Kortslutningsströmmar i lågspänningsnät Detta är ett nedkortat utdrag ur kursdokumentation.



Relevanta dokument
Fördelningsteknik, LSP

Fördelningsteknik, LSP

Ledningsdimensionering

SEK Handbok 421 Utgåva 4

Jag har mätt kortslutningsströmmen med min installationstester ute hos en kund och ska räkna ut Ik3.

SVENSK STANDARD SS

Elbasen. Vägledning för elinstallationer. Utgåva 2

N1XV 5G2,5 som huvudledning Postad av Mats Jonsson - 07 aug :26

Hur gör ni en förimpedans mätning? Postad av Anonym Gäst - 18 maj :09

INFORMATIONSBROSCHYR NÄTBERÄKNINGSPROGRAM NETKOLL 8.7

Elektriska och elektroniska fordonskomponenter Föreläsning 2

HANDBOK 421 utg. 4 ARBETSUPPGIFTER

Introduktion till. fordonselektronik ET054G. Föreläsning 2

Allmän behörighet. Facit - Övningstenta

Elinstallationer i byggnader Ledningsdimensionering

Säkringslöst eller säkringar

Elinstallationsreglerna. Utgåva

Fördelningsteknik, LSP. Arrangeras av Voltimum.se portalen för elproffs

Ik3 max? Postad av Richard - 21 jan :09

Hur gör ni en förimpedans mätning? Postad av Anonym Gäst - 18 maj :09

Tabellsamling säkringsfri teknik 2003:3 Kaskadkoppling

Den dimensionerande belastningsströmmen, I B ; Enligt tabell A blir förläggning mot tak dimensionerande med omräkningsfaktorn 0,95.

============================================================================

IF1330 Ellära KK1 LAB1 KK2 LAB2. tentamen

Säkrings fritt = problem fritt? Siemens AB 2012 / All rights reserved.

Hej, jag undrar om det finns någon som kan hjälpa mig med en fråga. Vad är det för skillnad på en kabel som heter

Tillfälliga elanläggningar

Dimensionering av kabel efter max spänningsfall 4% Postad av Ronnie Lidström - 07 apr :16

Varför ska utlösning ske inom 0,4 sekunder?

Tentamen på del 1 i kursen Elinstallation, begränsad behörighet ET

============================================================================

Viktigt! Glöm inte att skriva Tentamenskod på alla blad du lämnar in.

Tabellsamling säkringsfri teknik 2003:3 Specifika drifter Skydd av lsp/lsp transformatorer

Varför jordar man transformatorns sekundärsida? (Nollpunkten i Y-kopplad trafo) Postad av Mathias - 20 mar :17

Det är en grov kabel så area för PEN är inget problem även om bara manteln används.

Fördelningsteknik, LSP

Sammanfattning av likströmsläran

55mm. STANDARD Har möjlighet till vidarekoppling på primärsidan och 2 eller 3 utgångar på sekundärsidan. Max belastning per utgång 100VA.

Välkomna! Så påverkar materialval kabeldimensioneringen

TSFS11 - Energitekniska system Kompletterande lektionsuppgifter

Tentamenskod: Hjälpmedel: Eget författat formelblad skrivet på A4 papper (båda sidor får användas) och valfri godkänd räknedosa.

1. Skriv Ohm s lag. 2. Beräkna strömmen I samt sätt ut strömriktningen. 3. Beräkna resistansen R. 4. Beräkna spänningen U över batteriet..

Strömdelning på stamnätets ledningar

EXAMENSARBETE. Reläskyddsinställningar för transformatorer. Claes Lundström Högskoleingenjörsexamen Elkraftteknik

GPS- och Elmöte 27 maj 2008

Rentalbranschens policy för god elsäkerhetsteknisk praxis

Elföreskrifter & installationsregler

Tentamen på elläradelen i kursen Elinstallation, begränsad behörighet ET

Varför valde HM Power fulleffektbrytare för transformatorfacket i Smart Ring?

Tentamen på del 1 i kursen Elinstallation, begränsad behörighet ET

Strömdelning. och spänningsdelning. Strömdelning

Elinstallationsreglerna SS

Så mäter du Kontroll före idrifttagning

Införa begreppen ström, strömtäthet och resistans Ohms lag Tillämpningar på enkla kretsar Energi och effekt i kretsar

3.4 RLC kretsen Impedans, Z

Trefassystemet. Industrial Electrical Engineering and Automation

INSTALLATIONSTESTARE

Lab nr Elinstallation, begränsad behörighet ET1013 Likströmskretsar

Elektriska Nämndens seminarium 2018 Checklista Skyddsapparater

Allmän behörighet Högspänning - Elkraftberäkningar

Extralab fo r basterminen: Elektriska kretsar

EXAMENSARBETE INOM ELEKTROTEKNIK, GRUNDNIVÅ, 15 HP. Beräkningsmetodik och anvisning för dimensionering av dvärgbrytare IVAR MOSSBERG

Mät resistans med en multimeter

=T~ S VENSKA 3=. KRAFTNÄT. Bärbar utrustning för arbetsjordning

Sammanfattning av kursen ETIA01 Elektronik för D, Del 1 (föreläsning 1-6)

Produktkatalog Mellan- och Högspänningskablar

TSKS06 Linjära system för kommunikation Kursdel Elektriska kretsar. Föreläsning 3

Anslutning till kopplingsskåp

IE1206 Inbyggd Elektronik

SEK Handbok 435 Utgåva 1

Tentamen på elläradelen i kursen Elinstallation, begränsad behörighet ET

Fördelningsteknik, LSP. Arrangeras av Voltimum.se portalen för elproffs

Resistansen i en tråd

Konsoliderad version av

Sjöfartsverket föreskrifter och allmänna råd om anslutning av fartyg till ett landbaserat elkraftsystem

Att utnyttja ledningar och kablar närmare sina gränser

LS-omriktare SVENSKA KRAFTNÄT. TEKNISK RIKTLINJE TR utg 4 1/7 VÅR BETECKNING TR.O2-O9-6-2

Förberedelseuppgifter... 2

Anslutning av operatörsägd kopparkabel i Skanova Access Kopplingsskåp

VÄLKOMNA! Arrangeras av Voltimum.se portalen för elproffs

Utelämnande av överlastskydd Postad av Oskar Ståhl - 19 aug :43

IE1206 Inbyggd Elektronik

Övningsuppgifter Starkströmsföreskrifter, Elinstallationsregler.

Ställdon ABNM A5 LOG/LIN för AB-QM, 0 10 V proportionell

Konduktivitetsmätning

RAPPORT. El i sjöbod och pumphus. Rumme tomtägarförening. Handläggare Staffan Lodén. Datum Projekt-ID Rumme. E-post

Spårväxelvärme Tekniska data/formler

Lab 2. Några slides att repetera inför Lab 2. William Sandqvist

Laborationsrapport. Kurs Elinstallation, begränsad behörighet ET1013. Lab nr 4 ver 1.5. Laborationens namn Trefas växelström. Kommentarer.

Fördelningsteknik, Lsp

Ö 1:1 U B U L. Ett motstånd med resistansen 6 kopplas via en strömbrytare till ett batteri som spänningskälla som figuren visar.

210 manual.pdf Tables 4

BERÖRINGSSÄKRA ANSLUTNINGSDON. Ensto Underground

Tentamen i Elektronik för E, 8 januari 2010

Tabellsamling säkringsfri teknik 2010

Isolationsprovning (så kallad megger)

Att mäta vid Kontroll före idrifttagning

Isolationsprovning (så kallad meggning)

Analys av ett distributionsnät i en bangård

Mätningar på solcellspanel

Transkript:

1(7) Kortslutningsströmmar i lågspänningsnät Detta är ett nedkortat utdrag ur kursdokumentation. Enligt punkt 434.1 i SS 4364000 ska kortslutningsströmmen bestämmas i varje punkt så erfordras. Bestämningen kan göras genom antingen beräkning eller mätning med tillförlitlig mätmetod. 434.1 Den förväntade kortslutningsströmmen ska bestämmas i varje punkt i installationen, så erfordras. Detta kan göras antingen genom beräkningar eller genom mätningar. 533.3 Vid tillämpning av reglerna i kapitel 43 för kortslutningar med upp till 5 s varaktighet ska hänsyn tas till både lägsta och högsta kortslutningsström. SS 4364000 Två konstruktörer som använder olika datorstöd eller standarder kan komma till helt olika värden för den minsta kortslutningsströmmen. Skillnaderna kan vara betydande. I sin tur påverkar detta tillåtna ledningslängder och skillnader på maximalt tillåten ledningslängd kan vara mer än 30 % beroende på vilket sätt kortslutningsströmmen bestämts. Strömmen i en elektrisk krets kan beräknas med följande formel: Det vill säga ohms lag kan användas för att beräkna kortslutningsström. Men vid beräkning infinner sig två frågor, dels vilket värde på spänningen ska användas? Dels påverkas resistansen av materialets temperatur och följaktligen; vilken temperatur ska ligga till grund för beräkningen? Det finns flera erkända standarder och handböcker som visar på faktorer som kan användas för att fastställa en kortslutningsström genom beräkning. Nedan ska vi titta lite närmare faktorer hämtade från några olika standarder och som bland annat används i datorstöd. Faktorerna kan på ett väsentligt sätt påverka resultatet och användaren av standarder och datorstöd måste vara medveten om att resultat påverkas utan att det för den skull finns något mer rätt eller fel i förhållande till föreskrifterna om utförande av elanläggningar. Följande formel visar på hur en kortslutningsström kan beräknas U n = nominell spänning, t ex nominell fasspänning. c = spänningsfaktor q = resistansökningsfaktor R = kretsens resistans vid 20 C (R 20 ). För enkelhets skull bortser vi i fortsättningen från reaktansen X. För ledare med liten area har den heller inge praktisk betydelse. Det är c och q som blir intressanta.

2(7) Om vi jämför resultat från SS 4241402 (effektbrytare, 1991) med resultat beräknade med CENELEC report CLC/TR 50480 som används i många av våra datorers mjukvara kan man se tydliga skillnader. Vid momentan frånkoppling i SS 4241402 har spänningsfaktorn c satts till 0,7. Resistansökningsfaktorerna i denna standard tar hänsyn till den energi brytaren släpper igenom under kortslutningsförloppet. Med arean 1,5 mm 2 och ett skydd med momentaninställning på 125 A blir resistansökningsfaktorn q = 1,23. Med dessa faktorer och U n = 230 V blir nominell ledningslängd 36 m. Men om samma anläggning dimensioneras med ett datorstöd som använder CLC/TR 50480 som grund så får vi följande. Spänningsfaktorn c har genomgående satts till 0,95 När momentana skydd används eller då frånkopplingstiden inte överstiger i de i Tabell 41.1 i SS 4364000 har ledarens högsta drifttemperatur använts som beräkningsgrund för resistansen. Man har vid så korta frånkopplingstider inte ansett kortslutningsströmmens inverkan vara av betydelse. Om ledaren har PVC-isolering har resistansökningsfaktorn q satts till 1,2. Med dessa faktorer och U n = 230 V blir nominell ledningslängd 50 m. I detta fall ökar tillåten ledningslängd med 38 %. Skillnaden beror i detta fall nästan uteslutande på spänningsfaktorn. Spänningsfaktorn c Vid beräkning av kortslutningsströmmar ska den drivande spänningen multipliceras med en faktor c enligt formeln: Om man förutsätter ett oändligt starkt matande nät före transformatorn kommer den drivande spänningen vid en kortslutning i praktiken vara lika med transformatorns tomgångsspänning E. Under kortslutningsförloppet kommer polspänningen på transformatorns sekunsida, U 2, att vara lägre än tomgångsspänningen E på grund av det inre spänningsfallet i transformatorn. Men värdet på U 2 är inte intressant då vi i beräkningen tar med transformatorns inre impedans, Z T, och överliggande nätets impedans, Z Q, i den beräkningsgrundande felkretsimpedansen. Emellertid används inte tomgångsspänningen E vid beräkning av kortslutningsströmmar utan i stället den nominella spänningen, U n, som ska multipliceras med spänningsfaktorn c. Införandet av spänningsfaktorn c är nödvändig för att bland annat ta hänsyn till spänningsvariationer beroende av tid och felställe, ändringar av lindningskopplares läge samt övriga faktorer som påverkar spänningsnivån på primärsidans spänning. Faktorn c är inte medtagen för att ta hänsyn till felströmskretsens impedans. Felet förutsätts ha en försumbar övergångsimpedans. I Sverige har tidigare föreskrifter påverkat spänningsfaktorn. Många standarder för dimensionering med hänsyn till det som tidigare kallades utlösningsvillkoret har sin grund från slutet av 1980-talet då Statens Energiverk föreskrev hur stor spänningsfaktorn skulle vara med hänsyn till typ av anläggning och använda apparater, allt från 0,7 till 0,95. Dessa föreskrifter är upphävda och de nya föreskrifterna har inte sådana detalanvisningar.

3(7) Vid revidering av äldre standarder används numer de förutsättningar som ges i SS 4364000 felet förutsätts ha en försumbar impedans. Som exempel kan nämnas SS 4241404 som gäller för dvärgbrytare och som tidigare beräknats med spänningsfaktorn c lika 0,7 men som vid revideringen 2005 i stället räknades om med spänningsfaktorn 0,95 enligt IEC 60909-0. När spänningsfaktorn c ändras från 0,7 till 0,95 får detta självfallet stor påverkan på tillåten ledningslängder. Som exempel kan nämnas att för en anläggning förimpedansen är 500 mω och man använder dvärgbrytare med märkström 10 A med C-karakteristik fick kabeln EKK 1,5 mm 2 vara38 m med den äldre utgåvan, beräknad med spänningsfaktor c = 0,7. Med den nya utgåvan, spänningsfaktor c = 0,95, blev maximal kabellängd i stället 58 m. En ökning med 52 %. Tabell 1 Spänningsfaktorn c Spänningsfaktorn c Nominell spänning, U n c max c min 100 1000 V 1,10 0,95 (IEC 60909-0 Table I) CENELEC har utarbetat en rapport för datorers mjukvara, CLC/TR 50480, med anvisningar för beräkning av ledararea och val av skydd inom installationer som uppförs i enlighet med HD 384/HD60364. Rapporten visar på att spänningsfaktor c kan hämtas ut Table 1, IEC 60909-1, Tabell 1 ovan. En stor del av de datorstöd som i dag används för projektering av elinstallationer har sin grund i denna rapport eller den tidigare versionen R064-003:1998. Men äldre svenska standarder som inte är reviderade har fortfarande de äldre spänningsfaktorerna som grund och med kan den som räknat manuellt enligt äldre svensk standard få en lägre kortslutningsström än den som använder ett datorstöd som använder faktorer från CLC/TR 50480. Ledningsimpedanser Resistans Resistiviteten för koppar anges till 0,0172 Ω mm 2 /m. Vid tillverkning av kabel måste man dock tillåta en viss tolerans, man kan helt enkelt inte begära att en ledare ska vara exakt 10 mm 2. I IEC 60909 anges för att högsta värde på resistiviteten för koppar aldrig för vara högre än 0,01851 Ω mm 2 /m eller 18,51 mω mm 2 /m. När man köper en kopparledare arean anges till 10 mm 2 får man troligen en något mindre area men resistansen får inte vara högre än 1,851 mω per meter ledare. I praktiken köper man inte en area, man köper ett ohmtal. Tabell.2 Resistivitet vid 20 C (ρ0) i mω mm²/m Koppar Aluminium ρ 0 18,51 29,41 (IEC 60909) En ledares resistans påverkas inte enbart av ledarmateriel, area och längd, utan även av dess temperatur. Resistansen ökar med ca 4 per grad Celsius vilket ger ca 20 % högre resistans för ledaren som är 70 C än i jämförelse med när den är 20 C. En användbar formel vid beräkning av resistans vid andra temperaturer är:

4(7) 20 Där β 0 = 234,5 gäller för koppar β 0 = 228 gäller för aluminium Vid beräkning av minsta kortslutningsström måste man dels ta hänsyn till driftströmmens inverkan på ledarens temperatur, dels på felströmmens inverkan och då framför allt vid något längre frånkopplingstider. Beräkning av minsta kortslutningsström förutsätter att ledarresistansen vid 20 C (R 20 ) multipliceras med en resistansökningsfaktor. Till skillnad från beräkning av största kortslutningsström beräkningsgrundande faktorer normalt är lika i alla handböcker och datorstöd, så finns det flera erkända faktorer som kan användas för att beräkna minsta kortslutningsström. 8.3.1 Resistansökningsfaktorn enligt SS 4241405 I SS 4241405 ges en metod för att beräkna resistansökningsfaktorn man dels tar hänsyn till den troliga högsta drifttemperaturen på ledaren och med hänsyn till hur stor energi aktuell säkringen släpper igenom, I 2 t. Med trolig högsta drifttemperatur på ledaren menas att då smältsäkring används som överlastskydd kan inte ledarens belastningsförmåga användas fullt ut, se Tabell 1 i SS 4241424. Man har för utgått från att drifttemperaturen på ledaren då blir högst 50 C om smältsäkring används som överlastskydd. En större märkström på säkringen ger större genomsläppt energi och med en ökad temperaturstegring. Detta har man också tagit hänsyn till. Resistansökningsfaktorn ökar alltså med ökad märkström på säkringen. Resistansökningsfaktorn q kan beräknas med följande formel: 20 1 öö ä ö å β 0 = 234,5 för koppar, β 0 = 228 för aluminium β i = ledartemperaturen då felet inträffar (initial) β f = högsta tillåtna ledartemperatur vid kortslutning (final)

5(7) Exempel Beräkna resistansökningsfaktorn q enligt SS 4241405 för den PVC-isolerade kopparledaren med arean 1,5 mm 2, dels med säkring med märkström 10 A, dels med märkström 20 A. För 10 A 46,5 5 60000 0,18 46,5 är funktionsström för 5 sekunder på smältsäkring 10 A, se kapitel 9 (ej medtaget) 60000 är ledarnas korttidsströmtålighet uttryckt i A 2 s enligt tabell 3 i SS 4241405 med förutsättning att ledaren är 50 C när felet inträffar och beräknat under icke adiabatiskt förhållande 234,5 160 234,5 50 0,327 234,5 50,, 234,5 20 1 0,18 0,327 1,15 Resistansökningsfaktorn q blir 1,15 när smältsäkring med märkström 10 A används som skydd för den PVC-isolerade kopparledaren med arean 1,5 mm 2. För 20 A 46,5 5 46000 0,235 46000 är ledarnas korttidsströmtålighet uttryckt i A 2 s enligt tabell 3 i SS 4241405 med förutsättning att ledaren är 70 C när felet inträffar och beräknat under icke adiabatiskt förhållande 234,5 160 234,5 70 0,259 234,5 70,, 234,5 20 1 0,235 0,259 1,23 Resistansökningsfaktorn q blir 1,23 när smältsäkring med märkström 20 A används som skydd för den PVC-isolerade kopparledaren med arean 1,5 mm 2. Man kan konstatera att med denna metod ökar resistansökningsfaktorn q med ca 7 procent när säkringen ändras från 10 A till 20 A. Om man bortser från reaktansens inverkan på impedansen så påverkar resistansökningsfaktorn proportionellt mot kortslutningsströmmen. Om i stället resistansökningsfaktorn beräknas enligt CENELEC utarbetad rapport CLC/TR 50480 blir q = 1,37.

6(7) Något förenklat kan man säga att i CLC/TR 50480 finns det två resistansökningsfaktorer, dels vid korta frånkopplingstider då ledarisoleringens högsta tillåtna temperatur ligger till grund för resistansen, högsta drifttemperatur, dels vid långa frånkopplingstider då temperaturen är värdet mellan högsta drifttemperatur och högsta sluttemperatur. Exempel PVC Kort frånkopplingstid: 70 C ger q = 1,2. Lång frånkopplingstid: (70+160)/2 = 115 C vilket ger 1,37 Exempel PEX Kort frånkopplingstid: 90 C ger q = 1,28. Lång frånkopplingstid: (70+250)/2 = 170 C vilket ger q = 1,6. Man kan se att med denna metod blir q för PEX-isolerade ledare väldig hög. Om vi förenklar och utgår från att den drivande spänning U är 100 V och att ledarresistansen vid 20 C (R 20 ) är 1 Ω får vi följande felströmmar beroende på metod och märkström. SS 4241405, märkström 10 A 100 1,15 87 SS 4241405, märkström 20 A 100 1,23 81,3 CLC/TR 50480, märkström 10 eller 20 A 100 1,37 73 Men om vi även lägger till spänningsfaktorerna från varje standard så blir skillnaderna dock inte så stora med just dessa ledare och skydd.. SS 4241405, märkström 10 A och c = 0,85 100 0,85 1,15 73,9

7(7) SS 4241405, märkström 20 A och c = 0,8 100 0,8 1,23 65,0 CLC/TR 50480, märkström 10 eller 20 A och c = 0,95 100 0,95 1,37 69,3 Exemplet visar hur resistansökningsfaktorn q påverkar den minsta kortslutningsströmmen. I sin tur påverkas naturligtvis ledningslängder med mera. Exemplet ska ge förståelse till varför två konstruktörer kan komma till helt olika slutsatser och lägger man dessutom till att SS 436000 även medger mätning som metod för bestämning av kortslutningsström kan en besiktningsman visa en tredje variant för samma anläggning. Vi kan konstatera att med förutbestämda faktorer kan vi beräkna kortslutningsströmmar och beroende på standard som använts så kan värdena på dessa strömmar skilja sig avsevärt men hur stor kortslutningsström det blir i praktiken är en helt annan fråga. Ändra spänningsfaktor i SS 4241405 De nominella ledningslängder som ges i SS 4241405 är beräknade med spänningsfaktor 0,85 när säkring utgör skydd mot överlastström respektive 0,8 när säkringen endast utgör skydd mot kortslutningsström. Dessa ledningslängder kan räknas om till spänningsfaktor 0,95 i enlighet med Tabell 1 ovan. Exempel EKKJ 6 mm 2, kortslutningsskyddad med smältsäkring med märkström 63 A. Nominell ledningslängd enligt Tabell 6A, L n = 74 m. Denna längd är beräknad med c = 0,8. Omräknad till c = 0,95 blir ny nominell ledningslängd lika med 74 0,95 0,8 88 Den nya nominella ledningslängden, L n, blir nu 88 m. Den nominella ledningslängden ska nu korrigeras med hänsyn förimpedansen. När detta görs enligt SS 4241405 kan även Z max räknas om med c = 0,95. 0,95 230 683 Ω 320 Uppgifter om U 0 och I u är hämtade ur SS 4241405.