När elanvändningen blir allt viktigare i dagens samhälle så ökar kraven på ett driftsäkert elnät. Luftledningar byts ut mot markkabel vilket kan resultera i långa sträckor radiella jordkablar, vilket bidrar till ett nät med andra elektriska egenskaper än luftledningsnät. På uppdrag av Härnösand Energi och Miljö har beräkningar utförts berörande kapacitiva jordfelsströmmar, kortslutningseffekter och strömmar samt kabeltyper och ledningslängder har tagits fram för en specifik ledningssträcka som byggts om. Beräkningarna är utförda förhand samt med nätberäkningsprogrammet dpPower. Syftet med detta examensarbete var att fördjupa sig i kunskaperna om reläskydd och se om skydden klarar nuvarande driftläge och om en längre matning på den ombyggda linjen är möjlig med dagens reläskyddsinställningar..  Den här rapporten presenterar dessa resultat och redogör grundläggande teori för skydden samt ger några förslag på förändringar om så krävs. Beräkningarna visade att i dagens driftläge samt vid en längre matning fram till kopplingsstationen i Fröland, så är inte några större ändringar i befintliga reläskyddsinställningar nödvändigt. / When the electricity usage is becoming more important in the mordern society, the demand of reliable power distribution is increasing. Overhead lines are replaced with underground cables which can result in long stretches of radial ground wires and contributes to a network with other electrical properties than networks with overhead lines. By request from Härnösand Energy and Environment, calculations have been made concerning the capacitive ground fault current, short-circuit power and currents, as well as cable types and cable lengths have been developed for a specific linesection that has rebuilding, to check existing relay protection settings. The calculations are performed by hand and with the network calculating program dpPower. The purpose of this thesis was to immerse myself in the knowledge of protective rele equipment and a reviewing if the relay protections withstand the current operating mode and if backup power supply is possible at the rebuilt line. This report presents the results and explain basic theory of relay protections and give some suggestions for changes if necessary. The calculations showed that in the present operating mode and the reserve supply up to the switching stations Fröland, no major changes in the existing relay protection settings is necessary. The calculations showed that no major changes in the existing relay protection settings is necessary in the present operating mode.

Klimatförändringar är en av vår tids största utmaningar och andelen växthusgaser ut i atmosfären måste minskas kraftigt. Sverige har som mål om en fossilfri bilflotta år 2030, vilken ska upprättas med hjälp av alternativa fordon och drivmedel. I och med detta har elektriskt drivna fordon kommit att bli attraktiva vilket föranleder nya utmaningar för elnätsägare. Denna studie har till syfte att verka som ett underlag för kommande investeringar i ett lokalt elnät. Målet är att med simuleringar av scenarier gällande laddningseffekt och andelen förekommande elbilsladdning, succesivt belasta elnätet för att på så vis utreda nätkapaciteten. Nätstationers transformatorer samt kablage skall även åldersbestämmas. Metoden är byggd utifrån litteraturstudier och simuleringar har gjorts i dpPower. Resultaten visar att nätet är gammalt men klarar ändock nästintill 100 % penetration elbilar med laddningseffekten 3,7 kW. Vid högre laddningseffekter börjar nätet ge vika vid ca 25-50% elbilspenetration. Nätstationernas transformatorer är komponenterna som belastas hårdast och spänningsfall är den mest förekommande kvalitetsbristen. Då matarkabelarean ökades mellan nätstation och kabelskåp, medförde detta avsevärda förbättringar gällande spänningsfall. Högspänningsnätet visade sig vara mycket starkt. Slutsatsen är att transformatorers märkeffekt samt spänningsfall blir begränsande faktorer för framtiden. Transformatorer och matarkablar kan behöva förstärkas alternativt att ytterligare nätstationer tillsätts nätet. Detta skulle med omkonstruktion av nätet fördela lasten, minska avstånd till kund och då stävja spänningsfallen. Högspänningsnätet bör i framtiden utnyttjas mer och på så vis avlasta lågspänningsnätet. / Climate change is one of today's biggest challenges, and the amount of greenhouse gases into the atmosphere has to be greatly reduced. Sweden aims at a fossil-free car fleet by 2030, using alternative vehicles and fuels. Therefore electrically driven vehicles have become attractive, causing new challenges for power grid owners. This study aims to serve as a basis for future investments in a local electricity grid. By simulating scenarios regarding electrical vehicle charging power in relation to the number of vehicles involved, the electricity grid will be loaded to investigate its capacity. Transformers and cables in the grid will be determined by age. The method is based on literature studies and simulations have been made in dpPower. The results show that the grid is old, but yet capable of a nearly 100 % of electric cars charged with 3.7 kW, with higher charging powers the grid starts to yield at about 25-50 % of electric car penetration. The substations are the components that are subjected the most, problems with voltage drops is the most common quality shortage. The cross section of the feeding cable between substations and the nearest cable distribution cabinet was increased which resulted in significant improvements in voltage drop. The high voltage network is considered as very strong and can handle all scenarios. The conclusion is that transformer power rating and voltage drops will become limiting factors in the future. Transformers and power cables may need to be reinforced alternatively additional substations to the grid put in place. Additional substations with the redesign of the grid may distribute the load, reduce the distance to customers and with that reduce the voltage drop. The high-voltage grid should be utilized more in the future, thus unburdening the low voltage grid.

Härnösand Energi och Miljö AB använder dagligen NIS-systemet dpPo-wer från digpro, där hela deras elnät är dokumenterat. I dpPower kan även nätberäkningar göras. En tidigare medarbetare upptäckte felaktiga resultat i dpPower och arbetade för att få ordning på det men efter han slutat visste man inte om problemet var löst och detta har lett till rykten om att beräkningarna i dpPower inte går att lita på. Rapporten syftar till att klargöra om nätberäkningarna i dpPower är tillförlitliga. En stor del av arbetet har lagts på att verifiera de parametrar som används i dpPo-wer, vilka annars kan vara en felkälla. Arbetet har gjorts genom att beräkna samma värden som programmet gör och sedan jämföra dessa, även några mätningar ute på nätet har gjorts. Den linjesträcka som man sedan tidigare varit osäker på är också den del av elnätet som arbetet fokuserat på. Vid jämförelse med teori och belastningsuppgifter från kundmätare kom-mer man fram till att dpPowers beräkningsresultat är korrekt, för att öka precisionen bör ingående parametrar noggrant kontrolleras. Linjen som undersöks har många fritidshus vilket ställer till problem med väldigt låga årsförbrukningar som i kombination med Velandersformel resulte-rar i låga toppeffekter och låg belastningsström. Om detta är korrekt eller inte är svårt att uttala sig om, man kan tänka sig att förbrukningen är koncentrerad till semesterperiod och storhelg, därför ger inte Velander-metoden rättvisande effekt. Härnösands Energi och Miljö AB är mitt i ett utbyte av elmätare, de nya elmätarna har timvis avläsning och kan för-hoppningsvis i framtiden ge mer information kring det problemet. / Härnösand Energi och Miljö AB are daily using the NIS-system dpPowerfrom digpro, where all of their electrical system is documented. IndpPower it is possible to perform grid calculations. A former employeeacknowledged some miscalculations in dpPower and was assigned to fixthis, but when he left without a proper closing the other employees couldnot tell if the work was finished. This led to some mistrust towards calculationsmade in dpPower. This report is meant to clarify if the calculationsmade in dpPower are to be trusted. A big part of the work was also putinto verifying the data values being used in dpPower.The work has been done by doing the same calculations as the programdoes and comparing the results, some measurements from the real gridhave also been collected. The line which has been in focus is the same linethat previously showed inaccurate values.By comparing theory and consumer data from customer meters the conclusionis that the results from dpPower are correct, to improve the calculationsit is important to verify the parameters in use. The line in questioncontains several holiday homes which leads to low annual consumptionand this in combination with Velander’s-formula will result in very lowcurrents. It is hard to say if this is correct or not, one might think thatconsumption will be higher around summer vacation and holidays.Härnösands Energi och Miljö AB is in the middle of upgrading the electricitymeters, the new meters will have the option to collect hourly consumptionvalues and this will hopefully clarify this in the future.

Regeringen har en vision att till 2050 ska Sverige uppnå en fordonsflotta som är fossilfri och för att uppnå den visionen ska el som drivmedel spela en avgörande roll på marknaden. HEM Nät AB är därmed intresserade av hur deras lokalnät i ett valt område kan påverkas när en större andel av hushållen införskaffar elbilar. Längs områdets högspänningsslinga finns nio nätstationer som matar ut effekt till 815 kunder. En känslighetsanalys genomfördes kring det valda lokalnätet med avseende till dess kapacitet idag till framtida belastningar från elbilar. Analysen baserades på fyra olika nätparametrar som möjligen kan riskeras med avseende till elbilars laddsystem: spänningsfall, transformatorbelastning, övertoner och osymmetri. Olika laddeffekter och kopplingssätt har även jämförts bland nätparametrarna för att visa vilken roll de kan ha i framtiden. Spänningsfallet samt transformatorbelastning för de båda effekterna 3,7 kW och 11 kW uppgick mot de satta nätkraven när 40 % respektive 20 % belastning sker i området. Två vetenskapliga metoder användes för att uppskatta övertonerna där ena tog hänsyn till en reduktion av sammanlagrade övertoner och den andra metoden använde en aritmetisk summering av strömövertonerna. Resultatet visade att med varken en inkluderad reduktion eller med den aritmetiska summeringen kommer övertonerna bli ett problem. Med simuleringen av osymmetri nåddes nätkravet när 7 % mer belastning skedde under en och samma fas. Slutligen kom studien fram till att lokalnätet är relativt starkt och kan klara av 322 elbilar vid 3,7 kW och 161 elbilar vid 11 kW. / The Swedish government have a vision that up untill 2050 Sweden’s transport system is going to be free of fossil fuels and to achieve this vision, electricity is going to be the main fuel and will play a decisive role in the future transportional market. As a result of this, HEM Nät AB is now interested in knowing how their local electrical grid will be affected by a larger amount of electric vehicles, EVs, charged through households. Along the local grid’s high voltage line there are nine substations, which provide power to 815 customers. A sensitivity analysis was conducted on the local grid to appreciate the available capacity for the future load of EVs. The analysis was based on four different gridparameters, which possibly can affect the set conditions of an electrical grid when an EV is being charged: voltage drop, transformer load, harmonics and dissymmetry. Different chargepowers and wirings have also been compared to see what roles they will have in the future. After the simulations and hand calculations all of the gridparameters exceeded the set conditions. This happened at different percentages of the households, which were charging their vehicles. The voltage drop and transformer load for both of the powers, 3,7 kW and 11 kW exceeded the limitations when 40 % respectively 20 % of the studied are was being loaded. Two scientific methods were used to appreciate the added current harmonics, where the first one regarded a reduction of the summarized value of the current harmonics, where the second did not. The results showed, that either of the methods would indicate a problem on the grid. The simulation of the dissymmetry, the limitation was met after 7 % more load was done under one and the same of the phases. Finally, the study concluded that the local grid is relatively strong and can hold 332 EVs with 3,7 kW and 161 EVs with 11 kW.

In 2018 the Swedish government introduced a new legislation for the electricity meters installed in the low voltage networks. The legislation includes, among other things, that the electricity meters should be able to measure the current and voltage per phase with a time resolution of one hour or 15 minutes. To meet the new requirements Falu Energi & Vatten have started a rollout of new electricity meters in their low voltage networks. In addition to this, electricity meters have also been installed in a few secondary substations in Falun. The overall purpose of this project was to investigate what the data from the new electricity meters can be used for and what the benefits are with having metering equipment in secondary substations. Data from secondary substations can be useful when dimensioning the grid or when analysing power losses. During the project, data was collected from one secondary substation and the underlying low voltage network. The parameters current and voltage were measured per phase with a time interval of 15 minutes. The data was used in three different investigations. The results from two of them indicated that the network information system that Falu Energi & Vatten uses for dimensioning tends to overestimate the power consumption and the voltage drop between the secondary substation and the low voltage customers. In the last investigation a method for localising non-technical power losses was evaluated. The result indicated that the method was not suitable for the purpose.