TSFS17 Elkraftsystem, 6hp

Kursen ges första gången hösten 2023 och sidan kommer att byggas upp kontinuerligt under kursens gång.

Examinator, Kursansvarig och Föreläsare

Lars Eriksson, (lars.eriksson@liu.se)

Lektionsassistent Amina Coric, (amina.coric@liu.se)

Kontakta oss om ni har några frågor eller funderingar.

Om Elkraftsystem

Elkraftsystemet är en viktig del av vårt samhälle och dess utveckling spelar en central roll i omställningen till ett hållbart energisystem. Elproduktion baserad på förnybara källor möjliggör ökad elanvändning för elektrifiering som eliminerar fossila bränslen. Detta innebär stora utmaningar för elkraftsystemet som behöver anpassas till den variabla produktionen från vindkraft och solel. Dessa produktionsslag ansluts till elnätet med kraftelektroniska omvandlare, som har andra egenskaper än synkrongeneratorerna i vatten- och kärnkraftverken och andra kraftverk som de ersätter. Det räcker därför inte att den förnybara elproduktionen levererar energi. Den måste också bidra med stödtjänster som är vitala för driften av elkraftsystemet. Till stödtjänsterna räknas förutom balanseringen av den variabla produktionen även frekvensreglering, tröghetsmoment (inertia), spänningsreglering med reaktiv effekt, felströmmar, återstart och ödrift. Vindkraft och solel har en kraftig inverkan på effektflödena i elnätet - inte bara genom sin variabilitet utan också genom sin geografiska placering. Detsamma gäller elektrifiering av transporter och andra nya typer av elförbrukning. Då utbyggnad av elnätet är förknippat med decennielånga ledtider är det viktigt att utnyttja befintlig kapacitet maximalt. Utökade mätningar i elnäten kombinerat med automatisk styrning gör detta möjligt. Alla dessa förändringar utmanar driften och planeringen av elsystemet, som inte kan göra avkall på elsäkerhet och tillförlitlighet. Elektrifieringen gör att vi behöver utbilda de ingenjörer som ska genomföra omställningen och sköta uppgradering och drift av komponenterna i det stora system som elkraftsystemet utgör.

Lärandemål och innehåll

Kursen ger både fördjupande och breddande kunskaper om elsystemet på lokal, regional, och nationell nivå. Det inkluderar en förståelse för hur elsystemet påverkas av en omfattande elektrifiering av stora delar av samhället, kombinerat med en ändrad elproduktionsmix. Kurs ger deltagaren följande färdigheter:

• Förståelse för vilka egenskaper olika komponenter i elsystemet har, och förmåga att utföra beräkningar på dessa komponenter.
• Förmåga att utföra beräkningar och analyser av elnätet.
• Förståelse för elnätsstabilitet och hur den påverkas av olika delar av elsystemet.

Kursens organisation

Undervisningen i kursen består av föreläsningar, lektioner, och laborationer och kursen examineras med labbrapporter och en skriftlig tentamen.

Schema

Kursens schema finns på timeedit. Första året kommer labbarna att vara datorlaborationer med korta rapporter som skall lämnas in.

Föreläsningar

Här nedan finns föreläsningsschemat och de bilder som vi tänkt visa i under föreläsningen. Föreläsningsbilderna modifieras under förberedelserna inför varje föreläsning och bilderna blir tillgängliga strax före varje föreläsning startar.

Övningar

Tabellen nedan visar övningarna. Varje övning kommer att ha ett eget ark med uppgifter och kommer att läggas upp under kursens gång. Vi jobbar under kursen med att ta fram ett formelblad som kommer att bifogas med tentan, senast uppdaterat 6/1.

Laborationer

Kursen har tre laborationer som genomförs som datorlaborationer. Labb PM kommer att läggas ut under kursens gång. Labb 1 har skriftlig inlämning medans labb 2 redovisas och examineras i salen vid avslut. Labb 3 har inte fått bestämd examinationsform ännu.

Tentamen

En exempeltentamen har tagits fram, den är uppbyggd av lektionsuppgifter i kursens lektionsblad. Nu är ett färddigt lösningsförslag framtaget, hittar alltid några småsaker så hör av er om något är konstigt. Lösningarna och svaren finns även utspridda i de olika lektionsuppgifterna.

Nu har vi lagt upp ett facit till första tentamen.

Kurslitteratur

• Power System Analysis and Design, SI Edition, 7th Edition, Glover, J. Duncan / Overbye, Thomas / Sarma, Mulukutla / Birchfield, Adam (2022)