Hoppa till huvudinnehåll

Den här webbplatsen använder kakor

Svenska kraftnät använder kakor (cookies) för att förbättra och anpassa ditt besök på vår webbplats. Genom att använda webbplatsen accepterar du användandet av dessa kakor. Läs mer om kakor och hur du avaktiverar dem

Synkronkompensatorn – revansch för nygammal teknik

I takt med att den planerbara energiproduktionen minskar, måste kraftsystemet anpassas efter nya förutsättningar för att upprätthålla balans och stabilitet. Detta har inneburit ett uppsving för en nygammal teknik som kan bidra med stabilitet – synkronkompensatorn.

Energiomställningen för med sig nya förutsättningar för kraftsystemet. Allt mer väderberoende elproduktion i form av förnybar vind- och solkraft tillförs kraftsystemet, samtidigt som delar av den planerbara elproduktionen läggs ner. Det innebär en utmaning att en minskande andel energi kommer från kraftvärmeverk och kärnkraft eftersom dessa produktionskällor traditionellt sett tryggt levererat energi till transmissionsnätet samtidigt som de bidrar med stabiliserande egenskaper.

Forskning- och utvecklingsprojekt ser möjligheter

Göran Lindahl är kraftsystemanalytiker med fokus på nätutveckling vid Svenska kraftnäts division för system. Han är en del av en dedikerad arbetsgrupp som leder ett forskning- och utvecklingsprojekt vilken undersöker möjligheterna att införa synkronkompensatorer i transmissionsnätet igen.

Bild på Göran Lindahl.- I och med förändringen av energimixen, ser vi behovet att införa synkronkompensering, säger Göran Lindahl och berättar att synkronkompensatorn är på god väg tillbaka efter att ha försvunnit i slutet på 1970-talet.   

Synkronkompensatorn motverkar snabba frekvensförändringar

Synkronkompensatorn är en maskin som enkelt kan beskrivas som en generator utan drivmotor. Den kan motverka snabba frekvensförändringar i kraftsystemet genom rörelseenergi. Denna systemnytta är särskilt viktig på sommaren – en utmanande tid för kraftsystemet då systemets totala rörelseenergi kan vara låg.

Synkronkompensatorn kan också bidra till att reglera spänningen i näten genom att antingen producera eller konsumera reaktiv effekt. Den ökade andelen energiproduktion från väderberoende energislag är positivt för miljön, men har också lett till behovet av att reglera mängden reaktiv effekt i näten. Reaktiva effektflöden tar upp plats i näten och förhindrar aktiv effektöverföring – alltså den effekt som vi kan konsumera.

Göran Lindahl poängterar dock att det finns fler sätt än synkrongenerering som kan reglera mängden reaktiv effekt i näten, som är mer kostnadseffektiva. Därför är det inte aktuellt att installera synkronkompensatorer i kraftsystemet enbart av skälet att justera mängden reaktiv effekt.

- Detta är inte någon riktig huvuddrivkraft för synkronkompensatorer. Reglering av större mängder reaktiv effekt görs mycket billigare med shuntreaktorer och shuntkondensatorer, säger Göran Lindahl. (Läs mer om shuntreaktorer i faktaruta intill).

Bidrar med kortslutningseffekt

En annan fördel med synkronkompensatorn är att den bidrar med kortslutningsström (även benämnt kortslutningseffekt). Om till exempel kortslutningseffekten blir för låg inom ett område vid avveckling av synkronproduktion eller om flera synkrona produktionskällor faller bort, kan större processindustrier drabbas negativt då störningar i nätet leder till större spänningsvariationer (spänningsdippar) för industrin. Detta kan leda till produktionsavbrott för industrin. Här kan synkronkompensatorer bidra till att öka kortslutningseffekten och minska risken för sådana produktionsstörningar.

Försvann på 1970-talet – nu starkt på väg tillbaka

Göran Lindahl har jobbat hela sitt yrkesverksamma liv med tekniska utmaningar i kraftsystemet, på ett eller annat sätt. Han berättar att den första svenska synkronkompensatorn för 400 kV togs i drift i Hallsberg år 1952. Mycket har hänt med tekniken sedan dess.

- Man slutade nyinstallera synkronkompensatorer i Sverige i slutet på 1970-talet, med anledning av utbyggnad av kärnkraften samt en del kraftvärmeverk som då bidrog med egen spänningsreglering. Där man behövde reglering av spänning gjorde kraftelektroniken frammarsch och SVC-tekniken kom (Static Var Compensators, teknik för reaktiv effektkompensering reds. anm.), berättar Göran Lindahl.

Kort och gott: synkronkompensatorerna försvann eftersom de inte behövdes längre. Men nu är tekniken på väg tillbaka. I länder med hög grad av förnyelsebar produktion syns en tydlig ökning av användandet av synkronkompensatorer, till exempel Australien och Storbritannien.

- Men ökningen sker också i vårt närområde, till exempel i Estland som arbetar för att bli en del av det europeiska elområdet. En hög investeringstakt i synkronkompensatorer är något vi generellt ser i många av de länder som introducerar förnyelsebar produktion, säger Göran Lindahl.

I det svenska transmissionsnätet finns inga fungerande synkronkompensatorer idag. Den sista synkronkompensatorn som användes fanns i Kolbotten, Södertälje kommun, och togs ur drift runt 2017. Men idag tittar alltså Göran Lindahl och hans kollegor på möjligheten att återintroducera synkronkompensatorerna i Sverige.

- Drivkraften är den borttagna synkrongenereringen i framför allt södra Sverige, i elområde SE3 och SE4. I norra Sverige finns redan tekniken i naturliga energislag som vattenkraft, berättar Göran Lindahl avslutningsvis.

 

Flera fördelar med synkronkompensatorn

  • Bidrar till att reglera spänning, antingen genom att producera eller konsumera reaktiv effekt

  • Kortslutningseffekt – om kortslutning i nätet sker, matar synkronkompensatorn in reaktiv effekt i nätet för att mota kortslutningen. Detta bidrar till lägre spänningsdippar i nätet, vilket är gynnsamt för till exempel stora processindustrier som konsumerar mycket el samtidigt.

  • Bidrar med tröghet, tack vare massan som finns i rotorn. Skulle till exempel en produktionsanläggning ansluten till transmissionsnätet falla bort, ser synkronkompensatorn till att frekvensminskningen sker långsammare och därmed minska eventuella risker med bortfallet.

  • Beroende på synkronkompensatorns konstruktion kan man bygga på ett externt svänghjul vid sidan av maskinen för att få mer rörelseenergi.

  • De flesta synkronkompensatorer erbjuder också stor dynamisk belastbarhet (kortvarig reaktiv överlastförmåga) vilket kan vara en fördel under återställandet av kraftsystemet efter en störning.

Fakta synkronkompensatorn

Att bygga en modern synkronkompensator tar ungefär 24 månader från leverans till drift.

En anläggning i den storleksordning som skulle kunna vara aktuell för det svenska transmissionätet (400 kV) är cirka 10 meter lång och väger cirka 650 ton komplett. Anläggningen mäter cirka 85x60 meter med alla hjälpsystem installerade.

 

Shuntreaktor

En shuntreaktor, vilka Svenska kraftnät redan har många installerade i nätet, kan ses som en transformator utan sekundärlindning och där dess järnkärna är försedd med luftgap vilka ger upphov till en stor magnetiseringsström som är induktiv och som ger upphov till konsumtion av reaktiv effekt.

 

Kort ordlista:

SVC = Statistic Var Compensator

FFR = Snabba frekvensreserver

kV = Kilovolt