Spänningsstabilitet

Spänningsstabilitet handlar om kraftsystemets förmåga att upprätthålla stabila spänningsnivåer och återgå till ett nytt jämviktsläge efter att ha utsatts för en störning.

Spänningsstabilitet nödvändigt för kraftsystemet

Anläggningarna i kraftsystemet är konstruerade för ett visst spänningsintervall. Avvikelser försämrar effektiviteten men kan också medföra förkortad livslängd eller plötsliga haverier.

En för hög spänning ökar koronaförlusterna och kan orsaka anläggnings- och personskador. En för låg spänning leder till högre överföringsförluster, lägre överföringskapacitet och ökar risken för spänningskollaps. Spänningen får inte heller ändras i för stora steg eftersom det kan påverka kundernas elkvalitet.

Spänningarna i ett kraftsystem styrs till stor del av inmatning och uttag av reaktiv effekt. Brist på reaktiva resurser och spänningsreglerande komponenter ökar risken för spänningsinstabilitet och gör att marginalerna till spänningskollaps generellt minskar. Även aktiv effekt är viktig för spänningsstabilitet och exempelvis är den återhämtning av aktiv effekt som sker i ett kraftsystem efter en större störning den primära drivkraften för spänningsinstabilitet.

En spänningskollaps kan innebära elavbrott för hela eller delar av systemet. Spänningskollaps var upphov till den senaste storstörningen i södra Sverige år 2003. 

Åtgärder för att upprätthålla spänningsstabiliteten

Stabila spänningsnivåer är grunden till spänningsstabilitet och upprätthålls dels genom manuell justering av den reaktiva effektbalansen och dels genom automatiska reglersystem för spänningen. Det är avgörande för kraftsystemets spänningsprestanda att det finns tillräckliga resurser för båda insatserna.

Samtidigt övervakas kraftsystemets gränser kontinuerligt mot spänningsstabilitet och om en enskild större störning riskerar skapa spänningsinstabilitet utförs ytterligare avhjälpande åtgärder.

Nätägarna ansvarar för sin reaktiva effektbalansering

Kraftsystemet kräver en kontinuerlig och relativt långsam justering av spänningsnivåerna för att hålla dem inom givna intervall. Detta görs framförallt av respektive nätägare genom manuell reaktiv effektbalansering  i sina respektive kontrollrum.

Reaktiv effekt kan i praktiken inte överföras över stora avstånd utan behöver produceras eller konsumeras på rätt ställen i elnätet. Varje regionalt nätområde måste vara i reaktiv balans.

Automatisk spänningsreglering inbyggd i reglersystem

Kraftsystemet kräver också en kontinuerlig och relativt snabb reglering av spänningsnivåerna. Detta görs av automatiska reglersystem till exempel i generatorer. Automatisk spänningsreglering är grundläggande för att kraftsystemet ska kunna anses vara spänningsstabilt.

Spänningskollaps

Risk för spänningskollaps uppkommer när spänningen i ett nätområde sjunker kraftigt samtidigt som effektöverföringen på områdets ledningar är hög. Om det saknas tillräcklig överföringskapacitet och tillräckliga aktiva och reaktiva effektresurser, som kan avlasta kraftsystemet och stötta spänningen i nätområdet, kan detta leda till en spänningskollaps.

Ökad överföringskapacitet, till exempel genom fler ledningar eller tillgång till ytterligare reaktiva resurser, minskar risken för spänningskollaps.

Risken för spänningskollaps begränsar tidvis överföringskapaciteten mellan vissa elområden till ett lägre värde än vad som skulle varit fallet om ledningarnas termiska kapacitet kunnat utnyttjas.

Kraftsystemets förändring påverkar möjligheterna till spänningsreglering

Olika kraftsystemkomponenter har olika påverkan på och möjlighet att bidra till spänningsreglering. Svenska kraftnät har historiskt sett investerat främst i brytarkopplade komponenter för stegvis reglering.

I och med förändringar i kraftsystemet så avvecklas produktionsenheter som tidigare bidragit med automatisk spänningsreglering. Det innebär att andra komponenter kommer att behöva bidra med den förmågan.

Svenska kraftnät kommer framöver att behöva investera i en ökad andel automatiskt och steglöst spänningsreglerande komponenter. Dessa komponenter är dyrare, men förbättrar spänningshållningen och minskar risken för spänningsinstabilitet.