Fotograf: Tomas Ärlemo

Teknik

Det svenska stamnätet är baserat på växelströmteknik, som är den dominerande tekniken i elförsörjningens alla led. När vi förstärker stamnätet gör vi det vanligen med 400 kV luftledningar. Det är för att uppfylla kraven på ett kostnadseffektivt, driftsäkert och miljöanpassat elöverföringssystem – som är ryggraden i en trygg och säker svensk elförsörjning.

Klicka på länkarna nedan för att komma direkt till respektive rubrik i texten

Svenska kraftnät stärker stamnätet på uppdrag av regeringen

Växelström – den dominerande överföringstekniken

Ett svenskt stamnät med växelström

Ett starkt stamnät för en trygg elförsörjning

Därför gräver vi inte ner växelström på höga spänningsnivåer

Luftledningar – det kostnadseffektiva alternativet

Sällsynt med nedgrävda högspänningsledningar även i utlandet

Likström – en överföringsteknik för långa transporter

Likström kan inte ersätta växelström

Svenska kraftnät följer utvecklingen på området

Svenska kraftnät stärker stamnätet på uppdrag av regeringen

Svenska kraftnät är ett statligt affärsverk som ansvarar för Sveriges stamnät för el. Stamnätet omfattar 15 000 km ledningar för 400 kV och 220 kV med stationer och utlandsförbindelser.

Verksamheten styrs av det uppdrag som verket har från regeringen och huvuduppgiften är att på ett affärsmässigt sätt förvalta, driva och utveckla ett kostnadseffektivt, driftsäkert och miljöanpassat elöverföringssystem. Det är med utgångspunkt i de kriterierna som Svenska kraftnät utvecklar stamnätet och bygger nya kraftledningar.

 

Växelström – den dominerande överföringstekniken

Växelströmstekniken är i dag dominerande inom elförsörjningens alla led. I stort sett all el produceras, överförs och tas emot som växelström. Därför är det svenska stamnätet, precis som alla stora elsystem i världen, baserat på växelström. De nordiska länderna är hopkopplade i ett växelströmsnät, som utgör ryggraden i vårt elsystem.

Den gemensamma tekniken är en förutsättning för att elnäten ska kunna hållas sammankopplade och drivas som ett synkront system. Detta möjliggör en gemensam nordisk balans- och reservhållning och ger ett mer robust system.

Ett robust och driftsäkert stamnät är en förutsättning för en trygg och säker elförsörjning. Ett robust system är både stabilt och flexibelt och kan klara störningar och förändringar, utan att det leder till allvarliga konsekvenser. I stamnätet kan det handla om fel i ledningar och stationer eller om hastiga förändringar av produktion och användning.

Ett svenskt stamnät med växelström

Det svenska stamnätet består nästan uteslutande av växelströmsledningar med hög spänning. Tre fjärdedelar är 400 kV och en fjärdedel är 220 kV. När vi bygger nya stamnätsledningar gör vi det i regel med 400 kV växelström.

Det är det effektivaste sättet att överföra el och är idag en etablerad internationell standard. Likström används endast i undantagsfall, när ledningar byggs i särskilda syften eller då begränsande omständigheter kräver alternativa lösningar.

En hög spänningsnivå är både effektivt och miljövänligt. Med hög spänning kan större mängder el transporteras på ledningen, samtidigt som överföringsförlusterna procentuellt blir lägre.

Används lägre spänning behövs fler ledningar för att uppnå samma kapacitet. För att ersätta en 400 kV-ledning krävs det fyra till åtta 220 kV-ledningar. Av den anledningen använder Sverige, precis som de flesta länder, spänningen 400 kV i stamnätet.

 

Ett starkt stamnät för en trygg elförsörjning

När Svenska kraftnät bygger en ny ledning är det i regel för att förstärka stamnätet i syfte att upprätthålla en trygg och säker elförsörjning.

Anledningar till att förstärka stamnätet i ett visst område kan vara att möjliggöra anslutning av nya produktionskällor som vindkraft, hantera ökade interna överföringsbehov eller ersätta ålderstigna ledningar.

Förändringar i förhållandet mellan produktion och konsumtion kan också framtvinga åtgärder i stamnätet för att elen ska kunna transporteras tryggt och säkert till användarna. När vi bygger nya ledningar i syfte att förstärka stamnätet gör vi det med 400 kV växelström.

Därför gräver vi inte ner växelström på höga spänningsnivåer

Växelströmsledningar med så hög spänning som 400 kV är inte lämpliga att gräva ner som kabel. En viktig anledning är att det snabbt uppstår stora fasförskjutningar mellan ström och spänning som genererar så kallad reaktiv effekt. Det innebär att stora mängder av den el som matas in inte kan användas redan efter korta sträckor.

För att korrigera fasförskjutningen måste man bygga kompenseringsstationer med 20–40 kilometers mellanrum. Varje sådan station tar i anspråk en yta på cirka 120 x 60 meter, beroende på kompenseringsbehovet. Utöver ökade markanspråk och det visuella intryck som stationerna ger ska också tilläggas att det fortfarande är en oprövad teknik förenad med stor teknisk komplexitet och osäkerhet.

Utöver de tekniska begränsningarna för överföringskapacitet och kompensationsbehov är markförlagda kablar också betydligt sämre än luftledningar för driftsäkerheten. Att upprätthålla hög driftsäkerhet i det nationella elsystemet är en viktig del av Svenska kraftnäts uppdrag från regeringen. Ju fler komponenter som byggs in i ett elnät, desto fler potentiella felkällor finns det. Med markförlagda kablar följer, förutom kompenseringsstationerna, en skarv per 700 meter. Varje skarv och varje station som byggs blir en ny potentiell felkälla i stamnätet. Därmed försämras driftsäkerheten.

En annan viktig faktor för driftsäkerheten är reparationstiderna när fel uppstår. Markförlagda kablar tar betydligt längre tid att felsöka och reparera än luftledningar. Vid ett större fel kan en luftledning vara reparerad inom några timmar medan det kan ta veckor (730 timmar enligt europeisk statistik) att återställa en markkabel. Kablarnas större sannolikhet för att gå sönder tillsammans med den längre reparationstiden gör att de jämfört med luftledningar är ett betydligt sämre alternativ ur driftsäkerhetssynpunkt.

Ytterligare en fördel med luftledningar är att de har dubbelt så lång teknisk livslängd som markförlagda kabel. En luftledning har en livslängd på cirka 70 år innan den behöver bytas ut. En markförlagd kabel håller i cirka 35 år.

 

Luftledningar – det kostnadseffektiva alternativet

Luftledningar är ett kostnadseffektivt alternativ. En markförlagd kabel är åtta till tolv gånger dyrare att bygga än en luftledning och har därtill bara hälften så lång teknisk livslängd. Det är dock begränsningarna vad gäller teknik och driftsäkerhet, snarare än de ekonomiska aspekterna, som gör att Svenska kraftnät undviker markkablar i växelströmsnätet.

Svenska kraftnät är ett statligt affärsverk som styrs av sitt regeringsuppdrag och inte ett vinstmaximerande företag. Samtidigt ska det understrykas att det i regeringsuppdraget ingår att bedriva en kostnadseffektiv verksamhet. I ett scenario där markförlagda kablar vore tekniskt och driftsäkerhetsmässigt acceptabla skulle kostnaden bli en viktig faktor att beakta. Ökade kostnader för stamnätet innebär högre avgifter som i slutändan leder till högre elpriser för elkunderna.

Sällsynt med nedgrävda högspänningsledningar även i utlandet

Svenska kraftnät beskylls ibland för att använda föråldrad teknik med hänvisning till att ledningar grävs ner i andra länder. Ofta nämns Danmark som exempel.

Det är visserligen riktigt att stamnätsledningar byggs med markförlagda kablar i Danmark men det rör sig då nästan uteslutande om lägre spänning. Det är betydligt mindre komplicerat än på höga spänningsnivåer. Det går därför inte att jämföra de danska kablarna med Sveriges högspänningsledningar. De växelströmsledningar som har en spänning jämförbar med den svenska byggs även i Danmark som luftledningar.

Tekniken är i dagsläget inte tillräckligt utvecklad för att markförlagda växelströmskablar med höga spänningsnivåer ska vara ett acceptabelt och fördelaktigt alternativ, annat än möjligtvis på korta sträckor vid speciella förhållanden. I hela världen finns bara cirka 25 mil nedgrävd markkabel för 400 kV växelström. Den längsta nedgrävda högspända växelströmskabeln är en 50 km lång 500 kV-ledning i Japan.

Främst återfinns nedgrävd växelström på kortare avstånd i större stadskärnor. De stora städernas höga effektbehov kombinerat med den svårframkomliga stadsmiljön gör att nedgrävning kan vara den enda lösningen för att överhuvudtaget kunna bygga ut elnätet. Sträckorna är också relativt korta.

Likström – en överföringsteknik för långa transporter

Växelströmstekniken är dominerande inom elsförsörjningen och i hela världen produceras, överförs och mottas elektricitet som växelström. I elens barndom, innan växelströmmen etablerades, var likström den dominerande tekniken för elöverföring.

Likströmstekniken har egenskaper som gör den användbar för att överföra el på långa avstånd, från en punkt till en annan. Den har också fördelen att den kan markförläggas, utan de tekniska begränsningar som växelström har.

I dag används likström i förbindelser där syftet är att överföra el på långa avstånd mellan två punkter i ett kraftsystem, för att knyta ihop olika kraftsystem (till exempel två växelströmssystem som inte är synkrona med varandra) samt att möjliggöra överföring i sjökablar på längre avstånd. Det gör att tekniken främst används i förbindelser mellan länder och för att ansluta vindkraft långt ut till havs.

Likströmsteknik kan också användas för att för att transportera stora mängder el över långa sträckor i syfte att hantera överföringsbegränsningar i ett växelströmsnät, så kallade flaskhalsar. Ett exempel på detta är SydVästlänken, som delvis består av en likströmsförbindelse som ska överföra el från mellersta till södra Sverige för att kompensera för produktionsbristen i landets södra delar.

 

Likström kan inte ersätta växelström

Ett vanligt förekommande önskemål är att Svenska kraftnät ska använda likströmsteknik i stället för växelström, just därför att likströmsledningar kan markförläggas. Växelström och likström är dock två helt olika överföringstekniker med olika funktioner som gör dem användbara i skilda syften.

Det svenska växelströmsnätet kan kompletteras med, men inte ersättas av, likströmsförbindelser. När Svenska kraftnät bygger en ny ledning är det vanligen för att stärka växelströmsnätet i syfte att åstadkomma en trygg och säker elförsörjning. Om växelströmmen här ersattes med likström skulle syftet med ledningen inte uppnås och de nödvändiga förstärkningarna utebli.

När stamnätet utvecklas måste det även koordineras med utbyggnaden och kapaciteten i underliggande nät, för att undvika att regionala nät överbelastas vid fel på en stamnätsledning. Om regionnät överbelastas kan det leda till stora regionala strömavbrott med mycket allvarliga konsekvenser.

I ett överföringssystem bestående av växelströmsförbindelser fungerar ledningarna som automatiska reserver för varandra. När en ledning tas ur bruk, vid fel eller för reparation, överförs den ström som passerade den felaktiga ledningen automatiskt och direkt till andra växelströmsledningar på ett förutsägbart sätt. Om tillräcklig kapacitet saknas i stamnätsledningarna går elen i stället ner i regionnätet. Det riskerar att medföra överbelastning och regionala strömavbrott.

Med likströmsförbindelser sker inte denna övergång direkt och automatiskt, utan kräver ett ingripande av likströmslänkens styrsystem som oftast initieras manuellt. Den fördröjningen ökar risken för att regionnätet överbelastas och strömavbrott uppstår. Det är ett skäl till att likström inte kan ersätta växelströmsledningar, utan enbart komplettera dem i särskilda fall.

Svenska kraftnät följer utvecklingen på området

Svenska kraftnät bedriver och stöttar forskningsprojekt för att klara viktiga utmaningar för stamnätet. När nya anläggningar byggs strävar verket alltid efter att använda bästa möjliga teknik för att i enlighet med uppdraget kunna tillhandahålla ett driftsäkert, miljövänligt och kostnadseffektivt stamnät.

Svenska kraftnät följer noggrant den tekniska utvecklingen inom området för elöverföringsteknik för att säkerställa att den teknik som används är modern och tillförlitlig. Svenska kraftnät kan av självklara skäl inte äventyra tryggheten i elförsörjningen genom att låta stamnätet fungera som en testanläggning för oprövad teknik.

Nedgrävning av växelströmsförbindelser på stamnätets spänningsnivåer kan, på längre sträckor, bli aktuellt först när det finns beprövad och godtagbar teknik som överensstämmer med kraven på driftsäkerhet, kostnadseffektivitet och miljöpåverkan.

Granskad