Examensarbetet ”Inkoppling av asynkrongenerator” går ut på studera det dynamiska förloppet vid inkoppling av asynkrongenerator på elnätet tillsammans med Birka Nät i Karlstad. Som modell för projektet har jag använt en kraftstation i Kolsäter i Arvika. Stationen är på 540 kW/0,4 kV som transformeras upp till 10,5 kV som via en 4,75 km lång markkabel är anslutet till regionnätet. Det är allmänt känt att asynkronmaskiner vid inkoppling/start ger stora strömstötar och att detta kan orsaka spänningsfall i tillhörande elnät. Birka var speciellt intresserade av vilka parametrar som kan påverka spänningsfallet och eventuellt lindra transienterna vid en inkoppling. Jag använde ABB,s simuleringsprogram Simpow för analysen. I Simpow finns färdiga modeller för ex. generatorer och programmet innehåller även ett speciellt verktyg för dynamiska analyser DYNPOW som är utmärkt för analys av transienta förlopp. Jag gjorde en modell av en generatorinkoppling och simuleringar på hur systemet uppför sig. De simuleringar jag gjort har fungerat väl och i stort sett givit de resultat man kan förvänta sig. Ett stort problem har dock varit att få tag i kretsparametrar för generatorer och utan stor hjälp av Tore Pettersson på ABB hade det varit mycket svårt att göra en bra modell över generatorn. De första parametrarna som undersöktes var generatorns kretsparametrar, där jag tittade på rotor/stator resistanser och rotor/stator reaktanser och magnetiseringsreaktansen. Parametrarna varierades upp till +/- 50 % och en simulering kördes på samtliga variationer. Jag fann att spänningsfallet påverkades mycket lite endast några få procent. Störst betydelse hade en förändring av läckreaktanserna och märktes mest på strömstöten, spänningen påverkades mycket lite. Jag undersökte även ledningsparametrarna R, X och C (resistans, induktiv reaktans, kapacitans) vilka i princip är de enda parametrar hos nätet som kan påverkas. Det var speciellt förhållandet X/R som Birka var intresserade av (jag använde förhållandena: 0.5, 1, 2 och 4). Simuleringarna visade tydligt att vid ett ”normalt” nät (impedans 4-6 W) kan man påverka spänningsfallet med ca 5-6 % och vid ett svagare nät ( 10 W ) kunde man få upp till 9 % skillnad i spänningsfallet. Förhållandet mellan X/R ska vara så liten som möjligt ( ett stort R), detta ger minsta spänningsfallet. En annan parameter som är viktig i sammanhanget är hur man ansluter generatorn dvs vid vilket varvtal (slip). Jag kom fram till att med tanke på strömstöt/spänningsfall spelar det i princip ingen roll vid vilken slip man ansluter till nätet. Tittar man på momenten i generatorn (elektriskt moment) ser man att det är helt beroende på slip ( synkront varvtal ger bäst inkoppling). Svängningar i momentet kommer att ”rycka” i maskinen och bör naturligtvis undvikas för att undvika slitage på maskin och kring utrustning.

The purpose of this engineering degree project is to study the transients that occur when an induction generator is connected to the electric grid. The project was initiated by Birka Nät in Karlstad. As a model for the projekt I have used the power station in Kolsäter in Arvika. The station are at 540 kW/0,4 kV and the voltage are transformed into 10,5 kW via a 4,75 km long ground-cable on to the region-network. It is generally known that induction machines cause a considerable inrush current when connected to the grid. This may cause unacceptable voltage transients in the grid. I have studied which parameters influence the voltage transients in order to find ways of smoothening them. As my main tool I have used the simulation program Simpow from ABB. In Simpow there are ready-to-use models for components e.g. generators. The program also contains excellent tools for analysing transient phenomena. A major problem was to find circuit parameters for generators. I want to express my gratitude to Mr Tore Pettersson of ABB who furnished me with all typical machine parameters. After setting up a model for a typical induction generator and the adjacent electric grid, I performed simulations to investigate the behaviour of the system. The simulations functioned well and gave results well in accordance with what can be expected. The first parameter I studied was the generatorparameters, rotor/stator resistance, rotor/stator reactance. I changed the parameters +/- 50 % and run a simulation on each change. I found that the influence the maximal voltage drop was small only by a few percent. It was the leakage reactance that where the most important factor. I also performed sensitivity analyses with respect to parameters R, X and C (resistance, inductive reactance and capacitance of the grid), which in principle are the only grid parameters that can be manipulated. Birka Nät had expressed a particular interest in the influence of the X/R ratio. Thus, I applied X/R values of 0.5, 1.0, 2.0 and 4.0. In a “normal” grid with a short circuit impedance of 4 – 6 W, I found that the X/R ratio only influences the maximal voltage drop by some 5 – 6 %. In a “weak” grid with a short circuit impedance of 10 W, the influence is as big as 10 %. The smallest voltage drop will occur when the X/R ratio assumes it lowest value. Another important parameter, which I have studied, is the initial slip of the machine, i.e. the slip in the moment when it is connected to the grid. I found that the initial slip is of practically no importance for the inrush current or the voltage drop. However, it greatly influences the electrical torque and the duration time of the connection transients. In this respect, a zero slip will give the smoothest connection, while a higher slip will cause fluctuations of the electrical torque which will “jerk” the machine and cause unnecessary wear.