RENstøy oppdateringer
1. mars startet RENstøy, et FoU-prosjekt om prosjektering av nett for belastninger i installasjoner mhp. FoL. Formålet med prosjektet er å utvikle applikasjoner som kan brukes ved tilknytning av krevende laster. Applikasjonene skal hjelpe til med å beregne støykvoter til nettkunder, og å prosjektere nett som overholder FoL gitt disse støykvotene. Dette er viktig ved tilknytning av nye typer laster som fergeladere, som kan påvirke spenningskvaliteten i nettet betydelig. Men det er også aktuelt for tradisjonelle industrikunder med stor innvirkning på spenningskvalitet.
Applikasjon for beregning av støykvoter
Mange er kjent med begrepet støykvoter, som sier noe om hvor mye en enkeltkunde kan påvirke spenningskvaliteten i nettet. NVE har skrevet kort om dette tidligere.
PQA og REN har tidligere utviklet en applikasjon som beregner slike støykvoter for harmoniske spenninger. Applikasjonen er basert på en IEC-standard, og du kan lese mer om applikasjonen her.
Allerede en måned inn i RENstøy er vi godt igang med å utvide funksjonaliteten i applikasjonen. Målet er at den skal kunne brukes i alle tilfeller, og beregne støykvoter for flere typer spenningskvalitetsparametere.
Maskenett
Tidligere har kalkulatoren kun vært mulig å bruke i radielt driftede nett, som i praksis vil si de fleste høyspente distribusjonsnett og enkelte regionalnett. IEC-standardene kalkulatoren er basert på beskriver også hvordan støykvoter kan beregnes i maskenett. Dette er nå implementert i en intern utgave av applikasjonen.
Utfordringen med å beregne støykvoter i maskenett er at det sammenhengende nettet har høy forsyningskapasitet. Om en enkeltkunde skal få tildelt en støykvote basert på sin andel av den totale forsyningskapasiteten, som for radielle nett, blir støykvoten til kunden svært liten. For å kompensere for dette ser en på antall forsyningspunkter til nettet. En beregner innvirkning fra de nærmeste forsyningspunktene på forsyningspunktet som forsyner den nye lasten.
Problemet med oppskriften over er: Hvordan vet man innvirkningen av støy fra et forsyningspunkt til et annet? Dette kan simuleres eller estimeres med målinger, men begge deler er ressurskrevende. En bedre tilnærming er å benytte sammenhengen mellom innvirkning av støy fra et punkt til et annet, og impedansen i nettet. Sistnevnte har en sammenheng med kortslutningsstrømsberegninger. Det kan vises at den såkalte k-faktoren, som beskriver hvor mye støy som overføres fra en samleskinne til en annen, kan uttrykkes som vist under:
Her er k_i,j overføringsfaktoren fra samleskinne i til samleskinne j, og U_rest,j er restspenningen ved samleskinne j ved en kortslutning på samleskinne i. At denne sammenhengen er kjent gjør at heller enn å bruke målinger eller simuleringer, kan en utføre kortslutningsberegninger for å finne k-faktoren. Siden kortslutningsstrømsberegninger er enkle å utføre er dette en tidsbesparende måte å beregne støykvoter på!
Flimmer og usymmetri
IEC 61000-3-6 beskriver hvordan en skal beregne støykvoter for overharmoniske spenninger. To andre standarder, IEC 61000-3-7 og -3-13 beskriver tilsvarende fremgangsmetoder for henholdsvis flimmer og spenningsusymmetri. Nå er den interne versjonen av applikasjonen også oppdatert med beregninger for disse parameterne. Implementeringen for disse parameterne følger standardene tett, og utledningen er derfor ikke tatt med her. Tiden vil vise om det er nødvendig med tilpasninger. Dette kommer vi tilbake til når vi begynner å bruke applikasjonen i casene i prosjektet.
Motorstarter
Ferskt for RENstøy er at vi nå har funnet ut en smart måte å beregne hvor store motorer som kan tilknyttes et aktuelt nett. Motorer med høye startstrømmer forårsaker spenningsendringer ved oppstart, og en ønsker ofte å begrense hvor store disse endringene kan være. Ulike typer motordesign har forskjellig innvirkning, og det finnes en rekke startstrømbegrensende tiltak som kan være implementert på motorene. Hvordan skal en da kunne beregne effektivt hvilke motorer som kan tilknyttes uten ekstra tiltak i nettet, og hvor det er nødvendig å gjøre tiltak på enten motor eller nett?
Svaret er at heller enn å gjøre beregninger på den aktuelle motoren, starter en med å vurdere hvor store spenningsendringer en vil tillate. IEC 61000-3-7 har egne grenser for dette, avhengig av hvor ofte spenningsendringene oppstår. Når en vet hvor stor spenningsendringer en vil tillate, og forsyningsimpedansen i tilknytningspunktet er kjent, kan en beregne hvor stor strøm dette tilsvarer. Strømmen vil avhenge av cosphi under oppstartsforløpet til motoren. Basert på dette kan en generere kurver som sier noe om maksimalt tillatt startstrøm gitt cosphi under oppstartsforløpet, som vist under (verdiene er for et spesifikt case).
Styrken ved en slik tilnærming, er at en ikke trenger å vite noe om den aktuelle motoren. Å samle inn data på motorer og startstrømsbegrensende tiltak kan være tidkrevende, og å implementere dataene i en simuleringsmodell tar tid. Ved å stille krav til startstrøm sammen med informasjon om avtalt spenning og forsyningsimpedans, kan en gi tydelig krav til kunden og kundens leverandør om hva som er akseptabelt, og når de må installere ekstra utstyr eller betale for anleggsbidrag for nettforsterkning.
Casetesting, målinger og veien videre i RENstøy
Å lage en applikasjon som effektivt beregner støykvoter er bare et av temaene i RENstøy. Vi har samlet inn flere case fra prosjektdeltagerne i prosjektet. Her skal det utføres målinger for å se om beregningene som gjøres av kalkulatoren er fornuftige, eller om de bør justeres. Vi skal også gjøre svært nøyaktige beregninger av frekvensavhengig impedans, og se om disse beregningsmetodene kan forenkles så det blir mulig å implementere disse også i kalkulatoren.
Om prosjektet kommer i mål med disse oppgavene, vil det resultere i tilknytningskrav som ikke er for konservative, men som tillater kundene å tilknytte støyende laster med mindre det er behov for å utføre tiltak hos dem selv eller i nettet. Dette er kostnadsbesparende for alle partere, og bidrar til at elektrifiseringen av samfunnet blir kostnadseffektiv og uten problemer. Det synes vi er et viktig mål å strekke oss etter!