Vid SSABs anläggning i Borlänge byggdes 2019 den kontinuerliga glödgningslinjen ut då det installerades ett nytt induktionsvärmesystem för uppvärmning och bearbetning av höghållfast stål. Efter installationen har man velat utreda hur vida den nya induktionsvärmeanläggningen påverkar elkraftssystemet och dess komponenter med belastning från reaktiv effekt och övertoner. Uppgiften har varit att analysera behovet av faskompenseringsutrustning för kabelförbandet i anslutning till anläggningen och huvudtransformatorn som förser det aktuella nätavsnittet med kraft. För att veta hur systemet påverkas av de nya lasterna har mätningar av elkvaliteten utförts på det aktuella nätavsnittet. För reglering av temperatur och effekt används frekvensomriktare där tidigare forskning visar att likriktarsteget alstrar övertoner. Resultatet visar att den reaktiva effekten i systemet är av betydande storlek, men att övertonsnivåerna ligger inom gränsvärdet för elkvalitetsstandard. Det rekommenderas fler mätningar för att kunna ge säkra rekommendationer till åtgärder utifrån resultatet i detta arbete.

Elga är en verksamhet i Partille som tillverkar svetselektroder. För ungefär tio år sedan utförde Elektra Elteknik ett ställverksutbyte hos Elga och bytte samtidigt ut en av deras två matande transformatorer. Nu har Elga planer att byta, alternativt ställa av den äldre transformatorn som börjar nå slutet av sin förväntade livslängd, innan den börjar skapa problem för verksamheten. I samband med detta har de beställt en grundlig undersökning av driftläget med avseende på effektuttag och elkvalitet i anläggningen av Elektra Elteknik vilket också är själva syftet med denna rapport. För att få tillgång till den data som krävs för att utföra en analys över verksamhetens nät används mätinstrumentet SPQfx tillverkad av Metrum. Detta är ett klass A instrument enligt standarden IEC 61000-4-30. Det ska utföras två separata mätningar, en i anslutning till varje transformator, för att kunna analysera hela verksamhetens nät. I resultatdelen av denna rapport presenteras resultaten från mätningarna i form av grafer och tabeller från mätinstrumentets mjukvara. Grafer från elkvalitetsmätningen bifogas som en bilaga i appendix. I diskussionsdelen i denna rapport analyseras resultaten mera i detalj. Genom analysen kommer relevant information erhållas för att kunna dra de korrekta slutsatserna. / Elga is a company in Partille who manufactures welding rods. About ten years ago, Elektra Elteknik did a switchgear replacement and simultaneously replaced one of Elgas two transformers. Elga is now thinking about replacing or decommissioning the older transformer, which is starting to reach the end of its expected life span, before it starts creating problems for the power supply system. Therefore, Elga has requested a thorough investigation of the operating state of the power supply system in regards of power and electrical quality which is the purpose of this paper. To gain access to the data required to perform an analysis over the power supply system an according to IEC 61000-4-30 class A measuring device, the SPQfx manufactured by Metrum, was used. Two separate measurements are to be performed, one from each of the transformers, to be able to conduct a complete analysis of the company’s power supply system. The results are presented in the form of graphs and charts from the measuring devices software in the result-part of this paper and are analyzed in the discussion-part. Through the analysis, the relevant information to be able to make an assessment according to the papers purpose will be made.

Rapporten har utförts i samarbete med Vinnergi som är ett konsultbolag inom både el-, fiber- och mobilnät. Syftet är att undersöka hur elnätet påverkas av det ökade antalet solcellsanläggningar samt försöka svara på vad som grundar elnätsägarnas godkännande av dessa anläggningar. Rapporten kommer också att undersöka vad som driver en investering av solceller och hur leverantören på bästa sätt dimensionerar solcellsanläggningen för specifika byggnader. Information gällande påverkan på elnätet har samlats in dels från tryckta källor och dels genom intervjuer av personer som idag arbetar med dessa frågor på elnätsbolag. För dimensioneringen av solcellsanläggningar har data samlats in byggnadernas verkliga elförbrukning och sedan har denna sammanställts till ett timmedelvärde som använts i simuleringsprogrammet PVSyst. Kalkyler gällande kostnaden har gjorts utifrån simuleringsprogrammets utdata som har matats in i en LCOE-kalkyl. Arbetet har lett till en sammanställning av vad som verkar vara de största problemen gällande elkvaliteten. Det har även lett till färdiga dimensioneringar och kalkyler av anläggningar i olika verksamheter. Resultatet visar även på om det finns fördelar i att använda öst-/västorientering på panelerna istället för sydorientering. / The report has been carried out in collaboration with Vinnergi, a consulting company in both electricity, fiber and mobile networks. The purpose is to investigate how the electricity grid is affected by the increased number of photovoltaic systems and try to answer what is the basis of the grid owners' approval of these systems. The report will also investigate what drives an investment of solar cells and how the supplier best dimensions the plant for specific systems. Information regarding the impact on the electricity grid has been collected partly from printed sources and partly through interviews of people who are currently working on these issues at electricity grid companies. For the design of photovoltaic systems, data has been collected on the buildings' actual electricity consumption and then compiled to an hourly value used in the PVSyst simulation program. Costs calculations have been made on the basis of the simulation program's output, which has been entered into an LCOE calculation. The paper has resulted in a compilation of what appears to be the biggest problems regarding electricity quality. This has also led to the finished dimensions and calculations of systems in different operations. The result also shows if there are advantages in using east / west orientation on the panels instead of south orientation.

The presence of electric vehicles (EVs) in the passenger car fleet has increased at a rapid rate and the development is predicted to continue in the same direction. The charging of these vehicles predominantely takes place in the owners’ homes and thus increases the households’ demand for electricity - both in terms of the amount of energy and the size of power peaks. The task of planning and dimensioning the electrical grids that households are connected to is thus becoming more difficult. Partly because traditional methods for estimating the load are at risk of no longer being representative when consumption takes new shapes, but also by reason of the uncertainty that electric car charging entails regarding when and where it will take place. As a result, there is a need for tools that enable estimation of the impact that charging has on the distribution grid. In this master thesis work, a method for estimation and prediction of the impact of EV-charging on the local electric grid has been studied. The method was based on the network calculation software PSS®SINCAL from Siemens, and makes use of a Monte carlo method of simulation to find the hosting capacity of a local grid. Through repeated simualtions of the grid model with stochastic placement and choice of charging power; the method aimed to mirror the situations which could arise on the grid, as an increasing number of households therein acquire electric vehicles. The result which the method yielded was the hosting capacity - formulated in terms of the percentage of households which can simultaneously charge EVs without the grid deviating from acceptable limits of voltage and component loadning - as well as information about voltage levels in specific nodes and loading of specific components in the grid. These results were found to be somewhat difficult to interpret but, if done with care, could provide useful insights about the grid. Especially in the form of identification of components at risk of overloading, which could enable the DSO to target their network reinforcement-efforts. The method was evaluated through a case study of a real grid located in the city of Rättvik in Sweden. By application of the method, two of the three low voltage areas constituting this grid were found to have a limited capacity for EV charging at about 30%, with overloading of the transformer being the limiting factor. The remaining low voltage grid and the medium voltage area connecting the three, were not found to be limited.

Övertonsdistorsionen ökar i hela världen i takt med den ökade användningen av kraftelektronik. De elektroniska enheterna är dessutom mycket beroende av en god spänningskvalitet för att fungera pålitligt och effektivt. Det mesta av all utrustning i kraftnätet är utformade för att fungera för en sinusformad spänning och ström, därför är det viktigt att känna till nivåerna och effekterna av övertoner samt vilka konsekvenser det medför. Övertoner är heltalsmultiplar av grundfrekvensen. Ström- och spänningsövertoner kan förekomma i järnvägsnätet och orsaka störningar. Dessa störningar kommer i allmänhet från olinjära laster. De olinjära lasterna medför att distorsion uppstår. Trafikverket ser ett behov av att analysera och kartlägga övertonsinnehållet i kraftsystemet för att få kunskap om övertonsnivåer i nätet. Arbetet utförs på nationell nivå, med hänsyn till fordonens utbredning och befintliga system. I detta arbete gjordes en kartläggning av spänningsövertoner och THD (Total Harmonic Distorsion) på banmatningssidan vid femton utvalda omformarstationer: Alingsås, Bastuträsk, Boden, Borlänge, Eldsbega, Gällivare, Häggvik, Kalix, Kiruna, Mellansel, Nässjö, Ockelbo, Ånge, Åstorp och Ösmo. De uppmätta nivåerna jämfördes stationerna emellan, avvikelser och likheter i övertonsnivåer beaktades tillsammans med avvikelser och likheter gällande system, trafik och teknik för att undersöka om det fanns återkommande samband. Mätvärdena tillhandahölls av Metrum i form av 10-minutersvärden för tidsperioden 2021-08-01 till 2022-11-30. Det gjordes även en kartläggning av relevanta standarder för övertoner i 16 2/3 Hz-nätet. Ingen relevant standard fanns att tillgå, istället användes immunitetsnivåer för enheter anslutna till 16 2/3 Hz-nätet för att undersöka om de uppmätta nivåerna låg under dessa med en god marginal. Höga nivåer av THD har upptäckts vid Bastuträsk, Borlänge, Mellansel, Nässjö, Ockelbo och Ånge. Det gemensamma för dessa stationer är att de har statiska omriktare av tekniken mellanledsomriktare eller direktomriktare. De är även alla, utom Nässjö, anslutna till 132 kV-nätet. Höga nivåer av jämna övertoner har upptäckts vid stationerna längs malmbanan: Boden, Gällivare och Kiruna. Höga nivåer av tionde övertonen har upptäckts vid stationer som har omriktare av modellerna TGTO, PCS och YOQC. Låga nivåer av både udda och jämna övertoner har upptäckts vid stationer som har roterande omformare eller multinivåomriktare men som samtidigt inte är ansluten till malmbanan. Det har observerats höga nivåer, i förhållande till närliggande övertoner, för övertoner i intervallet 16-24 för stationerna Boden, Eldsberga, Gällivare, Kiruna och Åstorp. Det har även observerats avvikande mönster för de tre första udda övertonerna i förhållande till andra stationer vid stationerna Boden, Kalix, Kiruna och möjligen Gällivare. För dessa observationer har ingen uppenbar förklaring eller tydligt samband kunnat hittas. Detta är ett av många förslag på fortsatt arbete inom ämnet. Nivåerna av övertoner och THD är inte för höga i förhållande till immunitetsgränserna som är satt till anslutna enheter mot 16 2/3 Hz-nätet.

ABB Robotics have had problems with robots stopping. When troubleshooting it can be difficultto know if it there are problems with the robots or if its environment such as the three phasevoltage feeding the robot that is causing problems. Hence, ABB Robotics want a cost efficientthree phase logging tool. A sampling frequency of 40 kHz is demanded so that deviations on thevoltage can be detected and trigger logging too begin. This report presents a design for the toolcontaining schematics, PCB layout and a bill of materials for a cost of 3062 SEK.

Produktion i lågspänningsnätet ökar kraftigt, bara under år 2014 dubblerades antalet nätanslutna solcellsanläggningar i Sverige. Utvecklingen ser ut att hålla i sig och då dessa anläggningar ofta är små är det troligt att flera ansluts genom en enfasigt ansluten växelriktare. Ett symmetriskt trefassystem består av tre fasspänningarna med samma amplitud, frekvens och förskjutna 120˚ från varandra. Laster och produktionsenheter som inte är trefasigt nätanslutna ger upphov till ett osymmetriskt driftfall. Detta arbete syftar till att undersöka hur spänningen påverkas av osymmetriska laster och produktionsenheter i Vattenfalls lågspänningsnät. Målet med arbetet är att skapa ett beräkningsverktyg som kan användas av Vattenfall Eldistribution för att undersöka hur spänningen påverkas vid olika osymmetriska driftfall. Beräkningsvertyget har skapats i Matlab och utgår från kända värden för spänningen i matningspunkten och impedansen mellan matningspunkten och anslutningspunkten. Dessutom anges effekt och effektfaktor för eventuell produktion och förbrukning i respektive fas. Beräkningsmodellen beräknar spänningar och strömmar i anslutningspunkten samt spänningens osymmetri. Verifiering av beräkningsmodellen har utförts genom att jämföra beräknat resultat med ”Kurvor för förenklad bedömning av nätstyrka” som återfinns i MIKRO-handboken, utgiven av branschorganisationen Svensk Energi. En fältstudie har utförts på en enfasigt nätansluten solcellsanläggning. Mätresultatet från denna har jämförts med resultat från beräkningsmodellen. Dessutom har laboratoriemätningar på en försöksuppställning genomförts. Försöksuppställningen modellerade en lågspänningskund ansluten till ett svagt nät, med enfasigt ansluten produktion och last. Mätresultatet från försöksuppställningen jämfördes med resultat från beräkningsmodellen. I jämförelse mellan den framtagna beräkningsmodellen och MIKRO-handboken konstateras att de stämmer överens. I jämförelse med mätresultat från fältstudien konstateras att beräkningsmodellen troligtvis räknar rätt men att mätningarna inte enbart kan användas för att verifiera modellen då det är en liten spänningsvariation och många troliga felkällor. Resultatet från försöksuppställningen konstateras överensstämma med beräknade värden och kan därför bekräfta att beräkningsmodellen är korrekt utformad. / Production in the low voltage distribution network increases, just in 2014 the number of grid-connected photovoltaic systems in Sweden doubled. The trend seems to continue, and since these plants often are small, it is likely that several are connected to a single-phase connected inverter. A symmetrical three-phase system consisting three phase voltages of equal magnitude, frequency and displaced 120˚ apart. Loads and production units that are not three-phase grid-connected, causes an asymmetrical operating condition. The purpose of this report is to study how the voltage is affected by asymmetrical loads and production units in Vattenfall’s low voltage network. The aim of this work is to create a calculation tool that can be used by Vattenfall Eldistribution to study how the voltage is affected at different asymmetrical operating conditions. The calculation tool is created in Matlab and is based on the known values of the voltage in the feed point and the impedance between the feed point and the connection point. Even power and power factor for possible production and consumption in each phase are set up. The calculation model calculates the voltages and currents at the connection point and the voltage asymmetry. Verification of the calculation model have been carried out by comparing the calculated results with "Curves for simplified assessment of grid strength” included in MIKRO-handboken, published by Svensk Energi. A field study has been performed on a single-phase grid-connected photovoltaic plant. The measurement result of this has been compared with the results of the calculation model. Also, laboratory measurements on an experimental set-up was performed. The experimental set-up corresponded a low voltage customer connected to a weak grid, with single-phase connected production and load. Measurement results of the experimental setup were compared with the results of the calculation model. Comparison between the developed calculation model and MIKRO-handboken concludes that they match. By comparison with measurements from the field study, it is concluded that the calculation model is probably correctly calculating, but that measurements alone can’t be used to verify the model because the voltage variation is too small and there are many likely sources of error. The results of the experimental set-up match with the calculated values and can therefore confirm that the calculation model is correctly designed.

Landstinget Västernorrland har i dagsläget installerat cirka 2600 kvadratmeter solpaneler på sina sjukhus i länet. Planer finns att utöka detta ytterligare. Eftersom solenergin står för en växande andel av elförsörjningen på dessa sjukhus, så väcks frågan om detta kommer ha någon negativ påverkan på dessa sjukhus elkvalitet.   Syftet med arbetet är undersöka om elkvaliteten i inmatningspunkterna för solcellsanläggningarna ligger inom gränsvärdena specificerade enligt EIFS 2013:1 för allmän distribution, samt om någon negativ på-verkan kan påvisas från solcellernas elproduktion. Resultatet visade att samtliga punkter i föreskriften EIFS 2013:1 för elkvalitet uppfylldes.   Det gick inte att påvisa att produktionen från solcellerna hade någon direkt negativ påverkan på sjukhusets elkvalitet i mätpunkterna som undersöktes. Denna slutsats kunde stödjas av att de psykiatriska avdelningar visade god elkvalitet, trots att den installerade effekten solceller är ungefär dubbelt så stor där som på det centrala sjukhuset.   Montagevinkeln för solpanelerna undersöktes också, och enligt en simulering som utfördes i PVGIS, så visade det sig att den optimala vinkeln för en enskild solpanel på den aktuella breddgraden är 44 grader. Det behövs dock ytterligare undersökningar för att konstatera om denna vinkel är fördelaktig för samtliga anläggningar på sjukhus-området. Rapporten visar också att de 15:e och 8:e relativa övertonerna har mät-värden som ligger relativt nära gällande gränsvärden. För att upprätt-hålla elkvaliteten på sjukhuset under alla förhållanden, så bör en under-sökning genomföras för att lokalisera de största faktorerna till störningskällorna. / The County Council of Västernorrland has as of today, installed around 2600 square meters of solar panels on their hospitals. There are already plans in place to expand this even further in the future. With ever in-creasing share of their total energy usage being supplied from solar power, the question arises if this will have any negative impact on the electrical power quality at these hospitals.   The purpose of this study is to determine if the electrical power quality is currently within the limits defined by the Swedish regulation EIFS 2013:1, and if the production of electrical power from these smaller photovoltaic plants have any negative effect on the power quality at the measured grid feed-ins. The results showed that the power quality on all measured points passed the requirements for the regulation EIFS 2013:1.   Also, no clear evidence of any negative side effects on the power quality, caused by electrical power production from the solar panels could be determined. This was supported by the measured power quality being better at the psychiatric departments, despite the installed nameplate capacity being about twice as high as on the main hospital building.   The mounting angle of around 15 degrees was found not to be optimal for a single solar panel at the latitude where the installations are located. A simulation ran found the optimal angle to be 44 degrees. Despite this, more investigations are needed to determine if a higher angle is advantageous to all the installations on the investigated hospital area. Lastly, the report showed some reason to be concerned about the 15th and 8th relative harmonics, as they both had measured values being close to the regulation limits. In order to improve power quality in the future, and avoid exceeding regulation limits, it is therefore recommended that an investigation is performed to determine the largest sources of 15th and 8th relative harmonics.

The number of solar panel systems and electric vehicle charging in the low voltage grid is increasing rapidly, due to climate- and environmental targets. These nonlinear loads inject harmonics into the grid, which could impact power quality as well as the wear and life of power grid components, such as transformers and cables. The Swedish network operator Ellevio wants to investigate the possible effects that can arise from a largescale introduction of this equipment in the grid, in terms of harmonics. The aim of this master thesis has been to evaluate the compatibility of equipment emission standards and requirements for power quality, and through different calculation methods assess the potential impact from high penetration of devices in the same network. The results show that converters of both EV and PV are able to keep emission levels well below the equipment standard limits. Even by full penetration of a network the aggregated effect of these loads will not alone have a significant impact on neither power quality nor components in terms of wear, losses or capacity. However, in networks experiencing unusually high background levels in combination with high emissions from other loads, the PV and EV emissions could be a contributing factor to a state where individual transformers would be affected or single harmonic voltage limits would be violated. This is considered a very rare case, and thus not something that would serve as a basis for the dimensioning of the low voltage grid. Instead, increased knowledge will help assessing such a scenario and give better support for solving the individual cases that do arise.

No description available.