Academic literature on the topic 'Elkraft och elektronik'

Denna studie bygger på att teoretiskt beskriva hur man beräknar fram kortslutningsströmmar för att kunna ställa in reläskydd i en större processindustri. Reläskyddet ingår i selektivplanering som används inom skyddssäkerhet för bl.a. elkraftledningar och transformatorer. Elkraftsystemet som har studerats är ett distributionsnät med radiella strukturer där man har en inmatande transformator från subtransmissionsnätet, dessa radiella system är mycket vanliga inom svensk industri. Radiellt utformade elkraftsystem ger oss möjlighet att göra kortslutningsberäkningar med hjälp av impedansmetoden. Arbetet beskriver den teoretiska impedansmetoden hur man med hjälp av denna beräknar aktuella kortslutningsströmmar. Resultaten från modellen har jämförts med resultat från en liknande modell tillhandahållen av ägaren till systemet. I den praktiska delen av arbetet har det tillverkats en modell i Excel där man enkelt kan mata in de olika kortslutningseffekterna.

SammanfattningOCS950(Object Controller System 950) är en av Bombardiers produkter som hanterar säkerhetssystemet i järnvägstrafiken. Det består av olika delsystem och strömförsörjs mha nätaggregat (PSU – Power Supply Unit). I den här rapporten undersöks den befintliga PSU74-modellen samt nya switchade nätaggregat som finns på marknaden.Bakgrunden till att Bombardier vill byta ut PSU74 mot ett nytt switchat aggregat är att PSU74 har en vikt på 14 kg och tar stor plats i el-skåp. Ett swichat nätaggregat väger ungefär 1,5 kg och är så pass kompakt att det tar litet utrymme i el-skåpet.Bombardier har medvetet väntat med att gå över till SMPS eftersom tillförlitlighet blir ett problem. Detta problem kan lösas mha redundanta kopplingar. MTBF är den största utmaningen vid övergång till SMPS. MTBF beräkningar för redundanta kopplingar presenteras i rapporten och resultatet visar att ju fler enheter ett system innehåller desto mindre blir MTBF-värdet.I faktainsamlingsdelen beskrivs och förklaras olika viktiga begrepp för att underlätta förståelse av rapporten. MTBF, linjära och switchade nätaggregat är bara några begrepp som tas upp.En studie av PSU74 och en lista över dess viktiga egenskaper presenteras, det är en utgångspunkt för kravspecifikation för nytt switchade nätaggregat. Vissa egenskaper som prioriteras är MTBF, in-och utspänning, vikt och drifttemperatur mm.Ett enkelt kretsschema konstrueras och visar principen för redundant koppling. Kravspecifikationen finns i ett tabellformat. De flesta egenskaper är definierade men vissa är ej fastställta. Bombardier definierar värde på dessa egenskaper efter diskussion med potentiella tillverkare.En alternativ lösning presenteras där ett uppvärmningsförslag av el-skåp läggs fram. Denna metod kan bredda urval av SMPS på marknaden. En omfattad undersökning av marknaden genomförs där olika modeller analyseras baserade på kravspecifikationer. En utmaning är omgivningstemperaturen eftersom de  flesta SMPS tål – 25°C minimum drifttemperatur. Några modeller som uppfyller kriterierna undersöks noggrant och systematiskt. Analys av utvalda SMPS utförs och slutsatser presenteras där för- och nackdelar med respektive modell lyfts fram. Det konstanteras att modell från Cosel TUFS300F28 är ett bra alternativ för ersättning av PSU74.

Syftet med detta examensarbete är att genomföra en teknisk- och ekonomisk undersökning av två byggnationssätt av strömtransformatorer i ställverk: fristående strömtransformatorer och strömtransformatorer inbyggda i krafttransformator. I krafttransformatorn, mättransformatorn, ström-, och spänningstransformatorn. Krafttransformatorn är en av de viktigaste komponenterna i elnätet, vars huvuduppgift är att transformera elektricitet från en spänningsnivå till en annan. Mättransformatorer används till att galvaniskt åtskilja högspänningskretsar från mätinstrument och anpassa spänningar och strömmar till lämpliga nivåer. Spänningstransformatorns uppgift är att transformera de primära spänningarna till sekundära mätspänningar medan strömtransformatorn huvuduppgift är att omvandla primära strömmar, till mindre, standardiserade, sekundära strömmar för att få mindre och mer hanterbara strömmar som är enklare att mäta. I examensarbetet jämförs för- och nackdelar med fristående och integrerade strömtransformatorer i Ellevios regionnät. Två kostnadskalkyler tas fram och en kravstudie om Ellevios gällande krav för mätning med mättransformatorer i regionnätet presenteras. Detta har skett genom omfattande kartläggning och intervjuer med sakkunniga intressenter inom området. Den teoretiska och ekonomiska undersökningen visar att investeringskostnaden för den integrerade strömtransformatorn är avsevärt lägre och att den är utrymmesbesparande samt att det är mer komplicerat att åtgärda eventuella fel på denna typ av strömtransformator.
The purpose of this diploma thesis is to conduct a technical and economic investigation of two construction methods of current transformers in substations. In the report the power transformer, the instrument transformer, the current and voltage transformers are presented. The power transformer is one of the most important components in the power grid, whose main task is to transform electricity from one voltage level to another. The instrument transformers are used to separate high voltage circuits from the measuring instruments. The voltage transformers task is to transform the primary voltages into secondary measurement voltages, and the current transformer main task is to convert primary currents to smaller, standardized secondary currents to get less and more manageable currents that are easier to measure. In the thesis, pros and cons with the independent and integrated current transformers are compared in Ellevio's regional network. Two financial calculations are presented and a requirement study about Ellevio's current requirements for measurement with instrument transformers in the regional network is submitted. This has been through extensive surveying and interviews with expert stakeholders in the area. The theoretical and economic investigation shows that the investment cost of the integrated current transformer is considerably lower and that it is space saving and that it´s more complicated to correct possible errors on this type of current transformer.

Vattenfall Vattenkraft AB äger 57 storskaliga vattenkraftanläggningar där den installerade effekten överstiger 10 MW. Detta arbete berör larm och dess hantering i de fyra anläggningarna längs Göta älv. Rapporten analyserar larm och utryckningar från åren 2014– 2017 samt även själva larm- och kontrollsystemen, i syfte att identifiera möjliga förbättringsområden. Larmen sorteras efter feltyp, åtgärd, anläggning och säsong. De flesta larmen utgår från turbin och generatoranläggningar och handlar om onormala nivåer eller temperaturer. Sommar- och vintertid orsakar flest larm beroende på älvens varierande vattentemperatur och flöde. De fyra anläggningarna har ungefär samma antal utryckningar vilket är intressant då de varierar stort i ålder. Analysen identifierar inga återkommande fel som inte redan är kända av företaget men författarna rekommenderar att en utredning görs om installation av ålfilter till Lilla Edets kylvattenpumpar. Larmen genereras i anläggningarna och skickas till driftcentralen i Bispgården utanför Sundsvall där operatören ringer upp vakthavande maskinist. Denne måste sedan åka till anläggningen för att på stationsdatorn få detaljerad information om larmets orsak. Rapporten undersöker möjligheten att ge vakthavande tillgång till information från stationsdatorn via VPN, vilket är möjligt att implementera men skulle kräva en noggrann genomgång av vad en sådan funktionalitet skulle innebära för säkerheten. Vidare har larmens beskaffenhet undersökts, dessa är om- och utbyggda efter hand och det saknas en bra överblick. Författarna rekommenderar här en genomgång av larmlistorna och larmens prioritet. Slutligen föreslås en mer kvalitativ inriktning på framtida studier av larmhanteringen.
Vattenfall Vattenkraft AB owns 57 large scale hydro power plants in Sweden with installed power exceeding 10 MW. The study relates to four of the plants located along Göta river. This report analyzes incidents and the related remedial actions that have occurred during the period 2014 – 2017 as well as the alarm and control systems with the aim to identify potential improvements. The incidents are categorized by error, what actions have been undertaken to correct the issue, plant and season. The incidents have predominately originated in the turbine and generator facilities and have been caused by abnormal levels or temperatures. During summer and winter time, this is mainly due to variation in temperature and flow in the river. The four plants have caused a similar amount of alarms, which is interesting as there is a large variation in age. The analysis does not identify any reoccurring issues which were previously unknown to the company, but the authors recommends that an investigation is conducted to assess if eel screens should be installed for the cooling pumps of Lilla Edet. The alarms are generated in the plants and are sent to the control facility in Bispgården near Sundsvall, where the operator calls the local engineer on duty in Trollhättan. The engineer subsequently goes to the plant to access detailed information on the incidents from the local computers. This report examines the possibility to provide the engineer on duty with detailed information from the plant computer via VPN. This would be possible to implement but would require a detailed assessment of the security implications. The status of the alarm system have also been assessed as it have been modified and extended retroactively, and there is currently no comprehensive overview. The conclusion is that a review of the list of incident codes and their priority is recommended.

Det här examensarbetet genomförs med Vattenfall Eldistribution som uppdragsgivare. Parter inom företaget anser att driftövervakningen idag sker aningen konservativt och traditionsbundet. Syftet med arbetet är att tydliggöra nuvarande övervakningsfilosofi och försöka hitta eventuella förbättringar och förändringar som kan införas i Vattenfall Eldistributions styrande dokument och driftövervakningssystem. Elektrisk kraftöverföring är ett effektivt och flexibelt sätt att transportera energi. Överföringsförmågan i ett elnät är dock begränsad och bestäms av de ingående komponenters kapacitetsgränser. Begränsningarna är oftast av termisk eller mekanisk natur, och ibland även en kombination av dessa. Ur ett övervakningsperspektiv kan en anläggning eller anläggningsdel i kraftsystemet bestå av flera ingående komponenter, exempelvis luftledningssektioner, kabelsektioner, frånskiljare, brytare, ström- och krafttransformatorer samt reläskydd. I rapporten framkommer det att luftledningar är den komponent som begränsar överföringsförmågan i systemet mest, följt av strömtransformatorer. Märkströmmen är den ström som sätter begränsningen för överföringskapaciteten i luftledningarna, den är baserad på kontinuerlig drift och vid bestämda förutsättningar där omgivningens förmåga att kyla är avgörande. När beräkningar av överföringsförmågan genomförs antas parametrar med sämsta tänkbara kylningsförhållandet. Bedömningen av överföringsförmågan är inte alltid enhetligt med hur larmgränserna fastslås, detta eftersom larmgränserna fastslås med försiktighet då det är en hjälpfunktion för driftoperatörerna. Larmen är ett verktyg för operatören som alltid kräver ett aktivt ställningstagande. Överlastförmågan är kopplat till åldring och haveri men även till anläggningssäkerheten. I rapporten framkommer det att apparater och kablar generellt inte överbelastas i Vattenfall Eldistributions nät medans luftledningar och transformatorer antas ha utrymme för det. Samtliga komponenter är beroende av sin omgivnings klimat men ändå tas inte hänsyn till detta i kapacitetsbedömningen för samtliga komponenter. Nätet kommer att användas hårdare i framtiden och för att utnyttja nätets fulla kapacitet krävs åtgärder för en mer exaktbedömning av den outnyttjad kapaciteten.Det resultat som framkommit i arbetet visar att vikten av att införa en ny rate, en kapacitetsgräns för apparater och en funktion för att i en större omfattning kunna bedöma elnätets dynamiska kapacitet i realtid i form av väderområden förfinar och optimerar nuvarande driftövervakning.
This thesis is carried out on behalf of Vattenfall Eldistribution. As parties within the company believe that operational monitoring today is somewhat conservative and traditional. The goal is to clarify the current monitoring philosophy and try to find any improvements and changes that can be introduced in Vattenfall's electricity distribution's governing documents and operational monitoring system. Electric power transmission is an efficient and flexible way of transporting energy. However, the transmission capacity of an electricity network is limited, and the limitation is determined by the capacity limits of the components. The limitations are usually of a thermal or mechanical nature, and sometimes even a combination of these. The power system can consist of several components, such as overhead line sections, cable sections, disconnectors, switches, current and power transformers and relay protection. The report shows that overhead lines are the component that limits the transmission capacity of the system the most, followed by current transformers. The rated current is the current that sets the limitation on the transmission capacity of the overhead lines, it is based on continuous operation and under certain conditions where the environment's ability to cool is crucial. When calculations of the transmission capacity are performed, parameters with the worst possible cooling ratio are assumed. The estimation of the transmission capacity is not always in accordance with how the alarm limits are determined, because the alarm limits are determined with caution as it is a help function for the operating operators. The alarms are a tool for the operator that always requires an active action. The overload capacity is linked to aging and breakdowns, but also to plant safety. The report shows that appliances and cables are generally something that is not overloaded while overhead lines and transformers are assumed to have room for it. All components are dependent on their environment, but still this is not taken into account in the capacity assessment for all components. The network will be used harder in the future and in order to utilize the network's full capacity, measures are required for a more accurate assessment of the available capacity. The results that have emerged from the thesis shows the importance of introducing a newrate, a capacity limit for appliances and a function to be able to assess the dynamic capacity of the electricity grid in real time to a greater extent in the form of weather areas refines and optimizes current operational monitoring.

Sjukhus och flygplatser är precis som resten av samhället, beroende av el. Med dagens teknik är sjukhus och flygplatser högteknologiska ochväldigt störningskänsliga för elbortfall,vilket gör det viktigt att ha en stabil och säker kraftförsörjning utan avbrott. Ett avbrott i strömförsörjningen kan orsaka allvarliga,till och med livsfarliga konsekvenser. Att säkerställa ett bra och redundant reservkraftsystemär väsentligt för sjukhusen och flygplatserna. Syftet med studien var att undersöka samt ta fram reservkraftsystem med redundansförsjukhus och flygplatser. Under arbetets gång har litteraturstudie om generatorer och UPS-system (uninterruptible power supply) gjorts samt intervjuer med experter inom båda ämnena. Resultat visar de fundamentala delarna som är viktiga att ta hänsyn till vid dimensionering av reservkraftsystem. Men det visar också på att det finns många faktorersom spelar in vid dimensionering av systemen, vilket leder till att alla system ser olika ut och det finns inte riktigtnågon specifik mall att följa.
Hospitals and airports are just like the rest of society, dependent onelectricity. With today's technology, hospitals and airports are highly technological and highly sensitiveto electricity loss. Thatmakes it important to have stable and secure power supply without interruptions. An interruption of power supply can cause serious even fatal consequences. Ensuring a good and redundant reserve power system is essential for hospitals and airports. The purpose of the study was to investigate and provide good redundant solutions for reserve systems in hospitals and airports. During the course of the thesis, literature studies ofgenerators and UPS (uninterruptible power supply) systems have been conducted as well as interviews with experts in both subjects.Results show the fundamental aspects that should be taken into account when dimensioning reserve power systems. But it also shows that there are many aspects that affectthe system dimensioning, which means that all systems look different and there is no specific template to follow.

Detta arbete har undersökt vad en RTU är och vad den fyller för funktion. Med hjälp av SCADA-system kan flera RTUer kopplas samman för att få en övergripande bild av hur det ser ut i exempelvis ett ställverk eller en del av elnätet. Dock finns det många saker som gör att kommunikation över internet inte alltid är säker. Attacker som Stuxnet och NightDragon har visat att det går att göra stor skada för infrastruktur med hjälp av cyberattacker. Dock är det ännu ingen större prioritet att skydda sin RTU eller SCADA mot de mest sofistikerade attackerna eftersom den säkerhet som man redan byggt in skyddar mot de flesta hot. Ifall någon skulle ha tillräckliga kunskaper och resurser för att ta sig in kommer de att kunna göra det, oavsett förebyggande åtgärder.

I Sverige sker en omställning till förnyelsebar elproduktion, tidigare har vi förlitat os på bland annat vattenkraft som har varit enkel att reglera och på så sätt anpassat produktionen efter konsumtionen. De förnyelsebara energikällorna som sol och vindkraft kan inte styras på samma sätt och risken för obalans mellan produktion och konsumtion ökar.  De olika förbrukarna i ett elnät, som exempelvis villor följer samma förbrukningsmönster vilket gör att totaleffekten för nätet blir hög under vissa perioder. Elnätet måste vara dimensionerat för att klara höga effekter, även om behovet är kortvarigt. Inom Arvika elnät sker mycket liten elproduktion och de måste importera stora energimängder till nätet. Arvika Teknik AB köper in el till nätet från Ellevio via ett effektabonnemang. Kostnaderna för inköp kan sänkas om nätets effektbehov minskas. I detta arbete undersöks effektbehovet i nätet för att få en förståelse för nätets beteende. Efterfrågeflexibilitet kan användas för att sänka effektbehovet, nätavgiften kan sänkas genom justering av avtalad effekt från Ellevio.

Sedan en tid tillbaka låter E.ON Energidistribution AB utföra primärprov i syfte att säkerställa funktionen hos riktade jordfelsskydd för högspänningsledningar i elnät. Proven utförs på ett sätt som motsvarar ett verkligt jordfel och görs rutinmässigt i samband med förändringar som kan påverka skyddens funktion. Vid utförandet av proven registreras värden för nollföljdsspänning och jordfelsström. Värden för nollföljdsspänning och jordfelsström är grundläggande inställningsparametrar till riktade jordfelsskydd, dessa beräknas utifrån elnätets egenskaper av samma nätägare med en viss beräkningsmodell. E.ON önskar kartlägga skillnaderna mellan värden som beräknas och värden som kan uppstå vid jordfel i syfte att synliggöra eventuella svagheter i den beräkningsmodell som används så att dessa kan åtgärdas. E.ON:s beräknade värden för nollföljdsspänning och jordfelsström har i den här rapporten jämförts med motsvarande värden som mätts upp vid primärprov. De uppmätta värdena kan antas motsvara värden som kan uppstå vid jordfel. Med den modell som E.ON använder för beräkning visar det sig då att nollföljdsspänningen ofta beräknas till värden som är högre än vad som mäts upp, knappt 10 % högre. Jordfelsströmmen beräknas däremot oftast till värden som är lägre än vad som mäts upp, cirka 10 % lägre. För att söka förklaring på vad avvikelserna mellan beräknade och uppmätta värden kan bero på samt försöka minska dessa har studier av tre parametrars inverkan på beräkningar genomförts, aktiva förluster i lokal och central kompensering samt ledningars serienollföljdsimpedans har undersökts. Utöver att klargöra hur beräknade värden för nollföljdsspänning och jordfelsström påverkas då dessa parametrar varieras görs ett par andra iakttagelser i studierna. En av dessa är att det beräkningsvärde för aktiva förluster i lokala kompenseringar som är vanligen använt av E.ON förmodligen är lite för högt. En annan iakttagelse är att om ledningars serienollföljdsimpedanser försummas så beräknas jordfelsströmmen vid stumt jordfel till ej försumbart lägre värden. I allmänhet tar E.ON ingen hänsyn till ledningars serienollföljdsimpedans vid beräkningar av nollföljdsspänning och jordfelsström. Vissa avvikelser mellan beräknade och uppmätta värden antas kunna förklaras av att det finns en skillnad mellan skattad och verklig nollföljdsimpedans per fördelningsstation. I övrigt konstateras att ingen generell förändring av någon enskild av de tre parametrarna som undersöktsi studierna påverkar så att alla avvikelser minskar. Eventuellt skulle kombinationen av att generellt sänka beräkningsinställningen för aktiva förluster i lokala kompenseringar tillsammans med att hänsyn börjar tas till ledningars serienollföljdsimpedans kunna påverka de allra flesta avvikelser att bli mindre. Ett förslag om att prova den idén tillsammans med andra uppslag till fortsatta utredningar lämnas som ett alternativ till ett framtida förhållningssätt av vad den här rapporten visar. Två andra alternativ presenteras också.

Öland har under de senaste åren drabbats av flera strömavbrott. För att öka leveranssäkerheten och säkerställa kapaciteten av elleveransen investerar därför nätägaren i att vädersäkra elnätet mellan Binnerbäck och Norraböda.  Detta görs genom att gräva ner kablar och rasera befintligt luftledningsnät. Projektet omfattar både lokalt lågspännings- samt högspänningsnät på 12kV. Examensarbetet bestod i att bereda projektet. Detta innebar att utifrån projekteringen hitta en kostnadseffektiv och teknisk lösning för hur kablarna förläggs och elnätets komponenter placeras i verkligheten. Vid ändring från projekteringsunderlag så gjordes kontroll för att säkerställa att belastnings- och utlösningsvillkor uppfylls.   Rapporten består av en teoridel som förenklat sammanfattar utförandet av en beredning av ett lokalnät från början till slut. Därefter presenteras det projekt och det arbete som utfördes. Resultatet av detta examensarbete utgör underlag för de projekthandlingar som beredaren sammanställer och lämnar över till entreprenör som utför arbetet.