Livscykelkostnadsanalys och skyddssystemdesign för ett hög- och lågspänningsställverk
2025 (Swedish)Independent thesis Basic level (degree of Bachelor), 10 credits / 15 HE credits
Student thesisAlternative title
Life Cycle Cost Analysis and Protection System Design for a High and low Voltage Substation (English)
Abstract [sv]
Detta papper begrundas i en anläggning vars effektbehov behövs ökas. Denna ökning sker via att installera ett ställverk med transformator och övergå från byggström till ett hög och lågspänningsanläggning. Denna ökning är från 2500A till 5500A vilket kräver en kostnadsanalys av kablage samt transformatorer, överblick över skyddssystem samt dimensionering av både kablage och skyddssystemet. Kostnadsanalysen visade på att oskärmade aluminiumkablar rekommenderades för resistiva laster medan skärmade kopparkablar förslogs för störningskänsliga miljöer med andra typer av laster. Målet med arbetet var att hitta en energieffektivt samt kostnadseffektiv lösning som ändå har höga säkerhetskrav. Detta inkluderade dimensionering av transformatorer, skyddssystem och kablage med huvudpunkten för säkerhet och livscykelkostnad och funktionalitet. Analysen resulterade i valet av två 2500kVA transformatorers som en balanserande lösning av initialkostnader och energiförluster. Skyddssystemet designades som ett modernt skyddssystem med hög selektivitet för att minska risken för driftstopp. Lösningen uppfyllde de tekniska, ekonomiska och säkerhetsrelaterade krav som i framtiden kan ligga till grund för framtida projekt. Dessa projekt kan vara att undersöka digitalisering och automatisering av digital teknik för att energioptimering samt underhöll i högspänningsanläggningar.
Abstract [en]
This paper considers a facility where the power demand needs to be increased. This increase is achieved by installing a switchgear with a transformer and transitioning from construction power to a high and low voltage facility. This increase is from 2500A to 5500A, which requires a cost analysis of cabling and transformers, an overview of the protection system, as well as the dimensioning of both cabling and the protection system. The cost analysis indicated that unshielded aluminum cables were recommended for resistive loads, while shielded copper cables were suggested for interference-sensitive environments with other types of loads. The objective of this work was to find an energy-efficient and cost-effective solution that still meets high safety requirements. This included the dimensioning of transformers, protection systems, and cabling, with a primary focus on safety, life cycle cost, and functionality. The analysis resulted in the selection of two 2500 kVA transformers as a balanced solution between initial costs and energy losses. The protection system was designed as a modern system with high selectivity to reduce the risk of operational downtime. The solution met technical, economic, and safety-related requirements, which in the future may serve as a foundation for future projects. These projects may involve exploring digitalization and automation of digital technology for energy optimization and maintenance in high-voltage facilities.
Place, publisher, year, edition, pages
2025.
Series
TRITA-CBH-GRU ; 2025:008
Keywords [en]
Transformers, selectivity, life cycle cost, resistive loads, protection system, har-monic disturbances, short-circuit current.
Keywords [sv]
Transformator, selektivitet, livscykelkostnad, resistiva laster, skyddssystem, harmoniska störningar, kortslutningsström.
National Category
Power Systems and Components
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-360156OAI: oai:DiVA.org:kth-360156DiVA, id: diva2:1938585
Subject / course
Electric Power and Energy Systems
Educational program
Bachelor of Science in Engineering - Electrical Engineering
Supervisors
Examiners
2025-02-202025-02-182025-02-20Bibliographically approved