Academic literature on the topic 'Spänningsmätning'

Det här examensarbetet handlar om att ta fram nya utvecklings ide om att tillverka ett modern ställverk med mindre jordkablar, detta arbete gjordes på Holtab AB i Tingsryd. Syftet med detta är att beräkna resistansen genom att mata strömmen och mäta spänningen mellan de olika punkter/platser i ställverk och med fullständigt mätning och beräkning måste resistansen bli under 0.1 Ω för att godkänna standarden och tillverka ett ställverk utan att koppla jordförbindelsekabeln mellan jordningsskena och apparaten som använts innan.

To be able to measure high-surge voltages and transients with short rise times youneed measuring instruments with a high sampling frequency and large Bandwidth.These surges and transients occur primarily at lightning but can also occur at forexample at connecting errors at an electrical switch-gear. This report describes thework with finding two solutions for measuring and log data from these surges andtransients. One temporary solution where a measurement program has beendeveloped. A second solution where different company solutions have been analyzedto decide which fits best. For these measurement solutions two solutions for bringingdown the voltage has been used. One self-constructed voltage divider and onecustom designed.

In the high voltage grid, voltage measurements are made in dedicated voltage-transformers. These devices are expensive and insulation failures could impact directly on the system, and even cause a power outage. A non-contact measurement technique, on the other hand, does not require a connection to the conductors, and the sensors can therefore be much cheaper by avoiding the need for high voltage insulation. A capacitive coupling between three measurement electrodes, close to ground, and a high voltage three phase conductor system is used to model and measure the electric field and thereby determine the potentials of the conductors. A 2D-model is used for simulations, where the sensors are modeled as ideal, the conductors are modeled in an infinite wire approximation, and the ground plane is approximated as a perfect conductor. For non-ideal sensors a transfer function from the potentials on the measurement equipment to the potentials on the conductors is derived as a lumped-circuit model. The L2-norm errors for the amplitude and the phase in the reconstructed signals are calculated and measured for various sensor distances. Simulations show that the sensor distance should not be larger than the conductor distance to mitigate the erroneous effects from distance uncertainties. The optimal sensor distance depends on the quota between the height from the sensors to the conductors and the conductor distance. Measurements show, in accordance with the theory, that the sensor distance should not be larger than the conductor distance. To reduce the amplitude and phase shift errors the sensors should be placed close to the ground. For applied load resistances there is a tradeoff between amplitude- and phase shift errors. Additionally, higher load resistances attenuate higher frequencies. Measurements have verified that this technique is capable of detecting high harmonics and transients. The relatively low cost and the movability makes this method highly applicable for quick diagnostics on many locations in a grid, where the data can be evaluated on-site using computer based scripts.
I kraftnät utförs idag högspänningsmätningar av spänningstransformatorer. Dessa är dyra, och isolationsproblem  kan ha en direkt effekt på kraftnätet, och till och med skapa strömavbrott. En beröringsfri mätmetod, å andra sidan, kräver ingen direkt koppling mellan mätutrustningen och ledarna. Sensorerna kan därmed bli billigare eftersom de inte behöver högspänningsisoleras. En kapacitiv koppling mellan tre stycken mätelektroder, placerade nära jordplanet, och ett högspänt trefasledarsystem  används för att modellera och mäta det elektriska fältet och därigenom bestämma ledarnas potentialer. En 2D-modell används för simuleringar, där sensorerna modelleras som ideala, ledarna modelleras enligt en raktrådsapproximation (oändligt långa raka ledare), och jordplanet approximeras vara en perfekt ledare med oändlig utsträckning. För icke-ideala sensorer härleds en överföringsfunktion från den uppmätta potentialen på mätutrustningen till ledarnas potentialer som en analog kretsmodell. L2-norm-felen för amplitudfel och fasfel för de rekonstruerade signalerna beräknas och mäts för olika sensoravstånd. Simuleringar visar att sensoravståndet inte bör vara större än ledaravståndet för att dämpa felinverkande effekter från osäkerheter i avståndsuppskattningar. Det optimala sensoravståndet beror på kvoten mellan höjden från sensorerna till ledarna och ledaravståndet. Mätningar visar, i enlighet med teorin, att sensoravståndet inte bör vara större än ledaravståndet. För att reducera amplitud- och fasfel bör sensorerna placeras nära jordplanet. För påkopplade lastresistanser gäller att det är en byteshandel mellan amplitud- och fasfel. För övrigt gäller att högre lastresistanser dämpar högre frekvenser. Mätningar verifierar att denna teknik är kapabel att detektera höga frekvenser och transienter. Den relativt låga kostnaden och metodens rörlighet gör att den kan appliceras för snabbdiagnostik på många punkter i ett kraftnät, där det insamlade datat kan utvärderas på plats med hjälp av datorbaserade skript.

Energimätning och övervakning kan bidra till minskad energiförbrukning genom att hjälpa en användare att ta beslut över energianvändandet. Valet av examensarbete gjordes p.g.a. behovet att ge användarna möjlighet att påverka sin energiförbrukning och övervaka sina elprodukter. Ett koncept togs fram där toppvärden på spänning och ström, effektfaktor, spänning-ens vågform, aktiv, reaktiv och skenbar effekt mättes. Samtliga värden skickades till en server som lagrade informationen och innehöll en hem-sida för presentation. Användaren kunde därefter ta beslut om att stänga av eller på produkterna via hemsidan. Systemet kompletterades även med möjligheten att öka övervakningen med hjälp av externa sensorer. Ett re-sultat av arbetet blev en prototyp som demonstrerar konceptet, ett annat resultat var flertalet möjliga förbättringar som kan göras för vidareutveckl-ing av konceptet.
Energy monitoring can lead to lowering energy consumption. This infor-mation would help the user to make decisions in regards to the power us-age. The measurements can also give the user the possibility to study the power quality to find bad loads and minimize the effects on the power grid. The choice of thesis was done to give the users the possibility to affect and monitor their environmental effect in a way that is otherwise not possible. A concept was developed that measure the voltage and current peak, the voltage and current RMS, power factor and the voltage waveform. The measurements are then sent to a server that is also containing a website. With the website the user can monitor their power usage and turn on or off the power consumers on the website. Added to the system is also the pos-sibility to add external sensors to increase the monitoring. The result of the project is a functioning concept to demonstrate. Another big result is the amount of improvements discovered to make it a really good base to con-tinue developing on.

Vattenkraftens bidrag till den svenska elproduktionen blir allt viktigare i takt med att andelen förnyelsebarakällor som ansluts till elnätet ökar. I dag består Sveriges elmix av ca 45% vattenkraft, där den fungerar som både bas- och reglerkraft. Med ett system som byggs upp med fler intermittenta källor (sol och vind) och färre synkrona generatorer (kärnkraft) behöver vattenturbinerna verka inom ett större driftområde och omställningarna mellan driftsätt spås ske oftare längre fram. En mer varierad drift av turbinerna bidrar inte bara till en reglerbar elproduktion utan också till mer slitage på delarna i turbinen. Det är därför av intresse att undersöka hur turbinens delar påverkas vid olika driftsätt. Företaget Uniper är den tredje största elproducenten i Sverige, med 76 hel- och delägda vattenkraftverk. I ett av dessa kraftverk har sprickbildning i den kring gjutna betongen i löphjulskammare och sugröret uppkommit. Ett antal åtgärder har vidtagits, bland annat genom att byta ut betong och förbättra svetsfogar, utan att sprickbildningen upphört. I en vattenturbin är flödet icke stationärt, vilket innebär att tryckstötar och vattenfenomen uppkommer under drift. Dessa bidrar till slitage och kan vara en orsak till sprickbildning. Syftet med detta examensarbete var därför att öka förståelsen kring vilka tryck och spänningar som uppkommer i löphjulskammaren för en kaplanturbin utan sprickbildning vid olika driftfall. Detta genom att utföra tryck- och spänningsmätningar i löphjulskammaren på turbin G2 i Moforsens vattenkraftverk, samt analysera de uppmätta värdena och jämföra resultaten mot FEM-beräkningar. Eftersom det är begränsat med tidigare arbeten inom området var målet med arbetet att kunna använda resultaten och jämföra det mot resultat från det kraftverk som berörs av sprickbildning. Mätutrustningen som användes under mätningarna var töjningsgivare, accelerometrar och tryckgivare. Mätningarna utfördes under olika driftförhållanden, där insamlat data från stationär körning mellan 20 MW och 50 MW med steg om 5 MW, lastkörning, snabbstopp och normalstopp analyserades. Utifrån analysen av de uppmätta värdena kunde det konstateras att den dominanta frekvensen för både tryck- och töjningssignalerna var bladpassagefrekvensen. Den tryckökning som observerades vid skovelpassagen antog en sågtandsform för de uppmätta värdena efter att en kurvanpassning utförts. Kurvanpassning genomfördes eftersom vissa mätsignaler från tryckgivarna genererade orimligt höga mätvärden som tros komma från den stående vågens frekvens i givaren och röret. För stationär drift över 30 MW var de uppmätta värdena lägre än det ansatta värdet i FEM-beräkningarna. Där den minsta skillnaden var för givaren placerad i höjd med skovelbladet på 35% respektive 16%, när skovelbladet var 100% respektive 50% öppet. Samma tendens fanns vid jämförelse av töjning mellan de uppmätta och beräknade värdena. Där var dock skillnaden för 50% öppnat skovelblad 9% respektive 1% för tangentiell och axiell töjning och för 100% öppen 32% respektive 40%. Nästa steg i arbetet är att genomföra liknande mätningar på de kraftverk som berörs utav sprickbildning och sedan jämföra de resultaten mot de resultat som uppkommit i detta arbete. Det möjliggör en undersökning mellan vilka tryck- och spänningsskillnader det finns för två turbiner med liknande egenskaper, där den ena berörs av sprickbildning.