Anvendelse av elektriske maskiner for økt kortslutningsytelse og redusert utløsningstid av vern i lavspent fordelingsnett

Abstract

Flere nett i Norge har lav kortslutningsytelse. Dette kan føre til treg utløsning av vern. Oppgaven ser på muligheten til å koble elektriske maskiner til lavspentnettet for å øke kortslutningsstrømmen og redusere utløsningstiden for vern. Det er blitt laget en modell i PowerFactory 2018 som brukes for å studere nettet. Denne tar utgangspunkt i et virkelig nett med lav kortslutningsytelse, levert av NTE Nett AS. Videre blir det utført RMS simuleringer for å studere effekten elektriske maskiner kan ha på utløsningstiden til vern, tilkoblet lavspent fordelingsnett.

I oppgaven blir funksjonen til smeltesikringer testet sammen med flere forskjellige typer maskiner. I nettet er det ved topolet kortslutning i lastpunktene de minste kortslutningsstrømmene oppstår, så det er ved feil i disse punktene hovedvekten av oppgaven er lagt på. Det blir testet å bruke en asynkronmaskin tilkoblet samme punkt som lavspentsiden av transformatoren i nettet. Ved feil i lastpunktene i nettet oppstår det i dette tilfellet for lite spenningsfall i maskinen til at den gir bidrag til feilstedet. Maskinen må tilkobles punkter i nettet som er nær lastpunktene dersom den skal bidra til redusert utløsningstid. Videre tyder resultatene på at både synkronmaskin og asynkronmaskin vil kunne redusere utløsningstiden for vern betraktelig. Basert på simuleringene vil begge maskintypene gi et stasjonært bidrag til feilstedet ved topolet kortslutning. Det er en stor fordel ettersom det er den feilen som gir lengst utløsningstid i utgangspunktet. Det blir vist i oppgaven at parametriseringen av maskinene har stor betydning for utløsningstiden til sikringene. Asynkronmaskin med høy startstrøm er testet, og den tyder på å føre til bedre effekt på vernene enn asynkronmaskin med lav startstrøm. Synkronmaskinen har vist bedre effekt ved bruk av AVR i de fleste tilfellene. En økning av ytelsen til maskinene har blitt vist å kunne føre til enda raskere utløsning av vern på grunn av det økte bidraget fra maskinen. Samtidig får strømmen kraftigere svingninger som en følge av dette, og kan i enkelte tilfeller føre til tregere utløsning av vern. Med unntak av synkronmaskin med økt ytelse ser alle maskinløsningene ut til å føre til redusert utløsningstid for vern uavhengig av hvilke lastpunkt feilen oppstår i. Maskinene ser ut til å være en gunstig løsning for å forbedre vernenes funksjon, men valg av maskinløsning er avhengig av løsningens kostnad, og nettets utforming og behov.