LØSNINGSFORSLAG AVDELING FOR TEKNOLOGI PROGRAM ELEKTRO- OG DATATEKNIKK. Emne: Elektriske lavspent installasjoner TELE2005-A

Transkript

1 AVDELING FOR TEKNOLOGI PROGRAM ELEKTRO- OG DATATEKNIKK Emne: Elektriske lavspent installasjoner TELE2005-A FOR Mål : Bli kjent med hvordan overharmoniske strømmer kan påvirke kabeldimensjoneringen Bli kjent med bruk av ulike typer overstrømsvern Faglærer: Ola Furuhaug Utlevert: Side 1 av 9

2 1. Kabeldimensjonering ved overharmoniske strømmer Tilførsel fra Everk HF 230/400V TN-S W1 - PFSP 4x? GF 1 -W11 2x1,5 PN i rør Enfase stikkontakter i kontorlokale Fordeling GF 1 er en underfordeling som forsyner et kontorlokale. Dimensjonerende strøm for kabel W1 er 22A. Det er beregnet at andelen 3.harmonisk strøm er 50% av fasestrømmen. Kabel W1 skal være en PFSP, og denne legges fram til GF1 på ei perforert kabelbru sammen med 4 andre kraftkabler Hva menes med ulineære laster? Ulineære laster trekker strømmer som ikke er sinusformet, selv om påtrykt spenning er sinusformet. Eksempel er: Kraftelektronikk Datamaskiner, kopimaskiner, skrivere UPS Frekvensomformere Enkelte belysningsanlegg 1.2. Dimensjoner kabel W1 i samsvar med kravene i NEK 400:14. Referer i besvarelsen til hvilke tabeller du bruker i NEK 400. Siden andelen 3.harmoniske strøm er 50% skal kabelen dimensjoneres ut fra strømmen i N-leder. Dette ihht tabellen 52D-1 under. Side 2 av 9

3 I n 3.harm = 3 I n fase = 3 I fase 50% = ,50 = 33A Forlegningsmåte 31 gir referanseinstallasjonsmetode E (Tabell 52A-2) Strømføringsevne for forlegningemetode E finnes i tabell 52B-10 Korreksjonsfaktorer for parallellføring av 5 kabler er 0,76. (Tabell 52B-20) Finner minimum kabeltverrsnitt: I z min = I b = 33 k 0,76 = 43,42A Finner kabel med strømføringsevne over 43,4A i tabell 52B-10 6mm 2 kabel kan føre 43A 10mm 2 kabel kan føre 60A Etter NEK 400 må man i dette tilfellet legge PFSP 4x10. Alternativt kan man vurdere å forlegge kabelen sammen med færre kabler for å få annen korreksjonsfaktor. Man kan også sjekke det er realistisk å legge til grunn at andelen 3.harmonisk er så høy som 50% Kursene ut fra GF 1 kables med 2x1,5 mm2 PN i rør frem til stikkontaktene i hvert kontor, (-W11). Hvordan vil overharmoniske strømmer påvirke dimensjoneringen av disse kablene? Overharmoniske strømmer vil ikke påvirke dimensjoneringen av 2 leder kabler Side 3 av 9

4 1.4. Hva er årsaken til at strømmen i nøytralleder i enkelte tilfeller kan overstige strømmen i faselederne? 3.harmoniske strøm i de ulike faselederne vil ligge i fase og dermed summere seg i N-lederen, se figuren under. + + = Side 4 av 9

5 2. Overstrømsvern Strømførende ledere skal være beskyttet av vern som automatisk gir utkobling i tilfelle overbelastning og kortslutning Hva menes med overstrøm? Overstrøm: Enhver strøm som overstiger de nominelle verdier (merkeverdier), alt fra overbelastning til kortslutning Hva menes med overbelastningsstrøm? Overbelastningsstrøm: En strøm som overstiger verdien ved normal drift pga. overbelastning Hva menes med kortslutningsstrøm? Kortslutningsstrøm: Overstrøm som følge av feil med ubetydelig impedans mellom punkter som i normal drift har ulike potensialer. Kortslutningsstrøm er strømmen som flyter på kortslutningsstedet i kortslutningsperioden. Aktuelle vern mot overstrøm er smeltesikringer effektbrytere og automatsikringer, alle med sine spesielle egenskaper Hva menes med smeltesikringer? Smeltesikringer er kompakte bryteenheter, høyt teknisk utviklet, som kan bryte den høyeste kortslutningsstrømmen som er sannsynlig uten å oppta mye plass. Smeltetiden avhenger av strømstyrken, jo større strøm, jo kortere smeltetid Hva forteller utløse karakteristikkene (strøm-tid) oss? Utløse karakteristikken for smeltesikringer er en kurve som viser forholdet mellom strøm og tid før utløsning. Den forteller hvor lang tid de enkelte vern trenger for å løse ut ved forskjellige verdier av overstrømmer Hva menes med gjennomsluppet energi og hvordan finner du denne for smeltesikringer? Med gjennomsluppet energi menes energimengden sikringer slipper igjennom fra et kortslutningsøyeblikket til strømmen er brutt. ( I 2 t verdi, der I er kortslutningsstrømmen og t er tiden fra kortslutning til strømmen brytes) Det skilles mellom; I 2 t bryte verdi (total) og I 2 t smelte verdi (pre-arc) 2.7. Hva menes med strømbegrensende sikringer, og hvilke fordeler oppnår man ved å bruke slike? En sikring som begrenser gjennomsluppet peakstrøm til en vesentlig lavere verdi enn maksimalverdien av den forventede strømmen uten at sikringen var tilstede. Fordelen er at både varmeutvikling og mekaniske krefter ved en kortslutning reduseres drastisk i forhold til om man bruker overstrømsvern som ikke er strømbegrensende. Man oppnår også veldig kort brytetid ved kortslutning. Side 5 av 9

6 2.8. Hva menes med automatsikring? Automatsikringer er et vern som består av to utløse elementer. 1. Termisk element, gjerne bimetall, som kobler ut automatsikringen avhengig av strøm og tid før den tillatte temperatur i ledningene overskrids. 2. Kortslutningsutløser, også kalt elektromagnetisk momentanutløser. Denne består av en magnetspole over et utløseanker som gir momentan utkobling (4 til 10 ms ved en definert verdi). Sammenlignet med smeltesikringer for samme merkestrøm, tillater automatsikringer bedre utnyttelse av ledningstverrsnittet i overstrømsområdet, uten at det oppstår skadelig oppvarming Hva menes med begrepene Merkestrøm, In Merkestrøm In : Vernets påstemplede verdi (nominell strøm), indikerer til hvilken maksimal belastningsstrøm vernet kan brukes Prøvestrøm I1 Laveste prøvestrøm I1 er en fastsatt prøvestrøm der en automatsikring ikke skal løse ut i løpet av fastsatt tid (normalt en time) Prøvestrøm I2 Høyeste prøvestrøm I2 er en fastsatt prøvestrøm der en automatsikring skal løse ut i løpet av fastsatt tid (normalt en time). Side 6 av 9

7 3. Selektivitet 3.1. Hva menes med selektivt vern? Med selektivt vern forstår en at bare det vernet som ligger nærmest feilstedet, skal løse ut ved feil Hvorfor ønsker en selektivt vern? En ønsker selektivt vern i en installasjon for å unngå at viktige deler av installasjonen skal falle ut unødvendig, dvs. at mest mulig av det friske nettet fortsatt skal være i funksjon. Selektivitet må vurderes ved: - overbelastning - kortslutning For å oppnå effektiv selektivitet må en derfor analysere vernenes utløse karakteristikker både i belastningsområdet og i kortslutningsområdet. I enkelte tilfeller kan det være vanskelig å garantere selektivitet ved kortslutning, man må da vurdere om det er nødvendig å sette krav om selektivitet i absolutt alle tilfeller 3.3. Forklar hvordan en får selektivitet, både ved overbelastning og ved kortslutning med følgende kombinasjoner: Smeltesikring foran smeltesikring Selektivitet oppnås Ved overbelastning har man selektivitet hvis tid-strømkurvene må ikke berører hverandre. Ved kortslutning har man selektivitet hvis gjennomsluppet bryteenergi på etterkoblet sikring ikke overstiger gjennomsluppet smelteenergi på foran koblet sikring Automatsikring foran automatsikring Selektivitet oppnås; Ved overbelastning Hvis tid-strømkurvene (utløsekurvene) ikke berører hverandre i termisk område Ved kortslutning Alt 1: Selektivitet oppnås for kortslutningsstrømmer som er mindre enn den kortslutningsstrømmen som er tilstrekkelig for elektromagnetisk utkobling av den forankoblede sikringen. Alt.2 For kortslutningsstrømmer som er så store at begge vernene vil gi elektromagnetisk utkobling er selektiviteten normalt ikke sikret. Man kan da eventuelt tidsforsinke elektromagnetisk utløsning på forankoblet automatsikring Side 7 av 9

8 Smeltesikring foran automatsikring Selektivitet oppnås Ved overbelastning: Hvis smeltekurven for den forankoblede smeltesikringen er større enn automatsikringens høyeste prøvestrøm, se figur 5. Smeltekurven må ikke berøre kurven for automatsikringens høyeste prøvestrøm. Ved kortslutning: Automatsikringer i strømbegrensningsklasse 2 og 3 begrenser kortslutningsstrømmen vesentlig. Når den energien som slipper gjennom automatsikringen ved kortslutning er større enn den energien som skal til for å smelte smeltesikringen, er selektivitetsgrensen overskredet Automatsikring foran smeltesikring Selektivitet oppnås: Ved overbelastning: Hvis tid-strømkurvene (utløsekurvene) må ikke berører hverandre i termisk område Ved kortslutning: Alt.1 Hvis utløsetiden for eff.br tidsforsinkes til 100ms mer enn utløsetid for sikring. Alt.2 Hvis sikring begrenser gjennomsluppet strømpeak til under eff.br momentanområde, I4. Side 8 av 9

9 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 9 av 9