Fläkt Woods har ett fläktlab i Växjö där man utför kund och leveransprover av axiella fläktar. Befintlig anläggning är i dag bristfällig när det gäller driftsäkerhet och personsäkerhet. Även möjligheten att köra varvtalsreglerat är idag begränsad. Uppgiften är att projektera en ny anläggning omfattande en ny jordkabel, mellan- och lågspänningsställverk, transformatorer, kopplingsutrustningar och frekvensomriktare.

<p>Fläkt Woods har ett fläktlab i Växjö där man utför kund och leveransprover av axiella fläktar.</p><p>Befintlig anläggning är i dag bristfällig när det gäller driftsäkerhet och personsäkerhet. Även möjligheten att köra varvtalsreglerat är idag begränsad.</p><p>Uppgiften är att projektera en ny anläggning omfattande en ny jordkabel, mellan- och lågspänningsställverk, transformatorer, kopplingsutrustningar och frekvensomriktare.</p>

Målet med examensarbetet har varit att ta fram teoretiskt underlag och en beräkningsmodell. Detta ska beskriva hur kabeltyp, kabellängd, kabelarea samt effektfaktor påverkar spänningsfallet över ett 400 Hz ledningssystem. Mätningar har utförts på två olika kablar som används i det aktuella systemet. En av kablarna var symm­et­riskt uppbyggd med 7 ledare, där respektive fas bestod av två ledare förskjutna 180° från varandra runt nolledaren. För att åstadkomma 115/200V 400 Hz, användes en 90 kVA frekvensomformare. Belastningen som användes var en resistiv, induktiv samt en kapacitiv belastning. Med den resistiva belastningen justerades effekten för att ställa in den effektfaktor som önskades under mätningarna. Detta var inte möjligt med den induktiva eller den kapacitiva belastningen, då de inte kunde regleras steglöst.   Beräkningsmodellen jämfördes sedan med mätningarna av spänningsfallet. Den visade sig ge en bra uppskattning av de uppmätta värdena för att kunna användas i Saabs fortsatta arbete. Vidare ges förslag på hur de distorsioner som uppstår, i samband med komplexa laster, kan minskas. Detta för att klara de standardiserade mått på elkvaliteten som ställs i de gällande standarderna MIL-STD-704E och ISO 6858-1982 (E). Beräkningsmodellen och dess beräkningar presenteras dock inte i denna rapport, då det av Saab AB är sekretessbelagda. / The goal with this bachelor thesis has been to present theoretical material and a calculation model. This is to be used to explain how cable type, cable length, cable area affects the voltage drop in a 400 Hz power system. Measurements have been made on two different cables that are being used in the current system. One of the cables was built symmetrically built with 7-conduktors, where each phase consisted of two conductors shifted 180° from each other around the neutral conductor. To establish the system voltage 115/200 V 400 Hz, a 90 kVA frequency converter was used. The load that was used under the measurements was a resistive, inductive and a capacitive load-equipment. With the resistive load active power is adjusted to obtain the proper power factor for different measurements. This was not an option with the inductive or the capacitive load-equipment since they could not be regulated with a rheostat as the resistive load. The calculation model was compared with the measured results of the voltage drop. It was proven that it approximated the voltage drop good enough to be used in Saabs future work. Furthermore, suggestions are made of how to minimize the distortions that are developed by complex loads, to clear the demands on power quality presented by the standards MIL-STD-704E and ISO 6858-1982 (E).

Det växande invånarantalet i Sverige har under det senaste decenniet lett till ett stort behov av nybyggnationer av bostäder. Till följd av detta har nybyggnationer av bostäder ökat kraftigt. För att bemöta kapacitetsbehovet krävs stora investeringar från elnätsbolagen för att kunna ansluta de nytillkomna bostadsområdena samt för att möjliggöra utbyggnad av ny infrastruktur. Expansionsmöjligheterna som har uppstått i den aktuella kommunen har lett till utbyggnad av elnätet för ett nytt bostadsområde. Syftet med projekteringen är att hitta en rationell lösning för att kunna förse ett exploateringsområde bestående av 19 bostäder med elektricitet. För att uppnå ett önskvärt resultat med projekteringen har företagsriktlinjer och branschstandarder använts. Det projekterade distributionsnätet utformas av radiellt system, vilket innebär att matning enbart sker från ett håll. Distributionsnätet är uppbyggt av två olika fördelningssystem: TN-S och TN-C. Projekteringen omfattar även nätberäkningar som utförts med både optimeringsprogrammet NetBas och även manuellt. De parametrar som har beräknats är spänningsfall, kortslutningsströmmar och utlösningstider. Dimensioneringen av distributionsnätet, som utfördes endast med hjälp av NetBas, resulterade i placering av en nätstation, fem stycken kabelskåp, 0,9 kilometer lågspänningskabel och 0,13 kilometer högspänningskabel. Projektets totala investeringskostnad har approximativt beräknats till 568 000 kronor. / The growing population in Sweden has led to the great need for new housing construction in the last decade. Consequently, new housing construction has increased substantially. To meet the capacity requirement, large investments are required from the electricity grid companies to connect the newly built residential areas and to enable the development of new infrastructure. The expansion opportunities that have arisen in the current municipality have led to the expansion of the grid for a new residential area. The purpose of the project is to find a rational solution to provide an exploitation area of 19 homes with electricity. To achieve a desirable result with the distribution planning, corporate guidelines and industry standards have been used. The projected distribution network is designed by a radial system, which means that power supply takes place only from one direction. The distribution network is made up of two different distribution systems: TN-S and TN-C. The distribution planning also includes network calculations carried out with both optimization software NetBas and manually. The parameters that have been calculated are voltage drops, short-circuit currents and short-circuiting time. The dimension of the distribution network, is calculated only through NetBas, it resulted in the installation of a network station, five cable cabinet, 0.9 kilometers low voltage cable and 0.13 kilometers high voltage cable. The project's total investment cost has approximately been estimated at 568 000 Swedish crowns.

The availability of non-renewable fuels is decreasing and therefore the prices of both petrol and diesel has increased in recent years. As a result more and more chooses to invest in cars powered by alternative fuels and the focus has long been on electric vehicles. However, this means greater weight on utility companies around the world which now have to adjust to a higher demand. The purpose of this study is to investigate how a local network are affected by electric car chargers and be able to describe the degree to which a low-voltage can be loaded with electric car chargers for commercial and private use, in order to provide recommendations for the future dimension of the local networks. Few studies have been conducted regarding electric cars from a network and supply perspective, but have instead been focused on energy storage in the actual vehicle. Therefore, this study has been processed with an electricity grid perspective. The intent of the study has been answered by both a measurement and several simulations. The study is based on Karlstad’s local electrical network and the commercial charging station Tesla in Våxnäs, Karlstad. The parameters of power quality for which this study has taken into account are load of the transformers, load loss, power factor, efficiency, voltage levels, voltage drop and asymmetry. The methodological conditions have led to a result that can be used as a basis for an expansion of electric cars, big or small. The measurement was of great support to get an overall view of how the characteristics of a charging session appeared and how the quality parameters were affected during high as well as low power charging. Limitations within the simulation program have led to the calculations to carry out in a more extreme scenario when it comes to the load. A result since the simulation time for constant power was minimum one hour. Based on the measurement and simulations of the charging station for commercial use is dimensioned well to cope with the current use of electric vehicle charging. More municipalities should follow Karlstad’s example for the development of commercial charging stations. In the countryside great problems occurred, especially with voltage drop at an increased use of home chargers for electric cars. The same problems emerged in the city part of the network. The study also showed serious problems with asymmetry in the city. The report concluded, therefore, several recommendations for the future dimension of local networks for private homes, for example that the local network should be divided into multiple trails.

Kraven på ett driftsäkert elnät ökar hela tiden i takt med att elanvändning blir allt viktigare i dagens samhälle. Luftledningar byts ut med markkabel och möjlighet till reservmatningar samt bra elkvalitet är av hög prioritering. Skicket på elnätets utrustning försämras med åren och kommer med tiden behöva bytas ut. Med uppdrag från Uddevalla Energi AB har siffror tagits fram berörande spänningsfall, kapacitiv jordfelsström och belastningar vid normaldrift och reservmatning, samt ålder och typ på kablar i Uddevalla citys mellanspänningsnät. Den här rapporten presenterar dessa resultat och ger några förslag på ändringar om så krävs. Även en del om planerade framtida utbyggnationer tas upp och hur dessa påverkar nätet. För att få fram resultaten används Uddevalla Energis program för nätberäkning, "DpPower". Beräkningarna visade att vid normaldrift var alla värden godkända enligt tumregler som Uddevalla Energi följer. Vid reservmatning däremot var vissa linjer överbelastade, analysen visar dock tillgängliga lösningar. Ålder och status på kablar i nätet varierar stort vilket gör det svårt att specificera hur ombyggnationer ska ske. Hänsyn bör istället tas till överbelastningar. / The demand of reliable power distribution is increasing as the usage of power is increasing in the society of today. Overhead lines are replaced by underground cables, availability to reserve power supply and power quality is of high priority. The condition of the equipment deteriorates over the years and will eventually have to be replaced. By request from Uddevalla Energi, values have been provided concerning voltage drop, capacitive ground fault current and loads during normal operation and standby power supply. The types and ages of cables in Uddevalla City’s high-voltage network has also been looked at. This report presents these results and gives some suggestions for modifications if required. Planned future deployments are looked over and how these may affect the network. To obtain these results the network calculating program "DpPower" was used. The calculations presented shows that in normal operation all values are approved within the company standards that Uddevalla Energi follows. For the reserve supply however, some lines are overloaded. The analysis shows possible solutions for these issues. Age and status of cables in the network varies widely, making it difficult to specify how redevelopments should take place. Instead the overloads should be given more consideration.

The presence of electric vehicles (EVs) in the passenger car fleet has increased at a rapid rate and the development is predicted to continue in the same direction. The charging of these vehicles predominantely takes place in the owners’ homes and thus increases the households’ demand for electricity - both in terms of the amount of energy and the size of power peaks. The task of planning and dimensioning the electrical grids that households are connected to is thus becoming more difficult. Partly because traditional methods for estimating the load are at risk of no longer being representative when consumption takes new shapes, but also by reason of the uncertainty that electric car charging entails regarding when and where it will take place. As a result, there is a need for tools that enable estimation of the impact that charging has on the distribution grid. In this master thesis work, a method for estimation and prediction of the impact of EV-charging on the local electric grid has been studied. The method was based on the network calculation software PSS®SINCAL from Siemens, and makes use of a Monte carlo method of simulation to find the hosting capacity of a local grid. Through repeated simualtions of the grid model with stochastic placement and choice of charging power; the method aimed to mirror the situations which could arise on the grid, as an increasing number of households therein acquire electric vehicles. The result which the method yielded was the hosting capacity - formulated in terms of the percentage of households which can simultaneously charge EVs without the grid deviating from acceptable limits of voltage and component loadning - as well as information about voltage levels in specific nodes and loading of specific components in the grid. These results were found to be somewhat difficult to interpret but, if done with care, could provide useful insights about the grid. Especially in the form of identification of components at risk of overloading, which could enable the DSO to target their network reinforcement-efforts. The method was evaluated through a case study of a real grid located in the city of Rättvik in Sweden. By application of the method, two of the three low voltage areas constituting this grid were found to have a limited capacity for EV charging at about 30%, with overloading of the transformer being the limiting factor. The remaining low voltage grid and the medium voltage area connecting the three, were not found to be limited.

Syftet med detta examensarbete i elektroteknik är att konstruera en Febdok-fil samt tre beräkningsmallar för att effektivisera de befintliga lösningarna som EBAB använder för selektiva elanläggningar och att applicera dessa lösningar till användarvänliga beräkningsmallar. Beräkningsmallarna ska därefter ge EBAB en förbättrad riktlinje i arbetsprocesserna och kan sedan användas av elkonsulter vid EBAB förframtida projekt. Examensarbetet började med att författaren fördjupade sig i en litteraturstudie. Därefter konstrueradesen Febdok-fil av en elanläggning i centrala Karlstad och utformningen av tre beräkningsmallar i Excelsom utför beräkningar av: Maximal kortslutningsström vid en transformator, kortslutningsströmmar i änden på en kabel och spänningsfallet i en kabel. Examensarbetet resulterade i en Febdok-fil med god selektivitet och som uppfyller dimensioneringskraven samt tre beräkningsmallar som kommer effektivisera framtida projekt för EBAB

Vi står inför en fantastisk spännande men utmanande tid gällande den gröna omställningen. För att omställningen ska ske behövs en stor förändring göras inom transportsektorn. Denna process är redan i full gång och elbilar etablerar sig mer och mer på marknaden för varje år som går. När antalet laddningsbara bilar ökar, så ökar även kraven och förväntningarna på elnätet. Dagens elnät är inte dimensionerat med denna typ av belastning i åtanke och därför har detta examensarbete undersökt hur lågspänningsnätet ställer sig med en mer utbredd elbilssektor.

Regeringen har en vision att till 2050 ska Sverige uppnå en fordonsflotta som är fossilfri och för att uppnå den visionen ska el som drivmedel spela en avgörande roll på marknaden. HEM Nät AB är därmed intresserade av hur deras lokalnät i ett valt område kan påverkas när en större andel av hushållen införskaffar elbilar. Längs områdets högspänningsslinga finns nio nätstationer som matar ut effekt till 815 kunder. En känslighetsanalys genomfördes kring det valda lokalnätet med avseende till dess kapacitet idag till framtida belastningar från elbilar. Analysen baserades på fyra olika nätparametrar som möjligen kan riskeras med avseende till elbilars laddsystem: spänningsfall, transformatorbelastning, övertoner och osymmetri. Olika laddeffekter och kopplingssätt har även jämförts bland nätparametrarna för att visa vilken roll de kan ha i framtiden. Spänningsfallet samt transformatorbelastning för de båda effekterna 3,7 kW och 11 kW uppgick mot de satta nätkraven när 40 % respektive 20 % belastning sker i området. Två vetenskapliga metoder användes för att uppskatta övertonerna där ena tog hänsyn till en reduktion av sammanlagrade övertoner och den andra metoden använde en aritmetisk summering av strömövertonerna. Resultatet visade att med varken en inkluderad reduktion eller med den aritmetiska summeringen kommer övertonerna bli ett problem. Med simuleringen av osymmetri nåddes nätkravet när 7 % mer belastning skedde under en och samma fas. Slutligen kom studien fram till att lokalnätet är relativt starkt och kan klara av 322 elbilar vid 3,7 kW och 161 elbilar vid 11 kW. / The Swedish government have a vision that up untill 2050 Sweden’s transport system is going to be free of fossil fuels and to achieve this vision, electricity is going to be the main fuel and will play a decisive role in the future transportional market. As a result of this, HEM Nät AB is now interested in knowing how their local electrical grid will be affected by a larger amount of electric vehicles, EVs, charged through households. Along the local grid’s high voltage line there are nine substations, which provide power to 815 customers. A sensitivity analysis was conducted on the local grid to appreciate the available capacity for the future load of EVs. The analysis was based on four different gridparameters, which possibly can affect the set conditions of an electrical grid when an EV is being charged: voltage drop, transformer load, harmonics and dissymmetry. Different chargepowers and wirings have also been compared to see what roles they will have in the future. After the simulations and hand calculations all of the gridparameters exceeded the set conditions. This happened at different percentages of the households, which were charging their vehicles. The voltage drop and transformer load for both of the powers, 3,7 kW and 11 kW exceeded the limitations when 40 % respectively 20 % of the studied are was being loaded. Two scientific methods were used to appreciate the added current harmonics, where the first one regarded a reduction of the summarized value of the current harmonics, where the second did not. The results showed, that either of the methods would indicate a problem on the grid. The simulation of the dissymmetry, the limitation was met after 7 % more load was done under one and the same of the phases. Finally, the study concluded that the local grid is relatively strong and can hold 332 EVs with 3,7 kW and 161 EVs with 11 kW.