Optimal belastning av kabel. REN AS Kåre Espeland

Transkript

1 Optimal belastning av kabel REN AS Kåre Espeland

2 Om prosjektet Innovasjonsprosjekt for næringslivet støttet av Norges forskningsråd Fire års varighet REN er prosjekteier 18 partnere; netteiere og industri 2

3 NEN Det meste av distribusjonsnett i Norge blir i dag dimensjonert etter NEN NEK norm fra Belastningstabeller. Forenkling av IEC 287 (1969) Ser ut til å fungere greit for enkle kabelforlegninger. REN anbefalingene for dimisjonering bygger på NEN REN blad: 8041 Distribusjonsnett Tekniske verdier 9115 LS Nett Dimensjonering av ledning og valg av overstrømsvern 9118 HS Nett - Dimensjonering 3

4 NEN NEK 400 PEX 3*240 AL forlagt i jord NEN I th = 435 A NEK 400 I th = 290 A Hvem har rett? Begge! 4

5 Forutsetninger for belastningsdata NEN NEK 400 Korreksjon Lufttemperatur 25 0 C 30 0,95 Jordtemperatur 15 0 C 20 0 C 0,96 Jordens termiske resistivitet C*cm/w 2.5 K m/w (250 0 C*cm/W) 0,73 Forlegningsdybde 0,7 m 0,7 m 1 Ledertemperatur PEX isolasjon 90 C PEX isolasjon 90 C Forlegningsmåte Dirkete Direkte 1 435*0,95*0,96*0,73=290 Ved flat forlegning er det forutsatt minimum en kablediameter avstand mellom kablene eller maks 70 mm. For enlederkabler med kappe/skjerm er verdiene for lukket kappe skjerm gjengitt. 5 1

6 Sand Hva får man når man spesifiserer kabelsandsand? Hvordan spesifiserer man? Vil samme spesifikasjon gi samme termiske egenskaper over hele landet? Kan man måle dette? Hvilke målemetoder finnes? Hva om man spesifiserer stedlige masser? Hvilke egenskaper får man? Sparer mye transport! 6

7 Gjenfyllingssonen. 7

8 Gjenfyllingssonen. 8

9 Gjenfyllingssonen. 9

10 Hva om det ser slik ut? Veikryssing 10

11 Hva ønsker vi å oppnå? Verktøy til prosjektering Forenkler i forhold til NEN tabeller. Mer fleksibelt. Flere tilfeller og kombinasjoner. «Kompliserte forlegninger» Masser: Spesifisere masser som skal anvendes. Se på hvordan måle bedømme masser. Mekaniske egenskaper for masser. Stabilitet Hvordan blir kabelen påvirket. 11

12 Verktøy til prosjektering av kabel COMSOL Server 12

13 COMSOL 13

14 Eksempel Overdekning cm Strøm A Overflate temperatur o C Masse i ledningssonen mk/w Masse i gjenfyllingssonen mk/w Temperatur leder o C (NEK 400 2,5) 2(NEK 400 2,5) 87 14

15 Eksempel 6 stk.12 kv 240 Al kabler i en veikryssing. Må ligge på 1 meter 16/32 masser i gjenfyllingssonen Ca 180 A NEN A 12 kv 240 Al 6 stk 435*0,6= 273A Dybde 0,98*262=256 Masse 0,77*256=206 15

16 Eksempel Samme kabelen i rør: NEN A 12 kv 240 Al 6 stk 435*0,6= 273A Dybde 0,98*262=256 Masse 0,77*256=206 Rør ca 0,8 * 206= 165 A Ca 170 A Rørberegningene er foreløpige 16

17 Masser i kabelgrøfter Finnes ingen praktisk metodikk for å bestemme termisk ledningsevne i massene kabelen legges: Utvikle feltmetode for å måle relevante parametere for gjenfyllingsmasser 17

18 18 Termiske egenskaper Omfyllingsmasse = sand + vann + luft Ønsker mest mulig sand Ønsker å fylle opp hulrom med vann Kornfordeling påvirker mengden hulrom. Ønsker en optimal fordeling av kornstørrelser (Siktekurve følger Fullers fordeling) Naturlige masser Knuste masser Fullers fordeling (teoretisk optimal) Material Termisk ledningsevne Termisk motstand Mineral 1,5-5 K/m.W 0,2-0,7 m.w/k Vann 0,6 K/m.W 1,7 m.w/k Luft 0,026 K/m.W 38 m.w/k

19 Termiske egenskaper k [K/m.W] 1,8 1,6 1,4 1,2 1 0,8 0,6 Tetthet Termisk ledningsevne Vann: 220 kg/m kg/m 3 Godt komprimert Vann: 225 kg/m kg/m 3 Løst komprimert 0,4 0,2 Fukt Fuktinnhold [Vekt %] 19

20 Estimering av termisk ledningsevne Innført krav om CE-merking av bygningsmaterialer Laboratorieprøve: Egenvekt til massen (tetthet tørr prøve) Siktekurve To parametere av betydning i modell for k: Fuktinnhold Må gjøre vurdering ut fra forlegning, geografi og klima Tetthet (komprimering) Kan forholdsvis enkelt måles i felt Målinger fra case og lab skal etterprøve generell modell for relevante masser 20

21 21 Verifisering gjennom Case Case er sentralt i prosjektet Realistiske målinger på realistiske kabelføringer Målinger over tid gir god statistikk og info om langtidsegenskaper Benyttes til å verifisere modellering og beregninger SINTEF, Trondheim LYSE, Sandnes Case 1: Lyse Elnett, Sandnes Case 2: Fullskala modell, Trondheim