Efter den här lektionen kan du följa en kortslutning millisekund för millisekund – från felet via mätning, beslut och utlösning till bruten ström – räkna med hur felströmmen beror på avståndet till felet, och förklara vad som händer med hela ställverket när ett led i kedjan fattas.
Felet
En grävmaskin går av kabeln L10 800 m från ställverket. Alla tre faserna kortsluts mot varandra. Felströmmen bestäms av allt som ligger mellan 130 kV-nätets källor och felstället: Théveninekvivalenten (S_k = 2 000 MVA), transformatorn T3 och 800 m kabel. Tvillingen räknar fram 11,55 kA.
Hela förloppet tar under en tiondels sekund. I tidsmaskinen kan du stega det i steg om 10 ms och se ström, skenspänning, reläskyddens läge och brytarens kontakter vid varje ögonblick.
💡 Mental modell
Kortslutningen är en tävling mellan förstörelse och skydd: energin i felet växer med I²·t. Reläskyddet vinner genom att mäta på 10 ms, bestämma sig på 25 ms och få brytaren att bryta på 90 ms.
Labb 1 – Stega genom felet
Kortslutningen startar efter en sekund. Pausa, aktivera tidsmaskinen och stega dig fram till var och en av händelserna i panelen Tidslinje: felet, mätningen, beslutet, TRIP och den brutna strömmen.
Elvärlden · Ställverket +S1Kortslutning på L10 – 90 millisekunder
Tidt = 0,00 s
0 sampel à 10 ms (senaste 5 s) · 0 à 50 ms (60 s)
Inga händelser ännu.
Ingen kortslutning eller fjärrorder ännu. Starta ett fel (panelen Felstart) eller skicka en SCADA-order – sedan visas händelserna här med tid relativt starten.
Objekt i rummet (tangentbord)
10,07 kV
10,07 kV
SLUTEN
SLUTEN · fjäder spänd
231 A primärt · 0,092 A sekundärt
SLUTEN
ÖPPEN
DRIFT · 0 A
SLUTEN
SLUTEN · fjäder spänd
26 A primärt · 0,065 A sekundärt
SLUTEN
ÖPPEN
DRIFT · 0 A
SLUTEN
SLUTEN · fjäder spänd
205 A primärt · 0,512 A sekundärt
SLUTEN
ÖPPEN
DRIFT · 0 A
100,7 V sekundärt
SLUTEN · fjäder spänd
110 V DC · fack 2: 110 V
110 V DC · fack 2: 110 V
0 order · senaste –
0 prov
lindningskopplare 1,7 %
Uppdrag: Stega tidsmaskinen till fel, mätning, beslut, TRIP och bruten ström○ pågår
Uppdrag: Felet är bortkopplat○ pågår
Millisekund för millisekund
0 ms – felet uppstår. Strömmen i fack 2 går från 26,2 A till 11 546 A. Skena A sjunker från 10,07 kV till 5,06 kV – hela ställverket känner felet.
10 ms – CT2 och VT1 har registrerat felet (en halv period). IED2 startar sin I>>-funktion; samtidigt ser IED1 11 657 A och startar sin fördröjda I>.
25 ms – IED2 har bekräftat att strömmen ligger kvar över 3200 A: felet är i det egna facket.
30 ms – IED2 ger TRIP till Q2; frånslagsspolen matas.
90 ms – kontakterna har gått isär, ljusbågen släcks vid nästa strömnollgenomgång och felströmmen är bruten. IED1 återgår – Q1 förblev sluten. Skena A är tillbaka på 10,07 kV.
Felströmmen beror på var felet sitter: ju längre ut på kabeln, desto mer kabelimpedans ligger i serie och desto lägre ström. Pröva olika avstånd och jämför.
Kortslutningens tidslinje
Trefasig kortslutning på L10, 0,8 km från ställverket. Allt räknas i en egen nättvilling i 10 ms-steg: felströmmen ur nätets impedanser, tiderna ur reläskyddets och brytarens logik.
Ström fack 2
11,55 kA
Ström fack 1 (inmatning)
11,66 kA
Skena A
5,06 kV
IED2 / Q2
DRIFT · SLUTEN
Vad som hänt fram till 0 ms
0 msFEL_STARTTrefasig kortslutning på L10, 0,8 km från ställverket
Felströmmen 11,55 kA är 28,9 gånger IED2:s märkström 400 A – långt över I>> (8·In = 3200 A). Skenspänningen sjunker till 5,06 kV under felet: hela ställverket känner av det, inte bara fack 2. IED1 i inmatningen ser också felströmmen men är fördröjd 0,5 s – den väntar på att fack 2 löser och återgår när strömmen försvinner. Det kallas selektivitet.
Uppdrag: Stega fram till det ögonblick då Q2 bryter○ pågår
●Värden ur nättvillingen – inga tabellvärden
Felström och avstånd
Trefasig kortslutning på L10, 0,8 km från ställverket. Allt räknas i en egen nättvilling i 10 ms-steg: felströmmen ur nätets impedanser, tiderna ur reläskyddets och brytarens logik.
Felström
11,55 kA
Total impedans till felet
0,500 Ω
Varav bakom skenan
0,347 Ω
Kabeln (|z|·km)
0,253 Ω
Felströmmen bestäms av impedansen mellan källan och felet: I_k = U/(√3·Z). Bakom skenan ligger 130 kV-nätet (S_k 2 000 MVA) och T3 – tillsammans 0,347 Ω sett från 10 kV. Kabeln L10 lägger till 0,316 Ω per km (0.3 + j0.1 Ω/km). Impedanserna har olika vinkel och adderas som visare, därför är summan inte exakt de två talen ihop. Längre ut = större impedans = mindre felström – men även 4,1 kA längst ut är många gånger I>> (3200 A), så IED2 löser momentant överallt på kabeln.
Uppdrag: Hitta avståndet där felströmmen understiger 8 kA○ pågår
●Värden ur nättvillingen – inga tabellvärden
Felströmmar i tvillingen
På skena A: 16,64 kA.
100 m ut på L10: 16,03 kA.
800 m ut på L10: 11,55 kA.
3 km ut på L10: 5,15 kA.
2 km ut på L10B: 7,04 kA.
Alla ligger långt över I>> = 3200 A, så IED2 och IED3 löser momentant var felet än sitter på kabeln. Brytarna är dimensionerade för att bryta den största strömmen – den på skenan.
Felvariant – ett led fattas
Samma kortslutning, men CT2:s sekundärkrets är öppen. Följ tidslinjen: vem löser, när, och vad blir följden?
Elvärlden · Ställverket +S1Kortslutning med blind IED2
Tidt = 0,00 s
0 sampel à 10 ms (senaste 5 s) · 0 à 50 ms (60 s)
Inga händelser ännu.
Ingen kortslutning eller fjärrorder ännu. Starta ett fel (panelen Felstart) eller skicka en SCADA-order – sedan visas händelserna här med tid relativt starten.
Objekt i rummet (tangentbord)
10,07 kV
10,07 kV
SLUTEN
SLUTEN · fjäder spänd
231 A primärt · 0,092 A sekundärt
SLUTEN
ÖPPEN
DRIFT · 0 A
SLUTEN
SLUTEN · fjäder spänd
26 A primärt · 0,000 A sekundärt
SLUTEN
ÖPPEN
DRIFT · 0 A
SLUTEN
SLUTEN · fjäder spänd
205 A primärt · 0,512 A sekundärt
SLUTEN
ÖPPEN
DRIFT · 0 A
100,7 V sekundärt
SLUTEN · fjäder spänd
110 V DC · fack 2: 110 V
110 V DC · fack 2: 110 V
0 order · senaste –
0 prov
lindningskopplare 1,7 %
Uppdrag: Stega till felet, TRIP och bruten ström○ pågår
Uppdrag: Konstatera att inmatningen Q1 bröt○ pågår
Uppdrag: Konstatera att även skena B blev mörk○ pågår
Selektiviteten förlorad
IED2 såg 0 A och reagerade inte. Reservskyddet IED1 tog felet: TRIP efter 510 ms och Q1 bröt efter 570 ms. Felet varade alltså 6 gånger längre – och eftersom felströmmen var densamma blev energin i felstället (I²·t) lika många gånger större. Dessutom blev hela ställverket mörkt: skena B 0,0 kV, huset H1 0 V. Industrin förlorade matningen fast den inte hade något med felet att göra.
Reservskyddet räddade anläggningen – men priset var att alla kunder bakom +S1 blev utan ström. Det är skälet till att CT-kretsar övervakas och provas regelbundet.
⚠️ Säkerhet
Vid en kortslutning frigörs enorm energi på några millisekunder. Ljusbågar i ställverk kan ge tryckvåg, smält metall och dödliga brännskador. Det är därför ställverk är kapslade och manövreras från avstånd – och därför skydden måste fungera.
Hur många millisekunder efter felet bröt Q2 strömmen?
ms
Hur stor är felströmmen (kA) vid en trefasig kortslutning 800 m ut på L10?
kA
Vilken spänning (kV) hade skena A under felet?
kV
Felströmmen 3 km ut på L10 är lägre än 800 m ut. Varför?
Master challenge
Mastery-kriterium: du kan beskriva kortslutningsförloppet i tid och förklara vad som avgör felströmmen och selektiviteten.
Mastery — Kortslutningssimulatorn
Fyra frågor om förloppet.
Tidslinje
Felström
Reservskydd
Efter hur många ms gav IED2 TRIP?
ms
Vad avgör storleken på felströmmen?
CT2 är öppen. Efter hur många ms bröt Q1?
ms
Varför startade IED1 vid felet trots att IED2 bröt det?
Kortslutningssimulatorn – Elnätets uppbyggnad och funktion · Kraftsmedjan
Med ett kostnadsfritt konto sparas dina anteckningar, bokmärken och hela din progression — så att du kan fortsätta exakt där du slutade, på vilken enhet som helst.