Vision Cable Getting Started

Transcriptie

1 Vision Cable Getting Started 10 mei 2006 Phase to Phase BV Utrechtseweg 310 Postbus AC Arnhem T: F:

2

3 1 Inhoudsopgave 1 Getting... Started Openen van een... nieuw leeg werkblad Definiëren van de... omgeving Plaatsen van een... kabel Interpreteren van... de berekende resultaten voor de stationaire situatie Berekening van de... cyclische stroombelasting Berekening van de... emergency load Definiëren van een... kabeltype 12

4

5 1 Getting Started 3 Vision Cable is een programma voor het berekenen van de belastbaarheid van kabels voor transport en distributie van elektriciteit. De berekening wordt uitgevoerd volgens de internationale normen IEC (Calculation of the current rating) en IEC (Calculation of the cyclic and emergency current rating of cables). Het programma is voorzien van een overzichtelijke en doelmatige grafische user interface, waarmee de netplanner zeer snel vertrouwd is. Voor de toepassing van Vision Cable moet de gebruiker zich te concentreren op de zwakke plekken (de "Hot Spots") in het gehele traject van de kabelverbinding. Ook de keuze van de juiste grondtemperatuur en de thermische grondweerstand, vooral in geval van uitdroging van de grond (verwarming, wegkruisingen en dergelijke), zijn van doorslaggevende betekenis en moeten met zorg worden gekozen. De gebruikersinterface van Vision Cable Analysis kan ruwweg worden opgedeeld in twee delen: het werkblad en de kabeltype-editor. In het werkblad kunnen kabelcircuits in de grond of de lucht worden geplaatst en kunnen berekeningen worden uitgevoerd. De kabeleditor is de plaats waar de kabels kunnen worden gedefinieerd. Deze bevat een database met kabels. In de editor kunnen kabels aan de database worden toegevoegd, uit de database worden verwijderd of worden gewijzigd. Deze Getting Started toont in 6 stappen de kortste weg van de blanco start tot aan de eerste belastbaarheidsberekeningen. 1. Openen van een nieuw leeg werkblad 3 2. Definiëren van de omgeving 4 3. Plaatsen van een kabel 6 4. Interpreteren van de berekende resultaten voor de stationaire situatie 7 5. Berekening van de cyclische stroombelasting 9 6. Berekening van de emergency load Openen van een nieuw leeg werkblad Direct na het starten toont Vision Cable het lege werkblad. Hierin zijn de ondergrond met de omgevingstemperatuur, de lucht met de omgevingstemperatuur en het grensvlak weergegeven. In dit werkvlak worden de posities van de kabels grafisch weergegeven.

6 4 Figuur 1: Vision Cable werkblad In het werkblad kunnen kabelcircuits en warmtebronnen worden gemaakt. De volgende mogelijkheden zijn hier van toepassing: één circuit (of een veelvoud daarvan) boven de grond één of meerdere circuits ondergronds één of meerdere warmtebronnen ondergronds 1.2 Definiëren van de omgeving Bij het plaatsen van een circuit is het mogelijk om de omgevingscondities in te stellen. In het werkblad zijn de omgevingstemperaturen weergegeven. Daarnaast zijn er nog andere instelmogelijkheden. In het geval van een circuit boven de grond kan worden ingesteld: buitentemperatuur zoninstraling: wel/niet Deze instellingen kunnen worden opgeroepen door in het werkblad met de rechtermuisknop op een plaats boven de grondlijn te klikken. Er verschijnt dan een popup-menu. Kies hierin de optie Bewerken. Voor parameters bovengronds, kies tab-blad Bovengronds. De temperatuur kan in stappen van 5 graden Celsius worden ingesteld.

7 5 Figuur 2: Omgevingsparameters bovengronds Bij één of meerdere circuits ondergronds kunnen de volgende eigenschappen worden ingesteld: gronduitdroging: geen/gedeeltelijk/voorkomen grondtemperatuur thermische weerstand van de grond Deze instellingen kunnen worden opgeroepen door in het werkblad met de rechtermuisknop op een plaats onder de grondlijn te klikken. Er verschijnt dan een popup-menu. Kies hierin de optie Bewerken. Een andere mogelijkheid is via het menu Bewerken Omgeving. Voor parameters ondergronds, kies tab-blad Ondergronds. Figuur 3: Omgevingsparameters ondergronds In Nederland is de bodem over het algemeen wel redelijk vochtig. Bij zwaar belaste kabelverbindingen en bij passages onder een weg of bebouwing is de grond echter zeer snel uitgedroogd. Zo een passage is een "hot spot" in de kabelverbinding en is één van de beperkende factoren, die de belastbaarheid van de gehele verbinding bepaalt. De soortelijke warmteweerstand van uitgedroogde grond is 2,5 Km/W.

8 1.3 Plaatsen van een kabel 6 Nadat de omgevingseigenschappen zijn ingesteld kunnen er circuits worden toegevoegd. Dit wordt gedaan via het menu Nieuw Circuit. Er verschijnt vervolgens een dialoog voor de eigenschappen van het circuit. Deze zijn: kabeltype ligging stroom Kabeltype Op het tabblad Kabeltype kan de kabel worden gekozen. Er kan een filter worden gebruikt bij het selecteren van een kabel uit de kabeltypedatabase om het zoeken te vereenvoudigen. Er kan worden gefilterd op drie criteria: isolatie (kunstof of geen kunststof) aantal aders (1 of 3) spanningsniveau (gekoppelde spanning) Als er een kabeltype wordt gekozen, verschijnt er automatisch een afbeelding van de gekozen kabel. In dit voorbeeld kiezen we een circuit van drie éénaderige XLPE-kabels met een doorsnede van 95 mm2 voor 10 kv. Figuur 4: Keuze van een kabelcircuit Ligging Nadat er een kabel is gekozen moet worden ingevoerd hoe de configuratie van het circuit wordt. Dit kan op het tabblad Ligging worden ingevuld. Hier kan worden opgegeven of de kabelverbinding bovengronds of ondergronds moet worden aangelegd. In dit voorbeeld kiezen we voor een ligging op 1 m diepte, waarbij de kabels met een hartafstand van twee maal de diameter (button 2xDe) in een plat vlak liggen. De afschermingen zijn aan beide zijden (begin en eind van de verbinding) aan elkaar doorverbonden. Het diagram op het tabblad geeft dit aan. Verlaat het form met OK.

9 7 Figuur 5: Specificatie van de ligging De ligging van het kabelcircuit kan overigens met de muis in het werkvlak verplaats worden. De stroombelastbaarheid wordt hierbij telkens opnieuw uitgerekend. 1.4 Interpreteren van de berekende resultaten voor de stationaire situatie Het kabeltype en de liggingomstandigheden zijn nu bekend. Vision Cable rekent direct automatisch de stationaire stroombelastbaarheid uit. Het kabelcircuit en de berekende resultaten zijn zichtbaar in het werkvlak. Aangezien alle maten in de correcte verhoudingen zijn weergegeven, moeten we voor het bekijkn van de resultaten eerst op de kabelverbinding inzoomen. Dit kan op diverse manieren gebeuren: gebruik de zoom-button (+) en de schuifjes aan de rechterzijkant en de onderkant van het werkvlak of selecteer de kabelverbinding (door er eenmaal met de linkermuisknop op te klikken of door er met de ingedrukte linkermuisknop een kader omheen te trekken) en kies de meest rechtse "Zoom geselecteerd" zoomfunctie. Figuur 6: Zoomfuncties Nadat is ingezoomd zijn de berekende stationaire stroombelasting en de temperaturen van geleider, afscherming, armering en buitenmantel zichtbaar.

10 8 Figuur 7: Berekende stationaire stroombelastbaarheid In het werkvlak worden de temperaturen voor de warmste kabel getoond. Ook worden tussen haakjes de temperaturen van alle kabels van het circuit getoond. In dit geval is de middelste kabel (2) de warmste. De resultaten kunnen ook in detail worden bekeken door de kabel te selecteren met de muis en in het menu te kiezen: Resultaten Algemeen. Aan de stationaire stroombelastbaarheidsberekening is een functie toegevoegd om het ondergrondse temperatuurbeeld te berekenen. Kies hiertoe uit het menu: Berekenen Temperatuurbeeld. Het ondergrondse temperatuurverloop wordt met een stapgrootte van 5 graden in kleuren weergegeven.

11 9 Figuur 8: Temperatuurbeeld 1.5 Berekening van de cyclische stroombelasting De cyclische stroombelastbaarheidsberekening geeft aan hoeveel een kabelverbinding belast mag worden indien de belasting volgens een dagelijks patroon van 24 stroomwaarden verloopt. Volgens de norm mag de grootste stroom van een dagelijkse belastingcyclus voor de kabelverbinding iets meer bedragen dan de waarde, berekend uit de stationaire stroombelasting. Om deze berekening te starten, selecteer de kabelverbinding en kies uit het menu: Berekenen Cyclische stroombelasting.

12 10 Figuur 9: Cyclische stroombelasting Het scherm toont een histogram voor een default stroomcyclus. De stroomwaarden zijn vermeld in de kolom links van het histogram. Deze waarden komen overeen met de blauwe gedeelten van het histogram. Achter het histogram is ook de geleidertemperatuur aangegeven voor het opgegeven stroombelastingsprofiel (oranje lijn). Een aangemaakte of gewijzigde stroomcyclus kan met de knop Exporteren worden opgeslagen. Bestaande stroomcycli kunnen met de knop Importeren worden geopend. Hierbij worden de geïmporteerde stroomwaarden begrensd op twee maal de stationaire stroombelastbaarheid. In dit voorbeeld openen we de meegeleverde stroomcyclus "YMeKrvas 10 kv 1x95 Al.vud". De "Cyclische belastbaarheidsfactor (M)" is de waarde die aangeeft hoeveel maal de stationaire belastbaarheid het maximum van de dagelijkse stroomcyclus mag bedragen. In dit voorbeeld is dat: Imax,cyclisch = M Imax,stationair = 1, = 320 A. De "Maximale factor stroombelastingsprofiel" is de factor waarmee alle stroomwaarden van het gegeven stroombelastingsprofiel vermenigvuldigd kunnen worden om het maximale stroombelastingsprofiel te verkrijgen.

13 11 In dit voorbeeld is dat 1,25. Deze berekening werkt alleen bij één circuit. 1.6 Berekening van de emergency load De norm IEC voorziet naast de cyclische belasting ook in een "Emergency Load" berekening, waarmee kan worden uitgerekend hoelang in geval van nood een bepaalde stapvormige overbelasting op een kabelverbinding kan worden aangebracht. Om deze berekening te starten, selecteer de kabelverbinding en kies uit het menu: Berekenen Maximale stapbelasting. Figuur 10: Maximale stapbelasting Het resultaat van de maximale stapberekening is een grafiek waarin, uitgaande van een gegeven voorbelasting aangegeven is hoeveel de extra belasting op een kabelverbinding mag zijn. Op de horizontale as is de duur van de extra belasting weergegeven. In dit voorbeeld mag, uitgaande van een voorbelasting van 100 A, gedurende 8 uren een stroom van maximaal 357 A door de kabelverbinding vloeien. Daarna moet de stroom weer beneden de stationair maximale waarde liggen.

14 1.7 Definiëren van een kabeltype 12 Vision Cable bevat een database voor de meest gebruikte kabeltypen. Deze database is samengesteld uit de openbaar beschikbare documentatie van enkele kabelleveranciers. De kabeldatabase kan door iedere gebruiker aangepast en uitgebreid worden. Het hulpmiddel hiervoor is de Kabeltype-editor. Deze is toegankelijk via het hoofdmenu: kies Extra Kabeltype-editor. Figuur 11: Kabeltype-editor Linksboven kan uit de database een bestaande kabel worden geselecteerd (eventueel met behulp van filters). De geselecteerde kabel kan vervolgens worden gewijzigd, gekopieerd of verwijderd. Ook kan er een geheel nieuwe kabel aan de database worden toegevoegd. Rechts naast de grafische weergave van de geselecteerde kabel worden alle maten weergegeven. Deze lijst wordt dynamisch aangepast aan het kabeltype. Geheel rechts staan de materiaaleigenschappen van de kabel. Wijzigingen in de maatvoering van de kabel worden direct grafisch weergegeven. Alle maten worden grafisch relatief ten opzichte van de buitendiameter weergegeven. De buitenmantel (De) heeft in de grafische weergave

15 13 altijd dezelfde grootte. In dit voorbeeld zijn weergegeven: U0 : Nominale fasespanning Ac : geleiderdoorsnede dc : geleiderdiameter t1 : isolatiedikte As : doorsnede afscherming (koper tape) Ds : diameter afscherming ts : dikte afscherming t2 : dikte beddingslaag dai : interne diameter armering (koperdraad) da : externe diameter armering df : diameter koperdraad (armering) n1 : aantal draden van de koperdraadarmering De : buitendiameter kabel In dit voorbeeld is de afscherming opgebouwd uit een koperen tape en koperdraad. Het koperdraadscherm is ingevuld bij de armering. Wijzigingen in de kabeltype-editor worden na het verlaten van de editor onmiddellijk in de berekeningen doorgevoerd.