Hoppa till huvudinnehåll
Sandra Thengius Foto: Svenska kraftnät

Sandras exjobb är en pusselbit i energiomställningen

Energiomställningen innebär nya tekniska utmaningar för att säkerställa att vi även fortsatt har ett robust kraftsystem. Sandra Thengius har gjort exjobb på Svenska kraftnät om felströmsinmatning från kraftelektronikomriktare. Hennes rapport visar på betydelsen av detaljerade tekniska krav när exempelvis vindkraftverk ska anslutas till kraftsystemet.

Det svenska kraftsystemet har under lång tid dominerats av vattenkraftverk och kärnkraftverk som har synkrongeneratorer som är direkt kopplade till nätet. En synkrongenerator är den del i produktionsanläggningen som omvandlar rotationsenergi till elektrisk energi. Generatorn drivs i sin tur av en turbin som roterar med hjälp av vatten eller ånga.

– Med energiomställningen ökar andelen av produktionsslag som ansluts till nätet via kraftelektronik, som exempelvis moderna vindkraftverk, beskriver Viktor Weidenmo, strategisk kraftsystemanalytiker, som tillsammans med Robert Rogersten varit Sandras handledare på Svenska kraftnät.

Ökad andel kraftelektronik i systemet

En teknisk detalj kan tyckas, men hög andel kraftelektronikomriktare förändrar kraftsystemets prestanda, bland annat hur systemet kan hantera stora fel (stumma kortslutningar).

– Utöver litteraturstudier har jag i mitt exjobb gjort simuleringar i en modell av kraftsystemet och studerat vad som händer vid stora fel när vi ökar mängden kraftelektronikkomponenter och minskar andelen direktkopplade synkrongeneratorer, säger Sandra Thengius, fd student på KTH, numera trainee på Svenska kraftnät.  

Spänningssänkningar kan skada industriprocesser

Resultaten visar bland annat att skyddssystemen i nätet påverkas. När ett fel uppstår i kraftsystemet matar anslutande komponenter, som generatorer och kraftelektronikomriktare, så kallade felströmmar till punkten där felet uppstått. Skyddssystemen reagerar och ser till att ledningen, där felet uppstått, kopplas bort från nätet.

– Skyddssystemen är generellt anpassade efter stora felströmmar, men kraftelektronikomriktare tillför inte lika stora felströmmar som direktkopplade synkrongeneratorer. Sammantaget kan man säga att kortslutningseffekten blir lägre och följden är att vi under ett fel får mer omfattande spänningssänkningar som kan orsaka problem för anslutna industrier. Deras utrustning är anpassade för att kunna hantera mindre omfattande spänningssänkningar, förklarar Sandra.

Detaljerade krav behövs

Kraftsystemet är komplext och består av många delar. För att harmonisera och säkerställa att olika anläggningar och system i Europa fungerar säkert tillsammans regleras elsektorn av EU-kommissionens förordningar, det som ibland kallas nätkoderna. Anslutningskraven och de föreskrifter som klargör nätkoderna behöver bli mer tydliga och detaljerade, enligt Sandras exjobb.

– Felströmsinmatningen från kraftelektronikomriktare är beroende av omriktarnas kontrollsystem. Med detaljerade krav på kraftelektronikens kontrollsystem kan vi minska de negativa konsekvenser som en högre andel kraftelektronik i elnätet annars medför, säger Sandra.

– Vi är inte ensamma om de här förändringarna och mer detaljerade krav formuleras nu på flera håll i Europa. Den totala mängden ansökningar om anslutning av vindkraft i Sverige ligger för närvarande på drygt 30 000 MW, säger Viktor.

Från student till trainee

Sandra trivdes under sin tid som exjobbare på Svenska kraftnät och sökte till traineeprogrammet och kom in.

– Det var roligt och intressant att få göra exjobbet och få en inblick i verksamheten. Jag är glad att jag nu kommit in på traineeprogrammet och får fortsätta med de här frågorna, säger Sandra.

– Vi är mycket nöjda med Sandras arbete och att ha fått denna viktiga fråga utredd. Exjobb är ett mycket bra verktyg för att få fördjupning i en fråga som vi andra inte hinner med, säger Viktor.

Sandra Thengius: Fault current injection from Power electronic Interfaced Devices (PEIDs)(pdf, 4,5 MB, nytt fönster)