Spänningsfaktorn c

Gäller funderingar kring 'spänningsfaktorn c's vara eller icke vara.

Någon som motivera dess vara och likaså dess icke vara?

Uophovet till funderingen va en utbildning för ca ett halvår sedan. Vad är dess syfte egentligen? Motiven kan ju vara många att ha den kvar men är något dessa motiv anledningen till att den finns?

Vad händer egentligen vid en kortslutning gällande spänningsfallet in i anläggningen? Spänningsfallet borde ju ligga huvudsakligen över ledningarna eftersom 'lasten' är en kortslutning. Är väl nästan detta som är definitionen av en kortslutning... Vilken spänning är det då som egentligen matar felet? Är det verkligen de 230V som tidigare fanns i anslutningspunkten eller är det istället transformatorns utmatade spänning (kanske 235-240V)?

Med andra ord, behövs spänningsfaktorn eller är det ytterligare en marginal som leder till fördyrande av elinstallationer samt slöseri med dyrbara metaller?

Vid en stum kortslutning är ju spänningen i felstället lika med noll, och kortslutningsströmmen skulle man kunna säga bestäms av förimpedansen och den spänning som skulle ha existerat i felstället om den normala belastningsströmmen just där hade varit noll.

Man kan ju se elnätet som en tvåpol bestående av ideala spänningsskällor tillsammans med ett s k hemskt nät av impedanser som ligger dels i serie med tvåpolens anslutningar (ledningsimpedanser, läckinduktans och lindningsresistans i transformatorer och generatorer mm) och dels parallellt (övriga belastningar i nätet, transformatorers tomgångsförluster mm).

Rör det sig om kortslutningsfall nära en generator så bör man komma ihåg att dess kortslutningsström inte direkt är konstant. Om man tänker sig en synkronmaskin som inte spänningsreglerad utan har en fast magnetiseringsström, så uppstår först en kraftig momentan kortslutningsström (ungefär en halv eller en period av nätfrekvensen), den klingar sedan av under några sekunder (längre tid ju större maskinen är) till ett konstant värde. Om det däremot, som i så gott som alla moderna produktionsanläggningar, finns en mer eller mindre intelligent regulator som styr maskinens magnetisering, så beror det till största delen på vad den är programmerad att göra, om och hur kortslutningsströmmen klingar av efter den första toppen.

Men i de fall man ska dimensionera med spänningsfaktorn, på lågspänningsnätet, så är ju denna "likströmskomponent?" som ska klinga av ganska avtrubbad eftersom vi högst troligt befinner oss ganska långt från generatorn och att vi har en ganska hög impedans fram till felstället. Överliggande nät antas ju i de flesta fall ha nästan oändlig styrka. De fall jag räknat på brukar enbart bidra med någon enstaka milliohm för totala förimpedansen. Det får mig att tro att de samlade generatorernas totala moment är så stort att en kortslutning på lågspänningssidan bara en en fis i rymden i jämförelse med en kortslutning i närheten av generatorn.

Men oavsett, vad är syftet med spänningsfaktorn? Är dess syfte att ta höjd för eventuella spänningsdippar i överliggande nät? Är dess syfte att ta höjd för impedans i felstället? Är dess syfte att ta höjd för en ellevarans av dålig kvalité är spänningssynpunkt? Och tjänar den sitt syfte, vilket detta än är?

Jag skulle i all enkelhet säga att det är en faktor för att kompensera för den spänningsändring som uppstår vid en kortslutning.

Såg att Mats skall prata om detta på ELSÄK 14 under rubriken "Kan man ta bort spänningsfaktorn c?"
Men vi kom ju fram till att dit har man inte råd att åka.

Min tanke rör frågan om kortslutningsströmmen verkligen är den uppmätta spänningen dividerat med impedansen i kretsen.

Normalt så finns det flera uttagspunkter från en utgående grupp från en nätstation. Gruppen kanske matar ett kabelskåp med fem serviser samt en matarkabel som går vidare till nästa kabelskåp där sedan du har din servis. På de föregående serviserna går en ström som orsakar ett spänningsfall som även du kommer ha effekt av i din anläggning. Vid en kortslutning i din anläggning, kommer verkligen det föregående spänningsfallet att vara detsamma då? Och dessutom så är strömmen i så fall beroende av den spänning som genereras i hela kretsen, vilket i princip borde vara samma spänning som man kan mäta rakt över de aktuella lindningarna på transformatorn. Denna spänning är troligtvis inte samma spänning som den du mätte upp i ditt uttag vid kontrollen. Högst troligt så är den mellan 235 och 240 volt eller mer. Om det nu är denna spänning som gäller beträffande utlösningsvillkoret så är vi ju då nere på kanske 225V med inverkan av spänningsfaktorn, vilket troligtvis är i nivå med den spänning vi faktiskt mätt upp innan. I alla fall med faktorn 0,95. Med andra ord kan man fråga sig vad den då har för syfte...

Ska man ta höjd för att någon annan på samma stationsgrupp har en kortslutning samtidigt som du har en? Varför skulle man annars räkna med en lägre spänning när den troligtvis är högre?

Eller så är klockan mycket och jag borde sova? Jag kanske inte förstår bara.

Mikael Malmgren skrev: Såg att Mats skall prata om detta på ELSÄK 14 under rubriken "Kan man ta bort spänningsfaktorn c?"
Men vi kom ju fram till att dit har man inte råd att åka.

...därav funderingen. Mats har pratat om detta förr.

Spänningsfaktorn c infördes i föreskrifterna 1988 och försvann ur föreskrifterna med ELSÄK- FS 1999:5.

I praktiken har jag bara använt spänningsfaktorn en enda gång. Det var vid en ljusbågsolycka 2003. Skydden löste inte ut på grund av intermittenta ljusbågar. Anläggning var dimensionerad för en kortslutningsström på ca 25 kA. Hade c=0,7 använts hade skydden löst ut inom några sekunder i stället för 51 sekunder.

Bo: Vi anger alltid Z_för och I_k3 som en nulägesbild. Det finns inget värsta scenario vi utgår ifrån utan vi utgår från "normalt" kopplingsläge i överliggande nät och regionnät. Skulle vi göra förändringar i nätet som påverkar kundens anläggning så är detta inget som meddelas kunden per automatik. Det är om kund själv hör av sig.

Reijo: Men är det egentligen meningen att spänningsfaktorn ska täcka för ljusbåge i felstället? Lite detta Bo va inne på tror jag. Det är klart att spänningsfaktorn hade fyllt en funktion i en sån situation men är det detta som är dess syfte?

Jag har nog inga svar.
Men denna skrift tar upp lite om det, kan det hjälpa?
www.voltimum.se/files/se/filemanager/fil...rtslutningsstrom.pdf

Enda slutsatsen jag kunde dra av denna text är att mitt påstående gällande användning av spänningen över lindningen va felaktigt. Man kan alltså t o m utgå från tomgångsspänningen (E) eftersom lindningens impedans ingår som en del av förimpedansen vilken används vid beräkningen eller som en del av slingimpedansen som mäts upp. Då kommer vi upp ytterligare i spänning. Att man på detta värde då vill använda sig av en reducering kan jag förstå, men i praktiken är det inte detta värde man använder vid beräkning av kortslutningsström utan snarare den faktiskt uppmätta spänningen i anläggningen vilken redan är ca 90-95% av E. Reduceringen är alltså redan gjord!

Man uppger inte I_k1 till att börja med utan I_k3 och gällande förimpedans så anger man oftast Z_för som ett sammansatt värde. Vid behov kan R_för och X_för anges. Det värde man får då oavsett variant är ett nulägesvärde baserat på normalt kopplingsläge. Vad som inte är normalt kopplingsläge är när man t ex behöver hålla en linje nere för planerat underhåll eller vid akuta omläggningar vid störningar. Värdet man anger kan dessutom skilja starkt efter en ombyggnad i nätet. Så, som sagt så är det en nulägesbild av normalt kopplingsläge och inget annat.

Gällande att nätägaren ska ange för dig vilken spänningsfaktor du ska använda vid din anslutningspunkt så kan jag bara säga att det har jag aldrig hört talas om. Mig veterligen så finns det inget nätbolag som tillämpar detta. Var har du fått den uppfattningen ifrån?

Jag förstår nu att du syftar på att spänningsfaktorn skulle vara för att garantera vilken lägsta spänning du kan förvänta dig i din anslutningspunkt, Bo. Men i praktiken så är en lindningskopplare alltid ställd till minst nominell spänning så länge ingen produktion finns i stationsgruppen. Finns det ingen produktion i gruppen så finns det ju heller ingen anledning att förvänta sig annat än spänningsfall och då skulle man ju inte få för sig att leverera ut annat än minst 230V ur stationen. Och eftersom spännongsfaktorn c infördes på 80-talet, innan alla mikroproducenter, så har jag svårt att tro att detta skulle vara syftet. Speciellt eftersom majoriteten av alla grupper inte har någon typ av produktion ansluten fortfarande idag.

...eller så går mitt resonemang i alla fall.

Jag kan hålla med föregående talare att något c har jag aldrig lämnat ut utan det som lämnas ut är Zför (R och X)och Ik3.

Finns samma förklaring i SS 424 14 05

5.3 Spänningsfaktorn c

Införandet av en spänningsfaktor c enligt tabellerna nedan är nödvändig av flera skäl, såsom

• spänningsvariationer beroende på tid och plats
• ändringar av läge hos transformatorers lindningskopplare eller omsättningskopplare
• inverkan av belastningar och kapacitanser
• inverkan av övergångsreaktanser hos generatorer och motorer
• spridningsområde för säkringskurva.

De ovan angivna skälen skulle motivera ett värde på spänningsfaktorn c = 0,95 vid säkringar typ gG enligt IEC 269 och användning av standardens övre gränsvärde.

I praktiken bör beaktas att ljusbåge och övergångsresistans kan förekomma i felstället. I Starkatromsföreskrifterna, och i tabellerna nedan, har viss hänsyn tagits till detta, vilket medfört en ytterligare reduktion av spänningsfaktorn för att säkerställa säkringsutlösning. (Se anm 4 till tabellerna).

Vid av fabrikant angivet gränsvärde för säkring skall ett lägre värde på spänningsfaktorn, som anges i tabellerna, användas.

...men faktum är att jag inte kan hitta spänningsfaktorn alls i elinstallationsreglerna och att dimensionera efter elinstallationsreglerna är ju inget konstigt. Dessutom så har jag svårt att se sambandet med lindningskopplaren av rent logiska resonemang. Vem ställer spänningen på under 230V? Finns ingen poäng med detta, om det inte finns produktion i gruppen som skrevs ovan.

...om det inte vore för att spänningsfaktorn även kan vara exempelvis 1,1 enligt IEC 60909-1. Det finns dock ingen spänningsfaktor 1,1 i SS 424 14 05.

Får fundera på detta senare och köra lite skott i våra nätberäkningsprogram.

Går och tänder ett ljus istället.

Michell Andersson skrev: Finns samma förklaring i SS 424 14 05

5.3 Spänningsfaktorn c

Införandet av en spänningsfaktor c enligt tabellerna nedan är nödvändig av flera skäl, såsom

• spänningsvariationer beroende på tid och plats
• ändringar av läge hos transformatorers lindningskopplare eller omsättningskopplare
• inverkan av belastningar och kapacitanser
• inverkan av övergångsreaktanser hos generatorer och motorer
• spridningsområde för säkringskurva.

De ovan angivna skälen skulle motivera ett värde på spänningsfaktorn c = 0,95 vid säkringar typ gG enligt IEC 269 och användning av standardens övre gränsvärde.

I praktiken bör beaktas att ljusbåge och övergångsresistans kan förekomma i felstället. I Starkatromsföreskrifterna, och i tabellerna nedan, har viss hänsyn tagits till detta, vilket medfört en ytterligare reduktion av spänningsfaktorn för att säkerställa säkringsutlösning. (Se anm 4 till tabellerna).

Vid av fabrikant angivet gränsvärde för säkring skall ett lägre värde på spänningsfaktorn, som anges i tabellerna, användas.

...men faktum är att jag inte kan hitta spänningsfaktorn alls i elinstallationsreglerna och att dimensionera efter elinstallationsreglerna är ju inget konstigt. Dessutom så har jag svårt att se sambandet med lindningskopplaren av rent logiska resonemang. Vem ställer spänningen på under 230V? Finns ingen poäng med detta, om det inte finns produktion i gruppen som skrevs ovan.

...om det inte vore för att spänningsfaktorn även kan vara exempelvis 1,1 enligt IEC 60909-1. Det finns dock ingen spänningsfaktor 1,1 i SS 424 14 05.

Faktorn är inget annat än en praktiskt antagen säkerhetsfaktor precis som nämnts tidigare. Finns flera standarder för denna typ av beräkningar olika detaljerade och noggranna, där faktor c är införd gäller mer tumregelmässiga resultat. Inget konstigt med det tycker åtminstone jag och i de flesta fall mer än tillräckligt för normala installationer anslutna till LSP-serviser. Och vid 400/230 V kan den i vissa tolkningar sättas till 1 för både max och min beräkning, det du sett med c = 1.1 är då avsett för maxfallet och c = 0.95 för minfallet.

Och skälen som listas i standardtexten är väl helt ok, aktuell belastning större än tomgång och möjlighet till omställning via lindningskopplare etc är ju alla exempel på något som inför en osäkerhet som ska vägas upp genom c-faktorn. Finns ju inget som hindrar att du gör en mer komplett genomgång och beräkning av den teoretiskt korrekta tvåpol som Torbjörn nämnde tidigare. Och som Bo nämnt stipuleras att nätägaren ska ange Zför vid minst gynnsamma fall som då tex kan vara minimalt antal parallella trafo, öppna ringmatningar osv allt vid ett fall som trots allt tillåter normal drift.

Tomas Karlsson skrev: Faktorn är inget annat än en praktiskt antagen säkerhetsfaktor precis som nämnts tidigare. Finns flera standarder för denna typ av beräkningar olika detaljerade och noggranna, där faktor c är införd gäller mer tumregelmässiga resultat. Inget konstigt med det tycker åtminstone jag och i de flesta fall mer än tillräckligt för normala installationer anslutna till LSP-serviser. Och vid 400/230 V kan den i vissa tolkningar sättas till 1 för både max och min beräkning, det du sett med c = 1.1 är då avsett för maxfallet och c = 0.95 för minfallet.

Vilka tolkningar ger att den skulle kunna vara 1? För det är ju just detta vi faktiskt diskuterar?

Jag har fortfarande svårt att se hur exempelvis en lindningskopplare skulle motivera en spänningsfaktor eftersom det inte finns någon faktor över 1 i svensk standard. Och som skrevs tidigare så har jag svårt att se varför man skulle vilja ha en spänning under 230V om det inte finns produktion på samma station. Och det förändrar inte det faktum att installatören fortfarande endast har en spänning att utgå ifrån i sina beräkningar, nämligen den uppmätta i anläggningen. Denna spänning är dock fortfarande inte densamma som driver eventuellt fel. Den spänning som ska användas och till vilken faktorn ska multipliceras med är den spänning som driver felet. Men i praktiken så blir det så att installatören multiplicerar in faktorn för en redan lägre spänning. Kaka på kaka alltså.

Och skälen som listas i standardtexten är väl helt ok, aktuell belastning större än tomgång och möjlighet till omställning via lindningskopplare etc är ju alla exempel på något som inför en osäkerhet som ska vägas upp genom c-faktorn. Finns ju inget som hindrar att du gör en mer komplett genomgång och beräkning av den teoretiskt korrekta tvåpol som Torbjörn nämnde tidigare. Och som Bo nämnt stipuleras att nätägaren ska ange Z_för vid minst gynnsamma fall som då tex kan vara minimalt antal parallella trafo, öppna ringmatningar osv allt vid ett fall som trots allt tillåter normal drift.

Gällande Z_för så är det precis vad jag hävdat tidigare. Det är en nulägesbild med normalt kopplingsläge. Och normalt kopplingsläge är inte detsamma som normal drift. Normalt kopplingsläge är dock så som nätet måste vara kopplat för bibehållen funktion. Man kopplar inte ihop två transformatorer om det inte finns ett behov av det och skulle det behovet finnas så skulle det i praktiken inte gå att dela dessa utan att det får allvarliga konsekvenser på annat sätt (Den ena transformatorn kokar ihop). Därav är det inget möjligt kopplingsläge och är det inget möjligt läge så är det ej heller normalt kopplingsläge. Gällande ringmatningar på 10kV så är det samma sak där. Varför skulle man utgå från en öppen maska vid beräkning av Z_för om man i praktiken aldrig skulle kunna öppna maskan utan att det får konsekvenser. Och maska på lågspänningen är ej heller något som någon skulle anse vara normalt kopplingsläge. Normalt kopplingsläge är alltså så som nätet är kopplat och alternativen till detta läge är inget normalt kopplingsläge och tillämpas inte vid annat än vid fel.