To measure losses in a transformer with today’s methods is either slow or insecure. There s a new method developed by Alstom that hasn't been actualize in to a test-system and that has been the assignment in this project. The idea is built on a switched system and a CLR- circuit in the resonant frequency. The test-system has a calculated power-loss that make the efficiency to be as high as 99,8% and in reality over 95%. But in the end it was discovered that the circuit was only able to deliver 70A when the thought was 200 A. More over was with the frequency of 200 kHz the signal was so distorted that all results over 100 kHz should be questioned. The goal was a efficiency of 99%. That was one of the basis in our calculation and dimensioning. When we order the components we foundbetter than we needed och the efficiency was improved. In the reality the efficiency is 95% and we think it's because the measurements-instruments accuracy and the distortion. In some measurements the efficiency went over 100% and that greatly improve that idea. Every part of the circuit was simulated piece bye piece and then together. That to increase the understanding of the system and to see that themodel works. The simulated efficiency was very low compared to calculated and in reality. The fact was gathered from literature, technical reports from Alstom and meetings with Per Ranstad et. al. / Om man vill mäta förluster på en transformator skerdetta antingen väldigt osäkert eller väldigt långsamt. Det finns en ny metod som Alstomtagit fram, som inte realiserats i ett bestående testsystem förrän nu, vilket har varit detta projekt. Det hela bygger på ett switchat system och en CLR krets i resonansfrekvens. Det resulterade testsystemet hade en beräknad verkningsgrad på 99,8 % och i verkligheten över 95%. Dock i slutskedet upptäcktes att kretsen endast orkade mata ut 70 A jämfört med det tänkta 200 A. Dessutom vid frekvensen 200 kHz blev signalen väldigt förvrängd av störningar och de resultat för frekvenser från 100 kHz och uppåt kan därför ifrågasättas. Vi satte ett mål på en verkningsgrad på 99% som vi grundade våra räkningar och dimensioneringar på. När materialet skulle beställas hittades bättre komponenter än vad vi satt upp och verkningsgraden förbättrades. Varför verklighetens verkningsgrad hamnar på 95% tror vi har med noggrannheten på mätinstrumenten att göra och störningssignalen. Vissa mätningar uppgick till över 100% verkningsgrad som gör att misstankarna för mätinstrumenten stiger. Alla kretsdelar simulerades bit för bit och ihop för att öka förståelsen för systemet samt se att lösningen funkar. Den simulerade verkningsgraden blev väldigt lågt jämfört med beräknat och verkligheten. Fakta vi använt kommer från flera litteraturer, tekniska rapporter från Alstom och möten med Per Ranstad m.fl.

Abstract: This report covers primarily the work of documenting electromagnetic fields generated by one of the later parts in the electrical power distribution chain: The electrical substation, wherein 10 kV is transformed to 400 V for use by private consumers. Thus it is one of the most widespread and frequently occurring parts in the Swedish power grid and of particular interest, as electrical substations are found everywhere in populated areas, often in close vicinity to people and animals. The report deals with a number of formulated questions and/or hypothesis’ stated at the onset of the work undertaken, theory that is relevant for the topics the report covers, the details of the field work undertaken and the following analysis of the readings, which in term provide answers for the questions stated in the beginning. It also covers what is the currently known short term and long term risks associated with electromagnetic fields in the power frequent spectrum and of varying intensity in the vicinity of humans. The analysis also provides recommendations and identifies several points to carefully consider when planning for new installations or replacements of some parts of existing installations. For enhanced reading comprehension there is, aside from sections with pictures and attached explanatory texts and templates, several graphs, one-line diagram and maps of the power grid among the appendixes to the rapport.

Being able to supply larger parts of the world with renewable energy and satisfy the increasing energy demand requires larger and more efficient power transformers. Larger transformers are causing problems within the transport area since most of the railway in Sweden has a maximal width that must not be exceeded. In order to lift up to 600 tons and at the same time stay within the load profile, requires innovative solutions to the lifting lugs that are being used to lift the transformers. The aim with this study is to design a lifting lug that will be used to lift ABB: s transformers. Several requirements and wishes were first established for the new design of the lifting lug. These were then used to generate concepts. Pugh´s matrix was used to compare the concepts to each other as well as the current lifting lug. The concepts with the highest points were chosen for further development. The chosen concepts were then constructed together with a representation of the transformer in CAD which were used for FEM simulations in Creo. In the end one concept was chosen for further development. Continuous FEM analyses were performed during the study to ensure that the right design and the right dimensions were used to develop the best possible concept at the end. The best selected concept met all the requirements and most of the wishes for the lifting lug. In addition, the final dimensions were optimized to meet the weight classes 30-, 40-, 70-, 100- and 150 tons represented in two different tables in the result section of the study. Unfortunately, a / För att kunna förse större delar av världen med förnybar energi och tillfredsställa det ökande energibehovet krävs större och bättre transformatorer. Större transformatorer leder till problem med transport då många av järnvägarna i Sverige har en maximal bredd som inte får överstigas. För att kunna lyfta upp emot 600 ton och samtidigt hålla sig inom lastprofilen behövs innovativa lösningar på lyftöglorna som används för att lyfta transformatorerna.   Syftet med denna studie är skapa ett koncept för en lyftögla som kan använda både syntetiska- och stålvajrar för att lyfta ABB:s transformatorer. Först fastställdes ett antal krav och önskemål för designen av lyftöglan. Dessa användes sedan vid konceptgenereringen. Med hjälp av Pughs matris jämfördes koncepten med varandra samt med den nuvarande lyftöglan som valdes som referens. De koncepten som hade högst poäng valdes för vidareutveckling. Koncepten konstruerades i CAD tillsammans med en representation av transformatorn som användes vid simuleringar i Creo. Slutligen valdes ett koncept för att vidareutvecklas. För att konceptet skulle klara alla krav som ställts utfördes rullande FEM analyser under studiens gång för att kunna testa olika dimensioner och designer av konceptet för att komma fram till ett så bra koncept som möjligt.   Resultatet av studien blev att det slutvalda konceptet uppfyllde alla ställda krav samt de flesta önskemålen. Konceptets slutgiltiga dimensioner optimerades dessutom för att klara viktklasserna 30-, 40-, 70-, 100- och 150 ton som redovisas med hjälp av två tabeller i studiens resultatavsnitt. På grund av tidsbrist i studien kunde inte en prototyp av konceptet tillverkas.

Transformatorn är en viktig komponent i elnätet för att se till att det jämt och ständigt finns tillgång till elektricitet i samhället. ABB Power Grids i Ludvika, arbetar bland annat med att producera dessa transformatorer, som kan väga upp till flera hundra ton. Det krävs speciella vagnar som kan transportera de på järnvägen, ner till Norrköping hamn, för att sedan transporteras vidare ut till kund. Det krävs även att järnvägen är extra förstärkt ned till Norrköping, för att kunna transportera de allra tyngsta transformatorerna. Den här uppsatsen vill genom en kvalitativ forskningsmetodik undersöka varför ABB Power Grids hamnade i just Ludvika, hur viktiga tungtransporterna är för företagets överlevnad samt hur viktig ABB Power Grids verksamhet är för staden Ludvika. Detta undersöks delvis utifrån teorin om industrilokaliseringsfaktorer och multiplikatoreffekter. Metoden bygger på en kombination av litteraturstudier och semi-strukturerade intervjuer med tre nyckelpersoner, som arbetar eller har arbetet på ABB Power Grids. Resultatet tyder på att de olika lokaslieringsfaktorerna har varit mer eller mindre avgörande på ett indirekt sätt vid lokaliseringen. Transporterna är dock den lokaliseringsfaktor som fortsatt är av stor vikt för företaget och något de ständigt måste jobba aktivt med. Transporterna är avgörande för att företaget ska kunna finnas kvar i staden, vilket är viktigt då ABB Power Grids även indirekt genererar ca en femtedel av tätortens arbetstillfällen.

Avsikten med rapporten är att kartlägga och analysera förekommande övertoner i anslutning till en utav AstraZenecas Uninteruptible Power Supply (UPS) anläggningar. Samt ge en generell inblick på övertoner och dess karaktäristik i form av konsekvenser och lösningar. Analysen har skett genom mätningar med två olika instrument, en ultraljudsmikrofon och en nätanalysator. Ultraljudsmikrofonen mäter ljudfrekvenser i luften som kan kopplas till vibrationerna alstrade av övertonerna i transformatorerna. Nätanalysatorn användes i syfte att mäta övertonerna i direkt anslutning till ledningarna och ge en komplett bild av de tre fasernas vågform. Valet att använda ultraljudsmikrofonen och nätanalysatorn baserades på att ha en tvåfaldig bekräftelse av förekommande övertoner. Då två olika datainsamlingsmetoder ökar trovärdigheten i resultaten, ifall dessa överensstämmer. Resultaten visade förekomsten av 2:a, 5:e, 7:e, 11:e och 13:e strömövertoner. Dessa uppmättes i en punkt emellan transformatorn före UPS:en och UPS:en i sig. Källan till strömövertonerna är 6-puls likriktaren ansluten inuti UPS:en. Spänningens vågform påvisade inga större övertoner utan föll inom normala gränsvärden, vilket är ett resultat av att mätningen utfördes på inkommande sida av UPS:en. Efter UPS uppmättes kraftigare övertoner än före. Dessa sträckte sig ifrån 2:a till 7:e ordningen och bestod av både jämna och udda övertoner. Orsaken anses vara växelriktarens hackande av batteriets likspänning, samt pulse width modulation (PWM)-tekniken. Ultraljudsmikrofonens förmåga visade sig vara mindre anpassad för ändamålet i jämförelse med nätanalysatorn, då den inte påvisade utslag på de kraftigaste övertonerna uppmätta med nätanalysatorn. Nätanalysatorn var nyckelinstrumentet som bekräftade förekomsten av övertoner ifrån en 6-pulsbrygga före UPS och växelriktarens spår efter UPS. Konsekvenser orsakade av övertonerna framgick som slitage på materiel, onödiga energiförluster och värmeutveckling i ledningar och komponenter. Lösningarna består utav diverse filter eller ombyggnationer. Dessa åtgärder ansågs inte vara ett självklart val ur ett ekonomiskt perspektiv då skadeverkan anses låg. / The purpose of this report is to map and analyse the existing harmonics in connection with one of AstraZeneca´s Uninterruptible Power Supply (UPS) stations. Additionally, give a general insight of the harmonic distortion’s characteristics accompanied by their consequences and solutions. The analysis was carried out using two different instruments, an ultrasound microphone and a network analyser. The ultrasound microphone measures sound frequencies in the air which can be associated with the vibrations produced by the harmonics in the transformer. The network analyser was used with the intent to measure the harmonic distortions directly on the powerline in order to give a complete picture of the three phase’s waveform. The decision to use two different instruments was to achieve a twofold confirmation of the present harmonics. In the case of correlation between the two. The results showed the presence of 2nd, 5th, 7th, 11th and 13th harmonics in the current’s distortion. These were measured in a point between the transformer before the UPS and the UPS itself. The source of the harmonic distortion is the 6-pulse rectifier inside the UPS. The harmonic distortion found inside the voltage showed no sign of exceeding regular harmonic distortion levels, which is a result of the measurements taking place on the incoming line of the UPS. After the UPS, the measurements showed greater harmonics than the measurement before the UPS. These harmonics included both even and odd going from the 2nd to 7th order. The cause seems to be the inverter’s switching of the batteries DC-voltage together with the pulse width modulation (PWM)-technology. The ultrasound microphones ability proved to be less adapted for this purpose in comparison to the network analyser since it did not pick up the strongest harmonics showed by the network analyser. The network analyser proved to be the key instrument for measuring the harmonics associated with the 6-pulsebridge, which exclusively can be pointed out as belonging to the rectifier in the UPS station. The network analyser also traced the tracks left by the inverter after the UPS. The consequences caused by the harmonic distortion spawns in the shape of excessive wear, unnecessary energy losses and heat increase in power lines and components. The solutions for this matter are various types of filters or reconstruction of components. These actions are not deemed as an obvious choice from economic standpoint due to the low estimated damage caused by the harmonics.

The aim of the project was to examine the possible increase of electric power usage for electric cars with retained capacity in the electric grid of Falkenberg Energi AB. This also included identifying the fragile components in the grid. In order to examine this, a model of the grid was constructed with loads designed to mimic electric vehicle charging. The simulation generated a list showing the most stressed nodes in descending order. The results showed that there was a small number of nodes in the grid that became overloaded in certain hours of the year. The cables , on the other hand, were not overloaded at any point of the year.

The town of Karlstad has a long term project called Vision 100 000 which aim is to increase the population towards 100 000 inhabitants. This will of course put a strain for the town’s energy distribution grid. This is a work about trying to predict the grids power usage would be for the next five years if the city building plan is finalized. Those predictions are mainly going to be done through calculations with a database program called Facilplus and by checking the measured history of power usage per hour on certain selected customers by the program CustCom.  The peak for power usage happened the 22 December at 4 am. This date is important because it would give the main measure for how much it the grid is able to deliver. The future prognoses of the power usage are then going to be calculated. This is going to be done by making sure that the total areas of newly constructed buildings are going to be measured. A mean value for area and power usage is then going to be calculated for respective single houses and apartment houses. This would in turn give the important necessary value that would enable to give Karlstad Elnät AB a mean to calculate a new primarily prognosis for the next five years plan. These prognoses would then be used as plans how to newly constructed habitation areas would affect the energy grid in Karlstad. / Karlstads Kommun har en vision att få en befolkningsmängd på 100 000 invånare. För att få en bild av det framtida energibehovet bör man först skapa sig en bild över dagens elbehov. Detta sker på två sätt, först genom att summera energiuttaget från alla de elmätare som finns under nätstationerna som hämtas från insamlingssystemet CustCom. Här får man timrapporten för varje kunds energiförbrukning. Man är då särdeles intresserad av den dagen då nätet var som hårdast belastat. Detta skedde under julhelgen 22 december 2010 klockan 16.00. Den andra metoden är att få fram värden genom beräkningar via javaprogrammet Facilplus. Programmet används även för nätdokumentation (var stationerna och kablar befinner sig geografiskt) och projektering av utbyggnaderna. Belastningsberäkningarna i Facilplus använder sig av Velanders formel för att räkna fram effekten från kända årsförbrukningar av Karlstad Elnät AB:s kunder.  När det gäller att prognosera effektanvändningen för nybebyggelserna, beräknas först ett standardvärde för respektive byggnad (specifik energiförbrukning). Detta värde beräknas med hjälp av byggnaders ytor utifrån begärda ritningar från några noga utvalda områden. Därefter kan energianvändningen per kvadratmeter beräknas utifrån uppmätt energiförbrukning för de kunderna i respektive byggnad. Omvandlingen sker sedan från energiförbrukning till effektförbrukning och man får därmed ett bra mått på hur en viss byggnadstyp har för energianvändning.  Då antalet bostäder som ska byggas ut under perioden är kända från de byggnadsplaner som är tillgängliga för allmänheten kan man sedermera få fram en översiktlig storlek för varje nybyggnadsområdes framtida energianvändning. Det kommer även sålunda bli möjligt att avgöra om elnätet bör byggas ut eller om stationer ska omplaceras så att de hamnar inom andra mottagningsstationers matningsområden. Befintliga mottagningsstationer har kapacitet för ytterligare utbyggnad av Karlstad i olika riktningar.

Skyddsfilosofierna gällande reläskyddsinställningar har varit densamma genom åren. En god avvägning mellan tillförlitlighet, selektivitet, enkelhet, hastighet och ekonomi krävs. Hur det görs är ofta ganska individuellt och skyddsfilosofier kan skilja en del mellan olika ingenjörer och därför finns inget exakt svar på hur den optimala lösningen för ett specifikt reläskyddssystem ska se ut.   Närmare undersökningar på funktioner och jämförelser har gjorts mellan det elektromekaniska överströmsskyddet RRMJ 4 och det nya numeriska skyddet            ABB REF 615. De båda differentialskydden, det statiska RYDSA 20 och det numeriska SPAD 346 har också undersökts och jämförts. Arbetet har visat att de elektromekaniska och statiska reläskydden var enkla i sitt utförande och pålitliga. De äldre skydd som testades fungerade fortfarande bra efter  30-40 år i drift.    Som väntat så var REF 615 betydligt snabbare än dess äldre motsvarighet RRMJ 4. Det som var mindre väntat var att det statiska differentialskyddet RYDSA 20 var ca 10 ms snabbare än det det numeriska skyddet SPAD 346. Kompabilititetsproblem av program till enheten upptäcktes vid inställningen av REF 615.     Slutsatsen blev att snabbhet och tillförlitlighet har förbättrats med de numeriska skydden, fler funktioner finns också inbyggda i samma burk. Men med mer funktioner blir de mer komplexa också och kräver mer av den person, som ska göra alla inställningar. Rätt inställda så har de numeriska skydden inneburit ett stort steg framåt. De äldre skydden var enkla, vilket är en stor fördel, men uppväger inte de fördelar de nya numeriska skydden har inneburit. / Protection philosophies have been the same throughout the years. A good balance between reliability, selectivity, simplicity, speed and economy are required. How it is done is often quite individually and protection philosophies may differ somewhat between different engineers, and therefore there is no exact answer to how the optimal solution for a specific relay protection system should look like.   More detailed studies on the features and comparisons have been made between the electromechanical overcurrent protection RRMJ 4 and the new numerical protection ABB REF 615. Both differential protections, the static RYDSA 20 and the numerical SPAD 346 has also been investigated and compared. The work has shown that the electromechanical and static relays guards were simple in its execution and trustworthy. The elderly protection tested still worked fine after 30-40 years of operation.   As expected, it was the REF 615 that was significantly faster than its older counterpart RRMJ 4. What was less expected was that the static differential protection RYDSA 20 was about 10 ms faster than the numerical protection SPAD 346.   The conclusion was that the speed and reliability have been improved with the numerical protections and more features are also built in. But with more features, they become more complex and also require more of the person who will make all the settings. Set correctly so has the numerical protections meant a great step forward. The older systems were simple, which is a big advantage, but do not outweigh the benefits of what the new numerical protections have meant.

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.

Detta arbete har genom experiment, simuleringar, beräkningar och tester undersökt en högspänningskrafttransformator för höga frekvenser. Med hjälp av en steganalys identifierades parasitelemet i kraftomvandlaren. En transformator modell och en likriktarmodell kunde tas fram. Genom att använda LT-spice kunde resultatet valideras. / Analyzing parasitic elements of devices is important because they cause power losses. Minimizing the losses leads to less raw material consumption for devices, which in turn leads to reduced environmental impact. In the project a pulse generator is constructed which can provide low voltages pulses. Using the pulse generator, the parasitic components of the power converter with it’s transformer are identified and analyzed. After the parasitic analysis, a model for the transducer was developed. The system's U-I characteristics were simulated and analyzed at different switching pulse widths. In order to validate the results of the survey, the project has compared the physical measurements with simulation. The result shows good consistency.