Med kablifieringen och anpassning till nya tekniska lösningar förändras uppbyggnad och egenskaper hos nätstationer i eldistributionsnätet. De övergår från traditionella nätstationer som är skyddade på högspänningssidan med säkringar och lastfrånskiljare till en ny uppbyggnad där de skyddas med reläskydd och brytare. En viktig parameter som ändras med teknikbytet är felbortkopplingstid vid felströmmar. Arbetets främsta uppgift är att ta reda på den nya totala felbortkopplingstiden för reläskydd och brytare. Med hjälp av den felbortkopplingstiden blir det möjligt att uppdatera selektivplan och fastställa selektivitet. För att uppnå arbetets mål togs relevant teori fram kring aktuell utrustning och kortslutningsströmmar. I syfte att bättre förstå nya nätstationer studerades närmare nätstationskonceptet Xiria med tillhörande reläskydd av typ WIC1-2P. I rapporten studerades enbart Fr-fuse vilken är en av reläskyddens funktioner som simulerar totalområdesäkring. Nätstationens brytare har relativt fast bryttid medan reläskyddens reaktionstid varierar beroende på kortslutningsströmmens storlek. För att ta reda på reaktionstiden gjordes först en teoretisk beräkning av den tiden som förväntas enligt tillverkarens manual. Därefter gjordes en laborationsprovning enligt sedvanligt sätt för reläskyddsprovning. Jämförelse av de två proven visade att de inte stämde överens. Som en konsekvens av avvikelserna genomfördes ytterligare prov i avsikt att undersöka samband mellan olika inställningars parametrar för reläskydden. Utfört sedvanligt provningssätt resulterade inte i förväntade utlösningstider, givet reläskyddets inställda parametrar. Detta implicerar bland annat att skyddet inte kan ställas in för överlast. Frågan gällande vilken provningsmetod för reläskydd som är lämplig kvarstår. / In pace with moving towards underground cables and adapting to new technological solutions the structure and properties of substations in the electric distribution network are changed. They shift from traditional substations that are protected on the high voltage side with fuses and disconnector to new designed constructions that are protected with relay-protection and circuit-breaker. An important variable that changes with implementing new technology is fault clearance time when fault current occur.The report's main task is to find the new total fault clearance time for relay protection and circuit-breaker. Using the result, it becomes possible to update the setting table and determine the selectivity. To find out the fault clearance time relevant theory of the related equipment and short-circuit current were obtained. In order to better understand the new substations, studies were made on the substation concept of type Xiria with belonged relay protection of type WIC1-2P. In the report analyses only Fr-fuse which is one of relay protections function that simulate General-purpose fuse were studied. MV switchboards have relatively fixed circuit breaker break-time while relay protectors reaction time varies depending on the strength of short-circuit current. To find out the reaction time a theoretical calculation of the time that is expected according to the manufacturer´s manual was performed. This was followed by a LAB-test in a usual way for relay protections test. The comparison of these two tests resulted in that they were not consistent. As a result of the differences an additional test was performed in order to analyze correlations between the different parameter settings for relay protection. By conventional testing we do not obtain the expected clearance time according to parameters set in the relay protection. This implies among other things that the protection can not be set for overload. The question of what the appropriate test for current relay protection is, remains.

Umeå Energi are working towards a goal, that in the year of 2018, they will be completely climate neutral. As a part of this, one target is to reduce their grid losses by 4 % of the 2012 level, which corresponds to an overall reduction of the grid losses of just over 1.7 GWh. In many residential areas, the distribution grid is designed and rated for electric heating as the heating in the houses. As many of the houses later has been converted to other types of heating, their electricity use has decreased and the total power output from many of the secondary substations has decreased significantly. Because of this, many of these stations today are well oversized, which in turn means that the energy losses in these stations are unnecessarily high. In this degree project, 25 secondary substations have been studied, all located in residential areas in and around central Umeå. All of the stations have an installed capacity of 1600 kVA, evenly distributed over two transformers, with 800 kVA each. For each station the annual energy losses has been calculated, and based on economy and environmental factors, various actions has been presented and recommended. The actions are either direct, which means they only require that transformers are turned off during all or part of the year, or long-term, which means they require investments. The recommended direct actions for these 25 stations, will lead to a potential energy loss reduction of 188 MWh per year, which corresponds to 70 000 SEK or 118 tons of carbon dioxide emission. This represents approximately 11 % of the total target in energy loss reduction and can be done immediately, with no need for investments. For long-term actions a possible 424 MWh can be reduced, which would represent about 25 % of the target, although that would require an investment of 5.12 million SEK.

Ett utbrett användande av elbilar och följaktligen laddstationer kommer så småningom leda till en mycket högre belastning på elnätet. Ett sätt att undvika överbelastningar är att förse laddstationer med lastbalanserare som kan anpassa varje laddstolpes effektuttag utifrån den övriga belastningen på nätstationerna. Eftersom bilar vanligtvis står parkerade långa perioder kan lastbalanseraren se till att bilarna endast laddar på hög effekt då den allmänna belastningen är låg, och på så vis riskeras inte överbelastning av det lokala elnätet till följd av den totala ökade energiförbrukningen.  Arbetet innefattar en marknadsundersökning av de tre största leverantörerna av lastbalanseringssystem på den svenska marknaden för att tydliggöra vad som skiljer de olika systemen åt och om de har olika tillämpningsområden. Det ska även projekteras för ett scenario med 50 laddplatser styrda av lastbalanseringssystem på en parkeringsyta hos ett företag genom ÅF. I samband med detta undersöks möjligheten till att ladda upp 50 av personalens elbilar under en 8 timmars arbetsdag med en antagen genomsnittlig resväg på 5 mil. Vilka laddstolpar och lastbalanseringssytem som används i projekteringen bestäms utifrån de som anses passa bäst för omständigheterna hos företaget.  Projekteringen har gjorts i enlighet med svensk standard och med hjälp av information och programvara som tillhandahållits av ÅF. De företag som deltagit i marknadsundersökningen har hittats genom Power Circle.  Enligt kundens krav behövde laddstolparna kunna operera på 22 kW laddeffekt, och då variationer i anläggningens effektuttag förekommer måste lastbalanseringssystemet kunna mäta upp belastning på en transformator för att anpassa samtliga laddstationers laddeffekter utefter denna. De laddstolpar och system som ansågs mest lämpliga för situationen var Eldons. Projekteringen innehöll kabeldimensionering, förläggningskarta, kostnadsberäkningar och transformatorberäkningar.  Varje bil behövde endast ungefär 10 kWh för att uppnå fulladdat tillstånd, och transformatorns tillgängliga effekt visade sig räcka till för att ladda upp som mest 182 st. elbilar under arbetsdagen. Kostnaden för både kablar och laddstationer hade alltså kunnat vara mycket lägre om kravet på 22 kW laddeffekt ej satts. / An expansive use of electric vehicles and therefore charging stations will eventually lead to a much greater load on the electrical grid. One way to avoid overloads is to fit charging stations with load balancing systems that can adjust every charging station’s power output in relation to the rest of the local substations load. Since cars usually remain parked for long periods of time the load balancer can ensure that the cars only charge with a high amount of power when the general load is low, and thereby the local electrical grid doesn’t risk overloading in consequence of the increased total energy consumption.  This paper includes a market review of the three largest load balancing system suppliers on the Swedish market to clarify what separates the different systems and whether they are applicable in different areas. There will also be a design, carried out through ÅF, of a scenario of 50 charging stations controlled by load balancing systems in the parking lot of a company. In conjunction with this there will be an investigation of the ability to charge 50 of the employee's electric cars during an 8-hour working day with an assumed average commute of 50 km. Which charging stations and load balancing systems that are to be used in the design are determined by those which are best suited to the circumstances of the company. The design has been done in accordance with Swedish standards and with the help of information and software provided by ÅF. The companies that participated in the market investigation were found through Power Circle. According to the customer's requirements, the charging stations needed a power output of 22 kW, and since variations of the power consumption of the plant are present, the load balancing system must be able to measure the load of a transformer to adjust all charging stations power output accordingly. The charging stations and systems that were considered most suitable for the situation were Eldon's. The design included cable sizing, cable layout maps, cost calculations and transformer calculations. Each car needed only about 10 kWh to reach a fully charged state, and the available power of the transformer was sufficient to complete the charging of up to 182 electric cars during the workday. Thus, the cost of both cables and charging stations could have been much lower if the requirement of 22 kW power output was not set.

Elnätet dimensioneras för att klara årets största effekttoppar. Det är viktigt att överväga sammanlagringen mellan flera kunder, eftersom individuella kunders effekttoppar skulle ge felaktiga uppskattningar av nätstationens högsta förbrukning. Idag finns det timinformation om varje nätstations förbrukning, vilket inte fanns tidigare. Tidigare uppskattades storleken på effekttoppar i nätstationen från den årliga förbrukningen för uppkopplade kunder enligt den så kallade Velanders formel. För att utvärdera denna uppskattning av toppeffekten jämfördes nätstationens och underliggande kunders timförbrukning med de effekter som beräknats med denna formel. Resultatet av jämförelsen visade att formeln i vissa stationer överskattade eller underkastade storleken på den förväntade toppeffekten. Det förändrade energi-till-effektförhållandet på grund av laddning av en elbil gör att nya Velanderkonstanter behöver tas fram för hushåll med elbilsladdare. För att kunna göra dettaär det även viktigt att elnätsföretagen får information om montering av laddboxar och dess maximala laddeffekt. Historisk har elnätet ofta överdimensionerats, till stor del på grund av osäkerheten om förväntad förbrukningen och den ofta relativt låga kostnadsökningen medatt välja en grövre kabel i samband med utbyggnad av elnätet. Med elektrifieringen av fordonsflottan och produktionen av el med solceller hos konsumenter ökar belastningen på lågspänningsnäten och inmatning kan förekomma till nätstationer. Genom förbättrad mätning i nätstationer kan skillnaden mellan verkliga toppeffekten och dimensionerad maximal effekt minskas. Detta i sin tur kan minska behovet av nyinvestering i nätet för att klara energiomställningen.

In today’s society the electric grid has become one of the most important infrastructures and industries as well as other infrastructures, and individuals rely on its functionality. The unavailability of electricity caused by outages is increasingly rare but when it occurs it can have serious consequences. An electric grid’s reliability is now a requirement, not only from customers but also from the regulatory authority.The electric grid in Stockholm is owned and operated by Ellevio AB. Over the past decade the reliability, measured in SAIDI (System Average Interruption Duration Index), in the area has deterioated, mainly due to failures of the medium voltage grid (11- kV, MV). The network structure on the MV- grid consists primarily of two parallel medium voltage cables each of which acts redundantly to its pair cable. The technique, called dual cable structure, works most optimally with substations with automatic switching, which automaticly switch over to the redundant cable when failure occurs. However substations without this automatic switching are widely used resulting in a longer interruption time. Another network structure is the ring or loop structure, which still has redundancy, but when failure occurs a load- break switch must close so that the grid can be fed from another direction. The substation in the loop structure can also be remotely controlled, making the load-break swith operable from the control center, resulting in a shorter interruption time.This thesis evaluates and compares different network structures consisting of dual cable with automatic switching and loop structure with remotely controlled substations, based on economy and reliability, on Stora Essingen. The two structures have been designed in the network information system program Trimble NIS and divided into two different environments; one developed and one undeveloped environment. The results show that the technical solutions in network structures of MV- grid do not necessarily mean major differences in economy nor reliability, rather the choice between few but long interruptions and many but short interruptions is central. Results show however that a combination of the dual cable structure with remotely controlled substations in the undeveloped environment is economically motivated while the reliability can be maintained at the same tame.