Håndtering av endrede jordfeilegenskaper i 22kV distribusjonsnett - Med fokus på deteksjon og vern

Abstract

Jordfeilvern er en viktig del av distribusjonsnettet da jordfeil er den mest utbredte feilen på dette nettnivået. En jordfeil i distribusjonsnettet vil berøre sluttbrukerne i stor grad og i et stadig mer energikrevende samfunn er det et stort behov for å sikre at nettet holder seg operativt.

Mange jordfeil oppstår i luftlinjer på grunn av ytre påkjenninger som vær, vind, ising, trefall, lynnedslag eller fugl, men ved å bytte linjeseksjonene med kabel vil nettet bli mindre utsatt for disse ytre påkjenningene. Kabling av distribusjonsnettet blir derfor oppfattet som en framtidsrettet løsning. Kabel vil på den andre siden føre til økte jordfeilstrømmer og økt reparasjonstid ved feil på kabelen. Det skal utføres en casestudie av Østerås transformatorstasjon sitt underliggende nett hvor Petersen-spolen allerede driftes på grensen av sin merkestrøm. Det vil bli bygget en nettmodell i programvaren ATPDraw og sett på hvordan kabling av luftnettet påvirker jordfeil, vern- og spolefunksjon.

I forhold til distribusjonsnettet i Østerås, vil spoleytelsen bli for lav ved å øke andelen kabel i nettet. Dette vil føre til at den ikke evner å kompensere for all den økte kapasitive strømmen, som igjen vil føre til økt jordfeilstrøm i feilstedet. Spenningen mellom nøytralpunktet og jord vil bli lavere med mer kabel, noe som vil være positivt da grenseverdien til vernene kan stilles lavere som igjen fører til at vernenes følsomhet for høyohmige jordfeil blir bedre.

For å håndtere de økte jordfeilstrømmene som kommer av økt andel kabel i nettet, kom det fram fra simuleringene at distribuerte spoler vil være en god løsning. Det vil med denne løsningen krever lite forandringer på de eksisterende verninnstillingene. Det som kan være et problem med distribuerte spoler er at verninnstillingene må endres ved omkoblinger eller utfall i avgangen som inneholder distribuert spole.

Simuleringsmodellen vil ikke være i stand til å representere distribusjonsnettet i full grad på grunn av forenklingene som er gjort. Spesielt det transiente vernet og QU-vernet vil ikke vise måleprinsippenes kvalitet på grunn av forenklingene. Likevel gir simuleringene en god indikasjon på hva man kan forvente av vernene.