dimensjonering ved kortslutning
Post on 03-Jan-2016
51 Views
Preview:
DESCRIPTION
TRANSCRIPT
Dimensjonering ved kortslutning
Høgskolen i AgderFakultet for Teknologi, Grimstad
Våren 2006Egil Hagen
Termiske påkjenninger ved kortslutning
• De store strømmene som flyter ved kortslutning kan gi temperaturer som skader komponenter
• Produsenten oppgir hvor stor strøm komponenten tåler– Kontinuerlig– Kortvarig (1 sekund)
Termisk grensestrøm
• Termisk grensestrøm er den strøm som varmer opp komponenten til maksimal tillatt driftstemperatur i løpet av en viss tid (It 1sek)
• Komponenten tilføres en energi:
W = R It2 tt
• Om vi antar at under en kortslutning går all varmeproduksjon med til å varme opp komponenten (og ikke omgivelsene) vil:
Wk = R Ik”2 tk
Krav til vern
• For at komponenten ikke skal bli skadet under en kortslutning er det avgjørende at:
Wk ≤ W• For å oppnå dette installerer vi
kortslutningsvern foran komponenten• Utkoblingstiden til vernet (pluss
brytertiden) må innstilles slik at kriteriet er oppfylt
tk = It2 tt / Ik”2
Dimensjonering for jordslutning
• Jordslutning kan være 1 faset, 2 faset eller 3 faset
• 2 faset og 3 faset jordslutning tilsvarer 2 faset og 3 faset kortslutning fordi det da også blir forbindelse mellom fasene
• Jordslutning kan føre til:– Oppvarming og brannfare på jordslutningsstedet– Farlig berøringsspenning på anleggsdeler som
normalt ikke skal være spenningsførende
Nullpunktsjording
• Jordslutningsstrømmene er avhengige av hvordan systemets nullpunkt er jordet– Isolert nullpunkt– Jordet over en resistans/impedans– Jordet over en reaktans (spolejording)– Direkte jordet
• Viktig at vernet kobler bort jordslutningen raskt• Forskriftene krever at jordfeil kobles bort innen
rimelig tid (?)
Isolert nullpunkt
• På de feilfrie fasene øker spenningen mot jord
• Dersom isolasjonen i disse fasene er svekket, kan det føre til at flere faser får jordslutning
• Vanlig på nett opp til 22 kV, også lavspent
• Fører til lave jordslutningsstrømmer
Spolejording
• Jordslutningsstrømmene kan i nett mellom 66 kV og 220 kV reduseres ved at nullpunktet jordes over en spole (Petersenspole)
• Petersenspolen innstilles slik at den kompenserer nettets kapasitans – feilstrømmen kan dermed justeres til null og eventuelle lysbuer slukker
• Spolen er vanligvis regulerbar - For å unngå resonans ved utkobling av nettdeler, drives nettet vanligvis overkompensert
• Kan drive nettet til reserve er etablert eller inntil et bedre tidspunkt for utkobling
Direkte jordet nullpunkt
• En full 1 fase jordslutning vil være som en 1 fase kortslutning
• Vanlig på 300 kV og 400 kV (?)
Kortslutningsstrømmer
• Støtstrøm• Subtransient, transient, stasjonær• Overstrøm• Kortslutning er en forbindelse med ubetydelig
impedans mellom to eller flere faser• Kortslutningsstrømmen er ofte mange ganger
større enn den maksimalt tillatte belastningsstrømmen
• Ledninger og apparater må dimensjoneres for å tåle kortslutningsstrømmen
Beregning av kortslutningsstrøm
• Kortslutningsstrømmen består av en symmetrisk vekselstrøm overlagret en avtakende (transient) likestrøm
• Størrelsen på kortslutningsstrømmen er avhengig av tidspunkt for kortslutningen
• Kortslutningsstrømmen blir størst dersom kortslutningen skjer i spenningens nullgjennomgang
Støtstrøm
• Maksimal kortslutningsstrøm kalles:– Støtstrøm– Maksimal assymetrisk kortslutningsstrøm
• Støtstrømmen er:
is = κ √2 Ik
• Der κ kalles støtfaktoren som maksimalt kan bli κ = 2,0
• Det gir: is = 2,8 Ik
Typiske verdier
• Ved kortslutning på generatorklemmene:
is = 3 Ik
• Ved kortslutning ute i fordelingsnettet kan κ = 1,6 være en god tilnærming
is = 2,5 Ik
Mekaniske påkjenninger ved kortslutning
• Når to parallelle ledere fører strøm, vil det oppstå en kraftvirkning mellom dem
• Denne kraften er proporsjonal med kvadratet av strømstyrken:
F = 2 i2 / D 10-7 l
Sinusformet strøm
• Ved sinusformet strøm vil i være:i = î sin(ωt)
• Da vil F være lik 0 når sin(ωt) er lik 0• F får sin maksimale verdi hver gang
sin(ωt) er 1
• Dermed vil lederne utsettes for en pulserende kraft med frekvens 100 Hz
Dimensjonering
• Alle anleggsdeler må tåle de krefter som oppstår ved en kortslutning
• Det er først og fremst stive anleggsdeler som skinneføringer, samleskinner og deres støtter som blir utsatt for så store krefter at beregning er nødvendig
• Ved egenfrekvens for skinnene nær 100 Hz kommer skinnene i resonans
Mekanisk dimensjonering av samleskinner og isolatorer
• Ta utgangspunkt i en statisk beregning av de kreftene som oppstår under en kortslutning
• Evnt. korrigere for de dynamiske forhold
• Antar fast innspente skinner i isolatorene
• Kraften er jevnt fordelt over skinnelengden
Korreksjonsfaktor k1
• K1 er 1,0 for runde skinner• K1 varierer fra 0,4 til 1,4 avhengig av skinnenes
høyde og bredde, om de er stående eller liggende, og avstanden mellom skinnene
• Høyeste verdi ved brede skinner montert nær hverandre
• Laveste verdi ved høye skinner montert nær hverandre
• Jo større avstand mellom skinnene, desto mindre blir korreksjonen
Resonansfaktor k2
top related