Två gånger på ett år har plötsliga fel satt i gång allvarliga kedjereaktioner i det nordiska elnätet. Båda gångerna klarade stamnätsoperatörerna sig med blotta förskräckelsen. Kan vi lita på att de klarar upp saken också en tredje gång?

Den 8 oktober i fjol utsattes det nordiska elsystemet före ett oönskat test. Ett brytarfel i Själland gav en kedjereaktion långt utanför landets gränser.

Bild: En del av Nordlink under konstruktion, elförbindelsen mellan Norge och Tyskland. Foto: Tennet.

Till att börja med kopplades likströmskabeln mellan Själland och Tyskland automatiskt bort. Med det tappade Själland i ett slag 600 megawatt importerad el. Vid tillfället var även kabeln över Stora Bält till Jylland ur drift, vilket innebar att det inte fanns någon förbindelse alls mellan de två elområden (Själland och Jylland) som Danmark är delat i.

När spänningen i elnätet började sjuka, föranledde det två ytterligare fel inom fyra minuter:  kraftverket Avedøre 2 kopplade automatiskt ifrån, liksom även en del av turbinerna i vindkraftparken Rødsand. Sammantaget gav detta ett effektunderskott på närmare 1 100 megawatt.

Med effektbortfallet i Själland steg effektöverföringen genom de enda återstående utlandskablarna, nämligen till Sverige. Det fick till följd att effektflödet mellan elområdena inom Sverige snabbt översteg de beräknade gränserna för hur mycket systemet skulle klara.

Frekvensen i det nordiska kraftsystemet, som konstant balanseras för att ligga tätt intill 50 Hz, föll under störningen till som lägst 49,71 Hz. Med tur och skicklighet reddes situationen ut innan händelseförloppet hann eskalera över den gräns där inga åtgärder skulle ha hjälpt.

Omvärlden fick höra om dramatiken först när Svenska kraftnät långt senare beskrev förloppet och de åtgärder man vidtog i det nationella kontrollrummet.

Till exempel aktiverades samtliga reglerbud (som getts i förväg av elproducenterna för den ständigt nödvändiga balanseringen av elen) i det sydligaste svenska elområdet SE4. Den särskilda så kallade störningsreserven i södra Sverige snabbstartades. I Själland aktiverade Danmarks stamnätsoperatör Energinet på motsvarande sätt samtliga reglerbud. Sveriges elexport till Litauen drogs ner. På Energinet var man beredd att koppla ifrån förbrukning på den danska sidan, om begäran om det skulle komma från den svenska sidan.

Efter 15 minuter lyckades Svenska kraftnät till sist åter få frekvensen och spänningen att hamna inom driftsäkerhetsgränserna. I rapporten kommenterar Svenska kraftnäts driftchef Pontus de Maré att det svenska elnätet inte är byggt för att tåla flera så allvarliga driftstörningar inom 15 minuter och att man stod inför att manuellt börja frånkoppla el för att säkerställa driftsäkerheten för resten av systemet.

Häromveckan, den 10 september i år var det dags igen. Plötsligt började, helt utanför all planering, ett enormt flöde på 1400 megawatt el strömma från Tyskland till Norge. Mycket snabbt steg frekvensen i det nordiska elsystemet med 0,5 Hz på grund av effekttillförseln. Efter en knapp minut lyckades man manuellt stänga överföringen, vilket fick till följd att frekvensen i stället sjönk till närmare 49,5 Hz.

Sammanlagt rörde sig frekvensen över ett spektrum på 967 millihertz. Vad man vet har frekvensen aldrig förr varierat så stort under så kort tid inom det nordiska synkrona elnätet.

Reaktionen den här gången var att elöverföringen automatiskt justerades längs två nordiska elkablar, Swepol mellan Polen och Sverige och Konti-Scan mellan Danmark och Sverige. I Sverige gick sju gasturbiner i gång för att leverera kompletterande effekt till systemet. I Norge gick Equinors raffinaderi på Melkøya över till så kallad ödrift. I Finland kopplades kraftverket i Uimaharju, som Stora Enso driver i samband med sin cellulosafabrik, ur nätet.

Orsaken till händelseförloppet var att ett planerat test av den nybyggda kabeln Nordlink gick fel. Denna kabel förbinder Tonstad i Norge och Wilster i Tyskland, ett avstånd på över 500 kilometer, och är dimensionerad med överföringskapaciteten 1 400 megawatt och en spänning på 525 kilovolt.

Planen var att överföra 95 megawatt. Men i stället överfördes alltså maximala 1 400 megawatt till Norge. Felet visade sig vara relaterat till en uppdatering av mjukvaran som gjorts dagen före testet.

Det positiva med händelsen var att skyddssystemen fungerade.

”Likströmslänkarna reagerade som de ska göra och gasturbinerna gick i gång automatiskt. Sedan kunde vi stänga av dem ganska snabbt, de var i gång i tio eller elva minuter”, berättar Pontus de Maré.

Pontus de Maré i Svenska kraftnäts kontrollrum.

Anmärkningsvärt är att de säkerhetsmarginaler som systemoperatörerna har att beakta överskreds oplanerat. Regeln är att elsystemet ska klara ett bortfall av den största elproduktionsanläggning som för tillfället är i drift. Detta var kärnkraftverket i Forsmark, med 1100 megawatt som maximal effekt.

Skillnaden till den kalkylerade felmarginalen var därmed 300 megawatt, vilket i sammanhanget är att betrakta som ”mycket”, enligt Pontus de Maré.

Det enda kraftverk av dimensionen 1400 megawatt i det nordiska synkrona elnätet är Oskarshamn 3, med maximal effekt på 1450 megawatt. Men detta var vid tillfället stängt för årsrevision.

Vilka lärdomar kan man dra av de här händelserna?

”Att det är väldigt viktigt att de som har sina generatorer anslutna till stamnätet fyller kraven i nätkoderna. Om så inte är fallet, kan det få oerhörda konsekvenser”, säger Pontus de Maré,

Den nätkod som i det här fallet är den mest centrala går under benämningen RFG (Requirements for Grid Connection). Det var just denna nätkod som kraftverket i Uimaharju inte levde upp till.

De här två beskrivna händelserna skedde under förhållanden då inget tydde på att ett kritiskt läge skulle uppstå. Kan man förlita sig på att utfallet skulle bli lika lyckligt, om samma sak hände under höglast vintertid?

”Det går aldrig att ge hundraprocentiga garantier. De marginaler vi bygger in i våra kalkyler ska som sagt motsvara det största felfallet, till exempel den största produktionsenheten. Skulle ett fel resultera i allvarligare kaskadeffekter, kommer det inte sluta lika lyckligt som den 10 september”, säger Pontus de Maré.

***

Fotnot:
Den 15 september var det nära ögat igen för det nordiska elsystemet, och det utan att något bortfall av produktion hade skett, berättade Erik Ek, strategisk driftchef på Svenska kraftnät, i P1:s Vetenskapsradion häromdagen.
”Vi hade väldigt litet vind i hela Europa, många områden varnade för att alla deras reserver var använda för att reglera obalanserna. Jylland – som inte hör till det synkrona nordiska elsystemet – hade helt tomt på reserver. I övriga Norden var marginalen ynka 300 megawatt för att reglera upp systemet. Om ett faktiskt fel skulle ha inträffat då, hade vi stått i en jättekritisk situation”, sade Erik Ek i programmet.