Levetidsestimering – en forutsetning for gode planer? Jørn Heggset SINTEF Energi Temadag ”Reinvesteringsstrategier i nettselskap” 6. mai 2010

Agenda Utfordring Verktøy og støttesystemer Prosjekt “Tilstandskontroll og restlevetid for nettkomponenter” Sviktmodell Håndbøker for tilstandskontroll Eksempel Veien videre Samordning med REN, FASIT, m.m. Ny prosjektsøknad SysLife (BIP)

Nettforvalterens utfordring Hva er tilstanden til komponentene? Hva er teknisk og nyttig restlevetid? Når bør jeg reinvestere/investere? Hva kreves av nettet om 15-20 år? Hvilke tekniske alternativer eksisterer? 2030? 2009

Risikobasert nettforvaltning Historikk Erfaringer Risiko Skadetyper/svikt KPIer Teknisk tilstand Utført vedlikehold Kostnader Feil/hendelser

Viktige verktøy og metoder Tilstandskontrollhåndbøker For ulike komponenter i kraftsystemet Metoder for gjennomføring av tilstandskontroll og bedømmelse av teknisk tilstand Modell for estimering av restlevetid og sviktsannsynlighet: Levetidskurver og EXCEL-verktøy Estimering av sviktsannsynliget Modell for beregning av lønnsomhet av vedlikeholdstiltak Vedlikeholdskalkyle Håndbøker for tilstandsfastlegging

Utfordring for modellering Behov for kunnskap/data for å finne inngangsparametre til modeller for levetidsestimering Potensielle informasjonskilder Eksperter Mulig å utnytte kunnskap til eksperter som kjenner anleggene og komponentene  Ekspertvurderinger Men: I mange tilfeller vanskelig for eksperter å gi et godt svar Eksperter tar feil Færre ”gode” eksperter over tid når ”gamlingene” slutter (ekspertkunnskap forsvinner) Data Gjennomføring av statistiske levetidsanalyser basert på historiske data om teknisk tilstand, vedlikehold, feil, påkjenninger til komponentene, mm  Behov for databaser som er tilrettelagt dette formålet (mangelvare)

Prosjekt ”Tilstandskontroll og restlevetid for nettkomponenter” Prosjekteier: Energi Norge Utfører: SINTEF Energi Samarbeid med nettselskap og utstyrsleverandører Internasjonalt samarbeid med EDF (FR), Elforsk (SE) og DFU (DK) Varighet 2007 – 2010 Budsjett: 20,4 mill. kr Mål: Utvikle og evaluere nye modeller, metoder og verktøy for fastlegging av teknisk tilstand og beregning av tilhørende levetid og levetidskostnader for komponenter i overførings- og distribusjonsnett.

Tilstandskontroll og restlevetid for nettkomponenter Brukergruppe PhD WP1 Tilstands- kontroll Kraftledning Tilstands- kontroll Kabel Tilstands- kontroll Transformator Andre kompo- nenter Arbeidsgrupper etter behov WP2 Levetidskurver Håndbøker Programvare Restlevetid Sviktsannsynlighet Levetidskostnader

Brukergruppe Øvrige deltakere Hafslund Nett (leder BG) Lyse Elnett Statnett BKK Nett Agder Energi Nett Eidsiva Nett Statkraft Energi Trondheim Energi Nett Skagerak Energi Nett Statkraft Innovasjon REN EdF R&D Energi Norge TrønderEnergi Nett Sunnhordland kraftlag Istad Nett NTE Nett Helgelandskraft SKS Nett BKK Produksjon Sira-Kvina kraftselskap Nexans Norway Draka Norsk Kabel Samarbeidsavtale med: Elforsk (Sverige) DEFU (Danmark)

Svikt (uønskede hendelser) Sviktmodell Skadetyper Design Konsekvens av svikt Barrierer / konsekvens-reduserende tiltak Tiltak Påkjenning Teknisk tilstand Svikt (uønskede hendelser) Vedlikeholdsobjekt Risiko (uønskede hendelser)

Levetidsmodell 1. Levetidskurve Nytilstand Svikt Feil Krevd funksjon / tilstand Tid t

Levetidsmodell 2. Beskrivelse av teknisk tilstand Tilstandsutviklingen er ofte observerbar (inspeksjoner, tilstandskontroll) Vi bruker en karakterskala for å klassifisere teknisk tilstand Karakter Betydning 1 Ingen tegn til svekkelse. 2 Noe tegn til nedbrytning. Resultatet er noe dårligere enn i ny tilstand. 3 Utbredt tegn til nedbrytning. Betydelig dårligere enn i ny tilstand. 4 Tilstanden er kritisk. 5 Feil

Levetidsmodell 3. ’Verdensbilde’ Tilstand Levetidskurve 1 T1 2 T2 3 T3 Karakter 1 T1 2 T2 3 T3 Svikt 4 T4 5 Tid [år] T = T1 + T2 + T3 + T4 Idriftsettelse, rehabilitering, etc.

Levetidsmodell 4. Matematisk modellering av levetidskurver Tilstand 1 Karakter 1 T1 2 T2 3 T3 4 T4 5 Tid [år] Idriftsettelse, rehabilitering, etc.

Levetidsmodell 5. Bruk av levetidsmodellen Beregning av sviktsannsynlighet Beregning av forventet restlevetid Simulering av tilstandsutvikling

… fra teori til praksis … Hvordan anvendes levetidsmodellen? 3 trinn for å beregne resultater: Trinn 1: Definisjon av enhet, skadetype/-mekanisme, driftsbetingelser og tilstandskriterier (1-5) Trinn 2: Estimering av oppholdstider (10%-kvantil og forventet oppholdstid) Trinn 3: Beregning av sviktsannsynlighet og restlevetid basert på aktuell tilstand

Levetidsmodell Dataverktøy for analyse av restlevetid Sviktsannsynlighet Resultat inngår i økonomiske beregninger:

Håndbøker for tilstandskontroll utarbeides Kraftledning PEX-kabel Massekabel Krafttransformator

tilstandsfastlegging data + Ekspert- vurderinger Drifts- historikk + Håndbøker for tilstandsfastlegging Sannsynlighet for svikt

Samordning med REN for å etablere en nasjonal standard for tilstandskontroll Inspeksjon: Noen få sjekkpunkt – de mest ”graverende” Fokus på uakseptable forhold (avvik) – kort tidshorisont Befaring: Samme som inspeksjon + noen flere sjekkpunkt Fokus på uakseptable forhold (avvik) – noe lengre tidshorisont Fornyelsesbefaring: Alt skal sjekkes og klassifiseres, med støtte i tilstandskontrollhåndbøker (karakter 1-5) Fokus på teknisk tilstand for hele anlegget

Eksempel: Luftisolerte brytere (12 kV) i nettstasjoner Eksemplet omhandler en problemstilling i tilknytning til vedlikehold / fornyelse av nettstasjoner: Risikovurdering av 12 kV luftisolerte brytere i nettstasjoner Tre ulike typer kapslinger vurderes: Helkapslede anlegg Halvkapslede anlegg Nettingceller

Mulige feiltyper for bryterne

Estimerte oppholdstider og z(t) Sviktintensitet z(t) (Hazard rate)

Feiltre- / Hendelsestre-analyse

E(PLL) for ulike kapslinger (Expected potential loss of life) Tilsier differensiert vedlikeholdsintervall

Ny BIP-søknad til Forskningsrådet: System for tilstands- og levetidsrelaterte data for kraftsystemkomponenter (SysLife) Rådata - Komponenter & design Tilstand & skadetyper Feil & svikt Vedlikeholdshistorikk Påkjenninger Lønnsomhetsanalyser Vedlikeholdsplanlegging Pålitelighetsanalyse Risikostyring S ystemer og verktøy hos selskapene : FDV, ERP (Enterprise Resource Plan ning), etc. SysLife Data og informasjonsutveksling Håndbøker Skadeatlas Dataanalyse/ parameterestimering P rosesserte data / levetids kurver Web services Mål: Prosjektet skal fremskaffe et analyse- og informasjonssystem for innsamling, lagring, bearbeiding og rapportering av data/informasjon relatert til levetidsanalyser og estimering av sannsynlighet for svikt for kraftsystemkomponenter.

Om SysLife Søkt om BIP (Brukerstyrt InnovasjonsProsjekt) innenfor RENERGI Prosjektvarighet: 2,5 år med oppstart 1. januar 2011 Budsjett: 12 mill. kr Forskningsrådet: 3,6 mill. SkatteFunn: 2,4 mill. Nett- og kraftselskaper representert gjennom Energi Norge: 6 mill. (inkl. egeninnsats) Prosjekteier Energi Norge Prosjektdeltakere Kraftselskap (vann- og vindkraft) Nettselskap Leverandører av NIS og FDV-systemer Utstyrsleverandører Utførende SINTEF Energi og SINTEF IKT i samarbeid med prosjektdeltakerne.

SysLife – plan for realisering

Nettforvalterens utfordring 2030? 2009 Hva er tilstanden til komponentene? Hva er teknisk og nyttig restlevetid? Når bør jeg reinvestere/investere? Hva kreves av nettet om 15-20 år? Hvilke tekniske alternativer eksisterer? Levetidsestimering – en forutsetning for gode planer?!!!

Hvis ikke: