Hur kan elförbrukningen i lågspänningsanläggningar reduceras?

Abstract (Swedish)

I denna rapport analyseras hur dimensioneringen av Rectiverter och UPS systemens storlek är anpassade för driftsplatsernas faktiska elförbrukning och vilka potentiella lösningar som finns för att effektivisera användandet av systemen för att minska elförbrukningen. Effektiviserandet av driftplatsernas system kommer att leda till en kostnadseffektivare anläggning. För svenska lågspänningsanläggningarna har det arbetats fram en standard som används, vilket har medfört brist på innovation inom området för lågspänningsanläggningar.

Syftet med arbetet var att analysera två driftplatser, där fokuset har varit på lågspänningsanläggningarnas elförbrukning. Anläggningar drivs av olika system där det ena är ett UPS system och den andra anläggningen drivs av ett Rectiverter system. Storleken på UPS- och Rectivertens kapacitet granskades och jämfördes med den utgående förbrukningen. Detta för att studera hur mycket elektricitet som kan sparas samt för att hitta en kostnadseffektiv utformning sett till investering och underhållskostnader. Driftplatserna som studerades var Lina älv och Kirunavaara. De delarna som kräver mest elektricitet i anläggningen är växeldrivsmotorerna och ljussignalerna. Växeldrivsmotorernas uppgift är att lägga om och säkra växelns läge efter kommando från signalställverket.

Genom mätningar med mätinstrumentet Argus på den utgående elektriciteten för växeldrivsmotorerna vid en växelomläggning kunde mätresultat tas fram för de olika systemens förbrukning. Det tar cirka 3 sekunder för växlarna att läggas om och dokumentera mätningarna. Mätningar gjordes även på fördröjningen mellan växeldrivsmotorer på samma sätt fast istället för att mäta samtliga växlar i anläggningen mättes det bara i en enskild växel.

Arbetet visar att lågspänningssystemet i Lina älv var överdimensionerat och att det i Kirunavaara var underdimensionerat. Vidare visar den ekonomiska beräkningen att Rectiverter systemet är billigare än UPS systemet. Det finns även potentiella åtgärder för båda driftplatserna i form av en minskning av Rectiverter systemet och en ökad kapacitet av UPS systemet vilket hade lett till en mer lämplig dimensionering sett till lågspänningsanläggningens förbrukning. Detta hade lett till ett bättre användande av systemen och minskat utgifterna genom att undvika för stora system och även minskat riskerna för driftstörningar vilket även det kostar mycket pengar för Trafikverket. Den felaktiga dimensioneringen visade sig kosta 360 000 kronor över en 30-årsperiod. Summan i sig är inte speciellt stor men beräkningarna är endast på en driftplats. Sverige har 917 driftplatser som kan ha potentiella liknade problem och summorna blir då betydligt större.

Popular Abstract

This report analyzes how the size of Rectiverter and UPS systems is tailored to the actual electricity consumption at operational sites and explores potential solutions to optimize the usage of these systems in order to reduce electricity consumption. Optimizing the operational sites' systems will result in a more cost-effective facility. In Swedish low-voltage installations, a standard has been established, which has led to a lack of innovation in the field of low-voltage installations.

The aim of this study was to analyze two operational sites, with a focus on the electricity consumption of low-voltage installations. The sites are powered by different systems, one being a UPS system and the other being a Rectiverter system. The capacity of the UPS and Rectiverter systems was examined and compared to the outgoing consumption to study the potential electricity savings and identify a cost-effective design in terms of investment and maintenance costs. The studied operational sites were Lina älv and Kirunavaara. The components that require the most electricity in the facility are the switch drive motors and light signals. The task of the switch drive motors is to switch and secure the position of the switches according to commands from the signal interlocking system.

Measurements were conducted using the Argus measuring instrument to record the outgoing electricity consumption of the switch drive motors during a switch operation. It took approximately 3 seconds for the switches to be operated and the measurements to be documented. Measurements were also taken on the delay between switch drive motors, following the same approach, but focusing on a single switch instead of measuring all switches in the facility.

The study reveals that the low-voltage system in Lina älv was oversized, while in Kirunavaara, it was undersized. Furthermore, the economic calculations show that the Rectiverter system is more cost-effective than the UPS system. Potential actions were identified for both operational sites, including reducing the Rectiverter system and increasing the capacity of the UPS system, which would lead to a more suitable sizing based on the low-voltage installation's consumption. This would result in better utilization of the systems, reduced expenses by avoiding oversized systems, and mitigated risks of operational disruptions, which also incur significant costs for Trafikverket. The improper sizing was found to cost 360,000 SEK over a 30-year period. While the amount itself may not be significant, these calculations are based on a single operational site. Sweden has 917 operational sites that may potentially face similar issues, making the cumulative costs considerably higher.

• author: Andersson, Filip
• supervisor: Helena Svensson
• organization: Transport and Roads
• alternative title: How can electricity consumption in low-voltage installations be reduced?
• course: VTVL01 20231
• year: 2023
• type: M3 - Professional qualifications ( - 4 Years)
• subject: Technology and Engineering
• keywords: Rectiverter, UPS, lågspänningsanläggning, avbrottsfri kraft, favoriserad kraft
• language: Swedish
• id: 9123733
• date added to LUP: 2023-06-13 09:35:17
• date last changed: 2023-06-13 09:35:17