Under de timmar på dygnet när elanvändningen är liten ökar spänningen i kraftnätet. ABB:s kostnadseffektiva lösning för att förhindra alltför hög spänning och ge stabilt elnät heter shuntreaktor – en relativt okänd men av kunderna eftertraktad ”låda” som ABB i Ludvika bär globalt ansvar för.
I ABB:s verkstad i Ludvika produceras shuntreaktorer i samma produktionslinjer som krafttransformatorer.
– De är lika på många sätt och väl färdiga är det lätt att ta fel på vad som är en reaktor och vad som är en transformator,
säger Kent Olsson, teknisk chef för reaktorer hos ABB i Ludvika.
Det finns olika typer av reaktorer och ABB i Ludvika tillverkar tre av dem; shuntreaktor, seriereaktor och glättningsreaktor, varav shuntreaktorn står för den absoluta merparten. Shuntreaktorer används huvudsakligen i kraftnätens långa överföringar med höga spänningar. Uppgiften för en shuntreaktor är att medverka till att hålla spänningen i kraftnätet på en korrekt nivå under de perioder på dygnet då förbrukningen är låg. Den används både för luftledningar och markkabel, och placeras i slutet av kraftledningen eller möjligen mitt på.
– I Sverige finns exempelvis shuntreaktorer i slutet av stora 400 kV-ledningar. I långa kraftledningar finns alltid ett problem med reaktiv effekt som ska samsas med den önskvärda aktiva effekten. Den reaktiva effekten genereras av ledningen själv, den tar plats och påverkar spänningen, så det är mycket viktigt att hålla den på lagom nivå. När elförbrukningen sjunker, till exempel på natten, genereras mer reaktiv effekt än vad som förbrukas vilket leder till att spänningen stiger. En shuntreaktor konsumerar reaktiv effekt och kan då kopplas in på ledningen under de perioder då det behövs. I kraftnät tolereras normalt fem procent mer eller mindre än nominell spänning – en kraftledning för 400 kV ska hålla minst 380 och maximalt 420 kV.
– Spänningen varierar alltså med belastningen, hur mycket som förbrukas från timme till timme. För att hålla spänningen nere vid låg förbrukning finns det olika lösningar och en shuntreaktor är mer kostnadseffektiv, kräver mindre resurser och ger mindre förluster än alternativen, säger Kent Olsson.
Han tillägger att det motsatta problemet, när man behöver tillföra reaktiv effekt för att inte spänningen ska sjunka för lågt, löses med kondensatorer.
I verkstaden växer den ena shuntreaktorn efter den andra fram till färdig produkt. De flesta är stora trefasreaktorer och har tre stående kärnben med lindning runt om. En shuntreaktor behöver för sin funktion egentligen ingen kärna alls, men med kärna kan stora reaktorer göras volymmässigt mindre vilket ger många fördelar. Utefter produktionslinjen träs lindningarna på kärnorna och allt ansluts och förpackas i en stållåda, oljefylld för elektrisk isolation och kylning. I färdigt skick ser shuntreaktorn i stort sett ut som en krafttransformator. Största skillnaden är att reaktorn bara har tre utstickande fasgenomföringar mot transformatorns sex.
Ute hos kraftbolagskunden installeras shuntreaktorn vid kraftledningen. De tre genomföringarna kopplas till ledningens tre ledare och shuntreaktorns nollpunkt ansluts till jord. Därmed är den redo att kopplas på och ta hand om överflödig reaktiv effekt.
– De flesta har bara på-eller-av men det finns också variabla shuntreaktorer som kan regleras stegvis, förklarar Kent Olsson.
Förutom shuntreaktorer tillverkar ABB i Ludvika seriereaktorer och glättningsreaktorer. Seriereaktorerna används dels för att begränsa höga kortslutningsströmmar och därmed skydda elnätet, dels för att styra effektflöden i ”gatukorsningar” i nätet. Glättningsreaktorer hör till HVDC-anläggningar och används där för att ”släta ut” svängningar i likströmmen.
De vanliga shuntreaktorerna utvecklades i samband med tillkomsten av de stora högspänningsledningarna på 1950-1960-talet. ABB:s nuvarande konstruktion med staplade luftgap är i sin grund från 1970-talet, har förfinats under årens lopp och finns nu för spänningar upp till 800 kV. De tillverkas av fem ABB-fabriker över hela världen under ledning av ABB i Ludvika, som har globalt ABB-ansvar för reaktorer.
– ABB:s reaktorer har hög kvalitet med en livstid på 30 år eller mer. Mer än 700 har levererats sedan 1970-talet och de bidrar alla till tillförlitliga och
spänningsstabila elnät över hela världen