dimensjonering ved kortslutning
DESCRIPTION
Dimensjonering ved kortslutning. Høgskolen i Agder Fakultet for Teknologi, Grimstad Våren 2006 Egil Hagen. Termiske påkjenninger ved kortslutning. De store strømmene som flyter ved kortslutning kan gi temperaturer som skader komponenter Produsenten oppgir hvor stor strøm komponenten tåler - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
![Page 1: Dimensjonering ved kortslutning](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022081506/56813733550346895d9ebf8d/html5/thumbnails/1.jpg)
Dimensjonering ved kortslutning
Høgskolen i AgderFakultet for Teknologi, Grimstad
Våren 2006Egil Hagen
![Page 2: Dimensjonering ved kortslutning](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022081506/56813733550346895d9ebf8d/html5/thumbnails/2.jpg)
Termiske påkjenninger ved kortslutning
• De store strømmene som flyter ved kortslutning kan gi temperaturer som skader komponenter
• Produsenten oppgir hvor stor strøm komponenten tåler– Kontinuerlig– Kortvarig (1 sekund)
![Page 3: Dimensjonering ved kortslutning](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022081506/56813733550346895d9ebf8d/html5/thumbnails/3.jpg)
![Page 4: Dimensjonering ved kortslutning](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022081506/56813733550346895d9ebf8d/html5/thumbnails/4.jpg)
Termisk grensestrøm
• Termisk grensestrøm er den strøm som varmer opp komponenten til maksimal tillatt driftstemperatur i løpet av en viss tid (It 1sek)
• Komponenten tilføres en energi:
W = R It2 tt
• Om vi antar at under en kortslutning går all varmeproduksjon med til å varme opp komponenten (og ikke omgivelsene) vil:
Wk = R Ik”2 tk
![Page 5: Dimensjonering ved kortslutning](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022081506/56813733550346895d9ebf8d/html5/thumbnails/5.jpg)
Krav til vern
• For at komponenten ikke skal bli skadet under en kortslutning er det avgjørende at:
Wk ≤ W• For å oppnå dette installerer vi
kortslutningsvern foran komponenten• Utkoblingstiden til vernet (pluss
brytertiden) må innstilles slik at kriteriet er oppfylt
tk = It2 tt / Ik”2
![Page 6: Dimensjonering ved kortslutning](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022081506/56813733550346895d9ebf8d/html5/thumbnails/6.jpg)
Dimensjonering for jordslutning
• Jordslutning kan være 1 faset, 2 faset eller 3 faset
• 2 faset og 3 faset jordslutning tilsvarer 2 faset og 3 faset kortslutning fordi det da også blir forbindelse mellom fasene
• Jordslutning kan føre til:– Oppvarming og brannfare på jordslutningsstedet– Farlig berøringsspenning på anleggsdeler som
normalt ikke skal være spenningsførende
![Page 7: Dimensjonering ved kortslutning](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022081506/56813733550346895d9ebf8d/html5/thumbnails/7.jpg)
Nullpunktsjording
• Jordslutningsstrømmene er avhengige av hvordan systemets nullpunkt er jordet– Isolert nullpunkt– Jordet over en resistans/impedans– Jordet over en reaktans (spolejording)– Direkte jordet
• Viktig at vernet kobler bort jordslutningen raskt• Forskriftene krever at jordfeil kobles bort innen
rimelig tid (?)
![Page 8: Dimensjonering ved kortslutning](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022081506/56813733550346895d9ebf8d/html5/thumbnails/8.jpg)
Isolert nullpunkt
• På de feilfrie fasene øker spenningen mot jord
• Dersom isolasjonen i disse fasene er svekket, kan det føre til at flere faser får jordslutning
• Vanlig på nett opp til 22 kV, også lavspent
• Fører til lave jordslutningsstrømmer
![Page 9: Dimensjonering ved kortslutning](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022081506/56813733550346895d9ebf8d/html5/thumbnails/9.jpg)
Spolejording
• Jordslutningsstrømmene kan i nett mellom 66 kV og 220 kV reduseres ved at nullpunktet jordes over en spole (Petersenspole)
• Petersenspolen innstilles slik at den kompenserer nettets kapasitans – feilstrømmen kan dermed justeres til null og eventuelle lysbuer slukker
• Spolen er vanligvis regulerbar - For å unngå resonans ved utkobling av nettdeler, drives nettet vanligvis overkompensert
• Kan drive nettet til reserve er etablert eller inntil et bedre tidspunkt for utkobling
![Page 10: Dimensjonering ved kortslutning](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022081506/56813733550346895d9ebf8d/html5/thumbnails/10.jpg)
Direkte jordet nullpunkt
• En full 1 fase jordslutning vil være som en 1 fase kortslutning
• Vanlig på 300 kV og 400 kV (?)
![Page 11: Dimensjonering ved kortslutning](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022081506/56813733550346895d9ebf8d/html5/thumbnails/11.jpg)
Kortslutningsstrømmer
• Støtstrøm• Subtransient, transient, stasjonær• Overstrøm• Kortslutning er en forbindelse med ubetydelig
impedans mellom to eller flere faser• Kortslutningsstrømmen er ofte mange ganger
større enn den maksimalt tillatte belastningsstrømmen
• Ledninger og apparater må dimensjoneres for å tåle kortslutningsstrømmen
![Page 12: Dimensjonering ved kortslutning](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022081506/56813733550346895d9ebf8d/html5/thumbnails/12.jpg)
Beregning av kortslutningsstrøm
• Kortslutningsstrømmen består av en symmetrisk vekselstrøm overlagret en avtakende (transient) likestrøm
• Størrelsen på kortslutningsstrømmen er avhengig av tidspunkt for kortslutningen
• Kortslutningsstrømmen blir størst dersom kortslutningen skjer i spenningens nullgjennomgang
![Page 13: Dimensjonering ved kortslutning](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022081506/56813733550346895d9ebf8d/html5/thumbnails/13.jpg)
Støtstrøm
• Maksimal kortslutningsstrøm kalles:– Støtstrøm– Maksimal assymetrisk kortslutningsstrøm
• Støtstrømmen er:
is = κ √2 Ik
• Der κ kalles støtfaktoren som maksimalt kan bli κ = 2,0
• Det gir: is = 2,8 Ik
![Page 14: Dimensjonering ved kortslutning](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022081506/56813733550346895d9ebf8d/html5/thumbnails/14.jpg)
![Page 15: Dimensjonering ved kortslutning](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022081506/56813733550346895d9ebf8d/html5/thumbnails/15.jpg)
![Page 16: Dimensjonering ved kortslutning](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022081506/56813733550346895d9ebf8d/html5/thumbnails/16.jpg)
Typiske verdier
• Ved kortslutning på generatorklemmene:
is = 3 Ik
• Ved kortslutning ute i fordelingsnettet kan κ = 1,6 være en god tilnærming
is = 2,5 Ik
![Page 17: Dimensjonering ved kortslutning](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022081506/56813733550346895d9ebf8d/html5/thumbnails/17.jpg)
Mekaniske påkjenninger ved kortslutning
• Når to parallelle ledere fører strøm, vil det oppstå en kraftvirkning mellom dem
• Denne kraften er proporsjonal med kvadratet av strømstyrken:
F = 2 i2 / D 10-7 l
![Page 18: Dimensjonering ved kortslutning](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022081506/56813733550346895d9ebf8d/html5/thumbnails/18.jpg)
Sinusformet strøm
• Ved sinusformet strøm vil i være:i = î sin(ωt)
• Da vil F være lik 0 når sin(ωt) er lik 0• F får sin maksimale verdi hver gang
sin(ωt) er 1
• Dermed vil lederne utsettes for en pulserende kraft med frekvens 100 Hz
![Page 19: Dimensjonering ved kortslutning](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022081506/56813733550346895d9ebf8d/html5/thumbnails/19.jpg)
Dimensjonering
• Alle anleggsdeler må tåle de krefter som oppstår ved en kortslutning
• Det er først og fremst stive anleggsdeler som skinneføringer, samleskinner og deres støtter som blir utsatt for så store krefter at beregning er nødvendig
• Ved egenfrekvens for skinnene nær 100 Hz kommer skinnene i resonans
![Page 20: Dimensjonering ved kortslutning](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022081506/56813733550346895d9ebf8d/html5/thumbnails/20.jpg)
![Page 21: Dimensjonering ved kortslutning](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022081506/56813733550346895d9ebf8d/html5/thumbnails/21.jpg)
Mekanisk dimensjonering av samleskinner og isolatorer
• Ta utgangspunkt i en statisk beregning av de kreftene som oppstår under en kortslutning
• Evnt. korrigere for de dynamiske forhold
• Antar fast innspente skinner i isolatorene
• Kraften er jevnt fordelt over skinnelengden
![Page 22: Dimensjonering ved kortslutning](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022081506/56813733550346895d9ebf8d/html5/thumbnails/22.jpg)
Korreksjonsfaktor k1
• K1 er 1,0 for runde skinner• K1 varierer fra 0,4 til 1,4 avhengig av skinnenes
høyde og bredde, om de er stående eller liggende, og avstanden mellom skinnene
• Høyeste verdi ved brede skinner montert nær hverandre
• Laveste verdi ved høye skinner montert nær hverandre
• Jo større avstand mellom skinnene, desto mindre blir korreksjonen
![Page 23: Dimensjonering ved kortslutning](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022081506/56813733550346895d9ebf8d/html5/thumbnails/23.jpg)
![Page 24: Dimensjonering ved kortslutning](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022081506/56813733550346895d9ebf8d/html5/thumbnails/24.jpg)
Resonansfaktor k2
![Page 25: Dimensjonering ved kortslutning](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022081506/56813733550346895d9ebf8d/html5/thumbnails/25.jpg)
![Page 26: Dimensjonering ved kortslutning](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022081506/56813733550346895d9ebf8d/html5/thumbnails/26.jpg)
![Page 27: Dimensjonering ved kortslutning](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022081506/56813733550346895d9ebf8d/html5/thumbnails/27.jpg)
![Page 28: Dimensjonering ved kortslutning](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022081506/56813733550346895d9ebf8d/html5/thumbnails/28.jpg)
![Page 29: Dimensjonering ved kortslutning](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022081506/56813733550346895d9ebf8d/html5/thumbnails/29.jpg)
![Page 30: Dimensjonering ved kortslutning](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022081506/56813733550346895d9ebf8d/html5/thumbnails/30.jpg)
![Page 31: Dimensjonering ved kortslutning](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022081506/56813733550346895d9ebf8d/html5/thumbnails/31.jpg)
![Page 32: Dimensjonering ved kortslutning](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022081506/56813733550346895d9ebf8d/html5/thumbnails/32.jpg)
![Page 33: Dimensjonering ved kortslutning](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022081506/56813733550346895d9ebf8d/html5/thumbnails/33.jpg)