<p>Spenningskvaliteten har fått et større fokus de siste tiårene, dette har stor sammenheng med utviklingen av mye nytt og følsomt utstyr som kobles til kraftnettet. Utstyr som ofte består av mye kraftelektronikk. Bruk av simuleringsprogrammer vil være til stor støtte ved utvidelser i nettet, dette for å dokumentere at nette vil være innenfor kravene som er gitt i forskrift om leveringskvalitet i kraftsystemet, FoL. Dette kan spare utbygger for store kostnader som kan komme i ettertid av utbyggingen. Simuleringer vil også kunne gi raskere svar på forekomsten av feil med en lav hyppighet, sammenlignet med målinger ute i nettet. For å få en høy nøyaktighet må det kanskje måles over flere år. Ved simulering er det mulig å få svar innen få minutter. For finne ut hvordan situasjonen er i dag med tanke på simulering av leveringskvaliteten, ble det sendt ut en spørreundersøkelse til 123 FASIT ansvarlige i norske nettselskap. Resultatet fra denne undersøkelsen viser at 57 % av de 35 selskapene som svarte på undersøkelsen utførte simuleringer på en eller flere av de fenomenene som er omtalt i FoL. Årsaken til simuleringen er i hovedsak nye tilkoblinger eller ny produksjon. De fenomenene som flest simulerer på er langsomme variasjoner i spenningens RMS verdi, kortvarige over- og underspenninger og spenningssprang. Når det gjelder hvilken type programvare som brukes er det NetBas som er det dominerende programmet, fulgt av PSS/E. NetBas blir brukt i nesten 50 % av alle simuleringer som utføres av selskapene. PSS/E har kun en andel på litt over 10 %. Det er valgt å studere fenomenet spenningsdipp i nærmere detalj. Dette er et fenomen som er årsak til noen av de største kostnadene for et nettselskap etter avbruddskostnader. Det er utviklet et enkelt program i Matlab som gir en stokastisk simulering av spenningsdipp. Programmet baserer seg på Monte Carlo simulering, programmet bruker tre stokastiske variable: feilposisjon, overgangsmotstand og feiltype. Dette gir en fordeling av størrelsen på spenningsdipp ved to samleskinner på en radial. Brukeren taster inn data for linjen og kortsluttningsytelsen til det bakenforliggende nettet. Når det kommer til valg av simuleringsprogram for nettselskap, er det mange faktorer som er viktig å tenke på. Det kan være hvor ofte og omfattende selskapet skal simulere. Små selskaper kan være tjent med å leie inn konsulenttjenester for å gjøre jobben. Siden det vil kreve god kompetanse og stadig oppdatering for å kunne utføre slike simuleringer effektivt. Dette er også tilbakemeldinger som kom i forbindelse med spørreundersøkelsen. Et større selskap bør kunne se på muligheter for integrering mot eksisterende NIS systemer der alle data for nettet ligger lagret. Dette vil gjøre det enklere å få tilgang på inngangsdata. For å studere enkelte transiente fenomen vil det kreves en detaljert elektrisk modell av enkelte komponenter. Dette kan medføre en høy brukerterskel på mange programmer, særlig der modellen må bygges opp fra grunnen av.</p>

<p>Tromsø by er under konstant utvikling, både når det gjelder økning av innbyggertall og etablering av ny industri. Formålet med oppgaven er å utvikle en nettutviklingsplan for 11 kV distribusjonsnett forsynt fra Gimle transformatorstasjon for perioden 2010 til 2030 (analyserperioden). Gimle transformatorstasjon er lokalisert på Tromsøya Nord og er en svært viktig stasjon på Tromsøya da den blant annet forsyner Universitetssykehuset og universitetsområdet for øvrig samt Breivika Havn. Kraftnettet tilhører Troms Kraft Nett (TKN). I dag er transformatorstasjonen nesten full-lastet og det trenges mer effekt og energi i området. For å analysere hva morgendagens behov medfører, har en foretatt en teknisk /økonomisk analyse av nettet og fremtidige belastninger i området. Det er foretatt lastflytanalyser, tapsanalyser, og analyser av ikke levert energi (ILE). Drift og vedlikehold er ikke tatt med i analysen. Det er antatt full forsyningskapasitet fra det overliggende nettet i analyseperioden. Nettanalysene er utført i NetBas og benyttes videre for beregning av investerings-, taps-, og avbruddskostnader for alternativene. Det er summen av disse kostnadene for hvert alternativ som minimeres og alternativene rangeres etter totale kostnader i analyserperioden. Det foreligger med dagens prognoser en forventet lastøkning i størrelsesorden 15,5 MW i tillegg til en generell lastøkning i nettet som forsynes av Gimle transformatorstasjon. For å imøtekomme belastningsøkningen må det iverksettes tiltak. Det er gjort analyser på tre hovedalternativer for å se hvilket som er best egnet for å møte belastningsøkningen: 1. Reinvestere og utvide Gimle transformatorstasjon 2. Ny transformatorstasjon i Breivika havn 3. Ny transformatorstasjon nord på Tromsøya I hvert alternativ er det også tatt med kostnader som er felles for alternativene og som kommer uavhengig av hvilket alternativ som blir gjennomført. Det er reinvestering av kabler og fordelingstransformatorer, samt reinvestering av kontrollanlegg i Gimle transformatorstasjon. Disse har eller vil i løpet av analyseperioden overstige antatt teknisk levetid. Resultatene er delt opp i to forskjellige kategorier. Rimeligst alternativ og teknisk beste alternativ. Det er hovedalternativ 2, Ny transformatorstasjon i Breivika havn, med én krafttransformator og to kabler til eksisterende nett og en kabel til Solneset i 2016 som kommer rimeligst ut i forhold til totale kostnader i analyseperioden. Kostnaden er beregnet til 99 650 kkr. Det må bemerkes at dersom en monterer to krafttransformatorer med en gang vil dette føre til en økning av totale kostnader på ca 690 kkr. Det er usikkerhet om beregning av KILE kostnader er utført på optimal måte og det anbefales å montere to transformatorer med en gang siden dette er en bedre teknisk løsning. Differansen i totale kostnader mellom det å ha én kontra to krafttransformatorer er mindre enn differansen i investeringskostnadene, dette er på grunn av mindre taps- og forventede avbruddskostnader for alternativet med to krafttransformatorer. Betraktes beste tekniske løsning er det hovedalternativ 1, Reinvesterer og utvide Gimle transformatorstasjon, med 4 kabler til Breivika Havn samt 2 kabler til Solneset Boligfelt og ny ekstra krafttransformator T3 i Gimle, som er rimeligst løsning. Totale kostnader for alternativet er beregnet til 103 900 kkr. Det er vanskelig å komme med en entydig anbefaling av hvilket hovedalternativ som bør gjennomføres. Alternativene er like gode og differansen i totale kostnader mellom de forskjellige alternativene er liten. Det er derfor ingen alternativ som skiller seg direkte ut. Det anbefales i tillegg at det utføres mer inngående analyse av pålitelighet og teknisk tilstand for de forskjellige alternativene. Belastningsutviklingen må følges opp kontinuerlig og før en iverksetter investeringer må det undersøkes om forutsetningene har endret seg. Det er også viktig i en slik sammenheng å se nærmere på lokalisering, tomtekostnader, adkomst m.v. Dette inngår bare i svært begrenset grad i oppgaven.</p>

<p>Ved dimensjonering av tverrsnitt på elektriske ledere i et lavspenningsanlegg er det flere faktorer man må vurdere. Blant annet vil skjevlast og ulinearitet i lastene i TN-anlegg medføre strømmer i N-leder. Utstyr med mye elektronikk forårsaker store og små overharmoniske strømmer, noe som er grunnen til at lastene vil få ulineære strømmer. I NEK400 er det angitt en metode for hvordan det skal tas hensyn til slike harmoniske strømmer i N-leder. Denne oppgaven har sett på teorien bak de harmoniske strømmene. Hvordan de oppstår, hvilke konsekvenser de kan ha, og hva som kan gjøres for å redusere dem. Det ble videre gjort tester på forskjellig utstyr som vi vet har større harmoniske bidrag, og i tillegg ble det gjort målinger av utvalgte bygningstyper. Målingene viser at datamaskiner er en veldig stor bidragsyter til harmoniske strømmer, og at bærbare maskiner er verre enn stasjonære maskiner. Det ble sett på maskiner fra de siste 3 tiårene, og i de siste årene har det vært en kraftig forbedring. Det ble målt THDf helt ned i 68,1% (bærbare) og 17,0% (stasjonære) på de nyeste maskinene, i motsetning til på eldre maskiner med THDf helt opp mot 200%. Av lyskilder for hjemmebruk ble det påvist at de lyskildene som sannsynligvis vil bli mest brukt i fremtiden, sparepærer og LED, inneholder mye mer harmoniske strømmer enn glødepærer og halogenpærer som er mest brukt frem til i dag. Dette vil nok likevel overskygges av alle de andre fordelene man får ved å velge energisparende lyskilder. Problemer rundt harmoniske strømmer er uansett ikke veldig store i vanlig husholdning. Det ble i tillegg påvist at overgangen fra konvensjonell til elektronisk forkobling på lysrør har medført en merkbar nedgang i de harmoniske bidragene. Det ble også sett på damplamper til veibelysning, og med tanke på harmoniske strømmer var det ingen stor forskjell på om man velger høytrykksnatrium eller metallhalogenpærer. Da er det større mulighet for å finne forskjeller i de forskjellige forkoblingene. Det ble sett på tre forskjellige bygningstyper; undervisningsbygg, helsehus og kulturhus. Både undervisningsbygg og helsehus viste, som forventet, at yrkesbygg i disse kategoriene inneholdt lyskurser med harmoniske bidrag som var helt i grenseland for behov for reduksjonsfaktor ved dimensjonering. Stikkontaktkurser til datautstyr hadde store bidrag av harmoniske strømmer, med et påfølgende behov for bruk av reduksjonsfaktor ved dimensjonering. I kulturhus er det spesielt lys- og lyd-kursene som skiller seg ut fra andre typer bygg. Målingene fra scenelyskursen viste at det vil være store forvrengninger i strømmen, og at man i høyeste grad må ta hensyn til dette ved dimensjonering. Målingene på Studentersamfundet i Trondhjem (kulturhus) ble utført på IT-nett. Dette gjorde at disse falt litt utenfor hovedfokuset på oppgaven, som var overbelastning av N-leder. Det ble derimot oppdaget et overraskende fenomen. Alle odde trippelharmoniske var nesten helt kansellerte, mens det var store bidrag fra de andre harmoniske. Et laboppsett for målinger på IT-nett ble derfor satt opp. Her ble det konkludert med nettopp at, odde trippelharmoniske strømmer i et IT-nett vil kansellere hverandre i tilførselskabelen i et symmetrisk belastet anlegg. Men selv om disse er kansellerte i trefasekabelen finner vi dem likevel i selve lastene. Og strømmen i lastene blir ikke påvirket av usymmetri i anlegget, selv om det ser slik ut på tilførselskabelen.</p>

<p>I denne rapporten er synkrongeneratorens dynamiske oppførsel studert ved direkte faseavbrudd på tre-fase overføringslinjer i regionalnettet, via datamaskinbasert modellering og simulering. Ved feil studeres virkningen av spenningsregulator basert på statisk magnetisering, ulike typer turbinregulatorer, forskjellige koplingsgrupper for transformatorer og tiltak som dempetilsats (PSS). Bakgrunnen for denne oppgaven baserer seg på et reelt tilfelle med faseavbrudd som oppstod i regionalnettet til NTE den 7. mars 2008. Dette førte til at synkrongeneratorene tilknyttet 66 kV nettet fikk ukontrollerte effektpendlinger. Utfordringer ved faseavbrudd i kraftsystemer, uavhengig av om det er på overføringslinjene eller i elektriske komponenter, er kjent innenfor drift av kraftsystemet. Statistikk fra *FASIT for hele Norge i perioden 2001-2004 viser at av 37163 driftsforstyrrelser var 2073 faseavbrudd. Til tross for dette har det ikke vært mulig å finne relevant litteratur som detaljert beskriver den elektromekaniske oppførselen til synkrongenerator ved direkte faseavbrudd på en av fasene ved tre-fase kraftoverføring. Som en del av arbeidet er det etablert en simuleringsmodell av R-nettet til NTE i tillegg til et antall forenklete modeller. Det er foretatt simuleringer som viser endringene som funksjon av tiden i aktiv effekt, polhjulsvinkel, spenning og strøm på synkrongeneratorer ved faseavbrudd. Resultater fra simuleringene i de forenklete modellene viser at et faseavbrudd ikke nødvendigvis medfører ukontrollerte effektpendlinger. Det viser seg at synkrongeneratoren kan svinge seg inn mot et nytt arbeidspunkt i en driftssituasjon med varig faseavbrudd. Ulike regulatorer sammen med total systemimpedans, koplingsgruppe for transformatorer og lastforbruk avgjør hvor stabilt systemet blir. Resultater for simuleringene av R-nettet viser at faseavbrudd, tilsvarende det som oppstod i 2008, gir ukontrollerte effektpendlinger. Dempetilsats (PSS) er innført som tiltak, og det er vist at denne kan være i stand til å dempe pendlingene i startfasen slik at de ikke utarter seg til udempete svingninger. *FASIT – Feil og AvbruddsStatistikk I Totalnettet – Referansegruppe for feil og avbrudd ble opprettet 13.03.1996 og består av representanter fra NVE, Statnett og EnergiAkademiet (EBL). I tillegg er Lier Everk, Troms Kraft Nett AS, Istad Nett AS og Sintef Energiforskning for tiden representert. www.fasit.no</p>

<p>The increased demand of offshore power conversion systems is driven by newly initiated offshore projects for wind farms and oil production. Because of long distances to shore and inaccessibility of the equipment long repair times must be expected. At the same time the offshore environment is extremely harsh. Thus, high reliability is required for the converters and it is important to have good knowledge of the switching devices. This thesis investigates switching characteristics and losses of commercially available IGBT modules to be used for this application. It focuses on switching time and switching energy losses depending on gate resistance, current and voltage levels, operation temperatures, and show differences between several devices of the same type. Some test show how device characteristics and losses when the device has been exposed to stress over a certain period.</p>

<p>There has been a pressure to operate power systems closer to their security limits. This has partially been due to financial imperatives following the deregulating of markets. Other practical difficulties have been obtaining authorization from regulatory bodies to build power plants and transmission lines.</p><p>In this situation it is essential to monitor the system and to have tools that can predict the distance to the point of collapse (PoC). Much effort has been put into research of the phenomenon voltage collapse, and many approaches have been explored. Both dynamic and steady-state behavior have been studied thoroughly, though very few protection and control schemes have been implemented. In this dissertation the possibility of an index based on local area measurements have been explored. Voltage stability can be classified as either a transient or a long-term stability problem, and the index proposed in this dissertation is based on long-term dynamics.</p>

<p>The focus of this work has been on hybrid insulation in inhomogeneous electric fields under lightning impulse voltage stress. The principal idea behind hybrid insulation is the intentional use of surface charges to re-distribute the electric field within an insulation system. This allows a significant part of the electric stress to be transferred from the dielectric weaker gas to the dielectric stronger solid insulation thus increasing the total electric strength of the insulation system.</p><p>The concept has been theoretically and experimentally addressed by means of a hemispheric rod covered with a layer of solid insulation. Discharge activity and surface charge accumulation have been studied in an air gap by measuring the voltage and discharge current and recording the discharge activity using a high-speed digital camera. New methods have been introduced and evaluated for the evaluation of surface charge measurements.</p><p>The experiments found that the increase in positive inception voltage was considerable compared to uncovered rods. This increase varied from 35% up to 100% depending on the electrode distance. The increase in breakdown strength is higher than the increase in inception voltage and dependent on the covered length of the rod. During the application of a lightning impulse, the discharge activity spreads upwards along the rod and out into the air gap. Positive discharges form numerous branches and bridge the air gap in most cases. Negative discharges are more diffuse, less light intensive and only form a few branches around the tip of the rod where the electric field is the strongest. Discharge activity along the insulating surface has been observed where the background field is lower than the critical electric field strength. Visible discharge activity is observed where the background field is higher than 2.3 kV/mm and 2.5 kV/mm for positive and negative impulses respectively.</p><p>During the application of lightning impulses, discharge activity starts in the air gap around the tip where the electric field is highest and spreads upwards along the rod. As expected, negative charges accumulate on the surface in the case of positive impulse voltage and vice versa. However, after more powerful discharges during negative impulse voltage application, surface charges of both polarities have been observed.</p><p>Accumulated surface charges decay exponentially with a time constant τ varying from micro-seconds to hours depending on the material properties of the solid insulation. The dominating relaxation mechanism is found to be conduction through the solid insulation.</p><p>Improved methods to calculate surface charges based on probe response for a 2D axial symmetric case have been developed and evaluated. The method that is best suited for this purpose is the λ-method with truncated singular value decomposition (TSVD) as regularization.</p><p>Surface charge calculations show that the accumulated surface charges for the used configuration typically have a maximum value of 0.6 to 1.5 µC/m² and 0.4 to 1 µC/m² after positive and negative impulses respectively. The surface charge density in the areas with the highest discharge activity is relatively uniform. Further upwards along the rod, the surface charge density is reduced relatively fast towards zero, and in some cases, it changes polarity before approaching zero.</p>

<p>Klimatförändringar börjar allt mer få en viktig roll i allas vardag och för energibranschen har arbetet med att minska miljöpåverkan bara börjat. Branschen har sedan en tid tillbaka premierat fjärrvärme som bra miljöval för uppvärmningskälla för bostäder och lokaler. Faktum kvarstår dock att beroende på hur fjärrvärmesystemet ser ut så påverkar näten miljön olika. I denna rapport behandlas det lokala energibolaget Halmstads Energi och Miljös fjärrvärmesystem genom en optimering av systemkostnaden. Utifrån optimeringen studeras sedan skuggpriser, drift och miljöpåverkan för systemet. Studien behandlar även de stora fördelarna med att energibolaget samarbetar med en eventuellt kommande energikrävande industrier, i detta fall en etanolfabrik. I och med samarbetet bildas ett energikombinat där fjärrvärme, el och etanol tillverkas.</p><p>För analysen används ett energisystemperspektiv som får större geografiska gränser än bara Halmstad. Undersökningen av systemet görs med hjälp av datorprogrammet MODEST som är ett energioptimeringsprogram som utvecklats på Linköpings Tekniska högskola. Modellen av Halmstads fjärrvärmenät baseras och valideras mot driftsäsongen 2005 och har visat sig stämma med verkligheten bra.</p><p>Resultatet visar att Halmstad Energi och Miljö planerade effekthöjningar används fullt ut men att det nätet kommer få stora effekttoppar inom en snar framtid. Energikombinatet som analyseras visar sig både ha ekonomiska som miljöfördelar för både energibolaget och en etanolfabrik. Spillvärmen som kan utvinnas kan även den minska användningen av topplastanläggningarna i fjärrvärmenätet.</p>

<p>In this master thesis the theory and practical use of modal analysis is explained, giving an introduction to the possibilities of modal analysis. The master thesis starts with a look at wind power and the design of a modern wind turbine. Two models, one for constant wind speed wind turbines and one for variable speed wind turbines, are presented. An example shows how modal analysis can be utilized to evaluate a network's dynamic stability. Simulations are performed on a two-area network where different wind power models are tested and compared. A two-mass model is used to model a constant wind turbine. The model consists of an asynchronous generator, a turbine, and a low speed shaft with a tensional stiffness. The model representing the variable speed wind turbine is based on a DFIG model included in the simulation software. The two-area network consists of two areas connected together through a long line between Bus 5 and Bus 6. Area 1 has two production sources, one placed in Bus 1 and one placed in Bus 2. The second area represents a large network modelled as a very large synchronous generator with a high inertia. The calculations have showed how modal analysis can be used to evaluate a system by using linearized differential equations and how the systems robustness against small disturbances can be altered by changing the systems parameters. Simulations have verified that a two-mass model must be used when modelling a constant speed wind turbine. The inertia of the turbine will greatly influence the model's behaviour and must therefore be included in the model. Eigenvalues analysis performed during different wind speeds have documented that wind power will not become less stable towards small disturbances when operated at low wind speed conditions.</p>

<p>With the recent developments in semiconductors and control equipment, Voltage Source Converter based High Voltage Direct Current (VSC-HVDC) has attracted the growing interest of researchers. The use of VSC technology and Pulse Width Modulation (PWM) has a number of potential advantages: short circuit current reduction; rapid and independent control of the active and reactive power, etc. With such highly favourable advantages, VSC-HVDC is definitely going to be a large part of future transmission and distribution systems. HVDC technology based on VSC technology has been an area of growing interest recently because of its suitability in forming a transmission link for transmitting bulk amount of wind power. This thesis deals with the control of VSC-HVDC. The objective of the work is to understand the control structure of the VSC-HVDC system, and establish the tuning criteria for the PI controllers of the converter controllers. A model of a VSC based dc link using PWM Technology is developed. A mathematical model of the control system based on the relationships between voltage and current is described for the VSC. A control system is developed combining an inner current loop controller and outer dc voltage controller. The vector control strategy is studied and corresponding dynamic performance under step changes and system fault is investigated in PSCAD/EMTDC simulation package. The simulation results verify that the model can fulfill bi-directional power transfers, fast response control and that the system has good steady state performance. The controller parameters tuned according to the developed tuning criteria is found to provide acceptable system performances.</p>