The Swedish energy supply has gone from dispatchable energy sources to more intermittent energy. The conversion to renewable sources such as solar and wind power, also the increasing demand caused by electrification of cars creates increasing challenges on today's electricity grid. Today's electricity consumption is an increasing trend, which puts loads on the electricity grid as reducing consumption is one of several solutions.  From 1 January 2022, the ordinance (2007:215) on exemptions from the requirement for a network concession in accordance with the Electricity Act (1997:857) has been amended. Construction of an internal low-voltage grid for energy sharing, also called microgrids, has been permitted. This enables an internal low-voltage network, sharing of energy that is burred underground and not overhead may be built, also to be used without a network concession for private actors to build microgrids. This report looks at the interconnection of photovoltaic systems in a microgrid, which enables the sharing of electrical energy. The aim of the study is to see conditions that are advantageous in applying a microgrid. The survey has been compared in two scenarios. Scenario 1 has four buildings with individual photovoltaic systems. Scenario 2 have the same four buildings but only two photovoltaic systems installed, on houses one and four. Both scenarios are compared with the application of a microgrid. The buildings are based on the planned residential area for Eksta AB in Algusered, Kungsbacka. The study in Algusered shows an increase in self-use and self-sufficiency as well as a reduction in overproduction and CO2 emissions for all facilities. Scenario 2 reduces investment costs by reducing the total installed solar cells.

Detta examensarbete är gjort på uppdrag av ABB i Ludvika. ABB har fått en beställning på en uppgradering av en högspänd likströmstation, på engelska High Voltage Direct Current (HVDC). Det finns huvudsakligen två olika tekniker gällande HVDC. Det är HVDC med Line Commutated Converters (LCC) och HVDC med Voltage Source Converters (VSC). LCC-tekniken är den äldsta och mest använda tekniken och är den teknik som stationen som uppgraderas använder. VSC-HVDC är en något nyare teknik som har fördelen att den inte kräver ett genererande nät på båda sidor av HVDC-länken men nackdelen att den inte klarar av lika höga effekter som LCC gör. Den har med dessa egenskaper blivit en populär teknik att använda för att till exempel överföra energi från vindkraftsparker ute till havs in till fastlandet eller för att förse oljeplattformar med energi. VSC-tekniken introducerades för första gången 1997 av ABB där den går under namnet HVDC-Light. Den aktuella HVDC-länken är en förbindelse mellan två länder och har en överföringskapacitet på totalt 600 MW. Uppgraderingen innefattar även uppdatering av befintliga scheman för att de skall finnas tillgängliga i den nya programvaran Engineering Base. Ritningarna har ritats i Microsoft Visio. Den utrustning som har ritats om och behandlas i denna rapport gäller utrustningen på likströmssidan av HVDC-stationen. Det innefattar jordknivar, frånskiljare, strömtransformatorer, spänningsdelare, överströmsskydd och genomföringar. / This thesis was conducted on behalf of ABB in Ludvika. ABB has received an order for an upgrade of a high voltage direct current (HVDC) station. There are two main technologies that HVDC is based on; line commutated converters (LCC) and voltage source converters (VSC). The LCC technology is the oldest and most widely used. It's also the technology that the upgraded station is based on. VSC HVDC is a newer technology that has the advantage of not requiring a generating power grid on both sides of the HVDC link but has the disadvantage that it cannot handle as high power as LCC can. With these qualities it has become a popular technology to use to transfer energy from offshore wind farms to the mainland or to provide oil platforms with energy. VSC technology was first introduced in 1997 by ABB where it is called HVDC Light. The revised HVDC link is a connection between two countries and has a total power transmission of 600 MW. The upgrade also includes updating existing circuit diagrams for the HVDC station to be available in the new software Engineering Base. The circuit diagrams have been drawn in Microsoft Visio. The equipment which have been designed and examined in this report applies to equipment on the DC side of the HVDC station. This includes grounding knives, disconnectors, power transformers, voltage dividers, current protection units and wall bushings.

This thesis evaluates a local direct current grid (DC-grid) wherefour office buildings with photo-voltaic (PV) facilities has beenconnected. The power system has been analyzed and a model of the gridhas been developed to quantify the increased own consumption and thereduction of power peaks. The results has been used to evaluate thegrid from an economic point of view to answer if the installation ofthe grid was profitable. The grid has also been evaluated from atechnical standpoint and future possibilities has been identified.The study shows that an own consumption of solar power was increasedfrom 81,6 per cent in average to 99,2 per cent, which resulted in areduction of annual consumed power by 34 MWh. The power peaks wasreduced with 196 kW in total annually. The analysis also shows thatthe electrical contract can be changed for in one of the buildings.The annual operating costs was reduced by 13 kSEK along with thereduction in energy equating to roughly 34 kSEK in savings, resultingin approximately 47 kSEK of total annually savings. With aninvestment cost of 531 kSEK and a cost of capital set to 5 per cent,the installed DC-grid is profitable. Future possibilities identifiedwas to connect more buildings and PV systems to the grid, analyzeelectrical consumption for greater understanding, implementation ofenergy storage and fast electrical vehicle chargers.

The interest of using direct current in networks for both transmission and distribution of power is increasing due to the higher efficiency compared to the alternating current used today. As no natural zero crossings exist in direct current, the interruption of fault currents becomes a challenge. Several circuit breaker topologies have been proposed to fulfill the requirements for DC grids. One such topology is the hybrid DC-breaker consisting of three parallel branches: a mechanical switch, a semiconductor branch, and a metal oxide varistor. The current interruption in the hybrid DC-breaker is made in three steps. A mechanical switch carries the nominal current with low losses during normal operation. When the breaker is tripped to interrupt the current, the mechanical switch is opened and commutates the current into the semiconductor branch. This branch will then conduct the current as the mechanical switch regains its voltage withstand. The semiconductors turn off and force the current into the varistor branch where the magnetic energy is absorbed and the current is forced to zero. This thesis is based on simulations and experiments to obtain design rules for such a DC-breaker. It has been shown that several aspects needs to be considered. Simulations are performed with several different models to obtain the requirements of each of the components in the DC-breaker. First of all, the choice of the semiconductor is important. There are a number of components available in the market, but typically they are optimized for fast switching applications like inverters rather than circuit breaker applications that only requires one single switching. Due to the high current and voltage ratings and the easy control, the IGBT seems to be the best choice among the commercially available components. Simulations on the mechanical switch show that there is an optimal combination of opening time and arc voltage of the to obtain a successful commutation into the semiconductor branch. The actuator is a key component since a relatively low increase in performance of the actuator drive circuit, significantly decreases the requirement of the other components in the DC-breaker. A significant part of the work has been put on the voltage transient during the turn-off of the semiconductor. As the current is forced into the varistor branch, the stray inductance in that loop will result in an over-voltage due to the high current derivative. A new type of snubber has been investigated using another varistor mounted close to the semiconductor. It has been shown that the function of the varistor snubber can be divided into two regions depending on the ratio between the snubber and the main varistor. If the ratio is high enough, the energy absorbed in the snubber varistor is only a few percent of the total energy. / Intresset för att använda likström i både transmission och distribution av elkraft har ökat tack vare en högre verkningsgrad och lägre förluster. En begränsande faktor för utbyggnad av likströmsnät är utvecklingen av brytare för likström. Svårigheten att bryta en likström jämfört med växelström är att det saknas en naturlig nollgenomgång där strömmen kan brytas. För att tvinga fram en nollgenomgång kan man använda en hybrid brytare som består av tre parallella grenar: en mekanisk switch, en gren med krafthalvledarkomponenter och en gren med en varistor. Hybridbrytaren bryter en ström i tre steg. I normalfallet leder den mekaniska kontakten strömmen för att hålla nere de elektriska förlusterna. När strömmen ska brytas öppnas den mekaniska kontakten och strömmen kommuteras över till krafthalvledargrenen. När krafthalvledaren stängs av, trycks strömmen över till den tredje grenen där varistorn begränsar spänningen över brytaren och absorberar den magnetiska energi som finns lagrad i nätet. Strömmen avtar och när systemet är avmagnetiserat når strömmen noll. Denna avhandling sammanfattar ett arbete att med hjälp av simuleringar och experiment få fram designparametrar för en sådan brytare. Flera simuleringsmodeller har av använts för att få fram designkriterier för de olika komponenterna i hybridbrytaren. Ett första steg är att välja krafthalvledarkomponent. Dessa komponenter är främst utvecklade för omvandling mellan lik- och växelström där de slås av och på i korta intervall. En brytartillämpning skiljer sig markant från detta eftersom strömmen bara behöver brytas enstaka gånger vilket ändrar kraven på komponenten. Enkelheten i att kontrollera komponenten tillsammans med dess höga ström- och spänningstålighet gör IGBTn till det bästa valet bland de kommersiellt tillgängliga komponenterna. Simuleringar visar att en optimal design av den mekaniska switchen är en kombination av snabbhet och ljusbågsspänning. En nyckelkomponent är den snabba aktuatorn som driver switchen. En relativt liten förbättring av drivkretsen kan leda till minskade krav och därmed kostnader på övriga komponenter i brytaren. En stor del av arbetet har lagts på att studera den transienta överspänningen då krafthalvledarkomponenten bryter strömmen. Den höga strömderivatan medför att även små ströinduktanser leder till relativt stora överspänningar som riskerar att skada brytaren. En ny typ av snubberkrets, bestående av en mindre varistor som monteras nära krafthalvledaren, har föreslagits. På detta sätt separeras överspänningsskyddet från absorptionen av den magnetiska energin. Experiment och simuleringar visar att om spänningsförhållandet mellan de två varistorerna är tillräckligt stort absorberas endast ett par procent av energin i snubbern. / <p>QC 20150420</p>

Transformers emit a characteristic humming noise due to magnetostriction which is the continuous change in dimensions during magnetization. The noise is amplified if the induced frequencies match the core’s natural frequencies, consequently avoiding geometries that create resonance is critical in order to fulfill customer sound level requirements. In this thesis, a high voltage direct current transformer core with two main limbs and two return limbs is studied. Using finite element analysis (FEA), the core can be modeled and analyzed in a computer environment. The main contributors of noise are the first bending and longitudinal resonance modes. Data for how these modes change with geometric alterations is collected and stored through parametric studies. An analytical expression is then constructed through Rayleigh’s energy method with added coefficients that can be correlated to FEA datasets achieving a verified model via data-fitting. A satisfactory model is created for both resonance modes. / Transformatorer avger ett karaktäristiskt surrande ljud. Ljudet uppkommer på grund av magnetostriktion vilket är förändringar i geometri som uppkommer då kärnan kontinuerligt magnetiseras. Ljudet förstärks om induktionsfrekvenserna matchar kärnans naturliga frekvenser, så att undvika kärngeometrier som skapar resonans är viktigt för att klara ljudnivåkrav som kunden har. I denna studie betraktas resonansfenomenet i en högspänningstransformator för likström (HVDC) med två lindade ben och två sidoben. Med avstamp i en finita elementanalys (FEA) kan kärnan modelleras och analyseras i en datormiljö. Data för hur resonansmoderna som bidrar mest till ljud förändras med förändringar av geometriska parametrar samlas genom parametriska studier. I detta fall analyseras de första böj- och longitudinella resonansmoderna. Ett analytiskt uttryck skapas sedan med hjälp av Rayleigh’s energimetod där coefficienter anpassas efter FEA-datan. Detta leder slutligen till en verifierad modell som fungerar väl för uppskattning av de båda relevanta resonansmoderna.

This is a bachelor's thesis in Mechanical engineering. The main topic of the thesis is the electrical calculation of the tap changer's shield. Although there are many kinds of tap-changers, this study focuses on VUCL models. The theoretical background of the thesis is that the new shield is suitable and useable in all VUCL models. The primary topic of the thesis is to study that the new shield protects the resistance box in the middle of the tap changers. To do this study, Creo Parametric, Comsol, and SpaceClaim are the programs used. / Detta är en kandidatexamen i maskinteknik. Avhandlingens huvudämne är den elektriska beräkningen av kranbytarens sköld. Även om det finns många olika typer av lindnings fokuserar denna studie på VUCL modeller. Den teoretiska bakgrunden för avhandlingen är att den nya skölden är lämplig och användbar i alla VUCL-modeller. Det primära ämnet för avhandlingen är att studera det nya sköld skyddar motståndet rutan i mitten av lindningskopplare. För att göra denna studie är Creo Parametric, Comsol och SpaceClaim de program som används.