Spektakulära tester bakom metod för att åsksäkra ledningar
Vad har ett klättercentrum i en Stockholmsförort att göra med Svenska kraftnäts arbete för att skydda elsystemet från fel som kan uppstå exempelvis vid blixtnedslag? Den som kan svara på det är Martin Pettersson, specialist på likströmsförbindelser hos Svenska kraftnät och doktorand vid Luleå Tekniska Universitet.
Han har nyligen varit i Paris på en vetenskaplig kongress och presenterat en vetenskaplig artikel om sin och medförfattaren Niklas Svenssons metod för att testa skyddet av luftburna likströmsledningar – HVDC på fackspråk – från skador av blixtnedslag. Och det är en testmetod som varit minst sagt spektakulär.
Men vi tar det från början. Det svenska transmissionsnätet består till största delen av växelströmsledningar. Men det finns också luftburna likströmsledningar, exempelvis på en sträcka i norra Småland. Båda typerna av ledningar är utsatta för åska och blixtnedslag. Som ett första linjens försvar mot blixtnedslag finns en så kallad topplina, som fungerar som en åskledare. Det räcker som skydd för de flesta, men inte alla, blixtnedslag.
Uppdrag: Testa att skyddet mot blixtnedslag fungerar
När detta inte räcker så skyddas ledningsnätet av teknik som snabbt som blixten (inom några hundradelar av en sekund) slår av spänningen i ledningen som träffas av blixten, och sedan snabbt slår på den igen. Det här fungerar tämligen enkelt på växelströmsledningar, men på likströmsledningar krävs det mer apparatur för att styra det här förloppet.
Det Martin Pettersson och hans team önskade var att på något sätt simulera ett överslag orsakat av att blixten slagit ner. Detta för att testa skyddsfunktionaliteten för likströmsledningar. Tanken var att sätta en liten metallvikt i ett nylonsnöre och sätta den med en klämma och en trigger på luftledningen. När triggern löstes ut skulle metallvikten i linan falla till marken och framkalla en blixt.
- Vi försökte först en gång men misslyckades, och fick fundera på varför, berättar Martin.
Byggde fullskalemodell i en klätterhall
Det visade sig att den mekaniska konstruktionen med metallvikten behövde modifieras. Det är här klätterhallen kommer in i bilden. Martin Pettersson ville kunna bygga en modifierad konstruktion i full skala före nästa skarpa test. Men kraftledningar hänger ju högt upp i luften. Var skulle det gå att testa mekaniken med tillräcklig fallhöjd?
- Vi funderade på om någon hade en balkong högt upp med ett träd intill som vi kunde använda, men så kom vi på att vi kunde försöka hyra ett klättercenter. Kvittot därifrån är det konstigaste utläggskvitto jag någonsin lämnat in.
Inne i klätterhallen riggades hela konstruktionen upp med hjälp av en skylift. Vanliga rep fick simulera luftledningen, och vid den klämdes den modifierade konstruktionen fast, nu med nylonsnöret förstärkt med enkla plaströr som hängde under repet.
”Blixten” slår ner och visar att styrsystemet fungerar
Efter de mekaniska testerna i klätterhallen var det så dags för det verkliga provet: test i skarpt läge på en spänningssatt likströmsledning inne på ett ställverk. Filmen nedan talar för sig själv. Där visas hur triggermekanismen med metallvikten i snöret utlöser en verklig blixt när den faller ner till en jordad metallplatta. Testet lyckades och visade att styrsystemen för att hantera överslag på luftburna likströmsledningar fungerade som avsett.
- Det här är det roligaste jag gjort under alla mina år på Svenska kraftnät. Det är ju inte varje dag man simulerar ett blixtnedslag. Det är ganska ovanligt i vår del av världen – och vi lyckades på ett elsäkert sätt, säger Martin och fortsätter:
- Om jag hade hört om det här när jag pluggade så hade jag nog tänkt ”wow, kan man få jobba med sådant här, vilka coola tester där de verkligen tänkt utanför boxen”. Så det är extra roligt att det samtidigt var ett universitetssamarbete.
Läs mer om skyddet mot blixtnedslag i artikeln om jordning och jordfel:
Så arbetar vi med jordning och vid jordfel
Läs mer om forskning och utveckling inom Svenska kraftnät: