Leveringskvalitet i kraftsystemet - NVE

4.2.8 Spenningens usymmetri
Usymmetri i de tre fasespenningene defineres som en tilstand hvor fasespenningenes effektivverdier,
eller tidsforskyvningen mellom de tre fasespenningene i et trefasesystem ikke er like. I et symmetrisk
trefasesystem er de tre fasespenningene innbyrdes 120 0 faseforskjøvet, og har samme effektivverdi og
maksimalverdi.
Spenning [V]
450
350
250
150
50
-50
-150
-250
-350
-450
Fase L1 Fase L2 Fase L3
0 5 10 15 20
Tid [ms]
25 30 35 40
Figur 22: Eksempel på usymmetri mellom de tre fasespenningene. I eksemplet i figuren har fase L3 150 V
effektivverdi og er – 30 grader faseforskjøvet i forhold til symmetriske forhold. Fase L1 og L2 har
effektivverdi på 230 V.
Usymmetri kan skyldes usymmetrisk tilkobling av enfase og tofase belastninger i lavspenningsnettet,
samt induksjonspåvirkning mellom faselederne for lange kraftledninger. Usymmetri kan videre oppstå
som følge av jordslutninger, tofase kortslutninger og fasebrudd. Sistenevnte årsak vil normalt ikke
være et problem da feiltilfellene vil medføre hurtig utkobling av feilbefengt anleggsdel, med unntak av
jordfeil og fasebrudd i kompenserte og isolerte nettsystemer. Fasebrudd kan resultere i alvorlige feil
dersom utkobling ikke skjer.
Et usymmetrisk kraftsystem kan beskrives som summen av et positivt system, et negativt system og et
nullsystem, som hver har symmetriske egenskaper. I det positive systemet er fasespenningene
innbyderes 120 0 faseforskjøvet og roterer med en positiv faserekkefølge. I det negative systemet er
fasespenningene også innbyderes 120 0 faseforskjøvet, men systemet roterer med en negativ
faserekkefølge. I nullsystemet er fasespenningene i fase med hverandre. Strømmer som flyter i
nullsystemet, vil summeres i systemets stjernepunkt og returnere gjennom systemets nullimpedans.
Dersom de tre fasene i et kraftsystem er koblet sammen i trekant (delta-vikling), vil strømmer som
flyter i nullsystemet, sirkulere i trekantviklingen.
Usymmetriske fasespenninger kan medføre temperaturstigning, nedsatt ytelse og levetid på motorer og
generatorer samt havari. Høye spenninger mellom fase og jord kan også medføre havari på tele eller
datautstyr.
Det er størrelsen på fasespenningene i det negative systemet som er problematisk for motorer og
generatorer, da disse medfører at det settes opp et magnetfelt som roterer i motsatt retning i forhold til
hovedfeltet i maskinene. En gitt usymmetri i spenningen vil ofte medføre 5 -10 ganger større
usymmetri i strømmen som flyter i maskinens viklinger. En liten usymmetri i spenningen kan dermed
medføre store økninger i elektriske tap og temperaturstigninger i maskinen. Usymmetri i påtrykte
fasespenninger vil for en gitt maskin medføre en drastisk reduksjon i belastbarheten for maskinen. En
usymmetri i spenningen på 15 % kan være så stor at maskinen ikke kan drive noen belastning uten at
44