Att ersätta friledning med kabel i högspänningsnät innebär ett antal olika utmaningar som måste hanteras. Det dominerade teknikvalet för högspänning har av tradition varit friledning, som är en kostnadseffektiv och driftsäker metod för överföring av effekt. De senaste åren har stora delar av lokalnäten i Sverige kablifierats i ett syfte att öka leveranssäkerheten och minska vädrets påverkan. Men även om en ökad mängd kabel har fungerat bra i lokalnäten innebär längre avstånd och/eller högre spänningsnivåer andra konsekvenser som måste hanteras. Rapporten är uppdelad i två delar där det inledningsvis görs en övergripande beskrivning, baserat på litteraturstudier, av ett antal olika konsekvenser som uppkommer med högspänningskabel. En kraft-ledning är alltid en del av ett större system och kan påverka nätet över stora geografiska områden, där både över- och underliggande nät kan känna av konsekvenserna. Två aspekter som kan kräva stor uppmärksamhet är produktionen av reaktiv effekt och en sänkning av resonansfrekvenserna i nätet på grund av den ökande mängden kapacitans som kablar bidrar med. Men det finns även flera konsekvenser som bör övervägas både vid drift och planering, så som resonanta överspänningar, kopplingstransienter och ferroresonans. Även om kablar har en hög tillförlitlighet innebär ett fel ofta att det är bestående skador som kräver reparation. Av denna anledning är det väsentligt att elnätsägaren har beredskapsplaner och lager av reservdelar för att bibehålla leveranssäkerheten. Den andra delen av rapporten är en redovisning av simuleringar som har genomförts med hjälp av programmet MATLAB. En förenklad version av Umeå Energis 145 kV-nät har använts som modell där avsikten har varit att genom simulering uppskatta var i frekvensområdet som resonanserna befinner sig. Ett antal olika driftfall har presenterats och resultaten indikerar på att det uppstår två till tre olika resonansfrekvenser i frekvensområdet upp till 2 kHz. Beroende på vilka komponenter som är anslutna till nätet visar simuleringarna att resonansfrekvensen kan flyttas både upp och ner i frekvensområdet när det sker förändringar genom kopplingar i nätet. Generellt för de flesta driftfall som simulerats befinner sig första parallellresonansen vid 400 till 500 Hz och en eller två resonansfrekvenser uppstår i frekvensområdet 1,4 till 2 kHz. Störst påverkan får bortfall av samtliga anslutna produktionsenheter, där resonansfrekvensen infinner sig vid ca 200 Hz, vilket indikerar på att framför allt stora produktions-enheter har en inverkan på nätets resonanser. / Replacing overhead lines with cable in high voltage networks presents several different challenges that need to be addressed. The predominant technology choice for high voltage has traditionally been overhead lines, which is a cost-effective and reliable method for transmission of power. In recent years, overhead lines have been replaced with cables in large parts of the distribution networks in Sweden to increase security of supply and reduce the impact of the weather. However, even if an increased amount of cable has worked well in the distribution networks, longer distances and/or higher voltage levels mean other consequences that need to be addressed. The report is divided into two parts where an overall description is initially made, based on literature studies, of several different consequences that arise with high voltage cable. A power line is always part of a larger system and can affect the network across large geographical areas, where both over- and underlying networks can feel the consequences. Two aspects that may require a lot of attention are the production of reactive power and the general reduction in resonance frequencies in the network due to the increasing amount of capacitance. However, there are several consequences that should be considered both in operation and planning, such as resonant overvoltage, coupling transients and ferroresonance. Although cables have a high reliability, a fault often means that it is a permanent damage that requires repair. For this reason, it is essential that the grid owner has contingency plans and stock of spare parts to maintain continuity of supply. The second part of the report is an accounting of simulations that have been carried out using the MATLAB program. A simplified version of Umeå Energi's 145 kV network has been used as a model where the intention has been to estimate by simulation in which the frequency range the resonances are located. Several different operating cases have been presented and the results indicate that two to three different resonance frequencies occur below 2 kHz. Depending on the components connected to the network, the resonance frequency can move both up and down. Generally, for most simulated operating cases, the first resonance frequency is at 400 to 500 Hz and one or two resonance frequencies occur in the frequency range 1.4 to 2 kHz. The greatest impact is the loss of all connected production units where the resonance frequency occurs at about 200 Hz, indicating that large production units in particular have an impact on the resonances of the network.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:ltu-85332 |
| Date | January 2021 |
| Creators | Assarsson, Ulrika |
| Publisher | Luleå tekniska universitet, Institutionen för teknikvetenskap och matematik |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | Swedish |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
Page generated in 0.0024 seconds