Optimal håndtering av utfordringer i lavspenningsnett

Lavspenningsnettet i Norge er mange steder så svakt at sikker utkobling ved kortslutninger i nettet eller i kundens installasjoner ikke kan garanteres. Konsekvensen av at vern ikke løser ut ved kortslutning er varmgang i ledere og komponenter, som igjen vil kunne medføre brann. Kostnadene for å forsterke nettet til tilstrekkelig nettstyrke er estimert til mellom 9 og 33 milliarder kroner. Hovedidéen bak OptiNett-prosjektet er å redusere kostnader gjennom å legge til rette for at nye metoder som garanterer sikker utkobling ved kortslutninger i svake lavspenningsnett og lavspennings-installasjoner tas i bruk av nettselskapene. Kostnadsestimater viser at bruk av alternative løsninger kan redusere investeringsbehovet med opptil 80 % i enkelte tilfeller. Nettselskap forvalter en samfunnskritisk infrastruktur og stiller derfor høye krav til sikkerhet og pålitelighet ved innføring av nye produkter eller metoder. For at nettselskapene skal kunne ta i bruk alternative løsninger som sørger for sikker utkobling er det derfor nødvendig at utstyret testes, verifiseres og dokumenteres. Dette vil gjøre i prosjektet gjennom detaljerte simuleringer og forsøk utført i det nasjonale smartgridlaboratoriet. Prosjektet vil bidra til å øke sikkerheten i lavspenningsnettet og i kundenes lavspenningsinstallasjoner gjennom at områder hvor det ikke er mulig å garantere sikker utkobling kan utbedres raskere enn ved bruk av dagens løsninger. Planleggingsmetodikken som skal utvikles vil kunne gjøre nettplanleggere i stand til å foreta mer optimale investeringsbeslutninger avhengig av grad av usikkerhet i behovsutvikling. Reduserte kostnader hos nettselskapene vil over tid føre til redusert nettleie hos sluttbrukerne. Dette vil medføre en samfunnsøkonomisk nytte. Det er gjennomført en studie av alternative tiltak som er beskrevet med fordeler og ulemper i et prosjektnotat. Det er lite internasjonal litteratur innen temaet. Det er utført simuleringer med asynkron- og synkronmotor plassert på forskjellige steder i en modell av et virkelig lavspenningsnett. Simuleringer viser at asynkronmotor er best egnet i forhold til kortslutningsbidrag/motorytelse. Denne løsningen er også verifisert gjennom test i det samme fysiske nettet. Ulempen med asynkronmotor er at den ikke kan bidra til forbedret spenningskvalitet, snarere tvert om da den øker spenningsfallet i strømnettet på grunn av sitt reaktive effektbehov. Simuleringene viser også at sikker utkobling er avhengig av type sikringer og fabrikat. For samme sikringstype og nominell ytelse er det betydelig forskjell i utløsekarakteristikker. Derfor er det utviklet og dokumentert en ny analysemetodikk, inkludert sikringenes utløsekarakteristikk, for vurdering av behov for tiltak for sikker utkobling. REN AS har implementert hensynet til sikringers utløsekarakteristikk i sitt prosjekteringsverktøy for nettselskap, riktignok begrenset til nettselskapets kortslutningsvern i eget nett, og vil vurdere å videreutvikle sine produkter med analysemetodikken med tilknyttede installasjoner senere. Analysemtodikken inkluderer en risikoanalyse for de ulike alternative tiltakene. Simulering og test av batterisystem viser lovende resultater med evne til både å gi sikker utkobling av feilstrøm og dempe hurtige spenningsendringer. Videre er spenningsoppgradering til 1000 V testet. Dette tiltaket gir også økt kortslutningsstrøm og forbedret spenningskvalitet, men til en lavere kostnad enn ett batterisystem i dag. Men tiltaket egner seg kun i tilfeller der kundene ikke er jevnt fordelt langs en radial. Alternativ til forsterkning av svake lavspenningsnett for å oppnå sikker utkobling av vern er, forutsatt et faktisk behov basert på resultat av analysen: * Bytte til vern med annen sikringskarakteristikk, hvis hensiktsmessig. * Spenningsoppgradere til 1000 V, hvis hensiktsmessig. * Batterisystem, hvis hensiktsmessig. Prosjektet har utviklet et enkelt analyseverktøy som beregner minimum feilstrøm og passende standardsikring for å sikre frakobling innen 5 sek. Verktøyet inkluderer også en netto nåverdiberegning av alternativene sammen med tradisjonell nettforstyerkning.

Prosjektet vil bidra til å øke sikkerheten i lavspenningsnettet og lavspenningsinstallasjoner gjennom at områder hvor det i dag ikke er mulig å garantere sikker utkobling av feilstrømmer kan identifiseres enklere og utbedres raskere enn ved bruk av dagens metoder og løsninger. Alternative løsninger vil kunne redusere nettselskapenes kostnader knyttet til utbedring av svake lavspenningsnett. Prosjektet har dokumentert og utviklet et enkelt analyseverktøy som skal bidra til at nettselskapene bedre gjøres i stand til å avdekke et behov for tiltak og velge det hensiktsmessige tiltak. På lenger sikt vil REN AS også kunne utvikle veiledere og videreutvikle sine prosjekteringsverktøy som så godt som alle norske distribusjonsselskaper benytter. Dette vil bidra til økt anvendelse av resultatene.

Lavspenningsnettet i Norge er mange steder så svakt at sikker utkobling ved kortslutninger i nettet eller i kundens installasjoner ikke kan garanteres. Konsekvensen av at vern ikke løser ut ved kortslutning er varmgang i ledere og komponenter, som igjen vil kunne medføre brann. Kostnadene for å forsterke nettet til tilstrekkelig nettstyrke er estimert til mellom 9 og 33 milliarder kroner. Hovedidéen bak OptiNett-prosjektet er å redusere kostnader gjennom å legge til rette for at nye metoder som garanterer sikker utkobling ved kortslutninger i svake lavspenningsnett og lavspenningsinstallasjoner tas i bruk av nettselskapene. Kostnadsestimater viser at bruk av alternative løsninger kan redusere investeringsbehovet med opptil 80 % i enkelte tilfeller. Nettselskap forvalter en samfunnskritisk infrastruktur og stiller derfor høye krav til sikkerhet og pålitelighet ved innføring av nye produkter eller metoder. For at nettselskapene skal kunne ta i bruk alternative løsninger som sørger for sikker utkobling er det derfor nødvendig at utstyret testes, verifiseres og dokumenteres. Dette vil gjøre i prosjektet gjennom detaljerte simuleringer og forsøk utført i det nasjonale smartgridlaboratoriet. Prosjektet vil også utføre risikovurdering og dokumentere at løsningene oppfyller de strenge kravene til sikkerhet i forskriftene. Verifisering av alternative løsninger er tid- og kompetansekrevende og krever verktøy nettselskapene normalt ikke har tilgang til. Prosjektet skal derfor utvikle prestandarder for å gjøre det enklere for nettselskapene å ta i bruk alternative løsninger til nettforsterkning for å garantere sikker utkobling.