This thesis investigates transient phenomena occurring during switching operations in a converter station in the Swedish railway system. The railway system’s traction supply is single-phase, operating at 16 2/3 Hz at 15 kV. The traction system is sensitive to transient overvoltages. To investigate the transient overvoltages, Trafikverket and ABB have taken measurements from a dedicated test facility during circuit breaker operations. The tests were conducted either with a solid short circuit or with an arc short circuit. Two arc lengths were tested. The thesis aims to develop a simulation model that accurately reproduces the measurements. The model was developed in PSCAD, using lumped parameters. First, the site test setup was studied using circuit diagrams and photos. The model parameters were identified by combining observed amplitudes and frequencies with theoretical estimates of system components. The model also incorporates pre-strike behaviour during circuit breaker closing and arc behaviour for the arc tests. The simulated results show agreement with the measured data, and the model is sufficient for investigating the impacts of an RC filter. The components mainly contributing to oscillations could be identified, and the currently used RC filter parameters could be optimized to suppress multiple pre-strikes during closing. The model is sensitive to changes in the stray inductances and capacitances in the system and can be modified for other test setups, allowing for simulation tests prior to physical intervention in the system.

Detta examensarbete undersöker kopplingstransienter i en omformaranläggning i det svenska järnvägssystemet. Systemet är enfasigt med en frekvens på 16 2/3 Hz. Systemet kan vara känsligt för de spänning- och strömtransienter som uppstår vid brytarmanövrer och därför har Trafikverket tillsammans med ABB utfört mätningar vid en sådan omformaranläggning. Mätningarna gjordes antingen genom att koppla omformaren till en stum kortslutning eller till en ljusbågskortslutning. Två olika ljusbågslängder prövades. Målet med examensarbetet är att bygga en modell över denna anläggning som överensstämmer med de uppmätta amplituderna och frekvenserna i dessa transienter. Modellen byggdes i PSCAD och parametrarna var modellerade som ”koncentrerade”. Anläggningen studerades utifrån kretsscheman och bilder. Modellparametrarna uppskattades utifrån en kombination av amplituder och frekvenser i mätdatan samt teoretiska uppskattningar av systemets komponenter. Modellen inkluderar även förljusbågsfenomen i brytaren och ljusbågsmodellering för ljusbågskortslutningarna. De simulerade resultaten stämmer överens med mätdatan, vilket validerar modellansatsen med koncentrerade parametrar. De komponenter som främst bidrar till oscillationerna kunde identifieras och det nuvarande RC filtrets parametrar kunde optimeras för att bättre begränsa antalet förljusbågar vid slutning. Modellen är känslig för förändringar i systemets ströinduktanser och kapacitanser och kan anpassas till andra testuppställningar, vilket möjliggör simuleringsbaserade tester innan fysiska förändringar genomförs i anläggningen.