Mindre børst, mindre brann

Hittil har Statnett krevd at aggregater over 25 MVA i norske kraftstasjoner skal ha statisk magnetiseringsutrustning med børster og sleperinger. Årsaken er at det kun har vært denne teknologien som historisk har gitt den responstiden som Statnett som systemansvarlig krever.

Dette er dyrt å vedlikeholde fordi man stadig må rengjøre utstyret for børstestøv, som er elektrisk ledende og svært brannfarlig.

Men fra 1. juli 2020 blir Forskrift om systemansvaret i kraftsystemet endret på dette punktet. Norges vassdrags- og energidirektorat (NVE) har allerede publisert forskriftsendringene, og Statnett som systemansvarlig er i ferd med å finpusse de nye retningslinjene. Statnett går nå vekk fra teknologikrav og stiller heller teknologinøytrale funksjonskrav.

Rådgiver i Statnetts divisjon for system og marked, Jon Nerbø Ødegård, forteller til Energiteknikk at de gjør endringen fordi nye og lovende teknologiske løsninger er på vei inn i markedet.

– Vi skal ikke være til hinder for utvikling av teknologi. Vi er blitt presentert for en løsning som kan gi fordeler for aktører, samtidig som systemansvarliges behov er ivaretatt. Både denne nye varianten av børsteløs magnetiseringsutrustning og eventuelt andre teknologier ønsker vi at aktørene i kraftsystemet skal ha tilgang til, så lenge funksjonskravene blir tilfredsstilt, sier han.

Pålitelig og anvendelig

For to år siden skrev Energiteknikk om postdoktor Jonas Kristiansen Nøland, som videreutviklet en gammel teknologi med børsteløs magnetisering av kraftgeneratorer. Nyvinningene gjør teknologien mer pålitelig og anvendelig.

Hans postdoc var en studie over norske vannkraftaggregater over 25 MVA. Han konkluderte med at Statnetts krav var svært utfordrende for den nye børsteløse magnetiseringsteknologien. Generatorene oppfører seg veldig forskjellig, spesielt tidskonstanten til feltviklingen. Ulike aggregater har ulik karakteristikk.

– Det slår ulikt ut for forskjellige aggregater, med et litt tilfeldig og urettferdig resultat. Noen generatorer blir straffet, andre ikke, sier Nøland, som i dag er førsteamanuensis ved Institutt for Elkraftteknikk på NTNU.

Svaret var å utvikle en ekstra regulator for takspenningsfaktoren. Det vil si at den maksimale spenningen som utrustningen til enhver tid kan gi til feltviklingen, kan reguleres med den børsteløse teknologien. Den statiske utrustningen har ikke muligheter for en slik kontroll. Der er man direkte avhengig av spenningen på terminalene.

– Dette er en stor fordel, som kommer i tillegg til lavere vedlikeholdsbehov, mindre nedetid, redusert rengjøringsbehov og vesentlig lavere brannfare.

Børsteløs magnetisering kan også være en fordel for produsenter i litt svakere nett, fordi man ikke blir avhengig av en ekstra buffer fra nettet for å holde nettet oppe. Magnetiseringsmaskinen vil selv kontrollere sin egen magnetiseringsspenning som er drevet fra en lavspenningskilde med lav effekt.

– Derfor er denne utrustningen veldig godt egnet til å forbedre stabiliteten i nettet, sier Nøland.

Bygger kompetanse

Nøland har det siste året samarbeidet med Voith i Sverige for å utvikle den nye takspenningsregulatoren.

Takspenningsregulatoren gir en kraftig dempetilsats i nettet. Det er enda viktigere i det norske enn i det svenske nettet, fordi det norske nettet er mer ustabilt med flere små kraftprodusenter og mer svake nett.

Voith har levert noen aggregater med børsteløs magnetiseringsutrustning til svenske og islandske kunder, også på mye større aggregater enn 25 MVA. Men det har vært uten takspenningsregulator.

Han har bidratt til har en publikasjon som straks publiseres gjennom det internasjonale fagstandardiseringsorganet IEEE for å få på plass de nødvendige standardene. 

– Når man får en standardmodell, kan folk hente modellen hvor som helst og finne ut nøyaktig hvordan deres egen generator vil oppføre seg.

Europeisk harmonisering

Lederen for automasjonsavdelingen ved Voith i Sverige, Olof Torsteinsrud, sier til Energiteknikk at børsteløs magnetisering kommer til å bli en enda viktigere del av deres portefølje.

– Vi er forberedt på at etterspørselen etter slikt utstyr nå vil øke i det norske markedet. Vi er allerede i dialog med flere norske kunder om å levere dette utstyret til aggregater på over 100 MVA når de nye reglene trer i kraft.

Han forteller at den svenske regulatoren også er i ferd med å utarbeide nye retningslinjer i løpet av det neste året, slik at Norge og Sverige vil få samme regler som resten av Europa på området.