Een kabel is een driefasen kabelverbinding tussen twee knooppunten, waarvan de typegegevens bekend zijn. De elektrische eigenschappen worden meestal vanuit het typenbestand gekopieerd.
In het typenbestand zijn gegevens voor circuits met drie- en éénaderige kabels opgenomen. De éénaderige kabels worden altijd per circuit van drie parallelle kabels behandeld en hoeven dus niet separaat te worden ingevoerd.
Een kabel kan alleen aangebracht worden tussen twee knooppunten met dezelfde nominale spanning.
PARAMETERS
Algemeen
In dit scherm kunnen de standen van de schakelaars aan weerszijden van de kabel worden gewijzigd.
Parameter |
Omschrijving |
Naam |
Naam van de kabel |
Netdeelgrens |
Scheiding van delen van het netwerk die door verschillende netvoedingen of transformatoren worden gevoed |
Voeding links |
Naam van het voedende object aan de zijde van het van-knooppunt, in geval van een netdeelgrens |
Voeding rechts |
Naam van het voedende object aan de zijde van het naar-knooppunt, in geval van een netdeelgrens |
De kabel loopt van het Van-knooppunt naar het Naar-knooppunt. Het Van-knooppunt en Naar-knooppunt kunnen van plaats worden verwisseld met behulp van het knopje <>.
Netdeelgrens
Een open schakelaar in zo'n kabel wordt weergegeven als een dubbele vlag, mits in de editor-opties bij de symbolen een vlag voor een open schakelaar gekozen is.
Kabeldelen in serie
Een kabel bestaat uit een of meerdere kabeldelen in serie. De kabel wordt als volgt samengesteld of gewijzigd:
Met de groene buttons + kunnen kabeldelen aan een kabel worden toegevoegd. Hiermee kan een kabeldeel voor of achter een kabeldeel geplaatst. Met de rode button X wordt een kabeldeel uit de lijst verwijderd.
Bij sommige berekeningen, zoals de storingsanalyse en de beveiligingsberekening, wordt rekening gehouden met de specifieke volgorde van de kabeldelen in een kabelverbinding. Dit is met name belangrijk bij afwisseling van sterke en zwakke kabelstukken.
Met de button <> kan de volgorde van de kabeldelen omgedraaid worden.
Met de button ... kunnen de parameters van het kabeltype van een kabeldeel bekeken en gewijzigd worden.
Van alle kabeldelen kunnen de lengte, de belastbaarheid en de belastbaarheidsfactor worden gespecificeerd.
Parameter |
Default |
Eenheid |
Omschrijving |
#Parallel |
1 |
|
Aantal parallelle circuits voor dit kabeldeel |
Type |
|
|
Type kabel voor dit kabeldeel |
Lengte |
0 |
m |
Lengte van het kabeldeel |
Inom |
|
A |
Nominale stroom, te kiezen voor de omgevingsconditie voor het kabeldeel |
Belastbaarheidsfactor |
1 |
|
Vermenigvuldigingsfactor waarmee Inom kan worden verlaagd |
Jaar |
|
|
Jaar van aanleg |
Parallelle kabelcircuits
Van een kabelberbinding kan voor elk kabeldeel worden gespecificeerd uit hoeveel parallelle kabelcircuits dit bestaat. Het voordeel is dat voor een dubbelcircuitverbinding, waarvan beide circuits met een gezamenlijke beveiliging is beveiligd, geen hulpknooppunt meer hoeft te worden gemaakt. Bovendien wordt het schema rustiger.
De equivalente elektrische gegevens worden berekend voor alle parallelle circuits gezamenlijk in het betreffende kabeldeel.
Bij een kabeldeel dat bestaat uit twee parallelle drieaderige kabels zijn er twee parallelle circuits. Het attribuut #Parallel is dan 2.
Bij een kabeldeel dat bestaat uit twee parallelle circuits van enkeladerige kabels liggen in werkelijkheid 6 enkeladerige kabels naast elkaar. Aangezien elk circuit bestaat uit 3 kabels is ook dan het attribuut #Parallel gelijk aan 2.
Een kortsluiting in één van de parallelle kabels kan alleen correct berekend worden indien de betreffende kabel separaat gemodelleerd is.
Belastbaarheidsfactor
Met deze factor kan Inom worden gereduceerd in het geval meerdere kabels naast elkaar liggen. Dit kan voorkomen bij afgaande kabels bij onderstations.
Kabeltype
Het formulier, dat vanuit tab Algemeen met de button ... wordt aangeroepen, geeft voor het geselecteerde kabeldeel informatie over: type, verkorte typenaam, maximale belastbaarheid en maximale kortsluitstroom.
Parameter |
Default |
Eenheid |
Omschrijving |
Type |
|
|
Type van het kabeldeel |
Kort |
|
|
Korte naamsaanduiding kabeldeel |
Unom |
0 |
kV |
Nominale spanning |
Prijs |
0 |
Cur/m |
Investeringsbedrag kabeltype per m |
Rac |
0 |
Ohm/km |
A.C. Bedrijfsweerstand bij gegeven temperatuur |
TR |
30 |
° C |
Temperatuur corresponderend met R |
X |
0 |
Ohm/km |
Bedrijfsreactantie bij gegeven frequentie |
C |
0 |
μF/km |
Bedrijfscapaciteit |
Tan delta |
0 |
|
Verlieshoek delta |
R0 |
0 |
Ohm/km |
Homopolaire weerstand bij 20 ° C |
X0 |
0 |
Ohm/km |
Homopolaire reactantie |
C0 |
0 |
μF/km |
Homopolaire capaciteit |
Inom0 |
0 |
A |
Nominale stroombelastbaarheid voor een bovengrondse kabel (in lucht) |
Inom1/2/3 |
0 |
A |
Nominale stroombelastbaarheid voor een ondergrondse kabel |
bij |
0 |
Km/W |
Specifieke warmteweerstand (G) van de bodem, behorende bij Inom1/2/3 |
Ik (1s) |
0 |
kA |
Toelaatbare kortsluitstroom gedurende 1 seconde |
TIk(1s) |
0 |
° C |
Geleidertemperatuur bij Ik(1s) |
Frequentie |
50 |
Hz |
Nominale frequentie waarop X is betrokken |
Loopsnelheid |
0 |
m/μs |
Loopsnelheid van een puls |
Type
In de lijst van toepasbare typen bevinden zich alle kabels uit de kabeldatabase waarvan Unom gelijk is aan 75 - 350% van de Unom van de twee knooppunten.
De typenaam bestaat uit maximaal 40 tekens.
Na het selecteren van het gewenste kabeltype uit de kabellijst worden alle parameters gekopieerd.
Het bij Vision meegeleverde typenbestand Types.xlsx bevat gegevens van vele gangbare kabeltypen.
Zie ook: Type
TR
Specificatie van de temperatuur, waarvoor de opgegeven weerstand geldt. Dit maakt het mogelijk om ook bij een andere temperatuur (Tact) het gedrag van het net bij benadering te berekenen aan de hand van de correctiefactor:
(1+0.004(Tact-20)) / (1+0.004(TR-20)).
Deze formule gaat ervan uit dat de skin effect en proximity effect factoren constant zijn en heeft daarom voor zeer dikke kabels (1000-3000 mm2) een wat grotere tolerantie. Bij de berekening van de maximale kortsluitstroom volgens IEC 60909 wordt uitgegaan van een geleidertemperatuur van 20 ° C.
R0 en X0
Voor het berekenen van kortsluitingen met aardcontact wordt getoetst of geldt: R0>R1 en X0>0. Zo niet, dan wordt een waarschuwing gegenereerd.
Inom
De nominale stroom die een kabel mag voeren is afhankelijk van de toelaatbare geleider- en manteltemperatuur en wordt mede bepaald door de specifieke warmteweerstand G van de bodem. Per kabeltype kan voor drie verschillende waarden van G een Inom worden opgegeven. Ook kan een nominale stroom worden opgegeven voor bovengrondse kabels (vrij in lucht).
De vermelde waarden voor G worden bij de berekeningen gebruikt om de stroombelasting te kiezen. Bij meerdere kabeldelen is de zwakste schakel maatgevend.
TIk(1s)
De geleidertemperatuur bij Ik(1s) wordt gebruikt voor berekening van de minimale kortsluitstroom volgens IEC 60909.
Frequentie
De bedrijfsreactantie is betrokken op de nominale frequentie, die wordt overgenomen uit de typegegevens: X = ωL. Bij een afwijkende bedrijfsfrequentie (in de Opties, bij Berekening) wordt de bedrijfsreactantie gecorrigeerd.
Typegegevens kopiëren en plakken
De typegegevens van een kabeltype kunnen naar een speciaal klembord gekopieerd worden door in het Kabeltypeformulier links onder op de speedbutton Typegegevens kopiëren te klikken. De gegevens kunnen in een andere nieuwe of bestaande kabel geplakt worden met Typegegevens plakken.
Betrouwbaarheid
De betrouwbaarheidsgegevens zijn van toepassing op de gehele kabel en hoeven niet voor elk kabeldeel afzonderlijk worden gespecificeerd.
Parmeter |
Default |
Eenheid |
Omschrijving |
Faalfrequentie |
0 |
per km per jaar |
Gemiddeld aantal malen per jaar dat de kabel faalt (kortsluiting) per km |
Reparatieduur |
0 |
minuten |
Gemiddelde duur reparatie of vervanging |
Onderhoudsfrequentie |
0 |
per jaar |
Gemiddeld aantal malen per jaar dat de kabel in onderhoud is |
Onderhoudsduur |
0 |
minuten |
Gemiddelde duur van het onderhoud |
Onderhoudsafbreekduur |
0 |
minuten |
Gemiddelde duur afbreken onderhoud in geval van een calamiteit |
Moffen faalfrequentie |
0 |
per jaar |
Gemiddeld aantal malen per jaar dat een mof faalt (kortsluiting maakt) |
Plaatsbepaling
Afstandbepaling via pulsreflectie
Met behulp van het attribuut Loopsnelheid bij het kabeltype, kan de afstand van een knooppunt tot de foutplaats (kortsluiting) bepaald worden. De afstand wordt berekend uit de ingevoerde looptijd en de loopsnelheid van elk kabeltype. Deze functie is met name handig indien veel verschillende kabeltypen in een kabelverbinding zijn toegepast.
Via kabellooptijd van een eventueel niet gestoorde geleider, kan optioneel de exact gemeten looptijd van de hele kabel worden opgegeven, t.b.v. een betere plaatsbepaling.
De twee afstanden geven het resulterende bereik van de foutplaats aan, aan de hand van voorgeprogrammeerde marges.
Plaatsbepaling via afstand(en)
De berekende afstanden, of eigen afstand(en), kunnen hier ingevoerd worden om de geografische locatie(s) te bepalen.
Aansluiting
Parameter |
Default |
Eenheid |
Omschrijving |
Bmax (normaal) |
0 |
% |
Alternatieve maximale belastinggraad in normale situatie; alleen indien afwijkend van de opties |
Bmax (storing) |
0 |
% |
Alternatieve maximale belastinggraad in storingssituatie; alleen indien afwijkend van de opties |
MODELLERING
Pi-model
Het pi-model wordt gebruikt voor de modellering van verbindingen en kabels. Voor R, L, Rshunt en C geldt:
R weerstand
L inductie
Rshunt shuntweerstand, t.b.v. berekening van de diëlektrische verliezen
C capaciteit
De shuntweerstand wordt berekend uit de tan(δ), de verlieshoek δ wordt gemeten om de mate van veroudering van een kabelverbinding te bepalen. De tan(δ) van een kabel is onder andere afhankelijk van het type isolatie, de veroudering en de temperatuur van de kabel. Een kabel waarbij XLPE als isolatiemedium is toegepast heeft een tan(δ) van typisch tussen de 0,35E-3 bij 20 °C en 0,61E-3 bij 90 °C, in Vision wordt deze temperatuurafhankelijkheid verwaarloost. Hieronder de afleiding van Rshunt uit de verliesfactor tan(δ):
Het pi-model is geldig voor kabels tot ongeveer 50 km en voor lijnen tot ongeveer 200 km. Het modelleren van langere verbindingen kan plaatsvinden door het aanbrengen van fictieve knooppunten, waardoor meerdere deelverbindingen ontstaan. Bijvoorbeeld een in drie Pi-secties opgedeelde model geeft een nauwkeurigheid van 1,2 % voor een kwart golflengte hoogspanningslijn (een kwart golflengte komt overeen met 1500 km bij 50 Hz). Bron: J. Arillaga, D.A. Bradley, P.S. Bodger: "Power System Harmonics".
Voor berekening van harmonischen wordt het distributed parameter model gebruikt. Zie: Harmonischen, model.
Inom' en Snom' voor takken
Voor takken zijn de termen Inom' en Snom' geïntroduceerd voor het signaleren van een overbelasting in de loadflow. Deze waarden zijn geïntroduceerd om eenduidigheid te krijgen over de maximale belastbaarheid van een tak. Voor een transformator wordt Snom' gebruikt. Voor een kabel wordt de waarde van Inom' vastgesteld uit de invoergegevens van het zwakste kabeldeel. Voor de kabel is Inom' als volgt gespecifieerd:
•Inom' is de zwakste Kabeltype.Inom(G) x belastbaarheidsfactor over de kabeldelen.
•G verwijst naar de gekozen warmteweerstand van de grond.
IEC 60909
De homopolaire gegevens zijn niet van belang voor de berekening van een symmetrische sluiting (FFF) of een tweefasige sluiting zonder aardcontact (FF).
Voor het berekenen van kortsluitingen met aardcontact wordt getoetst of geldt: R0>R1 en X0>0. Zo niet, wordt een waarschuwing gegenereerd.
Homopolaire impedanties van kabelverbindingen zijn moeilijk te achterhalen en ondermeer afhankelijk van:
•één driefase- of drie éénfasekabel
•onderlinge afstand, vlak of driehoek
•aarding van de mantel (eenzijdig, tweezijdig, cross bonding)
•andere geleidende voorwerpen zoals andere kabels of pijpleidingen
Aan de hand van Ik,1s wordt de maximaal toelaatbare kortsluittijd tmax berekend.
Bij de berekening van de maximale kortsluitstroom volgens IEC 60909 wordt uitgegaan van een geleidertemperatuur van 20 ° C. De geleidertemperatuur bij Ik,1s wordt gebruikt voor berekening van de minimale kortsluitstroom volgens IEC 60909.
De geleiderweerstand (R) is gespecificeerd voor referentietemperatuur TR. De weerstand voor de actuele temperatuur Tact wordt berekend aan de hand van de correctiefactor:
(1+0.004(Tact-20)) / (1+0.004(TR-20)).
De homopolaire weerstand (R0) wordt niet gecorrigeerd voor temperaturen die afwijken van 20 ° C.
Voor achtergrondinformatie over geleiderparameters, zie afleidingkabelparameters.pdf.
Voor achtergrondinformatie over homopolaire impedanties, zie het voormalige ImpedantiesVanKabels.pdf.
Harmonischen
Voor berekening van harmonischen wordt het distributed parameter model gebruikt. Zie: Harmonischen, model.