I rapportens första del behandlas vad som orsakar omfattande driftstörningar och krav från nätägare som ställs på mindre vattenkraftsstationer med asynkrongeneratorer. Det gjordes med hjälp av en enkätundersökning som skickades ut till ett antal medlemmar i Svensk vattenkraftsförening (SVAF). Rapporten tar upp allmänt om småskalig vattenkraft i Sverige, olika typer av vattenkraftverk och dess uppbyggnad. Resultatet från undersökningen visar att de som drabbas av kortare driftstopp på upp till en vecka oftast beror på nätbortfall medan längre driftstopp beror på mekaniska problem inne i vattenkraftverket. De elektriska felen som beror på t.ex. kondensatorbatterier eller generatorer har bara i några få fall inneburit längre driftstopp. Undersökningen har visat att kraven hos olika vattenkraftägare varierar i stor utsträckning. Majoriteten av de som svarade på enkäten uppger att de faskompenserar sin asynkrongenerator men ytterst få ligger inom AMP:ens rekommendationer gällande effektfaktor. Rapportens andra del behandlar ett mindre vattenkraftverk i Östebyn där en asynkrongenerator som förbrukar mer reaktiv effekt än vad avtalet med nätägaren tillåter är installerad. Avsikten är att ta fram ett lösningsförslag för att minska den reaktiva förbrukningen genom installation av ett kondensatorbatteri. Vattenkraftverket har för tillfället ingen faskompenseringsutrustning och ägaren behöver välja mellan att faskompensera sin asynkrongenerator eller bli debiterad för överuttaget. Rapporten behandlar även problem och vad man bör ta hänsyn till vid installation av ett kondensatorbatteri. Vid tomgångskompensering med kondensatorbatteri kan den reaktiva förbrukningen minskas så att inget överuttag sker. Ett intervall på storleken beräknades fram med hjälp av mätdata till 21,2 – 26,1 kVAr. Priset på ett kondensatorbatteri och kostnaden för debiteringen har lett fram till en payback-tid för investeringen på ungefär sex år. / The first part of this thesis includes what causes disruptions in small hydropower stations with asynchronous generators and what requirements the power grid owners have. This was made through a survey that was sent to a group of members in Svensk vattenkraftförening (SVAF). The thesis includes general information about small hydropower stations and how they are constructed. The survey shows that the ones that are affected by short disruptions in production is often caused by grid loss while longer disruptions, over a week, is often caused by mechanical failure. The electrical failures that are caused by problems in capacitor banks or generators have only in a few cases caused disruption for a longer period of time. The survey shows that the requirements from the power grid owners towards the owners of the hydropower station vary. The majority of the responders claim that they have reactive power compensation installed but only a few of them are within the recommended interval that is set by the AMP. In the second part of the report a small hydropower station where an asynchronous generator consumes more reactive power than the agreement with the power grid owner allows. Therefore the owner needs to reduce the reactive power usage from the grid or pay a fee. The purpose is to find a solution on how to reduce the required reactive power from the grid. The thesis also includes different aspects to consider when installing a capacitor bank. To reach an accepted level of reactive power usage from the grid, an idle current compensation is recommended. The conclusion of this thesis is that a capacitor bank within the size interval of 21,2 - 26,1 kVAr is required and the payback time of this investment will be approximately six years.

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.

Vid Karlsborgsverken finns en vilja att byta ut en del av en större mängd äldre reläskydd inom bruket för att kunna integrera mot ett nätövervakningssystem. Detta med syftet att inhämta mer information om det egna mellanspänningsnätet. Sedan tidigare har man övervakning på endast ett av brukets flertalet mellanspänningsställverk. Arbetets målsättning var att se hur nätövervakning på mellanspänningsnätet inom industrin kan leda till ökad kännedom om det egna nätet, vilket då kan användas för förbättrad leveranssäkerhet och drift av anläggningen. För examensarbetet har studier av brukets elanläggning tillsammans med mätdata från elnätsföretaget samt de tillgängliga mätvärdena från nätövervakningssystemet använts. I rapporten presenteras ett förslag till strategi för utbyte av reläskydden för att uppnå olika nivåer av funktionalitet för brukets mellanspänningsnät. Från resultatet rekommenderas att införa mätnivåerna 1A tillsammans med 1B för att kunna övervaka de viktigaste effektflödena inom mellanspänningsnätet. På längre sikt bör man även byta ut de reläskydd som krävs för att uppnå mätnivå 2 och 3 som ger realtidsövervakning av förbrukningen på samtliga skenor. Utifrån mätdata från nuvarande nätövervakningssystem presenteras hur den inhämtade informationen kan användas för uppskattningar samt möjliga reservmatningar. Mätvärden tillhandahållna av elnätsföretaget användes för att visa hur en minskning av brukets kondensatorbatteri skulle vara effektiviserande genom en minskad överskridning av reaktiv effekt. Tillsammans med integrering av mätning och styrning via nätövervakningssystemet skulle den reaktiva effektexporten kunna minskas ytterligare. Mätningen ger även möjlighet att förbättra styrningen av turbingeneratorn för övergång till ödrift vilket även skulle höja leveranssäkerheten. / At Karlsborg's production unit there is a will to exchange a part of the plant’s older protection relays to be able to integrate with a grid supervision system. Were the purpose of the exchange being to collect and store more information about the plant’s medium voltage grid. Currently only one of the many substations in the medium voltage grid have a supervision system installed. The goal of the study was to see how supervision of the medium voltage grid of an industry could lead to more knowledge about the operation of the grid, which could be used for increased efficiency and reliability of the plant. To perform the study the plant’s electrical installation and measurement data from DSO and own grid supervision system was used. A strategy suggestion for the exchange of protection relays is presented in the essay with multiple stages for different levels of functionality for supervision of the medium voltage grid. From the results the implementation of measurement stages 1A and 1B is recommended for the ability to supervise the main power flows in the medium voltage grid. In the future it should be aimed to fulfill stages 2 and 3, as they give monitoring of all busbars. Measurements from the current supervision system is used to present possible ways for load estimates. Measurements from the DSO is used to predict that a decrease of the capacitor bank size would be an efficient way to minimize the exceed of reactive power. Implementation of measurements thru the supervision system together with switching of the bank, the export of reactive power can be decreased further. Which together with integration of measurements to a supervision system increases control and also gives the ability to improve the islanding function of the turbine generator which increases reliability.

Många elektriska apparater är i behov av reaktiv effekt för att kunna fungera. Transport av reaktiv effekt tar onödig plats av den tillgängliga kapaciteten i elnätet, därför används kondensatorbatterier nära slutanvändaren för att generera reaktiv effekt. Därmed genereras och förbrukas den reaktiva effekten i en avskild del av nätet. Tillkoppling av kondensatorbatterier ger upphov till transienter som kan skada andra närliggande komponenter. Utifrån det verkliga ställverket Stallbacka i Trollhättan har denna rapport analyserat de transienter som uppstår efter tillkoppling av ett kondensatorbatteri inom mellanspänningsområdet. Analysen har innefattat hur stora transienterna blir efter olika förutsättningar och scenarier. Resultatet visade att transienterna i detta fall aldrig nådde upp till några allvarliga nivåer, och därmed klarade komponenterna sig med god marginal. Huruvida transienterna påverkar elkvaliteten är oklart, då det inte finns några definierade krav. Slutligen skulle ett beräkningsverktyg för förutspådda transienter tas fram. Beräkningsverktyget blev aldrig fullständigt på grund av den ohanterliga lösningen som erhölls. / Many electrical devices need reactive power to operate. Transmission of reactive power occupies a proportion of the available capacity in the power system and therefore capacitor banks are used near to the end user to generate reactive power. Thus, the reactive effect is generated and consumed in a separate part of the power system. Capacitor banks switching causes transients which may damage the surrounding components. Based on the real substation Stallbacka in Trollhättan, this study has analysed capacitor banks switching transients within the medium voltage level. The analysis has covered the size of these transients according to different conditions and scenarios. The result showed that the transients in this case never reached serious levels, thus there was no impact on the components. It is not clear whether the transients affect the power quality because there are no defined limits.  A calculation tool to the predicted transients was supposed to be created in the process. This calculation tool was never completed due to the unmanageable solution that was obtained.

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.