Tilstandsvurdering for optimal fornyelse av distribusjonsnett

Abstract

Denne oppgaven er skrevet i samarbeid med SINTEF Energi og forskningsprosjektet REPLAN. Formålet med prosjektet REPLAN er å utvikle metoder, modeller og verktøy for teknisk-økonomisk analyse av framtidig fornyelsesbehov i kraftnett, fortrinnsvis 11-22 kV distribusjonsnett.

Metodikken i REPLAN baserer seg på å utføre fornyelsesbefaring for å tilstandsvurdere anlegg. Det aggregeres en tilstandskarakter (TK) for de aktuelle komponentene der tilstandskarakterene er knyttet til utskiftningtidspunkt. Sammen med forhåndsdefinerte fornyelsesalternativer og kostnadsmodeller legger dette grunnlaget for utførelse av teknisk-økonomisk analyse for å finne optimalt tidspunkt for reinvestering.

Det er kartlagt hvordan luftlinjer og nettstasjoner er bygd opp med hensyn til anlegg, anleggsdeler og komponenter. For luftlinjer inkluderte dette komponentene stolpe, bardun, travers, fundament, isolator, oppheng, line og gjennomgående jord. For nettstasjoner var fokus på anleggsdelene bygg, høyspenningsanlegg, lavspenningsanlegg og transformator med tilørende komponenter som for eksempel brytere og ventilasjon. Det er gjort rede for tilhørende skadetyper, tilstandskontrollmetoder samt kriterier for karaktersetting.

Deltakelse på fornyelsesbefaring hos Istad Nett danner grunnlaget for beskrivelser av praktisk utførelse knyttet til luftlinjer og nettstasjoner. Basert på erfaringer fra gjennomføringen og utkast utarbeidet av Istad Nett ble det for nettstasjoner utviklet et forslag til skjema for registrering av tilstandskarakterer med tilhørende veileder.

Videre har fokus vært å identifisere utfordringer og begrensninger knyttet til implementering av metodikken for nettstasjoner. Noen elementer som er trukket frem i rapporten inkluderer økt kompleksitet med tanke på oppbygningen av nettstasjoner og varianter knyttet til komponentene og anleggsdelene. I tillegg er det behov for mer avanserte tilstandskontrollmetoder, og videre utvikling av kriterier for karaktersetting med tanke på inkludering av sikkerhethensyn. Den økte kompleksiteten har ført til at det ble behov for å justere elementer av metodikken i REPLAN ved opprettelse av fornyelsesalternativer og kostnadsmodeller for nettstasjoner.

Det er gjennomført case for luftlinjer og nettstasjoner der det benyttes data innhentet ved fornyelsesbefaring. For luftlinjer benyttes det et Excel-verktøy for å finne det mest lønnsomme fornyelsesalternativet. Casen for nettstasjoner er et eksempel som illustrerer metodikken for deler av en nettstasjon. Arbeidet har ført til bedre beslutningsgrunnlag for fornyelse av luftlinjer og nettstasjoner. Likevel er det knyttet større usikkerheter til nettstasjoner, så videre arbeid vil være nyttig for utarbeidelse av et fullstendig verktøy tilpasset den økte kompleksiteten.

This thesis is written in collaboration with SINTEF Energy and the research project REPLAN. The purpose of the REPLAN project is to develop methods, models and tools for improved condition based asset management strategies in the distribution grid, preferably 11-22kV.

The method described in REPLAN is based on the aggregation of health indexes on a scale of one to five for each component for distribution lines and MV/LV transformer substation. A comprehensive inspection is performed to be able to aggregate the health indexes. Furthermore, information about the technical condition of the components will be used to perform a technical-economic analysis.

A literature study has been carried out that includes the description of the components included in the distribution lines and the MV/LV transformer substations. Also, different types of related damage, methods for condition assessment and criteria to aggregate health indexes has been accounted for. Based on participation of such inspections and a draft prepared by Istad Nett, a registration form for aggregation of health indexes is presented.

Furthermore, the focus has been on identifying challenges and limitations related to the implementation of the methodology for MV/LV transformer substations. Some elements highlighted in the report include increased complexity with regard to the construction and the high number of different versions of components. In addition, there is a need for more advanced methods for condition assessment, and further development of criteria for aggregation of health indexes in relation to security considerations. The increased complexity has led to adjustments of the REPLAN methology when establishing alternative maintenance options and cost estimation models.

Two case studies have been implemented for the distribution lines and MV/LV transformer substation. An Excel tool created during REPLAN is used to find the most profitable option for reinvestment in the distribution lines. The case study for MV/LV transformer substations is an example illustration the method of REPLAN regarding technical economic analysis.

The work in this report has led to an improved basis for decision-making regarding distribution lines and MV/LV transformer substations. Nevertheless, there are still some uncertainties to address for the MV/LV transformer substations, so further development of tools to address the increased complexity is encouraged.