Att ersätta friledning med kabel i högspänningsnät innebär ett antal olika utmaningar som måste hanteras. Det dominerade teknikvalet för högspänning har av tradition varit friledning, som är en kostnadseffektiv och driftsäker metod för överföring av effekt. De senaste åren har stora delar av lokalnäten i Sverige kablifierats i ett syfte att öka leveranssäkerheten och minska vädrets påverkan. Men även om en ökad mängd kabel har fungerat bra i lokalnäten innebär längre avstånd och/eller högre spänningsnivåer andra konsekvenser som måste hanteras. Rapporten är uppdelad i två delar där det inledningsvis görs en övergripande beskrivning, baserat på litteraturstudier, av ett antal olika konsekvenser som uppkommer med högspänningskabel. En kraft-ledning är alltid en del av ett större system och kan påverka nätet över stora geografiska områden, där både över- och underliggande nät kan känna av konsekvenserna. Två aspekter som kan kräva stor uppmärksamhet är produktionen av reaktiv effekt och en sänkning av resonansfrekvenserna i nätet på grund av den ökande mängden kapacitans som kablar bidrar med. Men det finns även flera konsekvenser som bör övervägas både vid drift och planering, så som resonanta överspänningar, kopplingstransienter och ferroresonans. Även om kablar har en hög tillförlitlighet innebär ett fel ofta att det är bestående skador som kräver reparation. Av denna anledning är det väsentligt att elnätsägaren har beredskapsplaner och lager av reservdelar för att bibehålla leveranssäkerheten. Den andra delen av rapporten är en redovisning av simuleringar som har genomförts med hjälp av programmet MATLAB. En förenklad version av Umeå Energis 145 kV-nät har använts som modell där avsikten har varit att genom simulering uppskatta var i frekvensområdet som resonanserna befinner sig. Ett antal olika driftfall har presenterats och resultaten indikerar på att det uppstår två till tre olika resonansfrekvenser i frekvensområdet upp till 2 kHz. Beroende på vilka komponenter som är anslutna till nätet visar simuleringarna att resonansfrekvensen kan flyttas både upp och ner i frekvensområdet när det sker förändringar genom kopplingar i nätet. Generellt för de flesta driftfall som simulerats befinner sig första parallellresonansen vid 400 till 500 Hz och en eller två resonansfrekvenser uppstår i frekvensområdet 1,4 till 2 kHz. Störst påverkan får bortfall av samtliga anslutna produktionsenheter, där resonansfrekvensen infinner sig vid ca 200 Hz, vilket indikerar på att framför allt stora produktions-enheter har en inverkan på nätets resonanser. / Replacing overhead lines with cable in high voltage networks presents several different challenges that need to be addressed. The predominant technology choice for high voltage has traditionally been overhead lines, which is a cost-effective and reliable method for transmission of power. In recent years, overhead lines have been replaced with cables in large parts of the distribution networks in Sweden to increase security of supply and reduce the impact of the weather. However, even if an increased amount of cable has worked well in the distribution networks, longer distances and/or higher voltage levels mean other consequences that need to be addressed. The report is divided into two parts where an overall description is initially made, based on literature studies, of several different consequences that arise with high voltage cable. A power line is always part of a larger system and can affect the network across large geographical areas, where both over- and underlying networks can feel the consequences. Two aspects that may require a lot of attention are the production of reactive power and the general reduction in resonance frequencies in the network due to the increasing amount of capacitance. However, there are several consequences that should be considered both in operation and planning, such as resonant overvoltage, coupling transients and ferroresonance. Although cables have a high reliability, a fault often means that it is a permanent damage that requires repair. For this reason, it is essential that the grid owner has contingency plans and stock of spare parts to maintain continuity of supply. The second part of the report is an accounting of simulations that have been carried out using the MATLAB program. A simplified version of Umeå Energi's 145 kV network has been used as a model where the intention has been to estimate by simulation in which the frequency range the resonances are located. Several different operating cases have been presented and the results indicate that two to three different resonance frequencies occur below 2 kHz. Depending on the components connected to the network, the resonance frequency can move both up and down. Generally, for most simulated operating cases, the first resonance frequency is at 400 to 500 Hz and one or two resonance frequencies occur in the frequency range 1.4 to 2 kHz. The greatest impact is the loss of all connected production units where the resonance frequency occurs at about 200 Hz, indicating that large production units in particular have an impact on the resonances of the network.

Spårledning används inom järnvägen för att lokalisera var tåg befinner sig. Detta examensarbete behandlar en modell av tonfrekvensspårledningar från Alstom. Teoridelen behandlar de båda modellerna DTC – 921 och DTC- 24 medan uträkningarna enbart behandlar den tidigare. Tonfrekvensspårledningar separeras med elektroniska skarvar genom förbindningar i spåret. Den förbindning som examensarbetet undersökt är av typ S-förbindning som idag består av en kopparkabel. Arbetet gick ut på att undersöka hur funktionen är uppbyggd och hur den skulle påverkas vid ett byte av material då koppar är stöldbegärligt. Undersökningar har gjorts på tre olika alternativ: aluminium, järn och safecable från safetrack.  Genom att studera S-förbindningens funktion och hur den agerar med tillhörande tuningbox har materialets eventuella påverkan utvärderats. Med teoretiska uträkningar har parametrarna räknats ut för de olika materialen. För att bekräfta funktionen har simuleringar i Pspice utförts. / Track circuits are used to detect where the trains are along the railway. This report contains a study of two models of audio frequency track circuit from Alstom called DTC – 921 and DTC - 24. The calculations made in the result section are made on only DTC-921. The different frequencies between two track circuits are divided by an S-bond. The S-bond is made of cupper which is a material that is theft-prone. The purpose of the project was to investigate the functionality of the S-bond and how  a cable with a different kind of material would affect the function. Three different kinds of materials have been investigated: aluminum, iron and safecable from safetrack.   By studying the function of the S-bond and how it interacts with the tuning box the affect off the different materials have been evaluated. The parameters of the materials have been calculated and the function has been simulated in Pspice.

The investment of space commerce is skyrocketing and it is predicted to be a nascent business in the future. The spacecraft demand has been growing not only for NASA and other space agency’s mission but also collaboration business between small space industries, academia, and scientific community. This glimpse brought an interest to a new investor, government, military, and manufacturing company to deliver their objectives efficiently. Nowadays, many startups compete embracing innovation and pioneering the novelty of space project beyond prodigious vision in an unprecedented way. Many players foresee that decreasing size of the rocket is an important key to survive and succeed in the space business. One of the efficient acts is lowering the launch cost. This can be achieved by designing a small size, lightweight and affordable spacecraft. Within this context, a Beyond Atlas Spacecraft which will be sent to Asteroid 2016-HO3, has achieved a wet mass of 20.85 kg with the size of 24.7 x 42.2 x 40.8 cm in stowed mode and 84 x 399 x 40.8 cm in unstowed mode. However, the drawback being light and small may lead to catastrophic failure due to resonance frequency events. According to past experience, the gyro of the Swedish national satellite was damaged during ground testing and it was suspected due to high amplification when the natural frequency coincides to the main structure resonance. Therefore, this work is focusing on a spacecraft development and a non-destructive structural analysis. The coupled-load analysis of a preliminary spacecraft design including sinusoidal, random vibration and shock analysis are calculated using FEM. This effort can reduce the risk of component destruction before laboratory testing as well as understand better the dynamic behavior of the spacecraft. The critical frequency in each orthogonal axis with base input from launch environment of the LM-3A Launch Vehicle was devised. The maximum stress, amplitude, and acceleration in accordance of qualification test criteria were evaluated and discussed. / Investeringen av rymdhandeln är skyrocketing och det förväntas bli en växande verksamhet i framtiden. Efterfrågan på rymdfarkoster har ökat inte bara för NASA och andra rymdorganisationens uppdrag utan även samarbete mellan små rymdindustrier, akademin och det vetenskapliga samfundet. Denna glimt väckte intresse för en ny investerare, regering, militär och tillverkningsföretag för att effektivt kunna leverera sina mål. Idag konkurrerar många startups om att omfatta innovation och banbrytande rymdprojektets nyhet bortom en fördärvad vision på ett aldrig tidigare skådat sätt. Många spelare förutser att minskad storlek på raketen är en viktig nyckel för att överleva och lyckas i rymdverksamheten. En av de effektiva handlingarna sänker lanseringskostnaden. Detta kan uppnås genom att utforma en liten storlek, lätt och prisvärd rymdfarkost. Inom detta sammanhang har en Beyond Atlas Spacecraft som skickas till Asteroid 2016-HO3, uppnått en våt massa på 20,85 kg med storleken 24,7 x 42,2 x 40,8 cm i stuvningsläge och 84 x 399 x 40,8 cm i ostoppat läge. Nackdelen som är ljus och liten kan emellertid leda till katastrofalt fel på grund av resonansfrekvenshändelser. Enligt tidigare erfarenhet skadades gyroen i den svenska nationella satelliten under marktestning och det misstänktes på grund av hög förstärkning när den naturliga frekvensen sammanföll med huvudstrukturen resonans. Därför fokuserar detta arbete på rymdskeppsutveckling och en icke-destruktiv strukturanalys. Den kombinerade belastningsanalysen av en preliminär rymdfarkostkonstruktion inklusive sinusformad, slumpvibration och chockanalys beräknas med användning av FEM. Denna insats kan minska risken för komponent förstörelse före laboratorietestning samt förstå bättre rymdskeppets dynamiska beteende. Den kritiska frekvensen i varje ortogonal axel med basinmatning från startmiljön för LM-3A-startkärlet utformades. Den maximala spänningen, amplituden och accelerationen i enlighet med kvalifikationstestkriterierna utvärderades och diskuterades.

Mikronät är ett självförsörjande elnät och används bland annat då elektriskaprodukter kräver en AC-spänning men inte har tillgång till huvudnätet. Målet idetta projekt är att dimensionera och analysera de olika delarna som ett mikronätbestår av, för att sedan konstruera och testa ifall den uppfyller kraven utifrånvissa specifikationer.Metoderna som används för att dimensionera och analysera mikronätet bestårfrämst av beräkningar och simuleringar samt konstruktion av enstaka kretsar.Mikronätet består av en AC-drive, ett lågpassfilter och trefastransformator.Mikronätet konstrueras med en varierbar frekvens mellan 45 och 65 Hz, samtomvandling av 540 VDC till 400 VAC.

The purpose of this project was to investigate a cylindrical cavity resonator and use microwaves to heat up a material in the cavity. This was done by measuring the Q-factor and the resonance frequency of the cavity, both with and without material inside. The chosen material was graphite, and more accurate measurements were done with that specific material. A program called QZero was used to export the Q-factor and the resonance frequency from the measurement data received from a VNA and the program also gave error estimations. Then electromagnetic simulations were done using Comsol. Both an empty cavity and a cavity where graphite has been inserted were simulated and the results were compared to the actual measurements. To measure temperatures inside the cavity, a pyrometer was to be used. The cavity resonator has small circular holes through the side, and a frame was designed and produced using a 3D-printer in order to lock the pyrometer in place in front of one of the holes. A power supply was also installed to the pyrometer. In order to send microwaves into the cavity, a signal generator was used. It was connected to an amplifier and the amplification as well as the efficiency was noted. The pyrometer could only measure temperatures above 490 $\degree$C. This was not achieved, so a handheld electrical thermometer was used. The temperature of the graphite was measured and then compared to how hot the graphite would be without heat loss. For the empty cavity, a Q-factor of 3200 for the resonance frequency of around 2.4 GHz was measured, which matched the simulated measurements in Comsol. When graphite was inserted to the cavity, the Q-factor lowered to 300 in the real experiment. A discrepancy was found between the actual measurements, and the Comsol simulations in which the graphite only lowered the Q-factor to 2570. The reason for this is believed to be either with an error to how the material was chosen in Comsol, since there were many types of graphite to select with many settings to change. Another reason could be an error with the setup itself due to the sheer complexity of the program. / Syftet med detta projekt är att undersöka en cylindrisk kavitet samt att använda mikrovågor för att värma upp ett material i kaviteten. Detta gjordes genom att mäta kavitetens Q-faktor och resonansfrekvens med och utan material. Sedan valdes grafit ut som det materialet som skulle testas och mer noggranna mätningar gjordes på just det materialet, och programmet QZero användes för att få ut mer noggrann data samt gav en felmarginal på Q-faktorn. Efter det gjordes simuleringar i programmet Comsol av kaviteten med och utan grafit och jämfördes med de faktiska värdena. För att mäta temperatur av materialet i kaviteten designades en hållare som en pyrometer skulle fästas vid och riktas mot materialet i kaviteten. Även en strömförsörjning till pyrometern installerades. För att skicka in mikrovågor i kaviteten användes en signalgenerator som var kopplad till en förstärkare. Förstärkningen mättes och förstärkarens effekt noterades. I slutändan nåddes inte de temperaturer som krävdes för pyrometern, så en elektrisk termometer användes för att mäta temperaturen på grafiten och detta jämfördes sedan mot den energin som absorberades av grafiten, då energin tillförd till grafiten och grafitens specifika värmekapacitet var känt. Prestandan av experimentuppställningen undersöktes också. For den tomma kaviteten mättes en Q-faktor på 3200 och resonansfrekvensen var 2.4 GHz. Detta stämde bra överens med simuleringarna i Comsol. När grafit fördes in i kaviteten sänktes Q-faktorn till 300. En avvikelse upptäcktes mellan de faktiska mätningarna och simuleringarna. I simuleringen sänktes Q-faktorn bara till 2570, en andledning till detta tros vara antingen vara hur materialet valdes, då det fanns olika typer av grafit med olika inställningar att välja mellan i Comsol. En annan felkälla kan vara något fel med uppställningen på grund af hur avancerat Comsol var. I värmeexperimentet hade förstärkaren en låg verkningsgrad vilket ledde till överhettning om för stor effekt användes. Experimentet begränsades därför till att använda upp till två watt. Vid exponerig under 30 sekunder värmdes grafiten upp till 100-150$\degree$C, vilket var avsevärt lägre än den teoretiska uppvärmingen till 1700$\degree$ beräknad från energin tillförd till grafiten. Antagandet är att temperaturen hamnade i ett jämnviktsläge kring 100-200$\degree$C eller att resonansfrekvensen ändrades vilket ledde till en minskning av energi tillförd till grafiten.

This thesis investigates the impact of resonant overvoltages and their origin. Series and parallel resonances are present in any electrical grid. The frequency of which this resonance occurs is called resonance frequency. For parallel resonance, which is mainly being studied in this thesis, a high impedance peak can be found at the resonance frequency. This impedance peak in conjunction with a harmonic rich current cause a kind of temporary overvoltages called resonant overvoltages. The harmonic content of the current is high following a fault clearing in the grid, due to transformer saturation. The resonance frequency is heavily dependent on the amount of reactance present in the grid, which entail that a change in reactance causes a change in the resonance frequency. The electromagnetic transient tool PSCAD has been used to investigate resonant overvoltages following transformer energization caused by faults and switching in Stockholm. Secondly, a model was created of a grid connecting off-shore wind power to the mainland via long AC submarine transmission cables. These cables, having a high capacitance, lower the resonance frequency. Faults in this model were simulated to investigate the phenomenon of resonant overvoltages in such a grid. This was especially interesting due to Swedens planned expansion of wind power in the Baltic sea. While resonant overvoltages were found in Stockholm they were not deemed significant due to their low magnitude and longevity. However, severe resonant overvoltages were found in the off-shore wind farm model. The worst resonant overvoltages had a maximum amplitude of the 2nd order harmonic voltage of 130 kV which, while eventually damped, were significant for up to 50 periods. Lastly, the phenomenon of an increased resonance frequency during the saturation of a transformer was studied. The most severe resonant overvoltages occured in a model where the frequency scans showed a resonance frequency of 98 Hz. Indicating, caution needs to be had during EMT-studies of resonant overvoltages while choosing what resonance frequency to study.