Voorbeeld NPR Preview. N Nederlands

Transcriptie

1 Nederlandse NPR 3626 Kabels geïsoleerd met vernet polyetheen voor spanningen van 6 kv tot en met 30 kv. Continu toelaatbare stroom en thermisch toelaatbare kortsluitstroom Cables with insulation of cross-linked polyethylene for voltages of 6 kv up to and including 30 kv. Continuous current rating and thermally permissible short-circuit current 1e druk, september 1994 UDC Onderwerp en toepassingsgebied 1.1 Onderwerp Deze praktijkrichtlijn behandelt de continu toelaatbare stroom en de thermisch toelaatbare kortsluitstroom van kabels geïsoleerd met vernet polyetheen. Onderscheid wordt gemaakt tussen: - in de grond liggende kabels; - vrij in lucht liggende kabels. 1.2 Toepassingsgebied De stroombelastbaarheden zijn bepaald voor kabels gebaseerd op de voorkeursconstructies die in NEN 3620 zijn opgenomen. De afmetingen van de kabels zijn berekend volgens de fictieve methode gegeven in NEN De stroombelastbaarheden worden in tabellen gegeven voor nominale geleiderdoorsneden van 16 t.m mm 2, zowel voor geleiders van koper als voor geleiders van aluminium, afhankelijk van de mate waarin de geleiders in de praktijk voorkomen. De stroombelastbaarheden gelden voor de volgende kabelconstructies: a) Eenaderige kabels met: - een geleider van aluminium of koper; - een aardscherm van koperdraden; - een opvulling van geleidend rubber tussen de schermdraden en de buitenmantel, ten behoeve van de langswaterdichtheid; - een buitenmantel van polyetheen (PE). b) Drie-aderige kabels met: - ronde samengeslagen geleiders van koper; - een metaalscherm rond elke ader van koperband; - een binnenmantel van Polyvinylchloride (PVC); - een vlakdraadarmering uit staal- en koperdraad met een staalband tegenspiraal; - een buitenmantel van Polyvinylchloride. De stroombelastbaarheden gelden voor met een nominale frequentie van 50 Hz. draaistroom De tabellen gelden voor kabels met een toegekende spanning van 10 t.m. 30 kv. De verschillen in stroombelastbaarheid tussen kabels met verschillende toegekende spanningen liggen per nominale geleiderdoorsnede binnen 5 % van elkaar. Op grond van dit geringe verschil is gekozen voor één stroombelastbaarheidstabel voor alle toegekende spanningen. Ook bij de tabellen met correctiefactoren ligt de nauwkeurigheid binnen 5 %. Hierdoor kunnen dezelfde correctiefactoren worden toegepast voor een groot aantal verschillende situaties. 2 Uitgangspunten 2.1 Rekenmethode De stroombelastbaarheden zijn gebaseerd op NEN 10287, waarbij voor de soortelijke warmteweerstanden zijn ingevuld 3,5 Km/W voor de XLPE-kabelisolatie en de polyetheenbuitenmantel en 5 К m/w voor de PVCbinnenmantel en de PVC-buitenmantel. 2.2 Temperaturen en uitdroging van de grond Voor het berekenen van de stroombelastbaarheden is uitgegaan van een temperatuur van de geleider van ten hoogste 90 C, zowel voor ligging in de grond als voor vrij in lucht liggende kabels. Door deze hoge geleidertemperatuur kan uitdroging van de grond optreden. De berekening van de stroombelastbaarheden, rekening houdend met de uitdroging van de grond, is gebaseerd op het zogeheten tweeschillenmodel, zoals gegeven in NEN (EC 287:1982, Amendment 2:1991). Dit is een relatief eenvoudige methode die geen nadere gegevens omtrent de eigenschappen van de grond vraagt, de soortelijke warmteweerstand van de grond uitgezonderd. Voor de tabellen 1 t.m. 4 is aangenomen dat uitdroging van de grond optreedt boven een kritische isotherm van 30 C. Deze isotherm treedt op bij een grondwaterstand van ongeveer 4 m onder het maaiveld als de soortelijke warmteweerstand van de grond 0,75 Km/W is. ndien de grondwaterstand bekend is, kan een kritische isotherm worden berekend. Op basis hiervan kan een stroombelastbaarheid worden bepaald. Tabel 5 geeft de correctiefactoren die hieruit volgen, uitgaande van de grondwaterstand en de daarbij behorende kritische isotherm. 2.3 Omgevingsomstandigheden n de hoofdstukken 3 en 4 wordt voor de continu toelaatbare stromen verwezen naar de tabellen 1 en 8. De in deze tabellen opgenomen waarden gelden uitsluitend onder bepaalde omgevingsomstandigheden. Voor afwijkende omgevingsomstandigheden worden in andere tabellen correctiefactoren gegeven. n de gevallen dat de stroombelastbaarheid niet met behulp van deze tabellen kan worden bepaald, zie NEN n de grond liggende kabels 3.1 Continu toelaatbare stroom De continu toelaatbare stromen van in de grond liggende kabels zijn opgenomen in tabel 1. De waarden gelden uitsluitend onder de volgende omstandigheden: N Nederlands Normalisatie-instituut 1994 Nederlands Normalisatie-instituut Kalfjeslaan 2, Postbus 5059, 2600 GB Delft, Telefoon (015) , Fax (015)

2 Biz. 2 a) De grondtemperatuur is 15 C. b) De geleidertemperatuur is 90 C. c) De liggingsdiepte is tussen 0,8 m en 1,2 m (de berekening van de tabel is uitgevoerd voor een liggingsdiepte van 1 m, maar de resultaten gelden voor liggingsdiepten tussen 0,8 m en 1,2 m). d) De soortelijke warmte weerstand van de grond (g) is 0,75 К-m/W. e) Er is geen beïnvloeding door andere warmtebronnen. Wanneer zich binnen een afstand van 1 m warmtebronnen bevinden, is beïnvloeding waarschijnlijk en moet de stroombelastbaarheid worden berekend volgens NEN f) De temperatuur van het buitenoppervlak van de kabel is zo dat uitdroging van de grond kan optreden. n de standaardberekening (tabel 1) is uitgegaan van het tweeschillenmodel zoals gegeven in NEN (EC 287:1982, Amendment 2:1991). Daarbij is uitgegaan van een kritische isotherm voor uitdroging van 30 C. De soortelijke warmteweerstand van de grond buiten deze isotherm is 0,75 K-m/W; binnen deze isotherm is de soortelijke warmteweerstand van de grond op 2,5 K- m/w gesteld conform NEN g) Voor eenaderige kabels is uitgegaan van ligging in driehoek of in plat vlak. Voor ligging in driehoek is uitgegaan van tweezijdige aarding; voor geleiderdoorsneden vanaf mm 2 worden eveneens de stroombelastbaarheden voor eenzijdige aarding gegeven. Voor ligging in plat vlak is gerekend met getransponeerde kabel, tweezijdig geaard. Vanaf mm 2 is eveneens gerekend met eenzijdige aarding of kruislings doorverbonden aardschermen (crossbonding). De ruimte tussen de kabels liggend in plat vlak is 70 mm. n de praktijk zullen de omstandigheden doorgaans van de bovengenoemde afwijken. Dit houdt in dat de uit tabel 1 afgelezen stroom, in afwijkende omstandigheden, nog moet worden vermenigvuldigd met een correctiefactor. Deze correctiefactoren worden in 3.2 behandeld. Aangezien in Nederland in het algemeen de soortelijke warmteweerstand van de grond (g) tussen 0,5 en 1 К-m/W ligt, is als uitgangspunt voor tabel 1 gekozen voor g = 0,75 Km/W. Voor de juiste continu toelaatbare stroom moet worden uitgegaan van de werkelijke waarde van g voor het betrokken kabeltracé. Afhankelijk van de grondsoort en de vochtigheid zal de soortelijke warmteweerstand een andere waarde aannemen, zodat hiervoor dan een correctiefactor moet worden toegepast. Een eventuele meting van de grondtemperatuur moet worden verricht op ten minste 2 m afstand van belaste kabels en op ongeveer dezelfde diepte als die waarop de kabels liggen. Een stuk kabel dat zich onder een eindsluiting in lucht bevindt en dat niet langer dan enige meters is, mag veelal met dezelfde stroom worden belast als het in de grond liggende gedeelte. Bij in de grond liggende kabels kan de soortelijke warmteweerstand van de grond toenemen door uitdroging als gevolg van de in de kabels ontwikkelde warmte. Naburige kabels en andere warmtebronnen kunnen deze uitdroging versterken, en verhogen bovendien de temperatuur van de omringende grond. n de tabellen is met deze uitdroging rekening gehouden. De invloed van naburige kabels op de stroombelastbaarheid kan via de correctiefactoren, gegeven in de desbetreffende tabellen, worden bepaald. 3.2 Correctiefactoren ndien de omstandigheden waaronder de kabel moet functioneren anders zijn dan in 3.1 is genoemd, moeten de waarden van tabel 1 worden vermenigvuldigd met een van de volgende correctiefactoren: a) Correctiefactor voor afwijkende grondtemperatuur ndien de grondtemperatuur afwijkt van 15 C, moet een correctiefactor volgens tabel 2 worden toegepast. b) Correctiefactor voor afwijkende liggingsdiepte ndien de liggingsdiepte kleiner dan 0,8 m of groter dan 1,2 m is, moet een correctiefactor worden toegepast, die aan NEN moet worden ontleend. c) Correctiefactor voor afwijkende soortelijke warmteweerstand van de grond en/of parallel lopende kabels ndien de soortelijke warmteweerstand van de grond afwijkt van 0,75 K- m/w en indien verscheidene gelijk belaste kabels parallel lopen in één horizontaal vlak, moet een correctiefactor volgens de tabellen 3 en 4 worden toegepast. Bij parallel lopende circuits moet de vrije ruimte tussen de kabels volledig met grond zijn aangevuld. d) Correctiefactor, afhankelijk van de grondwaterstand De correctiefactoren in de tabellen 2 t.m. 4 zijn, evenals de stroombelastbaarheden gegeven in tabel 1, gebaseerd op het tweeschillenmodel, zoals gegeven in NEN 10287, uitgaande van een kritisch isotherm van 30 C. De uitdroging van de grond rondom een kabel hangt af van de kritische isotherm. De waarde van deze kritische temperatuur is afhankelijk van de grondwaterstand, de grondtemperatuur en de soortelijke warmteweerstand van de grond. Boven deze kritische temperatuur treedt uitdroging van de grond rondom de kabel op. De kritische isotherm van 30 C treedt op bij een grondwaterpeil van ongeveer 4 m onder het maaiveld (3 m onder de kabel) als de soortelijke warmteweerstand van de grond 0,75 K-m/W is. Afhankelijk van de grondtemperatuur, de grondwaterstand en de soortelijke warmteweerstand van de grond, kan de kritische isotherm waarden aannemen tussen 25 en 50 C. ndien de grondwaterstand bekend is, kunnen de kritische isotherm en de daarbij behorende stroombelastbaarheid worden berekend. n sommige gevallen kan dit tot een hogere stroombelastbaarheid leiden. n de tabellen 5,6 en 7 worden de correctiefactoren gegeven voor verschillende grondwaterstanden, voor verschillende temperaturen van de grond en voor verschillende soortelijke warmteweerstanden. OPMERKNG ndien de omstandigheden op meer dan een punt, in belangrijke mate, afwijken van de omstandigheden in tabel 1, mogen de correctiefactoren in het algemeen niet cumulatief worden toegepast. Dit leidt veelal tot onjuiste resultaten. n deze gevallen moet de stroombelastbaarheid aan de hand van NEN worden bepaald. 4 Vrij in lucht liggende kabels 4.1 Continu toelaatbare stroom De continu toelaatbare stromen van vrij in lucht liggende kabels zijn opgenomen in tabel 8. De waarden gelden uitsluitend onder de volgende omstandigheden: a) De luchttemperatuur is 30 C. b) De geleidertemperatuur is 90 C.

3 Biz. 3 c) De kabel is vrij in lucht liggend, hetgeen betekent dat: - de ruimte waarin is geïnstalleerd, voldoende groot dan wel geventileerd is; - de kabels beschermd zijn tegen directe zonnestraling of straling van andere warmtebronnen; - de afstand van het buitenoppervlak van de kabel tot een muur, vloer, enz. ten minste het 0,3-voud is van de buitenmiddellijn van de kabel; - indien kabels in rekken liggen die boven elkaar zijn geplaatst, de ruimte tussen de rekken ten minste 20 cm is; - indien kabels naast elkaar op rekken of boven elkaar langs een wand zijn aangebracht, de hartafstand tussen de kabels ten minste het tweevoud is van de buitenmiddellijn van de dikste kabel; - de rekken open zijn, bijvoorbeeld bestaande uit geperforeerde plaat. d) Eenaderige kabels in plat vlak, niet getransponeerd, hartafstand tussen de kabels het tweevoud van de kabelmiddellijn. Met name bij 6/10kV-kabels kan de manteltemperatuur relatief hoog worden door de dunnere isolatie. Bij zware mechanische belasting bestaat daardoor een risico op vervorming van de mantel. ndien lagere manteltemperaturen gewenst zijn, moet de erbij passende stroombelastbaarheid aan de hand van NEN worden bepaald. 4.2 Correctiefactoren ndien de luchttemperatuur waarbij de kabel moet functioneren, afwijkt van 30 C, moet de stroom die volgens 4.1 is bepaald, worden vermenigvuldigd met een correctiefactor die is opgenomen in tabel 9. De getalwaarde van de constante /Changt af van het materiaal van de geleiders, respectievelijk van het aardscherm. De maximaal toelaatbare kortsluitstroom wordt eveneens gegeven door de volgende formule: ' ad " ft S K a is de kortsluitconstante van de kabel, in As 1/2 - mm -2 De toelaatbare kortsluitstroom door het aardscherm, rekening houdend met de warmte-afgifte van het scherm naar de omringende materialen, volgt uit de volgende formule: / = */. / is de maximaal toelaatbare kortsluitstroom, in A; / a d is de maximaal toelaatbare kortsluitstroom bij adiabatisch proces, in A; e is een factor die de warmte-af gifte van het aardscherm aan de omringende materialen in rekening brengt ( e > 1). De getalwaarde van de kortsluitconstante K a hangt af van: - het materiaal van de geleiders, respectievelijk van het aardscherm; - het verschil tussen begin- en eindtemperatuur van de geleiders, respectievelijk van het aardscherm. 5 Thermisch toelaatbare kortsluitstroom De formules voor de thermisch toelaatbare kortsluitstromen door de geleider en door het aardscherm zijn als volgt opgebouwd. Allereerst wordt de adiabatische kortsluitstroom voor geleider en scherm gegeven; voor het scherm volgt daarna een additionele formule die de kortsluitstroom bepaalt, rekening houdend met de warmteafgifte van het aardscherm naar de directe omgeving. ndien aan de voorwaarde wordt voldaan dat gedurende de korte tijd dat een kortsluiting duurt, geen warmte door de kabel aan de omgeving wordt afgegeven (adiabatisch proces, maximaal 5 s), volgt de maximaal toelaatbare kortsluitstroom uit de volgende formule: / a d is de maximaal toelaatbare kortsluitstroom bij adiabatisch proces, in A; t is de tijdsduur van de kortsluitstroom, in s; К is een materiaalconstante, in A-s 1/2 -mm~ 2 (zoals gegeven in NEN 3620); S is de nominale doorsnede van de geleider of van het aardscherm, in mm 2 ; 0 e is de toelaatbare eindtemperatuur, in C; 0 a is de begintemperatuur, in C; ß is de reciproke waarde van de temperatuurcoëfficiënt van de weerstand bij 0 C, in К (zoals gegeven in NEN 3620). De begintemperatuur is afhankelijk van de belastingstoestand van de kabel vóór het optreden van de kortsluiting. n het algemeen moet ervan worden uitgegaan dat de kabel gedurende lange tijd met de continu toelaatbare stroom was belast. n dat geval geldt als begintemperatuur de hoogste geleidertemperatuur vermeld in hoofdstuk 2, d.w.z. voor vrij in lucht liggende kabels en voor in de grond liggende kabels een geleidertemperatuur van 90 C. De schermtemperatuur ligt dan rond de 80 C. Voor de berekening van de kortsluitconstante van het aardscherm (zie tabel 10) is uitgegaan van een schermtemperatuur van 80 C. De eindtemperatuur van de geleider mag bij kortsluiting oplopen tot 250 C, tenzij in de geleider een zacht-gesoldeerde verbinding aanwezig is. n dat geval moet de temperatuur van de geleider tot 160 C worden beperkt. De eindtemperatuur van het koperen aardscherm mag tijdens kortsluiting oplopen tot 350 C (kortsluitduur maximaal 5 s), mits tussen het aardscherm en de kunststof buiten mantel en tussen het aardscherm en de isolatie is voorzien in een geschikte thermische buffer. ndien dit niet het geval is, is de maximaal toelaatbare temperatuur van het aardscherm 250 C. n beide gevallen mag de temperatuur van de isolatie niet hoger dan 250 C worden. ndien het aardscherm uit een loodmantel bestaat, mag de temperatuur van het lood niet hoger dan 170 C worden. Voor bepaalde loodlegeringen is een temperatuur van maximaal 200 C toelaatbaar. De maximaal toelaatbare temperatuur voor aluminium vouwmantels is 160 C. De getalwaarde van K a voor voornoemde gevallen kan aan tabel 10 worden ontleend. Getalwaarden voor de factor e kunnen worden ontleend aan NEN 3620.

4 Biz. 4 Tabel 1: Continu toelaatbare stromen van in de grond liggende kabels Nominale doorsnede van de geleider mm Aarding metaalschermen van eenaderige kabels tweezijdig Eenaderige kabel 10 t.m. 30 kv Driehoek Al Plat vlak Al Continu toelaatbare stromen, in A Drie-aderige kabel 10 t.m. 30 kv eenzijdig n n OPMERKNGEN 1) Tabel 1 geldt uitsluitend voor één circuit bij een grondtemperatuur van 15 C en indien g = 0,75 Km/W. De stroombelastbaarheden zijn berekend met het tweeschillenmodel, uitgaande van een kritische isotherm van 30 C. Voor afwijkende grondtemperaturen, voor meer kabels parallel, voor afwijkende soortelijke warmteweerstanden van de grond en voor bepaalde grondwaterstanden, zie respectievelijk de tabellen 2, 3, 4 en 5. 2) De stroombelastbaarheid van tweezijdig geaarde kabels met aluminiumfolie over het aardscherm moet worden bepaald volgens NEN 10287, met name voor geleiderdoorsneden van 240 mm 2 en groter om de geïnduceerde verliezen in het aluminiumfolie in rekening te brengen. Tabel 2: Correctiefactoren voor afwijkende grondtemperaturen voor een- en drie-aderige kabels rgrondtemperatuur, in C Correctiefactor 1,14 1,07 1 0,92 0,83 OPMERKNG Tabel 2 geldt uitsluitend voor één circuit, zoals gegeven in tabel 1, bij g = 0,75 Km/W. De correctiefactoren zijn bepaald met het tweeschillenmodel, uitgaande van een kritische isotherm van 30 C.

5 Bestelformulier Stuur naar: NEN Standards Products & Services t.a.v. afdeling Klantenservice Antwoordnummer WB Delft NEN Standards Products & Services Postbus GB Delft Vlinderweg AX Delft Ja, ik bestel ex. NPR 3626:1994 nl Kabels geïsoleerd met vernet polyetheen voor spanningen van 6 kv tot en met 30 kv - Continu toelaatbare stroom en thermisch toelaatbare kortsluitstroom T (015) F (015) Wilt u deze norm in PDF-formaat? Deze bestelt u eenvoudig via Gratis nieuwsbrieven Wilt u op de hoogte blijven van de laatste ontwikkelingen op het gebied van normen, normalisatie en regelgeving? Neem dan een gratis abonnement op een van onze nieuwsbrieven. Gegevens Bedrijf / nstelling T.a.v. O M O V Klantnummer NEN Uw ordernummer BTW nummer Postbus / Adres Postcode Plaats Telefoon Fax Factuuradres (indien dit afwijkt van bovenstaand adres) Postbus / Adres Postcode Plaats Datum Handtekening Retourneren Fax: klantenservice@nen.nl Post: NEN Standards Products & Services, t.a.v. afdeling Klantenservice Antwoordnummer 10214, 2600 WB Delft (geen postzegel nodig). Voorwaarden De prijzen zijn geldig tot 31 december 2018, tenzij anders aangegeven. Alle prijzen zijn excl. btw, verzend- en handelingskosten en onder voorbehoud bij o.m. SO- en EC-normen. Bestelt u via de normshop een pdf, dan betaalt u geen handeling en verzendkosten. Meer informatie: telefoon , dagelijks van 8.30 tot uur. Wijzigingen en typefouten in teksten en prijsinformatie voorbehouden. U kunt onze algemene voorwaarden terugvinden op: LEREN, WERKEN EN GROEEN MET NEN preview