Dimenzioniranje električnih vodov
Transcript of Dimenzioniranje električnih vodov
-
7/25/2019 Dimenzioniranje elektrinih vodov
1/50
I
DIMENZIONIRANJE ELEKTRINIH
VODOV NIZKONAPETOSTNEGA
ZUNANJEGA PRIKLJUKA
Diplomsko delo
tudent: Rok Jake
tudijski program: Visokoolski strokovni tudijski program 1.stopnje Energetika
Mentor: izr. prof. dr. Miralem Hadiselimovi
Somentor: asist. Marko Habjani
Lektorica: Tanja Muhvi
Krko, september 2014
-
7/25/2019 Dimenzioniranje elektrinih vodov
2/50
II
-
7/25/2019 Dimenzioniranje elektrinih vodov
3/50
III
ZAHVALA
Zahvaljujem se mentorju, izr. prof. dr. Miralemu Hadiselimoviu in somentorju Marku
Habjaniu za strokovne nasvete,ki so mi bili v pomo pri izdelavi diplomskega dela. e
posebej se zahvaljujem moji druini,ki mi je v asu tudija stala ob strani in me
spodbujala, prijatelju Davidu Kralju za pomo pri uenju matematike ter sodelavcem in
podjetju Elektro Ljubljana d.d.
-
7/25/2019 Dimenzioniranje elektrinih vodov
4/50
IV
DIMENZIONIRANJE ELEKTRINIH VODOV NIZKONAPETOSTNEGA
ZUNANJEGA PRIKLJUKA
Kljune besede:Elektroenergetika, elektrini vodniki, dimenzioniranje, meritve
UDK:621.315.027.2(043.2)
Povzetek
Diplomska naloga opisuje dimenzioniranje elektrinih vodov nizkonapetostnega zunanjega
prikljuka. V njej so opisani tipizirani vodniki ter vrste dimenzioniranja vodnikov, ki se
uporabljajo za izgradnjo nizkonapetostnih omreij, ki so zgrajena za potrebe distribucije
elektrine energije, in sicer od transformatorske postaje do konnih odjemalcev.
-
7/25/2019 Dimenzioniranje elektrinih vodov
5/50
V
DIMENSIONING OF EXTERNAL CONNECTION LOW-VOLTAGE POWER
LINES
Key words: Electricity, electric conductors, sizing, measurements
UDK:621.315.027.2(043.2)
Abstract
Thesis describes dimensioning of the external low-voltage power lines. It describes the
standardized cables, and types of dimensioning of cables that are used to build low-voltage
networks, wich are built for the purpose of distribution of electricity, from transformating
station to final customers.
-
7/25/2019 Dimenzioniranje elektrinih vodov
6/50
VI
KAZALO VSEBINE
1 UVOD............................................................................................................................................... 1
2 VODNIK........................................................................................................................................... 2
2.1 MATERIALZAVODNIKE............................................................................................................... 2
2.2 ZGRADBAINOBLIKAVODNIKOV.............................................................................................. 3
2.3 PRESEKIVODNIKOV...................................................................................................................... 3
2.4 IZOLACIJAVODNIKOV.................................................................................................................. 4
2.5 ILA ................................................................................................................................................... 4
3 DIMENZIONIRANJE VODNIKOV............................................................................................... 5
3.1 TERMINODIMENZIONIRANJE................................................................................................... 5
3.2 ELEKTRINODIMENZIONIRANJE............................................................................................. 11
3.3 MEHANSKODIMENZIONIRANJE............................................................................................... 13
3.4 DIMENZIONIRANJEGLEDENAGOSPODARNOST................................................................. 15
4 KABLI ZA IZGRADNJO NIZKONAPETOSTNEGA OMREJA............................................. 16
4.1 STANDARDIZACIJAINTIPSKIPRESEKIVODNIKOV............................................................. 16
4.2 SAMONOSILNIKABELSKISNOP(SKS)..................................................................................... 17
4.3 ZEMELJSKIKABLI........................................................................................................................ 19
5 DIMENZIONIRANJE KABLOVODA ZA NIZKONAPETOSTNI ZUNANJI PRIKLJUEK. 22
5.1 NIZKONAPETOSTNI IZVOD........................................................................................................ 22
5.1.1 Osnovni podatki izvoda........................................................................................................... 23
5.1.2 Podatki o porabnikih............................................................................................................... 23
5.2 IZRAUNNIZKONAPETOSTNEGAIZVODA............................................................................ 23
5.2.1 Konina mo............................................................................................................................ 23
5.2.2 Kontrola trajno dovoljenih tokov............................................................................................. 24
5.2.3 Izbira velikosti talilnih vlokov................................................................................................ 24
5.2.4 Kontrola padca napetosti........................................................................................................ 25
5.2.5 Kontrola ustreznosti preseka izbranega kabla........................................................................ 25
5.2.6 Kontrola zaite pred preobremenitvijo kabla........................................................................ 25
5.2.7 Kontrola pregoretja varovalk.................................................................................................. 27
5.2.8 Zaita kablov pred kratkostinim tokom................................................................................ 28
6 PROGRAM ZA POMO PRIPROJEKTIRANJU NIZKONAPETOSTNIH KABLOVODOV29
6.1 NASTAVITVEPROGRAMA.......................................................................................................... 30
6.2 PRIKAZIZRAUNOVPROGRAMA............................................................................................. 32
-
7/25/2019 Dimenzioniranje elektrinih vodov
7/50
VII
7 PREIZKUS VGRAJENIH NN KABLOVODOV IN OMREJA V OBRATOVANJU.............. 35
7.1 MERITVEKABELSKEIZOLACIJEINPLAAZENOSMERNONAPETOSTJO.................... 35
7.2 MERITVEIMPEDANCEOKVARNEZANKEINKAKOVOSTIELEKTRINEENERGIJE..... 35
8 SKLEP............................................................................................................................................ 36
VIRI IN LITERATURA.......................................................................................................................... 37
PRILOGE................................................................................................................................................ 38
PRILOGAA:IZJAVAOISTOVETNOSTITISKANEINELEKTRONSKEVERZIJEZAKLJUNEGA
DELAINOBJAVIOSEBNIHPODATKOVDIPLOMANTOV............................................................... 38
PRILOGAB:IZJAVAOAVTORSTVUZAKLJUNEGADELA.......................................................... 39
-
7/25/2019 Dimenzioniranje elektrinih vodov
8/50
VIII
KAZALO SLIK
Slika 2.1 Zgradba in oblika sektorskega vodnika (SM) [3] ................................................... 3
Slika 2.2 Zgradba in oblika okroglega vodnika (RM) [3] ..................................................... 3
Slika 2.3 Oblika sektorske ile [4]......................................................................................... 4
Slika 4.1 Zgradba SKS kablov [4] ....................................................................................... 18
Slika 4.2 Zgradba zemeljskega kabla [15]........................................................................... 20
Slika 6.1 Osnovni izgled programa Raznnow [16] ............................................................. 30
Slika 6.2 Prikaz vgrajenega transformatorja, velikost napetosti in obremenitev ter izgub
[16] ...................................................................................................................................... 30
Slika 6.3 Nastavitveparametrov omreja [16].................................................................... 31
Slika 6.4 Nastavitev veje [16] ............................................................................................. 31
Slika 6.5 Nastavitev podatkov o odjemu [16] ..................................................................... 31
Slika 6.6 Prikaz prekoraene obremenitve transformatorja [16]......................................... 32
Slika 6.7 Prikaz prekoraene obremenitve kablovoda [16] ................................................. 32
Slika 6.8 Prikaz prevelikega padca napetosti in premajhnega faktorja, ki povzroi
pravoasno pregoretje talilnih vlokov [16]........................................................................ 32
Slika 6.9 Primer izvoda z uporabljenim zemeljskim kablom preseka 4x35+1,5 mm2
[16] 33
Slika 6.10 Primer izvoda z uporabljenim zemeljskim kablom preseka 4x70+1,5 mm2[16]
............................................................................................................................................. 33
Slika 6.11 Primer obremenitve kablovoda 4x35+1,5 mm2s 30 kW odjemne moi [16].... 34
Slika 6.12 Primer obremenitve kablovoda 4x70+1,5 mm2s 30 kW odjemne moi [16].... 34
-
7/25/2019 Dimenzioniranje elektrinih vodov
9/50
IX
KAZALO TABEL
Tabela 2.1 Osnovne lastnosti AI, AIMg in AIMgSi vodnikov [4] ........................................ 2
Tabela 3.1 Korekcijski faktorji za izraun maksimalnih tokovnih obremenitev v kablih
poloenih v zraku za temperature, razline od 30 C [4]...................................................... 8
Tabela 3.2 Korekcijski faktorji za izraun maksimalnih tokovnih obremenitev v kablih
poloenih v zemljo za temperature razline od 20 C [4]..................................................... 9
Tabela 3.3 Faktorji za preraunavanje tokovne obremenitve kabla glede na specifino
upornost tal [4] ...................................................................................................................... 9
Tabela 3.4 Faktorji za preraunavanje tokovne obremenitve kabla v trifaznem sistemu
glede na tevilo kablov ali sistemov v istem jarku [4].......................................................... 9
Tabela 3.5 Dopustni kratkostini tokovi za 1kV kable s PVC izolacijo [4] ........................ 10
Tabela 3.6 Dopustni kratkostini tokovi za 1kV kable z XLPE izolacijo [4]..................... 10
Tabela 3.7 Dopustni kratkostini tokovi za SKS kabelske vodnike [4].............................. 10
Tabela 4.1 Opis SKS kabla [4] ............................................................................................ 18
Tabela 4.2 Osnovne znailnosti faznih in nielnih vodnikov SKS kablov [4] .................... 18
Tabela 4.3 Konstrukcijski podatki za SKS kable [4]........................................................... 19
Tabela 4.4 Specifikacija zemeljskega kabla [15] ................................................................ 20
Tabela 4.5 Konstrukcijski podatki zemeljskega kabla [4] ................................................... 21
Tabela 4.6 Tehnini podatki zemeljskega kabla [4]............................................................ 21
-
7/25/2019 Dimenzioniranje elektrinih vodov
10/50
X
UPORABLJENI SIMBOLI
A (mm2) - presek vodnika
I (A) - elektrini tok
U (V) - medfazna napetost
U0 (V) - fazna napetost
P (W) - delovna mo
R () - omska upornost
T (C) - temperatura
cos - faktor delavnosti
F (N) - sila
(S/m) - specifina elektrinaprevodnost
-
7/25/2019 Dimenzioniranje elektrinih vodov
11/50
-
7/25/2019 Dimenzioniranje elektrinih vodov
12/50
Univerza v MariboruFakulteta za energetiko
1
1
UVOD
Pri distribuciji elektrine energije so kljunega pomena pravilno dimenzioniranivodniki,
saj le tako lahko zagotovimo optimalni prenos energije z najmanjimi monimi izgubami
in ustrezno kvaliteto napajalne napetosti. V elektrinih omrejih vodnike dimenzioniramo
predvsem na dopustno tokovno obremenitev ter na dovoljen padec napetosti od izvora do
porabnika, dimenzioniramo pa jih tudi na mehanske obremenitve. Pri dimenzioniranju
popolna zagotovitev izgub al ni mogoa, jih pa lahko z dobro optimizacijo in pravilno
izbiro vodnikov zelo zmanjamo. Da bi bila izbira vodnikov pravilna, moramo njihove
karakteristike zelo dobro poznati. V diplomski nalogi se bomo osredotoili predvsem na
dimenzioniranje vodnikov, ki se uporabljajo na napetostnem nivoju 0,6/1 kV ali
nizkonapetostnem (NN) nivoju. Za gradnjo NN omreji se uporabljajo vodniki, ki so
izolirani in zdrueni v t. i. energetske kable. Kabli so namenjeni vgradnji v zemljo in
prostozrani vgradnjipo opornih tokah (lesenih drogovih) in raznih pritrdilnih konzolah
na objektih, ki jim elimo dovajati elektrino energijo. Kabli so grajeni po predpisanih
standardih in tipizirani za namen gradnje NN omreij in pripadajoih zunanjih hinih
prikljukov.Izbira kablov pred vgradnjo je odvisna predvsem od izvedbe NN omreja in v
naprej predvidenih elektrinih obremenitev.
-
7/25/2019 Dimenzioniranje elektrinih vodov
13/50
Univerza v MariboruFakulteta za energetiko
2
2 VODNIK
Vodnik je eden osnovnih elementov elektroenergetskega distribucijskega omreja in je
namenjen prenosu elektrine energije od mesta izvora (elektrarne) do konnihporabnikov.
Ker je namenjen prenosu elektrine energije, morabiti dobro elektrino prevodenin dovolj
mehansko trden, saj je poleg elektrine obremenitve obremenjen tudi z mehanskimi
obremenitvami, ki jih povzroajo lastna tea vodnika, veter, sneg in led.
2.1
MATERIAL ZA VODNIKE
Osnovna kovina za izdelavo nizkonapetostnih (NN) vodnikov je aluminij, predvsem za
podzemne vode, pri katerih ni priakovati vejih mehanskih obremenitev. Pri nadzemnih
vodih, kjer je prisotna veja mehanska obremenitev, pa so vodniki izdelani iz zlitinaluminija (Al), magnezija (Mg) in silicija (Si), saj kombinacija le-teh vodniku doda
poveano mehansko trdnost[1]. Osnovne lastnosti vodnikov so razvidne iz tabele 2.1.
Tabela 2.1 Osnovne lastnosti AI, AIMg in AIMgSi vodnikov [4]
Znailnost Enota AI AIMg AIMgSi
Gostota kg/m3
2,7 2,7 2,7
Natezna jakost pred montao Mpa 127-206 252 294
Linearni termini koeficient raztezanja K-1 2,3*10-5 2,3*10-5 2,3*10-5
Modul elastinosti Gpa 69 68,2 68,9
Specifina elektrina prevodnost pri 20C S/m 35,38*106 31,03*106 30,5*106
Temperaturni koeficient elektrine upornosti K- 0,00403 0,000353 0,00360
Minimalna lomna natezna sila konnega
nielnega vodnika
kN - 15,2 17,0
-
7/25/2019 Dimenzioniranje elektrinih vodov
14/50
Univerza v MariboruFakulteta za energetiko
3
Glavne prednosti aluminija v elektroindustriji [2]:
lahek material;
odpornost na korozijo;
visoka prevodnost;
monost recikliranja.
2.2 ZGRADBA IN OBLIKA VODNIKOV
Vodniki so veilne zgradbeter dveh razlinih oblik (sektorske in okrogle). Izdelani so v
skladu s konstrukcijsko zasnovo glede na standard SIST EN 60228:20051 [1]. Oblika
vodnika je razvidna iz slik 2.1 in 2.2.
Slika 2.1 Zgradba in oblika sektorskega vodnika (SM) [3]
Slika 2.2 Zgradba in oblika okroglega vodnika (RM) [3]
2.3
PRESEKI VODNIKOV
Vodniki so izdelani v normiranih presekih, izbira doloenega preseka pa odvisna od
priakovane tokovne obremenitve in dovoljenega padca napetosti.
1Standard, ki predpisuje zgradbo vodnikov izoliranih kablov.
-
7/25/2019 Dimenzioniranje elektrinih vodov
15/50
Univerza v MariboruFakulteta za energetiko
4
2.4 IZOLACIJA VODNIKOV
Izolacija je izdelana iz plasti PVC ali XLPE mase, v standardni kakovosti. V tabeli 2.2 so
podane osnovne znailnosti standardnih izolacijskih materialov na osnovi PVC in XLPE
[4].
Tabela 2.2 Osnovne znailnosti PVC in XLPE izolacije [4]
Znailnosti Enota PVC XLPE
Obratovalna temperatura vodnika, (maksimalno) C 70 90
Temperatura kratkotrajne preobremenitve C 85 130
Temperatura pri kratkem stiku C 160 250
Specifina izolacijska upornost pri 20C m 1011 1013
Dielektrina konstanta r 4-5 2,3-2,7
Dielektrina trdnost, (minimalna) kV/mm 12 18
2.5 ILA
ila je izoliran vodnik in predstavlja sestavni del kabla. Oblika sektorske ile je prikazanana sliki 2.3.
Sektorska ila zveinim (SM) vodnikom [4], kjer je:
h - viina sektorja;
A - irina sektorja;
r - polmer krivine;
- debelina izolacije;
- sektorski kot;
R - polmer sektorja.
Slika 2.3 Oblika sektorske ile [4]
-
7/25/2019 Dimenzioniranje elektrinih vodov
16/50
Univerza v MariboruFakulteta za energetiko
5
3 DIMENZIONIRANJE VODNIKOV
Ob prevajanju elektrinega toka se vodnik segreva, pojavljajo pa se tudi sile, ki ga
mehansko obremenjujejo, dimenzioniranje pa pomeni predvsem izbiro zadovoljivega
preseka vodnika glede na predviden najveji tok ob upotevanju [5]:
zaite pred elektrinimudarom;
toplotnih uinkov;
preobremenitve in kvarnega toka;
padca napetosti;
mehanske odpornosti.
Vodnike dimenzioniramo glede na [5]:
predviden najveji trajnitok (termino dimenzioniranje);
dopusten padec napetosti na vodniku (elektrino dimenzioniranje);
dopusten najmanji prerez glede na mehanske obremenitve (mehansko
dimenzioniranje);
gospodarnost (izgube v vodniku).
3.1 TERMINO DIMENZIONIRANJE
Da se zagotovi potrebna trajnost izoliranih vodnikov in kablov v sistemih elektrinih
omreij, je treba pri njihovem dimenzioniranju upotevati standarda SIST HD 603 S1/A3
-
7/25/2019 Dimenzioniranje elektrinih vodov
17/50
Univerza v MariboruFakulteta za energetiko
6
3G-28 tabela 142 in SIST HD 603 S1/A3 3G-28 tabela 15
3 [6] s poudarkom upotevanja
izpostavljenosti izolacije terminim uinkom trajno dovoljenega toka in zunanjih vplivov v
asu obratovanja [7]. Termino dimenzioniranje pomeni izbor ustreznega vodnika ali
kabla, katerega dopustna tokovna obremenitev je veja od priakovanega najvejega
trajnega toka [5]. Dopustna nazivna tokovna obremenitev kabla je nazivni tok, ki lahko
trajno tee v vodniku kabla doloenega tipa v normalnih pogojih, ne da bi se kabel
prekomerno segrel [8]. Na najvejo dopustno trajno obremenitev pa vplivajo razni
dejavniki, kot so: vrsta materiala in prerez vodnikov, vrsta izolacije, tevilo vzporednih
vodnikov, temperatura okolice in nain vgradnje. Najvejo dopustno tokovno obremenitev
izberemo tako, da najvija obratovalna temperatura vodnika ne presee temperature, ki bi
lahko povzroila pokodbe izolacije[5].
Za polaganje kablov v zemljo so podane tokovne obremenitve za normalno obratovanje ob
izpolnjenih referennih pogojih za polaganje v zemljo. Med njimi je posebno pomembna
referenna temperatura, ki je pogojena s klimatskim pasom drave proizvajalca oz.
uporabnika kabla, zato se vrednosti referennih temperatur v posameznih sekcijah med
seboj razlikujejo, esar se ne sme spregledati. e elimo podatke o tokovni obremenitvi
kablov, ki so izdelani z razlinimi sekcijami standarda, med seboj primerjati, je potrebnonjihove vrednosti preraunati na referenno temperaturo zemlje, v kateri bo kablovod
obratoval [6].
Pri nadzemnem polaganju kablov velja ustrezna nazivna tokovna obremenitev za normalno
obratovanje ob izpolnjenih referennih pogojih za nadzemno polaganje. Pri tem se razume,
da je omogoeno hlajenje kablov s konvekcijo in sevanjem, da ni porasta temperature
okolice in prav tako ne tujih toplotnih izvorov [6].
Nazivno tokovno obremenitev doloa dopustni trajni obremenilni tok za posamino
poloene kable odnosno kabelske sisteme po tako imenovanem dnevnem diagramu
obremenitve. Dnevna obremenitev kablov je obratovalno stanje, pri katerem se dnevna
2Standard, ki predpisuje tokovno obremenitev kablov iz aluminija za polaganje v zemljo.
3Standard, ki predpisuje tokovno obremenitev kablov iz aluminija za nadzemno polaganje.
-
7/25/2019 Dimenzioniranje elektrinih vodov
18/50
Univerza v MariboruFakulteta za energetiko
7
obremenitev spreminja od polne ali maksimalne obremenitve do najmanje minimalne
obremenitve. Razmerje med obremenitvijo in maksimalno polno dnevno obremenitvijo se
imenuje stopnja dnevne obremenitve. Stopnja dnevne obremenitve se izrauna kot kolinik
povrine pod diagramom dnevne obremenitve in skupne povrine pravokotnika, ki ga
doloa maksimum obremenitve skozi 24 ur [6].
Pri dimenzioniranju kablovoda je potrebno zagotoviti ustrezno rezervo glede na mejno
termino obremenitev. Pri mejni termini obremenitvi so izgube zelo velike, zato je ta
dovoljena le v stanjih rezervnega napajanja, kjer je vpliv izgub, zaradi kratkega asa
trajanja obremenitve, zanemarljiv. Seveda pri tem padec napetosti ne sme presei vrednosti
12,5 %, ki je predpisana za rezervna stanja napajanja. Dopustna obremenitev kablovodov v
normalnih obratovalnih stanjih je odvisna od vrste omreja. V radialnih omrejih se v
normalnih obratovalnih stanjih dopua obremenjevanje kablovodov do 50 % termine
moi zaradi zagotavljanja rezervnega napajanja [6].
Tokovno obremenitev kabla je treba omejiti tako, da je mogoe vso toploto, ki se pojavlja
v kabelskih vodnikih, speljati v okolico. Odvajanje toplote je odvisno od zunanje toplotne
upornosti med vodnikom in zunanjo povrino kabla ter toplotne upornosti okolice(prostora, kjer je kabel vgrajen). Notranja toplotna upornost je doloena z zasnovo kabla in
lastnostmi vgrajenega materiala ter se za doloen tip kabla praktino ne spreminja. Pri
doloanju toplotne upornosti okolice je treba upotevati[4]:
specifino upornost tal;
temperaturo okolice;
izpostavljenost sonni svetlobi (pri polaganju po zraku); nain polaganja in zaite kablov;
tevilo vzporedno poloenih kablov;
vpliv drugih instalacij.
Izrauntokovne obremenitve iz tabel 4.2 in 4.6 je narejen za 100 % obremenitev kabla ter
na podlagi slednjih predpostavk [4]:
-
7/25/2019 Dimenzioniranje elektrinih vodov
19/50
Univerza v MariboruFakulteta za energetiko
8
globina polaganja v zemljo: 70 cm;
specifina toplotna upornost tal: 1 K m/W;
specifina toplotna upornost PVC izolacijeinplaa: 6 K m/W;
specifina toplotna upornost XLPE izolacije: 3,5 K m/W;
temperatura tal: 20 C;
temperatura okolice (pri polaganju kabla po zraku): 30 C.
e kabel obratuje pri druganih pogojih, kot so navedeni v zgornjih predpostavkah, je
treba vrednosti tokovnih obremenitev iz tabel 4.2 in 4.6pomnoiti s korekcijskimi faktorji
podanimi v tabelah 3.1; 3.2; 3.3 in 3.4. Za natanno doloanje navedenih pogojev je treba
vzdol celotne kabelske trase opraviti vrsto meritev temperature okolice (tal ali zraka) ter
specifine toplotne upornosti tal, in sicer najmanj enkrat letno [4].
Tabela 3.1 Korekcijski faktorji za izraun maksimalnih tokovnih obremenitev v kablih poloenih v zraku za
temperature, razline od 30C[4]
Temperatura okolice C Izolacija
PVC XLPE
10 1,22 1,15
15 1,17 1,12
20 1,12 1,08
25 1,06 1,04
30 1,00 1,00
35 0,94 0,96
40 0,87 0,91
45 0,79 0,87
50 0,71 0,82
-
7/25/2019 Dimenzioniranje elektrinih vodov
20/50
Univerza v MariboruFakulteta za energetiko
9
Tabela 3.2 Korekcijski faktorji za izraun maksimalnih tokovnih obremenitev v kablih poloenih v zemljo za
temperature razline od 20C [4]
Temperatura okolice C Izolacija
PVC XLPE
10 1,10 1,07
15 1,05 1,04
20 1,00 1,00
25 0,95 0,96
30 0,89 0,93
35 0,84 0,89
40 0,77 0,85
45 0,71 0,80
50 0,63 0,76
Tabela 3.3 Faktorji za preraunavanje tokovne obremenitve kabla glede na specifino upornost tal[4]
Nazivni
presek
vodnika mm2
Specifina toplotna upornost tal K m/W
0,70 1,00 1,20 1,50 2,0 2,5 3,0
35 do 95 1,13 1,00 0,93 0,86 0,76 0,70 0,64
120 do 240 1,14 1,00 0,93 0,85 0,76 0,69 0,63
Tabela 3.4 Faktorji za preraunavanje tokovne obremenitve kabla v trifaznem sistemu glede na tevilo kablov
ali sistemov v istem jarku [4]
tevilo kablov (sistemov) v istem jarku 2 3 4 5 6 8 10
Razmik med kabli
(sistemi)
Dotik 0,79 0,69 0,63 0,58 0,55 0,50 0,46
7 cm 0,85 0,75 0,68 0,64 0,60 0,56 0,53
15 cm 0,86 0,77 0,72 0,68 0,64 0,61 0,58
25 cm 0,87 0,78 0,74 0,71 0,67 0,64 0,62
Pri terminem dimenzioniranju je potrebno upotevati tudi velik toplotni vpliv
kratkostinega toka, ki se pojavlja v omreju, tega nam doloa mejna temperatura vodnika,
za katero ga je treba dimenzionirati; pri tem se vodniki ne smejo segreti nad dovoljeno
temperaturo razvidno iz tabel 4.1 in 4.4. Dopusten kratkostini tok faznega vodnika kabla
dodatno pogojuje tudi temperatura na zaetku pojava kratkega stika. Za privzeto
temperaturo vodnika 70 Cin as trajanja pa od 0,15 sekund so kratkostini tokovi podani
-
7/25/2019 Dimenzioniranje elektrinih vodov
21/50
Univerza v MariboruFakulteta za energetiko
10
v tabeli 3.5,za privzeto temperaturo vodnika 90 C in as trajanjaod 0,15 sekund pa so
kratkostini tokovi podani v tabeli 3.6 [4].
Tabela 3.5 Dopustni kratkostini tokovi za 1kV kable s PVC izolacijo [4]
Presek
vodnika
mm2
as trajanja kratkega stika (sekund)
0,1 0,2 0,5 1 2 5
Kratkostini tok za aluminijaste vodnika (kA)
35 8,41 5,95 3,76 2,66 1,88 1,19
70 16,8 11,9 7,52 5,32 3,76 2,38
150 36,1 25,2 16,1 11,4 8,06 5,10
240 57,6 40,7 25,7 18,2 12,9 8,14
Tabela 3.6 Dopustni kratkostini tokovi za 1kV kable z XLPE izolacijo [4]
Presek
vodnika
mm2
as trajanja kratkega stika (sekund)
0,1 0,2 0,5 1 2 5
Kratkostini tok za aluminijaste vodnika (kA)
35 10,5 7,4 4,68 3,31 2,34 1,481
70 20,8 14,7 9,31 6,58 4,65 2,941
150 44,6 31,5 20,0 14,1 9,90 6,311
240 71,5 50,5 32,0 22,6 16,0 10,111
Tabela 3.7 Dopustni kratkostini tokovi za SKS kabelske vodnike [4]
Presek
vodnika
mm2
as trajanja kratkega stika (sekund)
0,1 0,2 0,5 1 2 5
Kratkostini tok (kA)
35 10,2 7,22 4,57 3,23 2,28 1,45
70 13,8 9,73 6,15 4,35* 3,08 1,95
71,5 13,8 9,73 6,15 4,35 3,08 1,95
*Dejanski kratkostini tok za vodnik 70mm2je 6,8 kA, omejen pa je na 4,35 kA zaradi
najvejega dopustnega toka pri kratkem stiku za nielni vodnik 71,5mm2. V asu trajanja
kratkega stika, ki ni enak trajanju, navedenem v tabelah 3.5, 3.6 in 3.7, je treba vrednost
kratkostinega toka pomnoiti sfaktorjem , kjer t pomeni as trajanja kratkega stika v
sekundah [4].
-
7/25/2019 Dimenzioniranje elektrinih vodov
22/50
Univerza v MariboruFakulteta za energetiko
11
3.2 ELEKTRINO DIMENZIONIRANJE
Elektrino dimenzioniranje vodnikov oziroma kablov pomeni dimenzioniranje glede na
padec napetosti, ki ga podamo v odstotkih. Z elektrinim dimenzioniranjem prepreimo, da
bi bila napetost na porabniku izven dovoljenega obsega. Najveji dovoljen padec napetosti
ostalih porabnikov je 8 %, e raunamo od transformatorske postaje. Ko dimenzioniramo
vodnike, iemo ustrezen prerez, da bo padec napetosti v dovoljenih mejah [5]:
Padec napetosti je definiran kot razlika napetosti na zaetku in na koncu voda, zapisano v
enabi 3.1,[5]:
(3.1)
kjer so;
U - sprememba napetosti;
U1 - napetost na zaetku voda;
U2 - napetost na koncu voda.
Za izraun padca napetosti v trifaznem tokokrogu velja enaba 3.2, za odstotek padca
napetosti pa enaba 3.3, [9].
(3.2)
(3.3)
Enabe izrazimo e sspecifino upornostjo in mojo, kot jerazvidno iz enab 3.4 in 3.5,
[9]:
(3.4)
(3.5)
Najmanji dovoljen presekAdobimo z enabami 3.6 in 3.7, [9]:
-
7/25/2019 Dimenzioniranje elektrinih vodov
23/50
Univerza v MariboruFakulteta za energetiko
12
(3.6)
(3.7)
V odsekovno obremenjenih trifaznih sistemih upotevamo zopet vsoto vseh tokov v
posameznem odseku, izraun dobimo z uporabo enab 3.8 in 3.9, [9]:
(3.8)
(3.9)
Najmanji dovoljen presekAvodnikov po odsekih, izraun dobimo z uporabo enab 3.10
in 3.11, [9]:
(3.10)
(3.11)
kjer pomenijo:
U(%) - odstotek padca napetosti;
P (W) - prikljuna mo tokokroga;U (V) - medfazna napetost;
I (A) - tok v amperih;
l(m) - dolina vodnika;
(/m) - specifina upornost;
A (mm2) - presek vodnika;
r(/km) - omska upornost vodnika na kilometer.
-
7/25/2019 Dimenzioniranje elektrinih vodov
24/50
Univerza v MariboruFakulteta za energetiko
13
Napetost na razlinih tokah v omreju mora biti konstantna oziroma znotraj doloenih
tolerannih pasov. Toleranna obmoja za na sistem so zapisana v standardu SIST EN
501604. Kakovost elektrine energije je neposredno povezana s kakovostjo napetosti.
Padce napetosti, ki nastanejo kot posledica toka, ki tee prek impedanc omreja, moramo
ustrezno omejiti. Elektrine naprave povezane v omreja so nartovane za obratovanje pri
doloeni, nazivni napetosti. Zagotavljanje tono te napetosti vsem porabnikom na
posameznem vodu pa je praktino nemogoe. Teava je namre v padcih napetosti, ki se
pojavljajo na elementih elektroenergetskega sistema na vseh napetostnih nivojih [10].
Znotraj normalnih obratovalnih stanj, razen med napakami, odstopanje napetosti ne sme
biti vije od 10 % nazivne napetosti. V najslabih razmerah,pri oddaljenih uporabnikih in
med otonim obratovanjem mora biti napetost znotraj +10 % in 15 % nazivne napetosti
[5].
3.3 MEHANSKO DIMENZIONIRANJE
Varnost el. naprav je odvisna tudi od mehanske trdnosti vodnikov. Mehanske obremenitve
vodnikov so odvisne od [7]:
naina polaganja vodnikov;
montae vodnikov;
velikosti sil ob kratkih stikih;
okoljskih razmer.
Pri polaganju zemeljskih kablov v zemljo boljo mehansko trdnost doseemo s polaganjemv zaitne cevi [5]. Maksimalna vlena sila pri vleenju kabla se mora doloiti po enabi
3.12:
(N) (3.12)
4Standard, ki predpisuje znailnosti napetosti v javnih razdelilnih omrejih.
-
7/25/2019 Dimenzioniranje elektrinih vodov
25/50
Univerza v MariboruFakulteta za energetiko
14
kjer pomeni:
F - vlena sila v N;
- dopustna natezna napetost, ki znaa za AL vodnike 30N/mm2;
S - presek vodnika mm2.
Pri polaganju kablov direktno v zemljo moramo biti posebej pazljivi, da kabla ne
zasipavamo z ostrim peskom, ker lahko pride do pokodbe izolacije in s asom do preboja
kabla in daljega izpada dobave elektrine energije odjemalcem. Posebno pozornost je ob
polaganju kablovodov v zemljo potrebno nameniti terenom, kjer lahko pride do plazenja
tal, saj lahko v tem primeru pride do natega in mehanske ga pretrga kabla. Obiajno se
projektanti takih terenov izogibajo, vendar se vsega vedno ne da predvideti. Pri polaganju
zemeljskih vodnikov ob prehodu iz zemlje na drog je potrebno paziti, da je zasip vodnika
opravljen pred montao na drog, saj lahko kasneje ob posedanju zasipnega materiala
prihaja do mehanskih sil, ki pripet kabel vleejo navzdol in zaradi teh sil lahko pride do
pokodbe. Pri navpinem polaganju je opora kabla na vsakih 5m, saj skupna obremenitev
na kabel ne sme znaati ve kot 1000N. Do kritinih sil pri zemeljskih kablih pa lahko
prihaja tudi v transformatorskih NN razdelilnikih, kakor tudi v prikljunih omarah, kadar
so na tokokrogih prikljueni veji porabniki. V teh primerih izvajamo tudi mehanskeizraune [11].
Ko kabel pritrdimo med dvema podpornima ali zateznima tokama (prostozrano), se bo
zaradi lastne tee in dodatne obremenitve v zimskem asu (led, sneg) bolj ali manj povesil.
Lego kabla med dvema opornima ali zateznima tokama imenujemo verinica ali povesna
krivulja, poves pa je vertikalna razdalja med namiljeno rto, ki povezuje dve sosednji
obealii in toko na vodniku. e sta obealii na istih viinah, je maksimalni poves nasredini razpetine. Poleg lastne tee vodnika in dodatne obremenitve pa je poves odvisen
tudi od kvadrata razdalje med dvema sosednjima stebroma razpetine, od natezne sile in
temperature okolice [12].
Kabli vgrajeni v NN omreju morajo biti konstruirani in montirani tako, da lahko vzdrijo
vse dinamine in druge mehanske obremenitve, ki se pojavljajo pri kratkih stikih ter
dodatnih obremenitvah (led, veter in led). Zaito pred mehanskimi in dinaminimi
-
7/25/2019 Dimenzioniranje elektrinih vodov
26/50
Univerza v MariboruFakulteta za energetiko
15
obremenitvami nizkonapetostnih vodov je treba izvesti v skladu z veljavnimi predpisi in
standardi [13].
Ko smo izbrali presek vodnika, smo s tem izbrali tudi dovoljeni (predvideni) trajni tok. V
kolikor je tok v vodniku veji od tega dovoljenega trajnega toka, govorimo o tokovni
preobremenitvi [11].
3.4 DIMENZIONIRANJE GLEDE NA GOSPODARNOST
Izgube v NN omrejih so lahko precejnje (tudi preko 10 %). Izgubo lahko zmanjamo spoveanjem prereza vodnika, kar pa tudi predstavlja viji stroek pri nabavi vodnika. To
vrsto dimenzioniranj uporabljamo v omrejih z visokimi obratovalnimi urami [7].
Nizkonapetostna omreja so po dolini, tevilu in raznovrstnosti elementov najobseneja
omreja. Po ocenah znaajo vlaganja v NN omreja priblino tretjino vseh vlaganj v
distributivni sistem, zato morajo biti posamezni posegi ekonomsko in tehnino
najugodneji, saj e majhni prihranki predstavljajo ogromne denarne zneske [14].
-
7/25/2019 Dimenzioniranje elektrinih vodov
27/50
Univerza v MariboruFakulteta za energetiko
16
4 KABLI ZA IZGRADNJO NIZKONAPETOSTNEGA OMREJA
V tem poglavju bomo veino pozornosti namenili energetskim NN kablom,ki so tipizirani
za izgradnjo NN omreja in hinih prikljukov. NN kabli so zgrajeni iz tirih vodnikov , ki
so prekriti z izolacijo ter ve zaitnimi plastmi in so namenjeni za polaganje v zemljo,
cevi, vodo ter zrak [7].
4.1 STANDARDIZACIJA IN TIPSKI PRESEKI VODNIKOV
Pri izgradnji nadzemnih NN omreij za potrebe distribucije elektrine energije se
uporabljajo samonosilni kabelski snopi (SKS) z aluminijastimi vodniki, ki so
standardizirani s standardom SIST HD 6265in imajo tipske preseke [15]:
3x35+70 mm2ali 3x35+71,5 mm2;
3x70+70 mm2ali 3x70+71,5 mm2.
Pri izgradnji podzemnih NN omreij se uporabljajo energetski kabli z aluminijastimi
vodniki in dodatnim bakrenim vodnikom, ki slui kot signalni vodnik in je preseka najmanj
1,5 mm2, ki so standardizirani s standardom SIST HD 603
6in tipskih presekov[15]:
4x35+1,5 mm2;
4x70+1,5 mm2;
4x150+1,5 mm2;
4x240+1,5 mm2.
5Standard za nadzemne razvodne kable za naznaeno napetost 0,6 /1 kV
6Standard za distribucijske kablovode za naznaeno napetost 0,6/1 kV
-
7/25/2019 Dimenzioniranje elektrinih vodov
28/50
-
7/25/2019 Dimenzioniranje elektrinih vodov
29/50
-
7/25/2019 Dimenzioniranje elektrinih vodov
30/50
Univerza v MariboruFakulteta za energetiko
19
Tabela 4.3 Konstrukcijski podatki za SKS kable [4]
Konstrukcija snopa Korak navitja Premer Snopa Tea snopa Pakiranje
mm mm kg/km dolina
(3x35+70) mm2
ali
(3x35+71,5) mm2760 29,8 780 1000
(3x70+71,5) mm ali
(3x70+71,5) mm2
980 38,6 1160 1000
4.3
ZEMELJSKI KABLI
NN zemeljski kabli so namenjeni za izgradnjo nizko napetostnih omreij, in sicer za
polaganje v zemljo, zunanje polaganje v vodo, beton, v zaprte prostore, kabelske kanale v
elektrarnah in v industriji, v mestnih omrejih, povsod kjer se ne priakujejo veje
mehanske obremenitve [15]. ile so sektorske oblike, razlinih barv, fazni vodniki so rne,
rjave in modre (ali sive), nevtralni pa rumeno/zeleni (ali modri). Zgradba kabla je razvidna
iz slike 4.2. Osnovne znailnosti, konstrukcijski podatki ter tehnini podatki pa so opisani
v tabelah 4.4, 4.5 in 4.6 [4].
Oznako kabla sestavlja skupina rk in tevilk, ki po vrsti oznaujejo konstrukcijo kabla od
sredine kabla (vodnik) navzven (pla) [6].
Oznake kabla [13]:
E energetski kabel;
A vodnik iz aluminija;
Y izolacija iz (PVC);
2Y pla iz (PE);
-J kabel z rumeno-zeleno ilo.
-
7/25/2019 Dimenzioniranje elektrinih vodov
31/50
Univerza v MariboruFakulteta za energetiko
20
Zasnova kabla pa je sledea.
1.
Vodnik: Sektorsko oblikovan aluminijast vodnik preseka 35, 70 , 150 ali 240
mm2.
2. Izolacija: PVC ali XLPE.
3.
Polnitev: EPDM.
4. Pla: PE.
5. Signalna ica.
Slika 4.2 Zgradba zemeljskega kabla [15]
Tabela 4.4 Specifikacija zemeljskega kabla [15]
Tip E-AY2YJ
Standard SIST HD 603
Nazivna napetost 0,6/1 kV
Preizkusna napetost 4 kV
Minimalna temperatura pri vgradnji 5 C
Delovna temperatura od 30 C do 70 C
Maksimalna obratovalna temperatura 70 C
Temperatura kratkega stika 160 C/5s
Barva izolacije HD 308. S2
Ognje odporni test EN 50265-2-1 IEC 60332-1
Maksimalni radij ukrivljanja 12x kabla
Barva plaa rna
Izolacija vodnika je PVC termoplastina umetna snov, katere osnovna surovina je etin in
HCl (klorovodikova kislina). Odporna proti bencinu, bazam, kislinam, olju in vodi. Ni pa
odporna proti vijim temperaturam.Polnilo je material, s katerim se izpolnjuje prostor med
ilami veilnega kabla, da doseemo eleno okroglo obliko prereza, obiajno je to
brizgana elastomerna ali plastomerna masa ali pa naviti termoplastini trakovi. Pla kabla
je iz PE, rne barve, odlikuje se po dobri kemini obstojnosti inodlinih elektroizolacijskih
-
7/25/2019 Dimenzioniranje elektrinih vodov
32/50
Univerza v MariboruFakulteta za energetiko
21
lastnostih. PE gori z modrikastim plamenom, pri gorenju aree kaplja. Ima znailen vonj
po parafinu. Je obstojen v razredenih kislinah, bazah, raztopinah soli; vodi, alkoholih,
oljih in trdi PE tudi v bencinu. Neobstojen v monih oksidacijskih sredstvih [16].
Tabela 4.5 Konstrukcijski podatki zemeljskega kabla [4]
Nazivni
presek kabla
Debelina
izolacije
Debelina
plaa
Celoten
premer kabla
Koliina
aluminija
Neto tea Pakiranje
mm mm mm mm kg/km kg/km m
35 1,2 1,9 26,5 406 805 500
70 1,4 2,1 33,4 812 1418 500
150 1,8 2,4 45,1 1740 2745 500
240 2,2 2,8 55,7 2784 4250 500
Tabela 4.6 Tehnini podatki zemeljskega kabla [4]
tevilo
vodnikov in
presek
Oblika
vodnika
Maksimalna
upornost pri 20
C
Najveja tokovna
obremenitev na zraku
I (zdrni)
Najveja tokovna
obremenitev v zemlji
I (zdrni)
mm2 /km A A
4x35+1,5 SM 0,870 99 1234x70+1,5 SM 0,611 152 179
4x150+1,5 SM 0,215 246 275
4x240+1,5 SM 0,125 338 364
-
7/25/2019 Dimenzioniranje elektrinih vodov
33/50
Univerza v MariboruFakulteta za energetiko
22
5 DIMENZIONIRANJE KABLOVODA ZA NIZKONAPETOSTNI ZUNANJI
PRIKLJUEK
Za pravilno doloevanje novega kablovoda moramo poznati vrsto obremenitve, mo
obremenitve in material vodnikov. Pod pojmom intalirana mo doloenega objekta si
predstavljamo elektrino mo, ki bi nastopila, e bi bili istoasno v objektu prikljueni vsi
elektrini potroniki in bi bili ti potroniki tudi vsi nazivno obremenjeni. Ker v praksitaknega naina obremenitev ne sreujemo, je potrebno za dimenzioniranje novega
napajalnega voda ugotoviti velikost konine moi, ki pa je manja od intalirane moi.
Konino mo pa izraunamo z uporabo faktorja istoasnosti. Za doloanje faktorja
istoasnosti je ve pristopov, predvsem pa je bistveno, za katero vrsto objekta gre.
Obiajno projektanti izbirajo velikost faktorja istoasnosti na osnovi izkuenj oziroma
danih podatkov iz prironikov oziroma druge literature. Nepravilna izbira faktorja
istoasnosti ima lahko velikeposledice, predvsem e je njegova velikost prenizko izbrana.Posledica tega je, da je napajalni kablovod preibko dimenzioniran. Zaradi tega lahko
nastopijo visoki stroki predelave[17].
5.1
NIZKONAPETOSTNI IZVOD
Za priklop novega objekta na elektrino omreje je potrebno zgraditi nov NN izvod, ki
poteka od obstojee TP do nove PMO, ki bo locirana na fasadi novozgrajenega objekta.
Nov kabel tipa: E-AY2Y-J 4x150+1,5 se uvlee v obstojeo in novo zgrajeno kabelsko
kanalizacijo od TP do PMO [18].
-
7/25/2019 Dimenzioniranje elektrinih vodov
34/50
-
7/25/2019 Dimenzioniranje elektrinih vodov
35/50
Univerza v MariboruFakulteta za energetiko
24
5.2.2 Kontrola trajno dovoljenih tokov
Dejanski tok je izraunan po enabi 5.2:
(5.2)
kjer so:
- konini tok objekta;
- nazivna napetost;
- faktor delavnosti.
Izraun koninega toka za objekt:
Trajno dovoljeni tok kabla E-AY2Y-J 4x150+1,5 je razviden iz tabele 4.6 in znaa 275 A
Zdrni tok mora biti veji od koninega toka:
Pogoj za predviden kablovod dri.
5.2.3 Izbira velikosti talilnih vlokov
Za izraun velikosti talilnih vlokov, ki varujejo predvideni izvod v TP uporabimo enabo
5.3 [18]:
(5.3)
kjer je:
- nazivni tok zaitne naprave
-
7/25/2019 Dimenzioniranje elektrinih vodov
36/50
Univerza v MariboruFakulteta za energetiko
25
Izraun velikosti talilnih vlokov:
Izberemo talilni vloek, ki je za stopnjo viji od izrauna, in sicer 160 A.
Kontrola s pogojem:
5.2.4
Kontrola padca napetosti
Kontrolo padca napetosti izvedemo po enabi 3.3, ki velja za trifazni tokokrog.
5.2.5 Kontrola ustreznosti preseka izbranega kabla
Kontrolo ustreznosti preseka izbranega kabla izvedemo po enabi 3.6:
Izbrani kabel je ustrezen.
5.2.6 Kontrola zaite pred preobremenitvijo kabla
Delovna karakteristika naprave, ki iti elektrini vod pred preobremenitvijo mora izpolniti
dva pogoja [18]:
-
7/25/2019 Dimenzioniranje elektrinih vodov
37/50
Univerza v MariboruFakulteta za energetiko
26
1.
2.
kjer so:
Ib - tok, za katerega je tokokrog predviden;
Iz - trajni zdrnitok vodnika ali kabla (tabela);
In - nazivni tok zaitne naprave;
I2 - tok, ki zagotavlja zanesljivo delovanje zaitne naprave.
Za izraun toka, ki zagotavlja zanesljivo delovanje zaitne naprave uporabimo enabo 5.4
[18]:
(5.4)
Faktor velja za zaitno napravo:
1,6za varovalke 16 A in ve.
Za predvideni kablovod:
Pogoja sta izpolnjena.
-
7/25/2019 Dimenzioniranje elektrinih vodov
38/50
Univerza v MariboruFakulteta za energetiko
27
5.2.7 Kontrola pregoretja varovalk
Izraun imedance voda opravimo po enabi 5.5:
(5.5)
Izraun impedance TR opravimo po enabi 5.6:
(5.6)
Izraun skupne kratkostine impedance zanke opravimo po enabi 5.7:
(5.7)
kjer pomeni:
- dolina voda 60 m
- presek faznega vodnika 150 mm2
- presek nevtralnega vodnika 150 mm2
- specifina elektrinaprevodnost 36 S/m
- kratkostina napetost transformatorja 4 %
- nazivna napetost sekundarja transformatorja 420 V
- nazivna navidezna mo transformatorja 630 kVA
- izraunana impedanca voda 0,022
- izraunana impedanca transformatorja 0,011
- celotna impedanca okvarne zanke 0,033
Kratkostino kontrolo okvarne zanke opravimo po enabi 5.8:
(5.8)
kjer sta:
- fazna napetost 230 V
- kratkostini tok okvarne zanke 6,97 kA
-
7/25/2019 Dimenzioniranje elektrinih vodov
39/50
Univerza v MariboruFakulteta za energetiko
28
Pogoj za hiter avtomatski odklop v primeru napake na izvodu je:
Za na primer:
=160 A
Pogoj je izpolnjen.
5.2.8 Zaita kablov pred kratkostinim tokom
Kable prereza nad 10 mm2 kontroliramo e z oziroma na tok kratkega stika (Tehnina
smernica TSG-N-002:2011) po enabi 5.9 [18]:
(5.9)
kjer so:
- koeficient za Al vodnike 74
- kratkostini tok okvarne zanke 6,96 kA
- odklopni as zaitne naprave trajnega kratkega stika 0,1 s
- minimalni presek zaitnega vodnika 29,78 mm2
-
7/25/2019 Dimenzioniranje elektrinih vodov
40/50
Univerza v MariboruFakulteta za energetiko
29
6 PROGRAM ZA POMO PRIPROJEKTIRANJU NIZKONAPETOSTNIH
KABLOVODOV
V podjetju, kjer sem zaposlen, projektanti kot pomo pri projektiranju NN kablovodov
uporabljajo tudi raunalniki program Raznnow, ki so garazvili na Elektrointitutu Milan
Vidmar, natanneje na Oddelku za nartovanje elektroenergetskih sistemov [16].
Program Raznnow je napisan za MS Windows okolje in omogoa v grafinem nainugradnjo, analizo (pretoki moi, napetostni padci, energetske izgube, enopolni kratki stiki)
in ojaevanje nizkonapetostnega omreja.Iz slike 6.1 je razvidna osnovna stran programa
[19].
Program nudi uporabniku [16]:
monost istoasnega analiziranja ve omreij in primerjavo variant; zapis rezultatov v datoteko ter tiskanje rezultatov v tekstovni in grafini obliki;
veanje in manjanje prikazane sheme, velikosti in oblike rk;
enostavno doloitev in spreminjanje parametrov za posamezno omreje;
izbiro prikazanih rezultatov in parametrov omreja;
prikaz baze elementov omreja, dodajanje novih in popravljanje starih vrednosti.
S programom Raznnow lahko analiziramo NN omreja radialne oblike z neomejenimtevilom izvodov,vej in nanje prikljuenih odjemalcev.
Program omogoa naslednje izraune:
izraun obremenjenosti vej in transformatorja;
izraun napetostnih padcev;
izraun (ocena) izgub moi in energije;
-
7/25/2019 Dimenzioniranje elektrinih vodov
41/50
Univerza v MariboruFakulteta za energetiko
30
izraun parametrov enopolnih kratkih stikov;
izbiro primernih varovalk;
indentifikacijo ozkih grl;
ojaevanje omreja (ojaanje vej in transformacije, vstavitev nove TPv omreje);
analizo omreja ob poveani odjemni moi bremen.
Slika 6.1 Osnovni izgled programa Raznnow [16]
6.1 NASTAVITVE PROGRAMA
V programu lahko nastavimo razline moi TR, izbiramo lahko med razlinimi kabli,
nastavimo lahko razline velikosti odjema, praktino lahko v programu nastavimo vse
parametre, ki ponazarjajo NN omreje. Opisi in nastavitve so vidi iz slik 6.2, 6.3, 6.4 in6.5.
Slika 6.2 Prikaz vgrajenega transformatorja, velikost napetosti in obremenitev ter izgub [16]
-
7/25/2019 Dimenzioniranje elektrinih vodov
42/50
Univerza v MariboruFakulteta za energetiko
31
Slika 6.3 Nastavitve parametrov omreja [16]
Slika 6.4 Nastavitev veje [16]
Slika 6.5 Nastavitev podatkov o odjemu [16]
-
7/25/2019 Dimenzioniranje elektrinih vodov
43/50
Univerza v MariboruFakulteta za energetiko
32
6.2 PRIKAZ IZRAUNOVPROGRAMA
Ko pa nek transformator ali kablovod preve obremenimoali povzroimo padec napetosti,
ki ni v dovoljenih mejah, pa se mesto v grafinem prikazu, ki je preobremenjeno ali ima
kak parameter izven dovoljenih meja obarva z rdeo barvo in nas opozori na nepravilnost,
kar pa prikazujejo slike 6.6, 6.7 in 6.8.
Slika 6.6 Prikaz prekoraene obremenitve transformatorja [16]
Slika 6.7 Prikaz prekoraene obremenitve kablovoda [16]
Slika 6.8 Prikaz prevelikega padca napetosti in premajhnega faktorja, ki povzroi pravoasno pregoretje
talilnih vlokov [16]
-
7/25/2019 Dimenzioniranje elektrinih vodov
44/50
Univerza v MariboruFakulteta za energetiko
33
V pogovoru s projektantom v naem podjetju sem izvedel, da se najraje posluuje e
preizkuenih variant, ker je v tem primeru riziko za napake manji. Vedno pa so omreja,
ki se projektirajo nekoliko predimenzionirana in to predvsem z namenom kvalitetnega
obratovanja. Predimenzionirana v smislu vgrajevanje kablov z vejim presekom, tudi e bi
za nek izvod zadostoval kabel preseka 4x35+1,5 mm2, se raje vgradi 4x70+1,5 mm2 in s
tem omogoi nekaj rezervepri tokovnih obremenitvah ter padcih napetosti, izgube omreja
pa ostanejo enake, kar se vidi iz priloenih slik 6.9in 6.10.
Slika 6.9 Primer izvoda z uporabljenim zemeljskim kablom preseka 4x35+1,5 mm2[16]
Slika 6.10 Primer izvoda z uporabljenim zemeljskim kablom preseka 4x70+1,5 mm2[16]
Ko izvod s kablom 4x35+1,5 mm2 nekoliko bolj obremenimo, pa pride do prevelikih
padcev napetosti in premajhnega faktorja pregoretja talilnih vlokov, kljub temu da je
kabel obremenjen le 39 %. V primeru enake obremenitve omreja, vendar s kablom
4x70+1,5 mm2, pa je padec napetosti in vsi ostali parametri v dovoljenih mejah.
Obremenitev kabla pa je 26,7 % , izgube omreja pa so v prvem primeru cca 70 % vije
kot v drugem. Vsi podatki so razvidni iz slik 6.11 in 6.12.
-
7/25/2019 Dimenzioniranje elektrinih vodov
45/50
Univerza v MariboruFakulteta za energetiko
34
Slika 6.11 Primer obremenitve kablovoda 4x35+1,5 mm2s 30 kW odjemne moi [16]
Slika 6.12 Primer obremenitve kablovoda 4x70+1,5 mm2s 30 kW odjemne moi [16]
-
7/25/2019 Dimenzioniranje elektrinih vodov
46/50
Univerza v MariboruFakulteta za energetiko
35
7 PREIZKUS VGRAJENIH NN KABLOVODOV IN OMREJA V
OBRATOVANJU
7.1 MERITVE KABELSKE IZOLACIJE IN PLAA Z ENOSMERNO
NAPETOSTJO
Namen merjenja izolacije energetskih kablov je odkrivanje napak pokodb, ki lahko
nastanejo med transportom, pri polaganju (zaradi dotika s kamni, skale ) ali napane
izdelave kabelskega pribora. Vedno bolj pogosta je praksa merjenja na novo poloenih
kablih oz. pred zaetkom obratovanja[20]. Iz prakse pa vemo, da se najvekrat meritve na
NN kablih izvajajo predvsem takrat, ko se ie okvara.
7.2 MERITVE IMPEDANCE OKVARNE ZANKE IN KAKOVOSTI ELEKTRINE
ENERGIJE
Ko novo omreje obratuje in je obremenjeno se na njem opravijo kontrolne meritve
kakovosti elektrine energije in meritve impedance okvarne zanke, ki nam pokaejo, ali so
bili upotevani ustrezni parametri pri projektiranju. Meritve se opravljajo tudi z namenom
kontrole vgrajenih kablovodov s periodiko vsakih pet let terpo vejih poveavah odjemnih
moi ali ob sumu na neustrezno kakovost elektrine energije.
-
7/25/2019 Dimenzioniranje elektrinih vodov
47/50
Univerza v MariboruFakulteta za energetiko
36
8 SKLEP
V diplomski nalogi smo prili do ugotovitev, kako zelo je pomembno za kvalitetno
obratovanje omreja, kakne karakteristike ima nek kabel, glede na to, kje se bo uporabljal
in kako bo vgrajen. V praksi na alost opaamo vse preve poudarka na ceni nekega
materiala in edalje manj na kvaliteti, kar pa se v elektrodistribuciji kae s pogostimi
okvarami kablovodov, saj prihaja do deformacij izolacije in do neelenih medfaznih alienopolnih kratkih stikov. Glavni problem je uporaba kablov s PVC izolacijo in
izpostavljenost izolacije vremenskim vplivom. Kabli s PVC izolacijo so obutljivi na
vremenske vplive in so vsekakor primerneji za vgradnjo v notranje prostore , na primer
razvode med TP-ji in razdelilnimi ali prikljunimi omaricami. Kabli z XLPE izolacijo pa
so primerneji za vgradnjo ob prehodih iz zemlje na drogove, saj so v tem primeru izolirani
vodniki izpostavljeni vsem vremenskim vplivom, na katere pa je XLPE izolacija odporna.
Ker pa so kabli s PVC izolacijo v primerjavi z XLPE izolacijo ceneji, je posluevanjeprvih v tem primeru veje. V NN distribucijskem omreju, e izpostavimo omreja po
raznih zaselkih ali drugih bivalnih podrojih, kjer prevladuje gospodinjski odjem,
dimenzioniranje na tokovne obremenitve ravno ne predstavljajo teav, saj so kablovodi
redko obremenjeni z ve kot 50% dovoljene obremenitve, veji problem so zaradi dolin
izvodov, padci napetosti in prevelike impedance zank. Na impedance zank sicer lahko
vplivamo z vgradnjo vmesnih varovanj, padcev napetosti pa na koncu dolgih izvodov al
ne moremo korigirati. Obstaja sicer monost dviga napajalne napetosti na transformatorju,
ki pa lahko pri odjemalcih na zaetku izvoda povzroi neeleno prekoraitev zakonsko
predpisani velikosti napetosti.
-
7/25/2019 Dimenzioniranje elektrinih vodov
48/50
Univerza v MariboruFakulteta za energetiko
37
VIRI IN LITERATURA
[1] Dokument Nadzemna _omreja_Konenik.doc
[2]www.impol.si/aluminij/uporaba-aluminija/ [17.6.2014]
[3] www.kabeltrade.si/images/06_oblike_vodnikov.si [17.6.2014]
4Katalog kablov Elka;www.eltima.si [25.6.2014]
5Irf.fe.uni-lj.si_ennei03i.pdf ; prof.dr.Grega Bizjak, u.d.i.e.
[6] EIMV,t.2090,september 2011
7Ravnikar I. Knjiga Elektrine intalacije
[8] Tehnina smernica za distribucijske NN kable 0,6-1kV.pdf
[9] Implentum_246Mehanotronika_osnove_Kokalj.pdf
10Padci napetosti.pdf; Mitja Antoni, Seminar
11Tehnina smernica TSG-N-002:2011; Nizkonapetostne elektrine intalacije
[12] El-energ_sistemi-vodniki (1).pdf
[13] Dokument TS70 VB2-tipizacija NN omreij s SKS.doc
[14] Dokumentacija Elektra Ljubljana d.d.
15Katalog kablov Kapis; www.kapis-cables.com [20.7.2014]
[16] Raunalniki program raznnow
[17] Knjiga Nizkonapetostne elektroenergetske instalacije, Peter unko
[18] www.ilirska-bistrica.si_mma_bin.pdf [25.7.2014]
[19]http://books.google.si/ [25.7.2014]
[20] http://www.elektroservisi.si/meritve-in-diagnostika-energetskih-kablov/ [15.8.2014]
http://www.eltima.si/http://books.google.si/http://books.google.si/http://www.eltima.si/ -
7/25/2019 Dimenzioniranje elektrinih vodov
49/50
Univerza v MariboruFakulteta za energetiko
38
PRILOGE
PRILOGA A: IZJAVA O ISTOVETNOSTI TISKANE IN ELEKTRONSKE VERZIJE
ZAKLJUNEGA DELA IN OBJAVI OSEBNIH PODATKOV DIPLOMANTOV
-
7/25/2019 Dimenzioniranje elektrinih vodov
50/50
Univerza v MariboruFakulteta za energetiko
PRILOGA B : IZJAVA O AVTORSTVU ZAKLJUNEGA DELA