Kraven på ett driftsäkert elnät ökar hela tiden i takt med att elanvändning blir allt viktigare i dagens samhälle. Luftledningar byts ut med markkabel och möjlighet till reservmatningar samt bra elkvalitet är av hög prioritering. Skicket på elnätets utrustning försämras med åren och kommer med tiden behöva bytas ut. Med uppdrag från Uddevalla Energi AB har siffror tagits fram berörande spänningsfall, kapacitiv jordfelsström och belastningar vid normaldrift och reservmatning, samt ålder och typ på kablar i Uddevalla citys mellanspänningsnät. Den här rapporten presenterar dessa resultat och ger några förslag på ändringar om så krävs. Även en del om planerade framtida utbyggnationer tas upp och hur dessa påverkar nätet. För att få fram resultaten används Uddevalla Energis program för nätberäkning, "DpPower". Beräkningarna visade att vid normaldrift var alla värden godkända enligt tumregler som Uddevalla Energi följer. Vid reservmatning däremot var vissa linjer överbelastade, analysen visar dock tillgängliga lösningar. Ålder och status på kablar i nätet varierar stort vilket gör det svårt att specificera hur ombyggnationer ska ske. Hänsyn bör istället tas till överbelastningar. / The demand of reliable power distribution is increasing as the usage of power is increasing in the society of today. Overhead lines are replaced by underground cables, availability to reserve power supply and power quality is of high priority. The condition of the equipment deteriorates over the years and will eventually have to be replaced. By request from Uddevalla Energi, values have been provided concerning voltage drop, capacitive ground fault current and loads during normal operation and standby power supply. The types and ages of cables in Uddevalla City’s high-voltage network has also been looked at. This report presents these results and gives some suggestions for modifications if required. Planned future deployments are looked over and how these may affect the network. To obtain these results the network calculating program "DpPower" was used. The calculations presented shows that in normal operation all values are approved within the company standards that Uddevalla Energi follows. For the reserve supply however, some lines are overloaded. The analysis shows possible solutions for these issues. Age and status of cables in the network varies widely, making it difficult to specify how redevelopments should take place. Instead the overloads should be given more consideration.

<p>Distributionen av elektricitet bedrivs i Sverige som naturliga monopol av lokala nätägare. Regleringen av företagens intäkter har genomgått stora förändringar; från att ha varit en kostnadsbaserad reglering, har nu en modell med nätägarnas prestation i fokus tagits i drift: Nätnyttomodellen (NNM). Prestationen mätes i huvudsak av hur stor kundnyttan är, där en av aspekterna är distributionsnätens tillgänglighet. NNM konstruerar ett radiellt referensnät med en annan struktur, än vad det verkliga nätet har. Rapporten beskriver NNM allmänt och tillförlitlighetsmetoden i modellen mer utförligt. För att uppnå detta har intervjuer med modellens upphovsman varit till hjälp.</p><p>Traditionella matematiska metoder för att modellera elnät och beräkna dess tillförlitlighet beskrivs i denna rapport. Datorprogram som använder klassiska metoder har beskrivits och använts. För de flesta analyser har RADPOW använts, ett program som är utvecklat på den institution där examensarbetet bedrevs. Först görs en kvalitativ analys för att ta fram skillnaderna mellan metoden i NNM och de mer traditionella tillförlitlighetsmetoderna och sedan beräknas skillnaderna med en kvantitativ analys. Metoderna har applicerats på ett verkligt nät. En del av Gävle Energis nät har studerats. Nätet som har valts är på 10 kV-nivån, innehåller både lands- och tätort och innefattar ett av totalt nio fördelningsområden (ca 7 % av Gävle Energis ca 50 000 abonnenter är belägna där). Elnätet med dess komponenter har beskrivits, modellerats och tillförlitlighetsindata för området har tagits fram. Både det verkliga nätet och det av NNM framtagna nätet har använts i analyserna.</p><p>Huvudmålet med rapporten: Skildra och jämföra tillförlitlighetsmetoder, med fokus på att göra en utvärdering av Nätnyttomodellens tillförlitlighetsaspekter. Utvärderingen besvarar bland annat frågeställningar som: Vad skiljer metoden i NNM från klassiska metoder och vilka konsekvenser kan användandet av metoden i NNM ge?</p><p>Examensarbetet är utfört i ett samarbete mellan KTH och Gävle Energi AB.</p> / <p>In Sweden, electrical distribution system operators, possesses a natural monopolistic situation in the distribution of electricity. The regulation has changed radically; from a regulation model based on actual costs, to a model with the performance of the distribution in focus – Network Performance Assessment Model (NPAM). Reliability of the distribution is one of the features the new model takes in to consideration. The NPAM creates a reference network, based on objective data. The thesis describes the NPAM in general and the method of reliability in NPAM in detail. The originator of the NPAM has been interviewed in addition tostudying literature.</p><p>More traditional methods of reliability modelling of electrical systems is described. The computer programs RADPOW and NEPLAN, are described. Especially RADPOW, developed at the Royal Institute of Technology, is used in the analyses. The method in the NPAM is evaluated, with a com aring analyse to the more traditional methods and from the study of the NPAM. All the models and calculations are based on the same, in reality existing electrical distribution system.</p><p>The studied distribution system is a part of the distribution network of Gävle Energi AB, a local Swedish electrical distribution system operator. The studied system, is at the 10 kV level and both has parts with many and few customers per area. Whole electrical system and its components have been described and modelled. For every component type, average reliability data for use in the components, used as input data for the models, have been estimated.</p><p>The most important goals of this thesis: Describe and compare different methods of reliability, especially the aspects of the method of the NPAM. Some of the questions at issue to answer are: What consequences do the method of the NPAM lead to and which distinctions are there in different methods?</p><p>The Royal Institute of Technology in Stockholm and Gävle Energi AB have assisted in the theses.<strong></strong></p> / QC 20100707 / RCAM

The grid in the northern part of Sweden is characterized by long radial lines with just a few customers. To secure electricity supply it is necessary to have a redundant feeding alternative. A loop structured grid which is used in the more populated urban area is a poor solution in the rural areas both regarding economy and technology due to the long distances. To feed the northern grid in Sweden a battery energy storage system (BESS) is therefore a solution that could secure the power delivery. An important aspect to investigate is how the electric power quality changes with the new feeder, but more importantly to secure disconnection of supply at fault occurrence.   This thesis investigates how a battery storage system installed at the end of a mid-voltage line affects the electric power quality and the protection system compared to a reference case which represents the line today. The mid-voltage line is an existing line in the northern grid and is a good representation of the general northern grid.     The results obtained from this study show that the loop impedance does not necessarily have to deteriorate with the new feeder, which means that the voltage quality in this aspect does not change. This is only true for this particular grid when the impedance contribution from the mid-voltage grid is small and the contribution from the low-voltage grid is large because of long and weak distribution low-voltage lines.     The inverter is the limiting factor for the short circuit currents, and the short circuit power and current decrease with the new feeder. At fault occurrence in the low voltage grid the short circuit current does not affect the fuse blow. However the inverter will disconnect for all fault occurrences in the mid-voltage grid, and for faults with high short circuit power in the low voltage grid. This means that the selectivity will decrease, but the system will have a high security level.   For this particular grid the results show that the transformer can be isolated from the ground. A residual overvoltage relay is enough for disconnection of grounding faults. Directional ground fault protection is not necessary for this line with this particular characteristics. If the sensitivity for the disconnection of grounding faults with high transition impedances is adjusted according to ground fault currents in island operation, the sensitivity then decreases at the event of a fault during normal operations when the battery storage system is charging. The sensitivity might also be tuned according to normal operation, which then results in a higher sensitivity than necessary during island operation.

Kungälv Energi äger och ansvarar idag över Kungälv Kommuns elnät. Med en ökande befolkningsmängd ställs allt högre krav på elnätet och framför allt leveranssäkerheten. Med kalla vintrar och stort energibehov ger detta upphov till en svårare situation gällande leveranssäkerhet. I nuläget har Kungälv Energi två mottagarstationer, en 130/10kV-station espektive 130/20kV-station. 30/10kV-stationen börjar närma sig en gräns där effektbehovet närmar sig den maximala istributionskapaciteten. Därför fastställs en plan för att kunna klara av effektbehovet vid averi på en av två 130/10kV-transformatorer i mottagarstationen M1. Resultatet av rapporten visar att tillräcklig kapacitet finns i närliggande fördelningsstationer för att klara av reservdrift under hög belastning utan att några övriga komponenter skadas. Rapporten behandlar främst effektflöden för att kontrollera att dessa ej överskrider transformatorernas, ledningarnas och kablarnas märkeffekt. I flertalet fall har även faktorer för nödbelastning räknats med vilket resulterar i att samtliga linjer hos Kungälv Energi klarar av den ökade belastningen. Upptäckta flaskhalsar i nätet har uppmärksammats och delgetts samt förslag till förändringar för att förhindra framtida problem. / Kungälv Energi owns and is responsible of Kungälv municipality's electricity grid. With an increasing population and increasing demands on the grid and especially security of supply. With cold winters and large energy gives rise to a more difficult situation regarding security of supply. Currently, Kungälv Energi two receiving stations, a 130 / 10kV station and 130 / 20kV station. 130 / 10kV station is approaching a point where power demand is approaching the maximum distribution capacity. Therefore sets out a plan to cope with the power demand at the failure of one of two 130 / 10kV transformers of the receiving station M1. The results of the report shows that sufficient capacity is available in nearby distribution stations to cope with the emergency operation under high loads without any other components damaged. The report deals primarily with power flows to check that they do not exceed transformers, lines and cables rated power. In the majority of cases have also factors for distress load been counted with, which gives the result that all lines of Kungälv Energi can handle the increased load. Detected bottlenecks in the network have been highlighted, communicated and proposed changes to Kungälv Energi to prevent future problems.

Distributionen av elektricitet bedrivs i Sverige som naturliga monopol av lokala nätägare. Regleringen av företagens intäkter har genomgått stora förändringar; från att ha varit en kostnadsbaserad reglering, har nu en modell med nätägarnas prestation i fokus tagits i drift: Nätnyttomodellen (NNM). Prestationen mätes i huvudsak av hur stor kundnyttan är, där en av aspekterna är distributionsnätens tillgänglighet. NNM konstruerar ett radiellt referensnät med en annan struktur, än vad det verkliga nätet har. Rapporten beskriver NNM allmänt och tillförlitlighetsmetoden i modellen mer utförligt. För att uppnå detta har intervjuer med modellens upphovsman varit till hjälp. Traditionella matematiska metoder för att modellera elnät och beräkna dess tillförlitlighet beskrivs i denna rapport. Datorprogram som använder klassiska metoder har beskrivits och använts. För de flesta analyser har RADPOW använts, ett program som är utvecklat på den institution där examensarbetet bedrevs. Först görs en kvalitativ analys för att ta fram skillnaderna mellan metoden i NNM och de mer traditionella tillförlitlighetsmetoderna och sedan beräknas skillnaderna med en kvantitativ analys. Metoderna har applicerats på ett verkligt nät. En del av Gävle Energis nät har studerats. Nätet som har valts är på 10 kV-nivån, innehåller både lands- och tätort och innefattar ett av totalt nio fördelningsområden (ca 7 % av Gävle Energis ca 50 000 abonnenter är belägna där). Elnätet med dess komponenter har beskrivits, modellerats och tillförlitlighetsindata för området har tagits fram. Både det verkliga nätet och det av NNM framtagna nätet har använts i analyserna. Huvudmålet med rapporten: Skildra och jämföra tillförlitlighetsmetoder, med fokus på att göra en utvärdering av Nätnyttomodellens tillförlitlighetsaspekter. Utvärderingen besvarar bland annat frågeställningar som: Vad skiljer metoden i NNM från klassiska metoder och vilka konsekvenser kan användandet av metoden i NNM ge? Examensarbetet är utfört i ett samarbete mellan KTH och Gävle Energi AB. / In Sweden, electrical distribution system operators, possesses a natural monopolistic situation in the distribution of electricity. The regulation has changed radically; from a regulation model based on actual costs, to a model with the performance of the distribution in focus – Network Performance Assessment Model (NPAM). Reliability of the distribution is one of the features the new model takes in to consideration. The NPAM creates a reference network, based on objective data. The thesis describes the NPAM in general and the method of reliability in NPAM in detail. The originator of the NPAM has been interviewed in addition tostudying literature. More traditional methods of reliability modelling of electrical systems is described. The computer programs RADPOW and NEPLAN, are described. Especially RADPOW, developed at the Royal Institute of Technology, is used in the analyses. The method in the NPAM is evaluated, with a com aring analyse to the more traditional methods and from the study of the NPAM. All the models and calculations are based on the same, in reality existing electrical distribution system. The studied distribution system is a part of the distribution network of Gävle Energi AB, a local Swedish electrical distribution system operator. The studied system, is at the 10 kV level and both has parts with many and few customers per area. Whole electrical system and its components have been described and modelled. For every component type, average reliability data for use in the components, used as input data for the models, have been estimated. The most important goals of this thesis: Describe and compare different methods of reliability, especially the aspects of the method of the NPAM. Some of the questions at issue to answer are: What consequences do the method of the NPAM lead to and which distinctions are there in different methods? The Royal Institute of Technology in Stockholm and Gävle Energi AB have assisted in the theses. / QC 20100707 / RCAM