Sammanfattning Rapporten innehåller en utredning om, hur och på vilket sätt, det är möjligt att minska det reaktiva effektuttaget vid Metsä Boards fabrik i Husum. Detta är inget problem i normalfallet, men om någon av fabrikens tre turbiner på grund av till exempel service inte är i drift så kan det reaktiva effektuttaget bli för stort enligt avtal med elnätsägaren. Om elnätsägarens gräns överskrids måste en straffavgift betalas per varje överskridet kVAr, vilket Metsä vill undvika. Fokus för arbetet ligger på fabrikens papperbruk eftersom detta är problemområdet. Efter genomgång av enlinjescheman och olika mätutrustningar som finns belägna i fabriken inses att det är mest lämpligt att kompensera i anslutning till bestrykningsmaskinen (BM1). Bestrykaren är den enda linjen på pappersbruket som inte har faskompenseringsutrustning. För att hålla sig inom nätägarens gräns beräknades att faskompensering med en kapacitet på 15 MVAr räcker. Den kapaciteten täcker även upp för ett bortfall av den generator som producerar mest reaktiv effekt, generator G1. Men för att undvika eventuella problem med övertoner blir resultatet att en kompenseringsutrustning på totalt 16 MVAr med snedavstämda filter passar anläggningen bättre. Det finns planer att sätt massabruket i ö-drift och detta blir möjligt med den rekommenderade faskompenseringsutrustningen utan att överskrida den reaktiva effekt gränsen som är satt av nätägaren. / Abstract This report contains an investigation on, how and in what way, it´s possible to reduce the reactive effect (VAR) consumption at Metsä Board Mill in Husum. The VAR consumption is not a problem during normal operation, but if one of the mill´s three turbines for some reason falls out of operation the VAR consumption may exceed the agreement with the mill´s electricity distributor. If the agreed VAR consumption is exceeded, the mill has to pay a fee for each kVAr that exceeds the agreed consumption level. This is something that the mill wants to avoid because the turbines aren’t always operational due to the need of maintenance work. The largest VAR consumption is located at the paper mill, which is why the compensation measures are focused in this area. After studying the mill´s single-line diagram of the electrical distribution and different measuring equipment located in the mill, it becomes clear that the VAR compensation equipment is best fitted at the mill´s coating machine. The coating machine is the only production line in the paper mill that is missing VAR compensation equipment, that’s why the compensation measures are needed here. After calculations it’s clear that the needed VAR compensation capacity is 15 MVAr and should be placed in connection to the coating machine. This capacity is enough to compensate for a loss of the VAR generated from the turbine G1, which is assumed to produce 15 MVAr guaranteed. That compensation is enough to avoid exceeding the VAR consumption agreement with the electricity distributor. But to avoid problems with harmonics, 16 MVAr compensation equipment is recommended instead because it´s more suited for the job. Metsä has plans to put their pulp mill in insulated operation that separates the mill´s grid from the distribution grid. This becomes possible whit the recommended VAR compensation equipment to avoid over consumption of VAR from the electricity distributor.

The municipality, of Gatukontoret in Local government of Borås has in the long run, a required need to look after the current heating devices (the gas production plant) in sewage treatment plant, called Gässlösa. The practical work of the examination is about, trying to find a better way to take care of the current heat recovery. That may be one way or another, rather easy to implement in the existent construction.Through the work to increase the efficiency of the gas engine, implement of some external cooling system by heating exchange device. That gives an opportunity to heat (primary) the digester, (but even all internal public areas) with its own superfluous heating.The report shows that if the management group may invest 422 704 crown to implement a heat exchanging device, it gives more space to reduce the need to buy expensive external energy. Gatukontoret´s pay off time, for buying machines, is 20 years, with reservation to calculate with 4 percent internal interest, leads to the yearly mount of 31103 crowns.If Gässlösa increases the gas engine time in (effective) duty approximately (correspondingly) 48 hours a month the entire investment will generate a profit in January in year seven after the implementations. The amount of profit should therefore be 1 033 337 crowns after 20 years. / Uppsatsnivå: C

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.

Övik Energi Nät has an agreement with Vattenfall where Övik Energi Nät is entitled to a certain amount of generation of reactive power and a certain amount of consumption of reactive power. This agreement applies to two distribution stations located on each side of the city.This report will propose ways of how and where it is suitably to install phase compensation equipment in Övik Energis Nät, to correct the occasions when it overleaps the maximum peak allowed of reactive power.The report will also point out problems that can appear with connecting a capacitor battery and how to avoid these problems.There is a generator that generates an effect of 5 MVAr (capacitive) and at the times when the generator is not operating the reactive power overleaps the maximum peak allowed. With this knowledge there is a belief that a capacitor battery with 5 MVAr would be suitable to install to compensate when the reactive power overleaps the maximum peak allowed.

I projektet utreds möjligheterna kring att kunna kontrollera en generators reaktiva effektproduktion genom att styra magnetiseringsströmmen från en PLC. Som metod för styrning från PLC beslutades att en signal på 0-5V skulle användas. För att reglera magnetiseringen, och därmed i förlängningen den reaktiva effekten, beslutades att den befintliga manuella potentiometern skulle ersättas med två parallellkopplade digitala potentiometrar av typen MCP4261 som kontrollerades av en mikrokontroller. Att de digitala potentiometrarna skulle parallellkopplas beslutades efter en förstudie som visade på att det skulle resultera i en noggrannare reglering utan någon inskränkning på användbart reglerspann. Praktisk provning av mikrokontroller och digitala potentiometrar gav ett tillfredsställande och bra resultat med god upplösning. / This project investigates the possibilities of being able to control a generators reactive power production by controlling the excitation current from a PLC. As a method for controlling from PLC, it was decided that a signal of 0-5V should be used. In order to regulate the magnetization, and hence in the long term the reactive power, it was decided that the existing manual potentiometer would be replaced by two parallel-connected digital potentiometers of the type MCP4261 controlled by a microcontroller. The fact that the digital potentiometers would be connected in parallel was decided after a feasibility study which showed that in this way it would result in a more accurate regulation without any restriction on the usable control span. Practical testing of microcontrollers and digital potentiometers provided a satisfactory result with a good resolution.

Småskalig vattenkraft är en stor användare av reaktiv effekt då de ofta har asynkrongeneratorer. Det gör att det finns ett reellt behov för faskompensering, dels för att minska distorsion i nätet samt för att förbättra deras ekonomiska ställning, då elbolag ofta tar ut en avgift för överskridande användning av reaktiv effekt. Det ligger också i allmänhetens intresse att ha en god elkvalitet och hålla störningar och avbrott nere, vilket kan erhållas med faskompensering och filtrering av övertoner. Det finns olika tekniker för faskompensering med sina respektive för- och nackdelar som specificeras efter anläggningens krav och förhållanden. Dessa tekniker är ett kondensatorbatteri, passiv och aktiv reglering, övermagnetiserad synkronmaskin, static var compensator (SVC) och static synchronous compensator (STATCOM). Med hjälp av simuleringar och ekonomisk kalkylering har deras egenskaper och investeringspotential analyserats. Det har resulterat i att ett kondensatorbatteri är en ekonomiskt god investering men med nackdelen att det blir en stor transient vid inkoppling. Aktiv reglering bistår med en snabb, kontinuerlig faskompensering men har större driftkostnader och en kortare livslängd. Övermagnetiserad synkronmaskin har en god ekonomisk framtidsutsikt men med en något långsammare reaktionstid. SVC och STATCOM är mer applicerbar på större anläggningar, eller för nät som har en större nytta av dess flexibilitet. / Small scale hydropower is a big user of reactive power, mainly because of their use of asynchrounous generators. Power companies are charging their customers a fee for an extensive use of reactive power. Which gives rise to a need of correction of the power factor as well as reduction of distorsion in the network. It is also in the interest of the general public to acquire a good electric quality in terms of keeping distorsion and interruptions in the network to a minimum. This can be achieved by using different methods for power factor correction and filtration of harmonics. These methods have their own inherent advantages and disadvantages described after the facility’s specific needs and requirements. These methods are a capacitor bank, passive and active regulation, overexcited synchronous machine, static var compensator (SVC) and static synchronous compensator (STATCOM). Simulations and economical calculations have been used to determine these properties. A capacitor bank has been proven to be a good economical investment, but it has high transients during switching conditions. Active regulation also shows a good profitability and provides a fast, continuous regulation of the reactive power, though it has higher operating costs and low life expectancy. The overexcited synchronous generator has a positive outlook in economic terms, with the drawback of a slower response time. SVC and STATCOM are more applicable to larger facilities or weak networks.