Det handler om å være forberedt når alt går i svart

Koordinerte angrep, sabotasje eller ekstreme hendelser kan slå ut elektrisitetsforsyningen til strategisk viktige regioner og områder. Systemet er dimensjonert for de størst tenkelige enkelthendelser.

Men ved flere hendelser i en uheldig kombinasjon vil forsyningssikkerheten bli utfordret. Slike kombinasjoner kan påføres av eksterne aktører med onde hensikter.

Tiden som kreves for gjenoppretting av forsyning er avgjørende for følgeskader. Gjenoppbyggingstiden beror på om kommunikasjon er berørt, om regionale kraftverk er rigget for raskt og uavhengig å kunne respondere på hendelser. Men aller mest beror tiden på om operatører har fått trene på unormal bruk av anleggsdeler i skarpe situasjoner.

Nye krav til motstandskraft

Den skjerpede sikkerhetssituasjonen i Europa og trusselbildet mot Norge, stiller økte krav til motstandskraft og beredskap i kritiske samfunnsfunksjoner, herunder kraftforsyningen.
Siktemål om ytterligere elektrifisering av samfunnet hever sårbarhet på mellomlang og lang sikt.

Økt innslag av fornybare energikilder som vind- sol- og småkraft til erstatning for fossile energikilder i energimiksen, gir andre forutsetninger enn før, og gjør systemet mer sårbart om ikke fokus rettes mot robusthet, totalforståelse av systemdrift ned til de enkelte enheters rolle og innebygget forutsigbarhet.

Dette stiller i sin tur nye krav til grunnleggende tverrfaglig teknologiforståelse hos planleggere og utstyrsleverandører. Fra rollen til de største norske vannkraftverkene, via forbrukernes reelle toleransegrense og ned til mulighetene som ligger i mindre kraftverk og nye fornybare ressurser.

Pålegg om testing av svartstart

NVE og RME pålegger nå Statnett å lage planprogram for testing av svartstartfunksjonalitet, gjenopprettingsplaner og separatdrift for å begrense virkningene av ekstraordinære situasjoner.

NVE varsler videre at endringer i kraftberedskapsforskriften trer i kraft fra 1. juli.

Tiden er nå inne for å aktivt ta i bruk kompetansen som finnes hos Statnett og kvalifiserte rådgivere. Dette er nødvendig for å kunne evaluere og analysere dagens situasjon, avdekke mangler og foreslå tiltak som gjør kraftverkene i stand til å oppnå ønsket beredskapsnivå.

Beredskapsfirkløveret

Ved planlegging av øydrift og svartstart tar man gjerne utgangspunkt i det såkalte beredskapsfirkløveret, som må forstås fullt ut av systemplanleggere, utstyrselverandører, kontrollanleggsdesignere og driftsoperatører som er tiltenkt roller i en nett-gjenoppbyggingsfase.

Dette er de fire punktene:

• Separatdrift-overgang, altså planlagt separasjon ved utkobling av overføringslinje eller vernutkobling av øverføringslinje mens det flyter last i denne.
• Svartstart, som innebærer å bringe aggregat opp i turtall og spenningssetting av generator uten ekstern forsyning til kraftverket. Spenningssetting av hovedtransformator kan inngå.
• Spenningssetting av høyspenning samleskinner, som handler om å koble fra nødforsyning, koble til egenforsyning og spenningssetting av selve samleskinnen(e).
• Spenningssetting av linjer, hvor brytere kobles inn for å spenningsette linjer uten belastning/forbruk.

Isolert drift var en selvfølge

I det norske kraftsystemets unge år ble ofte kraftstasjonene bemannet med skipsmaskinister. For disse var isolert drift en selvfølge, strømforsyningen på ethvert skip er jo et isolert nett. Det var selvsagt at anlegg skulle kunne starte opp, spenningsette samleskinne og nettet ut til forbruker.

For disse maskinistene var samkjøringen av flere kraftstasjoner det nye og ukjente i Norge på 1920 tallet. Naturlig nok var det samkjøring av kraftverkene i det forholdsvis sentrale østlandsområdet som kom først ettersom ressursknappheten her var størst og veksten i forbruket høyest.

Med flere anlegg med ytterligere flere enheter knyttet sammen ble sårbarhet ved utfall av enkeltaggregat (akutt ikke planlagt frakobling) mindre og forsyningssikkerhet ble bedre.

Det skulle allikevel ta lang tid før de store, isolerte anleggene som delvis var og delvis ble bygget hovedsakelig for industrielle formål inne i norske fjorder skulle bli knyttet sammen via samkjøringsnettet.

Spol fram til 2026.

Robust nett i Norden

Det nordiske nettet (Norge, Sverige, Finland, Danmark) dekker ca. 400 TWh forbruk.

Forsyningssikkerhet i Norge har blitt svært robust, med 99,98 prosent registrert leveringssikkerhet eller bedre de seneste årene (Sintef, u.d., ref Fasit v/Sintef). Det er til tross for økt hyppighet av naturhendelser.

Balanse mellom produksjon og forbruk, eksport og import har fått forsterket oppmerksomhet de siste femten årene, etter at det kom for en dag at reguleringsregimet, ned i detaljert turbinreguleringsnivå, i de nordiske landene ikke var godt koordinert.

Turbinregulatorene i Norge, med sine litt bakoverlente «stabile» innstillinger, svarte ikke til krav om hurtige markedsmessige effektendringer. Regulering var med ett blitt et ettertraktet produkt, fra å ha levd i skyggen av energiproduksjonen for energiens skyld.

Innføring av hyppigere femten minutters-intervaller og mFRR reguleringsmarkedet har, basert på Statnetts 2025 statistikk, redusert antallet minutter utenfor «normalintervall» 49,90 Hz – 50,10 Hz med hele 50 prosent, fra cirka tre timer per år til cirka halvannen time per år.

Det vil si at ikke bare leveringssikkerhet, men også nettfrekvens, opprettholdes 99,98 prosent innenfor dette ønskede intervallet.

Langt unna øydrift

Man beveger seg altså år for år gradvis lengre fra den opprinnelige øydriftssituasjonen kraftsystemet startet med. Det innebærer at, når overgang til øydriftssituasjonen faktisk inntrer, vil den skille seg i svært stor grad fra den normale situasjonen i det nordiske nettet.

Nasjonal veileder for funksjonskrav i kraftsystemet (NVF) har siden 2022 derfor berettiget omtalt krav til innstilling av frekvensvern i kraftverk med økende grad av tydelighet.

Men utskifting av vernsystem forgår i så lav takt at færre anlegg enn ønsket vil ha innstillinger som møter krav fra 2022, eller de enda tydeligere og gjeldende kravene i NFV 2025.

Kravet fra NVE og RME om å lage planprogram for testing av svartstartfunksjonalitet, gjenopprettingsplaner og separatdrift er derfor fornuftig for å verifisere robustheten og trene på en ekstraordinær situasjon.

Må akseptere ulemper

Planlagt skarp testing innebærer aksept av kortsiktige ulemper, men disse er trolig begrensede og håndterbare sammenlignet med risikoen ved å la være.

Testene kan medføre midlertidig belastning på driften og behov for ekstra koordinering, men oppsiden er verdifull læring og trening. Svakheter vil utvilsomt avdekkes, men konsekvensene holdes under kontroll.

På den måten reduseres sannsynligheten for langt mer alvorlige hendelser senere, og sikrer en mer robust og forutsigbar håndtering av systemet når det virkelig gjelder.

Statnett godt rustet

Statnett er godt rustet for å identifisere testscenarier for uventede situasjoner. Områder med vern, spennings- og turbinregulatorer av ulik årgang og opphav kan by på svært ulike utfordringer.

Kraftverkseier må i god tid før prøvene gå gjennom sine kraftverk og verifisere at aggregatene har kapasitet til å handtere de planlagte lastendringene.

Erfaringsmessig vil kunnskap om typer av turbinregulatorer og spenningsregulatorer sammen med gode idriftsettingsrapporter gi tilstrekkelig underlag for å forutse opptreden for en gruppe aggregat ved overgang til separatdrift.

Driftstilstandsavhengige «modus-endringer» for spennings- og turbinregulatorer kan by på utfordring om dokumentasjon er mangelfull. Da kan det være behov for begrensede forprøver.

Obligatorisk gjennomgang

Det er obligatorisk å gjennomgå verninnstillingene opp mot de testene som er planlagt, hvor de viktigste er frekvensvern, overspenningsvern, vibrasjonsvern, og kritisk lavt sjakttrykk.
Benyttede kontrollmoduser for spennings – og frekvensregulatorer må gjennomgås.

Egnet bemanning i deltakende kraftverk for raskest mulig respons ved uventet prøveutfall minsker risiko, så vel som konkrete planer for spesifikke tiltak ved pendlinger (effekt, spenning, frekvens) i nettet etter overgang til separatdrift. Fare for effektpendlinger i svake nettavsnitt er som oftest kjente og bør tas i betraktning ved planlegging.

For å kunne fange opp og analysere årsaken til de uventede fenomenene som kan oppstå, og dermed kunne gjøre korrektive tiltak, er det svært nyttig å ha dynamiske målinger på de mest sentrale parameterne for deltakende aggregat under enovergang til separatdrift og lastsprang i separatdrift.

Aktuelle parametre

Aktuell parametre er: Generatorens aktive effekt, strøm og spenning, posisjon på ledeapparat, nål, deflektor og løpehjul (avhengig av turbintype), samt frekvens / turtall på det enkelte aggregat.

Settpunkt fra turbinregulator, samt trykk på tilløpsrør og i visse anlegg avløpstunnel, er også aktuelle parametre for logging.

Målingene bør minst ha en tidsoppløsning på 1 sekund, men helst raskere enn 0,1. Det brø kunne måles kontinuerlig inntil situasjonen har stabilisert seg på et nytt driftspunkt, noe som kan ta mange minutter.

Gunstige bieffekter

Nyere kontrollanlegg kan registrere de fleste parameterne over med god tidsoppløsning.

Eldre kontrollanlegg har imidlertid ofte 10 sekunder eller mer mellom hvert punkt som blir lagret, og ofte ingen registering av pådrag på ledeapparat og trykkvariasjoner i vannveien.

En mulig positiv sideeffekt fra slike tester, med god registering, er at systemet kan vise seg å ha større stabilitetsmarginer enn hva som kreves, da de teoretiske beregninger som ligger til grunn for design av anlegget benytter konservative verdier.

Dette kan gi åpning for å levere mer regulerkraft med raskere respons, og derved høyere inntektspotensial.

Tid for «glemte» egenskaper

De iboende egenskapene i det norske kraftnettet er langt mer kapable enn de som er gjort tilgjengelig i dag.

Disse nye påleggene er gode bidrag for å hente frem disse egenskapene, og Statnett vil gjennom de nye kravene få bedre rom til å oppnå frigjøring av dem.

Forsvaret og helsesektoren trener allerede mye skarpt på beredskap. Det er viktig at også kraftsektoren fortsetter i denne retningen.

	Halvard Bjørndal er fagekspert maskinanalyse hos Norconsult med mer enn 35 års erfaring med analyser og problemløsning på tungt roterende utstyr koblet mot strømnings- og vannveisanalyser. Han har bistått ved idriftsettelse av en rekke kraftverk i Norge og internasjonalt med målinger og analyser.
	Terje Ellefsrød er maskiningeniør i Norconsult med 40 års erfaring fra testing av turbinregulatorer, feilsøking, feilretting og vedlikehold på internasjonale og norske kraftverk. Han har mange års erfaring med kommunikasjon på tvers av fagfelt som dynamikk i vannveger, vern og relé, spenningsregulering og kraftoverføring, og erfaring fra turbinregulatorer fra mange ulike tidsepoker og ulike leverandører
	Thomas Fjeld Johannessen er gruppeleder for systemanalyse i Norconsult og sivilingeniør elkraft med 14 års erfaring, med hovedvekt på krafttransmisjon. Han har erfaring fra analyse og planlegging av overføringssystemer og høyspente fordelingsnett, tilknytting av ny produksjon og forbruk, samt samfunnsøkonomiske vurderinger i kraftsystemer.