STARTBLOCKET
Snabbströmbrytaren får genombrott genom järnvägen
Scibreak reducerar mängden krafthalvledare – den dyraste komponenten i brytare av detta slag – till ungefär en tjugondel.
Trafikverket beställer tio strömbrytare från svenska Scibreak för matningsnät till järnväg. Företagets ursprungliga nisch att bryta högspänd likström väntar fortfarande på att HVDC-marknaden ska utvecklas.
S
cibreaks strömbrytare används för att koppla bort strömmen i högspända elnät – 1 kV och uppåt – när det uppstår kortslutningar. – Vi kan bryta strömmen väldigt snabbt, och vi kan bryta både likström och växelström, berättar Scibreaks vd Staffan Norrga. Beställningen från Trafikverket är ett pilotprojekt på två år som ska utmynna i tio stycken strömbrytare. Att skydda bannät för järnväg är en ny tillämpning för Scibreak. Så tiden kommer användas för att utveckling och test. Staffan Norrga sätter inga frågetecken för att teknikutvecklingen kommer att leda till fungerande komponenter. Därefter öppnar sig potentiellt en jättemarknad eftersom järnvägar finns överallt. – Möjligheten att hitta nya kunder ökar dramatiskt med denna order, säger Ingvar Eriksson på EU-finansierade EIT Innoenergy, som stöttar Scibreak. Scibreaks brytare kan i den här tillämpningen ersätta de vakuumbrytare som används i omformare från elnätets 50 Hz
till bannätets 16,7 Hz i 15 kV. Närmaste marknad efter Sverige är Skandinavien och det tyskspråkiga Europa, varifrån Sverige en gång i tiden hämtade sitt val av frekvens i bannätet. S C I B R E A K H A R KO N TA K T E R med järnvägslandet Schweiz som funderar över utbyggd kapacitet. Detta skulle kräva mer effekt, vilket skulle kräva fler transformatorer. Även detta skulle öka bannätets potentiella kortslutningsströmmar och utmana den stadgade gränsen på 25 kA. Schweiz använder samma sorts strömbrytare som Sverige, med lång bryttid. Scibreaks brytare skulle här kunna ta ner bryttiden från cirka 60 till 2 ms. Med Staffan Norrgas och hans partners bakgrund inom kraft-
Staffan Norrga
Ingvar Eriksson
transmission var den första til�lämpning som Scibreak siktade på en annan: att bryta högspänd likström. Denna marknad har dock inte vuxit på det sätt som ursprungligen förväntades. Den har blivit stark i en specifik nisch: punkt till punktförbindelser. Men ingen bygger ännu elnät med högspänd likström. I ändpunkterna omvandlas istället likströmmen tillbaka till växelström i stationer som kostar en miljard kronor styck. Det skulle vara effektivare att
FAKTA
Som att gunga upp farten i lekparken Scibreaks strömbrytare är mindre än alternativ teknik för snabba strömbrytare för högspänning, och kräver färre kostsamma halvledare. De används för att skydda elnät vid fel. Strömkretsen måste kopplas ned snabbt vid en kortslutning innan strömmen hinner växa sig stor och skada personal eller utrustning. Först måste strömbrytaren separera kopplingen mekaniskt – här åtgår det mesta av tiden. Strömmen fortsätter fortfarande att flyta genom luften i en ljusbåge. Konventionella strömbrytare måste invänta en nollgenomgång av spänningen – upp till en halv
4
eriod – innan de kan bryta p strömmen. På bannätets 16,7 Hz motsvarar detta upp till 30 ms fördröjning. Snabba brytare kan dra ner den tiden till under en millisekund genom att addera ström så att det sker en nollgenomgång. Ett av koncepten är att ladda ur en kondensator som laddats i en resonanskrets till hög spänning. Scibreak använder ett knep som betyder att brytaren kan byggas mycket mindre och behöver inte lika många dyra krafthalvledare: en växelspänning på drygt 10 kHz injiceras i små steg för att dra upp växelströmmen till den fulla nivån. Som när man knuffar ett barn
i gungan högre och högre – så förklarar Scibreak hur tekniken fungerar. Komponenten utnyttjar en växelriktare baserad på IGBT:er som klarar att arbeta med hög frekvens, plus snabba FPGA:er. Vad är den tekniska bakgrunden till att er lösning kunde mogna fram? – Det som man kanske inte kunde göra för 20 år sedan var att styra kraftelektronik med den precisionen och hastigheten, säger Staffan Norrga. – Konceptet är dessutom patentsökt – ingen hade helt enkelt tänkt på det tidigare.
distribuera likströmmen vidare i elnät, men det görs inte. Om den dagen skulle komma då det till slut skedde, skulle Scibreaks brytare ha en stark tillämpning i dessa elnät. Scibreak fortsätter att följa HVDC-utvecklingen. Företaget har fungerande prototyper och är medlem i EU-projektet Promotion, där de stora leverantörerna finns – Siemens, ABB, Mitsubishi och General Electric – liksom de europeiska kraftsystemoperatörerna. I VÄ N TA N PÅ branschförändringen till högspänd likström har de stora aktörerna inom elkraft tagit fram egna brytare. Men de är inte i klass med Scibreaks, enligt Staffan Norrga. – Den stora fördelen med vår teknik är att den är kostnadseffektiv – den reducerar mängden halvledare. Så vi fortsätter att se möjligheter på sikt inom HVDC. På samma sätt finns potentiella tillämpningar i de elnät som byggs för förnybara energikällor. De genererar likström. Scibreak har sju anställda i Kallhäll, Järfälla, varav några jobbar deltid. Företaget har stöd av EIT Innoenergy och Energimyndigheten. JAN TÅNGRING
jan@etn.se
ELEKTRONIKTIDNINGEN 4/20
