Vid byte av luftledningar mot jordkabel kommer kapacitiva felström-mar att genereras. De kapacitiva felströmmarna ökar med större kabel-area. Rapporten behandlar problematiken med för stora bidrag av kapacitiva jordfelströmmar och dess inverkan på hela elnätet. Arbetetsfrågeställningar kommer att behandla utlokaliserad kompen-sation, oselektiv reläskyddsfunktion och skillnaden mellan långa led-ningar och stora nät. Syftet med uppsatsen är att belysa behovet av att utlokalisera kompensationen, bestämma antal och täthet av spolar som minskar kapacitiva strömmar på Alnön, samt titta på skillnaderna mellan långa och många ledningar både på tätortens och också lands-bygdens nät. I teoridelen tas teorier om olika typer av jordfelsskydds funktioner upp, lokal kompensering och skillnader mellan korta och långa markkabelns nät. Projektet är utfört genom utforskning av de metoder som används för att begränsa dem genererade kapacitiva felströmmen vid användning av markkablar. I slutsatsen kommer jag fram till att för förbättring av ledningsskydds-funktion på landsbygden måste kapacitiva strömmar transporteras genom kabeln i kortare sträckor. Detta kommer att minska spänningsfal-let över kabelns resistans och reaktans, eller att fördela nätet till små fack.

Det omfattande vädersäkrandet och därmed nedgrävning av kabel i mellanspänningsnätet leder till förändrade nätegenskaper. Rapporten undersöker problematiken som uppstår för detektering av jordfel och vad man bör tänka på vid jordfelsinställningar i stora kabelnät. Det stora kapacitiva strömbidraget från kabel kontra luftledning medför ett större behov av utlokaliserad kompensering för att förhindra onödiga spänningsfall samt fasvridning av den kapacitiva strömmen i ledningarna. Fasvridningen av den kapacitiva strömmen i ledningarna ger upphov till ytterligare aktiva strömkomponenter vilket försvårar hanteringen av jordfel. Felströmmen som uppkommer vid ett jordfel får inte vara för stor för att möta kraven om spänningssättning av utsatt del. I ett stort kabelnät kan inte längre serieimpedansen i nollföljd ignoreras, till skillnad från ett luftledningsnät, och kommer därför att ha en inverkan på den nollföljdsspänning som används för detektering av fel. Rapporten visar på hur nollföljdsspänningen inte är densamma i hela nätet, något som antas när man använder sig av den äldre beräkningsmodellen. Då man ställer in jordfelsskydden behöver man ta hänsyn till alla nätets komponenters nollföljdsstorheter så att man får en väl representerad nollföljdsimpedans, eftersom denna bestämmer storleken på nollföljdsspänningen och nollföljdsströmmen. De felaktiga antagandena riskerar att leda till felinställda jordfelsskydd varpå detektering av fel riskeras.

A general local powerline has implemented to mimic a lifelike powerline build around 1960s in thecountryside. Since reconstruction is needed a new projection is made of the area to improve the powerquality. The projection includes the old transmission lines will be replaced with underground powercables to make it weatherproof. The implication of underground power cables leads to smaller distancebetween the phases which generates greater capacitance. Due the increase will make the capacitivecurrents greater as well which affect the power quality for the costumers in the area. The projectionmust be adapted to the increase of earth fault currents which the capacitive currents contribute. The regeneration of the old and new power lines consists a sketch of terrain, merge of the powerconsumption, electrical fuses, line diagram, sizing transformers and right dimensions of cables. Calculations on capacitive fault current, voltage drop as well as neutral grounding reactor (a resistanceparallel with an inductor) was executed. Calculations of the powerline followed Swedish standard andthe neutral ground reactor after the norms of Swedish electrical industry. Regard to the projection, including underground cables, the capacitive fault currents increased with 46,75 times compared to transmission powerlines at 10 kV. Calculations of the neutral ground reactorresulted in 5,25 Henry for the inductor and 1154 Ohm for the resistor to compensate the gain. The conclusion is that weatherproofing the powerline at 10 kV leads to compensating otherwise the powerquality and selectivity will be affected. That result in a more expensive arrangement cost forunderground cables compared to transmission.

Väl inställda reläskydd för ställverk är en nödvändighet för en personoch driftsäker anläggning. Rapportens mål är att undersöka om oriktade skydd med enbart signalering är tillräckligt för att skydda anläggningen som undersöks, och om riktade skydd har fördelen att förbättra felutpekning, minska risken för felaktig funktion eller minska funktionstiden. Anläggningen som undersökts är ett 6,3 kV industrinät med resistansjordning. I rapporten kontrolleras isolationsvärden och strömtoleranser för utrustningen, som sedan jämförs med beräknade spänningar och strömmar vid enfasiga jordfel. Rapporten beskriver också kort riktade skydd och dess funktioner i förhållande till frågeställningen om den eventuella fördelen med riktade skydd. Resultatet blev att överspänningar på grund av jordfel inte är något problem, men felströmmen genom nollpunktsmotståndet är för stor för enbart signalering. Vid stumma jordfel klarar nollpunktsmotståndet av att hantera felströmmen i 30 sekunder, varefter värmeutvecklingen resulterar i att nollpunktmotståndet kopplas bort och anläggningen blir isolerad från nollpunkten. Riktade skydd behövs enligt studien inte i en anläggning som denna. Detta är baserat på att kabelsträckorna är för korta för att orsaka kapacitiva strömmar tillräckligt stora för att felaktig funktion ska uppstå i oriktade skydd, och att nätstrukturen inte genererar strömmar i oväntade riktningar. Rapportens resultat visar att oriktade skydd är tillräckligt men att funktionen bör ställas om till bortkoppling av felande krets. / Well-adjusted relay protection for electrical substations is a necessity for personal safety and reliable operation. The aim of the report is to investigate whether non-directional protection with signaling alone is sufficient to protect the facility being investigated, and if directional protection has the advantage of improving fault detection, reducing the risk of unnecessary operation or reducing the function time. The facility under investigation is a 6.3 kV industrial network with resistance grounding. The report checks the insulation values and current tolerances for the equipment, which are then compared with calculated voltages and currents at single-phase earth faults. The report also briefly describes directional protection and its functions in relation to the issue of the potential benefit of directional protection. The result was that overvoltages due to earth faults are not a problem, but the fault current through the neutral point resistance is too large for signaling alone. In the case of earth faults with very low fault impedance, the neutral point resistance can handle the fault current for 30 seconds. After which the heat development results in the neutral point resistance being disconnected and the facility being isolated from the neutral point. According to the study, targeted protection is not needed in a facility like this. This is based on the fact that the cable paths are too short to cause capacitive currents large enough to cause unnecessary operation in non-directional protection, and that the network structure does not generate currents in unexpected directions. The result of the report shows that non-directional protection is sufficient, but that the operation function should be changed to tripping of faulty circuits

The rural power grid has traditionally mostly consisted of overhead power lines. In recent years the trend has been to replace the overhead lines with cables instead. The reason is that overhead lines are relatively vulnerable, strong winds and storms can cause trees and branches to fall over the power lines and cause a phase to ground fault. This will then trip the ground fault relays and disconnect the faulty power line. A cable grid is not vulnerable in the same way, and could be considered a solution to make the power grid more reliable. A cable grid does come whit other types of problems instead. It generates about 50 times more phase to ground capacitance compared with the same length of overhead lines. When a phase to ground fault occurs the capacitance in the healthy phases will generate a current to ground and then through the fault. On average a cable grid generates about 2 A per kilometer. Large cable grids can therefore cause very large capacitive currents to flow through the fault.  To counter this, a reactor is placed between the neutral point of the transformer and ground. When a phase to ground fault occurs, the reactor will generate an inductive current which is in the opposite phase compared to the capacitive current. This current will flow through the faulty line and cancel out the capacitive current. In a perfectly tuned power grid the only component left in the fault is a smaller resistive current. Large cable grids will require a large reactor to generate the large inductive current, which might need to flow over a great distance in the grid to reach the fault location. To reduce the inductive current from the central reactor, it is possible to install smaller local reactors in the grid. These will then in the event of a phase to ground fault generate a part of the inductive current, which will reduce the currents from the central reactor. This report will look at the factors related to grounding systems and how these factors affect the ground fault currents. The purpose of the report is to give recommendations to Umeå Energi on where in their grid they should install additional local reactors and also which factors they should consider when doing future expansions and rebuilds of their power grid.