Gatubelysningsanläggningar - utformning, dokumentationsteknik och nätberäkningar

Transkript

1 EXAMENSARBETE 2003:E018 Avdelningen för elektroteknik vid Institutionen för teknik Gatubelysningsanläggningar - utformning, dokumentationsteknik och nätberäkningar Carina Bengtsson

2 EXAMENSARBETE Gatubelysningsanläggningar - utformning, dokumentationsteknik och nätberäkningar Carina Bengtsson Sammanfattning Olika befintliga modeller för dokumentation av gatubelysningsanläggningar från Fortum Services lokalkontor i Stockholm, Kungsbacka, Varekil och Strömstad presenteras. Det har framkommit att programmet Microsoft Excel är det som oftast används inom företaget. Fördelar med Excel är att det är allmänt förekommande, lätt att arbeta i och billigt. Exempel på ny dokumentationsteknik presenteras i form av Mirakelbolagets dokumentationssystem Candela och ett annat som heter Topcon, där båda bygger på information kopplad till kartor. En arbetsmetod för att säkerställa inmatningsdata för beräkningar presenteras, vilken även kan komma till användning vid felsökning eller dokumentation av en befintlig belysningsanläggning. Två gatubelysningsområden, som Fortum Service AB står som anläggningsägare för, har nätberäknats utifrån befintliga data och programvara med avsikt att få en kontroll av säkringsstorlek, utlösningsvillkor och spänningsfall. Man vill även säkerställa rutiner för inmatning av elektriska beräkningsuppgifter för att kunna presentera kvalitetsmässigt bra resultat till sina kunder. Resultatet av beräkningarna visade att en av de sex beräknade belysningsgrupperna inte uppfyllde utlösningsvillkoret. För att åtgärda detta ges ett förslag på att man, i samband med att ett nytt bostadsområde planläggs i närheten, delar den berörda gruppen. Den ena delen flyttas till den station som ska mata det nya området. Utgivare: Högskolan Trollhättan/Uddevalla, Institutionen för teknik Box 957, Trollhättan Tel: Fax: E-post: teknik@htu.se Examinator: Lars Holmblad Handledare: Lars-Åke Dygd, Fredric Carlsson, Anders Persson, Fortum Service AB Huvudämne: Elektroteknik Språk: Svenska Nivå: Fördjupningsnivå 1 Poäng: 10 Rapportnr: 2003:E018 Datum: Nyckelord: Vägbelysning, elektriska beräkningar, utlösningsvillkor, dokumentation, ny belysningsteknik. i

3 DEGREE PROJECT Street Lighting Systems - Design, Documentation Techniques and Network Analysis Carina Bengtsson Summary Different existing models for documentation of street lighting systems within Fortum Service's local branches in Stockholm, Kungsbacka, Varekil and Strömstad are presented. It has come to light that Microsoft Excel is the most frequently used software within the company. The advantages of Excel are that it is widely spread, easy to work with and inexpensive. Examples of new techniques for documentation are presented as Candela from Mirakelbolaget and Topcon. Both of these systems are based on information connected to maps. A process to guarantee data for calculation is presented. The method can also be used in fault localization or when an existing lighting installation is documented. Two areas of street lighting, which Fortum Service is responsible for, has been calculated based on existing data and software aiming to check up on the size of the fuses, tripping conditions and voltage drops. Fortum Service also wants to secure the procedures for the input of electrical calculation data so they can present results with high quality to their customers. The result of the calculations showed that one lighting group did not comply with the tripping condition. A proposal to measure the problem is given. As a new residential area is planed in the neighbourhood, the lighting group concerned can be divided. One of the parts will be moved to the station which will be feeding the new residential area. Publisher: University of Trollhättan/Uddevalla, Department of Technology Box 957, S Trollhättan, SWEDEN Phone: Fax: teknik@htu.se Examiner: Lars Holmblad Advisor: Lars-Åke Dygd, Fredric Carlsson, Anders Persson, Fortum Service Subject: Electrical Engineering Language: Swedish Level: Advanced Credits: 10 Swedish, 15 ECTS credits Number: 2003:E018 Date: January 21, 2004 Keywords Street lighting, network analysis, tripping condition, documentation, new lighting technology. ii

4 Förord Det här examensarbetet avslutar elektroingenjörsutbildningen med inriktning mot elenergisystem vid Högskolan i Trollhättan/Uddevalla. Arbetet omfattar 10 poäng och har utförts under vintern 2003/2004 på uppdrag av Fortum Service AB. Stort tack riktas till projektgruppen bestående av Lars-Åke Dygd, Anders Persson och Fredric Carlsson som alla fungerat som handledare och bollplank. Tack även till Ronny Pettersson Fortum Service i Kungsbacka och Leif Axelsson Fortum Service i Stockholm som skapade trevliga studiebesök. Peter Aalto på Vägverket i Borlänge för behjälplighet med material och Paul Andersson på Trollhättan Energi för ett givande studiebesök. iii

5 Innehållsförteckning Sammanfattning...i Summary... ii Förord... iii Nomenklatur...vi 1 Inledning Bakgrund Syfte och mål Förutsättningar Avgränsningar Programvaror Utformning av belysningsanläggning Anläggningsprinciper Energibesparing Gällande krav vid utformning av belysningsanläggningar Miljökrav Ny belysningsteknik Dokumentation Ny dokumentationsteknik Mirakelbolaget Leica Geosystem Topcon Tips vid uppbyggnad av ett geografiskt system Beräkning av utlösningsvillkor Anläggningsdata Resultat och slutsatser Rekommendationer till fortsatt arbete...13 Källförteckning...14 iv

6 Bilagor A Kapitel 714 Elinstallationsreglerna SS B Ny belysningsteknik C Märkning av belysningsstolpe D Enlinjeschema E Modell av dokumentationssystem F Karta över beräknade belysningsanläggningar G Beräkning av utlösningsvillkor H Driftdata för ljuskällor I Arbetsmetod för datainsamling v

7 Nomenklatur GIS GPS TN-S TN-C REBEL-91 Geografiskt information system Geografiskt position system Ett elektriskt system där neutral- och skyddsledare utgörs av separata ledare Ett elektriskt system där neutral- och skyddsledarefunktionerna är kombinerade Regler för stationär trafikbelysning EBR System för rationell planering, byggnation och underhåll av eldistributionsanläggningar 0,4-145 kv vi

8 1 Inledning Rapporten behandlar dokumentation av gatubelysningsanläggningar och beräkningar av utlösningsvillkor på belysningsanläggningar matade från två stationer. 1.1 Bakgrund Fortum Service AB har ett stort antal uppdrag med avseende på drift och underhåll samt förnyelse på belysningsanläggningar för kommuner och andra kunder. Man önskar nu komma vidare med utvecklingen av dessa avtal affärs- och kvalitetsmässigt. Som ett led i denna utveckling vill man säkerställa en rutin när det gäller arbetet att mata in uppgifter för elektriska beräkningar och få ut ett kvalitetsmässigt bra resultat. Vidare finns en frågeställning om hur man skall jobba vidare med dokumentationen av sina kundanläggningar. Frågan är om man skall ha ett eget dokumentationssystem, arbeta helt i kundens system eller om det ska lösas som ett specifikt projekt varje gång. Genom att ta hjälp av erfarenheter som idag finns inom företaget och att undersöka utbudet av tekniska lösningar på marknaden önskar man få fram den mest kostnadseffektiva lösningen. Man vill kunna presentera heltäckande förslag på lösningar till många olika kunder. Idag har dessa kunder olika typer av lösningar och man vill inte ge avkall på möjligheten att ge fortsatt hög kvalitet. 1.2 Syfte och mål Syfte och mål med arbetet är: Att göra beräkningar utifrån befintliga data och programvara med avseende på säkringsstorlek, utlösningsvillkor och spänningsfall med målet att säkerställa rutiner när det gäller arbetet med att mata in uppgifter för elektriska beräkningar och få ut ett kvalitetsmässigt bra resultat. Att presentera modeller för dokumentation av kunders belysningsanläggningar som används inom företaget idag och dess olika för- respektive nackdelar med målet att finna andra möjliga tekniska lösningar för dokumentation som finns på marknaden. 2 Förutsättningar En projektgrupp bestående av tre handledare står till fritt förfogande och genom dessa presenteras kontaktpersoner inom företaget som arbetar med olika tekniska lösningar när det gäller dokumentation och beräkningar av vägbelysningsanläggningar. Genom att göra studiebesök samlas information om behovet av teknisk utrustning, begränsningar samt övriga för- och nackdelar in och bearbetas. 1

9 2.1 Avgränsningar Med hjälp av projektgruppen fastställs ett begränsat område lokalt på Orust där elektriska beräkningar utförs på en vägbelysningsanläggning utifrån befintlig data och programvara. Information om den befintliga dokumentationen inom företaget inhämtas genom studiebesök på Fortum Service i Stockholm, Kungsbacka, Strömstad och Varekil för vidare bearbetning. Kostnader för ny dokumentationsteknik har inte beaktats. 2.2 Programvaror Under projektet användes de generella programmen: Microsoft Word 2002 Microsoft Excel 2002 Nätberäkningsprogram: Netkoll version 7.1 februari 2003 Evalds programutveckling 3 Utformning av belysningsanläggning Det skiljer lite mellan gatubelysningsanläggningarnas uppbyggnad när det gäller tätort och landsbygd. På landsbygden byggs näten radiellt [1] vilket innebär att näten är enkla och lätt överskådliga och kräver ett minimum av investering jämfört med andra nätsystem. En nackdel är att man inte får så hög leveranssäkerhet då man inte har några omkopplingsmöjligheter. Matningssystemet är normalt 3-fasigt och genom att fördela lasterna jämnt över faserna kan man driva en anläggning i olika stor omfattning. Det skulle kunna vara att driva anläggningen t.ex. under tid med lågtrafik eller för att sänka effekt i besparingssyfte. Kablar inom en tätort är istället ofta förlagda i slingnät så att man har tvärförbindelser mellan två eller flera radialer. Det normala matningssättet är dock radiellt genom att man sektionerar i vissa punkter. Fördelen här är att vid fel kan man mata runt från ett annat håll och man får därmed en högre leveranssäkerhet. Tidigare byggdes belysningsanläggningarna som TN-C-system men enligt nuvarande starkströmsföreskrifter finns krav på att använda TN-S-system för gatu- och vägbelysning [2]. Kravet har lett till bekymmer, särskilt när det gäller ombyggnad, komplettering och utvidgning av befintliga anläggningar. I den kommande omarbetningen av starkströmsföreskrifterna tas kravet att använda TN-S-system bort och fram till dess får man söka dispens från det. När man planerar en gatubelysningsanläggning är det viktigt att få en anpassning till omgivningen vilket gör att utgångspunkten för en belysningsanläggning bör vara att tillföra miljön kvalitéer [3]. Anläggningens funktionella egenskaper bör dock vara 2

10 oförändrade. Konsekvenserna för omgivningen bör studeras extra noga när det gäller större belysningsanläggningar och särskilt i känsliga miljöer. 3.1 Anläggningsprinciper När det gäller anläggningsprinciper [3] för en belysningsanläggning så är de viktigaste funktionskraven att förbättra möjligheten att se vägen och dess närmaste omgivningar. Vägens sträckning bör förtydligas så att man ser framåt och åt sidor så mycket som möjligt. Detta uppnås genom användning av fyra huvudprinciper för placering av belysningsstolpar: Enkelsidig placering Dubbelsidig placering Mittplacering Sicksackplacering Armaturtyper Estetiska värderingar blir allt viktigare när det gäller val av armaturer för offentlig belysning [3]. För att kunna optimera belysningen, utvecklas nya armaturtyper där möjlighet ges att variera optik och ljuskällor. Armaturens kvalitet är viktig liksom att komponenter uppfyller gällande normer och krav. De typer som bör användas är slutna armaturer med optik och när det gäller park och miljösammanhang bör slutna armaturer utan optik användas. De bör väljas utifrån följande: Hög verkningsgrad Låg bländning Kapslingsklass Ljustekniska egenskaper Låg livscykelkostnad Estetisk värdering (anpassas till stolpe och omgivande miljö) Ljuskällor Den vanligaste ljuskällan inom väg- och gatubelysning är urladdningslampan men det förekommer även induktionslampa och diod. I tätort är färgåtergivning och färgtemperatur av stor vikt och generellt kan man säga att i varma länder vill man ha kallt ljus medan man här i norden vill ha varmt ljus. Olika typer av urladdningslampor är högtrycksnatrium, kvicksilver, metallhalogen och lågtrycksnatrium. Högtrycksnatrium är en energieffektiv och ekonomisk ljuskälla med gulvitt ljus. Kvicksilver är en gammal ljuskälla med lång livslängd som nästan bara 3

11 används för väg- och gatubelysning. Den har lång medellivslängd men med tiden försämras färgåtergivningen. Metallhalogen är en vidareutveckling av kvicksilver. Den har betydligt bättre färgåtervinning som inte förändras med tiden. Lågtrycksnatrium är den äldsta natriumlampan och har ett helt gult ljus med mycket dålig färgåtervinning och idag ersätts den av högtrycksnatrium undan för undan. Urladdningslampan måste ha ett driftdon för att kunna fungera och i de flesta fall även en speciell tändare. Urladdningslampan är energieffektiv och har lång livslängd, oftast mer än timmar. Nackdelen är att nästan alla urladdningslampor innehåller oönskade ämnen som kvicksilver, natrium, antimon och bly som måste tas omhand. Ljuskällornas användningsområden: Keramisk metallhalogen: Gator, gång- och cykelvägar, torg och i parker. Högtrycksnatrium: Vägbelysning och mindre känsliga områden i tätort. Kvicksilver: Som komplettering på befintliga anläggningar men är inte energieffektiv. Kompaktljus: Gång- och cykelvägar, torg och parker. Lysrör: Gång- och cykelvägar. Induktion: Gång- och cykelvägar, torg och i parker men framför allt på svåråtkomliga ställen. Lysdioder: Visuell ledning (lysdioder i pollare vid vägkant) och utsmyckning. 3.2 Energibesparing En effektreducering av vägbelysningen under lågtrafiktid kan övervägas av energibesparingsskäl. Man måste då tänka på konsekvenserna av en sådan åtgärd när det gäller trafiksäkerhet och trygghet. Mellan kan vara lämpliga tider för effektreducering men vissa platser bör undantas som t.ex. busshållplatser, övergångsställen, vägkorsningar och andra känsliga områden. Utvecklingen är snabb inom området med visuell ledning vilket är lämpligt i områden med mycket störande ljus i den närmaste omgivningen eller områden utsatta för dimma eller regn. Driftkostnaden är mycket låg och anläggningskostnaden är mindre än en tredjedel av en traditionell belysningsanläggning. En anläggning med 4 lysdioder per pollare drar tillsammans 1,5 W och man uppskattar livslängden till minst 10 år. Exempel på visuell belysning finns placerade mellan körfälten längs motorvägen utanför Gävle och mellan Sundsvall och Timrå [4]. 3.3 Gällande krav vid utformning av belysningsanläggningar Följande författningar, föreskrifter, regler och normer skall beaktas särskilt när det gäller material i belysningsanläggningar då dessa ska vara utförda enligt gällande lagar och förordningar [3]: 4

12 Starkströmsföreskrifterna (ELSÄK-FS) Lag om CE märkning SFS 1992:1534 Lagar, förordningar och föreskrifter gällande EMC krav Svensk standard (SS) Svenska elektrotekniska normer (SEN) Elinstallatörsförordningen (SFS) Arbetarskyddsstyrelsens kungörelser (AFS) VGU del Väg- och gatuutrustning Vägutrustning 94 Förutom dessa krav finns REBEL-91 som har utarbetats av Vägverket och Kommunförbundet. I den anges vilka krav som bör ställas på belysningen när det gäller olika typer av gator och vägar då hänsyn tagits till svårighetsgraden hos trafiken. Vidare finns anvisningar från EBR [5] där det ges lite råd angående underhåll av vägbelysningsanläggningar. En förhandstitt i Elinstallationsreglerna SS som är den kommande omarbetningen av starkströmsföreskrifterna, visar att kapitel 714 ägnas helt åt utomhusbelysning vilket kan ses i bilaga A. 3.4 Miljökrav När det gäller uttjänta armaturer, ljuskällor och stolpar så har man miljöstationer inom Fortum Service där man tar hand om, sorterar och lagrar utbytt materiel. Ljuskällor lämnas över till anläggningsägaren för vidare omhändertagande medan stolpar och armaturer sorteras och lämnas som järnskrot infördes ett producentansvar för elektronikartiklar och då bildade elproducenterna ett eget bolag kallat Elkretsen AB för att klara kraven på att ta hand om uttjänta produkter. Anläggningsägarna som i de flesta fall är kommuner, har avtal med Elkretsen AB [6] som samordnar transporter så att de mottagna produkterna kommer till förbehandling och återvinning enligt de nya lagarna. 3.5 Ny belysningsteknik IdéP [7] som utvecklar produktidéer, håller på att arbeta fram ett fiberoptiskt belysningssystem. På försöksstadiet är att använda fiberoptik i armaturen med en halogenlampa som ljuskälla placerad nere i stolpen vilket kan ses i bilaga B. Kommande användningsområden kan vara gator och vägar, tunnlar, reklamskyltar m.m. Två olika system, med reflektor och med linser, används för att rikta och få så bra ljus som möjligt. På en sträcka vid en stolpe kan man med hjälp av linser placera 3-4 ljusytor och därmed minska antal stolpar. Med reflektor kan man forma ljusytan från cirkelformad 5

13 till rektangulär. Man kan t.ex. få en belyst yta på 5x40 meter vilket ökar möjligheten att skräddarsy en ljusprofil för kurvor, korsningar och övergångsställen. Genom att ha lampan placerad i stolpen bör man kunna sänka service- och underhållskostnader då man inte behöver skylift för att byta ljuskälla vilket är en fördel även trafiksäkerhetsmässigt. Ljuskällan är också med sin placering skyddad från klimatpåverkan och vandalism. En nackdel är att man fortfarande får ut för lite lumen per watt vilket innebär att man får för litet ljusutbyte. Idén med fiberoptisk belysning är intressant och visar på att det hela tiden sker en utveckling inom väg- och gatubelysning. 3.6 Dokumentation I många avseenden arbetar man på likartat sätt med dokumentation inom olika delar av Fortum Service och skillnaderna ligger i vad man har för typ av kund. En kort beskrivning följer här av dokumentationsteknik hos några av Fortum Service lokalkontor samt ett urval av deras kunder Fortum Service Stockholm Fortum Service Stockholm arbetar i kundernas system när det gäller gatubelysningen. Idag sköter Rejlers Ingenjörer projektering och beräkning av spänningsfall och utlösningsvillkor på uppdrag av anläggningsägarna men Fortum Service har börjat titta på olika dokumentations- och beräkningsprogram för egen del. Man anser att har man tillräckligt många kunder så finns det ett underlag att ha eget folk som projekterar och beräknar. Den största kunden för Fortum Service i Stockholm är Stockholm Stad som har ett eget dokumentationssystem. Det heter Ljuskällan och kan liknas vid ett datoriserat anläggnings- och underhållsregister. Det är konstruerat av VM-data och arbetar i kartsystemet Kartago som hela tiden uppdateras mot aktuella händelser när det gäller byggnation och andra förändringar av olika slag. Ur Ljuskällan tas aktuella seriebyten för ljuskällor fram eller fel som ska åtgärdas och man matar tillbaka information för att fakturering skall kunna ske korrekt. När man bytt ljuskälla skrivs datum och typ in med hjälp av en lista som innehåller stolpar, armaturer, armar och ljuskällor där man även kan se det mesta av materielen på bild. Ljuskällorna är kodade med en s.k. ILCOS-kod [8] som är gemensam för flera fabrikanter och gör det möjligt att beskriva olika ljuskällor på ett fabrikatsneutralt sätt vilket underlättar dokumentationen. De som arbetar med programmet Ljuskällan tycker i det stora hela att det är bra men några nackdelar framkommer. Uppdateringen är bra så som att ny information läggs in snabbt men inaktuell information rensas inte bort i den utsträckning som är önskvärt och programmet riskerar med tiden att bli trögarbetat. Man kan heller inte följa statistik tillbaka i tid så man kan få en uppfattning om hur olika områden är utsatta för t.ex. 6

14 vandalism. I sådana fall kanske man skulle vilja föreslå ett byte till en annan typ av armatur. Det vore också en fördel om man slapp arbeta i flera fönster för att införa ny data. Som det är nu måste man växla fönster tre, fyra gånger innan man är klar med inmatning av ny data. Hur belysningsstolparna skall märkas bestämmer kunden. Stockholm Stad märker sina belysningsstolpar med en liten aluminiumbricka med ett specifikt id-nummer som kan ses i bilaga C. Huddinge kommun märker sina stolpar med en streckkod istället och man har i sitt kartsystem, som är väl utvecklat, lagt in ljuspunkterna men systemet är inte så färdigt utbyggt att man kan se någon information kopplad till punkterna Fortum Service Kungsbacka Fortum Service i Kungsbacka projekterar nya belysningsanläggningar och med dokumentation arbetar man dels i kundernas system men har även egen dokumentation i Word och Excel. Man använder FebDok [9], som är ett dimensionerings- och beräkningsprogram och ElWind, som är ett kalkylprogram för sina beräkningar. Olika program för simulering används, bl.a. Calculux från Philips [10]. Ur det får man fram belysningsarea och kan simulera olika belysningsmodeller och dess egenskaper. Mölndals kommun som kund har arbetat mycket med sin dokumentation och sitt kartsystem. Kartorna innehåller mycket information där även vägverkets belysning finns inritad och markerad. Fortum Service lämnar aktuella förändringar på belysningen till kommunen och får uppdaterade papperskartor i A3-format tillbaka för man har inte tillgång till de digitala kartorna. Kungsbacka kommun har inte kommit lika långt men arbetar med att uppdatera sitt dokumentationssystem. Belysningsstolparna märks med klistermärken som består av svarta siffror på gul reflekterande botten. Tidigare märkning bestod av en aluminiumbricka men den höga kostnaden för denna har gjort att man bytt system Fortum Service Strömstad Fortum Service i Strömstad har alla belysningsanläggningar, som man utför service och underhåll på, dokumenterade i Word och Excel. Strömstad kommun som kund ställer som krav vid nyanläggningar att man ska ha enlinjeschema och att belysningskabeln skall vara märkt med var den kommer ifrån och var den går vidare. Enlinjeschema ritas i AutoCAD och ett exempel kan ses i bilaga D. Stolparna märks idag med en svart metallbricka som fästs med ett metallband. Brickan är bockad i kanten för att hålla fast gula plastbrickor med perforerade siffror. Kostnaden för märkningen är rätt hög och man letar efter ett billigare alternativ att erbjuda sina kunder. Se bilaga C. 7

15 3.6.4 Fortum Service Varekil Fortum Service i Varekil har tagit över ägandet av gatubelysningsanläggningarna från Orust kommun. Inte heller Tjörns kommun äger några anläggningar själv utan alla anläggningar är i stort sett fördelade på olika vägföreningar och Fortum Service sköter service och underhåll. Dokumentationen idag utgörs av befintliga kartor som under åren uppgraderats i olika grad. Man har ett krav på sig som anläggningsägare att ha en god dokumentation och därför har man börjat dokumentera sina anläggningar i Excel och samtidigt börjat fundera på hur man ska fortsätta för att nå bästa möjliga resultat. Precis som tidigare nämnts måste man kunna möta den mixade mångfalden av kunder och deras olika behov av dokumentation vilket kräver resurser i form av olika dataprogram och kunskaper. Belysningsstolparna på Tjörn och Orust märks på samma sätt som i Strömstad. 4 Ny dokumentationsteknik Information om ny teknik har i huvudsak sökts på Internet men även genom studiebesök och telefonkontakt med olika företag. 4.1 Mirakelbolaget Mirakelbolaget [11] har ett utbyggbart system för att sköta gatubelysningsanläggningar. Det heter Candela och kan kombineras på olika sätt beroende på vad man vill ha. Man kan bygga upp register för dokumentation runt en databas. Genom Mirakel Webbserver kan man göra kartor och databaser tillgängliga för behöriga användare på företagets intranät. Digitala kartor kan hanteras i Cadra som är baserad på AutoCAD och med Mickel Räknare kan man beräkna spänningsfall och utlösningstider m.m. Streckkodsläsare används för att göra datainsamling i fält vid inventering av belysning, besiktning eller underhåll. Detta kräver i sin tur att stolparna märks med en streckkod. Genom att med koordinater positionsbestämma varje stolpe med en unik kod för identifiering kan man till streckkoden koppla vilken information man vill. Streckkoderna skapas i Excel och skrivs ut med hjälp av en termotransferskrivare. Man skapar en streckkod dels som en unik identitet för varje stolpe, men även för varje speciell åtgärd eller handling som utförs eller ska utföras. Trollhättan Energi, som arbetat med systemet sedan ett par år tillbaka, ger en beskrivning på hur systemet kan vara uppbyggt vilket kan ses i bilaga E. Hur streckkodsmärkningen kan se ut visas i bilaga C. Fördelarna med systemet är kombinationsmöjligheterna, utbyggbarheten och att det är lätt att arbeta i. Nackdelen kan vara kostnaden. 8

16 4.2 Leica Geosystem Vattenfall Service [12] använder ett GIS-program som heter Leica Geosystem [13] för att med hjälp av GPS-teknik positionera belysningsstolpar. All data som samlas in läggs in i ett mjukvaruprogram som heter Mapinfo Professional [14] som kan liknas vid ett system med digitala kartor i skikt. Varje stolpe har på kartan och ute i fält fått ett unikt identitetsnummer som innebär att man kan koppla individuell information till varje belysningspunkt. Fördelar med detta kan vara att vid åtgärdande av fel vet man vilket materiel man skall ha med sig vilket är praktiskt. Man kan lätt uppdatera en digital karta vid en förändring vilket är bra både för anläggningsägaren och service- och underhållsentreprenören som då har samma version hela tiden. En nackdel kan vara att anläggningsägarna kan ha olika kartsystem vilket innebär att man måste kunna anpassa sig med olika ritprogram som t.ex. AutoCAD. 4.3 Topcon Topcon [15] är ett annat system som man har tittat på i Kungsbacka men inte provat i praktiken. Det påminner i utförande om båda tidigare beskrivna system när det gäller GPS-tekniken men måste kompletteras vidare med program som hanterar kartor och elektriska scheman. 4.4 Tips vid uppbyggnad av ett geografiskt system Innan man planerar uppbyggnaden av ett geografiskt system är det viktigt att noggrant studera olika alternativ och att skaffa sig nödvändig kompetens för arbetet [16]. Man bör lära känna omgivningen och marknaden. En oftast väl fungerande arbetsmodell är att anlita en extern systemoberoende konsult som kan fungera som bollplank och tillför spjutspetskompetens som eventuellt saknas inom företaget. I det här sammanhanget är det viktigt att inte släppa konsulter och tekniker helt fria då det måste finnas personer inom den egna organisationen som ska fungera som beställare och filter mellan användare och tekniker Budget Man bör budgetera för årliga driftkostnader i hela systemet när man planerar. Det består inta bara av de tekniska delarna som servrar, klienter och licenser för programvaror utan även av fortlöpande konsultinsatser, informationsförsörjning och vidare utveckling av systemet. Att tänka på kan vara att ju fler som kan samutnyttja informationen desto lägre blir priset per användare och man uppnår en högre nytta med systemet. Hålls inte systemet i trim, uppgraderas och förses med ny information så kommer värdet av den gjorda investeringen mycket snabbt att sjunka. Det gäller att till sin informationsmotor hitta: 9

17 Rätt kvalitet och komponenter Lagom prestanda och funktionalitet Möjlighet att bygga om och uppgradera utan att börja om från början 5 Beräkning av utlösningsvillkor För att kontrollera att utlösningsvillkoret blir uppfyllt är det nödvändigt att beräkna den minsta felström som kan uppträda i olika delar av en anläggning. Vid enfasig jordslutning i en enkel kabel i ett direktjordat nät uppträder minsta felström alltid vid fel längst bort i den aktuella kabeln [17]. I bilaga F kan en befintlig karta över de beräknade belysningsanläggningarna som är rödmarkerad och som är grönmarkerad ses. Belysningsanläggningen som matas av station betjänar busstationen i Varekil och vägar till två industriområden och ett bostadsområde. Anläggningen som matas av station sträcker sig mot Görås skola i Varekil och förgrenar sig vidare i ett flertal bostadsområden. Den längsta förgreningen utgörs av en gångvägsförbindelse till ett närliggande bostadsområde. I bilaga G kan man se de olika beräkningarna som enlinjescheman. 5.1 Anläggningsdata Data som är nödvändiga för att beräkningar av utlösningsvillkor ska kunna utföras, hämtas ur Asea Skandias produktkatalog. Nätägaren, Fortum Distribution, lämnar ut data i matningspunkterna i form av S k (skenbar kortslutningseffekt) och Z för (förimpedans). I bilaga H redovisas data för just de specifika ljuskällor som berörs av beräkningarna. Säkringar kan enligt starkströmsföreskrifterna [2] fungera som ett kombinerat överlastoch kortslutningsskydd eller enbart som kortslutningsskydd. Idag används diazedsäkringar av typen gl/gg och dess karaktäristik kan sammanfattas som snabba i kortslutningsområdet och tröga i överströmsområdet [18]. Beräkningsprogrammet Netkoll beräknar endast trefasigt och det innebär att där det sitter olika säkringarna per fas har beräkningarna utförts med den säkringsstorlek som förekommer mest Varekil Korsväg Övergripande anläggningsdata för de tre grupperna i station Varekils Korsväg framgår av tabell 1. Detaljerad information finns i bilaga G. Vid olika säkringsstorlek i faserna har 16 A säkring använts. 10

18 Tabell 1 Varekil Korsväg Station Uo nedsida Matning Sk Zför Antal ljus- Längsta belastade [V] [kva] [MVA] [Ω] punkter [st] kabellängd [m] Gr ,17 0, Gr ,17 0, Gr ,17 0, Görås Skola Övergripande anläggningsdata för de tre grupperna i station Görås Skola framgår av tabell 2. I bilaga G finns detaljerad information och även här har 16 A säkring använts när det förekommit olika säkringsstorlekar i faserna. Tabell 2 Görås Skola Station Uo nedsida Matning Sk Zför Antal ljus- Längsta belastade [V] [kva] [MVA] [Ω] punkter [st] kabellängd [m] Gr ,51 0, Gr ,51 0, Gr ,51 0, Resultat och slutsatser Resultatet av beräkningarna redovisas i tabell 3 tillsammans med en känslighetsanalys. En intressant aspekt som kommit upp under arbetets gång är vad som händer om missvisande data matas in vid beräkningar. Några möjliga scenarier beräknas för att undersöka hur känsligt beräkningsprogrammet Netkoll är. Dessa är: Kabeln är 10 % kortare mellan varje ljuspunkt pga. mätfel Ljuskällans effekt beräknas som 70 W och 250 W istället för 125 W på station grupp 1 och 70 W istället för 125 W på grupp 3 Matningseffekten 200, 315 och 800 kva beräknas istället för den verkliga, 500 kva på station grupp 1 11

19 Tabell 3 Resultat av beräkningar Matningspunkt Belastningsström Utl-villkor Beräknad Spänningsfall [A] max [A] spänning [V] [%] Gr 1 Befintlig data 0, ,9 0, Gr 2 Befintlig data 1, ,8 0, Gr 3 Befintlig data 2, ,2 0, Gr 1 Befintlig data 1, ,1 0, Gr 2 Befintlig data 1, , Gr 3 Befintlig data 7, ,6 3, Gr 1 10 % kortare kabel 1, ,2 0, Gr 1 Högre belastning 2, ,1 0, Gr 1 Lägre belastning 0, ,5 0, Gr 3 Lägre belastning 4, ,7 1, Gr 1 Matning 200 kva 1, ,1 0, Gr 1 Matning 315 kva 1, ,1 0, Gr 1 Matning 800 kva 1, ,1 0,23 Resultaten visar att utlösningsvillkoret är uppfyllt på alla belysningsgrupper utom för station grupp 3. Den har en maximal säkringsstorlek på 6 A och belastningsströmmen visar på 7,4 A. Vidare kan man se att spänningsfallet är högst för grupp 3 som visar på 3,35 %. Känslighetsanalysen visar att när felaktig data matas in i beräkningsprogrammet sker mycket små förändringar. När det gäller dokumentationen så varierar utförandet nästan lika mycket som man har antal kunder. Generellt kan sägas att det mest använda sättet att dokumentera är i programmet Microsoft Excel. För att snabbt kunna utföra beräkningar på gatubelysningsanläggningar eller för att ta fram statistik som t.ex. en myndighet skulle kunna tänkas kräva, inses vikten av att ett väl fungerande dokumentationssystem finns. Genom att göra en känslighetsanalys får man veta att beräkningarna med programmet Netkoll inte är särskilt känsligt för felaktig datainmatning. Programmet bedöms räcka till för att kunna möta kommande kundefterfrågan när det gäller tillförlitliga beräkningsdata. 12

20 6.1 Rekommendationer till fortsatt arbete Fortum Service har ett intressant arbete framför sig när det gäller dokumentationen av belysningsanläggningar. Förslagsvis fortsätter man med dokumentation i Excel under tiden som man inom hela Fortum Service söker vidare efter ett bra system som går att kombinera på olika sätt. För att få det ekonomiskt hanterbart bör även så många som möjligt vara delaktiga. Om man vill satsa på ett eget dokumentationssystem bör man ha en vision om den framtida användningen. Ett nytt system bör tänkas som en helhet. En ide är att ett flertal systemenheter ska kunna länkas ihop för att användas av hela företaget och informationen bör finnas lagrad på ett ställe där den är lättillgänglig för alla som behöver arbeta med den. Systemet bör också vara lättarbetat så att alla kan känna sig delaktiga. Kanske finns det möjligheter att utgå från det befintliga kartsystemet inom Fortum för att till det koppla GPS och ytterligare information. I bilaga E kan man se hur ett dokumentationssystem kan vara uppbyggt. Några viktiga aspekter att tänka på kan vara: att man kan ge en förbättrad information till kunderna att man kan sänka driftkostnaderna att man får en ökad effektivitet att en översyn av anläggningarna bör göras då det sitter olika passdelar (bottnar innanför säkringarna) och olika säkringar i grupperna. De bottnar som är avvikande bör bytas ut så att för stor säkring inte kan användas att belysningsgrupp 3 i station bör byggas om När det gäller utlösningsvillkoret som inte är uppfyllt skulle det kunna lösas på ett enkelt sätt genom att flytta ett antal ljuspunkter längst ut i den långa änden av grupp 3 i station till station istället där ett nytt bostadsområde planeras med byggstart någon gång under år Vid planering av den nya belysningsanläggningen skulle de överflyttade belysningspunkterna kunna utgöra egna grupper och genom detta skulle utlösningsvillkoret vara uppfyllt för den befintliga stationen grupp 3 liksom de nya grupperna i station Även spänningsfallet längst ut i station grupp 3 minskar något med ovan beskriven åtgärd. För att säkerställa kvalitén på sina nätberäkningar bör insamlandet av data ske enligt rutin. För att bestämma belysningsstolparnas grupp- och fastillhörighet, hitta dolda fel i befintliga anläggningar eller i rent dokumentationssyfte kan man gå till väga enligt bilaga I. 13

21 Källförteckning 1 Elfving, Gunnar m.fl. (1988). ABB Handbok Elkraft. Lund: Wallin & Dahlbom Tryckeri AB. 2 Elsäkerhetsverket (1999). Starkströmsföreskrifterna: Föreskrifter och allmänna råd. Stockholm: Elsäkerhetsverket. (ELSÄK-FS 1999:5). 3 Vägverket: VU 94S-1 VV Publikation 2001:122 (2002). VGU del Väg och Gatuutrustning. Trycks januari Vägverket: LED (Lysdioder) - Visuell ledning i mörker som spar energi. (Senast uppdaterad ). [Elektronisk]. Tillgänglig: < [ ] 5 EBR. Tillgänglig: < [ ] 6 El-kretsen. Tillgänglig: < [ ] 7 IdéP produktutvecklare. Tillgänglig: < [ ] 8 Internationella ljuskällebeteckningssystemet ILCOS. Tillgänglig: < [ ] 9 FebDok, ElWind dimensionerings- och beräkningsprogram. Tillgänglig: < [ ] 10 Idman Philips lighting, Calculux simuleringsprogram. Tillgänglig: < [ ] 11 Mirakelbolaget. Tillgänglig: < [ ] 12 Johansson, Simon m.fl. nr Kundtidning - Mer om Vattenfall Service. Tryck VVT Leica-Geosystems. Tillgänglig: < [ ] 14 Mapinfo Professional. Tillgänglig: < [ ] 15 Topcon. Tillgänglig: < [ ] 16 HTU: Anders Johnsson METRIA - Att skapa startpaket med grundläggande geografiska data. (Rev ). [Elektronisk]. Tillgänglig:< dl/11/modul7_kurskompendium.pdf+kartago+kartsystem&hl=sv&lr=lang_sv&ie=utf-8> [ ] 17 Svenska Elektriska Kommissionen (1993). Ledningsnät för max 1000 V - Dimensionering med hänsyn till utlösningsvillkoret - Direkt jordade nät och icke 14

22 direkt jordade nät skyddade av säkringar. (SS ) Stockholm: SIS Förlag AB. 18 Diazed säkring. Tillgänglig: < [ ] 15

23 A Kapitel 714 Elinstallationsreglerna SS Nya elinstallationsregler är under omarbetning och där kommer kapitel 714 att ägnas åt utomhusbelysning vilket kan ses som citat nedan. Bilaga A:1

24 B Ny belysningsteknik Ny belysningsteknik som består av fiberoptik med ställbart linssystem. Ljuskällan sitter i stolpen och skickar koncentrerat ljus med hjälp av reflektor, via fibrerna och med hjälp av linser han man rikta, koncentrera eller forma olika ljusytor. Bilaga B:1

25 C Märkning av belysningsstolpe Beskrivning av hur märkning av en belysningsstolpe kan se ut. Stockholm Stad märker sina stolpar med en blank präglad bricka av aluminium. Bilaga C:1

26 Trollhättans kommun märker stolparna med en silvergrå streckkod som klistras på stolpen. Bilaga C:2

27 Orust, Tjörn, Tanum och Strömstad kommun använder sig av en svart aluminiumbricka med perforerade siffror i gul plast som fästs på stolpen med ett rostfritt stålband. Bilaga C:3

28 D Enlinjeschema Exempel på ett enlinjeschema över en belysningsgrupp ritat i AutoCAD. Bilaga D:1

29 E Modell av dokumentationssystem En schematisk bild från Trollhättan Energi över hur ett dokumentationssystem kan vara uppbyggt. Candela Cadra Fastighetsytor Bakgrundskartor Mirakel Webbserver Map Guide Ortofoto Fastighetsregister Bilaga E:1

30 Gatubelysningsanläggningar - utformning, dokumentationsteknik och nätberäkningar F Karta över beräknade belysningsanläggningar Befintlig dokumentationskarta visar med rött den beräknade stationen med 3 grupper. Bilaga F:1

31 Befintlig dokumentationskarta visar med grönt den beräknade stationen med tre grupper. Bilaga F:2

32 G Beräkning av utlösningsvillkor Beräkningar för att kontrollera att utlösningsvillkoret är uppfyllt. G: Gr 1 - Befintliga data G:3-G:4 G:5-G:7 G:8-G:9 G:10-G:11 G:12-G:18 G:19-G:20 G:21-G:22 G:23-G:24 G:25-G:31 G:32-G:33 G:34-G:35 G:36-G:37 G:38-G: Gr 2 - Befintliga data Gr 3 - Befintliga data Gr 1 - Befintliga data Gr 2 - Befintliga data Gr 3 - Befintliga data Gr 1-10 % för kort kabel Gr 1 - Ljuskällornas belastning 250 W istället för 125 W Gr 1 - Ljuskällornas belastning 70 W istället för 125 W Gr 3 - Ljuskällornas belastning 70 W istället för 125 W Gr 1 - Matande transformatoreffekt 200 kva Gr 1 - Matande transformatoreffekt 315 kva Gr 1 - Matande transformatoreffekt 800 kva Gr 1 - Kortslutningseffekt 50 MVA Bilaga G:1

33 Bilaga G:2

34 Bilaga G:3

35 Bilaga G:4

36 Bilaga G:5

37 Bilaga G:6

38 Bilaga G:7

39 Bilaga G:8

40 Bilaga G:9

41 Bilaga G:10

42 Bilaga G:11

43 Bilaga G:12

44 Bilaga G:13

45 Bilaga G:14

46 Bilaga G:15

47 Bilaga G:16

48 Bilaga G:17

49 Bilaga G:18

50 Bilaga G:19

51 Bilaga G:20

52 Bilaga G:21

53 Bilaga G:22

54 Bilaga G:23

55 Bilaga G:24

56 Bilaga G:25

57 Bilaga G:26

58 Bilaga G:27

59 Bilaga G:28

60 Bilaga G:29

61 Bilaga G:30

62 Bilaga G:31

63 Bilaga G:32

64 Bilaga G:33

65 Bilaga G:34

66 Bilaga G:35

67 Bilaga G:36

68 Bilaga G:37

69 Bilaga G:38

70 Bilaga G:39

71 H Driftdata för ljuskällor Data rörande de specifika ljuskällor som berörs av nätberäkningarna. Tabell 4 Driftdata för ljuskällor Typ av Effekt Driftdons- Driftström Startström Effektfaktor Total effekt ljuskälla [W] förlust [W] komp. [A] komp. [A] Cosφ komp. [W] Kvicksilver HPL-Comfort ,5 0,8 0,9 90 HPL-Comfort ,7 1,2 0,9 137 HPL-Comfort ,3 2,4 0,9 268 HPL-N ,3 2,4 0,9 268 HQL-SUPER Högtrycksnatrium SON-T Plus 50 10, SON-T Plus 70 10,5 0,4 0,6 0,9 80,5 SON-T Plus ,4 1,7 0,9 276 SON 50 9,5 0,3 0,4 0,9 59,5 SON-T ,1 2,9 0,9 431 Bilaga H:1

72 I Arbetsmetod för datainsamling En arbetsmetod som kan användas för att säkerställa data för nätberäkning, dokumentation eller felsökning. Bilaga I:1

73 1. KARTA Utgå från befintlig, aktuell karta. Den visar ungefär gruppernas indelning. 2. KONTROLL AV BELYSNINGSANLÄGGNING Tänd upp belysningen i matande station. Slå om från DRIFT till PROV. Kolla så att alla ljuskällor lyser. Om alla lyser, fortsätt under punkt 3, annars byt ljuskälla i släckta belysningsstolpar. 3. GRUPP tillhörighet Bestäm grupptillhörighet genom att skruva ur säkringarna för GRUPP 1, 2, osv. De belysningsstolpar som slocknar när ni skruvar ur säkringarna för GRUPP 1 tillhör GRUPP 1. De belysningsstolpar som slocknar när ni skruvar ur säkringarna för GRUPP 2 tillhör GRUPP 2. Osv. 4. FAS tillhörighet Tänd upp grupperna igen. Bestäm fastillhörighet genom att skruva ur säkringen för L1, L2, L3 i GRUPP 1, 2, osv. De belysningsstolpar som slocknar när säkringen L1 i GRUPP 1 skruvas ur, tillhör L1 fasen i GRUPP 1. De belysningsstolpar som slocknar när säkringen L2 i GRUPP 1 skruvas ur, tillhör L2 fasen i GRUPP 1. De belysningsstolpar som slocknar när säkringen L3 i GRUPP 1 skruvas ur, tillhör L3 fasen i GRUPP 1. Osv. Bilaga I:2

74 5. MATNINGSVÄG Matningsvägen bestäms för att veta hur långa kablarna är, som matar belysningsanläggningen. Utgå från matande station. Var finns första belysningsstolpen i gruppen? Kontrollera antal kablar i stolpen, genom att öppna luckan. 1 kabel = ändstolpe. 2 kablar = vanlig stolpe. 3 kablar (eller fler) = avgreningsstolpe. Öppna endast luckan på belysningsstolpen vid tveksamhet om matningsväg. 6. SPÄNNINGSMÄTNING Gör en spänningsmätning, då luckan ändå är öppen. (Verktyg = spänningsprovare) Mät: L1 N (önskat resultat = ca: 230 V) L2 N (önskat resultat = ca: 230 V) L3 N (önskat resultat = ca: 230 V) L1 L2 (önskat resultat = ca: 400 V) L2 L3 (önskat resultat = ca: 400 V) L3 L1 (önskat resultat = ca: 400 V) Om mätningen avviker från önskat resultat kan det bero på att någon ledare har blivit byglad i någon tidigare stolpe i gruppen. (Att byglingen finns kan bero på ett kabelfel.) Kontrollera om det finns bygling, och gör en anteckning i vilken stolpe. För att kunna åtgärda kabelfelet. För att veta om utlösningsvillkoret gäller för den gruppen. 7. STRÖM-MÄTNING Gör en strömmätning, då luckan ändå är öppen. (Verktyg = tångamperemeter) Mät: L1 L2 L3 N PE (önskat resultat = 0 A) Bilaga I:3

75 Bilaga 1 Tabell för kontrollerade belysningsstolpar. Station grupp L1-N (V) L2-N (V) L3-N (V) L1-L2 (V) L2-L3 (V) L3-L1 (V) L1 (A) L2 (A) L3 (A) N (A) PE (A) Bilaga I:4