I början av 1800-talet började järnvägsnätet i delar av Europa elektrifieras. Då klarade inte motorerna att kommutera vid nätets höga frekvens, 50 Hz, då omformades istället frekvensen till 16,7 Hz. För att växla frekvensen användes roterande omformare. Senare kom mobila omformare som stod på järnvägsvagnar. Dessa omformarstationer var ofta placerade i bergrum. Nu på senare år har tekniken utvecklats och roterande omformare har ersatts med statiska omriktare. Balfour Beatty Rail AB har utvecklat en typ av mobil statisk omriktare som ökar mobilitet samt att stor del av kontroll före idrifttagningen kan utföras i fabrik vilket sparar tid vid idrifttagning av stationen. Ett byte från en mobil roterande omformare till en mobil statisk omriktare i en bergsstation har inte tidigare utförts. Denna förstudie syftar därmed till att ge en beskrivning på vilket sätt en mobil statisk omriktare kan installeras i en befintlig station. För denna studie har Asker omformarstation valts då den är en typisk omformarstation placerad i ett berg. Asker station innefattar tre roterande omformare med en total märkeffekt på 30 MVA. Omformarna förser järnvägen med 15 kV 16,7 Hz från ett 22 kV 50 Hz nät. Asker omformarstation har en begränsad uppställningsyta både inne i bergrummet samt utanför. Det är norska Jernbaneverket som är innehavare av stationen. Studien avser även att kontrollera effektbehovet från Asker station. För att uppskatta effektbehovet utförs simuleringar vid höglastperiod. Simuleringsresultaten används även för att utföra ekonomiska kalkyler i form av LCC-kalkyl samt återbetalningstid med hjälp av pay back-metoden. Två ekonomiska kalkyler har utförts, en kalkyl med restvärde på de omformare som ersätts samt en kalkyl där restvärde av omformarna inte tas i beaktning. En uppgradering där statiska omriktare ersätter roterande omformare skulle i Asker station leda till oförändrad installerad effekt, då platsbrist medför att de tre roterande omformarna inte kan ersättas med fler än två mobila statiska omriktare. De minskade förlusterna medför en vinst om ca 2 miljoner NOK per år. Ett restvärdeskrav kan ställas på de tre roterande omformarna på minst 51,5 miljoner NOK för att uppnå en ekonomisk lönsamhet / In the beginning of the 19th century the railway in Europe was electrified. The engines of that time were not able to commutate at the high frequency of the grid for electric distribution, 50 Hz. This problem was solved by installing rotary converters that changed the frequency to 16.7 Hz. Nowadays static converters has replaced rotary converters to change the frequency in many stations. Balfour Beatty Rail AB has developed a mobile static converter system that makes commissioning tests possible to do in an earlier stage at the manufacturer. This testing minimizes the time spent on site for installation and startup. This bachelor’s thesis is a study that covers if it is possible to exchange a rotary converter with a static converter for railway use and how such a change can be made, mechanically and electrically. For this study Asker converter station in Norway 20 km west from Oslo has been chosen for a case study. Asker is a station that has three rotary converters of the largest type used for electrifying the railway at 10 MVA each. The rotary converters supply the railroad with a 15 kV 16.7 Hz voltage from a 22 kV 50 Hz grid. Asker is a station which is placed within a mountainside. This is a standard type of installation for a rotary converter station. Asker station has a limited area both inside and outside the station. Asker converter station is owned by Norwegian Jernbaneverket. The static converter station must be powerful enough to handle the load of Asker station. This load is simulated by using the timetable of a high load-period. This study also has the purpose of providing an economic view of the exchange since a static converter has a lower energy-loss than a rotary converter which could lead to an economic gain for the owner of the station. In Asker station the three rotary converters will have to be replaced by two mobile static converters because of the stations limited capacity. From the lowered losses a gain of 2 million NOK per year can be made. If the residual value of the three rotary converters can reach 51.5 million NOK it will lead to an economic viability

Sammanfattning Ett flertal problem inom strömförsörjning av Nockebybanan och Tvärbanan i Stockholm avsågs att redas ut och lösas i detta examensarbete. Ett av problemen var att s.k. reläskydd i likriktarstationerna bryter strömmen alltför ofta, även när det inte har skett något fel, utan att exempelvis en eller flera spårvagnar dragit för mycket ström så att skydden löst ut av det. Skydden löser också ofta ut av strömtransienter som kan uppstå när en spårvagns strömavtagare passerar en så kallad sektionsavskiljare eller på vintern när det är rimfrost på kontaktledningen. Resultatet av undersökningen och analysen visar på olika lösningar, varav en åtgärd som är lämplig för att minska antal brytningar i likriktarstationer är att strömbegränsa vagnarna så att de inte kan ta ut en alltför hög ström. Denna åtgärd var inte möjligt för vagntillverkaren att åtgärda inför hösten 2017, utan endast en effektbegränsning var möjlig på kort sikt. En genomgång av reläskyddens inställningar föreslogs som en åtgärd för att minska antal brytningar, vilket genomfördes av Siemens. Syftet var att ta reda på om reläskydden kunde ställas om så att färre brytningar skulle ske. Genomgången visade att de så kallade derivataskydden kunde ställas om en aning. I detta arbete föreslogs även att förloppet när en spårvagn passerar en sektionsavskiljare bör undersökas, vilket gjordes av spårvagnstillverkaren. Deras resultat skulle bli klara efter att detta examensarbete slutförts. Alternativ för att köra spårvagnar när kontaktledningen är belagd med rimfrost utreds i detta arbete och en relativt enkel lösning är att låta en roller lägga på glycerol, som motverkar rimfrost. / Abstract Several problems regarding power supply of Nockebybanan and Tvärbanan tram lines have been detected. The goal of this work has been to investigate and solve some of these problems. One of the problems was that so called relay protections were breaking the current too often, even when there was no fault. The protections also often break the power supply because of current transients, which can arise when a pantograph passes a section delimiter or in the winter when there is hoarfrost on the catenary. The result of the investigation and analysis shows different solutions, of which one appropriate procedure for reducing the number of breaks in the rectifier stations, is to limit the current in the trams so that they are not able to use as much current. This procedure was not possible to develop for the tram manufacturer alredy to the autumn of 2017, only a power limitation was the option for the short time perspective. An investigation of the settings of the relay protections was proposed as a procedure to reduce the number of breaks and was done by Siemens. The aim was to investigate if the relay protection could be readjusted so that the number of breaks could be reduced. The investigation showed that the so called derivative protection could be readjusted a bit. In this thesis work, it was also proposed that the lapse when a tram passes a section delimiter should be investigated, and was done so by the tram manufacturer. Their result was supposed to be finished after the completion of this thesis work. Options for operating trams when there is hoarfrost on the catenary is investigated and a relatively simple solution is to let a roller apply glycerol on the overhead line, preventing hoarfrost.