EqGrid skal forbedre spenningskvaliteten i Råde i et krevende IT-nett.
Elvia gjennomfører prosjektet med støtte fra Enova. Bruken av eqGrid har allerede gitt
viktige måledata for hvordan kraftelektronikk og batterilagring fungerer i praktisk
nettdrift. Resultatene fra installasjonen i Råde viser at hybridsystemet eqGrid, med en
liten «LV OLTC»-enhet sammen med et batterisystem, gir en dokumentert forbedring av
spenningskvaliteten i krevende IT-nett, og at enheten kan settes i drift med minimal
tidsbruk i felt sammenliknet med tradisjonell nettforsterkning.
Jan Holth er kvalitetsinspektør i Elvia.
Bakgrunn og problemstilling
Økt innslag av asymmetriske laster og uregulert solkraftproduksjon setter spenningskvaliteten
i lavspenningsnettet under press.
Presset på lavspenningsnettet øker
Økt innslag av asymmetriske laster som enfaset elbillading, samt uregulert produksjon fra
solcelleanlegg, medfører utfordringer for spenningskvaliteten i lavspenningsnettet. For
nettselskapene betyr dette hyppigere forekomster av spenningsavvik, flimmer og ubalanserte
fasespenninger som må håndteres i tråd med kravene i Forskrift om leveringskvalitet i
kraftsystemet (FoL). Tradisjonelle tiltak som utskifting av linje eller kabel og
installasjon av konvensjonelle transformatorstasjoner krever betydelige investeringer,
entreprenørarbeid og lange ledetider.
Pilotprosjektet «eFlow og OLTC»
For å finne mer fleksible og samfunnsøkonomiske løsninger, gjennomfører Elvia nå
pilotprosjektet «eFlow og OLTC» med støtte fra Enova under programmet «Fleksibilitet i
energisystemet». Løsningen som testes bygger på ti års utviklingsarbeid hos
teknologiselskapet Energea, mye av dette i tett samarbeid med nettopp Elvia. Utviklingen
har helt siden starten i 2014 vært basert på et strategisk og teknisk samarbeid med den
sveitsiske kraftelektronikk-pioneren Studer Innotec.
Leverandøren eqGrid er etablert som en egen bedrift med det formål å ta i bruk teknologien
i det nordiske og internasjonale markedet.
Effektiv logistikk og installasjon i Råde
For å dokumentere den praktiske gjennomførbarheten i reell nettdrift, ble et
eqGrid-hybridsystem installert i et svakt nettsegment i Råde kommune. Det aktuelle nettet
er et 230V IT-nett, en særnorsk nettopologi som er spesielt sårbar for spenningsfall og
faseubalanse, særlig i lange radialer med lav kortslutningsytelse.
Piloten demonstrerte en strømlinjeformet prosess fra produksjon til ferdig drift under ledelse
av Elvias prosjektleder Kjell Anders Tutvedt:
1
Prefabrikasjon og test
Selve systemet ble bygget, konfigurert og kvalitetstestet i kontrollerte omgivelser hos
tavleprodusenten Stevid Elektro. Dette minimerte risikoen for tekniske feil under
montasje ute i felt.
2
Forberedelser på stedet
Før levering sørget Elvia for at en lokal entreprenør klargjorde installasjonsstedet, med
en kort kabelgrøft for tilkobling til mast og forlegging av lokal jording. På et lag av
komprimert pukk ble det plassert en preprodusert sementplate som fundament. Sementplaten
er produsert etter mål for at gjennomføringer og fester for skap skal være enklest mulig.
3
Rask idriftsetting og installasjon
SpedTrans fraktet det ferdigtestede systemet til Råde der Elvias feilretter Tommy Olsen
sammen med Jan Holth sto klar for selve installasjonen og tilkoblingen i felt. Fra
transportørens kranbil ankom stedet og løftet modulen over på sementplaten, til kablene
var tilkoblet og hybridsystemet var ferdig og i drift i strømnettet tok det 2,5 timer.
Installasjon tok kun 2,5 timer
Det tok kun 2,5 timer fra kranbilen ankom Råde til enheten var ferdig idriftsatt på
sementplate.
Sementplate klargjort som fundament på installasjonsstedet før levering.Kranbilen løfter eqGrid-modulen på plass ved installasjonsstedet.Tommy Olsen utfører tilkobling til nettet på mast under installasjonen.
Her ser vi Tommy Olsen fra Elvia og Per Dypvik fra eqGrid foran det ferdig installerte systemet i Råde.Ferdig installert og tilkoblet enhet på sementplaten i Råde.
Teknisk funksjonalitet i nettdrift
Systemet som ble satt i drift i Råde benytter avansert kraftelektronikk og inverterteknologi
fra Studer Innotec, og består av to integrerte reguleringsmekanismer som danner
kjernearkitekturen i prosjektet.
Trinnkobler (OLTC)
En avbruddsfri trinnkobler håndterer de langsomme spenningsvariasjonene (§ 3-3) ved å
justere basisspenningen basert på trender i døgnlasten. Trinnskiftene skjer typisk noen få
ganger i døgnet og avlaster batteriet.
Styringssystem (energiScada™)
Styringssystemet overvåker installasjonen og gir brukere tilgang til analyse og
visualisering i sanntid. Hovedfunksjonen er å styre trinnkobleren og parameterne i
kraftelektronikken slik at systemet forbedrer spenningskvaliteten best mulig.
Online batterisystem (eFlow)
Det hurtigvirkende batterisystemet glatter ut endringene i spenning ved å injisere eller
absorbere strøm. Dette skjer nær momentant, og raskt nok til å dempe raske
spenningsvariasjoner (§ 3-4) og flimmer (§ 3-5).
Aktiv fasebalansering og effektavlastning i IT-nettet
Piloten i Råde har spesielt undersøkt systemets evne til å utjevne skjevlast mellom fasene
(spenningsusymmetri, § 3-6). I et IT-nett skaper asymmetrisk belastning store spenningstap og
forskyvning av nullpunktet, noe som øker de tekniske tapene (I²R) og reduserer
overføringskapasiteten.
Flyttingen av aktiv effekt mellom fasene skjer i sanntid via Studer Innotecs kraftelektronikk,
slik at belastningen på de tre fasene balanseres symmetrisk. Målingene fra felt bekrefter at
denne fasebalanseringen reduserer toppstrømmen i den mest belastede fasen. Dette gir en
direkte effektavlastning av transformatorstasjonen oppstrøms og frigjør kapasitet i det
eksisterende kabelnettet – med liten belastning på batteriet.
Påvirkning på overharmoniske spenninger (THD)
Ved valg av spenningsstøttetiltak i distribusjonsnettet vurderes ofte magnetiske
spenningsboostere (MVB). En utfordring med denne teknologien er at reguleringen baserer seg
på magnetisk metning, noe som genererer ulineære strømmer. Dette kan introdusere
overharmoniske spenninger og øke den totale harmoniske forvrengningen (THD), som reguleres
strengt under FoL § 3-7.
Målingene fra prosjektet viser at eqGrid korrigerer spenningsnivået i IT-nettet uten å
tilføre overharmoniske spenninger eller THD i et omfang som utfordrer grenseverdiene i FoL.
Systemet leverer en ren sinuskurve til nettet. I Råde var det etablert en spenningsbooster
(MVB) ca. 600 m nedstrøms mot nettstasjonen, med en 50 mm² blanktråd linje mellom MVB og
installasjonsstedet for eqGrid, som ble slått av etter installasjonen av eqGrid.
Konklusjon og veien videre
Erfaringene fra Råde og «eFlow og OLTC»-prosjektet dokumenterer at kombinasjonen av
avbruddsfri trinnkobling og hurtigvirkende kraftelektronikk oppfyller kravene til
leveringskvalitet i FoL, selv i utfordrende IT-nett.
Den korte installasjonstiden og minimale inngrepet i terrenget viser at det langvarige
utviklingssamarbeidet mellom Energea, Elvia og Studer Innotec har resultert i et effektivt
verktøy for dynamisk spenningsstøtte og fasebalansering. Teknologien gir nettselskapene en
mulighet til å utsette eller erstatte tradisjonelle og tidkrevende nettinvesteringer i områder
med kapasitetsutfordringer.
Dokumentert forbedring av spenningskvalitet i krevende 230V IT-nett
Idriftsetting på 2,5 timer på installasjonsstedet
Aktiv fasebalansering reduserer toppstrøm i mest belastede fase
Ingen tilførsel av overharmoniske spenninger (THD) utover FoL-krav
Alternativ til tidkrevende og kostbar tradisjonell nettforsterkning
