Battery powered mining machinesand their effect on the electricityquality

Abstract

Sammanfattning Detta examensarbete utfördes i samarbete med LKAB. I LKAB:s produktion används idag dieseldrivna lastbilar och hjullastare. För att minska sina koldioxidutsläpp är ambitionen att byta ut dessa mot batteridrivna fordon. När mer och mer elektrisk utrustning börjar användas i gruvan uppstår frågor om hur detta kommer att påverka elkvaliten. I dagsläget utförs mätningar av elkvaliten på LKAB, men några djupare analyser av elkvaliten görs sällan. Målet med detta arbete är att analysera hur batteriladdning kommer att påverka elkvaliten i LKAB:s testgruva Konsul. Detta kommer förhoppningsvis hjälpa till att lägga grunden för fortsatt arbete med elkvalitet inom LKAB. Studien inleds med en teoretisk beskrivning av elkvalitet och hur den kan mätas. Fokus har lagts på spänningövertoner och total harmonisk distorsion (THD) eftersom de är de mest relevanta måtten för de laddare som rapporten berör. Mätningen av elkvaliteten har utgått från Energimarknadsinspektionens föreskrift EIFS 2013:1 och standarden IEC TR 61000-2-6:1995 från Internationella Elektrotekniska Kommissionen (IEC). I studien simuleras övertonsstörningar i testgruvan Konsul i programmet NEPLAN. Dessa störningar jämförs, både med de tidigare nämnda standarderna och med de redan befintliga övertonsstörningar, som finns i LKAB:s elnät. Resultatet visar att de övertoner som genereras av en enskild batteriladdare befinner sig inom de krav som ställs i standarderna. Det visade också att övertonerna som genererades av laddarna skilde sig från de övertoner som finns i LKAB:s elnät under normala omständigheter. Laddarnas inverkan på elkvaliteten visade sig visserligen vara liten, men ändå så pass stor att den kommer att behöva tas i beräkning när elektrifieringen av gruvan fortsätter. Nyckelord Elkvalitet, elektromagnetisk kompatibilitet, övertonsstörningarAbstract This bachelor's thesis was done in collaboration with LKAB. LKAB are currently using diesel powered trucks and wheels loaders in their production. In order to reduce their carbon dioxide emissions, the diesel powered vehicles are planned to be replaced by battery driven vehicles. When more electrical equipment is used in the mine, questions about their effect on power quality arises. In the current situation power quality measurements are being done, however the data is rarely analysed. This thesis aims to analyse how battery charging may affect the power quality in LKABs test mine Konsul. This will hopefully help lay the foundation for future power quality work within LKAB. The thesis starts with a theoretical description of power quality and how it can be measured. The focus has been placed on voltage and current harmonics and the Total Harmonics Distortion (THD) since it is considered to be one of the most important measurements of power quality. The measurement of power quality is based on the Swedish energy markets inspectorate’s regulation EIFS 2013:1 and the IEC TR 61000-2-6:1995 standard from the International Electrotechnical Commission (IEC) A simulation of harmonic distortion have been done in the program NEPLAN. The distortion is compared with both with the above-mentioned standards as well as with already existing harmonic distortions within LKAB:s power gird. The result shows that the harmonic distortion caused by the chargers is well within the boundaries set by the standards. It also shows that the harmonics generated by the chargers where different from the harmonics that currently presents in LKAB:s power grid. The chargers effect on the power quality is small but needs to be taken into consideration when the electrification of the mine continues. key words power quality, electromagnetic compatibility, harmonic distortio