Detta examensarbete beskriver hur olika nollpunktsmotstånd och resistanser i ett felställe påverkar nollföljdsströmmarna och nollföljdsspänningarna vid olika snedavstämningar i eldistributionsnätet. Eftersom snedavstämningarna i nätet påverkar om jordfelsskydden detekterar en jordslutning, genomförs en jämförelse mellan två olika jordfelsfunktioner, vinkelmätande funktion och admittansmätande funktion. Skillnaden mellan jordfels-funktionerna är att riktningen på jordslutningen och inställningarna för känsligheten sker på olika sätt. Syftet med rapporten är att redovisa för- respektive nackdelar med de båda jordfelsfunktionerna. På grund av att luftledningar ersätts med bland annat markkabel, har de kapacitiva jordslutningsströmmarna ökat i fördelningsstationerna. De kapacitiva jordslutnings-strömmara måste kompenseras eftersom kapacitansen kan orsaka stora snedavstämningar i nätet. Vid för stora snedavstämningar blir nollföljdsspänningen och den resistiva nollföljdsströmmen för låga och jordfelsskydden kommer inte att detektera en eventuell jordslutning. Risken med detta är att ett överliggande reservskydd istället löser ut hela fördelningsstationen eller att jordslutningen inte bortkopplas alls. Efter ideala simuleringar och olika provningar av ett jordfelsskydd i laboratoriemiljö, kan det konstateras att det inte är någon större skillnad mellan de båda jordfelsfunktioner. Det finns dock vissa avvikelser vid de experimentella provningarna av jordfelsskyddet. Avvikelserna beror bland annat på vilken jordfelsfunktion som testades, eftersom upplösningen på jordfelsskyddet ställdes olika. Vilken jordfelsfunktion som är den bättre i verkliga nät är svårt att konstatera eftersom sådana tester ej har genomförts i denna studie. Målet med examensarbetet har uppfyllts eftersom författarna har kunnat redovisa för- och nackdelar med de båda jordfelsfunktionerna, även när skillnaden mellan dem var liten / This thesis describes how different values on a neutral grounding resistor and an uncompensated power distribution network affect the zero sequence current and the zero sequence voltage. If the neutral grounding reactor in the power distribution network is too overcompensated or undercompensated, the directional earth-fault relay may not work. The purpose of this study is to present the advantages and disadvantages of two different earth-fault functions. The two earth-fault functions that will be compared are an admittance-based earth-fault protection and a directional earth-fault protection with angle calculation between the zero sequence current and the zero sequence voltage. The capacitive earth-fault currents have increased in the distribution stations because the overhead lines are replaced with underground cables. The capacitive current must be compensated since the capacitance can cause an overcompensated or an undercompensated network. An uncompensated distribution network may cause the zero sequence current and voltage becoming too low so that the earth-fault protections do not detect an earth-fault. After the comparison of the two earth-fault functions it can be concluded that there is a minor difference between the both functions. There are some deviations in the test results conducted in a laboratory environment. It is not possible to state which one of the functions that is the most suitable to use in real power distribution networks, since no such tests have been conducted in this study. The authors of this thesis have presented some advantages and disadvantages of the two earth-fault functions

Detta examensarbete har utförts hos Vattenfall Eldistribution på avdelningen Kontroll och Skydd med målsättningen att utforma och utvärdera en nätmodell avsedd för jordslutningssimuleringar i PSCAD. Ombyggnationen från luftledningar till markkablar har medfört att kapacitansen i distributionsnätet ökat, vilket ställer högre krav på jordfelsutrustning och på nätanalyser för att kunna försäkra att en säkerställd frånkoppling kan ske enligt de myndighetskrav som föreligger. Syftet med arbetet har varit att undersöka hur en nätmodell bör utformas för analys av stationära in-svängningsförlopp och utvärdera hur stor noggrannhet som kan förväntas gentemot verkliga jordfelsprov vid felresistanser på främst 3 kΩ och 5 kΩ. Nätmodellen har ut-formats efter ett verkligt impedansjordat mellanspänningsnät med π-länkar i PSCAD och utifrån de nätuppgifter som förekommer i Vattenfalls näthanteringsprogram Netbas. Simuleringsresultaten har jämförts mot resultat från det verkliga nätets jord-felsprover vid olika inställningar på den centrala kompenseringsutrustningen som är placerad mellan den matande transformatorns nollpunkt och jord. Jordslutningssimuleringarna visar, trots antaganden och en viss osäkerhet omkring de verkliga nollföljdskomponenterna, godtyckliga simuleringsresultat vid avstämt och snedavstämt nät motsvarande ± 30 A gentemot ledningarnas kapacitiva strömmar vid en felresistans på 3 kΩ. Jordslutningssimuleringarnas händelseförlopp överensstäm-mer överlag väl mot det verkliga nätet samtidigt som jordslutningar vid 5 kΩ medför en större procentuell avvikelse. Särskilt framträdande avvikelser kunde urskiljas vid analys av fasvinkeln mellan nollföljdsspänning och nollföljdsström. En analys av nätmodellens resultat och troliga orsaker till uppkomna simulerings-avvikelser gentemot det verkliga nätet indikerar på att nätmodellens tillförlitlighet bör kunna optimeras ytterligare om noggrannare hänsyn tas gällande nollföljdsimpedanser, dc-komponenter och de toleranser som förekommer i det verkliga nätets avstäm-ningsutrustning och mätkretsar. / This thesis has been carried out at Vattenfall Eldistribution at the department Control and Protection with the objective to design and evaluate a network model for ground fault simulations in PSCAD. The reconversion from overhead lines to underground cables has led to increased capacitances in the distribution network and this places greater demands on the feeder protection unit and network analyzes in order to assure that faulted feeders are disconnected according to regulatory requirements. The aim of this work has been to determine how a network model could be designed for analysis of stationary signal characteristics and evaluate how great accuracy the power system model have compared to real earth fault test results. Earth fault simulations are performed with fault resistances of 3 kΩ and 5 kΩ. The power system model have been created to emulate a real impedance grounded network according to the π-model in PSCAD based on system information from Vattenfalls network management program Netbas. Results from the simulations have been compared against results obtained from real earth faults from the physical network with different settings on the central compensation equipment placed between the transformers neutral and ground. Simulations show, despite assumptions and some uncertainty about the actual zero sequence components similar results when fault resistance was 3 kΩ, both when compensation coil are fully tuned and out of tune ± 30 A corresponding to the feeder capacitance. The overall signal sequence conform quite well to the real network but at the same time simulations with 5 kΩ obtains greater deviations when results are represented in percentage. Particularly prominent abnormalities could be identified in the phase angle between zero sequence voltage and zero sequence current. An analysis of deviations from the simulations in the digital network model against the real system indicates that the model probably could be further optimized if zero sequence impedances, dc components, and tolerances that occur in the real systems reactive compensation equipment and measuring circuits are taken into account.