Upload
tranhuong
View
246
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
Utbyte av lågspänningsställverk hos SSAB
BorlängeEn förstudie
Susanna Mäntykangas
Högskoleingenjör, Elkraftteknik
2018
Luleå tekniska universitet
Institutionen för teknikvetenskap och matematik
i
Förord
Detta examensarbete på 15p är avslutet på en högskoleingenjörsutbildning inom elkraftteknik vid
Luleå Tekniska Universitet. Förstudien har genomförts hos SSAB Borlänge med inte mindre än två handledare, Jan Björk och Peter Ottosson som bistått med expertkunskap och vägledning under hela
projektets gång, Stort tack!
Susanna Mäntykangas
SSAB Borlänge 24 maj 2018
ii
Sammanfattning
Utbyte av lågspänningsställverk hos SSAB Borlänge är titeln på examensarbetet som är en beställd
förstudie inför kommande utbyte. Inför utbytet har dokumentation av befintligt ställverk skett i form av ritningar och i text beskrivet driftläge från matningspunkten belägen i Domnarvets ställverk till
SSABs lågspänningsfördelning K. En kort beskrivning av befintliga och möjliga framtida skydd finns
med.
Långtidsmätningar på lastströmmar har genomförts. Det nya ställverket dimensionerades utefter
beräkning av den trefasiga kortslutningsströmmen i anslutningspunkten i lågspänningsställverk K. De
manuella beräkningarna verifierades med hjälp av nätberäkningsprogrammen NETKOLL och EL-VIS.
Litteraturstudier och studiebesök hos ställverksleverantör har genomförts för att ta fram och specificera tekniska data som ligger till grund för beställningsunderlaget.
Eftersom man upplevt problem med störning från vissa laster genomfördes en uppdelning av lasterna
på olika transformatorer. Transformatorernas nuvarande placering innebär ökat slitage på grund av dammig, korrosiv miljö i produktionslinjen. Genom att placera transformatorerna i ställverksrummet
fås en bättre miljö för dessa. Dimensionering av nya transformatorer utfördes.
Arbetet resulterade i ett förslag på beställningsunderlag av lågspänningsställverk enligt teknisk
specifikation, förenklat enlinjeschema och layout för ställverk och ställverksrum. Detta inkluderar ny uppdelning av laster samt omplacering och utbyte av transformatorer. Specifikationen innehåller bland
annat skensystemets kortslutningshållfasthet, jordningssystem, skydd, elkopplare och riskvärdering.
iii
Innehåll
1 Terminologi .............................................................................................................. 1
2 Introduktion .............................................................................................................. 2
2.1 Bakgrund ................................................................................................................. 2
2.2 Mål och omfattning ................................................................................................... 2
2.3 Metod ...................................................................................................................... 2
2.4 Resultat ................................................................................................................... 3
3 Teori ......................................................................................................................... 3
3.1 Brytare för hög- och mellanspänning ........................................................................ 3
Vakuumbrytare ............................................................................................. 3 3.1.1
SF6-brytare ................................................................................................... 3 3.1.2
3.2 Elkopplare för mellan- och lågspänning .................................................................... 3
Effektbrytare ................................................................................................. 3 3.2.1
Nuvarande elkopplare i lågspänningsställverk K ........................................... 4 3.2.2
3.3 Val mellan säkring och säkringsfri teknik .................................................................. 5
3.4 Kortslutningsberäkningar .......................................................................................... 6
Symmetrisk 3-fasig kortslutning .................................................................... 6 3.4.1
Stötström...................................................................................................... 6 3.4.2
4 Metod ....................................................................................................................... 6
4.1 Dokumentation ......................................................................................................... 6
4.2 Mätning av lastströmmar .......................................................................................... 7
4.3 Beräkningar ............................................................................................................. 7
Verifiering av beräkningar ............................................................................. 7 4.3.1
4.4 Omfördelning av laster på transformatorer ................................................................ 8
4.5 Omplacering och utbyte av transformatorer .............................................................. 8
4.6 Val av ställverk ......................................................................................................... 8
4.7 Skåpslayout ............................................................................................................. 8
4.8 Riskvärdering ........................................................................................................... 8
5 Resultat .................................................................................................................... 9
5.1 Dokumentation ......................................................................................................... 9
iv
Dokumentation av SSABs elnät på hög- och mellanspänningsnivå ............... 9 5.1.1
Beskrivning av lågspänningsställverk K ...................................................... 11 5.1.2
5.2 Mätdata lastströmmar............................................................................................. 15
Total lastström ............................................................................................ 16 5.2.1
5.3 Beräkningar ........................................................................................................... 16
Beräkning av kabelimpedanser ................................................................... 17 5.3.1
Beräkning av 𝑰𝒌𝟑 vid befintlig placering av transformator ............................ 17 5.3.2
Beräkning av 𝑰𝒌𝟑 vid föreslagen placering av transformator ........................ 19 5.3.3
Sammanställning av beräkningsresultat för 𝑰𝒌𝟑 .......................................... 20 5.3.4
5.4 Omfördelning av laster på transformatorer .............................................................. 20
5.5 Omplacering av transformatorer ............................................................................. 22
5.6 Nya transformatorer ............................................................................................... 22
5.7 Val av Ställverk ...................................................................................................... 23
Skensystemets kortslutningshållfasthet....................................................... 23 5.7.1
Jordningssystem ........................................................................................ 23 5.7.2
Säkringar vs. säkringsfri teknik ................................................................... 23 5.7.3
Huvudbrytare.............................................................................................. 24 5.7.4
Utgående grupper ...................................................................................... 24 5.7.5
Skyddsklass ............................................................................................... 25 5.7.6
Överspänningsskydd, Jordningskopplare, Ljusbågsvakt ............................. 25 5.7.7
Mätutrustning ............................................................................................. 25 5.7.8
Skåpslayout ............................................................................................... 26 5.7.9
Ställverksrummet........................................................................................ 26 5.7.10
Riskvärdering ............................................................................................. 27 5.7.11
Föreslagen specifikation av lågspänningsställverk K ................................... 27 5.7.12
6 Diskussion och slutsatser ....................................................................................... 28
6.1 Kabelförband ......................................................................................................... 28
6.2 Beräkningar ........................................................................................................... 28
6.3 Alternativ dimensionering av kortslutningshållfasthet .............................................. 28
6.4 Drift av transformatorer och laster .......................................................................... 28
v
6.5 Strömmätning......................................................................................................... 29
6.6 Säkringsfri teknik .................................................................................................... 29
6.7 Utrymmeseffektivt .................................................................................................. 29
6.8 Personskydd .......................................................................................................... 29
6.9 Fortsatt arbete........................................................................................................ 30
Referenser .................................................................................................................... 31
Bilaga A. Enlinjeschema för fördelning K från 1965 ....................................................... 33
Bilaga B. Utskrift från loggsystem för transformator T405, effekt och energi för 2017 .... 34
Bilaga C. NETKOLL 𝑰𝒌𝟑 för befintlig transformatorplacering ......................................... 35
Bilaga D. NETKOLL 𝑰𝒌𝟑 för föreslagen transformatorplacering ..................................... 36
Bilaga E. Verifiering av beräkningar med EL-VIS ........................................................... 37
Bilaga F. Mall som användes för Riskvärdering [9] i avsnitt 4.8 ..................................... 38
1
1 Terminologi
Beställare Anläggningsägare elnät SSAB DOS Domnarvets ställverk (Ägare Ellevio)
Fördelning Ställverk (inomhus)
HSP Högspänning LSP Lågspänning
MSP Mellanspänning
KC Kapslad Central (inkapslad kopplingscentral)
𝐼𝑘3 3-fasig kortslutningsström
𝐼𝑠 Stötström
𝑆𝑘3 3-fasig kortslutningseffekt
𝑆𝑛 Märkeffekt
𝑈𝑓 Fasspänning
𝑢𝑘 Kortslutningsimpedans
𝑈𝑛 Nominell huvudspänning
𝑈𝑠𝑒𝑘 Sekundärspänning
𝑍 Impedans
2
2 Introduktion
2.1 Bakgrund
På uppdrag av SSAB skall ett nytt lågspänningsställverk projekteras. Den gamla fördelningen är från
60-talet och inte längre uppdaterad vad gäller personskydd och dimensionering. Nuvarande
dokumentationen består av en ritning från 1965, figur 17 i bilaga A. Ställverket är påbyggt i olika
etapper under 70-talet, men detta saknar helt dokumentation. Lasterna som ställverket en gång
dimensionerades för har ändrats, främst genom borttagning av vissa laster pga. ändrade
produktionsförhållanden. Lågspänningsställverket matas av två transformatorer som i dagsläget är
placerade i en produktionslokal där miljön är korrosiv. Man har upplevt problem med att vissa laster
som matas från ställverket orsakar störningar och att vissa laster är känsliga för störningar. Som följd
av detta fås stopp i valsslipningsprocessen. Genom en uppdelning av lasterna på var sin transformator
istället för att som i dagsläget mata samtliga laster från en transformator uppnås jämnare produktion.
2.2 Mål och omfattning
Målet med förstudien är att, för SSABs räkning, ta fram ett beställningsunderlag för nytt
lågspänningsställverk.
För att ta fram detta underlag krävs först dokumentation av det gamla ställverket såsom laster och
skydd, men även dokumentation av driftläge och framförvarande nät.
Som del i beställningsunderlaget ingår även följande i förstudien:
Dimensioneringsberäkningar för kortslutningshållfasthet
Genomgång av gällande standarder för lågspänningsställverk och studie av ställverksmanualer
Jordningssystem
Skydd
Elkopplare
Mätutrustning
Layout av skåp och ställverksutrymme
Riskvärdering
Förenklade ritningar på en övergripande nivå tas fram för framtida intag av offerter och vidare
diskussion angående utbyte av ställverket.
Undersökning angående eventuell omplacering och utbyte av transformatorerna i samband med ställverksbyte gjordes via fysisk undersökning på plats. Strömmätning på laster genomfördes med
huvudsyfte att dokumentera lasterna. Att dela upp lasterna på olika transformatorer för jämnare drift
var en del av uppdraget. Selektivitetsplan och inställning av skydd ingår inte i denna förstudie.
2.3 Metod
För att få en förståelse för hela nätet från matningspunkten i Domnarvets ställverk till berörda
lågspänningsställverk K genomfördes studier av enlinjescheman och aktuellt kopplingsläge i
kombination med fysiska besök på plats. Detta låg sedan till grund för dokumentation i form av ritningar och text, se avsnitt 5.1. Förutom elektrisk dokumentation i AutoCAD enligt figur 10 gjorde
även en layout på befintligt utförande av ställverket med måttangivelser samt mått på lokal av
utrymmesskäl enligt figur 9. Långtidsmätningar av ström på utgående grupper i lågspänningsställverket gjordes i form av 24h strömmätning av RMS-värde för verifikation av laster,
3
se tabell 1. Beräkningsfasen startade med framtagning av aktuellt kabeldata se avsnitt 5.3.1. Trefasig
kortslutningsström beräknades i varje punkt från Domnarvets ställverk (DOS) ned till SSABs
lågspänningsställverk K, avsnitt 5.3.2. Beräkningarna gjordes för hand och verifierades med hjälp av dataprogrammen NETKOLL och EL-VIS, se tabell 3. Val och dimensionering av ställverk, avsnitt 5.5
genomfördes med dokumentation, mätningar och beräkningar som grund samt studier av litteratur,
studiebesök och gällande standarder.
2.4 Resultat
Dokumentation över befintligt ställverk togs fram i form av CAD-ritningar se figurerna 9, 10 och 11. Den 3-fasiga kortslutningsströmmen beräknades till 32 kA och ställverket valdes därefter att
dimensioneras för 50 kA. Som överströmsskydd valdes plug-in monterade isolerkapslade effektbrytare
för utgående grupper och luftbrytare för inmatningsenhet. Övriga skydd är fast jordningskopplare och ljusbågsvakt. Mätning av spänning, ström och energi skall ske på inkommande matning samt på
flertalet utgående grupper. Layout av befintligt och nytt lågspänningsställverk skissades upp som del i
beställningsunderlaget, där ingick även layout för ställverksrummet med samtliga befintliga och planerade ställverk och transformatorer inritade, se figur 16. Förslag på ny placering av
transformatorer, utbyte av dessa samt uppdelning av laster presenteras i resultatdelen med text, layout
och förenklat enlinjeschema.
3 Teori
Teoriavsnitten brytare 3.1 och elkopplare 3.2 tar upp olika slags elkopplare och symboler som
förekommer eller kan bli aktuella i den del av SSABs anläggning som projektet inriktats mot, det vill
säga från Domnarvets ställverk till lågspänningsfördelning K. Kortfattad teori och beräkningsmetod för kortslutningsström och stötström finns med som teoridel.
3.1 Brytare för hög- och mellanspänning
Vakuumbrytare 3.1.1
Vakuumbrytare är vanliga upp till spänningen 36 kV. De är något dyrare än SF6-brytare men har
mycket längre revisionsintervall och lämpar sig därför vid tidsmässigt täta till-/från kopplingar. På grund av den slutna brytkammaren, varifrån luft evakueras, är den lämplig i korrosiv och explosiv
miljö [1]. Vakuumbrytare förekommer även i form av brytare med frånskiljarfunktion, även kallad
kassettbrytare.
SF6-brytare 3.1.2
I SF6-brytare används svavelhexafluorid för att släcka ljusbågen. Svavelhexafluorid är en ”konstgjord
ädelgas” med mycket hög isoleringsförmåga och termisk och kemisk stabilitet. För att åstadkomma
gasflödet i brytaren används tekniker som mekanisk kolv, en äldre metod, eller att utnyttja ljusbåges energi för att erhålla flödet av SF6. Nu för tiden används ofta en kombination av dessa tekniker [11].
3.2 Elkopplare för mellan- och lågspänning
Effektbrytare 3.2.1
Effektbrytare i lågspänningsställverk ger en snabb bortkoppling av laster även vid låga felströmmar
och fungerar då som kortslutningsskydd med momentan utlösning [1]. Den fungerar även som skydd
mot överlastström via långtids utlösare där ström och tid ställs in enligt önskemål [25] och är ofta
4
inmatningsenhet i ett lågspänningsställverk [5]. En strömbegränsande effektbrytare klarar att släcka
ljusbågen som uppkommer vid brytning innan strömmen når sin första nollgenomgång. En icke
strömbegränsande brytare klarar inte detta utan det dröjer till nollgenomgången, dvs. några ms längre tid, innan den orkar släcka ljusbågen [5]. Effektbrytare med strömbegränsning ger en betydligt lägre
felström.
Vanligt förekommande effektbrytare är:
Luftbrytare, ACB (Air Circuit Breaker). Finns som strömbegränsande och icke
strömbegränsande med olika bryttider. ACB kan stå emot högre kortslutningsströmmar under längre tid än MCCB [5].
Isolerkapslad Effektbrytare, MCCB (Molded Case Circuit Breaker). Finns som strömbegränsande och icke strömbegränsande med olika bryttider [5].
Dvärgbrytare, MCB (Miniature Circuit Breaker) är en typ av mindre effektbrytare för
strömmar upp till 125 A [5].
Figur 1. Två olika symboler för effektbrytare
Figur 1 visar två olika vanligt förekommande symboler för effektbrytare. Den ena med enbart ett
större kryss och den andra med ett mindre kryss i kombination med traditionell brytarsymbol.
På olika el ritningar finns olika symboler som beskriver samma funktion, vilket kan orsaka problem. I detta arbete har symboler som tidigare använts i SSABs dokumentation använts, för att undvika
missförstånd har symbolernas funktioner beskrivits för lågspänningsdelen vilka sammanfaller med SS
EN 60947-3 [22]. Då flera olika aktörer bidrar med ritningar så finns flera olika symboler för samma sak, för att inte tala om företagets 140-åriga historia vilket bidrar till att ritningarna varierar.
Nuvarande elkopplare i lågspänningsställverk K 3.2.2
Brytare dimensioneras för att kunna bryta kortslutningsströmmen. Symboler för brytare, lastbrytare och lastfrånskiljning förekommer i figur 2. Brytare skall klara inkoppling av stötström [22].
Lastbrytare skall klara att sluta och bryta normal belastnings ström [12] och ofta även en förhöjd
belastningsström kan uppstå t.ex. vid motorstart.
Lastfrånskiljare, figur 2, är en kombination av lastbrytare och frånskiljare som klarar att bryta normal
belastningsström men inte kortslutningsström, den kompletteras ofta med högeffektsäkring för bortkoppling av kortslutningsströmmar.
5
Figur 2. Symboler för brytare, lastbrytare och lastfrånskiljare
Säkringsfrånskiljare, illustrerad i figur 3, innebär frånskiljning med säkring, då ofta knivsäkring. Säkringslastbrytare, vars symbol återfinns i figur 3, klarar att bryta belastningsström och i vissa fall
även kortslutningsström beroende på produkt, men saknar frånskiljningsfunktion. Frånskiljning av
kontaktytor i spänningslöst läge symboliseras av sista symbolen i figur 3.
Figur 3. Säkringsfrånskiljare, säkringslastbrytare och frånskiljarsymbol.
3.3 Val mellan säkring och säkringsfri teknik
Som skydd för kablar gäller det först och främst att välja mellan säkringar eller säkringsfri teknik som effektbrytare för lågspänning.
Ur personsäkerhetsaspekt utgör byte av knivsäkring en viss risk för person och miljö [2]. Personsäkerheten ökar vid användning av moderna säkringshållare. Säkringar måste bytas efter
överlast för att fungera som fullgott överströmsskydd. Effektbrytare är lättare att återställa efter
utlösning på grund av kortslutning men kräver service vid varje sådant tillfälle [17]. Synligt brytställe
erhålls genom att ta ut säkringen eller för effektbrytare genom att välja plug-in, borttagbara eller kassettmonterade brytare [9]. Plug-in system ger ett synligt brytställe då brytaren tas ur sockeln, vilket
endast kan ske i strömlöst läge [24]. Krav på synligt brytställe vid arbete på anläggning finns enligt SS
436 40 00 [19] avsnitt 536.3.2 där synligt luftgap mellan kontakter krävs. Alternativ till synligt luftgap är tydlig och varaktig markering av frånläget, effektbrytaren måste då ha en godkänd sådan funktion
och markering. En skillnad gällande säkerhet är risken för enfasigt säkringsbrott vid enfasigt fel som
föreligger vid användning av säkringsteknik. Allpolig utlösning vid enfasfel fås med hjälp av
effektbrytare och ger därmed lägre brandrisk [4].
Säkringslös teknik i form av MCCB ger fler inställningsmöjligheter för överlastskydd och
kortslutningsskydd, med eller utan tidsfördröjning [5]. Utlösning kan ske snabbare och vid lägre
felströmmar med MCCB jämfört med säkring. Säkringar ger ett sämre överlastskydd eftersom de inte går att ställa in exakt med avseende på ström och tid, vilket är möjligt med effektbrytare. Att uppfylla
frånkopplingstider enligt gällande regelverk SS 436 40 00 [19] är inte något problem med någon av
teknikerna [7].
Enligt manual från tillverkare [24] så krävs omfattande underhåll av effektbrytare. Dels krävs service i
samband med och strax efter installation, sedan vartannat år tom år 5 och därefter varje år. 10 år efter
installation rekommenderar tillverkaren underhåll varje månad. Underhållet måste skötas av utbildad
personal och innefattar bl.a. funktionstester och resistansmätningar [24]. Kostnad för säkringslastbrytarna är 50-70% av kostnaden för effektbrytare av MCCB typ [9] exklusive
servicekostnader.
6
3.4 Kortslutningsberäkningar
Symmetrisk 3-fasig kortslutning 3.4.1
3-fasig kortslutningsström fås vid stum 3-fasig kortslutning och är den högsta möjliga strömmen i
anläggningen och är termiskt dimensionerande för ställverket [8]. Den maximala effekten från
elleverantör i matningspunkt används i beräkningarna.
𝐼𝑘3 =Sk3
√3 Un (1)
𝐼𝑘3 =Un
√3 Z =
Uf
Z (2)
𝑆𝑘3 = Un
2
𝑍 (3)
För transformator gäller
𝑍 = uk U2
Sn (4)
𝑆𝑘3= Sn
uk (5)
Stötström 3.4.2
Stötströmmen 𝐼𝑠 är den högsta momentana ström som kortslutningsströmmen kan anta under insvängningsförloppet. Den kan vara dubbelt så stor som kortslutningsströmmen och orsakar stora
mekaniska krafter pga. ökat magnetfält runt ledarna [8]. Stötströmmen, som är ett toppvärde, beräknas
via en faktor på 1,5 - 2,2 multiplicerat med 𝐼𝑘3 beroende på storleken av 𝐼𝑘3 enligt IEC 947-2 tabell II som återfinns i avsnitt 7.3 i SS 424 14 02 [22].
4 Metod
4.1 Dokumentation
Dokumentation av SSABs interna nät och matningen från Domnarvets ställverk skedde via studier av
ritningar i kombination med besök på plats för uppritning av förenklade enlinjescheman och beskrivning i text. Detta för att beskriva aktuellt driftläge vid genomförande av projektet eftersom
omläggning av driften sker vid t.ex. underhåll och ombyggnad av elnätet kan komma att ske i
framtiden. För definition av låg-, mellan- och högspänning har SS EN 50160 [20] använts, där gränsen för mellanspänning är 1-36 kV.
För att kunna göra ett underlag för byte av lågspänningsställverk K måste befintligt ställverk och laster
först dokumenteras. Vid förstudiens start fanns viss dokumentation över fördelning K i form av
ritningar gjorda för hand från 1965, se figur 17 i bilaga A. Senare påbyggda fack 01, längst bort i figur 6, och påbyggda fack mitt emot S1.F16-18, figur 8, saknade helt dokumentation. Fotografering och
undersökning på plats gjordes för att se vilka fack och grupper som var inkopplade och i drift och
7
vilka som var frånslagna och inte användes, samt för verifiering av att märkning, skyltning och skydd
stämde överens med verkligheten. Intervju med anställda på arbetsplatsen [14] var en ytterligare
metod. Ett enlinjeschema ritades upp med hjälp av AutoCAD med aktuell dokumentation över hela K inklusive påbyggda fack och grupper se figur 10. Befintligt och nytt ställverk dokumenterades även
via skåpslayout för planering och beställning se figurerna 9, 15 och 16.
4.2 Mätning av lastströmmar För att dokumentera lasternas strömförbrukning gjordes strömmätningar på samtliga inkopplade
grupper i fack S1.F16- S1.F18 och i fack 01, vilka återfinns i figurerna 6, 9, 10. Mätningar i
ursprungliga delen av fördelning K, se figurerna 6, 9 och 10, gjordes inte då säkerhetsrisker förelåg som t.ex. spänningsförande delar i fack/kabelskåp. Strömmätningar på lasterna enligt tabell 1 gjordes
under ett minimum av ett dygn för att sedan registrera det högsta förekommande RMS-värdet. Långa
mätingar krävs bland annat pga. att flertalet laster är intermittenta, som t.ex. traverserna. Genom
mätningar över minst ett dygn per last bör man ha fått med de flesta olika förekommande lyft- och viktkombinationerna som kan förekomma bland olika laster som t.ex. traverser.
Mätinstrumentet som användes var Fluke 435 II med Rogowski spole [27]. Mätinstrumentet Fluke 435 II har flera avancerade energi- och elkvalitetsanalyseringsmöjligheter. Under denna mätning användes
dock enbart strömmätning. En stor fördel var långtidsanalysen vilken gjorde det möjligt att mäta
kontinuerligt under en längre tid. Inställningar gjordes för att spara 1 sekunds, (50 perioders) RMS-värden. För att mäta lasternas strömmar utan att behöva bryta kretsen, vilket inte var möjligt då
produktionen ständigt är i gång, så gjordes mätningarna med Rogowski spolar. Rogowski spole är ett
specialfall av strömtransformator där själva spolen lindas kring ledaren där strömmen avses att mätas.
När spolarna placeras runt en ledare med växelström induceras en spänning i spolen, spänningen integreras via förstärkare för att få fram strömvärdet [27].
Resultat av strömmätningarna återfinns under resultat i tabell 1 där högsta RMS-värdet presenteras. För 6 av belastningarna, traverser och slipmaskiner uppstod felaktiga mätvärden, även kallat
uteliggare. Dessa mätningar filtrerades i Excel och uteliggarna togs bort från mätningarna innan högsta
RMS-värdet registrerades.
4.3 Beräkningar
För beräkning av den mekaniskt och termiskt dimensionerande trefasiga kortslutningsströmmen beräknades först kabelimpedanser. Datablad för kablar letades fram i arkiv på SSAB. Kabellängder
beräknades utifrån SSABs interna webbkarta med mätfunktion.
Den trefasiga kortslutningsströmmen beräknades utefter sämsta läge, d.v.s. det driftläge som gav störst
kortslutningseffekt. Det är också detta kopplingsläge som är det normala, i övriga driftfall blir
kabelvägen längre och kortslutningsströmmen lägre. Delkortslutningseffektsmetoden [8] användes då denna underlättade verifiering via beräkningsprogram. Impedansvinklar har inte tagits hänsyn till.
Angivna data i matningspunkten i DOS är från Ellevio uppgivna till kortslutningsimpedans 4,628 Ω
och maximal kortslutningseffekt 4357 MVA.
Verifiering av beräkningar 4.3.1
För kontroll och verifikation av de manuella kortslutningsberäkningarna användes dataprogrammet
NETKOLL [7] som är ett program för anläggningsdimensionering på hög- till lågspänningsnivå. Data för kablar, brytare och transformatorer från ABB finns i programmet, som följer gällande standarder.
Programmet kan även användas för beräkning av bland annat frånkopplingstider och selektivitet.
Dessa funktioner har inte använts i detta arbete så utskrift av dessa får bortses ifrån. Den 3-fasiga
kortslutningen beräknas som stum kortslutning, spänningen vid felstället antas lika med noll, vid
8
ledningstemperatur 20°C. I matningspunkten i Domnarvets ställverk, DOS, matas den trefasiga
kortslutningseffekten från leverantören, i detta fall Ellevio, in.
Transformatorer lades in med tillgängligt märkdata såsom märkspänning, märkeffekt, kopplingsart,
och kortslutningsspänning. Beteckningen Pb står för belastningsförluster och P0 för tomgångsförluster,
dessa sattes till värden av NETKOLL enligt tabell med data från ABBs standardtransformatorer. Beteckningen U0 är ett referensvärde för spänningsfall i efterföljande knutpunkter och sätts
automatiskt till nedsidans märkspänning. För ledningar anges material, areor, längd och antal
parallella ledare. Beräkningsresultat från NETKOLL återfinns i bilagorna D och E.
För ytterligare verifiering på lågspänningsnivå användes även programvaran EL-VIS som enligt
tillverkaren [6] är ett av Sveriges mest använda program för kabeldimensionering och utför
beräkningarna enligt Svensk standard. Eftersom EL-VIS är ett program för beräkning på lågspänningsnivå så togs värden från manuella beräkningen och matades in i anslutningspunkten. EL-
VIS hade en maxnivå på 6 parallella kablar, så därför användes 6 st parallella 240 mm2 kablar istället
för 8 st parallella 185mm2. Detta gav en skillnad i total area på mindre än 3%.
4.4 Omfördelning av laster på transformatorer
För omfördelning av laster på transformatorer utgicks främst ifrån intervju med anställda på SSAB Borlänge [14]. Placering av transformatorer sågs över på plats genom fysiska besök och nytt förslag på
placering togs fram efter uppmätning av ledigt utrymme i ställverkslokal.
4.5 Omplacering och utbyte av transformatorer
I samband med omplacering av transformatorer på grund av dåligt klimat vid nuvarande placering skall dessa bytas ut till nya. Vid dimensioneringsberäkning på transformator som behövs i nya
ställverket användes kontinuerlig effektmätning från loggsystem till T405, se bilaga B. Den maximal
aktiva effekten under 2017 var registrerad till 624 kW och medeleffekten till 338 kW enligt bilaga B.
Vid dimensioneringsberäkning av skenbar effekt, 𝑆𝑛 , används maxeffekt och cosφ sätts till 0,8.
4.6 Val av ställverk
För val av ställverk med avseende på skensystemets kortslutningshållfasthet, jordningssystem, skydd, elkopplare och riskvärdering har handbok från Ställverksleverantör [9] och Skogsindustriernas teknik AB SSG 4151 [18] använts i första hand. Beräkningar och behovsundersökning via intervju [14] var
ytterligare metoder som användes i kombination med studiebesök hos ställverkstillverkare [10].
4.7 Skåpslayout
Ställverksfack finns i några olika storlekar beroende på utrustning och placering av skenorna. Vid
planering av skåp till nya ställverket användes måttangivelser för olika skåpmoduler från [9]. Modulerna M är 192 mm. Bredd och höjd för olika komponenter som t.ex. effektbrytare anges i
storlek 2𝑀 ∙ 1𝑀. Även djup specificeras i M. Storleken på modulen M varierar något mellan olika
leverantörer.
4.8 Riskvärdering
En riskvärdering gjordes av befintligt ställverk enligt mall från leverantör [9]. Värderingen är uppbyggd av 8 olika delar med 1-9 punkter per del, se bilaga F a och F b. Värderingen ger
minuspoäng vid hög risk, som t.ex. utgående grupper som saknar synligt brytställe ger -5 p. Vid
summering av poängen fås en värderingssumma som kan tjäna som vägledning när ställverket skall bytas ut. Mer än 35 minuspoäng betyder att ställverket skall vara utbytt inom 5 år [9].
9
5 Resultat
5.1 Dokumentation
Avsnitt 5.1.1 och underliggande avsnitt utgår ifrån figur 4 och figur 5 som beskriver aktuellt
kopplingsläge vid tidpunkt för uppdraget. Enligt figuren finns alternativa matningar till mellanspänningsfördelning K som kan bli aktuella vid reparationer och service, i detta projekt
behandlas dock normalt kopplingsläge i text och figurer. Dokumentation av laster och transformatorer
behandlas i avsnitt 5.4, 5.5 och 5.6.
Dokumentation av SSABs elnät på hög- och mellanspänningsnivå 5.1.1
Figur 4. Översikt av Ellevios ställverk på högspänningsnivå samt matningar till SSABs högspänningsställverk
DJH och DJV (blå text). Ofylld fyrkant avser öppen brytare, romber avser frånskiljare.
5.1.1.1 Domnarvets ställverk
Ellevios 130 kV ställverk med nominell spänning 142 kV utanför området har en A och en B-skena.
Till samlingsskenorna kommer 3 inkommande luftledningar, en från Repbäckens ställverk, en från
Bullerforsens kraftstation och en från Långhags kraftstation samt en kabel från Repbäcken, se figur 4.
Från ställverket, även kallat DOS för Domnarvets ställverk, går 3 matningar till SSAB. Två av matningarna, DJH och DJV går till utomhusställverk för högspänning, figur 4 och figur 5. DJH är
ansluten till både A och B-skenan medan DJV endast är ansluten till A-skenan. Den tredje matningen
DJÖ går till östra sidan och är ansluten till DOS B-skena. Manövrering av matningarna DJV, DJH och DJÖ sker av Ellevio på Domnarvets ställverk via kombinerad brytare och frånskiljare med SF6 som
släckmedium.
10
Figur 5. Översikt av SSABs nät på hög- och mellanspänningsnivå. Ofylld fyrkant avser öppen brytare.
5.1.1.2 DJH, norra sidan, Varmvals
Inmatning till DJH-ställverket, grönt i figur 5, sker via kabel från Ellevio. De 2 huvudtransformatorerna T21 och T22 transformerar ned spänningen från 142 till 10,5 kV. T22 matar
större delen av mellanspänningsfördelning Y, blå i figur 4, som försörjer Färdigverkens valsning med
energi och T21 matar del av fördelning H, gul i figur 5, samt en mindre del av Y och förser valsparet benämnt förparet med elkraft. Transformatorerna är oljetransformatorer med märkeffekt 63 MVA. Vid
behov som t.ex. underhåll på T21 eller T22, kan matning till hela Y och H ske via en av
transformatorerna. Det ligger 6 stycken ställverk på mellanspänningsnivå under högspänningsställverket DJH i normalt kopplingsläge.
5.1.1.3 DJV, västra sidan, Kallvals
DJV ställverket är anslutet till DOS A skena medan DJH är ansluten till både A- och B-skenan. Via
kabelförbindelse, grön i figur 5, mellan dessa två högspänningsställverk möjliggörs strömförsörjning
även vid bortfall av någon av de två matningarna från Ellevio eller bortfall av A- eller B-skenan på Domnarvets ställverk. Vid DJV och DJH-ställverken finns enbart frånskiljare.
Huvudtransformatorerna T51 och T52 med märkspänning 145/10,5 kV transformerar ned spänningen
till mellanspänningsnivå och matar var sin del av fördelning V, rosa respektive ljusblå i figur 5. T51 har en märkeffekt på 63 MVA och T52 är på 52 MVA, båda är oljetransformatorer.
Vid behov kan T51 och T52, var för sig via omkoppling med hjälp av vakuumbrytare med
frånskiljarfunktion, även kallad kassettbrytare, mata hela fördelning V. Från fördelning V går matning till ytterligare 6 st 10,5 kV ställverk. Dessa står för allmän kraft till kallvalsverkens område, elkraft till
betsträcka 2-3, kontinuerliga glödgningslinjen samt delar av varmvalsverken. Delen av fördelning V
som matas via T52 kraftförsörjer tandemverkets huvudmotorer. Under fördelning V ligger mellanspänningsställverk K, figur 5, och under detta ligger lågspänningsställverk K som denna
förstudie behandlar. Alternativa matningar till K kan ske via DJH och DJÖ enligt bruna och blå linjer
längst ned i figur 5 via H.
11
5.1.1.4 DJÖ, östra sidan, tidigare beläggningslinjer
Matning DJÖ från Ellevio går till östra sidan direkt till huvudtransformator T41, 145/10,5 kV, 40
kVA, oljetransformator och sedan vidare till 10,5 kV fördelning Ö, bruna linjer och symboler i figur 4.
Från inomhusställverket Ö matas 4 st 10,5 kV fördelningar på östra sidan. Beläggning vid färg- och galvningslinjerna på östra sidan matas inte längre då produktionen flyttat till Finland, kraftmatningen
är därför begränsad till allmän kraft på östra sidan samt reningsverket på norra sidan. Fördelning M,
brun i figur 4, är förbunden via kabel med 10,5 kV ställverken Z och B, brun respektive rosa i figur 4, för alternativ matning av västra och norra sidan. Fördelning Ö har även en reservmatning benämnd
DNA från Fortums 10,5 kV ställverk.
SSABs totala mängd mellanspänningsställverk, 10,5 kV, uppgår till 16 st och mängden
lågspänningsställverk är ca 320 st. För säkerhetskretsar i dessa finns ca 30 st 110 V
likspänningsanläggningar. Antalet 10 kV transformatorer är 151 st i drift, utav dessa är ca 70 % från 1982 eller tidigare, den äldsta är från 1949. Totala längden 10,5 kV kabel i kulvert och mark är ca 53
mil.
Beskrivning av lågspänningsställverk K 5.1.2
Ställverksutrymme K inrymmer både mellan- och lågspänningsställverk K. Lågspänningsfördelning
K, som behandlas i denna förstudie, se figurerna 6, 8, 9 och 10, är uppsatt på 50-talet. Stålverket har
sedan dess genomgått en hel del utveckling bland annat med avseende på laster och effektuttag men även nedläggning av linje för tillverkning av bilplåt/ karosseri på 70-talet. Lågspänningsställverket K,
525 V, matas från mellanspänningsställverk K, 10,5 kV, via torrtransformator T405 med reserv T406,
märkeffekt 2 MVA, kopplingsart Dyn11 från 1979. Dessa transformatorer syns i figurer 7 och 14. I
ursprungliga delen av fördelning K, se figur 6, sitter frånskiljare i serie med strömtransformator och lastbrytare enligt figur 10.
Figur 6. Lågspänningsställverk K. Längs bort i bild anas påbyggt fack 01.
12
Figur 7. Förenklat enlinjeschema från DOS till LSP ställverk K.
På fördelning K finns 3 st påbyggda fack som matas från fack K 8, de benämns S1.F16 - S1.F18, figur
6, 8, 9, 10. Till dessa fack är laster som t.ex. traverser och slipmaskiner för valsslipning kopplade. 10
av de 11 inkopplade grupperna är kopplade till säkringsfrånskiljare bestående av knivsäkring 125-500 A i serie med brytare. Till lasten Slipmaskin Pomini 3, i fack S1.F18, är en effektbrytare, MCCB
modell SACE S6N från ABB kopplad. Den har 630 A märkström och 690 V märkspänning,
kortslutningsström är 20 kA. Ytterligare en utbyggnad finns i form av ett extra fack placerat före fack 1, detta benämns fack 01, vilket syns i figurerna 6, 9 och 10. Fack 01 innehåller 4 inkopplade grupper
försedda med säkringslastbrytare, se figur 10T.
Fack 13 i figur 8 visar typisk interiör i fack 1-17 i den ursprungliga delen av ställverket. Högst upp i bild syns frånskiljare sedan brytkontakter med släckkammare och nedanför dessa till- och
frånslagsmekanism samt längst ned inställning av överströmsskydd.
13
Figur 8. Till vänster återfinns påbyggd del av lågspänningsställverk K bestående av inkommande fack samt fack
S1.F16 - S1.F18. Till höger bild av interiör fack 13.
Figur 9. Skiss, skåpslayout lågspänningsställverk K, fack 01-17 samt fack S1.F16-18, mått i cm.
15
5.2 Mätdata lastströmmar
Nedan i tabell 2 följer en sammanställning av mätresultat för 24h strömmätningarna i tabellform. Mätvärden togs som högsta RMS-värdet. Lasterna återfinns i enlinjeschema figur 10. Strömmar inom
parentes avser storlek på gruppsäkring.
Tabell 1. Strömmätning på laster i LSP fördelning K.
Last med befintlig säkringsstorlek Uppmätt ström
Fack S1.F16
Matning av traverslinje tandemhallen (500A) 380A
Matn. 525V central B1 Hall 8 pelare N 11 (150A) 20 A
Valsslipmaskin Pomini 2 (250A) 70 A
Matn. 525V central B1 Hall 3 pelare C 20 Byggn 415 (160 A) 140 A
Matn. 525V central C 6 Oljekällare Tandem (125 A) 20 A
Okänd Last (63A) 25 A
Fack S1.F17
Travers 375 Hall 7 Säkr. (400 A) 280 A
Travers 371 Hall 4 Säkr. (400 A) 130 A
Matn. Kc slipvätskerening Hall 6 vid Dörr Förd K Säkr. (80A) 55 A
Valsautomat kran 510 Hall 6 Säkr.(125A) 45 A
Fack S1.F18
Matn. Slipmaskin Pomini 3 Säkr. (650 A) 75 A
Fack 01
Evakueringsfläkt för ställverksutrymmen Tandem (200 A) 1 A (ej i drift)
Central under slipmaskin (200 A) 35 A
Matning Glustina 1 Säkr (250 A) 65 A
.
16
Figur 11. Exempel på strömmätning av intermittent last. Del av mätning på Valsautomat kran 510 och sedan flytt
av mätare till Slipvätskerening som är en mindre intermittent last. Röd kurva visar högsta RMS-värde, svart
kurva genomsnittligt RMS-värde. Skala är horisontellt 1 timme per kolumn och vertikalt 40 A per rad.
Total lastström 5.2.1
Det finns även ett loggsystem för mätning av effekt vid transformator T405 och T406, se bilaga B.
Loggsystemet visar medel effekt 2017 på 338 kW och maxeffekt på 625 kW. Vid cosφ = 0,8
motsvarar detta 805 resp. 1488 A som total lastström för samtliga laster på lågspänningsfördelning K
5.3 Beräkningar
Vid beräkning av 𝐼𝑘3 användes data från figur 12 som är en skiss från Domnarvets ställverk till
lågspänningsställverk K. Figuren visar driftläge med befintlig och föreslagen transformatorplacering.
Figur 12. Skiss från Domnarvets ställverk till lågspänningsställverk K, befintlig lösning till vänster samt
föreslagen placering av transformator till höger, då utan kablarna K3 och K4.
17
Beräkning av kabelimpedanser 5.3.1
Kapacitiva reaktanser försummas. För kabel K1 användes driftimpedans vid 20°C och symmetrisk last
för AKKJ ur tabell från SS 4241402 [22] eftersom datablad för denna kabel inte fanns tillgängligt. Kabeldata för övriga kablar hämtades från SELGA [16] där högsta tillåtna resistans och induktans
användes för pappersisolerad kopparkabel.
Induktiva reaktansen för kabel beräknas enligt
𝑋𝐿 = 𝜔 ∙ 𝐿 ∙ 𝑙 (6)
Och impedans för kabelförband beräknas enligt
𝑍 = √𝑅2 + 𝑋𝐿
2
𝑛 (7)
där 𝑛 betecknar antalet parallella kablar
Tabell 2. Kabeldata Kabel A
(mm2)
R (mΩ/m)
L (mH/km)
XL
(mΩ/m) l (m) XL
(mΩ) n Z (Ω)
K1 300 0,1 0,073 1100 80,30 1 0,136
K2 95 0,193 0,31 0,09739 250 24,35 4 0,0135
K3 95 0,193 0,31 0,09739 125 12,17 1 0,0270
K4 185 0,0991 0,074 165 12,21 8 0,00255
Beräkning av 𝑰𝒌𝟑 vid befintlig placering av transformator 5.3.2
Inmatningspunkt, Domnarvets ställverk
𝑆𝑘3𝐷𝑂𝑆 = 4357 MVA 𝑈𝑛 = 142 kV
𝐼𝑘3 = 𝑆𝑘3𝐷𝑂𝑆
√3 𝑈𝑛=
4357
√3∙142= 𝟏𝟕, 𝟕𝟐 𝐤𝐕 (8)
Kabel K1
𝑆𝑘3𝐾1 = 𝑈𝑛
2
𝑍=
1420002
0,136= 148265 MVA (9)
HSP Fördelning DJV
𝑆𝑘3𝐷𝐽𝑉 = 𝑆𝑘3𝐷𝑂𝑆 ∙ 𝑆𝑘3𝐾1
𝑆𝑘3𝐷𝑂𝑆 + 𝑆𝑘3𝐾1=
148265 ∙ 4357
148265 + 4357= 4233 MVA (10)
𝐼𝑘3 = 𝑆𝑘3𝐷𝐽𝑉
√3 𝑈𝑛=
4233
√3 ∙ 142= 𝟏𝟕, 𝟐𝟏 𝐤𝐀 (11)
18
Transformator T51
𝑆𝑘3𝑇51 = 𝑆𝑛
𝑢𝑘=
63
0,085= 741,2 MVA (12)
𝑈𝑠𝑒𝑘 = 142 ∙ 11
145= 10,772 kV (13)
MSP Fördelning V
𝑆𝑘3𝑉 =𝑆𝑘3𝐷𝐽𝑉 ∙ 𝑆𝑘3𝑇51
𝑆𝑘3𝐷𝐽𝑉 + 𝑆𝑘3𝑇51=
4233 ∙ 741,2
4233 + 741,2= 630,8 MVA (14)
𝐼𝑘3 = 𝑆𝑘3
√3 𝑈𝑠𝑒𝑘=
630,8
√3 ∙ 10,772= 𝟑𝟑, 𝟖𝟏 𝐤𝐀 (15)
Kabel K2
𝑆𝑘3𝐾2 = 𝑈𝑠𝑒𝑘
2
𝑍=
107722
0,0135= 8595 MVA (16)
MSP Fördelning K
𝑆𝑘3𝐾 = 𝑆𝑘3𝑉 ∙ 𝑆𝑘3𝐾2
𝑆𝑘3𝑉 + 𝑆𝑘3𝐾2=
630,8 ∙ 8595
630,8 + 8595= 587,7 MVA (17)
𝐼𝑘3 = 𝑆𝑘3
√3 𝑈=
587,7
√3 ∙ 10,772= 𝟑𝟏, 𝟓𝟎 𝐤𝐀 (18)
Kabel K3
𝑆𝑘3𝐾3 = 𝑈𝑛
2
𝑍=
107722
0,0270= 4298 MVA (19)
Punkt Före T405
𝑆𝑘3𝐹𝑇405 =𝑆𝑘3𝐾 ∙ 𝑆𝑘3𝐾3
𝑆𝑘3𝐾 + 𝑆𝑘3𝐾3=
587,7 ∙ 4298
587,7 + 4298= 517,0 MVA (20)
𝐼𝑘3 = 𝑆𝑘3
√3 𝑈=
517,0
√3 ∙ 10,772= 𝟐𝟕, 𝟕𝟏 𝐤𝐀 (21)
Transformator T405
𝑆𝑘3𝑇405 = 𝑆𝑛
𝑢𝑘=
2
0,063= 31,75 MVA (22)
Punkt Efter T405
𝑆𝑘3𝐸𝑇405 =𝑆𝑘3𝐹𝑇405 ∙ 𝑆𝑘𝑇405
𝑆𝑘3𝐹𝑇405 + 𝑆𝑘𝑇405=
517,0 ∙ 31,75
517,0 + 31,75= 29,91 MVA (23)
19
𝑈𝑠𝑒𝑘 = 0,525 kV inställt via lindningskopplare
𝐼𝑘3 =𝑆𝑘3
√3 𝑈𝑠𝑒𝑘 =
29,91
√3 ∙ 0,525= 𝟑𝟐, 𝟖𝟗 𝐤𝐀 (24)
Kabel K4
𝑆𝑘3𝐾4 =𝑈𝑛
2
𝑍=
5252
0,00255= 108,1 MVA (25)
LSP Fördelning K
𝑆𝑘3𝐿𝑆𝑃𝐾 =𝑆𝑘𝐸𝑇405 ∙ 𝑆𝑘3𝐾4
𝑆𝑘𝐸𝑇405 + 𝑆𝑘3𝐾4=
29,91 ∙ 108,1
29,91 + 108,1= 23,43 MVA (26)
𝐼𝑘3 =Sk3
√3 U=
23,43
√3 ∙ 0,525= 𝟐𝟓, 𝟕𝟕 𝐤𝐀 (27)
Vid befintlig transformator placering enligt vänstra delen i figur 12 blir 𝑰𝒌𝟑 𝟐𝟓, 𝟕𝟕 𝐤𝐀. Resultatet
återfinns i tabell 3.
Beräkning av 𝑰𝒌𝟑 vid föreslagen placering av transformator 5.3.3
Vid beräkning av 𝐼𝑘3 vid föreslagen transformatorplacering är beräkningarna identiska till och med mellanspänningsfördelning K, se figur 12.
MSP Fördelning K
Från ekvation 17 erhålls 𝑆𝑘3 på 587,7 MVA
Transformator T405
Från ekvation 22 erhålls 𝑆𝑘3 på 31,75 MVA
LSP fördelning K, direkt efter T405
𝑆𝑘3 =𝑆𝑘𝐾3 ∙ 𝑆𝑘𝑇405
𝑆𝑘𝐾3 + 𝑆𝑘𝑇405=
587,7 ∙ 31,75
587,7 + 31,75= 30,12 MVA (28)
𝐼𝑘3 =Sk3
√3 U =
30,12
√3∗0,525= 𝟑𝟑, 𝟏𝟐 𝐤𝐀 (29)
Vid föreslagen transformatorplacering enligt högra delen i figur 12 blir 𝑰𝒌𝟑 𝟑𝟑, 𝟏𝟐 𝐤𝐀. Resultatet återfinns i tabell 3.
20
5.3.3.1 Verifiering av beräkningar
Verifiering av manuella beräkningar av den trefasiga kortslutningsströmmen skedde med hjälp av dataprogrammen NETKOLL [7] och EL-VIS [6]. Resultaten återfinns för NETKOLL i bilaga C för
beräkning vid befintlig transformatorplacering, samt i bilaga D för beräkning vid föreslagen
transformatorplacering. För EL-VIS beräkningar återfinns exempel för beräkning av trefasig
kortslutningsström i bilaga E. Sammanställning av resultaten återfinns i tabell 3.
Sammanställning av beräkningsresultat för 𝑰𝒌𝟑 5.3.4
Tabell 3. Beräkningsresultat 𝐼𝑘3 efter transformator T405 vid lågspänningsställverk K med nuvarande och
föreslagen transformatorplacering enligt figur 12.
Metod för
Kortslutningsberäkningar
Nuvarande Transformatorplacering
Föreslagen Transformatorplacering
Manuell 25,77 kA 33,12 kA
NETKOLL 27,58 kA 32,34 kA
EL-VIS 26,09 kA 32,89 kA
5.4 Omfördelning av laster på transformatorer
I dagsläget är T405 i drift medan T406 är reservtransformator, de går i växelvis i drift och som reserv
för att belastningen och slitaget av dem skall bli så jämn som möjligt. SSAB har uttryckt en önskan
om omfördelning av lasterna på olika transformatorer i samband med byte av ställverk. Som resultat
av dokumentation av lasterna via intervju med anställda [14] framkom att man har problem med störningar framför allt då traverserna tappar en plåtrulle eller vid liknande extrem belastning. Dessa
extremfall ger kraftiga mekaniska påkänningar som gör att traversens strömavtagare kortvarigt släpper
från ledningarna så att spänningsvariationer uppstår. Anslutna till samma transformator finns valsslipmaskiner som är känsliga för störningar. En vals tar ca 6-8 timmar att slipa på grund av den
höga precision som krävs. En störning kan göra så att hela arbetet förstörs och måste göras om helt.
Genom att kartlägga dessa laster skulle det vara möjligt att vid beställning av nytt ställverk även göra en omfördelning av lasterna på de båda transformatorerna, T405 och T406. De känsligare lasterna som
valsslipmaskiner läggs på transformator T406 och övriga laster, inklusive traverser, läggs på T405
enligt figur 13.
22
Figur 14. Befintliga transformatorbås, T406 och T405.
5.5 Omplacering av transformatorer
Dokumenteringsfasens fysiska besök på plats visade att transformatorerna T405 och T406, figur 14, är placerade i transformatorbås i en produktionshall. I denna produktionshall finns betlinjen där betsyra
används för att beta plåten. Betsyran är frätande och orsakar korrosion på transformatorerna [14]. Ett annat problem med den befintliga transformatorplaceringen är damm från lokalen som letar sig in till
transformatorerna via ventilationsgaller i transformatorbåset.
I ställverksrum K finns gott om utrymme, dels för den nya lågspänningsfördelningen K men även för transformatorerna. Miljön är avsevärt mindre nedsmutsad och dammig. För en bättre
transformatormiljö föreslås en omplacering av transformatorerna in till lågspänningsfördelning K.
Som positiv bieffekt fås att kabellängderna blir närmare 300 m kortare, vilket gör att kortslutningseffekten i punkt K lågspänning ökar något. Enligt figur 9 och 16 är längden av det lediga
utrymmet 19,63 m för det nya lågspänningsställverket och transformatorerna. Efter att det gamla
lågspänningsställverket rivits kommer ytterligare utrymme att bli ledigt för eventuell utbyggnad av
flera fack. Då transformatorerna placeras bredvid varandra kan brandvägg mellan dem komma att bli aktuell.
5.6 Nya transformatorer
Transformator T405 och T406 är från 1979. I samband med utbyte av lågspänningsställverket och flytt av transformatorer beslutade elkraftansvarig på SSAB att byta ut dessa till nya transformatorer. Transformatorerna är slitna av ålder och den korrosiva och dammiga miljön. Även om de inte lastas
hårt i dagsläget har belastningen under tidigare år varit större. Det är inte lönsamt att renovera dessa
[14] på grund av högt slitage och hög ålder.
Även de nya transformatorerna bör vara torrtransformatorer då de kommer att placeras i ställverk K som ligger långt inne i produktionslokalen, figur 16. För oljetransformatorer föreligger bl.a. krav på
placering mot yttervägg i brandcell, släckutrustning samt krav på oljegrop [9] vilket inte är möjligt i
ställverk K. Kylning med hjälp av olja som i oljetransformatorer var inte nödvändig vid tidigare placering i produktionslinjen där temperaturen är högre på grund av värmeutvecklingen i
produktionen. Därför är inte den extra kylningen som olja ger nödvändig vid föreslagen placering.
Vid den nya uppdelningen av laster på olika transformatorer är det ändå nödvändigt att hela ställverket
kan matas från en transformator vid service eller reparation på den andra. Vid beräkning av storleken
på transformator användes enligt avsnitt 4.5 och bilaga B 624 kW och 𝑐𝑜𝑠𝜑 = 0,8.
𝑆𝑛 =𝑃
𝑐𝑜𝑠𝜑 =
624
0,8= 𝟕𝟖𝟎 𝒌𝑽𝑨 (31)
23
För att få marginal är 1000 kVA en lagom storlek i nuvarande driftläge. Kallvalsområdet befinner sig
dock i ett mycket expansivt läge med flertalet ombyggnationer på gång vilket gör att storleken föreslås
ökas ytterligare. I SSABs nät finns flera transformatorer av storleken 2 MVA och företaget försöker hålla nere antalet olika transformatorstorlekar för att kunna skifta transformatorer vid reparationer och
liknande och inte behöva ha ett för stort lager av äldre men fungerande transformatorer. Förslaget blir
därför att storlek 2 MVA väljs på de nya transformatorerna. Då transformatorerna skall placeras i ställverksutrymme krävs kapsling IP2X (12,5 mm petskydd) för personsäkerhet [13]. Mått på
transformatorbåset, som placeras i ställverket är bredden 2400 mm, djupet 1550 mm och höjden 2500
mm [13]. Frågeställningar angående brandbelastning och brandskydd bör hanteras vid den nya
placeringen.
5.7 Val av Ställverk
Skensystemets kortslutningshållfasthet 5.7.1
Den framräknade trefasiga kortslutningsströmmen är 33 kA. Tillgängliga nivåer på skensystemets kortslutningshållfasthet är 30 kA, 50 kA, 80 kA och 100 kA [9]. Valet blir 50 kA då detta ger fullgod hållfasthet med god marginal, lägre nivå, 30 kA hade varit för klen. Driftspänning och skensystemets
märkström bestäms efter transformatordata till 525 V respektive 2200 A. Nollskena och
skyddsjordskena dimensioneras till halva respektive en fjärdedel av fasskenans area enligt
tillverkarens rekommendationer [9].
Stötströmmen som ställverket dimensioneras för beräknas som
𝐼𝑆 = 2,1 ∙ 50 = 105 kA (32)
enligt IEC 947-2 tabell II som återfinns i avsnitt 7.3 i SS 424 14 02 [22].
Jordningssystem 5.7.2
Jordningssystemet på SSAB är blandat med IT, TN-C och TN-S system. Det vill säga impedansjordat 4-ledarsystem utan nolledare med skyddsjord, 4-ledarsystem med kombinerad nolledare och
skyddsjord samt 5-ledarsystem med separat nolledare och skyddsjord. I lågspänningsfördelning K väljs TN-C system då lasterna är uteslutande trefaslaster och transformatorn är DYn-kopplad.
Säkringar vs. säkringsfri teknik 5.7.3
Valet av skydd är inte enkelt se avsnitt 3.1.5, utan bör ses över vid varje utbyte eller nyinstallation av
ställverk. Enligt en leverantör [9] av ställverk står MCCB för ca 80% av försäljningen jämfört med säkringsteknik. I denna förstudie gjordes i avsnitt 3.4 en litteraturstudie för val mellan säkring och
säkringsfri teknik. Med denna som bakgrund valdes strömbegränsande effektbrytare, MCCB, av
beställaren, som har egen underhållsavdelning som sköter brytarservice.
24
Huvudbrytare 5.7.4
Eftersom jordningssystem är valt till TN-C system måste huvudbrytaren vara 3-polig. Huvudbrytare av typ ACB, luftbrytare, avsnitt 3.2.1, dimensioneras med brytförmåga i relation till matande
transformators kortslutningsström med samma märkström som transformatorn. ACB-brytare har en
märkström på upp till 6300 A medan en MCCB har en märkström på upp till 3200 A [15], viket i detta fall skulle räcka, MCCB ligger dessutom lägre i pris jämfört med ACB-brytare [15]. Som
huvudbrytare väljs ACB av beställare eftersom det är standard för huvudbrytare på lågspänningsnivå
hos SSAB. Företaget har krav på att huvudbrytaren skall vara kassettmonterad, se avsnitt 5.5.5, för snabbare byte och service.
Enligt [9] och [14] finns följande 3 minimikrav på huvudbrytare som skall följas;
1) Frånskiljning skall kunna ske med stängd front.
2) Skyddet skall bestå av överlastskydd, även kallat långtidsutlösare, korttidsfördröjt överströmsskydd och momentant överströmsskydd för att skydda kablar. Den
korttidsfördröjda skyddsfunktionen innebär att en last med hög startström inte skall lösa ut
skyddet [25].
3) Huvudbrytaren skall klara att bryta den 3-fasiga kortslutningsströmmen som ställverket är
dimensionerat för, 50 kA i detta fall, på kortare tid än en sekund.
Sammankopplingsbrytare används för hopkoppling av ställverk. Eftersom ställverket som projekteras sektioneras, blir uppdelat på 2 st ställverk som matas av varsin transformator behövs en
sammankopplingsbrytare. Tillslag av denna brytare medför att hela lågspänningsfördelning K kan
matas från en transformator vid bortfall av någon av de två, se figur 13, fack 2 på övre och nedre
schemat. En ACB-brytare av samma typ som huvudbrytare väljs för att lätt kunna skifta dessa kassettmonterade brytare med varandra vid brytarservice.
Utgående grupper 5.7.5
Lågspänningsställverk finns i 2 grundalternativ; distributionsgrupper och motorgrupper [8].
Distributionsgrupper avser grupper som har till uppgift att distribuera el. Motorgrupper kallas ibland startkopplare och är elkopplare för start och stopp av motordrifter i kombination med överlastskydd
[26]. I detta fall är alla motorlaster som t.ex. traverser och slipmaskiner försedda med skydd samt start
och stopp i själva lasten, därför väljs inte utgående grupper till motorgrupper utan distributionsgrupper föreslås genomgående.
För distributionsgrupper finns ytterligare tre val;
Fast monterade grupper
Kassettmonterade utdragbara grupper
Borttagbara grupper
Den enklaste modellen är Fast monterade grupper, vilket i praktiken innebär att ställverket måste göras spänningslöst vid utbyte av grupp. Vid användning av plug-in-brytare kommer man dock runt detta
problem. Plug-in brytare fästs på en sockel och kan bytas ut då ställverkets övriga grupper är
spänningssatta [9].
25
Kassettmonterade grupper gör det möjligt att snabbt byta ut grupper med spänningssatt ställverk.
Borttagbara grupper är en enklare variant av Kassettmonterade grupper där grupper kan bytas i
spänningssatt läge, dock inte lika snabbt och enkelt som via kassett [3].
Då grupperna inte planeras att bytas ut ofta väljs ett ställverk med fast monterade utgående grupper av
plug-in typ så att byte går att utföra med spänning på samlingsskenan.
Skyddsklass 5.7.6
Standard SS EN 61439-2 [23] innefattar FORM som är en definition för olika skyddsklasser med avseende på skyddsseparation av spänningsförande delar i ställverk. I FORM 4A som är den näst
högsta klassningen definieras hur ett ställverk skall utformas på följande sätt ”Varje grupp skall ha ett
eget utrymme/delfält med egen frontlucka. Gruppens frontmanövervred skall spärra lucköppning då
gruppen är i tilläge. Efter frånmanöver och öppnad frontlucka skall ej finnas åtkomlig spänningsförande del inne i delfältet. Kabelrummet får ej innehålla anslutningsdelar för huvudkrets”
översatt till svenska och tolkat av [9].
Vid beställning av ställverk föreslås att lägst skyddsklass FORM 4A bör väljas enligt definition ovan.
Överspänningsskydd, Jordningskopplare, Ljusbågsvakt 5.7.7
Överspänningsskydd i form av ventilavledare kan användas även på lågspänningsnivå i fall då lasterna är känsliga och saknar skydd på lastsidan. I detta fall är det endast kablarna fram till lasten som
skyddas så överspänningsskydd kommer inte att behövas.
Jordningskopplare används för att jorda vid arbete på anläggningen. Genom att jorda minskas risken
för backspännig och inducerad spänning via kabelförband som annars kan uppstå trots att
anläggningen är frånkopplad.
För att säkra arbete på samlingsskenan och arbete i fack och grupper jordas samlingsskenan efter inkommande brytare i nya fördelningarna K enligt jordningskopplare i figur 13. Vid arbete eller
underhåll på transformatorn behöver även denna jordas, antingen via fast jordningskopplare eller
slackjordning, jordning via enskilda kablar. I figur 13 visas föreslagna jordningskopplare för transformatorerna. Jordningskopplare för ställverk på 50 kA nivå skall ha en slutförmåga på 60 kA
med märkkorttidsström för 1 sek på 50 kA [9].
Ljusbågsvakt för detektering av ljusbåge vid ev. kortslutning installeras i båda ställverken enligt SSABs säkerhetsrutiner. Optisk enhet installeras vid samlingsskenor och nedåtgående skenor i varje
fack. Ljusbågsvakten kopplas till inkommande brytare i lågspänningsställverken och
mellanspänningsbrytaren före transformatorerna [9] T405 och T406.
Mätutrustning 5.7.8
Mätutrustning för ställverks inkommande fack skall enligt SSABs krav bestå av spänningsmätning, strömmätning och energimätning. Sådan mätning finns i nuvarande ställverket, se figur 10 med
tillhörande texter ”V”, ”A” och ”kWh”. Dessutom finns i den ursprungliga delen ström och
energimätning på samtliga utgående fack. De påbyggda facken och grupperna saknar mätutrustning. SSAB arbetar kontinuerligt med energibesparingsaktiviteter, därför föreslås mätning av ström och
energi på samtliga utgående grupper i nya LSP fördelning K.
26
Skåpslayout 5.7.9
Vid planering av skåp användes skåpmodulen M enligt [9] och avsnitt 4.7. Samlingsskenans placering föreslås liksom tidigare horisontellt placerad i toppen på skåpen. Skenlåda med höjd 1 M monteras då
samlingsskenan dimensioners för över 2000 A. I detta fall är transformatorns märkström 2200 A
dimensionerande. Samlingsskenans storlek väljs till närmaste storlek, 2500 A. Närmast tillgängliga storlekar är 2000 A, 2500 A och 3200 A.
Framtagning av skåplayout enligt måttangivelser i M finns i figur 15 med effektbrytare som
utmatningsenheter. Kryss i figuren avser bestyckade grupper. I denna planering har nuvarande säkringsstorlek varit dimensionerande för val av modulstorlek till effektbrytare.
Inkommande brytare och brytare för sammankoppling mellan lågspänningsställverken placeras i egna
fack, fack 1 och 2 i figurerna 13 och 15. Enligt [9] tillverkas facken med skåpsbredden 3 M då
dimensionerande märkströmmen överstiger 1600 A. I detta fall är märkströmmen över 1600 A varför dessa bredare fack krävs för bredare inkommande och sammankopplingsbrytare.
Figur 15. Skåplayout för nya ställverket med måttenhet M som är 192 mm och minsta skåpsbredd är 2 M, vy
framifrån.
Ställverksrummet 5.7.10
Rumsmått för ställverksrum finns specificerade i standarder, bl.a. [19], gällande höjd, bredd och längd samt dörrar och utrymningsvägar. Rummet uppfyller alla dessa utrymmeskrav med råge, se figur 16.
En layout av ställverksrummet gjordes som del av beställningsunderlaget, inklusive mått på kapslade
transformatorer [13]. Vid luftisolerade ställverk är volymen på rummet ställverket skall placeras i viktig då högt tryck kan uppstå vid explosion. Övriga saker att ha i åtanke vid planering av ställverk är
att installationsgolvet och transportvägen måste tåla belastning från ställverket och transformatorn [9]
samt att ventilation och luftfläktar kan bli nödvändigt då både ställverk och transformatorer utvecklar värme. Kapslingsklass för ställverk väljs av beställare till lägst IP2X [19], petskyddad.
27
Figur 16. Layout för ställverksutrymmet med ny fördelning och nya transformatorer på plats bredvid befintligt
låg- och mellanspänningsställverk i enhet meter. Vy uppifrån.
Manöverspänning för skyddsutrustning samt varifrån den skall matas ifrån är ytterligare val som
beställaren, SSAB, ställs inför. I denna förstudie föreslås 110 V DC eftersom företaget har denna
spänning på kontrollutrustning sedan tidigare. Regler för märkning av skensystem, kablar, mm
beträffande färg, text och texthöjd finns angivet i Svensk Standard [9] vilken skall följas vid installation.
Riskvärdering 5.7.11
En riskvärdering gjordes av befintligt ställverk enligt metod beskriven i avsnitt 4.8. Vid mer än 45 minuspoäng skall ställverket bytas ut vid första tillfälle. Poängsumman för fördelning K blev -82. Vid
riskvärderingen användes en mall från en leverantör av ställverk [11].
Föreslagen specifikation av lågspänningsställverk K 5.7.12
Matande enhet: Transformator 2 MVA
Kortslutningshållfasthet: 50 kA
Stötström: 105 kA
Systemspänning: 525 V
Jordningssystem: TN-C
Samlingsskenor: 2200 A Huvudbrytare: ACB. Luftbrytare. 3-polig. Överlastskydd,
Korttidsfördröjt och momentant överströmsskydd
Sammankopplingsbrytare: ACB, som ovan Elkopplare utgående grupper: Plug-in monterad isolerkapslade effektbrytare
Skydd, person och termiskt: Fast Jordningskopplare, Ljusbågsvakt
Kapsling: Transformator IP23, Ställverk IP2X
Mätning inkommande: Spänning, Ström, Energi, Mätning utgående grupper: Ström och energi
Manöverspänning: 110 V DC
28
6 Diskussion och slutsatser
6.1 Kabelförband
Vid beräkningar av kabelimpedanser användes inte data för den faktiska kabeln K1 utan värden för
AKKJ från standard SS4241402 [21] eftersom kabeldata saknades. Enligt jämförelse mellan använd kabeldata från kabelleverantör och standard var skillnaderna i impedans mycket små och i vissa fall
obefintliga trots skillnad i isolermaterial och fler- respektive enkelledare. Kabelimpedanserna kan
därför anses rimliga och tillräckligt noggranna för att ligga till grund för dimensionering av lågspänningsställverket.
Kablarnas dämpande verkan på den 3-fasiga kortslutningseffekten var 5-7 kA, se tabell 2. I
beräkningarna ses att framför allt kabelförband K4 med åtta parallella kablar med en total area av 1480
mm2 har en stor dämpande effekt på den 3-fasiga kortslutningsströmmen vid den befintliga
placeringen av transformatorn.
6.2 Beräkningar
Skillnad i beräkningar med NETKOLL, manuellt och med ELVIS var störst i kabelförband K4, se tabell 3. I de manuella beräkningarna har ingen hänsyn tagits till förläggningssätt. Med förläggningssätt menas hur kabeln förläggs mellan anslutningspunkter med avseende på
markförhållanden, byggnader, kabelstegar etc. I beräkningsprogrammen väljs förläggningssätt och
andra beräkningsparametrar av programmet beroende på bland annat area och antal. För att förstå
programmen fullt ut och kunna genomföra mer komplexa och noggranna beräkningar krävs mer kunskap och erfarenhet av mjukvaran men i den här förstudien har de ändå tjänat sitt syfte att verifiera
manuella beräkningar. Både NETKOLL och EL-VIS (för lågspänningsdelen) lämpar sig bra för
beräkning och verifiering av manuella 3-fasiga kortslutningsberäkningar. Resultatet är samstämmigt och slutsatsen blir att de manuella beräkningarna är rimliga.
6.3 Alternativ dimensionering av kortslutningshållfasthet
Dimensionering av ställverkets kortslutningshållfasthet gjordes med hjälp av de manuella Ik3-beräkningarna på 33 kA. I verkligheten inom industrin använder man sig ofta av färdiga tabeller eller
räknar efter enbart matande transformatorns storlek.
𝐼𝑘3 blir 37 kA om värde från en tabell i [9] används med uk = 6 %.
I detta fall blir 𝐼𝑘3 35 kA om enbart data från matande transformator använts.
Dessa två metoder för snabbare beräkningar i verkliga förhållanden antar ett oändligt starkt nät bakom transformatorn. Dessa förenklade metoder ger i detta projekt en rimlig uppskattning att använda för
dimensionering av ställverket. Samtliga tre metoder; beräkning från inmatningspunkten DOS,
beräkning med enbart matande transformatordata samt transformatordata från tabell ger ett val av 50
kA kortslutningshållfasthet på samlingsskenorna.
6.4 Drift av transformatorer och laster
Vid dimensionering för val av transformator används lastströmmarna från effektloggningen på transformatorn. Risken att alla laster skulle dra maximalt med ström samtidigt enligt uppmätta
lastströmmar i tabell 1 antas vara så gott som obefintlig. Vid uppdelning av lasterna på två transformatorer i stället för en skulle en lägre effekt på transformatorn räcka. I ett industrinät som
SSABs är redundans mycket viktigt för att minimera risken för stopp i produktionen som är i gång
dygnet runt året runt. Detta gör att samtliga laster måste kunna matas från antingen transformator T405
eller T406 vid behov av service, reparation eller underhåll på någon av dem. Den föreslagna
29
transformatorplaceringen i ställverket skulle kunna öka livslängden på transformatorerna genom
minskad kemisk belastning i form av korrosion.
Driften av lasterna kommer att förbättras via omfördelningen av dessa på två olika transformatorer. Då de känsliga och störande lasterna separeras minskar risken för stopp i produktionen. Stopp på grund av
störningar som orsakats av en tappad plåtrulle är inte jätte vanliga men när det händer så kan det ge ett
produktionsstopp på 6-8 timmar vilket är för mycket i en strävan mot nollvision gällande antal och tidsåtgång för oförutsedda stopp. En vinst med flytten av transformatorerna är att det blir ledigt
utrymme på kabelstegarna. Detta lediga utrymme kan komma till god användning vid framtida
utbyggnad av kallvalsverken.
6.5 Strömmätning
Strömmätningarna som gjordes på lasterna filtrerades i Excel pga. orimliga mätvärden gällande strömmarna. Strömmarna var uppenbart felaktiga då de låg på ca 6000 A för 6 av lasterna som var
avsäkrade med max 630 A. Efter att dessa felaktiga värden filtrerats bort kunde det högsta
medelvärdet registreras. Anledningen till de felaktiga mätvärdena är okänd, men att de är felaktiga kan verifieras via skyddens inställningar och effektmätning på inkommande fack till
lågspänningsfördelning K. Dessa felaktiga mätvärden uppträdde vid både de känsliga och störande
lasterna, valsslipmaskiner och traverser så tyvärr kan inga strömspikar och störningar verifieras genom
dessa mätningar. Den främsta anledningen till uppdelning av laster var händelsen av att traverserna tappar en plåtrulle vilket orsakar mekaniska påfrestningar som ger störning av ström. Risken att det
skulle inträffa under pågående mätning var minimal. Uppdelning av lasterna mellan transformatorerna
föreslås därför enligt beställarens/SSABs önskemål och upplevelse av störningar enligt [14].
6.6 Säkringsfri teknik
Valet mellan säkringar och effektbrytare var inte självklart. Effektbrytare ger ett bättre mer anpassningsbart skydd men kräver mer underhåll och inköpspriset är högre, se avsnitt 3.3. Servicen för
SSAB skulle bli omfattande enligt serviceintervall angivna i stycke 3.3 om företagets alla 320
ställverk skulle ha effektbrytare som överströmsskydd. Krav på inställning av överlastskydd skulle leda till att valet blir effektbrytare. I detta fall är lasternas skydd installerade på varje last och skydden
i ställverket är framför allt kabelskydd. Personsäkerheten vid val av säkringar förbättras då dessa
numer placeras i säkringshållare. Det finns alltså fördelar med säkringsteknik i jämförelse med säkringsfri teknik i denna förstudie. Anledningen till beställarens val av MCCB är framför allt en
högre personsäkerhet i kombination med bättre termiskt skydd vid enfasigt fel eftersom säkerhet har
högsta prioritet hos företaget.
6.7 Utrymmeseffektivt
Det ursprungliga ställverket bestod av totalt 22 fack med en total längd av närmare 18 meter. Genom att flera fack inte används och på grund av att dagens teknik är mer utrymmeseffektiv så kan volymen
på det nya ställverket minskas till 10 fack och en längd på totalt 8 meter, exklusive transformatorer. I
figur 8 syns ett fack för en utgående grupp med frånskiljare och brytare i det befintliga ställverket, detta kan jämföras med ett fack i det föreslagna ställverket i figur 15 fack 3, som har ungefär samma
fysiska storlek men innehåller fem stycken effektbrytare för fem olika utgående grupper.
6.8 Personskydd
En av de största vinsterna med utbytet av ställverket är personskyddsaspekten. I nuvarande ställverk
finns spänningsförande samlingsskena då fackets frontlucka öppnas. Riskvärderingen som gjordes och kan tolkas som att ställverket borde varit utbytt för flera år sedan, är tagen från en ställverksleverantör
[9]. Även om riskerna är verkliga så kan poängsystemet i bilaga F ifrågasättas då det inte är satt av
oberoende aktör.
30
6.9 Fortsatt arbete
Denna förstudie har omfattat utbyte av lågspänningsställverk inklusive dokumentation av det nuvarande delvis uppmärkta ställverk. Mer detaljerat underlag kan komma att behövas i framtiden
med avseende på styrkretsar och mätutrustning.
För val mellan säkring och säkringsfri teknik föreslås som framtida arbete en kostnadsanalys ur ett
livscykelperspektiv, LCC. Det olyckliga namnvalet med ”K” som beteckning för både mellan- och
lågspänningsställverk rekommenderas att ses över vid utbytet.
En fortsättning på detta arbete är att ta fram kabeldata för kablarna från lågspänningsfördelning K fram till lasterna. Dessa kablar kommer att skyddas av effektbrytare i det nya ställverket, för inställning av
dessa skydd behöver kablarna specificeras med avseende på kabeltyp och längd samt förläggningssätt
för att beräkna kabelns belastningsförmåga för val av storlek på effektbrytarna av typ MCCB.
Strömmätning på laster utfördes i dokumentationssyfte. Vissa av lasterna drar betydligt mindre ström
än vad säkringen är dimensionerad för. För att gå ned i storlek på säkring eller effektbrytare bör fler
och längre strömmätningar utföras.
Den 2-fasiga kortslutningsströmmen behöver beräknas från sämsta möjliga driftläge, d.v.s. längsta
kabelvägen från DOS till lågspänningsfördelning K som ger den lägsta tvåfasiga
kortslutningsströmmen. Den tvåfasiga kortslutningsströmmen används för inställning av skydden,
d.v.s. effektbrytarna av MCCB typ och är den lägsta felström som skydden skall koppla ifrån vid [18].
31
Referenser
[1] Blomqvist, Hans. Elkrafthandboken Elkraftsystem 2. Stockholm: Liber, 1997.
[2] Blomqvist, Hans. Elkrafthandboken Elkraftsystem 1. Stockholm: Liber, 1997.
[3] Elektroproduktion, AB. Lågspänningsställverk broschyr. Löddeköping Nedladdad
2018-05-08 : Tillgänglig: https://prokcssmedia.blob.core.windows.net/sys-
masterimages/h8a/h4a/9168687431710/Broschyr%20EPSS-T%202014-10-02.pdf,
2014.
[4] Elektroskandia. Värt att veta om effektbrytare. Nedladdad 2018-04-26: Tillgänglig
http://info.elektroskandia.se/elinstallation/vart-att-veta-om-effektbrytare/.
[5] Elfving, Gunnar. ABB Handbok Industri. Lund: ABB Industrigruppen, 1993.
[6] EL-VIS. EL-VIS beräkningsprogram. Nedladdad 2018-05-18: Tillgänglig https://el-
vis.com/kabel.php.
[7] Eriksson, Evald. NETKOLL Handbok Version 8.73. Eslöv: evalds programmutveckling.
[8] Gustavsson, R. Praktisk Elkvalitet vol 2. Olofström: Nordbo KraftTeknik AB, 2003-
2010.
[9] Hammarel. Projektering av ställverk för låg- och mellanspänning, handbok. Örebro:
Hammarel AB.
[10] Hammarel. Studiebesök hos ställverkstillverkare. Örebro: Hammarel AB, 2018-05-16.
[11] Leonhardt, Günter. Marchi, Mauro. Rivetti, Giandomenico. SF6 eller vakuum? Valet av
rätt mellanspänningsbrytare. Nedladdad 2018-05-02: Tillgänglig:
https://library.e.abb.com/public/f734bf377e2b53acc1256ddd003470c3/26-
34%20M564ASE.pdf, ABB tidning 4/2000.
[12] Nationslencyklopedin. Lastbrytare. Nedladdad 2018-06-06: Tillgänglig
https://www.ne.se/uppslagsverk/encyklopedi/l%C3%A5ng/lastbrytare.
[13] Ocrev. Ocrev produktdatablad transformatorer. Italien / Sandviken: Officine
elettromeccaniche vicentine / Midroc Electro.
[14] Ottosson, Peter. Björk, Jan. Intervju med anställda på SSAB Elkraft. Borlänge: april-
juni 2018.
[15] Schneider-Electric. What is the difference between MCCBs and ACBs? Nedladdad
2018-04-23 : Tillgänglig https://www.schneider-electric.ae/en/faqs/FA279636/.
[16] SELGA kabelteknik. Tekniska Data, produktdatablad för kablar. u.o.: SELGA
kabelteknik, 50/60-tal.
[17] SIEMENS, AB. Säkringsfritt = problemfritt? Nedladdad 2018-05-14: Tillgänglig
http://docplayer.se/11526466-Sakrings-fritt-problem-fritt-siemens-ab-2012-all-rights-
reserved.html, 2012.
[18] Skogsindustriernas teknik AB. Teknisk specifikation för ställverk högst 1000V,
växelspänning SSG 4151. Sundsvall: Skogsindustriernas teknik AB, 2002.
[19] Svensk standard. SS 436 40 00 Utgåva 3. Stockholm: SEK, 2017.
32
[20] Svensk Standard. SS EN 501 60 Utgåva1. Stockholm: SIS, 2015.
[21] Svensk Standard. SS 424 14 02 Utgåva 1. Stockholm: SIS, 1991.
[22] Svensk Standard. SS EN 60947-3 Utgåva 2. Stockholm: SIS, 2014.
[23] Svensk Standard. SS EN 614 39-2 Utgåva 2. Stockholm: SIS, 2012.
[24] Terasaki. Time2break användarmanual MCCB. Nedladdad 2018-04-23: Tillgänglig
http://www.terasaki.se/assets/terasakiassets/pdfs/products/MCCB/instructionmanuals/T
erasaki%20Manual%20TemBreak2,%20Svenska.pdf.
[25] Voltimum. Effektbrytare. Nedladdad 2018-05-18: Tillgänglig
https://www.voltimum.se/glossary/effektbrytare.
[26] Voltimum. Startkopplare. Nedladdad 2018-06-07: Tillgänglig:
https://www.voltimum.se/glossary/startkopplare.
[27] Wikipedia. Rogowski coil. Nedladdad 2018-04-24: Tillgänglig
https://en.wikipedia.org/wiki/Rogowski_coil.
33
Bilaga A. Enlinjeschema för fördelning K från 1965
Figur 17. Enlinjeschema för ursprungliga delen av lågspänningsfördelning K, från 1965. Inskannad från kopia i
pappersform.
34
Bilaga B. Utskrift från loggsystem för transformator T405, effekt och energi för 2017
Tabell 4. Utskrift från loggsystem för transformator T405 effekt och energi för 2017. Tabellen visar min, max
och medelvärde för aktiv effekt samt total energi månadsvis.
35
Bilaga C. NETKOLL 𝑰𝒌𝟑 för befintlig transformatorplacering
Figur 18. NETKOLLberäkning av 𝐼𝑘3 vid befintlig transformatorplacering. 𝐼𝑘3-resultatet längst ned i bild
återfinns i tabell 3.
36
Bilaga D. NETKOLL 𝑰𝒌𝟑 för föreslagen transformatorplacering
Figur 19. NETKOLL-beräkning av 𝐼𝑘3 vid föreslagen transformatorplacering. 𝐼𝑘3-resultatet längst ned i bild
återfinns i tabell 3.
37
Bilaga E. Verifiering av beräkningar med EL-VIS
Figur 20. Beräkning av den 3-fasiga kortslutningsströmmen med programvaran EL-VIS för befintlig
transformatorplacering.
38
Bilaga F. Mall som användes för Riskvärdering [9] i avsnitt 4.8
Figur 21. Mall för riskvärdering av befintligt lågspänningsställverk del A-D.