In this work different stability indices have been tested to determine which one ofthem that should be given most attention in the forecasting of thunderstorms. Thestudy also includes a brief description of a number of stability indices and theirbackground. The investigation includes eight frequently used stability indices. The results areevaluated with the indices POD, FAR, Brier Score and Skill Score. When making asummary of the case studies the stability indices HH-index and Åskrisk give the bestresults, while the results for indices KO-index and CAPE are poor. The other stabilityindices give mediocre results. The bad results for the widely used KO-index and CAPE are surprising. The mostlikely cause for the bad result of KO-index is an inadequate translation from the indexvalue to risk of thunderstorm in percent. Studies like this should in the future beperformed during an entire season. The use of the ECMWF-model may be a source oferror because of gross resolution. A model with less spacing between the grid pointsis preferable when making this kind of studies. Finally, HH-index and Åskrisk givethe best results in this study and should therefore be given most attention whenforecasting thunderstorms. / I detta arbete har olika stabilitetsindex testats för att avgöra vilket av dem som börväga tyngst vid prognostisering av åska. Studien innefattar även en kortarebeskrivning av ett antal index och deras bakgrund. Undersökningen innefattar åtta vanligen använda stabilitetsindex. Resultaten ärutvärderade med hjälp av verifikationsmåtten POD, FAR, Brier Score samt SkillScore. Vid sammanställning av samtliga fall uppvisas bäst resultat avstabilitetsindexen HH-index samt Åskrisk, medan KO-index och CAPE ger dåliga värden. Övriga stabilitetsindex uppvisar mediokert resultat. Det dåliga resultatet för de vanligen använda och etablerade KO-index och CAPE ärförvånande. En trolig orsak till KO-index dåliga resultat tros vara en felaktigöversättning från indexvärde till risk för åska i procent. I framtiden bör liknandestudier utföras under en hel säsong. Användningen av ECMWF:s modell som grundför uträkningen av indexen kan vara en felkälla p.g.a. den grova upplösningen imodellen. Det är helt klart att föredra en modell med finare upplösning vid studier avden här karaktären. Slutligen konstateras att HH-index och Åskrisk i undersökningenger likvärdigt bra resultat och därför bör väga tyngst vid prognostisering av åska.

Åskan har i alla tider påverkat livet på jorden med sin enorma kraft. Det har skapats och berättats många skrönor och historier angående olika budskap och bestraffningar i samband med åska. Inte förrän i modern tid har människan börjat att förstå uppkomsten och fysiken bakom åska, som inte än är helt förklarat i detalj. Sedan år 1987, då blixtpejlsystemet LLP (Lightning Location System) installerades i Sverige, har blixtnedslagen och deras egenskaper registrerats och sparats i stora databaser i Sverige. Detta kan ses som en milstolpe i åskforskningen, då mer information om ett blixtnedslag går att erhållas. Utbyggnader och effektivisering av LLP-systemet (blixtpejlsystemet) sker nu i samarbete med andra nordiska länder. Examensarbetet börjar med en introduktion om hur åska uppkommer samt dess elektriska uppladdningsprocesser för att sedan vidare gå in på blixtens fysik. Därefter följer en presentation av LLP-systemet, dess uppbyggnad och funktion. Fördelningen av blixtnedslag längs södra Sveriges kuster under olika förutsättningar, som tid på året, blixtens amplitud och nedslagsplats har studerats. Olika uppkomna effekter av blixtdensiteten längs kusterna till följd av meteorologiska faktorer, som land- och sjöbris, hävningseffekter samt konvektion har studerats. Studier visar att blixtnedslagens densitet är beroende av underlaget och dess egenskaper, som varierar under årstiderna. Sommartid observeras fler blixtnedslag in över land, medan för höstperioden förflyttas detta maximum ut över hav. Land- och sjöbris kan på västkusten ha en påverkande effekt, då ett intensitets-minimum observeras strax utanför kustbandet. En fallstudie av en åskfrontpassage, som passerade över södra och mellersta Sverige den 16 augusti 2001, har studerats med avseende på den uppkomna tråglinjen, så kallad ”squall line”, i samband med frontpassagen. Den genererade kraftig och intensiv blixtaktivitet innan själva frontens ankomst västerifrån. Här ovan har enbart meteorologiska effekter på uppkomsten av åska behandlats. Även den lokala mark- och havsytan kan ge upphov till elektriska fenomen, som har betydelse för uppkomsten av blixtar. Därför studerades de elektriska rymdladdningarna i atmosfären och olika effekter beroende på underlagets skrovlighet. De teoretiska studierna visar på en ökning av rymdladdningsdensiteten över områden med skrovligare underlag, som in över land, vid kraftiga konvektiva moln med höga elektriska fält. Lägre rymdladdningsdensitet över havsytor medför att över hav kan det förekomma mycket högre elektriska fältstyrkor än över ojämn mark. Däremot kan höga föremål ute till havs, som master och vindkraftverk, lätt utlösa blixturladdningar.

A power system will inevitably be subjected to transient overvoltages, most often produced by switching operations and lightning strikes. These transient overvoltages may harm sensitive equipment without sufficient protection, but it is not an easy task to predict what transients may occur or how they affect the system. A fault occurred in a low voltage system at Forsmark 2012 and overvoltages from lightning were concluded as the probable cause. The three aims with this thesis are to develop and test a model of the power system at Forsmark 3, analyse the transient behaviour of the system when subjected to lightning surges and identify critical parameters, and lastly to provide a tool for investigating the protection of the system. The modelling and simulations were performed in the freely available simulation program LT Spice. Challenges and difficulties have been to obtain parameter values for components that are relevant for the high frequencies produced by the short rise time in lightning surges. The main conclusions are: the maximum current in the lightning discharge has the largest impact on the system voltages and surges in the external grid can produce standing waves in the system, causing significant overvoltages even in low voltage systems. The simulations produced larger overvoltages than would occur in a real system, which also would dampen the high frequency signals to a larger extent. Further work to obtain models better suited for high frequency simulation is suggested.

Vattenfall Eldistribution AB distribuerar el till ca 900 000 kunder i Sverige. Det handlar om både privatkunder och företagskunder. Enheten Nätdrift vars driftcentral är placerad i Trollhättan har till uppgift att se till att elnätet är spänningssatt och att man skall minimera avbrottstiderna. Då dagens samhälle är allt mer beroende av störningsfri leverans av el är det viktigt att kartlägga faktorer som orsakar korta avbrott på nätet. Ett kort avbrott definieras som ett avbrott som varar allt från 100 millisekunder till 3 min. I myndigheternas föreskrifter finns inga krav angående hur frekvent korta avbrott får förekomma i elnätet, då dessa avbrott oftast är orsakade av åska och därmed omöjliga att förutse. Genom att åskan åstadkommer en nedbrytning av isolationshållfastheten i systemet kan en ljusbåge uppträda vilken drar med sig nätspänningen till jord. Ledningsskydden känner av förekommande felströmmar och löser ut. En konsekvens av detta är att ett kort avbrott av nätets driftspänning uppstår innan en återinkoppling kan ske och normal drift åter föreligger. Arbetet är avgränsat genom att det endast handlar om avbrott orsakade av åsköverspänningar samt endast spänningsnivåer över 1000V. Utifrån litteraturstudier som är gjorda på kurslitteratur, forskning samt Vattenfalls eget material i ämnet, har arbetet resulterat i ett antal olika återgärder som skulle kunna minska antalet korta avbrott i högspänningsnätet. Detta examensarbete förordar att arbetet med att identifiera och analysera bakomliggande orsaker och möjliga åtgärder för att kunna minska antalet återinkopplingar fortsätter. I en fortsatt fördjupad analys bör även ekonomiska aspekter vägas mot nyttan av åtgärderna för både kunder och nätbolag. / In Sweden Vattenfall Eldistribution AB provides electrical power to approximatly 900000 customers, both private customers and business customers. The grid is operated from Trollhättan and it is the division Nätdrift's main purpose to, beside keeping the grid operating with a minimum of disturbances, to plan, optimize, manage and develop the operating systems. The society today is increasingly depending of an uninterrupted transmission of electricity and therefore it is important to make a survey of the factors that causes short interruptions in the grid. A short interruption is defined as an interruption that has a duration between 100 ms and 3 min. The regulations provided by the authorities do not include any demands regarding how frequent these short interruptions may occure in the grid. This is due to the fact that they are mostly caused by overvoltage from lightning storms, and therefore hard to predict. When lightning strikes on an overhead line, a breakdown of the insulation will occur due to overcurrent and a shortcut will ignite an arc between the wire and earth. This will start the phase-fault protection system to react and activate the feeder circuit breakers involved. This protection of the grid will cause a short interruption of the power supply before the automatic reclosing repowers the overhead line back to normal operating voltage. This thesis has been based on short interruptions caused by lightning and there has been no considerations taken to short interruptions occurring in grids with a voltage level below 1000 V. In this thesis a study of literature has been conducted from course literature, research and Vattenfalls internal documents. The result has been that a number of possible actions can be taken in consideration for making short interruptions less frequent. This thesis is also recommending that the survey of actors which are causing short interruptions continues. When doing so, the economical aspects should also be taken in consideration regarding the customers as well as the network company.

Denna rapport undersöker hur regionnät i stort är uppbyggt för att få en förståelse för strukturen i näten. Rapporten innefattar en kort teoribeskrivning om vad åska är samt åsknedslagens inverkan på näten. En geografisk undersökning av regionnätens luftledningars placering i förhållande till åsknedslagsfrekvens och åskstörningsfrekvens har analyserats i rapporten. Detta arbete vill Vattenfall ha gjort för att idag tar de inte åsknedslagfrekvensens geografiska lokalisering i beaktande vid nybyggnation eller modernisering av elnäten. Det kan ses tendenser till att det blir en förändrad bild över hur åskan slår ner i Sverige, det har kopplats till klimatförändringar som sker runtom i världen. Åskstörningar i elnäten är idag en viktigare faktor, då samhället har blivit mer beroende av en störningsfri leverans av el. Detta visar sig främst inom industrisektorn, men även i andra sektorer som till exempel serverhallar. Det har även blivit hårdare krav från Energimarknadsinspektionen sedan avregleringen 1996. I arbetet används en anläggningsdatabas för att hitta placering och störningshistorik inom Regionnät. Även SMHI:s kartor och data används för att ta fram åskhistoriken i Sverige. Resultatet presenteras med framförallt grafer över de olika områdena som hanteras. Vidare studier som föreslås är att undersöka vilka lösningar som är ekonomiska då det finns många olika lösningar med olika kostnader och hur bra de motverkar åskans inverkan. / This report examines how regional grid are built to gain an understanding of the grid’s structure. The report includes a brief theoretical description of what thunder is and the impact on the grid a thunderbolt has. A geographical study of the location of the regional grid's overhead lines in relation to the lightning strike frequency and lightning interference frequency. Vattenfall wants this work done because today they do not consider the geographical location of the lightning strike frequency in new construction or modernization of the electricity grid. There is a tendency to see a changed view of how the thunderstorm is striking in Sweden, it has been linked to climate change that is happening around the world. Lightning interference have also become more critical in the electricity grid, as society has become more dependent on an uninterrupted supply of electricity. This is mainly in the industrial sector, but also in other sectors such as server halls. There have also been stricter demands from the Energimarknadsinspektionen since the deregulation in 1996. In the work, a program was used to find location and disturbance history within the regional grid. SMHI's maps and data are also used to collect the location of thunderstorm history in Sweden. The results are presented with graphs of the different areas being managed. Further studies that are proposed are to investigate which solutions are economical as there are many different solutions with different costs and how well they counteract the impact of thunder.

In the last 100 years, a rise in the global mean temperature has been noted, and projections show even higher temperatures in the future. The temperature rise can lead to changes in the weather patterns and therefore the thunderstorm activity in a future warmer climate has been investigated in this study. The future projections were made with an ensemble of 8 General Circulation Models downscaled with the regional climate model RCA4, developed at SMHI. Temperature and humidity data at four different levels in the atmosphere has been used to compute three different stability indices. Stability indices indicate potential for deep convection in the atmosphere, from which thunderstorms are developed. It was found that the projections show an increase in thunderstorm potential in a warmer future climate. In Sweden, the projections show an increase with about 15 more days with risk of thunderstorms at the end of the 21st century for the RCP4.5 scenario, corresponding to an increase of 40% in the south, and an even larger increase in the north. For the RCP 8.5 scenario, the projected change in days with risk of thunderstorms corresponds to an increase about 20 days, or about 60% more thunderstorm days in south of Sweden. In other parts of Europe, the increase is expected to be even larger, mainly in the mountain regions. It was also found that the thunderstorm season is projected to be extended in the future, with more days with risk of thunder in May and September. The increase in number of days with risk of thunderstorms is a result of the greater amount of water vapour that the atmosphere is able to hold in a warmer climate. Even if thunderstorms are projected to increase, other factors counteract, such as a decrease in the vertical temperature gradient and a decrease in the difference between moisture in the upper and the middle atmosphere. Yet, taken together the days with risk of thunderstorms are projected to become more frequent. / Under de senaste hundra åren har medeltemperaturen på jorden ökat med cirka 1°C, vilket har medfört förändringar i klimatet. Temperaturen kommer att fortsätta stiga på grund av den redan förhöjda halten växthusgaser i atmosfären, och om växthusgaser fortsätter släppas ut kan det förväntas bli ännu varmare. I och med att temperaturen fortsätter stiga är det mycket som pekar på att vädret i allmänhet kommer förändras, som till exempel förändrat mönster i åskoväder. I denna studie har risken för åska i ett framtida klimat studerats. Åska och konvektion bildas framförallt på grund av tre komponenter: instabilitet i atmosfären, fuktigheten i luften och en mekanism som får luften att lyftas från marken. En instabil luftmassa fås framförallt en varm sommardag när solen värmer marken, vilket medför att luften vid marken blir betydligt varmare än luften ovanför. Den andra faktorn är beroende av fuktigheten i luften, om luften är tillräckligt fuktig finns risk att större åskmoln kan bildas. De första två faktorerna kan beskrivas med vad som kallas stabilitetsindex. I denna studie beräknades risken för djup konvektion med hjälp utav stabilitetsindex. Temperatur-och fuktighetsdata från den regionala klimatmodellen RCA4, framställd på SMHI, användes för att beräkna dessa stabilitetsindex. Studien visar på att dagar med risk för åska förväntas öka i slutet av detta seklet med omkring 10-15 dagar per år över Sverige, med ännu fler dagar med risk för åska i södra Europa. En förhöjd åskrisk kan även förväntas vid bergskedjor så som svenska fjällen och Alperna. Den främsta anledningen till att åska förväntas bli vanligare är till följd av att temperaturstigningen möjliggör högre halt vattenånga i atmosfären, och därmed kommer fuktigheten i luften att öka. En längre åsksäsong har även noteras, med tidigare start i maj, och även förlängd i september.