jan Špetlík [email protected] -v p ředmětu emailu ... · (iec 865-1 / Čsn en 60865-1) pro...
TRANSCRIPT
ElektrárnyA1M15ENY
přednáška č. 4Jan Špetlík
[email protected] - v předmětu emailu „ENY”
Katedra elektroenergetiky, Fakulta elektrotechniky ČVUT, Technická 2, 166 27 Praha 6
Výpočty parametrů:
2 2 2 3 2 2 2
2 2
3. .1 10 3.1,529 .185 127,5. . 2,3 2 3. 2 3.185
k k ks r
k
U I PX X
I− −′≅ = = = Ω
( )
( )
2
22
2
22
..
1,064 ..100. 1,0642,3 2,3 0,178
r
SM rs r s
R UMs RX X R
sU
ss
π
′= =
Ω ′⎛ ⎞′+ + +⎜ ⎟⎝ ⎠
= =⎛ ⎞+ + +⎜ ⎟⎝ ⎠
20 200
234,5 234,5 80. . 0,178 234,5 234,5 20s s sR R Rϑ
ϑ+ +
= = = Ω+ +
32 2
127,5 .10 0,178 1,064 3. 3.185
kr s
k
PR RI
′ = − = − = Ω
3 2
23,386.10 .
1,0645,308 0,178
UMs
s
−
=⎛ ⎞+ +⎜ ⎟⎝ ⎠
Zkratové poměry ve VSZkratové proudy se počítají dle normy ČSN EN 60 909-0 nebo podle PNE 33 3042Silové účinky zkratových proudů se počítají dle normy ČSN EN 60 909-1 nebo podle PNE 33 3041
Terminologie:
Trojfázový rázový symetrický zkratový proud
Jednofázový rázový symetrický zkratový proud
Trojfázový přechodný zkratový proud
Trojfázový ustálený zkratový proud
Nárazový proud
Ekvivalentní oteplovací proud
3kI ′′
1kI ′′
keI
3kI ′
3kI
pi
Druhy zkratových proudů
32. kI ′′
pi 32. kI ′32. kI
2
0
1 .kt
kek
I i dtt
= ∫
Druhy zkratových proudůVýpočet nárazového zkratového proudu dle normy ČSN EN 60 909-0:
Tabulka pro součinitel z již zrušené ČSN 33 3020:. 2.p ki Iκ ′′= 3. /1,02 0,98. R Xeκ −= +
κ
Druhy zkratových proudůVýpočet ekvivalentního oteplovacího proudu dle normy ČSN EN 60 909-0:
Součinitel pro tepelné účinky ss. složky m a stř. složky n se odečtou zgrafů v normě ČSN EN 60 909-0Tabulka pro součinitel z již zrušené ČSN 33 3020:
.ke e kI k I ′′= ek m n= +
ek
Druhy zkratových proudů
Tepelné účinkySprávné dimenzování průřezu:
.ke kI tS
Kϑ
≥( ) 20
20 1
20 ..lnF V F K
F
cKϑ
ϑ ϑ ϑρ ϑ ϑ+ +
=+
Pozor! Průřez musí dále vyhovět i na úbytek napětí, provozní proudy popř.hospodárnosti
Uzemnění a dotykové napětíSe zkratovým proudem souvisí i správné dimenzování uzemnění:
a) Tyčový zemnič
I. Výpočet odporu uzemnění:
4..ln2. .
EE
LRL d
ρπ
=
b) Kruhový zemnič
2
2. ..ln.E
EDR
D dρ ππ
=
Uzemnění a dotykové napětíc) Mřížová síť
2. 4E E
ERD A
ρ ρ π= =
Dle platné ČSN 33 3201:
( )1 1 1 1. .4 4 2 . .
E E ERA L A N N lπ πρ ρ
⎡ ⎤⎡ ⎤ ⎢ ⎥= + ≅ +⎢ ⎥ ⎢ ⎥+ Δ⎣ ⎦ ⎣ ⎦
Dříve používaný vzorec (ČSN 33 2050) a používaný std. IEEE(Laurent-Niemahnův vztah):
Přesnější vztah:
1 1 1 0,165. . 2.. ln 1 1,128.4 2. . 2. 2.E E
FeZn
l hRA N l S Aπ πρ
π
⎡ ⎤⎛ ⎞Δ ⎛ ⎞= + −⎢ ⎥⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎜ ⎟Δ ⎝ ⎠⎢ ⎥⎝ ⎠⎣ ⎦
(Dwightův vztah)
Uzemnění a dotykové napětíd) Kombinace mřížová síť + tyč
Dle PNE 33 0000-4:
2
1 2
1 1..1 0,9EE
E E
R nR R
η=+
Uzemnění a dotykové napětíII. Proudová zatížitelnost uzemňovacího přívodu a zemničea) Pro poruchy kratší než 5 s
min
1
.ln
ke k
K F
F
I tSK ϑ ϑ
ϑ ϑ
=++
Materiál β K
Al 228 148
Cu 234,5 226
Fe 202 78
Pozn. Podle ČSN 33 2201 se poč. teplota volí 20°C a konečná 300°CZatížitelnost pásků FeZn pro a konečnou teplotu 300°C:
Uzemnění a dotykové napětíb) Pro poruchy delší než 5 s- Odečítá se z tabulek ČSN 33 3201, příl. CTrvalé zatížení FeZn pásků pro konečnou teplotu 300°C
Přepočítání trvalého zatížení pro jinou konečnou teplotu
Uzemnění a dotykové napětíIII. Dotykové napětí a napětí na uzemnění
Napětí na uzemnění UE je napětí mezi daným bodem a referenční zemív místě zkratu a při hodnotě zkratového proudu.
kde IE je zemní proudSíť TT s nízkohmovým uzemněním uzluSíť IT s uzemněním přes tlumivkuSíť IT(r) s uzemněním přes odpor
r je redukční činitel respektující odvedení části zkratového proudu neboproudu zemního spojení zemními lany nebo přes stínění kabelů
.E E EU R I=
1.E kI r I ′′=
Re.E sI r I=
2 2Re.E s LI r I I= +
Czbytkový proud zemního spojení, nejvýše 10% I
Uzemnění a dotykové napětíDotykové napětí UTp je napětí mezi vodivými částmi, kterých se člověknebo zvíře dotýká. Velikost skutečného dotykového napětí můževýznamně ovlivnit impedance těla člověka nebo zvířete při elektrickémdotyku s těmito vodivými částmi
2.E TpU U≤
Provozovna s napětím nad 1 kV AC:
4.E TpU U≤Není-li splněno:
+ je třeba zrealizovat zvláštníOpatření podle ČSN 333201,příl M (asfaltový pás, ekvipotenciální práh atd.)
Je zapotřebí dodržet dostatečnou vzdálenost uzemnění provozovny oduzemnění jiných objektů napájených z veřej. sítě (min. 20 m)!
Silové účinky – tuhé vodiče
203 3
3. . .2. 2m p
m
lF id
μπ
=
Síla na střední vodič:
účinná vzdálenost
mddk
=
Pro vodiče obdélníkového průřezu:(IEC 865-1 / ČSN EN 60865-1)
Pro dimenzování musí býtdodrženo:a) ohybové napětí vodičeb) ohybové síly na podpěrku
Silové účinky – tuhé vodičea) Ohybové napětí vodiče:
2.S
I r dS= ∫Moment setrvačnosti:
3.. . .8.
o mm r
M F lV VZ Zσσ β= =
Modul ohybu v průřezu:
2b
IZ = Pro obdélníkový vodič:
Pro kruhový vodič:
3.12a bI =
4
4I rπ=
Pro trubkový vodič:
( )4 41 24
I r rπ= −
βKoeficient respektující uchycení podpěrky:rVdtto při neúspěšném OZ:
Poměr mezi dyn. a stat. namáháním vodiče: Vσ
Musí být splněno:
0,2.m qσ σ<
Mez průtažnosti vodiče:
0,2 120 180 MPaAlMgSiσ = − 0,2 80 MPaCuσ =q - koeficient respektující tvar průřezu.
Udává, při jakém dojde k prodloužení o 0,2%σ
Silové účinky – tuhé vodičeSoučinitel q
Silové účinky – tuhé vodičeJe-li vodičů na fázi více, pak se připočítají ještě síly těchto vodičů vzájemně:
.. . .8.
s ss r
F lV VZσσ β= tot m sσ σ σ= +
Musí být splněno:
0,2.tot qσ σ<
230 . .
2.p s
sms
i lFn d
μπ
⎛ ⎞= ⎜ ⎟
⎝ ⎠
Silové účinky – tuhé vodičeb) Ohybové síly na podpěrku
Síla působící na podpěrku:
3. . .D F r mF V V Fα=
αKoeficient respektující vetknutí podpěrky:rVdtto při neúspěšném OZ:
Poměr mezi dyn. a stat. silou na vodič: FV0,20,8.
min 1; ;max 2,7Ftot
Vσ
σ=
Musí být splněno:
0,8. .D dHF F P
H T< =
+
Kde P je mechanickápevnost podpěrky
Silové účinky – tuhé vodičeSoučinitele :, ,F rV V Vσ
Pozn.:Pro přesnější výpočty se tytosoučinitele určí z vlastníhokmitočtu hlavního vodiče:
2
..cE If
l mγ
=′
γEm′
Součinitel (plasticita vodiče)
Modul pružnosti
Hmotnost na jednotku délky
Pozn.: Vodič se prakticky chová stejně,je-li vlastní rezonance za 10xf sítě.Nejhorší výsledky dává cca 1-2xf sítěl mezi podpěrkami se musí volit tak,aby se vodič nedostal do oblasti rezonance
Silové účinky – tuhé vodičeSoučinitele :
0,50,5
A
B
αα
==
0,6250,375
A
B
αα
==
0,50,5
A
B
αα
==
0,3751, 25
A
B
αα
==
0, 41,1
A
B
αα
==
1β =
0,73β =
0,5β =
0,73β =
0,73β =
1,57γ =
2, 45γ =
3,56γ =
2, 45γ =
3,56γ =
, ,α β γ
Silové účinky - lanaSilové účinky na volně zavěšené vodiče:
Vychází se ze síly na jednotku délky:2
0 3/
3. . .2. 4
k cl
m
I lFd l
μπ
′′=
Kontroluje se:
- Tahová síla/napětí při zkratu- Tahová síla/napětí po zkratu- Minimální vzdušná vzdálenost při rozkmitu vodičů- Maximální horizontální výchylka (průhyb)- Kontrakce svazku u svazkových vodičů
tF
Podrobnější výpočet dále viz. IEC 865-1
fFmina
hb
Glosa k 4. přednášceVolba sklonu vodiče:Příklad:Vodiče trojfázového systému 10,5 kV jsou tvořeny pasovými vodiči Al 63x10 mm (jeden na fázi), rozpětí mezi podpěrkami je 1m a fázovározteč je 0,5m. Rozhodněte, kterou podpěrku zvolíte a zda vodičmechanicky vyhoví jestliže budou pasy umístěny:1) Naležato2) NastojatoNamontovaná svorka přidá v obou případech k těžišti pasu 2 cm
3 25 kAkI ′′ = 1,7κ =
0,5 mmd =
Uvažujte pro jednoduchost:
Počet podpěrek: 5
0,2 120 MPaσ =
(pouze trojpólový zkrat bez OZ)
Glosa k 4. přednášceNa výběr jsou podpěrky:
Přeskokovérázové
napětí [kV]Povrchovádráha [mm]
Pevnost v ohybu [kN]
Výška H[mm]
Průměr D [mm]
1. 75 174 5 130 60
2. 75 187 10 130 72
3. 75 195 16 130 90