INSTITUTT FOR ELKRAFTTEKNIKK HOVEDOPPGAVER 2000.

INSTITUTT FOR ELKRAFTTEKNIKK HOVEDOPPGAVER 2000. 1 Oversikt over faglærere ved: 1.0 Energiomforming og elektriske anlegg Telefon Rom 1.1 Robert Nilssen 73594243 E-455 1.2 Lars Norum 73593196 E-467 1.3 Henry Raphael 73594248/51805152 E-451 1.4 Tore M. Undeland 73594244 E-468 1.5 Roy Nilsen 73594240 E-417 1.6 Asle Skjellnes 73594280 E-465 1.7 Anders Gytri 72594245 E-365 1.8 Gunnar Klevjer 73594274 F-367 1.9 Eilif Hugo Hansen 73594568 E-317 1.10 Odd Arnesen 73594285/73895814 F-365 2.0 Høyspenningsteknologi 2.1 Erling Ildstad 73594226 F-468 2.2 Morten U. Anker 73594236 F-467 2.3 Magne Runde 73597662 SEfAS-157 2.4 Bjørn Sanden 73594442 F-461 2.5 Hans Kristian Høidalen 73594225 F-411 3.0 Kraftsystemer 3.1 Hans H. Faanes 73594282 SEfAS-453 3.2 Arne T. Holen 73594277 SEfAS-353 3.4 Karstein J. Olsen 73594268 SEfAS-354 3.5 Ivar Wangensteen 73597189 SEfAS-428 3.6 Eivind Solvang

2 INSTITUTT FOR ELKRAFTTEKNIKK HOVEDOPPGAVER 1999. Oversikt over fagområder ved: 1.0 Energiomforming og elektriske anlegg 1.1 Robert Nilssen, professor Fagområde: Feltberegninger innen elkraftteknikken. I dette fagområdet legges det nå stor vekt på analyse av elektriske maskiner og komponenter der det er nødvendig å regne på elektriske og magnetiske felter. Delemner: - Praktisk konstruksjon med bruk av nye materialer og produksjonsteknikker. - Utforming av nye elmaskinkonsepter, eks.: Transversalfluksmaskiner og Aksialfluksmaskiner. - Beregning med avanserte regneverktøy som Matlab, Flux2D, Flux3D, KREAN. 1.2 Lars Norum, professor Fagområde: Kraftelektronikk, Industriell elektronikk Fagområdet omfatter styring og regulering av elektrisk og elektromagnetisk energiomforming. Her inngår dynamisk simulering, digital regulering og signalbehandling i kraftelektronikk omformere og mekatronikk systemer. For tiden bearbeides følgende problemstillinger i samarbeid med industripartnere og SINTEF Energiforskning: - Energioptimal drift av elmotordrift ved hjelp av Fuzzy logic. - Digital regulering av kraftelektronikk-omformer for styring av aktiv og reaktiv effekt i elforsynings-nettet. (FACTS) - Utvikling av systemprogrammer og maskinvare til instrumentering og måling i industrielle elkraftsystemer. Bruk av simuleringsprogrammene Matlab/Simulink, SABER/PSpace og digitale signalprosessorer og mikrokontrollere er sentralt i arbeidet.

3 1.3 Henry Raphael, professor II Fagområde: Høgenergi, kraftelektronikk og elektriske motordrifter. Denne aktiviteten omfatter primært elektriske motordrifter hvor lasten krever variabel hastighet og energiforsyning hvor statiske energiomformere inngår. Satsingsområdene er undervannsplasserte motordrifter og HVDC energiforsyning av oljeinstallasjoner til havs. Emner som er spesielt aktuelle: - Undervanns motordrifter matet via lange kabler. - Nye typer HVDC vekselrettere som passer for oljeplattformer, evt. undervannsinstallasjoner - Harmoniske filtre for store kraftelektronikkanlegg. 1.4 Tore M. Undeland, professor Fagområder: Kraftelektronikk. Feltet mitt omfatter konstruksjon av omformere i anvendelser som svitsjede kraftforsyninger induksjonsvarme og for motordrifter i marine/undervann - installasjoner og integrert i smart motor -løsninger. Dette inkluderer bruk av nye typer krafthalvledere, resonansomformere, snubbere, EMC og konstruksjon av drossler og transformatorer. Videre inngår kraftelektronikk i elforsyningssystemet: HVDC og harmoniske, FACTS-anvendelser og hybride filtre. Emner som er spesielt aktuelle er: - Integrert likeretting med sinusformet nettstrøm med snubbere og resonansomformere. - Integrert vekselretter med motor. - Bruk av nye typer krafthalvledere i omformere for induksjonsvarming. - Analyser og simuleringer av FACTS-anvendelser i overføring og distribusjon. Jeg har god kontakt med kraftelektronikkindustrien i Norge og forskningsmiljø i utlandet. 1.5 Roy Nilsen, professor Fagområder: Elektriske motordrifter og kraftelektronikk Feltet innbefatter analyse og design av omformere til motordrifter, samt utvikling av styrestrategier for disse. Motordrifter for elektriske biler og variable turtallsgeneratorer (ASD) er aktuelle forskningstemaer. Mulige emner for diplomer er: - Analyse, design og styring av variable turtall generatorer (ASD) - Styring av elektriske biler. Design og analyse av ladere for elbiler - Studie av topologier og styrestrategier for resonans-omformere.

4 1.6 Asle Skjellnes, førsteamanuensis Fagområder: Kraftelektronikk, praktiske anvendelser Fagfeltet omfatter konstruksjon av kraftdel samt utvikling av styrestrategier for: - Omformere for strømforsyning (UPS). - Middelstore tyristor-strømrettere (likeretter, AC-regulatorer). - Regulerte motordrifter i et større system (framdriftssystemer for skip, dynamiske systemer). I tillegg kommer harmonisk analyse av kraftnett og generell bruk av KREAN. Mulig emner for diplomer er: - Reduksjon av switchetap i en PWM omformer. - Alternative måter å måle ventilstrøm i IGBT omformere. - AC regulatorer, nett-tilbakevirkning og støydempende tiltak. - Realisering og utprøving av system for simulering av dynamiske systemer ved hjelp av strømrettermatet likestrømsmaskin. 1.7 Anders Gytri, amanuensis Laboratorieorienterte hovedoppgaver innen elektriske maskiner og kraftelektronikk. 1.8 Gunnar Klevjer, amanuensis Fagområde: Dimensjonering og prosjektering av elkraftinstallasjoner innen skip, offshore og industri. Fagområdet omfatter: - Måling og beregning av feilstrømmer, transiente forhold og problemer knyttet til harmonisk forvrenging. - Termisk- og mekanisk dimensjonering av kabler og skinner. - Elektromagnetiske felt og støyproblemer i anlegg med store strømmer. Forskningen er i hovedsak organisert gjennom EFI, med Siemens, ABB, Veritas, Eltilsynet, rederi og oljeselskap som samarbeidspartnere.

5 1.9 Eilif Hugo Hansen, førsteamanunesis Fagområder: Elektroinstallasjoner, Lysteknikk Fagområdet elektroinstallasjoner omfatter lavspente elektroinstallasjoner i bygninger, både på utstyrs- og systemsiden. Aktuelle emner kan være systemløsninger for bygningsinstallasjoner, bruk av installasjonsbuss-systemer, vern, kostnader, markedstiltak i installajonsbransjen, jording. Fagområdet lysteknikk omfatter både de fysiske forhold ved lysstråling og kvalitative og kvantitative forhold ved belysningsanlegg både ute og inne. Emner kan være lyskilder, beregningsmetoder, instrumentering, effekt- og energisparende tiltak, belysningskonsepter. 1.10 Odd Arnesen, professor II Fagområde: Elektriske anlegg og installasjoner Aktuelle emner kan være: Jording og EMC-forhold i bygninger, elkvalitet i høy- og lavspene fordelingsnett, lastsammenlagring og strukturering av elkraftnett i bygninger, strategi for energibruk i bygninger, vern og selektivitet i tunge industrinett, moderne boliginstallasjoner.

2.0 Høyspenningsteknologi 6 Innen høyspenningsteknologi pågår det forskning og utvikling av ny teknologi og kompetanse innen flere fagområder: Innen analyse arbeides det med modellering og beregning av overspenninger både i distribusjonsnettet og internt i høyspenningskomponenter, som f.eks. transformatorer. Induserte lyn overspenninger i lavspenningsnettet forårsaker hvert år store skader og økonomiske tap i form av branner, ødeleggelse av utstyr og strømavbrudd. Behovet for bedre overspenningsbeskyttelse og strengere krav til spenningskvalitet øker dessuten med hardere utnyttelse av nettet, og økt bruk av følsomt elektronisk utstyr. Den største aktiviteten pågår innen fagområdet komponenter. I nært samarbeid med industrien arbeides det med utvikling av bedre høyspennings-isolasjonsmaterialer både for AC- og DC-spenninger. Nye isolasjonsmaterialer for kabler er et viktig satsingsområde. Innenfor kraftledninger arbeides det med virkning av snø og is samt industriforurensninger. Andre miljøaspekter som livsløpskostnader vies stadig større oppmerksomhet. Vedlikehold er et annet fremtidsrettet hovedtema. Her arbeides det med utvikling av metoder for tilstandsstyrt vedlikehold, for bedre økonomisk utnyttelse av komponenter i elkraftsystemet. For å kunne oppnå dette må det tas i bruk nye og avanserte metoder for overvåking av den faktiske tilstanden til elkraftkomponenter. Kunnskap om aldringsfenomener og bruk av moderne datateknologi er derfor nødvendig for å kunne realisere slik tilstandsbasert vedlikehold. 2.1 Erling Ildstad, professor Fagområde: Aldring og diagnostisk prøving av isolasjonssystemer - Høyspenningsisolasjonsmaterialer og systemer. - Studie av nedbrytingsmekanismer og utvikling av ulike diagnostiske prøvemetoder for tilstandskontroll av kabler og transformatorer. - Isolasjon for likespenningskabler, både olje/papir og polymer-isolasjon. - Høyspennings måleteknikk. 2.2 Morten Ulrik Anker, professor Fagområde: Overspenningsanalyse og væskeimpregnert isolasjon - Overspenninger i kraftnett. Denne aktiviteten konsentrerer seg om beregning av lyn- og koblingsoverspenninger samt overspenningsbeskyttelse og isolasjonskoordingering. Dataprogrammet EMTP (Electro Magnetic Transient Programs) er et sentralt verktøy. - Isolasjonssystemer - Væskeimpregnert isolasjon i transformatorer og kabler.

7 2.3 Magne Runde, professor II Fagområde: Komponenter og anlegg - Tilstandskontroll-metoder for høyspenningskomponenter - Elektriske kontakter og brytere - Anvendelse av superledere i elkraftteknikken. 2.4 Bjørn Sanden, førsteamanuensis Fagområde: HVDC isolasjonssystemer - Isolasjon for likespenningskabler - Isolasjon av kraftledning ved likespenning - Snø- og isforurensninger på kraftledninger 2.5 Hans Kristian Høidalen, førsteamanuensis Fagområde: Isolasjonskoordinering / Tilstandsovervåking Fagområdet omfatter problemstillinger rundt utvikling av analysemetoder og komponentmodeller for overspenningsberegninger, isolasjonskoordinering i elkraftsystemer, samt konstruksjon, dimensjonering, prøving og tilstandsovervåking av høyspenningskomponenter. - Datamaskinsimulering og analyse av overspenninger i kraftnett - Overspenninger og lynnedslag som årsak til skader og branner - Anvendelse av det nordiske lynregistreringssystemet - Tilstandskontroll av komponenter i elektriske anlegg

8 3.0 Kraftsystemer 3.1 Hans H. Faanes, professor Fagområde: Tekniske og økonomiske analyser av produksjons- og overføringssystemer. - Produksjon:Utbyggingsplanlegging, driftsplanlegging. Energi- og effekt problemstillinger. - Overføring:Utbyggingsplanlegging, systemanalyser, systemjording, stabilitetsberegninger. Realisering av nye store overføringsforbindelser til kontinentet vil aktualisere såvel tekniske som økonomiske problemstillinger for norsk kraftforsyning. Spørsmålet om eksport/importkontrakter krever studier av kostnadsstrukturen for elproduksjon (energi, effekt, reserveeffekt, regulereffekt) hos både selger og kjøper. Kartlegging av miljø-ulemper/gevinster er nødvendig. Ved inngåelse av slike kontrakter må økte påkjenninger på overføringssytemene være kartlagt, slik at overbelastning eller stabilitetssvikt unngås. Påvirkninger på omverdenen er også viktig å kartlegge. 3.2 Arne T. Holen, professor Fagområder: Pålitelighet og driftssikkerhet i elkraftsystemer. Spenningsstabilitet. i kraftnett - Leveringspålitelighet og avbruddskostnader Energilovens krav om dokumentasjon av leveringspålitelighet, nettselskapenes nye rammevilkår med inntektsregulering samt den forventede ordning med kompensasjon til kunder for avbrudd i elforsyning fører til behov for systematiske analyser av leveringspålitelighet, og de kostnader som er knyttet til dette. Det har vært gitt en serie med hovedoppgaver innen dette området de senere år, knyttet opp mot ulike nett- og energiselskaper. - Driftssikkerhet og stabilitet i kraftnettet Med de rådende rammebetingelser for nettutbygging, spesielt økonomi og miljø, blir kraftnettet stadig hardere utnyttet. Det frie kraftmarkedet gir også et sterkt press i retning av økende utnyttelse av nettets overføringskapasitet. Dette krever igjen bedre kontroll med driftssikkerhet og stabilitet. Denne typen hovedoppgaver kan være fokusert mot risikoanalyse, og dels mot mer tekniske aspekter: vern og dynamiske analyser.

9 3.4 Karstein J. Olsen, førsteamanuensis Fagområde: Vern i elkraftnett. Fagområdet omfatter analyse av feiltilfelle, behov for og vurdering av ulike typer vern av komponenter og nettvern i elkraftsystemer. Valg, innstilling og selektivitetsanalyse for vern i høy- og lavspente nett inklusive offshorenett med utarbeiding av nødvendig underlag i form av last- og kortslutningsanalyser samt innhenting av data for installerte vern og brytere. - Bruk og vurdering av ulike dataprogram til ovennevnte oppgaver. 3.5 Ivar Wangensteen, professor II Fagområde: Markedsbasert kraftomsetning Fagområdet omfatter problemstillinger rundt kraftomsetning over nasjonale og internasjonale kraftbørser. Herunder inngår utvikling og bruk av prognosemodeller, tariffering av overføringstjenester i kraftnett og utforming av tariffer for sluttbruker. 3.6 N.N. førsteamanuensis II (Stillingen ventes besatt i løpet av 1999) Fagområder: Energi. og nettplanlegging - Nettplanlegging med spesiell vekt på fornyelser og vedlikehold. Nettselskapene skal innen gitte inntektsrammer fornye og vedlikeholde sitt nett på en effektiv og kostnadsriktig måte. Usikkerhet i datagrunnlag og risiko for å gjøre uriktige beslutninger er viktige aspekter i de beslutninger et nettselskap må gjøre når de legger sine planer. Metoder og verktøy for slik planlegging er et meget interessant område for disse selskapene, og dette har vært tema for noen hovedoppgaver de senere år.