkraft Utan reservkraft Med reservkraft Utan reservkraft Med reservkraft Luft 20aringr+ kabel 40 aringr

Fasta kostnader

Investeringskostnad per km (krkm) (mellanspaumlnningsnaumltet) 173000 173000 205000 205000 250000 250000 250000Total investeringskostnad (kr) 1153910 1153910 1367350 1367350 1667500 1667500 1667500Kapitalkostnad 8 92313 92313 109388 109388 133400 133400 133400Aringrlig kostnad (kr) 31156 31156 36918 36918 45023 45023 30015

Underharingllskostnad (kraringr) 230782 230782 27347 27347 3335 3335 9916

Summa fast aringrlig kostnad (kraringr) 54234 54234 64265 64265 48358 48358 39931

Roumlrliga kostnader Avbrottsfrekvens (antal fel(100 km aringr)) 2 2 1333333333 1333333333 06 06 1066666667

F 12 (felfrekvens efter 12 timmar) 0000162 0000162 0000162 0000162F 24 (felfrekvens efter 24 timmar) 0000083 0000083 0000083 0000083F 48 (felfrekvens efter 48 timmar) 0000000 0000000 0000000 0000000F 72 (felfrekvens efter 72 timmar) 0000000 0000000 0000000 0000000

Avbrottsersaumlttning efter 12 timmar (krkund) 800 800 800 800Avbrottsersaumlttning efter 24 timmar (krkund) 1765 1765 1765 1765Avbrottsersaumlttning efter 48 timmar (krkund) 2719 2719 2719 2719Avbrottsersaumlttning efter 72 timmar (krkund) 4007 4007 4007 4007

Driftskostnad reservelverktimme och kund (krh) 625 625 625 625Fast kostnad elverk (transport osv) (krkund) 1320 1320 1320 1320

Drift timmar felkategori F 12 (h) 15 15 15 15Drift timmar felkategori F 24 (h) 36 36 36 36Drift timmar felkategori F 48 (h) 60 60 60 60Drift timmar felkategori F 72 (h) 100 100 100 100

Antalet fel per aringr som oumlverstiger 12 h i LBA-fack 4 (staringr) 000003 000002 000001Avbrottskostnad (kraringr) 221 531 148 354 066 223 283

Summa kostnader per aringr (kraringr) 5423598 5423908 6426693 6426899 4835816 4835973 3993390

Bilaga 8 Ekonomi

Bilaga 8 forts

DARWin driftstoumlrningsstatistik 2004 Svensk energi

12 kV 24 kV SummaSumma (75)Totalt antal drabbade kunder lt 3 min (st) 2640403 1011406 3651809 2738857Totalt antal fel lt 3 min (st) 2827 13923 16750

Totalt antal drabbade kunder 12 - lt 24 h (st) 383 61 444Totalt antal drabbade kunder gt 24 h (st) 200 28 228

Andel drabbade kunder 12 - lt 24 h 162E-04Andel drabbade kunder gt 24 h 832E-05

Andel drabbade kunder 12 - lt 24 h () 00122Andel drabbade kunder gt 24 h () 00062

Antal drabbade kunder per MSP fel lt 3minl (st) 21802

Bilaga 9 ABBs standardtransformatorer

Bilaga 7 forts

Laumlngd LBA (km) 667 Avskrivningstid led (aringr) 40 Avskrivningstid ledning (aringr) 60Antal kunder (st) 60

Luftledning (blank) Luftledning (belagd) KabelUtan reservkraft Med reservkraft Utan reservkraft Med reservkraft Utan reservkraft Med reservkraft Luft 20aringr+ kabel 40 aringr

Fasta kostnader

Investeringskostnad per km (krkm) (mellanspaumlnningsnaumltet) 173000 173000 205000 205000 250000 250000 250000Total investeringskostnad (kr) 1153910 1153910 1367350 1367350 1667500 1667500 1667500Kapitalkostnad 8 92313 92313 109388 109388 133400 133400 133400Aringrlig kostnad (kr) 31156 31156 36918 36918 45023 45023 30015

Underharingllskostnad (kraringr) 230782 230782 27347 27347 3335 3335 9916

Summa fast aringrlig kostnad (kraringr) 54234 54234 64265 64265 48358 48358 39931

Roumlrliga kostnader Avbrottsfrekvens (antal fel(100 km aringr)) 2 2 1333333333 1333333333 06 06 1066666667

F 12 (felfrekvens efter 12 timmar) 0000162 0000162 0000162 0000162F 24 (felfrekvens efter 24 timmar) 0000083 0000083 0000083 0000083F 48 (felfrekvens efter 48 timmar) 0000000 0000000 0000000 0000000F 72 (felfrekvens efter 72 timmar) 0000000 0000000 0000000 0000000

Avbrottsersaumlttning efter 12 timmar (krkund) 800 800 800 800Avbrottsersaumlttning efter 24 timmar (krkund) 1765 1765 1765 1765Avbrottsersaumlttning efter 48 timmar (krkund) 2719 2719 2719 2719Avbrottsersaumlttning efter 72 timmar (krkund) 4007 4007 4007 4007

Driftskostnad reservelverktimme och kund (krh) 625 625 625 625Fast kostnad elverk (transport osv) (krkund) 1320 1320 1320 1320

Drift timmar felkategori F 12 (h) 15 15 15 15Drift timmar felkategori F 24 (h) 36 36 36 36Drift timmar felkategori F 48 (h) 60 60 60 60Drift timmar felkategori F 72 (h) 100 100 100 100

Antalet fel per aringr som oumlverstiger 12 h i LBA-fack 4 (staringr) 000003 000002 000001Avbrottskostnad (kraringr) 221 531 148 354 066 223 283

Summa kostnader per aringr (kraringr) 5423598 5423908 6426693 6426899 4835816 4835973 3993390

Bilaga 8 Ekonomi

Bilaga 8 forts

DARWin driftstoumlrningsstatistik 2004 Svensk energi

12 kV 24 kV SummaSumma (75)Totalt antal drabbade kunder lt 3 min (st) 2640403 1011406 3651809 2738857Totalt antal fel lt 3 min (st) 2827 13923 16750

Totalt antal drabbade kunder 12 - lt 24 h (st) 383 61 444Totalt antal drabbade kunder gt 24 h (st) 200 28 228

Andel drabbade kunder 12 - lt 24 h 162E-04Andel drabbade kunder gt 24 h 832E-05

Andel drabbade kunder 12 - lt 24 h () 00122Andel drabbade kunder gt 24 h () 00062

Antal drabbade kunder per MSP fel lt 3minl (st) 21802

Bilaga 9 ABBs standardtransformatorer

Laumlngd LBA (km) 667 Avskrivningstid led (aringr) 40 Avskrivningstid ledning (aringr) 60Antal kunder (st) 60

Luftledning (blank) Luftledning (belagd) KabelUtan reservkraft Med reservkraft Utan reservkraft Med reservkraft Utan reservkraft Med reservkraft Luft 20aringr+ kabel 40 aringr

Fasta kostnader

Investeringskostnad per km (krkm) (mellanspaumlnningsnaumltet) 173000 173000 205000 205000 250000 250000 250000Total investeringskostnad (kr) 1153910 1153910 1367350 1367350 1667500 1667500 1667500Kapitalkostnad 8 92313 92313 109388 109388 133400 133400 133400Aringrlig kostnad (kr) 31156 31156 36918 36918 45023 45023 30015

Underharingllskostnad (kraringr) 230782 230782 27347 27347 3335 3335 9916

Summa fast aringrlig kostnad (kraringr) 54234 54234 64265 64265 48358 48358 39931

Roumlrliga kostnader Avbrottsfrekvens (antal fel(100 km aringr)) 2 2 1333333333 1333333333 06 06 1066666667

F 12 (felfrekvens efter 12 timmar) 0000162 0000162 0000162 0000162F 24 (felfrekvens efter 24 timmar) 0000083 0000083 0000083 0000083F 48 (felfrekvens efter 48 timmar) 0000000 0000000 0000000 0000000F 72 (felfrekvens efter 72 timmar) 0000000 0000000 0000000 0000000

Avbrottsersaumlttning efter 12 timmar (krkund) 800 800 800 800Avbrottsersaumlttning efter 24 timmar (krkund) 1765 1765 1765 1765Avbrottsersaumlttning efter 48 timmar (krkund) 2719 2719 2719 2719Avbrottsersaumlttning efter 72 timmar (krkund) 4007 4007 4007 4007

Driftskostnad reservelverktimme och kund (krh) 625 625 625 625Fast kostnad elverk (transport osv) (krkund) 1320 1320 1320 1320

Drift timmar felkategori F 12 (h) 15 15 15 15Drift timmar felkategori F 24 (h) 36 36 36 36Drift timmar felkategori F 48 (h) 60 60 60 60Drift timmar felkategori F 72 (h) 100 100 100 100

Antalet fel per aringr som oumlverstiger 12 h i LBA-fack 4 (staringr) 000003 000002 000001Avbrottskostnad (kraringr) 221 531 148 354 066 223 283

Summa kostnader per aringr (kraringr) 5423598 5423908 6426693 6426899 4835816 4835973 3993390

Bilaga 8 Ekonomi

Bilaga 8 forts

DARWin driftstoumlrningsstatistik 2004 Svensk energi

12 kV 24 kV SummaSumma (75)Totalt antal drabbade kunder lt 3 min (st) 2640403 1011406 3651809 2738857Totalt antal fel lt 3 min (st) 2827 13923 16750

Totalt antal drabbade kunder 12 - lt 24 h (st) 383 61 444Totalt antal drabbade kunder gt 24 h (st) 200 28 228

Andel drabbade kunder 12 - lt 24 h 162E-04Andel drabbade kunder gt 24 h 832E-05

Andel drabbade kunder 12 - lt 24 h () 00122Andel drabbade kunder gt 24 h () 00062

Antal drabbade kunder per MSP fel lt 3minl (st) 21802

Bilaga 9 ABBs standardtransformatorer

Bilaga 8 forts

DARWin driftstoumlrningsstatistik 2004 Svensk energi

12 kV 24 kV SummaSumma (75)Totalt antal drabbade kunder lt 3 min (st) 2640403 1011406 3651809 2738857Totalt antal fel lt 3 min (st) 2827 13923 16750

Totalt antal drabbade kunder 12 - lt 24 h (st) 383 61 444Totalt antal drabbade kunder gt 24 h (st) 200 28 228

Andel drabbade kunder 12 - lt 24 h 162E-04Andel drabbade kunder gt 24 h 832E-05

Andel drabbade kunder 12 - lt 24 h () 00122Andel drabbade kunder gt 24 h () 00062

Antal drabbade kunder per MSP fel lt 3minl (st) 21802

Bilaga 9 ABBs standardtransformatorer

Bilaga 9 ABBs standardtransformatorer