Detta arbete behandlar ämnet elkvalité vid en industri i Sverige. Arbetet utfördes vid Vattenfall Eldistribution och elkvalitégruppen. Elkvalité är ett begrepp som innefattar flera egenskaper hos spänningen i vårt elnät. För Vattenfalls del pratar man om ”God elkvalité” Enligt företaget skall det alltid finnas marginal mellan god elkvalité och gällande standarder och föreskrifter. Svensk Standard EN50160 med tillägget A1 är den gällande standarden inom elkvalité och där detta arbete har som utgångspunkt att leva upp till de nivåer som är beskrivna i standarden. Det är med tonvikt på spänningsdistorsionen detta arbete undersöker, mäter, analyserar, simulerar och beräknar spänningsdistorsionen. Denna industri dras periodvis med en stor variation på spänningsdistorsionen och målet med arbetet går ut på följande: • Att utifrån befintliga mätningar, nätets egenskaper och anslutna laster utreda orsaken till variationerna. • Beskriva fenomenet matematiskt och i tekniska termer. • Föreslå åtgärder som minskar övertonsnivån. Spänningsdistorsionen undersöktes med hänsyn för flera olika driftfall i överliggande elnät samt med industrins egna produktion, den uppmättes under flera månader där man tydligt kan se att den förändras vid olika tidpunkter. Spänningsdistorsionen mäts i procent relativt spänningens grundton och anger hur mycket övertonsinnehåll som finns i en spänning. Det framgick tidigt att strömmen för femte övertonen blev förstärkt när spänningsdistorsionen blev hög, detta undersöktes och beräknades med resultatet att en parallellresonanskrets uppfylls i detta fall. Den faskompenserade kondensatorbanken får samma storlek på reaktans men med motsatt tecken som överliggande nät vid frekvensen 250 Hz. Resonanskretsen förstärkte strömövertonerna och det medförde en ökad spänningsdistorsion. Elnätet och industrins egna produktion undersöktes ifråga om impedanser samt laster. Kortslutningsströmmar erhölls och beräkning av impedanser för flera olika driftfall genomfördes. Beräkningar visade att det fanns två driftfall i detta elnät som var intressanta för var resonansfrekvensen hamnar, det normala driftfallet och när det maskade 130 kV-nätet går till radiellt nät. Vid radiellt överliggande nät reduceras kortslutningseffekten och det skapar en stor förändring i resonansfrekvensen. Kondensatorbankens storlek är i grundutförandet 27 MVAr men beräknas om till 12 MVAr och där flera nya simuleringar genomförs med programmet PSCAD. Simuleringar i PSCAD visar att resonansfrekvensen ändras när kondensatorbankens storlek förändras. Fler simuleringar genomfördes med en mindre kondensatorbank med resultatet att spänningsdistorsionen fortfarande blir hög. Ett högpassfilter skapas med hjälp av den modifierade kondensatorbanken på 12 MVAr samt med en spole och kondensator. Filtret dämpade impedansen för femte och sjunde strömövertonen. Resultatet med filtret blev att de beräknade spänningsövertonerna fick ett något lägre värde än de som återfinns i SS-EN50160A1, därmed uppfylldes samtliga mål för detta arbete. / This work deals with the subject of power quality at an industry in Sweden. The work was carried out at Vattenfall Eldistribution within the power quality group. Good power quality is a concept that includes several characteristics of the voltage in our power grid. For Vattenfall's part, talking about "Good power quality" according to the company, there must always be a margin between good power quality and existing standards and regulations. The Swedish Standard EN50160 with Appendix A1 is the existing standard in power quality and where this work has as its starting point to live up to the levels described in the standard. It is with emphasis on voltage distortion this work investigates, measures, analyzes, simulates and calculates voltage distorsion. This industry has had during a long time a wide variety of voltage distorsion and the objective of the work is based on the following: • To investigate the cause of the variations based on existing measurements, power grid properties and connected loads. • Describe the phenomenon mathematically and in technical terms. • Suggest measures that reduce the overall level of harmonics. The voltage distorsion was investigated considering several different operating modes in overlying power grids as well as industry's own production, it was measured for several months where it can clearly be seen that it changes at different times. Voltage distorsion is measured as a percentage with respect to the fundamental voltage and indicates how much harmonic content is present in a voltage. It appeared early that the fifth harmonic current was amplified when the voltage distorsion became high, this was investigated and calculated with the result that a parallel resonance circuit was met in this case. The capacitor bank has the same magnitude of capacitive reactance as the inductive reactance of the feeding transmission system at fifth harmonic. The resonant circuit amplifies the harmonic currents which results in increased voltage distorsion. The power system and industry's own production was investigated in terms of impedances and loads. With short-circuit currents, the impedance could be calculated for several different operating modes. Calculations showed that there were two interesting modes in this power system, which are the normal mode and when the 130 kV-mesh power system go to the radial power system type. This reduces short-circuit power and creates a big change in resonant frequency. The size of the capacitor bank is 27 MVAr but is later changed to 12 MVAr and several new simulations are performed with the PSCAD software. Resonance frequency changes when the size of the capacitor bank changes. More simulations were carried out with a smaller capacitor bank with the result that the voltage distortion remains high. A high pass filter is created using the modified capacitor bank of 12 MVAr as well as a coil and capacitor. With this filter, the impedance of the harmonic five and seven was attenuated. The result of the filter was that the calculated voltage harmonics got a slightly lower value than the limits found in SS-EN50160A1. With these results, all goals were met for this work.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:ltu-70762 |
| Date | January 2018 |
| Creators | Vesterberg, Henrik |
| Publisher | Luleå tekniska universitet, Institutionen för teknikvetenskap och matematik |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | Swedish |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
Page generated in 0.003 seconds