Gebruikershandleiding Vision Cable analysis

Transcriptie

1 Gebruikershandleiding Vision Cable analysis Phase to Phase BV Utrechtseweg 310 Postbus AC Arnhem T: F:

2

3 1 Inhoudsopgave 1 Inleiding 2 Wat is nieuw Installatie 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 5 21 Vision Cable... Analysis 5.1 Muisacties Toetsacties Werkblad Omgeving Bovengronds Ondergronds Frequentie Circuits Kabeltype Ligging Stroom Duct Geul Warmtebron Ductbank Menus Bestand Nieuw Bewerken Beeld Berekenen Maximale stationaire stroom Maximale temperatuur Temperatuurbeeld Batch Cyclische stroombelasting

4 Stapvormige stroombelasting Maximale stapbelasting Gevoeligheidsanalyse Resultaten Algemeen Export Extra Taal Opties Kabeltype-editor 58 Voorbeeld... enkeladerige XLPE kabel 60 Voorbeeld... drieaderige XLPE kabel Voorbeeld drieaderige GPLK kabel 65 Achtergrond... IEC Model van... de kabel Constructie kabels Verliezen in de kabel Thermische weerstanden Rekentechnisch model Temperatuurverloop Berekening... stationaire stroombelasting Kabeltypen Aansluiting... aardschermen Omgevingsfactoren Gronduitdroging Installatie vrij in de lucht 76 Installatie... ondergronds 78 Berekening... dynamische stroombelasting 79 Berekening... transiënte temperatuurrespons Berekening maximale stapbelasting 81 Berekening... cyclische stroombelasting

5 3 1 Inleiding Vision Cable analysis is een praktisch programma om de belastbaarheid van kabels te berekenen. Er wordt gebruik gemaakt van zowel de IEC als de IEC standaard. Door zijn inzichtelijke opbouw is het pakket gemakkelijk aan te leren. De IEC wordt gebruikt om de stationaire belastbaarheid te berekenen. De uitkomsten vormen de basis voor de IEC berekening. Met deze berekening wordt inzicht verkregen in de dynamische belastbaarheid van kabels. De thermische belastbaarheid is in de praktijk vaak geen primaire factor voor de kabelbelastbaarheid. Naast het gebruik van Vision Cable moet de gebruiker ook letten op de overige beperkende factoren, zoals spanningsdaling en kortsluitstromen, die van primair belang kunnen zijn. Voor de toepassing van Vision Cable moet de gebruiker zich 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. Gelet op bovenstaande kan Phase to Phase BV ten aanzien van de toepassing van de norm en het programma Vision Cable geen enkele aansprakelijkheid aanvaarden. Vragen of opmerkingen ten aanzien van het gebruik van Vision Cable kunnen telefonisch gesteld worden ( ) of via het adres [email protected]. Voor de veranderingen in deze versie, ga naar: Wat is nieuw? Starten Klik op de Start-knop en kies Programma's Vision Cable Vision Cable Analysis.

6

7 5 2 Wat is nieuw NIEUW IN VISION CABLE ANALYSIS Mantelbuizen gevuld met bentoniet of water De berekening voor een kabel in een mantelbuis (duct) is uitgebreid voor de situatie dat de buis gevuld is met bentoniet of met stilstaand water. Hierbij is uitgegaan van een specifieke thermische weerstand (rho) van bentoniet (0,5 Km/W) en van water (0,05 Km/W). De uitbreiding is geschikt voor PVC- en PE-buizen. De berekening voor de thermische weerstand T4' (lucht in de buis) wordt voor gevulde mantelbuizen vervangen door de thermische weerstand van een laag van bentoniet of water, met de aanname dat de kabel zich in het midden van de buis bevindt. De berekening voor buizen gevuld met bentoniet of water staan niet vermeld in de norm IEC (tabel 4) en wordt dan ook niet officieel ondersteund. NIEUW IN VISION CABLE ANALYSIS Aanpassingen cyclische berekeningen De cyclische berekening 41 kan nu worden berekend van 1 tot 7 dagen. De lengte van de cyclische berekening kan worden ingesteld van 6 uur tot de maximale lengte van het profiel. Beide functies zijn alleen beschikbaar als de optie "geavanceerde berekeningen 54 " geactiveerd is. In de grafische weergave van het verloop van de temperaturen is de buitenmanteltemperatuur toegevoegd. Dynamische berekeningen mogelijk bij uitgeschakelde circuits Dynamische berekeningen zijn nu ook mogelijk als 1 circuit ingeschakeld is en 1 of meerdere circuits uitgeschakeld. Weergave maximale geleidertemperatuur bij maximale stapbelasting Bij de maximale stapbelasting wordt nu ook de maximale geleidertemperatuur weergegeven. Maximale temperatuur kabel Bij het toevoegen van een circuit is de maximale temperatuur van de kabel beperkt tot de maximale geleidertemperatuur volgens de IEC + 40 C NIEUW IN VISION CABLE ANALYSIS Export dynamische resultaten Het is mogelijk gemaakt om ook de dynamische resultaten in een CSV-file te exporteren. Hsol weergave Bij zoninstraling wordt nu de waarde van Hsol weergegeven. Afstand 1-aderige kabels boven de grond Bij 1-aderige kabels boven de grond wordt nu de minimale horizontale afstand weergegeven. Waarde Hsol tussen 100 en 1350 De waarde van Hsol kan nu tussen 100 en 1350 worden gekozen. Maten in kabeltype editor De maatvoering van kabels in de kabeltype editor wordt nu grafisch weergegeven (nog niet helemaal compleet voor alle kabeltypen). NIEUW IN VISION CABLE ANALYSIS 1.4 Bovengrondse kabels De configuraties voor bovengrondse ligging van kabels zijn uitgebreid met de configuratie voor enkeladerige

8 6 kabels, niet rakend in horizontaal vlak. Filter voor kabelkeuze Het filter voor keuze van een kabeltype, dat onderscheid maakt op spanningsniveau, heeft nu een overlap om problemen bij het afronden te vermijden. Intensiteit van de zoninstraling De intensiteit van de zoninstraling kan worden ingevoerd. In eerdere versies stond de waarde vast op 1000 W/m2). Uitschakelen kabel De instelling "Forceer stroom=0" is gewijzigd in "Schakel kabel uit". De kabel wordt dan niet meer meegenomen in de berekening. Uitvoer resultaten De beschrijving van de afstand van de kabels in uitvoer van de resultaten is nu gelijk aan de instelling in de opties ("afstand tussen kabels" of "hart-op-hart"). Zoninstralingsintensiteit (bij ligging bovengronds) en Rdc bij 20 C zijn toegevoegd aan resultaten. Export resultaten Het is mogelijk gemaakt de resultaten te exporteren in een CSV file, die door een spreadsheetprogramma kan worden ingelezen. Opties: geavanceerde berekeningen Er is een nieuwe optie toegevoegd: Geavanceerde berekeningen 54. Met behulp van deze optie kunnen bepaalde berekeningen worden uitgevoerd die niet door de norm IEC worden ondersteund. NIEUW IN VISION CABLE ANALYSIS 1.3 Batchverwerking Deze functie maakt het mogelijk om voor meerdere bestanden berekeningen uit te voeren. De uitvoer van deze berekening is een excel-bestand met gedetailleerde berekeningsresultaten. Drie kabels in 1 buis Naast de mogelijkheid om de drie single-core kabels van een circuit in 3 aparte buizen te plaatsen is er nu ook de mogelijkheid om alle drie de kabels in één buis te plaatsen. Kabels in buis en pipe-type kabels verbeterd De berekening voor kabels in buis en pipe-type kabels zijn verbeterd. Er kan nu ook voor een pipe-type kabel een pijpmateriaal worden opgegeven. Dit heeft wel als gevolg dat de kabeltype-database van formaat is veranderd. De oude database zal na een wijziging automatisch aangepast worden, maar zal dan niet meer in te lezen zijn in oudere versies van Vision Cable analysis. Dynamische berekening van meerdere circuits Het is nu mogelijk om voor meerdere gelijk belaste identieke circuits dynamische berekeningen uit te voeren. T4 opdrukken De optie "T4 opdrukken" zorgt ervoor dat de berekende waarde van T4 kan worden vervangen door een waarde die de gebruiker zelf invoert. Let op: hierdoor zal de berekening niet meer volgens de IEC worden uitgevoerd! Frequentie De frequentie die gebruikt wordt bij een berekening wordt opgeslagen voor de gehele configuratie. De optie is verplaatst van het menu Extra Opties Berekening Algemeen naar Bewerken Omgeving Frequentie. Temperatuurverloop In Extra Opties Berekening Algemeen is een nieuwe optie toegevoegd om het temperatuurverloop continu te kunnen berekenen. Hierdoor zal bij het scrollen en in- en uitzoomen automatisch een nieuw beeldvullend temperatuurverloop worden berekend. Ook is de berekening sneller geworden op processoren met meerdere processorkernen.

9 7 Geslagen aders Bij kabels met geslagen aders worden deze ook symbolisch in de kern getekend.

10

11 9 3 Installatie Netwerk installatie waarschuwing Vision Cable Analysis is een programma dat draait op het Microsoft.Net framework. Aangezien Microsoft de beveiliging van dit framework vrij hoog heeft staan is het niet mogelijk om met de standaard-instellingen applicaties te draaien vanaf het netwerk. Vision Cable Analysis kan wel worden gedraaid vanaf het netwerk, maar hiervoor zijn speciale instellingen op uw PC vereist. Voor meer informatie kunt U contact opnemen met uw systeembeheerder of met Phase to Phase: [email protected] of PC-hardwaresleutel Het gebruiksrecht van Vision Cable analysis wordt bepaald door de geleverde hardwaresleutel bij de programmatuur. De duur van het gebruiksrecht is onbeperkt. Zonder PC-sleutel of netwerksleutel is Vision Cable analysis te gebruiken in de demonstratiemode. Het is dan niet mogelijk bestanden te bewaren en de kabeltypedatabase is beperkt tot één kabel. Driver voor PC-sleutel Bij gebruik van Vision Cable analysis moet de Sentinel-driver geïnstalleerd worden. Deze driver verzorgt de communicatie tussen de computer en de sleutel. Installatie van de Sentinel-driver Versie van CD: plaats de installatie-cd in de computer start het programma "Autorun.exe", als het niet vanzelf start kies: Sentinel Protection Installer kies: Custom kies alleen: Sentinel System Drivers. Versie van Internet: download het installatieprogramma van de sentinel-driver via: nl_vision_power_range/sentinel.html start dit programma kies: Custom kies alleen: Sentinel System Drivers. Installatie Vision Cable analysis Het installeren van Vision Cable Analysis op een PC gaat als volgt: start de installatie vanaf de CD of download het installatieprogramma via: downloads/visioncablesetup142.exe en start het als het programma aangeeft dat het Microsoft.NET Framework nog niet geinstalleerd is doe dan het volgende: sluit het installatieprogramma af (als u dat nog niet had gedaan) ga naar: kies:.net Framework Version 1.1 Redistributable Package download uitvoeren (23 Mb) start het programma dotnetfx.exe en volg de aanwijzingen op uw scherm start het programma Vision Cable.exe volg de aanwijzingen op uw scherm om Vision Cable Analysis te installeren

12

13 11 4 Getting Started 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 gebruikersinterface, 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 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 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.

14 12 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 4.2 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 1 graad Celsius worden ingesteld tussen 5 en 55 graden Celcius.

15 13 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.

16 Plaatsen van een kabel 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 Daarnaast kan per circuit een naam en een circuitnummer worden gekozen. 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

17 15 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 één zijde aan elkaar doorverbonden. Het diagram op het tabblad geeft dit aan. Verlaat de dialoog met OK. 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. 4.4 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 bekijken 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 de pijltjestoetsen 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.

18 16 Figuur 6: Zoomfuncties Nadat is ingezoomd zijn de berekende stationaire stroombelasting en de temperaturen van geleider, afscherming, armering en buitenmantel zichtbaar. 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

19 17 temperatuurverloop wordt met een stapgrootte van 5 graden in kleuren weergegeven. Figuur 8: Temperatuurbeeld 4.5 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.

20 18 Figuur 9: Cyclische stroombelasting Het scherm toont een histogram voor een default stroomcyclus. De stroomwaarden, in procenten van de 100% waarde, zijn vermeld in de kolom links van het histogram. Deze waarden, vermenigvuldigd met de 100% stroomwaarde, komen overeen met de blauwe gedeelten van het histogram. Achter het histogram is ook de geleidertemperatuur aangegeven voor het opgegeven stroombelastingsprofiel (rode 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, = 323 A. De "Maximale factor stroombelastingsprofiel" is de factor waarmee alle stroomwaarden van het gegeven stroombelastingsprofiel vermenigvuldigd kunnen worden om het maximale stroombelastingsprofiel te verkrijgen. In dit voorbeeld is dat 1,188. Deze berekening werkt alleen bij één circuit of bij gelijk belaste identieke circuits.

21 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 353 A door de kabelverbinding vloeien. Daarna moet de stroom weer beneden de stationair maximale waarde liggen. 4.7 Definiëren van een kabeltype 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

22 20 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 altijd dezelfde grootte. 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.

23 21 5 Vision Cable Analysis De gebruikersinterface van Vision Cable Analysis kan ruwweg worden opgedeeld in twee delen: het werkblad en de kabeltype-editor. In het werkblad kunnen circuits (een circuit is een drie-aderige kabel of drie een-aderige kabels) in de grond of de lucht worden geplaatst en kunnen berekeningen worden uitgevoerd. De kabeleditor is de plaats waar de kabels die in het hoofdprogramma worden gebruikt kunnen worden gedefinieerd. Wijzigingen in de kabeltype-editor hebben onmiddellijk effect in het hoofdprogramma. 5.1 Muisacties In het werkblad kan een aantal acties worden uitgevoerd met de muis. Deze acties zijn in te delen in acties met de rechtermuisknop, acties met de linkermuisknop en acties met het scrollwiel. Acties met de linkermuisknop Met de linkermuisknop kunnen de volgende acties worden gedaan: Selectie circuit mbv enkele klik. Meerdere circuits kunnen worden geselecteerd door de Control-toets ingedrukt te houden. Selectie van 1 of meerdere circuits mbv klikken en slepen Deselectie door op een leeg gedeelte te klikken Verplaatsen van objecten. Dit kan worden gedaan door met de linkermuisknop een object te selecteren, deze ingedrukt te houden en te slepen. Bij het verplaatsen van objecten moet rekening worden gehouden met beperkingen in de standaard. Hierdoor is het niet mogelijk een kabel te ondiep of te diep te leggen. Ook is de breedte van het scherm beperkt. liggingsdiepte: minimaal 250 mm; maximaal mm liggingspositie: minimaal mm; maximaal mm Acties met de rechtermuisknop Met de rechtermuisknop wordt een popupmenu getoond. Dit menu kan verschillende items bevatten. De inhoud hangt af van de plaats waar geklikt is en van een eventuele selectie. 1 circuit/warmtebron Meerdere circuits/warmtebronnen Ductbank Omgeving bovengronds Omgeving ondergronds Acties met het scrollwiel Met het scrollwiel kan het werkblad worden gescrollt, zowel verticaal (zonder extra toets) als horizontaal (met shifttoets ingedrukt) en kan er worden in- of uitgezoomd (met Control toets ingedrukt). Zie ook Toetsacties Toetsacties In het werkblad kan een aantal acties worden uitgevoerd met het toetsenbord: CTRL-A CTRL-C CTRL-O CTRL-P CTRL-S Alles selecteren Kopiëren Openen Afdrukken Opslaan

24 22 CTRL-V CTRL-X CTRL-Z Del F1 Ins Pijltjestoetsen Plakken Knippen Ongedaan maken Verwijderen Help Alles kopieren (alle circuits inclusief gehele werkblad) scrollen over het werkblad Daarnaast kunnen er met de Shift en Control-toets de volgende acties worden uitgevoerd: Actie Slepen circuits Slepen circuits Scrollwiel bewegen Scrollwiel bewegen Scrollwiel bewegen 5.3 Toets ingedrukt Shift Control Geen Shift Control Resultaat Circuits worden alleen horizontaal verplaatst Circuits worden alleen verticaal verplaatst Werkblad wordt verticaal gescrollt Werkblad wordt horizontaal gescrollt Werkblad wordt in/uitgezoomd 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. In het werkblad kunnen circuits 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 Bij het plaatsen van objecten moet rekening worden gehouden met beperkingen in de standaard en in de software. Hierdoor is het niet mogelijk een kabel te ondiep of te diep te leggen. Ook is de breedte van het scherm beperkt. liggingsdiepte: minimaal 250 mm; maximaal mm liggingspositie: minimaal mm; maximaal mm 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. Bij de omgeving kan worden gekozen voor de instellingen van een configuratie ondergronds. 23 of bovengronds 23 Vanwege de toegepaste norm IEC is het bij niet alle configuraties mogelijk om met meer dan één circuit te rekenen. Samengevat: Ondergronds: Geen gronduitdroging Gedeeltelijke gronduitdroging Gronduitdroging voorkomen Meerdere circuits mogelijk Één circuit Meerdere circuits mogelijk Bovengronds: Geen zoninstraling Wel zoninstraling Voorgeschreven configuraties Voorgeschreven configuraties

25 23 Er kan gewisseld tussen verschillende configuraties, echter wel met bepaalde beperkingen. Van Ondergronds Ondergronds Ondergronds Bovengronds Bovengronds Geen Gedeeltelijke Gronduitdroging Geen Wel gronduitdroging gronduitdroging voorkomen zoninstraling zoninstraling Naar Ondergronds Geen gronduitdroging Ondergronds Gedeeltelijke gronduitdroging Ondergronds Gronduitdroging voorkomen Bovengronds Geen zoninstraling Bovengronds Zoninstraling - Altijd Alleen bij 1 circuit - Altijd Altijd Alleen bij 1 circuit Alleen bij 1 circuit Altijd Altijd Altijd Altijd Altijd - Altijd Altijd Altijd Alleen bij 1 circuit - Altijd Altijd Alleen bij 1 circuit Altijd - In de tabel wordt er van uitgegaan dat een circuit niet in een ductbank of geul ligt. Als het circuit in een ductbank ligt kan het niet worden verplaatst naar boven de grond. Bij een circuit in een geul bepaalt de instelling van de geul of het circuit boven- of ondergronds komt: bij zandgevuld is de ligging ondergronds, bij ongevuld bovengronds Bovengronds Bij een circuit boven de grond kunnen de volgende eigenschappen worden ingesteld: de buitentemperatuur of er sprake is van zoninstraling de intensiteit van de zoninstraling De intensiteit van de zoninstraling is volgens IEC 1000 W/m2 voor de meeste breedtegraden. Afhankelijk van de omstandigheden kan dit varieren tussen 100 en 1350 W/m2. Deze instellingen kunnen worden opgeroepen door op het werkblad met de rechtermuisknop op een plaats boven de grondlijn te klikken. Er verschijnt dan een popupmenu. Kies hierin de optie Bewerken. Een andere mogelijkheid is via het menu Bewerken Omgeving Ondergronds Bij één of meerdere circuits ondergronds kunnen de volgende eigenschappen worden ingesteld: de omgevingstemperatuur (temperatuur van de grond)

26 24 de thermische weerstand van de grond gronduitdroging Bij het bepalen van de gronduitdroging zijn er drie mogelijkheden: geen gronduitdroging gedeeltelijke gronduitdroging (alleen bij één circuit) gronduitdroging moet worden voorkomen Als er wordt gekozen voor gedeeltelijke gronduitdroging kan worden ingesteld wat de temperatuur is waarbij de grond uitdroogt en de thermische weerstanden van droge en natte grond. Als er wordt gekozen voor het voorkomen van gronduitdroging kan worden ingesteld wat de maximale buitenmanteltemperatuur is. Deze instellingen kunnen worden opgeroepen door op het werkblad met de rechtermuisknop op een plaats onder het maaiveld te klikken (zorg ervoor dat er geen circuit/warmtebronnen geselecteerd zijn). Er verschijnt dan een popupmenu. Kies hierin de optie Bewerken. Een andere mogelijkheid is via het menu: Bewerken Omgeving. 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. De Nederlandse Praktijkrichtlijn (NPR 3626) gaat uit van een tweeschillenmodel voor de gronduitdroging, zoals aangegeven in IEC 287. De kritische isotherm is 30 C, uitgaande van een grondwaterstand van 4 m onder het maaiveld als de soortelijke warmteweerstand van de grond 0,75 Km/W is. De soortelijke warmteweerstand van de uitgedroogde grond binnen de kritische isotherm is 2,5 Km/W.

27 Frequentie Voor de frequentie kan gekozen worden uit 50 Hz, 60 Hz en 0 Hz. Indien 0 Hz gekozen is, wordt de berekening uitgevoerd voor een gelijkstroomsysteem. Dat houdt in dat geen rekening gehouden wordt met skineffect, proximity effect, diëlektrische verliezen en verliezen in scherm en armering. De frequentie wordt opgeslagen voor de gehele configuratie Circuits Een circuit kan bestaan uit: één 3-aderige kabel drie één-aderige kabels Nieuwe circuits kunnen worden toegevoegd via het menu Nieuw Circuit. Vanwege de toegepaste norm IEC is het bij niet alle configuraties mogelijk om met meer dan één circuit te rekenen. Samengevat: Ondergronds: Geen gronduitdroging Gedeeltelijke gronduitdroging Gronduitdroging voorkomen Meerdere circuits mogelijk Één circuit Meerdere circuits mogelijk Bovengronds: Geen zoninstraling Wel zoninstraling Voorgeschreven configuraties Voorgeschreven configuraties In de dialoog die verschijnt bij het toevoegen van een circuit kunnen een aantal eigenschappen worden ingesteld. Deze zijn: kabeltype 25 ligging 26 stroom 30 duct 31 geul 32 Daarnaast kan per circuit een naam en een circuitnummer worden gekozen. Dezelfde dialoog wordt ook gebruikt bij het wijzigen van een circuit Kabeltype In dit tabblad 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 3 criteria: isolatie (kunstof of geen kunststof) aantal aders (1 of 3) spanningsniveau Filter voor het spanningsniveau:

28 26 De aangegeven spanningsniveau's zijn gekoppelde spanningen. In de kabeldatabase is de fasespanning opgeslagen. De fasespanning moet in de aangegeven spanningsreeks liggen. Sommige GPLK kabels hebben een hogere fasespanning (8/10 en 10/10 kv), waardoor deze kabels in een hogere spanningsreeks liggen. Als een kabeltype wordt gekozen, verschijnt automatisch een afbeelding van de gekozen kabel. De maximale geleidertemperatuur van de gekozen kabel kan hier eventueel worden aangepast. De standaard ingevulde waarde is afhankelijk van het isolatiemateriaal en wordt overgenomen uit de Opties, bij Berekening Temperaturen, zie: Extra, Opties 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. De dialoog verandert als er bepaalde configuraties worden gekozen. Zo is bij een configuratie ondergronds een andere dialoog zichtbaar dan bij een configuratie boven de grond. Op dit tabblad zijn de volgende instellingen mogelijk: Ligging Ondergronds. Bij de omgeving 23 kan worden ingesteld wat de grondeigenschappen zijn (uitdroging, thermische weerstanden, temperatuur) Bovengronds. Bij de omgeving 23 kan worden ingesteld wat de eigenschappen in de lucht zijn (temperatuur en zoninstraling)

29 27 Fasevolgorde De fasevolgorde is alleen van toepassing op 1-aderige kabels ondergronds. De mogelijkheden zijn: linksdraaiend rechtsdraaiend Aansluiting Methode van aansluiten van de afscherming of methode van beperking van de verliezen in de afscherming. De mogelijkheden zijn: Afscherming aan 1 punt doorverbonden Afscherming aan beide punten doorverbonden Crossbonding Transpositie Kabels in geul Optie om aan te geven dat het circuit zich in een geul bevindt. Deze optie is alleen mogelijk bij een configuratie met één circuit. Bij een circuit in een geul wordt de berekeningsmethode bepaald door de vulling van de geul: als de geul zandgevuld is, zal de berekening voor een ondergronds circuit worden uitgevoerd als de geul ongevuld is, zal de berekening voor een bovengronds circuit worden uitgevoerd Ondergronds Voor een ondergronds begraven circuit zijn de volgende instellingen mogelijk: Diepte Diepte ten opzichte van het maaiveld

30 28 X-positie Horizontale afstand ten opzichte van een denkbeeldig nulpunt; zie de "meetlat" aan boven- en linkerzijde van het werkblad Kabel configuratie Ligging in plat vlak of in driehoek Afstand tussen kabels Dit kan de hartafstand tussen de kabels zijn of de tussenafstand, afhankelijk van de opties 54. De knoppen rechts van dit invoervak (De en 2xDe) kunnen worden gebruikt om snel de afstand op 1 of 2 maal de kabeldikte te configureren. Gelijk belaste identieke kabels Indien de totale configuratie bestaat uit meerdere parallelle circuits van gelijke kabeltypen, kan dit worden aangevinkt om de berekening zodanig uit te voeren dat alle circuits gelijk belast zijn. Zo niet, worden alle circuits op hun maximum temperatuur berekend. Kabels in duct Dit geeft aan of de kabels in een duct worden geplaatst; één kabel per duct. Er verschijnt een nieuw tabblad voor gegevens van de duct. Alle kabels in 1 duct Met deze optie kunnen alle kabels in 1 duct worden geplaatst in plaats van meerder aparte ducts. Boven de grond Deze configuratie kan alleen worden gekozen indien er maar één circuit op het werkvlak aanwezig is. Voor een circuit boven de grond zijn dan de volgende, in IEC voorgeschreven, instellingen mogelijk:

31 29 Configuratie bij 1-aderige kabels: Enkele 1-aderige kabel (aantal is onbelangrijk aangezien ze elkaar niet beinvloeden) Drie kabels niet rakend, horizontaal Drie kabels in driehoek formatie Drie kabels aanrakend, horizontaal Drie kabels aanrakend, verticaal Drie kabels met hartafstand De uit elkaar, verticaal Drie kabels in driehoek formatie tegen muur Kabels in groepen: 1, 2 of 3 horizontaal 1 of 2 verticaal Configuratie bij 3-aderige kabels: Enkele kabel Twee kabels aanrakend, horizontaal Drie kabels aanrakend, horizontaal Twee kabels aanrakend, verticaal Twee kabels met hartafstand De uit elkaar, verticaal Drie kabels aanrakend, verticaal Drie kabels met hartafstand De uit elkaar, verticaal Enkele kabel tegen muur Kabels in groepen: 1, 2 of 3 horizontaal 1, 2 of 3 verticaal

32 Stroom Op het tabblad Stroom kan de stroom worden ingevoerd die wordt gebruikt bij de temperatuurberekening voor gegeven stromen: Berekenen Maximale temperatuur. Ook kan deze stroom worden gebruikt bij een maximale stroomberekening als het vinkje "Altijd temperatuur berekenen" aanstaat. Zo kunnen er bijvoorbeeld 2 circuits worden geplaatst waarbij één circuit een vaste stroom heeft en van de andere de maximale stroom wordt berekend. De instelling "Schakel kabel uit" zorgt ervoor dat de kabel niet wordt belast en spanningsloos is. De waarde die bij "Stroom" is ingevuld wordt hierbij tijdelijk niet gebruikt, maar blijft wel bewaard. De instelling "T4 opdrukken" zorgt ervoor dat de berekende waarde van T4 kan worden vervangen door een waarde die gebruiker zelf invoert. Deze instelling is alleen zichtbaar indien in de opties de instelling "Geavanceerde berekeningen" is aangevinkt. LET OP: Hierdoor zal de berekening niet meer volgens de IEC worden uitgevoerd! Als voorbeeld staat hieronder de invoer voor een circuit waarvan de stroom op een constante waarde van 120 A gehouden moet worden. In dit voorbeeld wordt van het linkse circuit de maximale stroom berekend terwijl het rechtse circuit op een constante belasting van 120 A gehouden wordt.

33 Duct Als een kabel in een duct wordt gelegd (door aan te vinken op het tabblad Ligging) kunnen op het tabblad Duct de eigenschappen van de duct worden ingevoerd. De minimaal mogelijke afmetingen van de duct zijn als hulpmiddel achter de invoervelden afgedrukt. Een circuit kan niet in een duct worden gelegd als het al in een geul ligt.

34 32 Mantelbuizen gevuld met bentoniet of water De berekening voor een kabel in een mantelbuis (duct) is ten opzichte van de norm uitgebreid voor de situatie dat de buis gevuld is met bentoniet of met stilstaand water. Hierbij is uitgegaan van een specifieke thermische weerstand (rho) van bentoniet (0,5 Km/W) en van water (0,05 Km/W). De uitbreiding is geschikt voor PVC- en PEbuizen. De berekening voor de thermische weerstand T4' (lucht in de buis) wordt voor gevulde mantelbuizen vervangen door de thermische weerstand van een laag van bentoniet of water, met de aanname dat de kabel zich in het midden van de buis bevindt. De berekening voor buizen gevuld met bentoniet of water staan niet vermeld in de norm IEC (tabel 4) en wordt dan ook niet officieel ondersteund Geul Als een circuit in een geul of sleuf met afwijkende bodemeigenschappen wordt gelegd, kunnen op het tabblad Geul de eigenschappen van de geul worden ingevoerd. Een circuit kan alleen in een geul worden gelegd als dat circuit het enige circuit in de configuratie is en het circuit niet al in een duct(bank) ligt. Let op: Als de geul zandgevuld is, zal de berekening worden uitgevoerd volgens ondergrondse ligging Als de geul ongevuld is, zal de berekening worden uitgevoerd volgens bovengrondse ligging

35 33 Zandgevuld Thermische weerstand zand: de thermische weerstand van de vulling van de geul kan afwijken van de thermische weerstand van de grond. Niet gevuld De effectieve omtrek van de geul moet worden ingevuld als de geul ongevuld is Warmtebron Naast circuits kunnen ook warmtebronnen worden toegevoegd aan een configuratie ondergronds. Van een warmtebron kan de diameter, positie en een naam worden ingevoerd. Daarnaast kan er worden aangegeven of de warmtebron een constante temperatuur moet hebben of een constante warmteafgifte. Warmtebronnen kunnen niet worden toegevoegd bij: gedeeltelijke gronduitdroging een configuratie met een ductbank bovengrondse ligging Ductbank Circuits kunnen ondergronds worden geplaatst in een ductbank. Het toevoegen van een ductbank is alleen mogelijk bij een lege configuratie. Van de ductbank kunnen de hoogte, breedte, diepte en thermische weerstand worden opgegeven (voor beton is deze waarde 1). In een ductbank kunnen meerdere circuits worden geplaatst,

36 34 maar de circuit moeten wel in een duct zijn geplaatst. LET OP: Als de thermische weerstand niet gelijk is aan 1 dan zal de berekening niet meer volgens de IEC worden uitgevoerd!

37 Menus Bestand Nieuw Nieuwe configuratie aanmaken. Als een gewijzigde configuratie bestond, wordt eerst gevraagd of deze opgeslagen moet worden. Openen Nieuwe configuratie openen. Als een gewijzigde configuratie bestond, wordt eerst gevraagd of deze opgeslagen moet worden. Als de configuratie kabels bevat die niet in het huidige kabelconfiguratiebestand bestaan wordt aangeboden deze kabels opnieuw te kiezen uit het bestaande kabelconfiguratiebestand. Sluiten Huidige configuratie sluiten. Als de configuratie gewijzigd is, wordt eerst gevraagd of deze opgeslagen moet worden. Opslaan Configuratie opslaan. Als de configuratie nog geen naam had wordt hier om gevraagd. Opslaan als Configuratie opslaan onder een nieuwe naam. Afdrukvoorbeeld Geeft een afdrukvoorbeeld weer van de huidige configuratie. Er wordt altijd gezorgd dat de volledige configuratie zichtbaar is. Afdrukken Afdrukken van de huidige configuratie.

38 Nieuw Circuit Toevoegen van een nieuw circuit. Het toevoegen van een circuit is niet mogelijk als: er al een circuit is en deze in de lucht is geplaatst er al een circuit is en deze in een sleuf is geplaatst er al een circuit is en bij omgeving "gedeeltelijke uitdroging" is geselecteerd Voor meer informatie over circuits, zie Circuits 25. Warmtebron Toevoegen van een nieuwe warmtebron. Warmtebronnen kunnen niet worden toegevoegd bij: gedeeltelijke gronduitdroging een configuratie met een ductbank bovengrondse ligging Zie ook: Warmtebron 33. Ductbank Toevoegen van een nieuw ductbank. Het toevoegen van een ductbank is alleen mogelijk bij een lege configuratie. Zie ook: Ductbank 33

39 Bewerken Ongedaan maken Ongedaan maken van laatste actie. Het is ook mogelijk ongedaan te maken met de toetscombinatie CTRL-Z. Acties die ongedaan gemaakt kunnen worden zijn: verplaatsen van objecten verwijderen van objecten toevoegen van objecten wijzigen van objecten wijzigen van omgevingsfactoren Knippen Kopiëren en verwijderen van een circuit of warmtebron. Het is ook mogelijk te knippen met de toetscombinatie CTRL-X. Kopiëren Kopiëren van een circuit of warmtebron. Het is ook mogelijk te kopiëren met de toetscombinatie CTRL-C. Alles kopiëren Kopiëren van het gehele werkblad. Plakken Plakken van een circuit of warmtebron. Het is ook mogelijk te plakken met de toetscombinatie CTRL-V. Verwijderen Verwijderen van een circuit, warmtebron of ductbank. Een geselecteerd object kan ook met de DEL-knop worden verwijderd. Alles selecteren Alle objecten (circuits en/of warmtebronnen) worden geselecteerd. Het is ook mogelijk alles te selecteren met de toetscombinatie CTRL-A.

40 38 Circuit Bewerken van een circuit. Zie Circuits 25 Omgeving Bewerken van de omgeving. Zie Omgeving 22. Warmtebron Bewerken van een warmtebron. Zie Warmtebron Ductbank Bewerken van een ductbank. Zie Ductbank Uitlijnen Uitlijnen -> Horizontaal, vaste tussenafstand Alle geselecteerde objecten worden horizontaal uitgelijnd. Als invoer is de afstand aan te geven tussen de buitenste maat van de objecten. Uitlijnen -> Horizontaal, hart op hart afstand Alle geselecteerde objecten worden horizontaal uitgelijnd. Als invoer is de afstand aan te geven tussen de middelpunten van de objecten. Uitlijnen -> Verticaal Alle geselecteerde objecten worden verticaal uitgelijnd. Collectief Collectief -> Collectief Stroom Instellen van de stroom van alle geselecteerde circuits. Collectief -> Collectief herplaatsen tekst Herplaatsen van de teksten van alle geselecteerde circuits. Collectief -> Collectief reset maximale geleidertemperaturen Zet de maximale geleidertemperatuur op de standaardwaarde die ingesteld is in de opties Beeld Zoom in Inzoomen. Zoom uit Uitzoomen. Zoom configuratie Zoom configuratie zorgt ervoor dat een configuratie in zijn geheel zichtbaar wordt gemaakt (inclusief het maaiveld), in een optimale zoomstand. Zoom geselecteerd Zoom geselecteerd zorgt ervoor dat alleen de geselecteerde objecten (circuits/warmtebronnen) zichtbaar worden in een optimale zoomstand.

41 Berekenen De volgende berekeningen zijn bij Vision Cable analysis altijd op het werkblad actief: Maximale stationaire stroom 39 Maximale temperatuur 39 Deze berekeningen kunnen zowel in het menu als via de iconen worden geselecteerd (zie ook Maximale stationaire stroom 39 en Maximale stationaire stroom) 39. Daarnaast kunnen er nog 5 andere berekeningen worden uitgevoerd: Temperatuurbeeld 40 Cyclische stroombelasting 41 Stapvormige stroombelasting 43 Maximale stroombelasting 45 Gevoeligheidsanalyse Maximale stationaire stroom Dit menu-item zet de standaardberekening op "Maximale stroom". Van alle circuits zal de maximale toelaatbare stationaire stroom worden uitgerekend, rekening houdend met ligging, omgeving en andere circuits/ warmtebronnen. Als gevolg wordt na elke wijziging op het werkblad automatisch de toelaatbare stationaire stroom opnieuw berekend en in het werkvlak getoond. Op de balk met sneltoetsen is de toets met het pictogram van de gele driehoek met de bliksemschicht actief. Een uitzondering zijn circuits waarbij aangegeven is dat voor die circuits altijd de temperatuur berekend moet worden (Zie Circuits -> Stroom 30 ). Bij het berekenen van de maximale stroombelastbaarheid wordt uitgegaan van de maximale temperatuur van de warmste kabel. De maximale temperatuur wordt bepaald door de isolatie van de kabel. Voor het vaststellen van de maximale geleidertemperaturen gaat de berekening uit van de ingestelde waarden in Opties->Berekening>Temperaturen. Deze waarden kunnen eventueel worden aangepast per kabel in de eigenschappen van elk circuit in de tab Kabeltype. Voor de frequentie kan in hoofdmenu-item Extra gekozen worden uit 50 Hz, 60 Hz en 0 Hz. Indien 0 Hz gekozen is, wordt de berekening uitgevoerd voor een gelijkstroomsysteem. Dat houdt in dat geen rekening gehouden wordt met skineffect, proximity effect, diëlektrische verliezen en verliezen in scherm en armering Maximale temperatuur Dit menu-item zet de standaardberekening op "Maximale temperatuur". Van alle circuits wordt de temperatuur uitgerekend die bereikt wordt bij de gespecificeerde stroom, rekening houdend met ligging, omgeving en andere circuits/warmtebronnen. De stroom kan worden gespecificeerd op het tabblad Stroom, via Bewerken Circuit. Als gevolg worden na elke wijziging op het werkblad automatisch de temperaturen opnieuw berekend en in het werkvlak getoond. Op de balk met sneltoetsen is de toets met het pictogram van de thermometer actief.

42 Temperatuurbeeld Berekening van een temperatuurbeeld van de huidige configuratie. Het resultaat is de verdeling van de temperatuur ondergronds in stappen van 5 graden Celsius. Deze berekening is niet mogelijk bij: een configuratie in de lucht een configuratie in de grond met gedeeltelijke gronduitdroging een circuit in een geul een configuratie met een ductbank In deze berekening wordt de temperatuur van de grond berekend tot één meter van de circuits af, of beeldvullend, afhankelijk van de Opties 54. Hierdoor is een goed overzicht te krijgen van het temperatuurverloop en zijn de warmste gedeelten snel te herkennen.

43 Batch Deze optie kan worden gebruikt om voor meerdere bestanden een aantal berekeningen uit te voeren. De berekeningen die worden uitgevoerd zijn: Maximale stroom Stapvormige stroombelasting (temperatuur na 1 dag en na 365 dagen) Maximale stapbelasting (stroom na 1 dag en na 365 dagen) De Batch-functie kan alleen worden aangeroepen als er een lege configuratie is. De uitvoer komt terecht in de zelfde directory waar de bestanden zich bevinden en heeft een unieke naam (gebaseerd op datum). De uitvoer van deze berekeningen is een excel-bestand 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. Deze berekening is conform de norm IEC De berekening kan alleen worden uitgevoerd bij een configuratie met één circuit of bij meerdere gelijk belaste identieke circuits.

44 42 Het stroomprofiel Het scherm toont het histogram voor een default stroomcyclus. De bijbehorende waarden (in procenten) zijn vermeld in de kolom links van het histogram. Ook de standen van de schuifjes onder het histogram komen overeen met de bijbehorende percentages. Deze waarden komen overeen met de blauwe gedeelten van het histogram. De groene gedeelten van het histogram geven de marge aan die er nog is op de stroom voor de opgegeven cyclus. Indien de opgegeven cyclus te groot is voor de kabel, geven rode gedeelten van het histogram aan hoeveel te groot de stroom is (negatieve marge). Indien in de Opties is gekozen voor "Geavanceerde berekeningen 54 ", is het mogelijk om de cyclische berekeningen tot maximaal 7 dagen uit te voeren. In dat geval kan het aantal dagen van een profiel worden aangegeven bij "Dagen". Het dagprofiel dat bewerkt kan worden, wordt geselecteerde bij "Dag". Temperatuurprofiel In de grafiek zijn aangegeven: geleidertemperatuur voor de maximale stationaire stroom (rode lijn) geleidertemperatuur voor het maximale stroombelastingsprofiel (grijze lijn) geleidertemperatuur voor het opgegeven stroombelastingsprofiel (oranje lijn) buitenmanteltemperatuur voor het opgegeven stroombelastingsprofiel (blauwe lijn) Import en Export Het stroomprofiel kan handmatig worden ingevuld en het kan worden geïmporteerd en geëxporteerd naar een bestand. 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 percentages begrensd op 200. Stroombelastbaarheid en 100% waarde De maximale stationaire stroombelastbaarheid wordt ter informatie afgedrukt. Standaard wordt deze waarde overgenomen voor de 100% waarde van het stroomprofiel. Deze 100% waarde kan in elke gewenste waarde worden veranderd, waarmee het belastingsprofiel van het kabelcircuit wijzigt. Wijzigen stroomprofiel Het stroomprofiel kan worden aangemaakt of gewijzigd door de numerieke velden aan linkerzijde van het histogram in te vullen of door het verstellen van de schuifjes aan de onderzijde van het histogram (beschikbaar na aanklikken van het driehoekje, rechts op het scherm): numerieke velden: vul de percentages in het profiel kan ook in zijn geheel worden vermenigvuldigd met een bepaalde factor of er kan in zijn geheel een bepaalde waarde worden opgeteld of afgetrokken. Dit kan worden gedaan naar keuze voor de geselecteerde dag of voor alle dagen in het profiel. Opties Hiermee kan het tonen van de grafieken van de temperatuur, stroombelasting en waarden worden ingeschakeld en uitgeschakeld. Berekening Hierin staan twee waarden: Cyclische belastbaarheidsfactor (M). Dit is de factor M zoals beschreven in de IEC De "Cyclische belastbaarheidsfactor (M)" is de waarde die aangeeft hoeveel maal de stationaire belastbaarheid het maximum van de dagelijkse stroomcyclus mag bedragen. Maximale factor stroombelastingsprofiel. Dit is de factor waarmee alle stroomwaarden van het gehele profiel kunnen worden vermenigvuldigd zonder dat de kabel over zijn maximale temperatuur zal gaan. Aantal perioden (alleen als de optie "Geavanceerde berekeningen 54 " is geactiveerd) geeft aan over hoeveel uren de berekening wordt gedaan. Standaard is dit 6 uren. Dat wil zeggen dat de berekening rekening houdt met maximaal 6 uren terug in de tijd. Dit venster kan worden vergroot naar maximaal 168 uren voor een belastingspatroon van 7 dagen.

45 Stapvormige stroombelasting 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 door een kabelverbinding kan lopen. Basis van deze berekening is de verandering van de temperaturen in de loop van tijd na aanbrengen van een stapvormige belastingsverandering. De mogelijkheid van simulatie van zo een stapvormige verandering is in de berekeningsmodule van de Stapvormige Stroombelasting ondergebracht. Uitgaande van een bepaalde stroom, die vóór de verandering stationair door de kabelverbinding loopt, wordt het temperatuurverloop berekend na aanbrengen van een door de gebruiker ingevoerde Stapbelasting. De berekening kan worden uitgevoerd bij een configuratie met 1 circuit of bij meerdere gelijk belaste identieke circuits. Voorbelasting Deze waarde geeft aan met welke stroom het kabelcircuit al belast is vóórdat de "Emergency Load" wordt aangebracht. Hoe hoger de voorbelasting, hoe des te de emergency load mag zijn. Default is deze waarde gelijk aan 0 A. Stapbelasting Deze waarde geeft aan met welke stroom het circuit vanaf t = 0 wordt belast. Deze waarde moet groter zijn dan de waarde van de Voorbelasting. Default is deze waarde gelijk aan de maximale stationaire stroombelasting. Tijd De tijd geeft aan voor welke tijdspanne de berekening moet worden uitgevoerd. Resultaat Het resultaat van de stapberekening is een grafiek waarin, uitgaande van een gegeven voorbelasting, aangegeven is hoe de geleidertemperatuur en de buitenmanteltemperatuur zich gedragen als functie van de tijd. oranje lijn: geleidertemperatuur groene lijn: buitenmanteltemperatuur rode lijn: maximaal toegestane temperatuur voor deze geleider In onderstaand voorbeeld is, uitgaande van een voorbelasting van 100 A, een stapvormig toegenomen stroom van 269 A op de kabelverbinding aangebracht. De temperatuur van de geleider neemt in 24 uren toe van 23 tot 61 graden Celsius. De temperatuur van de buitenmantel neemt in diezelfde tijd toe van 22 tot 48 graden Celsius.

46 44 3D Het is mogelijk een driedimensionaal beeld te genereren waarin voor de geleidertemperatuur de curves zijn verzameld voor een voorbelasting, die varieert van 0 tot 100 % van de gedefinieerde stapbelasting. Onderstaand diagram geeft een voorbeeld van de stapvormige stroomberekening voor een kabel met een stapbelasting van 269 A. Met een voorbelasting van 0 % van de stapbelasting ligt de curve het laagst. Met een voorbelasting van 100 % loop de curve vlak. De vierde curve (voorbelasting is 40% van de stapbelasting) komt ongeveer overeen met de bovenstaande curve met een voorbelasting van 100 A (gelijk aan 37 % van de maximale stationaire belasting).

47 Maximale stapbelasting 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. De berekening kan worden uitgevoerd bij een configuratie met 1 circuit of bij meerdere gelijk belaste identieke circuits. Voorbelasting Deze waarde geeft aan met welke stroom het kabelcircuit al belast is vóórdat de "Emergency Load" wordt aangebracht. Hoe hoger de voorbelasting, des te minder de emergency load mag zijn. Tijd De tijd geeft aan voor welke tijdspanne de berekening moet worden uitgevoerd. Resultaat Het resultaat van de berekening 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 onderstaand voorbeeld mag, uitgaande van een voorbelasting van 100 A, gedurende 8 uren een

48 46 stroom van maximaal 353 A door de kabelverbinding vloeien. Daarna moet de stroom weer beneden de stationair maximale waarde liggen. 3D Het is mogelijk een driedimensionaal beeld te genereren waarin de curves zijn verzameld voor een voorbelasting, die varieert van 0 tot 100 % van de maximale stationaire belasting. Onderstaand diagram geeft een voorbeeld van de maximale stapberekening voor een kabel met een maximale stationaire belasting van 269 A. Met een voorbelasting van 0 % ligt de curve het hoogst. Met een voorbelasting van 100 % loop de curve vlak. De vierde curve (stapbelasting is 40% van de maximale stationaire belasting) komt ongeveer overeen met de bovenstaande curve met een voorbelasting van 100 A (gelijk aan 37 % van de maximale stationaire belasting).

49 Gevoeligheidsanalyse De analyse voert een gevoeligheidsanalyse uit op een enkel geselecteerd circuit, door middel van een aantal berekeningen waarbij de liggingsdiepte, de specifieke thermische weerstand van de grond en de thermische weerstand T4 worden gevarieerd. De analyse kan alleen worden uitgevoerd op een enkel geselecteerd circuit in de grond (niet in een ductbank). De gevoeligheidsanalyse berekent de maximale stroom van een circuit met als variabelen: liggingsdiepte: variatie van 0,3*L tot 2*L, met L de gespecificeerde liggingsdiepte G-waarde: variatie van 0,5*G to 2,5*G, met G de gespecificeerde specifieke thermische weerstand van de grond T4-waarde: variatie van 0,5*T4 tot 2*T4, met T4 de thermische weerstand van de omgeving Bij de berekening wordt er rekening gehouden met eventuele andere circuits of warmtebronnen. Dit houdt in dat in het geval dat er twee circuits boven elkaar geplaatst zijn deze in de analyse door variatie van de liggingsdiepte elkaar kunnen raken. De analyse zal dit signaleren door als resultaat een stroom van 0 Ampere aan te geven.

50 48

51 49 Ook kunnen de waarden in tabelvorm worden getoond Resultaten Resultaten wordt direct gepresenteerd in het grafische scherm. Meer details betreffende constructie van de kabel, omstandigheden van het circuit en berekende resultaten, kunnen in het detailoverzicht worden bekeken. In het menu resultaten kan daartoe worden gekozen voor Algemeen 50. De gegevens van het geselecteerde circuit worden dan gepresenteerd.

52 Algemeen Na een berekening kan een overzicht gemaakt worden van de kabel en de berekende resultaten. Beschikbaar zijn naar keuze: Kabelconstructie: geleider isolatie afscherming bedding bewapening buitenmantel Installatie: duct duct bank Circuit: kabeltype configuratiegegevens maximaal toelaatbare stationaire stroom Temperatuurbeeld: geleider afscherming bewapening buitenmantel duct Elektrische gegevens: weerstanden capaciteit inductie, reactantie Verliezen: geleider afscherming bewapening Thermische weerstanden: isolatie bedding buitenmantel omgeving

53 Export De resultaten van het detailoverzicht kunnen worden geëxporteerd naar een CSV file, die door een spreadsheetprogramma kan worden ingelezen.

54 52 Het vierde pictogram bovenaan het detailoverzicht activeert de exportfunctie. Alle gegevens worden in een CSVbestand geplaatst. Onderstaande dialoog specificeert de naam en de locatie van het bestand Extra In het Extra-menu zijn hulpprogramma's en instellingen beschikbaar. Samengevat:

55 53 Kabeltype-editor De kabeltype-editor bevat een database met kabels. In de editor kunnen kabels aan de database worden toegevoegd, uit de database worden verwijderd of worden gewijzigd. Zie: Kabeltype-editor 56. Taal De taal die gebruikt wordt in de menu's en in overige dialogen. Zie: Taal Opties Algemene instellingen van Vision Cable analysis. Zie: Opties Taal De taal die gebruikt wordt in de menu's en in overige dialogen kan worden ingesteld in: Nederlands en Engels. De wijziging is direct van kracht Opties Tekenen In het 'Tekenen'-tabblad kan worden aangegeven welke teksten er op het werkblad getekend moeten worden, kunnen de tekenkleuren worden aangegeven en kan er een raster worden gedefinieerd. Het raster kan worden geactiveerd en gedeactiveerd en de grootte van het raster kan worden ingesteld. Het raster werkt alleen verticaal.

56 54 Berekening Algemeen In het 'Berekening Algemeen'-tabblad kunnen de volgende instellingen worden gedaan: het kabeltypebestand (kan alleen gewijzigd worden als het werkblad leeg is) de maatvoering ("Hart op hart" of "Afstand tussen kabels/ducts") de precisie van uitvoer van de berekende resultaten (met 1 decimaal of zonder decimaal) Temperatuurverloop continu berekenen (altijd volledig scherm) of eenmalig (alleen rondom circuit) Geavanceerde berekeningen, waarmee een geavanceerde gebruiker enkele specifieke berekeningsmogelijkheden ter beschikking staan, die niet door IEC worden ondersteund (kan alleen gewijzigd worden als het werkblad leeg is). Berekening Temperaturen In het 'Berekening Temperaturen'-tabblad kunnen de maximale geleidertemperaturen worden ingesteld per geleidertype. Met de knop Standaard worden de standaardinstellingen hersteld. De maximale geleidertemperaturen zijn beschreven in de normen, zoals IEC voor kabels met geëxtrudeerde isolatie.

57 55 Ook kunnen in dit scherm de standaardtemperaturen van de grond en de lucht worden ingesteld.

58 Kabeltype-editor De kabeltype-editor bevat een database met kabels. In de editor kunnen kabels aan de database worden toegevoegd, uit de database worden verwijderd of worden gewijzigd. Wijzigingen in de kabeltype-editor worden na het verlaten van de editor onmiddellijk in de berekeningen doorgevoerd. Linksboven kan een kabel worden geselecteerd (eventueel met behulp van filters). Filter voor het spanningsniveau: De aangegeven spanningsniveau's zijn gekoppelde spanningen. In de kabeldatabase is de fasespanning opgeslagen. De fasespanning moet in de aangegeven spanningsreeks liggen. Sommige GPLK kabels hebben een hogere fasespanning (8/10 en 10/10 kv), waardoor deze kabels in een hogere spanningsreeks liggen. 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 alle eigenschappen van de kabel.

59 57 De volgende keuzes kunnen worden gemaakt bij het samenstellen van een kabel: Kabeltype editor Aantal geleiders Vorm Type Materiaal Oliekanaal Beschrijving Aantal geleiders van de kabel Vorm van de geleider Type van de geleider Materiaal van de geleider Type oliekanaal in de geleider Mogelijkheden 1,3 rond, sectorvormig, ovaal solide, geslagen, compact, milliken koper, aluminium intern, extern, zonder duct Isolatiemateriaal Isolatiemateriaal van de kabel papier oliegevuld, papier massageïmpregneerd, rubber, butyl rubber, EPR, PVC, PE, XLPE gevuld, XLPE ongevuld, PPL, bitumen / jute, polychloroprene, papier oliedruk, papier massageïmpregneerd interne gasdruk, papier pregeïmpregneerd interne gasdruk, papier externe gasdruk Schermmateriaal Scherm van de kabel Afschermingmateriaal Afschermingsoort/ kabeltype Afscherming van de kabel Soort afscherming of kabeltype aluminium tape, koper tape, gemetalliseerd papier, metaalband, XLPE halfgeleidende laag lood, staal, brons, roestvast staal, aluminium, koper afzonderlijke schermen, gemeenschappelijk scherm, gordelkabel, SL-type, golfmantel, pipe-type Beddingmateriaal Beddingmateriaal van de kabel Armeringmateriaal Armeringconfiguratie Armeringmateriaal van de kabel Configuratie van de armering Armeringtype Ligging draden tapes Buitenmantel materiaal Pijpmateriaal papier oliegevuld, papier massageïmpregneerd, rubber, butyl rubber, EPR, PVC, PE, XLPE gevuld, XLPE ongevuld, PPL, bitumen / jute, polychloroprene, papier oliedruk, papier massageïmpregneerd interne gasdruk, papier pregeïmpregneerd interne gasdruk, papier externe gasdruk lood, staal, brons, roestvast staal, aluminium, koper afzonderlijke schermen, gemeenschappelijke schermen Soort armering tapearmering, draadarmering, gemengde armering Ligging van draden armeringtapeslange wikkeling, gewikkeld op 54 graden, korte wikkeling, 2 of meer lagen overlappend gewikkeld Materiaal van de buitenmantel Materiaal van de pijp van een pipe-type kabel rubber, PVC, PE, bitumen / jute staal, roestvast staal, aluminium De volgende tabel geeft aan welke maten er kunnen worden gespecificeerd voor een kabel. Dit is de volledige lijst met alle mogelijke maten, de gebruikersinterface geeft hiervan dynamisch een deel van deze maten weer (wordt bepaald door het kabeltype).

60 58 Kabeltype editor U0 Ac dc di dcm dcm t1 1 As Ds Doc Dot dm dm ts t2 dai da dam dam df A n1 Dd Do De Doga Beschrijving Nominale spanning van de kabel (fasespanning in V) Geleideroppervlak (mm2) Diameter van een ronde geleider (mm) Diameter van een intern oliekanaal van een 1-aderige oliedrukkabel (mm) Grootste diameter van een ovale geleider (mm) Kleinste diameter van een ovale geleider (mm) Dikte van het isolatiemateriaal tussen de geleider en de afscherming (mm) Dikte van het geleiderscherm van een 3-aderige kabel met scherm (mm) Geleidende oppervlak van de afscherming (mm2) Externe diameter van de ronde afscherming (mm) Buitendiameter over de 'toppen' van een geribbelde afscherming (mm) Buitendiameter over de 'dalen' van een geribbelde afscherming (mm) Grootste diameter over de afzonderlijke afscherming van een ovale geleider (mm) Kleinste diameter over de afzonderlijke afscherming van een ovale geleider (mm) Dikte van de afscherming (mm) Dikte van de beddingslaag (mm) Interne diameter van de armering (mm) Externe diameter van de armering (mm) Grootste diameter over de afzonderlijke armering van een ovale geleider (pipe-type kabel) (mm) Kleinste diameter over de afzonderlijke armering van een ovale geleider (pipe-type kabel) (mm) Diameter van de armeringsdraden (mm) Geleidende oppervlak van een armeringstape/band (mm2) Aantal armeringsdraden/tapes Interne diameter van de pijp van een pipe-type kabel (mm) Externe diameter van de pijp van een pipe-type kabel (mm) Externe diameter van de kabel (mm) Diameter over de geslagen aders (mm) Van drie veel voorkomende kabeltypen worden voorbeelden gegeven voor het invoeren van de constructiegegevens: enkeladerige kunststof kabel met aluminium geleider 58 drieaderige kunststof kabel met koperen geleider 60 drieaderige GPLK kabel met sectorvormige koperen geleider Voorbeeld enkeladerige XLPE kabel Constructie enkeladerige kunststof kabel met aluminium geleider Vul eerst de materialen in. Hierbij is als voorbeeld de maatvoering die van een 1x95 mm2 Al 10 kv kabel gebruikt.

61 59 Geleidergegevens: Aantal geleiders Vorm Type Materiaal Oliekanaal 1 Rond Solide Aluminium Geen Isolatiemateriaal: Isolatiemateriaal Schermmateriaal XLPE ongevuld XLPE Halfgeleidende laag Scherm: Schermmateriaal Schermsoort Koper Afzonderlijke schermen Bedding: Beddingmateriaal Rubber Armering: Armeringmateriaal Armeringconfiguratie Armeringtype Ligging draden Geen Geen Geen Geen Buitenmantel: Buitenmantelmateriaal PE

62 60 Vul vervolgens de constructie in voor de 1x95 mm2 Al kabel. Begin met de diameter van de buitenmantel (De=31 mm). Dit definieert de maximale grootte van de figuur links in het scherm. Vul de nominale fasespanning (U0=6000 V) en het oppervlak van de geleiderdoorsnede (Ac=95 mm2) in. Vul de doorsnede van de geleider in (dc=10.7 mm). De geleider wordt nu in de figuur zichtbaar gemaakt. Vul de isolatiedikte (t1=3.4 mm) in. Vul nu de diameter over het scherm (Ds=24.5 mm) in. Zichtbaar zijn nu: geleiderscherm, isolatie en aderscherm. Vul nu de dikte van het scherm in (ts=0.33 mm). De afscherming is nu zichtbaar in de figuur. Bereken of vul in het oppervlak van de schermdoorsnede (As=25 mm2). Vul nu de dikte van de beddingslaag in (t2=1 mm). Deze wordt nu zichtbaar in de figuur. In de constructie is de dikte van geleider- en aderscherm (t_scherm) een vrije variabele volgens onderstaande formule: tscherm = [ Ds - (dc + 2 t1 + 2 ts) ] / 4 In de constructie is de dikte van de buitenmantel (te) een vrije variabele volgens onderstaande formule: te = [ De - da ] / Voorbeeld drieaderige XLPE kabel Constructie drieaderige kunststof kabel met koperen geleider Deze kabel heeft een afscherming over de aders van een koperen tape. Daarnaast heeft deze kabel een armering van koper- en staaldraden. Een mengvorm kan niet worden ingevoerd, zodat alleen staal wordt ingevoerd. Vul eerst de materialen in. Hierbij is als voorbeeld de maatvoering die van een 3x95 mm2 10 kv kabel gebruikt.

63 61 Geleidergegevens: Aantal geleiders Vorm Type Materiaal Oliekanaal 3 Rond Geslagen Koper Geen Isolatiemateriaal: Isolatiemateriaal Schermmateriaal XLPE ongevuld XLPE Halfgeleidende laag Scherm: Schermmateriaal Schermsoort Koper SL-type Bedding: Beddingmateriaal PVC Armering: Armeringmateriaal Armeringconfiguratie Staal Gemeenschappelijk scherm

64 62 Armeringtype Ligging draden Draadarmering Lange wikkeling Buitenmantel: Buitenmantelmateriaal PVC Vul vervolgens de constructie in. Voor de 3x95 mm2 10 kv kabel. Begin met de diameter van de buitenmantel (De=65 mm). Dit definieert de maximale grootte van de figuur links in het scherm. Vul gegevens van de armering in: aantal armeringsdraden (n1=69), doorsnede van een armeringdraad (df=2.5 mm), externe armeringdiameter (da=60 mm) en interne armeringdiameter (dai=55 mm). De externe maat van de armering is nu zichtbaar in de figuur. Vul de nominale fasespanning (U0=6000 V) en het oppervlak van de geleiderdoorsnede (Ac=95 mm2) in. Vul de doorsnede van de geleider in (dc=11.7 mm). De geleider wordt nu in de figuur zichtbaar gemaakt. Vul de isolatiedikte (t1=3.4 mm) in. Vul de diameter over het scherm (Ds=22.5 mm) in. Zichtbaar zijn nu: geleiderscherm, isolatie en aderscherm voor drie aders. Vul nu de dikte van het scherm in (ts=0.1 mm). De afscherming is nu zichtbaar in de figuur. Bereken of vul in het oppervlak van de schermdoorsnede (As=7 mm2). Vul nu de dikte van de beddingslaag in (t2=3.5 mm). Deze wordt niet zichtbaar gemaakt in de figuur. Vul tenslotte op tab 'Buitenmantel' de diameter over de samengeslagen aders in (Doga=49 mm). Nu worden de vulling en de bedding zichtbaar gemaakt. In de constructie is de dikte van geleider- en aderscherm (t_scherm) een vrije variabele volgens onderstaande formule: tscherm = [ Ds - (dc + 2 t1 + 2 ts) ] / 4 In de constructie is de dikte van de armering (ta) een vrije variabele volgens onderstaande formule: ta = [ da - dai ] / 2 In de constructie is de dikte van de buitenmantel (te) een vrije variabele volgens onderstaande formule: te = [ De - da ] / Voorbeeld drieaderige GPLK kabel Constructie drieaderige GPLK kabel met sectorvormige koperen geleider Deze kabel heeft een armering van staalband. Vul eerst de materialen in. Hierbij is als voorbeeld de maatvoering die van een 3x95 mm2 10 kv kabel gebruikt.

65 63 Geleidergegevens: Aantal geleiders Vorm Type Materiaal Oliekanaal 3 Sectorvormig Geslagen Koper Geen Isolatiemateriaal: Isolatiemateriaal Schermmateriaal Papier massageïmpregneerd Gemetalliseerd papier Scherm: Afschermingmateriaal Afschermingsoort Lood Gordelkabel Bedding: Beddingmateriaal Papier massageïmpregneerd Armering: Armeringmateriaal Armeringconfiguratie Armeringtype Ligging draden Staal Gemeenschappelijk scherm Tapearmering 2 of meer lagen overlappend gewikkeld Buitenmantel: Buitenmantelmateriaal Bitumen / Jute Vul vervolgens de constructie in. Voor de 3x95 mm2 10 kv kabel. Begin met de diameter van de buitenmantel (De=54 mm). Dit definieert de maximale grootte van de figuur links in het scherm. Vul gegevens van de armering in: externe armeringdiameter (da=50 mm) en interne armeringdiameter (dai=45.5 mm). Het oppervlak van de armering is 200 mm2. De armering is nu zichtbaar in de figuur.

66 64 Vul de nominale fasespanning (U0=8000 V) en het oppervlak van de geleiderdoorsnede (Ac=95 mm2) in. Vul op tab 'Buitenmantel' de diameter over de samengeslagen aders in (Doga=32 mm). Nu worden de vulling en de bedding zichtbaar gemaakt. Vul de isolatiedikte (t1=3.9 mm), de diameter over de afscherming (Ds=40 mm) en de dikte van de afscherming (ts=2 mm) in. Zichtbaar zijn nu: geleiders, geleiderisolatie, gordelisolatie en aderscherm voor drie aders. Bereken of vul in het oppervlak van de schermdoorsnede (As=238 mm2) en bij het oppervlak van de armering (A), worden deze oppervlakken automatisch berekend. Het is niet nodig de afmetingen van de geleiders in te vullen, want deze worden berekend uit de afmetingen van scherm en isolatie. In de constructie is de verhouding van de geleiderisolatie en de gordelisolatie bepaald door de diameter over de samengeslagen geleiders (Doga). In de constructie is de dikte van de armering (ta) een vrije variabele volgens onderstaande formule: ta = [ da - dai ] / 2 In de constructie is de dikte van de buitenmantel (te) een vrije variabele volgens onderstaande formule: te = [ De - da ] / 2

67 65 6 Achtergrond IEC De methode voor berekening van de kabels in stationaire toestand is gebaseerd op de internationaal erkende norm IEC De norm beschrijft de berekening van de verliezen in de kabel en de thermische weerstanden van de kabel en de omgeving. Hiernaast bestaat de norm IEC voor berekening van de dynamische kabelbelastbaarheid van de kabel. In het geval van een dagelijks wisselende belasting zal de maximale temperatuur van de kabel lager zijn dan de temperatuur die hoort bij een stationair vloeiende stroom ter grootte van het maximum van de dagcyclus. Met die wetenschap is het mogelijk om de kabel tijdelijk meer dan nominaal te belasten. Kabelfabrikanten geven de belastbaarheid van kabels op voor specifieke omstandigheden en voor kabels in stationaire toestand. Voor afwijkingen van temperaturen en liggingsomstandigheden zijn correctiefactoren voor de nominale waarden geïntroduceerd. Een andere manier is het doen van een belastbaarheidberekening voor de kabel en de afwijkende liggingsomstandigheden. Vision Cable is een computerprogramma voor het berekenen van de belastbaarheid van kabels. Het programma berekent de stationaire stroombelastbaarheid 71 volgens IEC en de cyclische belastbaarheid 81 en emergency load belastbaarheid 19 volgens IEC Een kabeltype editor 56 is toegevoegd om de constructiegegevens van de kabel in te voeren. 6.1 Model van de kabel De norm voorziet in berekening van alle mogelijke kabeltypen: kunststof, oliedruk, massa en pipe-type kabels. In de norm worden één-, twee- en drieaderige kabels behandeld. In Vision Cable zijn de één- en drieaderige kabels geïmplementeerd. Volgens de norm worden vieraderige laagspanningskabels op de zelfde wijze als drieaderige kabels berekend. In het model van de kabel is aandacht aan de volgende items: Constructie kabels 65 Verliezen 68 Thermische weerstanden 68 Rekentechnisch model 69 Temperatuurverloop voor een kabel Constructie kabels De constructie beschrijft de opbouw van laag tot laag. Elke kabel wordt geconstrueerd rondom een geleider, isolatie, afscherming, bewapening en buitenmantel. De meeraderige kabel is opgebouwd door het samenslaan van meerdere aders. De constructie van enkele veelvoorkomende één- en drieaderige kabels wordt hier toegelicht.

68 66 Enkeladerige XLPE kabel De opbouw van een enkeladerige kunststof kabel is als volgt: Geleider van koper of aluminium. Geleiderscherm. Er kunnen zich oneffenheden voordoen in de geleideromtrek, waardoor het elektrische veld zich niet netjes rond de geleider verdeelt. Dit kan kleine ontladingen veroorzaken, waardoor de kabel snel veroudert. Om die oneffenheden op te heffen wordt een halfgeleidende laag om de geleider aangebracht, zodat het veld zich in de isolatie homogeen zal verdelen. Isolatiemateriaal van XLPE. Isolatiescherm. Er kunnen zich eveneens oneffenheden voordoen in het binnenoppervlak van de afscherming, zodat ook tussen de afscherming en de isolatie een halfgeleidende laag is aangebracht. Afscherming. Deze sluit het elektrische veld binnen de kabel op en zorgt ervoor dat geen spanningen in de geleider kunnen worden geïnduceerd ten gevolge van naburige kabels. Bovendien heeft het koper scherm ook nog een tweede doel, namelijk voorkomen dat bij aanraking van een onder spanning staande kabel de mantel capacitieve stromen kunnen lopen. Optioneel: armering. Tussen de afscherming en de armering bevindt zich dan de bedding. De bedding geeft een scheiding tussen de afscherming en de armering. De armering zorgt voor stevigheid van de kabel en beschermt de kabel tegen mechanische invloeden. De buitenmantel beschermt de kabel tenslotte tegen invloeden van buitenaf, zoals vocht. Alle kabels met een isolatie anders dan van papier zijn leverbaar met een loodmantel ten behoeve van de waterdichtheid en het voorkomen van het mogelijk binnen dringen van bijvoorbeeld aromatische koolwaterstoffen die de isolatie kunnen aan tasten. Bij papier geïsoleerde kabels is de loodmantel noodzakelijk om de impregneermassa of de olie binnen te houden.

69 67 Drieaderige XLPE kabel De drieaderige XLPE kabel heeft in principe eenzelfde opbouw als de enkeladerige. De kabel bevat drie kernen. Elke kern heeft een eigen geleider, isolatie en scherm. Deze drie kernen liggen in een vulling met daar omheen meestal een koperdraadscherm en de buitenmantel. De aders kunnen rond, sectorvormig en afgeplat sectorvormig (bij de gordelkabel) zijn. Laagspanningskabels hebben vaak een sectorvormige geleider. Kabels met sectorvormige aders hebben een kleinere buiten diameter, hetgeen materiaal bespaart. Er bestaan uitvoeringen van drieaderige kabels met één gemeenschappelijk scherm. Een stalen wapening, (staalband en of staaldraad), met uitzondering van zeer speciale gevallen om de toegestane trekkracht van de kabel te vergroten zoals bijvoorbeeld voor onderwaterkabels, dient alleen om een beperkte, mechanische bescherming, bijvoorbeeld graven met de hand, te bieden.

70 68 Drieaderige GPLK gordelkabel De gordelkabel heeft een afwijkende opbouw ten opzichte van de drieaderige kunststofkabel. De geleiders zijn omgeven door een isolatie van geïmpregneerd papier. Deze drie geïsoleerde kernen zijn omgeven door een gezamenlijke gordelisolatie van geïmpregneerd papier. Om de gordel bevindt zich een gemeenschappelijke afscherming van lood. De GPLK kabels kunnen zijn gearmeerd met een verzinkte staalband Verliezen in de kabel In de kabel treedt een aantal verliezen op. Zo zijn er: Ohmse verliezen in de geleider De Ohmse verliezen ten gevolge van de weerstand van geleider zijn gelijk aan I2R. De weerstand is afhankelijk van het materiaal en de geleiderdikte. Diëlektrische verliezen in de isolatie In het isolatie materiaal treden diëlektrische verliezen op. Deze verliezen zijn afhankelijk van het isolatiemateriaal en de bedrijfsspanning. De diëlektrische verliezen zijn zeer klein ten opzichte van de verliezen in de ader en het scherm en kunnen daarom in LS- en MS-kabels worden verwaarloosd. Ohmse verliezen in de afscherming In de afscherming en in de armering treden Ohmse verliezen op ten gevolge van wervelstromen en eventuele vereffeningsstromen. Wervelstromen zijn zeer kleine plaatselijk stroompjes en vereffeningstromen zijn het gevolg van geïnduceerde spanningen. De grootte van de vereffeningstromen is afhankelijk van de manier waarop de afscherming met elkaar verbonden is en geaard is. Ohmse verliezen in de armering De Ohmse verliezen in de armering bestaan overwegend uit wervelstroomverliezen, maar ook verliezen ten gevolge van vereffeningstromen. De Ohmse verliezen in de bewapening kunnen vaak worden verwaarloost. Uitzonderingen daargelaten, zijn driefase circuits meestal in balans Thermische weerstanden De geleider, de mantel en de armering zijn van een metaalsoort waardoor ze een te verwaarlozen thermische weerstand hebben. Dit geldt niet voor de isolatie, bedding, buitenmantel en het omringende medium. De methode volgens IEC gaat uit van vier thermische weerstanden: T1: isolatie tussen geleider en afscherming

71 69 T2: beddingslaag tussen afscherming en armering T3: buitenmantel van de kabel T4: externe thermische weerstand T1 Voor de berekening van T1 telt naast de isolatie ook de halfgeleidende laag mee van het geleiderscherm en het aderscherm. T2 Voor de berekening van T2 tellen de thermische weerstanden mee van de vulling en de beddingslaag tussen afscherming en bewapening. Bij afwezigheid van bewapening is T2 gelijk aan nul. T3 De buitenmantel van de kabel. T4 De externe thermische weerstand vertegenwoordigt de warmteafgifte van de kabel naar zijn omgeving. Bij een begraven kabel verloopt de warmteafgifte voor het grootste deel door geleiding. Naastgelegen kabels hebben invloed op de temperatuur. Bij een bovengrondse kabel verloopt de warmteafgifte door straling en convectie. Naast de luchttemperatuur speelt ook de zoninstraling een grote rol Rekentechnisch model Onderstaand figuur geeft voor een drieaderige kabel aan waar de verliezen ontstaan en door welke thermische weerstanden deze verliesenergie wordt getransporteerd.

72 70 Bronnen van verliezen: De geleider is een warmtebron ten gevolge van de ohmse verliezen (I2R). De geleiderverliezen worden door de isolatie, de bedding, de buitenmantel en de omgeving afgevoerd. De geleider en de afscherming vormen een capaciteit. In de isolatie treden daarom capacitieve verliezen op. Door integratie van het isolatieoppervlak vanaf de geleider naar het scherm wordt het diëlektrische verlies in de isolatie gemiddeld (½ Wd). De diëlektrische verliezen worden door de isolatie, de bedding, de buitenmantel en de omgeving afgevoerd. Door invloed van naburige geleiders wordt er een spanning geïnduceerd in de afscherming van de kabel. Ten gevolge van deze spanning gaat er een stroom vloeien in de afscherming, deze stroom zorgt op zijn beurt weer voor verliezen in het scherm. De schermverliezen worden door de bedding, de buitenmantel en de omgeving afgevoerd. Evenzo ontstaan er verliezen in de armering. De armeringverliezen worden door de buitenmantel en de omgeving afgevoerd. De berekening van de temperatuur in een kabel verloopt via een elektrotechnisch analoog model. Het elektrotechnisch analogon is gebaseerd op warmtestroom, thermische weerstand en temperaturen: In bovenstaand model is de warmtestroom vanuit de geleider gelijk aan de I2R verliezen plus de helft van de diëlektrische verliezen. De verliezen in de afscherming zijn uitgedrukt als een factor maal het geleiderverlies I2R. Deze warmtestroom, plus de warmtestroom van het geleiderverlies en het diëlektrische verlies, gaat door de thermische weerstand van de beddingslaag (T2). De variabele n staat voor het aantal aders (1 of 3). De verliezen in de armering zijn uitgedrukt als een factor maal het geleiderverlies I2R. Deze warmtestroom, plus de warmtestroom van het geleiderverlies, het diëlektrische verlies en het schermverlies, gaat door de thermische weerstand van de buitenmantel (T3) en de omgeving (T4). De variabele n staat voor het aantal aders (1 of 3).

73 71 De omgevingstemperatuur is vertegenwoordigd door een analoge spanningsbron. Elektriciteitsleer Spanning U [V] Stroom I [A] Weerstand R [Ohm] Warmteleer Temperatuurverschil [K] Warmtestroom [W/m] Thermische weerstand T [Km/W] Temperatuurverloop Het temperatuurverloop in de kabel van geleider tot omgeving is weergegeven in onderstaande figuur. In deze figuur is ook te zien dat de temperatuur in de geleider, de mantel en de armering constant blijft. De afstanden zijn niet in verhouding met de reële waarden voor de diktes van de diverse lagen. Het figuur is afgebeeld om een globale indruk te krijgen van het temperatuurverloop. 6.2 Berekening stationaire stroombelasting De stationaire kabelbelastbaarheid is de maximale stroomwaarde (continu vloeiende stroom), waarbij de temperatuur van de geleider gelijk is aan de voor de betreffende kabel geldende maximale waarde, zodanig dat de kabel niet beschadigt. Bij het berekenen van de maximale stroombelastbaarheid wordt uitgegaan van de maximale temperatuur van de warmste kabel. De maximale temperatuur wordt bepaald door de isolatie van de kabel. Voor het vaststellen van de maximale geleidertemperaturen gaat de berekening uit van onderstaande tabel. Isolatie Papier, massa-geïmpregneerd Papier, oliedruk Papier, interne/externe gasdruk XLPE, EPR, PPL PE PVC Polychloroprene Rubber Butylrubber Maximale geleidertemperatuur ( C)

74 72 De stationaire kabelbelastbaarheid is van een groot aantal factoren afhankelijk. Uitgangspunt is de constructie van de kabel. De gegevens hiervan kunnen grotendeels aan de brochures van de fabrikant worden ontleend. Verder is de wijze waarop de aardschermen met elkaar verbonden zijn van grote invloed. Met name bij ligging van éénaderige kabels in een plat vlak. Ook de wijze van ligging (diepte, onderlinge afstand kabels) of installatie (vrij of tegen een wand) is van groot belang. Tenslotte moet rekening gehouden worden met de omgevingscondities (omgevingstemperatuur, gronduitdroging, zoninstraling). Voor de frequentie kan in hoofdmenu-item Extra gekozen worden uit 50 Hz, 60 Hz en 0 Hz. Indien 0 Hz gekozen is, wordt de berekening uitgevoerd voor een gelijkstroomsysteem. Dat houdt in dat geen rekening gehouden wordt met skineffect, proximity effect, diëlektrische verliezen en verliezen in scherm en armering. Voor de berekening van de stationaire stroombelasting zijn van belang: Kabeltypen 72 Aansluiting aardschermen 72 Omgevingsfactoren 73 Gronduitdroging 74 Installatie ondergronds 76 Installatie vrij in de lucht Kabeltypen In Vision Cable kunnen enkeladerige en drieaderige kabels berekend worden. De constructiegegevens kunnen met de kabeltype editor 56 bewerkt worden. Onderstaande veelgebruikte typen kunnen gemodelleerd worden. Enkeladerige kabels: kunststof (XLPE) oliedruk Drieaderige kabels: kunststof (XLPE) gordelkabel (GPLK) oliedruk De norm voorziet in berekening van alle mogelijke kabeltypen: kunststof, oliedruk, massa en pipe-type kabels. In de norm worden één-, twee- en drieaderige kabels behandeld. In het te ontwikkelen computerprogramma zijn de tweeaderige kabels niet geïmplementeerd. Volgens de norm worden vieraderige laagspanningskabels op de zelfde wijze als drieaderige kabels berekend Aansluiting aardschermen In de afschermingen van de drie kabels worden spanningen geïnduceerd. Door deze spanningen kunnen in de afschermingen vereffeningstromen gaan lopen, afhankelijk van de wijze waarop deze afschermingen met elkaar zijn verbonden. Onderstaande configuraties zijn mogelijk:

75 73 Aan één kant: Bij het verbinden van de afschermingen aan één kant zullen geen vereffeningstromen lopen, omdat er geen gesloten circuit is tussen de afschermingen. Het nadeel is dat er aan de andere kant van de kabel grote potentiaalverschillen kunnen ontstaan tussen de afschermingen. Aan beide kanten: Een potentiaalverschil wordt vermeden door de afschermingen aan beide kanten met elkaar te verbinden. Er ontstaat dan een gesloten circuit tussen de afschermingen waardoor vereffeningstromen gaan vloeien. De hierbij optredende verliezen zijn (door de inductie) voor de drie kabels van een circuit niet gelijk. De grootste verliezen zullen optreden in één van de buitenste kabels. Kruislings (cross-bonding): Om de vereffeningstromen op te heffen kan ervoor gekozen worden om de elektrische sectie in drie gelijke stukken op te delen. Na elk deel worden de afschermingen kruislings met elkaar verbonden. Dit leidt ertoe dat de potentialen aan het begin en aan het eind van de sectie gelijk zijn en waardoor dus ook geen vereffeningstromen vloeien. Kabels worden geleverd met een bepaalde (soms de maximale productie-)lengte. Een langere verbinding kan dus alleen met meerdere lengtes worden gemaakt. Als bij de bestelling, in overleg met de fabrikant, de juiste lengtes worden geleverd is Cross bonding eenvoudig toe te passen. Verwisseling van kabelpositie (transpositie): Een andere manier om de vereffeningstromen te reduceren is door de elektrische sectie op te delen in drie gelijke delen en na elk deel de kabels onderling van positie te verwisselen. Deze methode wordt inde praktijk niet vaak toegepast Omgevingsfactoren De omgevingstemperatuur bepaalt voor een groot gedeelte de belastbaarheid van de kabel. Voor bovengronds geïnstalleerde kabels is dat de temperatuur van de lucht in het geval dat er geen stroom door de kabel zou vloeien. Voor ondergronds begraven kabels is dat de temperatuur van de grond in het geval dat er geen kabel of andere warmtebron zou liggen. In het geval van andere kabelcircuits (parallelle verbindingen) of warmtebronnen (stadsverwarming), moeten die in het model worden opgenomen. Installatie bovengronds: Kabels beschermd tegen zoninstraling Kabels blootgesteld aan zoninstraling Installatie ondergronds: Zonder uitdrogen van de grond Gedeeltelijk uitdrogen van de grond Uitdrogen moet vermeden worden Bovengronds: Bij berekeningen met betrekking tot kabels in de open lucht kunnen de kabels blootgesteld zijn aan zonnestraling

76 74 of kunnen zij daartegen beschermd zijn. Wanneer de kabels blootgesteld zijn aan zonnestraling wordt de warmteontwikkeling in de kabels beïnvloed. Door de zonnestraling wordt het kabeloppervlak namelijk extra opgewarmd. De kabels kunnen beschermd worden tegen zoninstraling met behulp van een speciale constructie of door ze te installeren in een afgesloten bak. De norm voorziet in de berekeningsmethode daarvoor. In warme gebieden, bijvoorbeeld in de tropen, worden de kabels nooit in een geheel gesloten bak geïnstalleerd. Er wordt altijd voor optimale ventilatie gezorgd, bijvoorbeeld montage in een geperforeerde bak met verhoogd afschermend deksel zodat lucht langs de kabels kan stromen. Ondergronds: Indien een kabel zwaar belast wordt, bestaat het gevaar dat de grond door de grote warmteontwikkeling uitdroogt, zodat de warmte geleidende eigenschappen veranderen. Uitgedroogde grond heeft namelijk als eigenschap dat de thermische weerstand hoger is dan van vochtige grond. De droge grond is veel korreliger zodat er meer stilstaande lucht in zit en stilstaande lucht is een goede warmte-isolator. Voor de berekening van de belastbaarheid van een begraven kabel wordt daarom onderscheid gemaakt tussen onderstaande drie situaties: 1) de grond droogt niet uit, 2) het moet vermeden worden dat de grond uitdroogt, 3) de grond droogt gedeeltelijk uit. Zonder uitdrogen: Als we weten dat de grond bij alle belastingsituaties niet uitdroogt, kan de kabel zwaar belast worden. Er kan in dit geval een gewone berekening gemaakt worden voor de maximale stroomsterkte. Uitdrogen vermijden: Wanneer dit voorkomen moet worden, moet de temperatuurverhoging van het kabeloppervlak gelimiteerd worden, doorgaans tot 45 graden Celsius. Gedeeltelijk uitdrogen: Bij het berekenen van de kabelbelastbaarheid bij gedeeltelijke gronduitdroging wordt uitgegaan van een simpel fysisch benaderd tweelagenmodel van de grond. Er is een zone rondom de kabel of het circuit waar de grond uitgedroogd is en een zone daarbuiten die niet uitgedroogd is. De grens wordt aangegeven met een isotherm Gronduitdroging Het doel van het installeren van een kabel is: zoveel mogelijk energie transporteren gedurende een zeer lange tijd. In de loop van de jaren is de aderisolatie van een normale distributiekabel (LS en MS) van papier via PVC in XLPE veranderd. De maximum continue adertemperatuur kon, zonder dat de kwaliteit van de isolatie werd aangetast, door deze ontwikkelingen in kabeltypen historisch gezien omhoog gaan van oorspronkelijk 43 C, via 60 C voor papier naar 70 C voor PVC en tenslotte naar 90 C voor XLPE. Deze maximum adertemperatuur mag voor alle installatiemethoden (in combinatie met andere warmtebronnen) en omgevingscondities niet worden overschreden. De diverse correctie factoren, die de maximaal toelaatbare stroom door een kabel voor een gegeven installatiemethode beïnvloeden, zijn door de fabrikant opgegeven. Dit zijn factoren die de onbelaste adertemperatuur bepalen en die de warmteafvoer van de kabel begrenzen. Voor ondergrondse kabel is de meeste moeilijk te bepalen correctiefactor altijd de thermische grondweerstand geweest. Voorbeelden: Zeer nat zand waarbij de vochthoeveelheid constant blijft doordat de kabel onder het minimum grondwaterpeil is geïnstalleerd heeft een thermische specifieke weerstand van: g = 0.5 K.m/W. Zeer natte klei, ook onder het grondwaterpeil, heeft geen blijvende g van 0.5 K.m/W als er een belaste kabel in ligt, die berekend was op deze g. Want door de verwarming van de kabel droogt de schil van klei die om de kabel ligt uit. Helaas is dit een onomkeerbaar proces er vormt zich een thermische isolatielaag om de kabel. Door deze isolatielaag gaat de kabel temperatuur omhoog en wordt de isolatielaag van klei steeds dikker. Het resultaat is dat de kabel steeds minder hoog te belasten is.

77 75 Als van tevoren bekend is dat het vochtgehalte na de installatie van de kabel afneemt, moet men daar terdege rekening mee houden bij de berekening van de maximale toelaatbare stroom. Als een ondergrondse kabel in droge zand wordt geïnstalleerd, dan moet de thermische specifieke weerstand g K.m/W zijn. De NPR 3626 is opgesteld omdat de bodem in Nederland vaak afwijkt van de in de IEC (1999) gerefereerde omstandigheden. In de IEC-norm is voor Nederland een opgave gedaan voor de specifieke thermische weerstand voor in het oosten van het land: g = 0.8 K.m/W en voor grond die verzadigd is met water: g = 0.5 K.m/ W. De grondtemperatuur is 15 C. Deze IEC aanbeveling gaat echter niet goed op in de gebieden met rivierklei. De Nederlandse NPR norm gaat daar op in. In de Duitse vakliteratuur bestaat een soortgelijke nationale norm als de NPR Het komt vaak voor dat de IEC voor een bepaald land een maximum waarde aangeeft voor de specifieke thermische grondweerstand, bijvoorbeeld: g =1 K.m/W, terwijl na een uitgebreid onderzoek kan blijken dat de g eigenlijk in de buurt van 2.5 K.m/W zou moeten liggen. Indien daardoor de kabels verbranden en vervangen moeten worden, is de financiële schade aanzienlijk. Duidelijk moge zijn dat alle parameters voor een kabelinstallatie door de verantwoordelijke persoonlijk gecontroleerd moeten worden Installatie vrij in de lucht De belastbaarheid van de kabels, die bovengronds zijn geïnstalleerd, is afhankelijk van de wijze waarop deze gemonteerd zijn. De kabels kunnen vrij van een muur of tegen een muur aan gemonteerd worden. Onderstaande figuur geeft de mogelijkheden aan die in de norm beschreven zijn. De definitie van vrij of tegen een muur is afhankelijk van de afstand in verhouding tot de buitendiameter van de kabel (De). Kabels de muur niet rakend: a: 3-aderige kabel b: drie 1-aderige kabels in driehoek formatie c: drie 1-aderige kabels in platte formatie horizontaal d: drie 1-aderige elkaar aanrakende kabels in platte formatie verticaal e: drie 1-aderige elkaar niet aanrakende kabels in platte formatie verticaal Kabels de muur rakend:

78 76 f: g: 3-aderige kabel drie 1-aderige kabels in driehoek formatie Bij berekeningen met betrekking tot kabels in de open lucht kunnen de kabels blootgesteld zijn aan zonnestraling of kunnen zij daartegen beschermd zijn. Wanneer de kabels blootgesteld zijn aan zonnestraling wordt de warmteontwikkeling in de kabels beïnvloed. Door de zonnestraling wordt het kabeloppervlak namelijk extra opgewarmd. De kabels kunnen beschermd worden tegen zoninstraling met behulp van een speciale constructie of door ze te installeren in een afgesloten bak. De norm voorziet in de berekeningsmethode daarvoor Installatie ondergronds Ondergronds zijn zeer veel verschillende installatiemogelijkheden denkbaar. Per circuit kan er sprake zijn van één drieaderige kabel of drie éénaderige kabels. In het geval van éénaderige kabels kunnen deze tegen elkaar en los van elkaar gelegd worden. In het geval van ligging in een plat vlak is een tussenruimte van een kabeldiameter gebruikelijk. In het geval van een driehoek-formatie worden de kabels meestal tegen elkaar gelegd. Elke formatie kent een eigen berekeningsmethode voor de transportcapaciteit. De transportcapaciteit wordt mede beïnvloed door de liggingsdiepte onder het maaiveld en de aanwezigheid van naburige warmtebronnen, zoals van andere circuits. In het geval van andere kabelcircuits (parallelle verbindingen) of warmtebronnen (stadsverwarming), moeten die in het model worden opgenomen. Dat kan op diverse manieren. Meerdere circuits Er zijn drie mogelijkheden om deze te berekenen: voor ieder circuit de maximale stroomsterkte gelijk belaste identieke circuits maximale stroomsterkte bij een naburig circuit Standaard wordt voor ieder circuit de maximale stroomsterkte bepaald, erbij uitgaande dat van ieder circuit de geleidertemperatuur de geldende maximale waarde bereikt. Er wordt rekening gehouden met de wederzijdse beïnvloeding. In het geval van een parallel circuit zal dit dezelfde stroom voeren als het circuit dat berekend wordt. Indien beide circuits van hetzelfde kabeltype zijn, kan de optie "Gelijk belaste identieke kabels" gekozen worden in het kabelbewerkingstabblad Ligging.

79 77 In het geval van andere circuits van ander kabeltype of andere stroomsterkte, kan de optie "Altijd temperatuur berekenen" gekozen worden, samen met de gekozen stroomsterkte in het kabelbewerkingstabblad Stroom. Andere warmtebronnen Hieronder vallen parallel lopende leidingen, zoals voor stoom en stadsverwarming. Er zijn twee manieren om rekening te houden met warmtebronnen: warmtebronnen met een vaste temperatuur warmtebronnen met een gedefinieerde warmteafgifte Zie ook bij Warmtebron 33. Van ondergronds begraven kabels kan een temperatuurbeeld 40 worden berekend.

80 Berekening dynamische stroombelasting De methode volgens IEC berekent de maximale kabelbelastbaarheid voor het geval de stroom niet verandert. De methode schrijft nauwkeurig voor welke verliezen er in de kabel optreden en hoe groot de thermische weerstanden zijn voor alle denkbare liggingsomstandigheden. Voor het berekenen van de kabelbelastbaarheid voor veranderende stromen wordt de norm IEC toegepast. Deze norm gaat er van uit dat een ondergrondse kabel, die slechts kortstondig voor de volle 100 % is belast, nog niet de maximum temperatuur heeft bereikt. Dankzij de temperatuurtraagheid, veroorzaakt door de warmtecapaciteit van de kabel en de grond direct daaromheen, duurt het even voordat de temperaturen zich hebben aangepast aan de nieuwe situatie. Het is dus mogelijk om een ondergrondse kabel gedurende een korte tijd meer stroom te laten voeren dan op grond van de stationaire berekening volgens IEC was berekend. De methode houdt geen rekening met het uitdrogen van de grond. Voor bovengronds geïnstalleerde kabels heeft het geen zin de dynamische belastbaarheid te berekenen, omdat de geleidertemperatuur de veranderingen in de belastingstroom te snel volgt. In deze norm worden twee berekeningsmethoden beschreven, namelijk de stapvormig veranderende en de cyclische belasting. De kabelbelasting verandert in de loop van de dag als gevolg van het cyclische gedrag van de belastingen. Het is mogelijk dat het maximum van deze belastingcyclus groter is dan de maximale stationaire stroombelasting. Bovendien zijn de kabels, meestal niet voor de volle 100% belast. De netbeheerder wil dan weten hoeveel belasting op een kabel kan worden bijgeschakeld, bijvoorbeeld als gevolg van een omschakelactie na een storing of bij onderhoud. Het is namelijk mogelijk in die situaties de kabel tijdelijk licht te overbelasten. Dit kan met behulp van de norm IEC voor elk moment van de dag berekend worden. De norm IEC maakt gebruik van de berekende kabelverliezen en thermische weerstanden volgens IEC en is dus een uitbreiding daarop. Uitgangspunt van een dynamische berekening is altijd de stationaire berekening, waarin een aantal basisparameters, zoals de verliezen in de kabel en de thermische weerstanden, wordt bepaald. Vision Cable bevat twee dynamische stroombelastbaarheidsmodulen: berekening van de transiënte temperatuurrespons 79 berekening van de maximale stapbelasting (emergency load) 80 berekening van de cyclische stroombelasting 81. Methode De methode voor het berekenen van de temperatuurrespons van een kabel op een stapvormig aangebrachte continue stroom door de geleider(s) komt neer op het opsplitsen van het model in twee onafhankelijke gedeelten. Één deel modelleert de kabel zelf, van geleider tot en met de buitenmantel. Het tweede deel modelleert de omgeving van de kabel. De individuele responsies van deze twee delen worden gesommeerd, waaruit de respons voor het gehele systeem volgt. De dynamische responsie van de kabeltemperatuur als gevolg van een stapvormige verandering in de stroom door de geleider hangt af van de combinatie van warmtecapaciteiten en thermische weerstanden van de kabel en van de omgeving (de grond). Voor een in de grond begraven kabel speelt bij korte overgangsverschijnselen de warmtecapaciteit van de kabel zelf

81 79 de belangrijkste rol. De invloed van het omringende medium op de temperatuur is daarbij verwaarloosbaar. Voor langdurige overgangsverschijnselen (langer dan 6 uren), wordt de invloed van de kabel zelf verwaarloosbaar en wordt de temperatuur voornamelijk door het omringende medium bepaald. Om die reden wordt het thermische circuit opgedeeld in twee onafhankelijke delen: een deel van de geleider tot aan de buitenmantel van de kabel (QA en TA in bovenstaande figuur) en een deel van het omringende medium (QB en TB in bovenstaande figuur) Berekening transiënte temperatuurrespons De transiënte temperatuurrespons van een kabel op een stapfunctie van stroom door zijn geleider(s) wordt bepaald door de combinatie van warmtecapaciteiten en warmteweerstanden van de kabel zelf en van de omgeving. Zo wordt de temperatuurrespons van een begraven kabel voor korte responstijden (tot 6 uren) bijna volledig door de kabel zelf bepaald en is de invloed van de omgeving verwaarloosbaar. Aan de andere kant wordt de temperatuurrespons voor langere tijden volledig door de omgeving bepaald en worden de warmtecapaciteiten van de kabel zelf verwaarloosd. De transiënte temperatuurrespons is de verandering van de temperaturen in de loop van tijd na aanbrengen van een stapvormige belastingsverandering. De mogelijkheid van simulatie van zo een stapvormige verandering is in de berekeningsmodule van de Stapvormige Stroombelasting ondergebracht. Uitgaande van een bepaalde stroom, die vóór de verandering stationair door de kabelverbinding loopt, wordt het temperatuurverloop berekend na aanbrengen van een door de gebruiker ingevoerde stapbelasting. Het resultaat van de stapberekening is een grafiek waarin, uitgaande van een gegeven voorbelasting, aangegeven is hoe de geleidertemperatuur en de buitenmanteltemperatuur zich gedragen als functie van de tijd. oranje lijn: geleidertemperatuur groene lijn: buitenmanteltemperatuur rode lijn: maximaal toegestane temperatuur voor deze geleider Voorbeeldberekening Onderstaand voorbeeld is berekend aan de hand van het configuratiebestand: YMeKrvas 10 kv 1x95 Al plat vlak.vcf. In dit voorbeeld is, uitgaande van een voorbelasting van 100 A, een stapvormig toegenomen stroom van 269 A op de kabelverbinding aangebracht. De temperatuur van de geleider neemt in 24 uren toe van 23 tot 61 graden Celsius. De temperatuur van de buitenmantel neemt in diezelfde tijd toe van 22 tot 48 graden Celsius. Duidelijk is te zien dat de geleidertemperatuur in de eerste uren snel toeneemt ten opzichte van de buitenmanteltemperatuur. Dit is de invloed van de warmtecapaciteiten en warmteweerstanden van de kabel zelf. Na ongeveer 6 uren is dit effect uitgewerkt en speelt alleen het opwarmen van de omgeving nog een rol. Indien de rekentijd naar oneindig zou naderen, zou de geleidertemperatuur de maximale waarde bereiken.

82 Berekening maximale stapbelasting De transiënte temperatuurrespons van een kabel op een stapfunctie van stroom door zijn geleider(s) wordt bepaald door de combinatie van warmtecapaciteiten en warmteweerstanden van de kabel zelf en van de omgeving. Zo wordt de temperatuurrespons van een begraven kabel voor korte responstijden bijna volledig door de kabel zelf bepaald en is de invloed van de omgeving verwaarloosbaar. Aan de andere kant wordt de temperatuurrespons voor langere tijden volledig door de omgeving bepaald en worden de warmtecapaciteiten van de kabel zelf verwaarloosd. Bij een stapvormig tot de nominale stroom toegenomen belasting zal de kabel zijn maximale temperatuur pas na lange tijd bereiken. Hierdoor is het volgens de norm mogelijk de kabel tijdelijk meer dan nominaal te belasten. Berekening van de maximale stapbelasting wordt in de norm "Emergency load" genoemd. Uitgangspunt voor de berekening is een kabelcircuit waardoor gedurende voldoende lange tijd een continue stroom ter grootte van I1 vloeit. Daarbij is de stationaire toestand bereikt en zijn eventuele overgangsverschijnselen uitgedempt. Vervolgens wordt op tijdstip t=0 de stroom stapvormig tot I2 (de noodbelasting) vergroot. De vraag voor de berekening is dan hoe groot I2 maximaal mag zijn als die stroom gedurende een gespecificeerde tijd t blijft vloeien. Daarbij mag de geleidertemperatuur de maximale waarde niet overschrijden. Bij de berekening wordt rekening gehouden met de verandering van de elektrische geleiderweerstand door de toename van de temperatuur. Voorbeeldberekening

83 81 Onderstaand voorbeeld is berekend aan de hand van de configuratiebestand: YMeKrvas 10 kv 1x95 Al plat vlak.vcf. Voor deze kabel kan de maximale stapbelasting automatisch worden berekend. De continue vloeiende stroom ter grootte van I1 wordt gespecificeerd bij "Voorbelasting". Voor alle tijdsduren tussen 0 en 24 uren wordt de maximale stapbelasting uitgerekend. Dat betekent altijd dat voor korte tijdsduren de maximale stapbelasting het grootst is. Indien t nadert tot oneindig, zal de maximale stapbelasting gelijk zijn aan de stationaire stroombelasting. Het resultaat van de voorbeeldberekening 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 onderstaand 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 Berekening cyclische stroombelasting De dynamische berekening wordt beschreven in IEC In deze norm worden twee berekeningsmethoden beschreven, namelijk de stapvormig veranderende en de cyclische belasting. Uitgangspunt van een dynamische berekening is altijd de stationaire berekening, waarin een aantal basisparameters, zoals de verliezen in de kabel en de thermische weerstanden, wordt bepaald. Bij een dagelijks wisselende belasting (tot maximaal de nominale stroomsterkte) zal de kabel de maximale temperatuur niet bereiken en volgens de norm is het mogelijk om de kabel tijdelijk meer dan nominaal te belasten.

84 82 Definitie: De cyclische belastbaarheidsfactor wordt aangeduid met de letter M. Dit is factor waarmee de nominaal continue stroombelasting mee mag worden vermenigvuldigd om de piekwaarde te verkrijgen van de dagelijkse stroomcyclus, zodanig dat voor die stroomcyclus de geleider de maximale temperatuur niet overschrijdt. Voor het vaststellen van de M-factor is de vorm van de stroomcyclus van belang. De vastgestelde M-factor geldt dan ook alleen voor stroomcycli van die vorm. Het wijzigen van een van de uurwaarden van de cyclus heeft direct invloed op de waarde van M en dus op de maximale waarde van de totale cyclus. De methode gaat uit van een langzame component en een snelle component. De langzame component wordt bepaald aan de hand van de gemiddelde belasting over de 24 uurwaarden van de cyclus. De snelle component wordt bepaald aan de hand van het gedrag tijdens de 6 uren die vooraf gaan aan het tijdstip waarvoor de kabelbelastbaarheid wordt bepaald. De methode gaat uit van een dagelijks cyclisch veranderend kabelbelastingpatroon. In bovenstaand voorbeeld (uit configuratie: YMeKrvas 10 kv 1x95 Al plat vlak.vcf) toont de belastingstroom twee pieken, die elk ongeveer even groot zijn: één op t=8 uur en één op t=17 uur. Naar verwachting zal het moment van de kritieke maximale dynamische belastbaarheid zich ergens tussen deze twee tijdstippen bevinden. De methode berekent voor elk moment van de dagcyclus een maximale cyclische kabelbelastbaarheid, ervan uitgaande dat de kabel gedurende de cyclus niet volbelast is en dat de kabel dus ook niet de maximum temperatuur heeft bereikt. De hoogste temperatuur treedt doorgaans op aan het einde van een periode met de hoogste stroom. Dit hoeft niet altijd op te gaan want de temperatuur is ook afhankelijk van het niveau van de stroom in de daaraan voorafgaande stroom. In bovenstaand voorbeeld is de stroom het grootst op t=8 uur maar de kabel zal hoogstwaarschijnlijk de hoogste temperatuur bereiken bij de iets kleinere stroom op t=17 uur. Voorbeeldberekening Onderstaand voorbeeld is berekend aan de hand van de configuratiebestand: YMeKrvas 10 kv 1x95 Al plat vlak.vcf.

85 83 De stroomcyclus is weergegeven in bovenstaande figuur. De berekende geleidertemperatuur is weergegeven met de oranje lijn in de onderstaande figuur. Zichtbaar is dat de hoogste temperatuur op t=17 uur wordt behaald. De berekende M-factor wordt in het scherm weergegeven. Deze is in dit voorbeeld gelijk aan 1,188 (zie resultatengedeelte, hieronder). Dat betekent dat de piekwaarde voor deze dagbelastingcyclus gelijk mag zijn aan 1,188 maal de continu toelaatbare stroomwaarde. In dit voorbeeld mag de piek van de cyclus dus gelijk zijn aan: 1,188 x 272 A = 323 A. Voor de gegeven dagcyclus, die een piek heeft van 256 A op t=8 h, betekent dit dat alle waarden vermenigvuldigd mogen worden met: 323 / 256 = Deze waarde is in het resultatengedeelte weergegeven als "Maximale factor stroombelastingsprofiel" (zie hieronder). In bovenstaande grafiek geeft de grijze lijn de geleidertemperatuur weer voor de maximale dagcyclus (waarvan alle waarden met deze factor zijn vermenigvuldigd).

86 84 Onderstaande figuur geeft de stroomcyclus weer, zoals deze is ingevoerd (blauwe histogram) en zoals deze maximaal mag zijn: gestapeld histogram, blauw plus de marge in het groen. Indien de ingevoerde stroomcyclus al te grote waarden zou bevatten, dan zou de negatieve marge in het rood aangegeven zijn.

87 85 Index -IInstallatie -AAansluiting 26 Aardschermen 72 Afstand tussen kabels 26 Altijd temperatuur berekenen 9 -K30 -BBovengronds Buis 31 Kabel configuratie 26 Kabels in geul 26 Kabeltype 25, 72 Kabeltype-editor 21, 56 -L- 23, 75 Ligging 26 -C- -M- Circuit 25 Circuits 21 Constructie 56, 65 Cyclische stroombelasting Maximale stapbelasting 45, 80 Maximale stationaire stroom 39 Maximale temperatuur 39 M-factor 81 Microsoft.Net 9 Model van de kabel 65, 69 41, 81 -DDiepte 26 Duct 26, 31 Ductbank 33 Dynamische stroombelasting -EEmergency belasting 45 -O41, 43, 45, 78 Omgeving 22, 73 Omgevingstemperatuur Ondergronds 23, 76 Opties 53 -P- -F- Parallelle circuits Fasevolgorde 26 Forceer stroom=0 30 Frequentie 25 -R- -G- -S- Geul 32 Gronduitdroging 23, 74 -HHardwaresleutel 2011 Phase to Phase BV , 76 Rekentechnisch model 69 Sentinel-driver 9 Stapvormige stroombelasting Stationaire stroom 39, 71 Stroom 30 43, 79

88 86 -TT4 opdrukken 30 Taalinstelling 53 Temperatuurbeeld 40 Temperatuurverloop 71 Thermische weerstanden 68 -VVerliezen 68 -WWarmtebron 33, 76 Werkblad 21, 22 -XX-Positie 26 -ZZoninstraling Phase to Phase BV