T-off lösning

En lösning på effektproblem i distributionsnätet på grund av installation av laddningsstationer för elbilar.

Det är en allmän uppfattning att el- och elhybridbilar som nu introduceras är här för att stanna. I början är det ett litet problem att klara de större effektuttagen i näten eftersom biltätheten är liten och växer successivt. Lokalt kan det däremot snabbt bli större behov och framförallt innebär installation av snabbladdningsstationer att effektbehovet stiger snabbt:

Vi räknar med följande effektuttag:

  • Långsamladdning med 10A säkring ger 2,4 kW effektbehov per bil och sannolikheten att alla bilar laddas med hög effekt samtidigt är hög, (antag  90%) det vill säga de flesta av de parkerade bilarna tar faktiskt ut 2,4 kW
  • Långsamladdning med 16A säkring innebär 3,8kW effektbehov och sannolikheten att alla bilar laddas med hög effekt samtidigt är lägre.(antag 75%)
  • Medelsnabb laddning med 3-fasladdare placerade i bilarna, säkras 3x16A och ger 12kW. Så kallade Mennicke uttag används. Sannolikheten för samtidighet är här klart lägre (antag 50%)
  • Snabbladdning där bilen laddas med likström och strömriktaren finns i laddningsstationen. Effektuttaget är 50 kW eller troligen 100kW eftersom det finns stora skalfördelar med att sätta två st per station. Sannolikheten att laddning sker med full effekt är mycket hög (antag 100%)

Vi är av uppfattningen att det är viktigt att redan från början ha en strategi för elladdningssanslutningarna och den viktigaste är att separera distributionen från vanlig borgerlig förbrukning och att göra det redan på 12 – 24kV nivån. Normalt är 12 - 24kV kablarna inte dimensionerade utifrån last utan utifrån kortslutningseffekt. De ska klara att motstå exempelvis 20kA i 1,0 sek. utan att skadas. För att klara det är kabelarean större än vad som behövs för lastströmmen. Vi kan alltså belasta kablarna mer än idag utan problem. Nästa begränsning, som kan bli aktuell, är krafttransformatorerna i den matande fördelningsstationen. De består oftast av 2st. parallella transformatorer av storleken 2 x 10 MVA, 2x 20MVA, 2 x 40 MVA och så vidare.  Principen är att vid haveri på ena transformatorn så ska den återstående klara all aktuell last. Dock accepteras att den överlastas, vilket den klarar under nödvändig tid. Felen är mycket sällsynta, statistiskt ett fel på kanske 40år, men fördelningsstationens betydelse är så stor så att den dimensioneringsprincipen tillämpas.

Om vi successivt fyller på med alltmer effekt från elladdningsstationerna låt säga först 1 MVA sedan 2 MVA, 3MVA och så vidare så når vi snart en nivå där krafttransformatorn inte längre räcker till utan båda transformatorerna måste bytas ut till en större storlek om samma dimensioneringsprinciper ska gälla för fördelningsstationen. Ett sådant utbyte är mycket dyrbart då det inte bara påverkar krafttransformatorerna utan också byggnader och även 12- 24 kV ställverket. Det bör alltså undvikas.

Om vi, istället för att blanda elladdning med övrig borgerlig förbrukning, matar dessa radiellt från 12 – 24 kV slingan från ett enkelt ” T-off” –ställverk direkt till en transformator nära elladdaren så har vi separerat elladdning från övrig förbrukning. Vid fel på krafttransformatorn eller vid effektbrist kopplas helt enkelt brytaren i ” T off” bort matningen. Det sker med en fjärrmanöver. Bilarna blir utan laddning men resten av den borgerliga försörjningen finns kvar. Att bilar inte laddas vid något enstaka fall under en 40 års period kan inte anses samhällsfarligt till skillnad från en del av lasterna bland den övriga förbrukningen. Där finns till exempel matning till, all kommunikation som samhället blir allt mer beroende av, dialysapparater, styrsystem, pumpar etc.

”T-off” lösningen kan naturligtvis  också  användas till att slå av elladdningsparkeringarna några timmar vid extrem effektbrist. Branschen brukar benämna problemet ”Den värsta 10års vintern”. Senaste gången det inträffade var i Februari 2001.

En ytterligare fördel med att mata elladdningsplatserna radiellt med 12 -24 kV är naturligtvis att förlusterna minskar och att man slipper dyrbara lågspänningsförband.

Eftersom ” T-off” är försedd med en riktig effektbrytare förses den med reläskydd som löser ut för kortslutning respektive jordfel utan att övriga slingan påverkas. Någon annan hjälpkraftförsörjning än 240V från transformatorn erfordras inte.

”T-off” är gjord mycket kompakt och med ett attraktivt utseende för att den lätt ska smälta in i stadsmiljön och därmed lätt kunna accepteras av stadsarkitekt och fastighetskontor.

 

 

T-off 1

Exempel på ”T-off” lösning för vanlig parkeringsplats för långsamladdning.

 

T-off 2

Exempel på ”T-off” lösning för långsamladdning i parkeringshus

 

T-off 3

Exempel på ”T-off” lösning för snabbladdningsstation