Här nedan presenteras tre förslag på möjliga examensarbeten hos I2G
Examensarbete – aggregering av modeller för vind- och solparker
Beskrivning
Vindkraftsparker har ofta en layout liknande den i Figur 1 (motsvarande för solparker), där ett flertal vindturbiner är arrangerade i grupper som kallas radialer. Varje radial innehåller en viss mängd kabel, där längden på kabeln ut till varje enskild turbin varierar beroende på turbinens placering.
Figur 1. Exempel på hur en vindpark kan vara uppbyggd.
Då vindparker (och solparker) innehåller en ökande mängd kraftelektronik (omriktare m.m.) kan det uppstå problem med stabilitet i elnätet till följd av interaktion mellan nätet och parken. I syfte att undersöka risken för oönskad interaktion utförs screeningstudier i frekvensdomän, där nätets och parkens kombinerade impedans analyseras för ett antal driftfall. Potentiella riskfall identifierade i frekvensdomän behöver sedan verifieras i tidsdomän. För att detta ska vara möjligt behöver parken byggas upp i lämplig programvara för EMT-studier (Electro Magnetic Transient), till exempel PSCAD. Att bygga upp simuleringsmodeller för stora parker med ett större antal vindkraftverk leder till långsamma simuleringar eller modeller som inte alls går att köra. Det som då får göras är att försöka ta fram en aggregerad modell av parken, vilket illustreras i Figur 2.
Figur 2. Aggregerad modell av vindpark.
Mål
Undersöka metoder för aggregering av kabelnät samt utvärdera hur väl en aggregerad modell av en vind- eller solpark överensstämmer med en komplett modell både i frekvens- och tidsdomän. Arbetet kommer att utföras i PSCAD och detta examensarbete lämpar sig för studenter på masternivå.
Hur man ansöker
För att ansöka skickar du ett mail till work@i2g.se med ditt CV och personliga brev bifogat. Ansökningar utvärderas löpande.
För eventuella frågor om detta examensarbete, kontakta Isabelle Löfgren: isabelle@i2g.se eller 010-151 08 61.
Examensarbete – beräkning av beröringsspänningar
Beskrivning
Den utökade elektrifieringen i många delar av samhället innebär att fler nya ledningar och elanläggningar måste byggas. Detta innebär att avstånden mellan olika anläggningar minskar och således ökar riskerna för att farliga spänningar vid fel i anläggningar. Om ett jordfel inträffar på en ledning som ingår i ett direktjordat nät, till exempel de svenska 400, 220 och 130 kV-systemen, kan felströmmen uppgå till flera tiotals kiloampere. I närområdet kring ett jordfel som inträffar i en stolpe uppstår markpotentialstegring som kan leda till potentialskillnader mellan lågspänningsnätets PEN-ledare (kombinerad skyddsjord och neutralledare) och omgivande mark (eller indirekt jordade system som exempelvis vattenledningar). Potentialskillnaderna ger upphov till s.k. beröringsspänningar som potentiellt kan bli höga och det åligger därför nätägaren att säkerställa att de inte når farliga nivåer. Den enda praktiskt fungerande, och därför den enda använda metoden idag, för verifiera att höga beröringsspänningar ej kan uppstå är mätning med den s.k. starkströmsmetoden, vilket kräver avbrott i driften av ledningen.
Med ökande överföringsbehov och nyttjandegrad, vilket drivs på av omställningen till förnybar energi och införandet av elprisområden, blir det allt svårare att planera in avbrott i driften av transmissionsledningar för att göra dessa mätningar. Den samhällsekonomiska kostnaden för avbrotten kan uppgå till miljontals kronor per timme för snittledningar som sammanbinder norra och södra Sverige.
Om beröringsspänningen kan beräknas med tillräcklig noggrannhet skulle antalet mätningar med starkströmsmetoden kunna minskas. Detta skulle i sin tur leda till färre/kortare planerade avbrott och samhällsekonomiska besparingar. Arbetet innebär modellering av jordningssystem för både hög och lågspänningsnät i jordningsprogramvaran XGSLab för att beräkna beröringsspänningarna som uppstår i lågspänningsnätet. Resultaten kommer analyseras för att identifiera kritiska parametrar samt att jämföras med uppmätta värden från mätningar med starkströmsmetoden.
Mål
Analysera möjligheterna för att med tillräcklig precision kunna beräkna beröringsspänningar i lågspänningsnät orsakade av jordfel i direktjordade anläggningar.
Hur man ansöker
För att ansöka skickar du ett mail till work@i2g.se med ditt CV och personliga brev bifogat. Ansökningar utvärderas löpande.
För eventuella frågor om detta examensarbete, kontakta Christian Ahlholm, 010-1510855.
Examensarbete – Optimerat provprogram för porslinsisolatorer från drift
Beskrivning
I det nordiska kraftledningsnätet finns idag en stor andel porslinsisolatorer av kåp-pin typ som efter 60-70 år eller mer fortfarande är i drift. För att undvika isolatorhaverier byter transmissionsnätbolagen nu dessa mot modernare isolatorer av glas som har flera fördelar jämfört med porslinsisolatorer.
För att påvisa eventuella strukturella/materiella svagheter och baserat på detta avgöra i vilken takt samt i vilken prioritetsordning som utbyte bör ske, önskar nätbolagen undersöka tillståndet hos ett urval av de utbytta isolatorerna. Undersökningen baseras lämpligen på CIGRE broschyr nr. 306 “Guide for the assessment of old cap & pin and long-rod transmission line insulators made of porcelain or glass: what to check and when to replace”. Broschyren är dock relativt gammal och akademisk i sitt upplägg. Vidare kräver utvärderingen provning av ett stort antal isolatorer av samma typ. Ett nytt, förbättrat och effektivare provprogram bör därför tas fram, baserat på utvärdering av information från CIGRE och IEC.
Arbetet består i att ta fram ett optimerat provprogram och verifiera dess funktion samt utslag genom att applicera delar av programmet på några uppsättningar av gamla porslinsisolatorer. Det optimerade provprogrammet ska innehålla prov för att utvärdera en rad olika egenskaper hos kåp-pin-isolatorer, som elektrisk och mekanisk prestanda, kvalitén på porslinet, korrosion mm.
Arbetet antas preliminärt innehålla följande praktiska delar:
- Visuell inspektion för preliminär utvärdering av elektrisk och mekanisk prestanda. (Korrosion på metalldelar, sprickor i porslin, tecken på överslag eller felström, etc.)
- Resistansmätning/isolationsprovning för att identifiera punkteringar
Mål
Ta fram ett optimerat provprogram för konditionsbestämning av porslinsisolatorer från drift och verifiera funktionen genom att applicera delar av programmet på ett urval av isolatorer.
Hur man ansöker
För att ansöka skickar du ett mail till work@i2g.se med ditt CV och personliga brev bifogat. Ansökningar utvärderas löpande.
För eventuella frågor om detta examensarbete, kontakta Johan Lundengård, 010-1510857.
Har du egna förslag på examensarbeten som du tror kan passa in i vårt verksamhetsområde så är du givetvis välkommen att presentera dessa idéer för oss.