Betrouwbaarheid
Hoofdstuk 12 geeft een inleiding over de betrouwbaarheid van de levering. Hierbij wordt uitgegaan van de processen: falen, herstellen en repareren.
12 Betrouwbaarheid
Naast veiligheid, belastbaarheid en de in het vorige hoofdstuk behandelde Power Quality is de betrouwbaarheid van de levering een van de kwaliteitsaspecten waarop een distributienet beoordeeld wordt. De beschikbaarheid wordt bepaald door de voorziene niet-beschikbaarheid en de onvoorziene niet-beschikbaarheid (ONB). De voorziene niet-beschikbaarheid wordt bepaald door onderhoud en werkzaamheden aan het net. In de MS-netten zal onderhoud vrijwel niet leiden tot voorziene niet-beschikbaarheid. De onvoorziene niet-beschikbaarheid wordt veroorzaakt door spontaan optredende storingen in componenten. Afhankelijk van de functie van een net zal een storing al dan niet leiden tot uitval van de levering van elektriciteit. Een transportnet is meestal zodanig ontworpen en beveiligd, dat een storing leidt tot directe uitschakeling van de gestoorde component, zodat de levering ongestoord verder gaat. In het MS-distributienet zal een storing aan een kabel door de gekozen beveiligingsfilosofie in de meeste gevallen leiden tot een uitschakeling van de gestoorde streng. Pas na het isoleren van het kortgesloten kabelsegment kan de levering via een omweg worden hervat.
In het verleden is vanuit kostenoverwegingen ervoor gekozen dat een storing in het distributienet leidt tot een onderbreking. Anders dan in het transportnet wegen de kosten van de investeringen voor het garanderen van een ongestoorde levering niet op tegen de kosten van de niet-geleverde energie. Alleen in uitzonderingsituaties kiest de netbeheerder met de aangeslotene voor een duurdere en meer bedrijfszekere aansluiting. Voorbeelden zijn grote industriële aansluitingen en ziekenhuizen. Desalniettemin is de kans op een onderbreking van de levering in Nederland zeer klein. Volgens de jaarlijkse storingsenquête van Netbeheer Nederland was in 2010 de gemiddelde beschikbaarheid 99,994%. De gemiddelde uitvalduur was 33,7 minuten per jaar. Hierbij hebben onderbrekingen in het MS-net het grootste aandeel in de totale gemiddelde uitvalduur (Kema, 2011). In 2009 was de gemiddelde uitvalduur 26,5 minuten per jaar. Het vijfjarige gemiddelde is 30,2 minuten per jaar.
De betrouwbaarheid wordt beschreven met een aantal karakteristieke begrippen. Hierbij kan in eerste instantie worden uitgegaan vanuit het standpunt van de aangeslotene. De betrouwbaarheid van de levering wordt gekarakteriseerd door:
- f : onderbrekingsfrequentie (of onderbrekingsverwachting) in aantal malen per jaar voor een aangeslotene, ook wel SAIFI genoemd; niet te verwarren met de faalfrequentie van een component
- d : gemiddelde onderbrekingsduur in minuten, ook wel CAIDI genoemd
- p : jaarlijkse uitvalduur in minuten per jaar voor een aangeslotene, ook wel SAIDI genoemd
- NGE : niet geleverde energie, gemiddelde hoeveelheid energie per jaar die als gevolg van storingen niet geleverd kan worden, ook wel ENS of EENS genoemd
- het aantal getroffen klanten.
De jaarlijkse gemiddelde uitvalduur is een maat voor de kwaliteit van de levering en is gelijk aan het product van de onderbrekingsfrequentie en de gemiddelde onderbrekingsduur:
 |
[ |
12.1 |
] |
De gemiddelde hoeveelheid niet geleverde energie (NGE) aan een aangeslotene of aan een groep aangeslotenen is gelijk aan het product van de jaarlijkse uitvalduur (p, gecorrigeerd naar uren per jaar) en het gemiddelde geleverde vermogen Pgem in kW.
 |
[ |
12.2 |
] |
Niet elke storing leidt tot uitval van een component of tot onderbreking van de levering. Zo komen door de redundantie onderbrekingen ten gevolge van storingen in het HS-net relatief het minst vaak voor. In 2010 was het percentage van de storingen dat resulteerde in een onderbreking 96,7% voor het LS-net, 80,9% voor het MS-net en 39,8% voor het HS-net. Er zijn drie niveaus voor oplopende gevolgen:
- storing: een onvoorzien defect van een component in het elektriciteitsvoorzieningsysteem
- niet-beschikbaarheid: een storing die tot gevolg heeft dat een component in het elektriciteitsvoorzieningsysteem niet kan worden gebruikt
- onderbreking van de levering: een storing die tot gevolg heeft dat aan één of meer aangeslotenen geen elektriciteit kan worden geleverd.
12.1 Betrouwbaarheidskentallen
Figuur 12.1 geeft een overzicht van de gemiddelde uitvalduur (p) in minuten per jaar bij een klant in de jaren 2000 tot en met 2010 (Kema, 2011). Hierin kan de invloed van storingen in de LS-, MS- en HS-netten goed worden onderscheiden. Duidelijk zichtbaar is dat de bijdrage van storingen in het LS-net over de jaren heen vrij constant blijft en dat de bijdrage van storingen in de MS- en HS-netten vrij grote variaties vertonen. De gemiddelde bijdrage van storingen in het MS-net schommelt tussen 12 en 23 minuten per jaar. Dit wordt veroorzaakt door het feit dat in de MS-netten, ten opzichte van de LS-netten, veel minder frequent storingen plaatsvinden, terwijl de gevolgen van de storingen veel groter zijn. De gemiddelde bijdrage van storingen in het HS-net schommelt relatief gezien nog meer, tussen 1 en 11 minuten. Zo waren in 2007 twee grote storingen in het HS-net, waardoor van 'uitlopers', die niet konden worden omgeschakeld, beide circuits gestoord waren. Het eerste geval betrof schade door ijzel en het tweede geval betrof een helikopterongeluk. In 2010 waren een railsluiting door lekkage in een gesloten SF6-installatie, een kortsluiting in een transformatorveld en een defecte stroomtransformator de oorzaken van drie onderbrekingen in het HS-net die gezamenlijk leidden tot een grote uitvalduur.
Figuur 12.1 Jaarlijkse uitvalduur (p) bij een klant (min/jaar)
Figuur 12.2 geeft een overzicht van de gemiddelde onderbrekingsduur (d) per storing, veroorzaakt door storingen in het LS-, MS-, HS- en EHS-net, in minuten, voor de jaren 2000 tot en met 2010. Hier is goed te zien dat de gemiddelde onderbrekingsduur als gevolg van storingen in het LS-net het grootst is. In de meeste LS-netten is geen omschakelmogelijkheid, zodat de levering wordt hersteld door reparatie of door inzet van een generatorwagen. Door het relatief grote aantal storingen vertoont de gemiddelde onderbrekingsduur over de jaren heen weinig schommelingen. In 2010 was de gemiddelde onderbrekingsduur door storingen in het LS-net 154 minuten.
Figuur 12.2 Gemiddelde onderbrekingsduur (d) per storing (min)
Ook de gemiddelde onderbrekingsduur door storingen in het MS-net vertoont over de jaren heen weinig schommelingen. Doordat het MS-net zeer uitgestrekt is, komen storingen relatief vaak voor. De gemiddelde duur is korter dan bij storingen in het LS-net, omdat in het MS-net de levering bijna altijd wordt hersteld door omschakelen. In 2010 was de gemiddelde onderbrekingsduur door storingen in het MS-net 89 minuten.
De gemiddelde onderbrekingsduur door storingen in het HS- en EHS-net vertoont veel schommelingen over de jaren, want deze is sterk afhankelijk van toevallige incidenten. In 2010 was de gemiddelde onderbrekingsduur door storingen in het HS-net 63 minuten.
Figuur 12.3 geeft de gemiddelde onderbrekingsfrequentie (of onderbrekingsverwachting, f) van een aangeslotene ten gevolge van storingen in het LS-, MS-, HS- en EHS-net, in aantal onderbrekingen per jaar. De grafiek is niet opgenomen in de rapportage van de jaarlijkse storingsenquête, maar kan eenvoudig met behulp van de relatie in formule 12. 1 worden berekend uit de jaarlijkse uitvalduur (Figuur 12.1) en de gemiddelde onderbrekingsduur (Figuur 12.2). Figuur 12.3 laat zien dat de onderbrekingsfrequentie bij een aangeslotene als gevolg van storingen in het LS-net het kleinst is. In 2010 was de onderbrekingsfrequentie door storingen in het LS-net 0,046 maal per jaar, ofwel eens in de 22 jaar.
De onderbrekingsfrequentie ten gevolge van storingen in het MS-net is echter veel groter dan ten gevolge van storingen in het LS-net. Dat komt doordat het MS-net dat een bepaalde aangeslotene van levering voorziet veel uitgestrekter is dan het specifieke LS-net dat dezelfde aangeslotene van levering voorziet. In 2010 was de onderbrekingsfrequentie voor een aangeslotene door storingen in het MS-net 0,21 maal per jaar, ofwel eens in de 5 jaar.
De onderbrekingsfrequentie ten gevolge van storingen in het HS-net is weer kleiner dan ten gevolge van storingen in het MS-net. Dit komt doordat het HS-net zodanig is aangelegd dat een enkelvoudige storing direct door de beveiliging wordt afgeschakeld, waarna het net blijft functioneren. Alleen in de gevallen dat er geen enkelvoudige storingsreserve is, of indien een dubbelcircuitverbinding van een uitloper buiten bedrijf raakt, zal de levering onderbroken worden. In 2010 was de onderbrekingsfrequentie voor een aangeslotene door storingen in het HS-net 0,12 maal per jaar, ofwel eens in de 8 jaar.
Figuur 12.3 Gemiddelde onderbrekingsfrequentie (f) bij een aangeslotene (aantal/jaar)
Tabel 12.1 geeft een overzicht van de gemiddelde waarden over de jaren 2000 tot en met 2010 van de storingsgegevens, die zijn afgeleid uit de gegevens van figuur 12.1, figuur 12.2 en figuur 12.3. De tabel presenteert de storingsgegevens voor een aangeslotene op het LS-net ten gevolge van storingen in het LS-, MS- en HS-net. Goed te zien is dat de gemiddelde jaarlijkse uitvalduur (P) ten gevolge van storingen in het LS-net van dezelfde orde grootte is als ten gevolge van storingen in het HS-net, maar dat in het HS-net relatief vaak kortdurende onderbrekingen voorkomen, terwijl in het LS-net relatief veel langdurende storingen voorkomen. Vanwege de omvang van het MS-net levert dit de grootste bijdrage aan de jaarlijkse uitvalduur. Mede om deze reden is het belangrijk om veel aandacht te besteden aan de betrouwbaarheid van het MS-net.
Tabel 12.1 Gemiddelde storingsgegevens van LS-aangeslotenen in Nederland (2000-2010)
Kenmerk |
Oorzaak in |
||||
< 1kV LS |
1..35 kV MS |
35..220 kV HS |
Totaal |
Eenheid |
|
Onderbrekingsverwachting (f) |
0,03 |
0,20 |
0,11 |
0,34 |
per jaar |
Gemiddelde onderbrekingsduur (d) |
158 |
90 |
50 |
83 |
min |
Jaarlijkse uitvalduur (p) |
4,8 |
18,3 |
5,5 |
28,6 |
min/jaar |
In Engelstalige landen worden voor definitie van de betrouwbaarheidsgegevens termen gebruikt die gedefinieerd zijn vanuit het aantal getroffen aangeslotenen. Hoewel iets anders gedefinieerd, zijn de waarden gelijk aan de in Nederland gehanteerde storingskenmerken.
SAIFI: System Average Interruption Frequency Index
Deze term is gelijk aan de onderbrekingsverwachting of onderbrekingsfrequentie (f) van de levering. SAIFI is het gemiddelde aantal onderbrekingen dat een aangeslotene kan verwachten en wordt als volgt berekend:
 |
[ |
12.3 |
] |
Het aantal onderbrekingen van aangeslotenen heeft meestal betrekking op een jaar. Bij de Noord-Amerikaanse netbeheerders is de gemiddelde waarde 1,1 onderbrekingen per klant per jaar (IEEE Standard 1366-1998). In de Nederlandse netten was dit volgens tabel 12.1 gemiddeld 0,34 per jaar voor de periode 2000-2010.
SAIDI: System Average Interruption Duration Index
Deze term is gelijk aan de jaarlijkse uitvalduur (p). SAIDI is de te verwachten uitvalduur voor iedere aangeslotene en wordt als volgt berekend:
 |
[ |
12.4 |
] |
SAIDI wordt gemeten in minuten en heeft meestal betrekking op een jaar. Bij de Noord-Amerikaanse netbeheerders is de gemiddelde waarde 90 minuten per klant per jaar. In de Nederlandse netten was dit volgens tabel 12.1 gemiddeld 28,6 minuten per jaar voor de periode 2000-2010.
CAIDI: Customer Average Interruption Duration Index
Deze term is gelijk aan de gemiddelde onderbrekingsduur (d). CAIDI is gerelateerd aan SAIFI en SAIDI op vergelijkbare wijze als de relatie in formule 12. 1:
 |
[ |
12.5 |
] |
CAIDI is de gemiddelde uitvalduur die een aangeslotene kan verwachten en kan ook gezien worden als de gemiddelde herstelduur. Bij de Noord-Amerikaanse netbeheerders is de gemiddelde waarde 82 minuten. In Nederland was dit volgens tabel 12.1 gemiddeld 83 minuten voor de periode 2000-2010.
EENS: Expected Energy Not Served
Deze term is gelijk aan de gemiddelde hoeveelheid niet geleverde energie (NGE) aan een aangeslotene of aan een groep aangeslotenen. EENS is gelijk aan het product van de jaarlijkse uitvalduur en het gemiddelde geleverde vermogen in kW:
 |
[ |
12.6 |
] |
Gemiddeld was in 2010 een aangeslotene 0,38 keer met een onderbreking geconfronteerd. Figuur 12.4 geeft voor de jaren 2000 tot en met 2010 een overzicht van de gemiddelde onderbrekingsduur versus de gemiddelde onderbrekingsfrequentie. Elke markering representeert een jaargemiddelde. In de beschouwde periode varieerde de onderbrekingsfrequentie (f) tussen 0,31 en 0,42 en varieerde de onderbrekingsduur (d) tussen 65 en 101 minuten. Er is geen correlatie tussen de frequentie en de duur. De curven geven de constante jaarlijkse uitvalduur (p) aan, oplopend met 10 min/jaar en gebaseerd op het product van onderbrekingsfrequentie (f) en onderbrekingsduur (d).
In vergelijking met andere Europese landen heeft het Nederlandse elektriciteitsvoorzieningsysteem een hoge betrouwbaarheid. In Europa komen jaargemiddelden voor de onderbrekingsduur voor van 30 tot 100 minuten, maar ook met hoge waarden van 200 tot 300 minuten. Ook in de jaargemiddelden van de onderbrekingsfrequentie komen in Europa hoge waarden van 2 maal per jaar voor (Kema, 2011).
Figuur 12.4 Gemiddelde onderbrekingsduur (d) versus onderbrekingsfrequentie (f) van 2000 tot en met 2010
Het distributienet is vrijwel geheel ondergronds aangelegd. Uit de registraties is gebleken dat graafwerk een van de belangrijkste oorzaken is voor storingen. Om het aantal graafschades te beperken regelt de Wet Informatie-Uitwisseling Ondergrondse Netten (WION) de informatie-uitwisseling over de ligging van kabels en leidingen. Hiernaast zijn storingen in kabelmoffen berucht. Figuur 12.5 geeft een overzicht van de belangrijkste oorzaken van storingen in het MS-net van een netbeheerder (Alliander, 2009). Dit overzicht maakt duidelijk dat verreweg het grootste deel van alle storingen aan kabels en hun garnituren gerelateerd is. Hierin is namelijk goed te zien dat ongeveer één derde van het aantal storingen wordt veroorzaakt door moffen en één kwart door graafschade. Ongeveer één vijfde van het aantal storingen ontstaat door een defect in een kabel. Zo is het 'pomp- en zuigeffect', veroorzaakt door een hoge wisselende belasting, een belangrijke oorzaak van versnelde veroudering van een GPLK-kabel.
Dat het MS-distributienet de grootste invloed heeft op de betrouwbaarheid komt doordat de enkelvoudige storingsreserve alleen in de structuur van het net aanwezig is en niet in de bedrijfsvoering, zoals bij transportnetten. Elke kortsluiting resulteert in afschakeling van de gehele streng. Het opsporen van de fout en het omschakelen na een storing gebeurt met de hand en dat kost meer tijd dan bij een transportnet, dat voorzien is van op afstand uitleesbare metingen en van verrebediening. Bovendien zijn de gevolgen van een storing in het MS-distributienet vrij groot, doordat met het uitvallen van een streng een relatief groot aantal aangeslotenen is getroffen.
Figuur 12.5 Oorzaken uitvalduur elektriciteit
Iedere netbeheerder hanteert zijn eigen betrouwbaarheidscriteria. De gemiddelde onderbrekingsduur voor de verschillende niveaus zijn afgestemd op de kosten die gemoeid zijn met het niet leveren van energie. In LS-netten wordt soms een absolute tijdsduur gehanteerd voor de gemiddelde onderbreking. In andere gevallen, zoals op MS-niveau, wordt het criterium gesteld dat de hoeveelheid niet-geleverde energie, het product van de gemiddelde hersteltijd en totale getroffen belasting, niet groter mag zijn dan een specifieke waarde, in MWh. Bovendien kan in bepaalde situaties een aangeslotene eisen aan de betrouwbaarheid overeenkomen met de netbeheerder.
12.2 Falen, herstellen en repareren
De betrouwbaarheid wordt bepaald door de combinatie van twee processen: falen van een component en herstellen van de levering van het afgeschakelde deelnet. Het is lang niet altijd zo dat de levering pas wordt hervat nadat de gestoorde component gerepareerd is. Daarom is naast kennis over de reparatiegegevens ook inzicht nodig in het herstelproces van de levering. Het falen van een component en het herstellen van de levering zijn twee afzonderlijke processen, die afzonderlijk benaderd worden.
Van de individuele componenten zijn de faalfrequentie en de reparatieduur gedefinieerd:
- faalfrequentie (λ): het gemiddelde aantal malen per jaar dat een component defect raakt
- reparatieduur (Trep): de tijdsduur die gemiddeld nodig is om een defecte component te repareren of te vervangen.
De faal- en reparatiegegevens van componenten in het elektriciteitsnet zijn vermeld in de jaarlijkse storingsenquête van Netbeheer Nederland (Kema, 2011). In deze jaarlijkse rapportage staan de geregistreerde storingen van dat jaar vermeld. Gezien het relatief gering aantal storingen kunnen de gegevens van jaar tot jaar nogal verschillen, zowel in aantal storingen als in reparatieduur. Ook per netbeheerder zijn er verschillen in faalfrequentie en reparatietijd. Het kan bijvoorbeeld zijn dat een netbeheerder in het verleden moffen van een bepaald type van een specifieke fabrikant heeft toegepast, die na verloop van tijd allemaal dezelfde degeneratieverschijnselen vertonen. Ook kunnen verschillen in reparatiestrategie leiden tot verschillen in reparatietijden. Tabel 12.2, tabel 12.3 en tabel 12.4 geven een overzicht van de storingsgegevens van componenten in de LS-, MS en HS-netten in Nederland in de jaren 2007, 2008, 2009 en 2010. De reparatieduur is de gemiddelde hersteltijd van een component waarvan uitval leidde tot storingen.
Tabel 12.2 Storingsgegevens van LS-componenten in Nederland
Faalfrequentie |
Reparatieduur (h) |
||||||||||
Component |
2007 |
2008 |
2009 |
2010 |
Gemiddeld |
eenheid |
2007 |
2008 |
2009 |
2010 |
Gemiddeld |
Netkabel GPLK |
0,0465 |
0,0441 |
0,0440 |
0,0502 |
0,0462 |
/km |
6 |
10 |
10 |
24 |
13 |
Netkabel kunststof |
0,0347 |
0,0308 |
0,0288 |
0,0352 |
0,0324 |
/km |
5 |
7 |
9 |
16 |
9 |
Aansluitkabel GPLK |
0,0952 |
0,1028 |
0,0975 |
0,0578 |
0,0883 |
/km |
6 |
13 |
27 |
30 |
19 |
Aansluitkabel kunststof |
0,0658 |
0,0689 |
0,0624 |
0,0816 |
0,0697 |
/km |
4 |
8 |
17 |
19 |
12 |
Mof massa |
0,0002 |
0,0002 |
0,0003 |
0,0005 |
0,0003 |
/stuk |
8 |
9 |
15 |
35 |
17 |
Mof kunststof |
0,0002 |
0,0001 |
0,0002 |
0,0003 |
0,0002 |
/stuk |
8 |
11 |
14 |
32 |
16 |
Eindsluiting massa |
0,0001 |
0,0001 |
0,0001 |
0,0000 |
0,0001 |
/stuk |
5 |
4 |
4 |
11 |
6 |
Eindsluiting kunststof |
0,0001 |
0,0001 |
0,0001 |
0,0001 |
0,0001 |
/stuk |
3 |
3 |
9 |
18 |
8 |
Lastscheider, patroon |
0,0016 |
0,0017 |
0,0015 |
0,0014 |
0,0016 |
/stuk |
2 |
2 |
2 |
3 |
2 |
Laagspanningsrek, kast |
0,0011 |
0,0012 |
0,0012 |
0,0017 |
0,0013 |
/stuk |
3 |
8 |
16 |
69 |
24 |
Smeltveiligheid |
0,0012 |
0,0013 |
0,0014 |
0,0017 |
0,0014 |
/stuk |
2 |
2 |
4 |
6 |
4 |
Uit tabel 12.2 blijkt dat de spreiding over de jaren in de faalfrequentie van LS-kabels tussen 5 en 20% is. Met name GPLK-kabels raken eerder gestoord dan kunststof kabels. Ook valt op dat de faalfrequentie van LS-aansluitkabels twee maal zo groot is als van netkabels. De spreiding van de reparatieduur is met name bij de aansluitkabels groot. Voor netkabels zou de reparatieduur naar verwachting ongeveer 8 tot 12 uur kunnen zijn. Het is te verwachten dat de reparatieduur van een mof ongeveer even lang is als van een kabel.
Tabel 12.3 Storingsgegevens van MS-componenten in Nederland
MS |
Faalfrequentie |
Reparatieduur (h) |
|||||||||
Component |
2007 |
2008 |
2009 |
2010 |
Gemiddeld |
eenheid |
2007 |
2008 |
2009 |
2010 |
Gemiddeld |
Kabel GPLK |
0,0114 |
0,0108 |
0,0110 |
0,0128 |
0,0115 |
/km |
87 |
92 |
154 |
120 |
113 |
Kabel kunststof |
0,0069 |
0,0078 |
0,0101 |
0,0048 |
0,0074 |
/km |
101 |
66 |
93 |
149 |
102 |
Mof massa |
0,0026 |
0,0029 |
0,0032 |
0,0037 |
0,0031 |
/stuk |
96 |
65 |
150 |
126 |
109 |
Mof olie |
0,0004 |
0,0003 |
0,0005 |
0,0004 |
0,0004 |
/stuk |
213 |
105 |
159 |
150 |
157 |
Mof kunststof |
0,0019 |
0,0018 |
0,0010 |
0,0011 |
0,0015 |
/stuk |
89 |
59 |
105 |
76 |
82 |
Eindsluiting massa |
0,0001 |
0,0000 |
0,0001 |
0,0001 |
0,0001 |
/stuk |
50 |
38 |
346 |
63 |
124 |
Eindsluiting olie/vet |
0,0001 |
0,0001 |
0,0002 |
0,0002 |
0,0002 |
/stuk |
77 |
51 |
164 |
163 |
114 |
Eindsluiting kunststof |
0,0002 |
0,0001 |
0,0002 |
0,0002 |
0,0002 |
/stuk |
28 |
25 |
54 |
97 |
51 |
Rail |
0,0002 |
0,0001 |
0,0003 |
0,0004 |
0,0003 |
/stuk |
126 |
128 |
33 |
125 |
103 |
Transformator MS/LS |
0,0007 |
0,0006 |
0,0008 |
0,0006 |
0,0007 |
/stuk |
105 |
31 |
59 |
70 |
66 |
Vermogenschakelaar |
0,0019 |
0,0019 |
0,0013 |
0,0009 |
0,0015 |
/stuk |
22 |
26 |
88 |
64 |
50 |
Lastscheider |
0,0002 |
0,0002 |
0,0002 |
0,0002 |
0,0002 |
/stuk |
43 |
60 |
71 |
53 |
57 |
Scheider |
0,0001 |
0,0000 |
0,0001 |
0,0001 |
0,0001 |
/stuk |
236 |
1 |
13 |
154 |
101 |
Smoorspoel |
0,0000 |
0,0000 |
0,0005 |
0,0000 |
0,0001 |
/stuk |
2620 |
2620 |
|||
Uit tabel 12.3 blijkt dat de faalfrequenties van componenten in het MS-net kleiner zijn dan van componenten in het LS-net: de faalfrequentie van kabels is ongeveer vier maal kleiner. Ook hier raken GPLK-kabels vaker gestoord dan kunststof kabels. Dit hoeft overigens niet geheel aan de ouderdom of de kwaliteit van de kabels te liggen. GPLK-kabels liggen namelijk in oudere bebouwde wijken, waarin zij bijvoorbeeld door graafwerkzaamheden voor stadsvernieuwingsprojecten beschadigd kunnen raken.
Het valt direct op dat de reparatieduur van MS-kabels veel groter is dan van LS-kabels. Ook is de spreiding van de reparatieduur over de jaren vrij groot. In het algemeen lijken de reparaties in 2009 en 2010 langer te duren dan in de voorgaande twee jaren. Het feit dat de reparatieduren van MS-kabels langer zijn dan van LS-kabels komt doordat bij storingen in de MS-kabels de levering meestal kan worden hersteld door omschakelen, waardoor de reparatie minder urgent is. Bij de andere componenten, zoals rail, transformator, vermogenschakelaar en smoorspoel is de reparatieduur de duur die gemoeid is met het vervangen van de defecte component. De faalfrequentie van deze componenten is zo klein, dat de reparatieduur een vrij grote spreiding heeft, waardoor het moeilijk is een reële waarde te vinden. Zo is er van de smoorspoel alleen een registratie in 2009, waarbij de vervangingsduur blijkbaar erg lang was.
Tabel 12.4 Storingsgegevens van HS-componenten in Nederland
HS |
Faalfrequentie |
Reparatieduur (h) |
|||||||||
Component |
2007 |
2008 |
2009 |
2010 |
Gemiddeld |
eenheid |
2007 |
2008 |
2009 |
2010 |
Gemiddeld |
Kabel |
0,0047 |
0,0025 |
0,0032 |
0,0037 |
0,0035 |
/km |
145 |
235 |
102 |
397 |
220 |
Bovengrondse lijn |
0,0060 |
0,0036 |
0,0038 |
0,0057 |
0,0048 |
/km |
433 |
7 |
4 |
210 |
164 |
Mof |
0,0000 |
0,0000 |
0,0001 |
0,0000 |
0,0000 |
/stuk |
|||||
Eindsluiting |
0,0014 |
0,0013 |
0,0007 |
0,0004 |
0,0010 |
/stuk |
730 |
99 |
89 |
11 |
232 |
Vermogenschakelaar |
0,0012 |
0,0032 |
0,0044 |
0,0016 |
0,0026 |
/stuk |
48 |
18 |
161 |
3 |
58 |
Scheider |
0,0004 |
0,0002 |
0,0006 |
0,0005 |
0,0004 |
/stuk |
3 |
4 |
6 |
1652 |
416 |
Rail |
0,0014 |
0,0015 |
0,0042 |
0,0109 |
0,0045 |
/stuk |
10 |
10 |
|||
Transformator HS/MS |
0,0021 |
0,0197 |
0,0196 |
0,0205 |
0,0155 |
/stuk |
67 |
38 |
123 |
67 |
74 |
Uit tabel 12.4 blijkt dat de faalfrequentie van componenten in het HS-net in het algemeen kleiner is dan van componenten in het MS-net. In het algemeen is de gemiddelde reparatieduur groter dan van componenten in het MS-net. Omdat het HS-net in verhouding tot de MS- en LS-netten vrij klein is, zijn er relatief weinig storingen, waardoor de spreiding in de reparatieduur groot is.
12.2.1 Falen
Onder falen wordt verstaan: het zodanig defect raken van een component, dat deze component terstond uit bedrijf genomen wordt. De onderbrekingsfrequentie (f) van een streng wordt berekend uit de som van de faalfrequenties (λ) van alle componenten van de streng, plus de onderbrekingsfrequentie (fvoeding) van het bovenliggende net. Figuur 12.6 illustreert dat een aangeslotene in het LS-net te maken heeft met de keten van betrouwbaarheid van het LS-net, het netstation, het MS-net, het voedingsstation en het HS- en EHS-net. Indien in één van de kabels van een MS-streng een kortsluiting optreedt, zal de beveiliging van die streng aanspreken en afschakelen, waardoor de gehele streng inclusief alle aangeslotenen buiten bedrijf zal zijn.
Figuur 12.6 Keten van betrouwbaarheidsinvloeden
In onderstaande vergelijking wordt de onderbrekingsfrequentie van een punt in het LS-net berekend uit de som van de onderbrekingsfrequentie van de HS-rail van het HS/MS onderstation en de faalfrequenties van de componenten van het onderstation tot aan het LS-net. De onderbrekingsfrequentie van het HS-net wordt niet berekend maar uit de storingsregistratiegegevens van tabel 12.1 gehaald, omdat de betrouwbaarheidsberekening van het N–1 veilige transportnet een uitgebreidere berekening vereist dan de in dit hoofdstuk gepresenteerde methode voor distributienetten.
 |
[ |
12.7 |
] |
met:
| f | onderbrekingsfrequentie |
| λHS/MS-transformator | faalfrequentie voedingstransformator (per jaar) |
| lMS | lengte MS-kabel (km) |
| λMS-kabel | faalfrequentie MS-kabel (per jaar en per km) |
| lLS | lengte LS-kabel (km) |
| λLS-kabel | spanningfasehoek (rad)faalfrequentie LS-kabel (per jaar en per km) |
Het faalproces wordt toegelicht aan de hand van het voorbeeldnet van figuur 12.7. In dit netwerk is de betrouwbaarheid van het EHS- en HS-net en daarmee de betrouwbaarheid van de levering op het HS-knooppunt van het onderstation, gemodelleerd in de betrouwbaarheid van de netvoeding.
Figuur 12.7 MS- en LS-distributienet met HS-voeding
Alle MS-kabels zijn in dit rekenvoorbeeld even lang: 1000 m. Ook alle LS-kabels achter netstation MS11 zijn even lang: 100 m. De faalfrequentie van een kabel is gelijk aan het product van zijn lengte en zijn faalfrequentie per lengte-eenheid. De faalfrequenties zijn afgeleid van tabel 12.1, tabel 12.2, tabel 12.3 en tabel 12.4. De faalfrequentie van een MS-kabel is gesteld op 0,01 /km/jaar en van een LS-kabel op 0,03 /km/jaar. De faalfrequenties van rails en knooppunten worden in dit voorbeeld verwaarloosd. De faalparameters van de componenten van het net in figuur 12.7 voor gebruik in een betrouwbaarheidsberekening zijn dan:
Tabel 12.5 Storingsgegevens voor het voorbeeldnet van figuur 12.7
Component |
Faalfrequentie l (per jaar) |
Netvoeding |
0,11 |
HS/MS-transformator |
0,014 |
MS-kabel (1 km x lMS-kabel) |
0,01 |
MS/LS-transformator |
0,001 |
LS-kabel (0,1 km x lLS-kabel) |
0,003 |
Een kortsluiting heeft alleen invloed op het gedeelte van het net dat gezamenlijk beveiligd is. Dat betekent dat bij een kortsluiting in het onderstation de levering van het gehele onderliggende MS-net onderbroken is. Alle kabels en netstations in de MS-streng zijn gezamenlijk beveiligd. Bij een kortsluiting in een kabel van de MS-streng is de levering van die streng en alle aangesloten netstations onderbroken. Alle kabels in de LS-streng zijn ook gezamenlijk beveiligd. Bij een kortsluiting in een LS-kabel is alleen de levering aan alle aangeslotenen op die LS-streng onderbroken. Dit alles natuurlijk alleen onder de aanname dat de beveiliging selectief is ingesteld en goed functioneert. Door toepassing van formule 12. 7 kan voor alle netdelen de faalfrequentie worden berekend. Elke 'sprong' in de berekende faalfrequentie in tabel 12.6 wordt veroorzaakt door een beveiliging.
Tabel 12.6 Berekende onderbrekingsfrequenties (f) voor het voorbeeldnet van figuur 12.7
Falende component |
Voedingsstation |
Netstation MS11 |
LS-knooppunt |
||
HS-rail |
MS-rail |
MS-rail |
LS-rail |
|
|
Netvoeding |
0,110 |
0,110 |
0,110 |
0,110 |
0,110 |
HS/MS-transformator |
0,014 |
0,014 |
0,014 |
0,014 |
|
5 MS-kabels |
0,050 |
0,050 |
0,050 |
||
MS/LS-transformator |
0,001 |
0,001 |
|||
5 LS-kabels |
0,015 |
||||
Totaal |
0,110 |
0,124 |
0,174 |
0,175 |
0,190 |
De faalfrequenties (l ) van componenten worden vaak als constant verondersteld. In praktijk is de faalfrequentie niet constant, maar onder andere afhankelijk van de leeftijd van de component, de mate van (over)belasting in het verleden en het plegen van onderhoud. Ook beveiligingen kunnen falen, in de zin dat zij onterecht aanspreken dan wel dat zij niet aanspreken terwijl zij dat wel zouden moeten doen (weigeren van de beveiliging). Bij een weigerende beveiliging zal de back-up beveiliging moeten aanspreken, waardoor minder selectief wordt afgeschakeld.
12.2.2 Herstel van de levering
Naast de reparatieduur is de hersteltijd van belang voor het vaststellen van de niet-beschikbaarheid. De hersteltijd is de tijdsduur tussen het moment van de storing en het herstel van de levering. Hierbij wordt in de meeste gevallen nog niets gerepareerd en wordt de levering hersteld via omschakelacties nadat de gestoorde component is geïsoleerd. De hersteltijd is opgebouwd uit een aantal stappen, met elk een eigen tijdsduur:
- signaleren storing
- inschakelen storingsploeg
- lokaliseren foutplaats
- isoleren foutplaats
- inschakelen geopende schakelaars en omschakelen netopeningen
Signaleren storing
Nadat een storing heeft plaatsgevonden, waarbij een deel van het net is afgeschakeld, duurt het even voordat de storing bij het bedrijfsvoeringcentrum bekend is. Bij een automatische melding gebeurt dat vrijwel direct. In andere gevallen wordt de storing pas bekend nadat aangeslotenen de storing telefonisch gemeld hebben.
Inschakelen storingsploeg
Nadat de storing is gesignaleerd, wordt een storingsploeg ingeschakeld die zich naar het getroffen gebied verplaatst. De tijd dat dit kost hangt van veel factoren af, zoals tijdstip op de dag en verkeersdruk. Hierbij spelen ervaringscijfers van de betreffende netbeheerder een grote rol.
Lokaliseren foutplaats
Als de storingsploeg ter plaatse is, begint de stap voor het lokaliseren van de foutplaats. Indien op afstand uitleesbare storingsverklikkers zijn toegepast of een foutplaatslokalisatiesysteem wordt gebruikt, is de foutplaats relatief snel te vinden. Als dat niet het geval is, moet de foutplaats worden opgespoord door station voor station de kortsluitverklikkers te inspecteren. Indien één storingsploeg werkzaam is, kan deze kiezen uit de sequentiële en de binaire zoekmethode. Bij de sequentiële methode bekijkt de storingsploeg de toestand van de kortsluitverklikkers van alle netstations in de gestoorde streng vanaf het onderstation in de richting van de netopening (Figuur 12.8). Als de fout zich dicht bij het onderstation bevindt, is dat voordelig. Als de fout zich echter aan het einde van de streng bevindt, kost het zoeken veel tijd.
Bij de binaire zoekmethode wordt via een halveringsmethode telkens de helft van het zoekgebied geëlimineerd (Figuur 12.9). Indien een kortsluitverklikker een doorgaande kortsluitstroom heeft gedetecteerd, wordt verder in de richting van de netopening gezocht. Indien dit niet het geval is, wordt terug in de richting van het onderstation gezocht. Met name in lange strengen is de binaire zoekmethode in het voordeel ten opzichte van de sequentiële zoekmethode. Dit is afhankelijk van de afstanden en de reistijden. In praktijk zal de gehanteerde zoekmethode een combinatie zijn van beide methoden, waarbij zoveel mogelijk eerst de netstations met aftakkingen worden bezocht.
Figuur 12.8 Sequentiële zoekmethode
Figuur 12.9 Binaire zoekmethode
Indien de kortsluiting is gelokaliseerd, wordt deze geïsoleerd door de scheiders aan weerszijden te openen. In de meeste gevallen bevindt zich de kortsluiting in een kabelsegment of een mof. De kortsluiting is dan vaak veroorzaakt door graafwerkzaamheden of een spontane storing in een kabel of mof. Indien de kortsluiting zich in een netstation bevindt, worden de kabels aan weerszijden afgeschakeld en kan het netstation niet meer gevoed worden.
Inschakelen geopende schakelaars en omschakelen netopeningen
Bij de meeste storingen in kabeltracés wordt de levering hersteld door de door de beveiliging geopende vermogenschakelaars te sluiten en door een of meer scheiders, die normaal geopend zijn, te sluiten. Nadat de foutplaats is geïsoleerd, is de streng gesplitst in twee gedeeltes. De levering van het eerste gedeelte van de streng kan eenvoudig geschieden door de schakelaar in het onderstation, die door de beveiliging was geopend, te sluiten. Het herstel van de levering van het tweede gedeelte van de streng kan op drie manieren plaatsvinden:
- omschakelen via een buurnet door het inschakelen van normaal geopende netscheiders
- inzetten van een noodstroomvoorziening indien omschakelen niet mogelijk is
- reparatie of vervanging van de gestoorde component indien omschakelen en inzet van een noodstroomvoorziening niet mogelijk zijn.
Figuur 12.10 toont een ringvormig MS-net met een netopening bij netstation 'MS15'. Indien de kabel tussen netstations 'MS13' en 'MS14' kortgesloten is, wordt de gehele streng afgeschakeld.
Figuur 12.10 Door kortsluiting uitgeschakelde MS-streng
Figuur 12.11 toont dat de fout is gelokaliseerd tussen de netstations 'MS13' en 'MS14', waarna de scheiders aan beide zijden zijn geopend. De levering is hersteld door enerzijds het inschakelen van de vermogenschakelaar in het onderstation en anderzijds het sluiten van de normaal geopende scheider bij netstation 'MS15'.
Figuur 12.11 Geïsoleerde kabelsectie en door inschakeling en omschakeling herstelde levering
Het hangt af van het vermogen van het om te schakelen netdeel of alle netstations door het sluiten van normaal geopende scheiders weer gevoed kunnen worden. Indien de maximale stroombelasting van het alternatieve circuit niet toereikend is, wordt, indien mogelijk, de voeding van de gestoorde netstations verdeeld over twee of meer alternatieve circuits.
Noodstroomvoorziening
In het MS-net komen uitlopers voor, die niet van een andere zijde door het sluiten van normaal geopende scheiders gevoed kunnen worden. Hierbij kan de levering alleen hersteld worden door een noodstroomvoorziening te treffen. Deze bestaat uit een of meerdere aggregaten, die op de netstations kunnen worden aangesloten. De reparatie zal zo snel mogelijk worden uitgevoerd.
Indien de kortsluiting zich in een netstation bevindt, kan de levering van het achterliggende LS-net meestal niet worden hersteld via een omschakelactie. In hoofdstuk 2 is toegelicht dat de LS-netten vaak zijn aangelegd met een radiale structuur, waarbij geen storingsreserve aanwezig is. In dat geval kan de levering alleen worden hersteld met behulp van een noodstroomvoorziening.
Reparatie
Indien de levering niet hersteld kan worden door omschakelacties of door inzet van een noodstroomvoorziening, wordt de storingsduur bepaald door de reparatieduur. Volgens tabel 12.2 duurt de reparatie van een LS-kabel ongeveer 10 uren. Volgens tabel 12.3 duurt de reparatie van een MS-kabel gemiddeld ongeveer 100 uren. Deze reparatieduur is gebaseerd op niet-urgente reparatie van een kabel in een MS-distributienet waar de levering door omschakelen is hersteld. Indien de levering niet door omschakelen kan worden hersteld, is de reparatie wel urgent en zal de kabel in kortere tijd gerepareerd worden.
Herstelduur
De te verwachten herstelduur hangt af van de omvang van het net en kan worden berekend uit de som van de tijdsduren die gemoeid zijn met alle individuele herstelacties. Tabel 12.7 geeft een overzicht. De tijdsduren verschillen van bedrijf tot bedrijf en hangen bovendien per distributienet af van de hoeveelheid automatisering, de mogelijkheid de kortsluitverklikkers op afstand uit te lezen en de aanwezigheid van een systeem voor foutplaatslokalisatisatie.
Tabel 12.7 Definitie van tijdsduren voor herstelacties
Tsignaleren |
Tijdsduur voor het signaleren van een kortsluiting |
Tstoringsploeg |
Tijdsduur voor het inschakelen van de storingsploeg |
Tlokaliseren |
Tijdsduur voor het lokaliseren van de foutplaats |
Tisoleren |
Tijdsduur voor het isoleren van de foutplaats |
Tinschakelen |
Tijdsduur voor het inschakelen van de door de beveiliging afgeschakelde vermogenschakelaar |
Tomschakelen |
Tijdsduur voor het sluiten van normaal geopende scheiders |
Tnoodstroom |
Tijdsduur voor het inzetten van een noodstroomvoorziening |
Treparatie |
Tijdsduur voor het repareren van de gestoorde component |
Het hangt af van de structuur van het net of de levering kan worden hersteld door inschakelen en omschakelen of dat een noodstroomvoorziening moet worden getroffen of dat gewacht moet worden op reparatie. Afhankelijk van de wijze waarop wordt hersteld, wordt de hersteltijd bepaald aan de hand van onderstaande formules. Formule 12. 8 berekent het herstel voor het netdeel tussen het onderstation en de foutplaats:
 |
[ |
12.8 |
] |
Formule 12.9 berekent het herstel voor het netdeel tussen de foutplaats en een netopening:
 |
[ |
12.9 |
] |
Formule 12.10 berekent het herstel voor een netdeel met behulp van een noodstroomvoorziening:
 |
[ |
12.10 |
] |
Formule 12.11 berekent het herstel voor een netdeel waarbij op reparatie gewacht moet worden:
 |
[ |
12.11 |
] |
Voor de kortsluiting in het kabelsegment tussen de knooppunten 'MS13' en 'MS14', zoals afgebeeld in figuur 12.11, wordt hieronder de herstelduur van de middenspanningsknooppunten toegelicht. Hierbij zijn in tabel 12.8 de tijdsduren van de individuele herstelacties willekeurig aangenomen.
Tabel 12.8 Tijdsduren voor herstelacties
Tsignaleren |
2 minuten |
Tstoringsploeg |
30 minuten |
Tlokaliseren |
10 minuten per station |
Tisoleren |
10 minuten |
Tinschakelen |
15 minuten |
Tomschakelen |
15 minuten |
Tnoodstroom |
120 minuten |
Treparatie |
gegeven per component |
De hersteltijd voor een storing in het HS-net is genomen uit tabel 12.1, waarin de gemiddelde onderbrekingsduur (d) voor storingen in het HS-net 50 minuten bedraagt. De hersteltijd voor een storing in de HS/MS-voedingstransformator wordt bepaald door de tijd die gemoeid is met het omschakelen naar de reservetransformator. Voor deze tijdsduur is willekeurig 52 minuten aangenomen. Voor een storing in een van de kabelsegmenten is de hersteltijd door het inschakelen van de afgeschakelde vermogenschakelaar in het onderstation volgens formule 12.8 en tabel 12.8 gelijk aan: Therstel = 2 + 30 + 5 x 10 + 10 + 15 = 107 minuten. De hersteltijd door het inschakelen van de normaal geopende scheider in netstation 'MS15' is volgens formule 12.9 en tabel 12.8 gelijk aan: Therstel = 2 + 30 + 5 x 10 + 10 + 15 + 15 = 122 minuten. Hiermee kan tabel 12.9 voor de MS-knooppunten van de gestoorde streng worden samengesteld.
Tabel 12.9 Herstelduren (d) voor de MS-streng
Falende component |
Herstelduur (min) |
|||||
MS-rail |
MS11 |
MS12 |
MS13 |
MS14 |
MS15 |
|
Netvoeding |
50 |
50 |
50 |
50 |
50 |
50 |
HS/MS-transformator |
52 |
52 |
52 |
52 |
52 |
52 |
MS-kabel: MS-rail-MS11 |
0 |
122 |
122 |
122 |
122 |
122 |
MS-kabel: MS11-MS12 |
0 |
107 |
122 |
122 |
122 |
122 |
MS-kabel: MS12-MS13 |
0 |
107 |
107 |
122 |
122 |
122 |
MS-kabel: MS13-MS14 |
0 |
107 |
107 |
107 |
122 |
122 |
MS-kabel: MS14-MS15 |
0 |
107 |
107 |
107 |
107 |
122 |
Door gebruik te maken van formule 12.1 kan tabel 12.10 voor de jaarlijkse uitvalduur worden samengesteld. Hierbij worden de berekende herstelduren van tabel 12.9 vermenigvuldigd met de uitvalfrequentie van de betreffende falende component. Zo is de jaarlijkse uitvalduur voor knooppunt 'MS13' voor een kortsluiting in de MS-kabel tussen de knooppunten 'MS12' en 'MS13' gegeven door:
p = 0,01 x 122 = 1,22 min/jaar
en voor een kortsluiting in de MS-kabel tussen de knooppunten 'MS13' en 'MS14' gegeven door:
p = 0,01 x 107 = 1,07 min/jaar.
Tabel 12.10 Jaarlijkse uitvalduur (p) voor de MS-streng
Falende component |
Jaarlijkse uitvalduur (min/jaar) |
|||||
MS-rail |
MS11 |
MS12 |
MS13 |
MS14 |
MS15 |
|
Netvoeding |
5,50 |
5,50 |
5,50 |
5,50 |
5,50 |
5,50 |
HS/MS-transformator |
0,73 |
0,73 |
0,73 |
0,73 |
0,73 |
0,73 |
MS-kabel: MS-rail-MS11 |
0 |
1,22 |
1,22 |
1,22 |
1,22 |
1,22 |
MS-kabel: MS11-MS12 |
0 |
1,07 |
1,22 |
1,22 |
1,22 |
1,22 |
MS-kabel: MS12-MS13 |
0 |
1,07 |
1,07 |
1,22 |
1,22 |
1,22 |
MS-kabel: MS13-MS14 |
0 |
1,07 |
1,07 |
1,07 |
1,22 |
1,22 |
MS-kabel: MS14-MS15 |
0 |
1,07 |
1,07 |
1,07 |
1,07 |
1,22 |
Totaal |
6,23 |
11,73 |
11,88 |
12,03 |
12,18 |
12,33 |
De afzonderlijke bijdragen aan de jaarlijkse uitvalduur, zoals vermeld in tabel 12.10, kunnen per knooppunt worden gesommeerd. Zo is de totale jaarlijkse uitvalduur van netstation 'MS13' ten gevolge van alle storingen in dit voorbeeld gelijk aan 12,03 minuten (12 minuten en 2 seconden).
Met behulp van de berekende faalfrequenties van tabel 12.6 kan met behulp van formule 12.1 de gemiddelde onderbrekingsduur voor elk netstation worden berekend. Alle berekende betrouwbaarheidskentallen voor dit voorbeeld zijn samengevat in tabel 12.11.
Tabel 12.11 Betrouwbaarheidskentallen voor de MS-streng
|
MS-rail |
MS11 |
MS12 |
MS13 |
MS14 |
MS15 |
|
Faalfrequentie (f) |
0,124 |
0,174 |
0,174 |
0,174 |
0,174 |
0,174 |
per jaar |
Jaarlijkse uitvalduur (p) |
6,23 |
11,73 |
11,88 |
12,03 |
12,18 |
12,33 |
min/jaar |
Gemiddelde onderbrekingsduur (d) |
50 |
67 |
68 |
69 |
70 |
71 |
min |
12.3 Verbetering van de betrouwbaarheid
Het economisch belang van een goede betrouwbaarheid is moeilijk eenduidig vast te stellen. Het is weliswaar eenvoudig de kosten van niet geleverde energie (NGE) uit te rekenen aan de hand van de te verwachten jaarlijkse uitvalduur en een prijs per kWh niet-geleverde energie, maar de gevolgen voor alle aangeslotenen zijn zeer divers. Zo wordt aangenomen dat de meeste huishoudelijke aangeslotenen na een korte onderbreking eenvoudig weer verder kunnen met hun processen. Moeilijker wordt het wanneer aangeslotenen voor dataverwerking afhankelijk zijn van een ononderbroken levering. De kosten van dataverlies en de herstelwerkzaamheden kunnen aanzienlijk zijn. Ook in de procestechnologie lopen de gevolgen van een onderbreking sterk uiteen. Sommige met behulp van computers gestuurde processen liggen al na een zeer kortdurende onderbreking geheel stil. Bij andere processen, zoals in de chemie, gaat een onderbreking gepaard met lozingen van chemische stoffen met milieuschade tot gevolg en kunnen leidingen door de stilstand verstopt raken.
Figuur 12.12 Onderbrekingsduur versus onderbrekingsfrequentie in Europa
In Nederland bewaakt de toezichthouder de betrouwbaarheid met een bonus/malussysteem. Binnen Netbeheer Nederland is afgesproken dat elke netbeheerder de betrouwbaarheid nauwkeurig registreert volgens een onderling afgesproken systeem. Een van de belangrijkste parameters, waarover wordt gepubliceerd, is de gemiddelde jaarlijkse onderbrekingsduur. Deze belangrijke maatschappelijke parameter wordt vergeleken met het landelijk gemiddelde (Figuur 12.1), waarbij ernaar gestreefd wordt het eigen getal lager te houden dan het landelijk gemiddelde. Overigens heeft het elektriciteitsnet in Nederland een hoge betrouwbaarheid, vergeleken met andere Europese landen, zoals afgebeeld in figuur 12.12 (CEER, 2008), (Kema, 2011). De gemiddelde jaarlijkse onderbrekingsduur van Nederland is met 33,7 minuten per jaar over 2010 (Figuur 12.1), samen met de netten van Denemarken en Duitsland het laagst in Europa. In de netten van de meeste andere Europese landen ligt deze waarde tussen 50 en 100 minuten per jaar. Ook waarden van 200 minuten per jaar en meer komen voor. Daarnaast was de gemiddelde onderbrekingsfrequentie ten gevolge van storingen in het HS-, MS- en LS-net met 0,34 maal per jaar in 2010 (Figuur 12.3) het laagst in Europa. De meeste buurlanden hebben een gemiddelde onderbrekingsfrequentie tussen 0,5 en 1,0 per jaar, maar ook waarden tussen 2,0 en 2,5 komen in de Europese landen voor.
De betrouwbaarheid kan worden verbeterd door enerzijds het onderbrekingsrisico te verkleinen en anderzijds de consequenties van storingen te beperken. Aan de ene kant zijn er krachten die de betrouwbaarheid bedreigen en aan de andere kant zijn er krachten voor het in stand houden van de betrouwbaarheid. Tabel 12.12 geeft een overzicht van de belangrijkste krachten.
Tabel 12.12 Bedreigende en in stand houdende krachten van de betrouwbaarheid
Bedreigende krachten |
In stand houdende krachten |
Graafwerkzaamheden Falende componenten Slechte montage Overbelasting Sterk wisselende belasting Overspanning |
Registratie van graafwerk en kabeltracés Onderhoud Opleiding van personeel Preventief storingen zoeken Verschakelen bij overbelasting Repareren van stand-by staande componenten |
Aangezien de jaarlijkse uitvalduur wordt bepaald door zowel het aantal onderbrekingen als de onderbrekingsduur, gaat de aandacht naar beide aspecten uit. Bij het verkleinen van het onderbrekingsrisico moet eerst gekeken worden naar de oorzaken. Volgens figuur 12.5 wordt een derde van het aantal onderbrekingen veroorzaakt door storingen in moffen en een kwart door beschadigingen tijdens graafwerkzaamheden. Daarnaast wordt een vijfde veroorzaakt door een defect in een kabel. Samenvattend kan het onderbrekingsrisico worden verkleind door:
- betere registratie van het graafwerk en goede informatie-uitwisseling van kabeltracés
- ondeugdelijke moffen: opsporen en vervangen
- zorgvuldige keuze van netcomponenten: goede dimensionering, waardoor geen overbelasting optreedt
- zorgvuldige installatie van netcomponenten: het installeren van kabelmoffen is grotendeels handwerk, waarbij fouten zich meestal na langere tijd openbaren
- zorgen voor een adequaat onderhoudsschema: met name stofvrij en droog houden van onderstations en netstations reduceert het aantal storingen
- goed net- en belastingsbeheer: hiermee wordt voorkomen dat door uitbreiding van het aantal aangeslotenen het net onvoorzien overbelast wordt
- sectioneren van strengen: bij een kortsluiting aan het einde van een streng wordt slechts een gedeelte van de streng afgeschakeld.
De consequenties van storingen worden verkleind door:
- voorkomen van uitlopers: maak een verbinding naar een in de buurt gelegen voedingspunt
- meer MS-voedingspunten: hiermee kunnen MS-strenglengtes worden gereduceerd
- aanbrengen van storingsverklikkers die eventueel op afstand uitleesbaar zijn
- toepassen van een systeem voor foutplaatslokalisatie.
Alle maatregelen ter verbetering van de betrouwbaarheid zijn alleen zinvol als de kosten lager zijn dan de bereikte voordelen. Maatregelen die leiden tot een lager onderbrekingsrisico hebben bovendien het voordeel dat zij leiden tot verlaging van de reparatiekosten. In dit licht moet ook worden bezien dat het uitstellen van investeringen kan leiden tot een groter uitvalpercentage. Ook hier moeten de besparingen worden vergeleken met de te verwachte kosten die gemoeid zijn met een onderbreking.
Het Nederlandse elektriciteitsnet is na 1960 zeer fors uitgebreid. Indien rekening wordt gehouden met een levensduurverwachting van 40 tot 70 jaren voor de meeste componenten van het net, moet binnenkort een groot aantal componenten worden vervangen. Om deze reden worden studies uitgevoerd om te bezien in hoeverre componenten vroeger of later in aanmerking komen om te worden vervangen. Door kritieke componenten op het juiste moment te vervangen worden niet alleen kosten bespaard, maar wordt de te verwachten vervangingsgolf beheersbaar. Met name kabels en moffen die in het verleden zijn blootgesteld aan (te) grote belastingen en kortsluitstromen, komen eerder in aanmerking voor vervanging. Kabels die altijd maximaal tot een optimale stroomsterkte zijn belast (ongeveer 70% van hun nominale waarde) hebben doorgaans een langere levensduur.