Elkraftsystem

Från Wikipedia
Hoppa till navigering Hoppa till sök

Ett elkraftsystem avser anläggningar såsom kraftledningar, generatorer, förbrukningsanläggningar, transformatorer och ställverk som tillsammans bildar ett system, ett elkraftsystem. Dess syfte är att omvandla en energikälla (till exempel vind) till elektricitet och därefter överföra denna till förbrukningen (till exempel en glödlampa). Elkraftsystemet kan indelas i delsystem, såsom generering, transmissionsystem, regionnät och distributionssystem.

Spänningsnivåer[redigera | redigera wikitext]

Allmänt sätt indelas ett elkraftsystem i hög- och lågspänning. Högspänning är en elektrisk spänning större än 1000 V växelspänning eller 1500 V likspänning. Lågspänning är en elektrisk spänning om högst 1000 V växelspänning eller högst 1500 V likspänning. Båda benämningarna på hög- respektive lågspänning finns definierade i svenska elsäkerhetsbestämmelser.[1] I elbranschen förekommer ibland begreppet mellanspänning som används för att beteckna växelspänningar mellan 1 kV och runt 70 kV.[2] När man inom elkrafttekniskt sammanhang anger en spänningsnivå, så är det alltid dess effektivvärde av huvudspänningen, om inget annat anges.

Ett elnät är i sin enklaste form uppbyggd av transmission (överföring) och distribution. Till transmissionsnätet finns anslutna kraftstationer som genererar elektricitet. Elektriciteten omvandlas sedan från en hög till en lägre spänningsnivå via transformatorer. Denna omvandling blir en övergång från transmissionsnätet till distributionsnätet. Till distributionsnätet finns anslutna konsumenter som förbrukar elektriciteten. I Sverige är elnätet indelat mellan termerna: stam-, region- och lokalnät, istället för transmissions- och distributionsnät.

Ett stamnät är ett landsomfattande nät av kraftledningar som har de högsta nominella spänningarna och som knyter ihop produktionsanläggningar/kraftstationer, regionnät och nät i grannländerna. Det svenska stamnätet, som ägs av staten och förvaltas och drivs av Svenska Kraftnät, består av ledningar med en spänning om 220 eller 400 kV och även ledningar för högspänd likström. En stamledning definieras i den svenska ellagen som en ledning med en spänning om 220 kV eller däröver.[3]

Ett regionnäts funktion är att överföra el mellan stam- och lokalnäten. I många länder finns inget regionnät, utan överföringen sker direkt från ett transmissions- till ett distributionsnät. Regionnäten har vanligen spänningsnivåer på mellan 40 och 130 kV.[4] I den svenska ellagen definieras en regionledning som en ledning som omfattas av en nätkoncession för linje och där spänningen understiger 220 kV.

Ett lokalnät förbinder regionnäten med konsumenter/förbrukningsanläggningar. Lokalnäten har normalt en spänning från 400/230 V (som privatpersoner har i sina hushåll) upp till 20 kV. Dessa nät har också en liknande nätkoncession, som regionnäten. Ett bolag som äger ett lokalnät får inte vara detsamma som levererar elektriciteten. Det innebär att många energibolag har ett nätbolag och ett elbolag för elektricitetsleveransen, alltså juridiskt skilda.[5]

Elkonsumenter eller förbrukare kan likaså finnas inom stam- och regionnät, som lokalnät. Till exempel finns det stora industrier och fabriker som får sin elektricitet direkt levererade från ett regionnät. Även småskalig elproduktion från exempelvis ett vindkraftverk kan vara direkt ansluten till ett regionnät, eller en privatpersons solceller som levererar ut överskottsel till lokalnätet.

Momentan balans[redigera | redigera wikitext]

I ett elkraftsystem måste det alltid (varje sekund) vara balans mellan produktion och förbrukning (momentan balans), annars kollapsar systemet (black-out). Detta betyder att när en ökning sker i förbrukningen (till exempel en glödlampa tänds) måste produktionen ökas i lika hög grad. I Sverige sker denna reglering genom att, t.ex., ledskenorna i vattenkraftverken öppnas en aning mer då förbrukningen ökar, respektive sluts då förbrukningen minskar.

Vid underskott av produktion i förhållande till förbrukningen reduceras frekvensenspänningen till ett nytt läge där produktion och förbrukning balanserar på grund av förbrukningens frekvensberoende. Vid överskott av produktion sker det motsatta. Förbrukningens frekvensanpassning är dock begränsad och därför krävs att produktionen förses med automatisk reglering för frekvenshållning. Den automatiska reglerutrustningen är ansluten till turbinregleringen i vattenkraftverken som anpassar varvtalet på elgeneratorn till elsystemets normalfrekvens. Det nordiska (Sverige, Danmark, Finland och Norge) elsystemets normalfrekvens är 50 Hz.

Styrkan i den automatiska frekvensregleringen varierar mellan olika produktionsanläggningar. Reglerstyrkan uttrycks i MW/Hz, d.v.s. för varje ändring av frekvensen förändras effekten.

Men även den automatiska frekvensregleringen på produktionen har begränsningar eftersom automatiken enbart kan arbeta inom det effektband som finns tillgängligt på varje generator. Av den anledningen behöver man tillgripa så kallad sekundär frekvensreglering (sekundärreglering). Sekundärregleringen syftar till att återställa normalläget hos elsystemets reglerförmåga där den automatiska regleringen har tillräcklig effektkapacitet för både upp- och nedreglering. Sekundärregleringen sker i den så kallade Reglermarknaden. Den myndighet som i Sverige ansvarar för frekvensregleringen är Svenska Kraftnät.

Se även[redigera | redigera wikitext]

Referenser[redigera | redigera wikitext]

  1. ^ Elsäkerhetsverket. ”Starkströmsförordning SFS 2009:22”. Elsäkerhetsverkets författningssamling, Starkströmsföreskrifterna. Elsäkerhetsverket. http://www.elsakerhetsverket.se/globalassets/pdf/forordningar/starkstromsforordning_2009.pdf. Läst 12 maj 2017. 
  2. ^ ”Elnätets struktur”. Finsk Energiindustri. https://energia.fi/sv/basfakta_om_energibranschen/energinat/elnat. Läst 13 juni 2018. 
  3. ^ 4 kap. 9 § ellagen (1997:857).
  4. ^ ”Elnätet”. Energimyndigheten. http://www.energikunskap.se. http://www.energikunskap.se/sv/FAKTABASEN/Vad-ar-energi/Energibarare/Elektricitet/Elnatet/. Läst 15 juni 2018. 
  5. ^ Hans Blomqvist, red (1997). ”5: Sveriges Energiförsörjning”. Elkraftsystem 1. Elkrafthandboken. Stockholm: Liber. ISBN 978-91-47-05176-2