AVDELING FOR TEKNOLOGI. Emne: Elektriske lavspent installasjoner TELE2005-A LØSNINGSFORSLAG ØVING 3

Transkript

1 AVDELING FOR TEKNOLOGI PROGRAM ELEKTRO- OG DATATEKNIKK Emne: Elektriske lavspent installasjoner TELE2005-A LØSNINGSFORSLAG ØVING 3 Mål : Bli kjent med kortslutningsberegninger Gi forståelse for dimensjonering av kabler Faglærer: Ola Furuhaug Utlevert: Side 1 av 10

2 1. Kortslutningsberegning Et bygg forsynes fra et 230V IT-nett. Fra inntaket i bygget går det en kabel PFSP 3x50mm2 AL til en underfordeling, kabellengde: 50m. Fra denne underfordelingen går en PR 3x1,5mm2 til et varmeelement, lengde er 40 m. Denne kursen har jordfeilbryter. Oppgitte data ved inntaket er som følger: Trepolet kortslutningsstrøm Ik3p = 10 ka, cos φ = 0,9 Topolet kortslutningsstrøm Ik2p = 2,5 ka, cos φ = 0,9 Enpolet jordslutningsstrøm Ia = 850 ma Ledertemperatur ved min. kortslutning for begge kablene: 70 C Ledertemperatur ved max kortslutning: 20 C αcu = 0,004K 1 Kabeltype Tverrsnitt [mm2] r [mω/m] x [mω/m] r0 [mω/m] Xo [mω/m] PFSP PR 3x50mm2 AL 3x1,5mm2 CU 0,641 0,079 4,09 0,095 12,1 0, Skisser opp et enlinjeskjema for installasjonen som er beskrevet Figur 1 Enlinjeskjema Inntak 230V IT Fordeling Tilførsel fra Everk W1 PFSP 3x50AL L=50m -W11 3x2,5 PR L=40m Varmeelement Side 2 av 10

3 1.2. Beregn minste kortslutningsstrøm på kursen. Svar: Minste kortslutningsstrøm vil bli topolt kortslutning lengst ute på kursen Beregner impedans i ytre nett: I k2p = c U l 2 Z y Z k = c U l 2 I k2p Z y = c U l 0, = 2 I k2p = 43,7mΩ Z y = 43,7 cosφ + 43,7 sin (cos 1 φ) Z y = 43,7 0,9 + 43,7 cos (cos 1 0,9) Z y = 39,33 + j19,04mω Beregner impedans i PFSP 3x50AL Z k = l(r jx) = 50(0,641 [1 + 0,004(70 20 )] + j0,79) = 38,46 + j3,95mω Z k = 38,46 + j3,95mω Beregner impedans i PFSP 3x1,5CU Z k = l(r jx) = 40(12,1 [1 + 0,004(70 20 )] + j0,106) = 580,8 + j4,24mω Z k = 580,8 + j4,24mω Beregner minste kortslutningsstrøm I k2p = c U l 0, = 2 Z y 2 Z = 0, , , ,8 + j19,04 + j3,95 + j4,24 I k2p = 165,6A Side 3 av 10

4 1.3. Beregn største kortslutningsstrøm på kursen. Beregner impedans i ytre nett: I k3p = c U l Z y = c U l 3 Z k 3 I k3p 1, Z y = = 13,95mΩ Z y = 13,95 cosφ + 13,95 sin (cos 1 φ) Z y = 13,95 0,9 + 13,95 sin(cos 1 0,9) Z y = 12,55 + j6,08mω Beregner impedans i PFSP 3x50AL Z k = l(r jx) = 50(0,641 +j0,79) = 32,05 + j3,95mω Z k = 32,05 + j3,95mω Beregner største kortslutningsstrøm Z y = c U l 3 I k3p I k3p = c U l 1, = 3 Z k 3 Z = 1, , ,05 + j6,08 + j3,95mω = 3,051 I k3p = 3,05kA Side 4 av 10

5 1.4. Hvis denne el.installasjonen ikke hadde hatt jordfeilbryter, hvor stor minste kortslutningsstrøm ville vi da fått i anlegget? Svar: Minste korslutningsstrøm er 2.jordfeil i annen fase i en tenkt identisk kurs. Beregner minste kortslutningsstrøm I k2p = c U l 0, = 2 Z y 2 Z 0, = 2 39, , , ,8 + j19,04 + j3,95 + j4,24 + j4,24 I k2p = 88,1A Tenkt identisk kurs Dette er en veldig lav kortslutningsstrøm. Det kan bli problematisk å finne vern som garanterer utkobling før kabelen blir skadelig oppvarmet. Sannsynligvis må man dimensjonere opp kabelen for å sikre utkobling vad kortslutning. Side 5 av 10

6 2. Kabeldimensjonering Finn høyeste tillatte strømføringsevne for tilfellene under. Bruk NEK 400:2014 (Noter hvilke tabeller og korreksjonsfaktorer som blir brukt) PFSP (PVC-isolasjon) 3 x 6 mm2 Cu på vegg PFSP 3 x 4 mm2 Cu i åpen kanal PFSP 4 x 95 mm2 Al i jord. Omgivelsestemperaturen antas å bli 15 C PFSP 4 x 95 mm2 Cu i jord. Betingelser som over stk. kabler PFSP 3 x 10 mm2 Cu når kablene er lagt inntil hverandre på horisontal perforert kabelbro. Omgivelsestemperatur antas å bli 40 C Som over, bare at omgivelsestemperatur antas å bli 50 C PFSP 3 x 16 mm2 Cu i jord til bygning, gjennom 20 cm mur til åpen forlegning PFSP 3 x 50 mm2 Al enleder kabel i lukket kanal i jord PFSP 3 x 4 mm2 Cu på vegg. En del av kabelføringen (2 m) går gjennom et rom med romtemperatur på 45 C PFSP 3 x 6 mm2 Cu på vegg. En del av kabelføringen går gjennom et kjølerom med temperatur på +5 C x 1,5 mm2 PN (PVC-isolasjon) i rør i isolert vegg. Side 6 av 10

7 Svar: Oppgave 2.1 PFSP (PVC-isolasjon) 3 x 6 mm2 Cu på vegg 2.2 PFSP 3 x 4 mm2 Cu i åpen kanal. 2.3 PFSP 4 x 95 mm2 Al i jord. T=15 C. 2.4 PFSP 4 x 95 mm2 Cu i jord. Betingelser som over stk. kabler PFSP 3 x 10 mm2 Cu. Lagt sammen på horisontal perforert kabelbro. T=40 C. 2.6 Som over, bare at omgivelsestemperatur antas å bli 50 C. 2.7 PFSP 3 x 16 mm2 Cu i jord til bygning, gjennom 20 cm mur til åpen forlegning. 2.8 PFSP 3 x 50 mm2 Al enleder kabel i lukket kanal i jord. 2.9 PFSP 3 x 4 mm2 Cu på vegg. T= 45 C PFSP 3 x 6 mm2 Cu på vegg. En del av kabelføringen går gjennom et kjølerom med temperatur på +5 C x 1,5 mm2 PN (PVCisolasjon) i rør i isolert vegg. Forlegningmetode (Finnes i tabell 52A-2) C B1 Korr.faktor D2 Tabell 52B-15 / 1,05 D2 Tabell 52B-15 / 1,05 E Tabell 52B-17 / 0,73 Tabell 52B-14 / 0,87 E Tabell 52B-17 / 0,73 B2 (52A-2: Inst.met.40) B2 har lavere Iz enn C og D2 D1 (52A-2: Inst.met.70) Tabell 52B-14 / 0,71 C Tabell 52B-14 / 0,79 C Strømføringsevne, Iz Tabell 52B-4 / 41A Tabell 52B-4 / 28A Tabell 52B-4 / 148 A 1,05 = 155,4 A Tabell 52B-4 / 193 A 1,05 = 202,6 A Tabell 52B-10/ 0,73 0,87=38,1A 60 A Tabell 52B-10/ 60 A 0,73 0,71=31,1A Tabell 52B-4 / 62 A Tabell 52B-4 / 91A Tabell 52B-4 32 A 0,79 = 25,2 A Tabell 52B-4 / 41A A1 Tabell 52B-2 / 14,5A Side 7 av 10

8 3. Kabeldimensjonering En trefasemotor skal tilkobles et TN-S-nett 230/400V ved hjelp av en kabel type PFSP (PVC) med CU ledere. En anleggsbefaring gir følgende informasjon: Kabelen skal forlegges på perforert kabelbro sammen med to andre kabler. Kabelføringen går i et rom med romtemperatur 15 C, men en del av den (ca.2 m) går gjennom et rom med romtemperatur på 40 C. Motoren har følgende data: UN = 400 V Pavg = 6 kw η = 93 % cos φ = 0, Bestem nødvendig kabeltverrsnitt? Svar: Finner motorens merkestrøm: P avg 6000 η I b = 3 U n cos φ = η0, ,80 = 11,64A Forlegningmåte: F (Tabell 52A-2) Installasjonsmetode 31 refernase installasjonemetode E eller F. (E for enlederkabler og F for flerlederkabler. I dette tilfellet blir det derfor F Korreksjonsfaktor for parallellføring 0,82 (Tabell 52B-17) Korreksjonsfaktor for temperatur 0,87 (Tabell 52A-14) Så lenge minst 1m av kabelen føres i omgivelser med 40grader må kabelen dimensjoneres fra 40grader Finner minimum strømføringsevne ut fra belastningsstrøm og korrfaktorer: I b I z min = 0,82 0,87 = 11,64 0,82 0,87 = 16,31A Finner aktuelle tverrsnitt i tabell 52B-10 PFSP 3x1,5 : Iz=18,5A PFSP 3x2,5 : Iz=25A Forutsatt at man kan finne et vern som oppfyller kravene i NEK for 3x1,5mm2 er denne kabelen stor nok. Å bruke 3x2,5mm2 er også et godt alternativ. Side 8 av 10

9 4. Kabeldimensjonering Kortslutning og termisk påkjenning På enden av en PVC-isolert CU kabel måles en kortslutningsstrøm, Ik = 4kA. Utløsetid for kortslutningsvernet er 70 ms. Temperaturen før kortslutningen er 70 C 4.1. Hva blir minste tverrsnittet om en følger NEK 400: ? Svar: Finner minimum tverrsnitt med formel fra NEK t = k2 S 2 S = t I2 I 2 k 2 = 0, = 9,2mm 2 K S I :Tillatt strømtetthet i 1sek. finnes i tabell 43A :Tverrsnitt i mm2 :kortslutningsstrøm i A Minste kabeltverrsnitt bli 10mm2 CU for denne kabelen. Side 9 av 10

10 Vedlegg I k3p = c U l 3 Z k I k2p = c U l 2 Z k R Θ = R 20 [1 + 0,004(Θ 20 )] Tabell 1 Spenningsfaktor "c" Maksimal strøm Minimal strøm V 1,05 0,95 Side 10 av 10