par enotitas 6 3 - mie.uth.gr αρουσίαση_Ενότητα_6_3.pdf · Ενότητα6.3 Θέμα: « ... ' 26,01 46,12( ). 0,94 0,60 b b n I I A f f ...

Μ ά θ η µ α«Ηλεκτροτεχνία - Ηλεκτρικές Εγκαταστάσεις»

ΔιδάσκωνΔρ. Γ. Περαντζάκης

Ηλεκτρολόγος Μηχανικός

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΙΑΣΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ

ΤΜΗΜΑΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝΜΗΧΑΝΙΚΩΝ

Ενότητα 6.3Θέμα: «Επιλογή Αγωγών και Καλωδίων ΕΗΕ»

Αγωγοί και Καλώδια ΕΗΕ

Ηλεκτροτεχνία-Ηλεκτρικές Εγκαταστάσεις, Ενότητα 6.3, Γ. Περαντζάκης2

Κατά την επιλογή της διατομής των αγωγών μιας γραμμήςμεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας (π.χ. κυκλώματαδιακλάδωσης, γραμμή παροχής ΕΗΕ κλπ.) πρέπει ναικανοποιούνται δύο βασικά κριτήρια.1. Οι αγωγοί να διαρρέονται από τη μέγιστη ένταση

ρεύματος που αντέχουν, χωρίς η αναπτυσσόμενηθερμότητα σε αυτούς να προκαλέσει καταστροφή τηςμόνωσής τους. Το κριτήριο αυτό εξασφαλίζει τηνασφαλή λειτουργία της γραμμής (!!!).

2. Η επιλεγείσα διατομή των αγωγών να μη προκαλέσειπτώση τάσης μεγαλύτερη από την επιτρεπτή τιμή. Τοκριτήριο αυτό εξασφαλίζει την οικονομική και καλήλειτουργία των φορτίων της εγκατάστασης (!!!).



Ο υπολογισμός της διατομής των αγωγών μιας ηλεκτρικήςγραμμής πραγματοποιείται, λαμβάνοντας υπόψη: τηνεπιτρεπτή πτώση τάσης στη γραμμή, το μήκος και το φορτίοτης γραμμής.

Η επιλογή της διατομής των αγωγών γίνεται από πίνακες, μεβάση τον τρόπο εγκατάστασης της γραμμής, την έντασηφόρτισης και το είδος της μόνωσης των αγωγών.

Τα μονωτικά υλικά που χρησιμοποιούνται στους αγωγούς καιτα καλώδια των ΗΕ και η μέγιστη συνεχώς επιτρεπόμενηθερμοκρασία είναι:

το πολυβινυλοχλωρίδιο (PVC), 70 0C,

το αιθυλενιούχο προπυλαινιούχο ελαστικό (EPR, B2,3G), 90 0C,

το δικτυωμένο πολυαιθυλένιο (XLPE, 2X), 90 0C,



Οι αγωγοί των γραμμών των ΗΕ κατασκευάζονται συνήθωςαπό χαλκό, σπάνια δε από αλουμίνιο. Οι αγωγοί περιβάλλονταιαπό τη δική τους μόνωση, κύρια μόνωση και εξωτερικάκαλύπτονται από πρόσθετη μόνωση, τη μόνωση μανδύα.

Χρώμα μόνωσης αγωγών. Αγωγοί φάσης: οποιοδήποτε χρώμα, εκτός από κίτρινο-

πράσινο και ανοιχτό μπλε. Συνήθως, χρησιμοποιούνταικαφέ-μαύρο ή μαύρο με αριθμούς.

Ουδέτερος αγωγός: ανοιχτό μπλε (ή παλιά γκρίζο).

Αγωγός προστασίας (γείωσης): κίτρινο-πράσινο.

(!!!) Απαγορεύεται η χρήση κιτρινοπράσινου αγωγού σε φάσεις.


Παραδείγματα H05V-U1,5 (H: εναρμονισθείσα

γραμμή, 05: μέχρι 500 V τάση, V: κύρια μόνωση PVC, U: έναςαγωγός, 1,5: διατομή αγωγού 1,5 mm2).

A05VV-R 4G 2,5 (A: εθνικόςαναγνωρισμένος τύπος, 05: τάσησυστήματος 300/500 V, V:μόνωσηαγωγού από PVC, V: μόνωσημανδύα από PVC, R: εύκαμπτοςαγωγός, 4: 4 αγωγοί, G: αγωγόςπροστασίας/γείωσης, δηλαδήκαλώδιο 4 αγωγών, 2,5: διατομήαγωγών 2,5 mm2).


Συνήθη καλώδια στη ΧΤ

J1VV (κατά IEC 60502 ή ΕΛΟΤ 843), ΝΥΥ (κατά VDE 0271).Για εγκατάσταση σε περιβάλλοντα υψηλών απαιτήσεων, όπωςχώμα, νερό.

H05VV-R ή A05VV-R (κατά CENELEC), ΝΥΜ (κατά VDE 0250). Για εγκατάσταση στον αέρα, μέσα ή πάνω σε επίχρισμα(σουβάς).

H 05 VV-U1 ή ΝΥΑ, μονόκλωνοι αγωγοί με μόνωση από PVC, για εγκατάσταση μόνο μέσα σε ηλεκτρολογικούς (μεταλλικούςή πλαστικούς) σωλήνες, για λόγους προστασίας.

H 05 VV-F ή H 05 RN-F κατάλληλα για εύκαμπτες συνδέσεις.



Καλώδια στη ΜΤ 12/20 (kV)

Χρησιμοποιούνται καλώδια από δικτυωμένο πολυαιθυλένιοN2XSY κατά VDE 273 ή XLPE κατά IEC 60502 ή ΕΛΟΤ1029, τα οποία είναι κατάλληλα για τοποθέτηση στο έδαφος ήστο νερό.


Ο υπολογισμός της διατομής αγωγού ακολουθεί δύοστάδια: υπολογίζεται πρώτα η μέγιστη επιτρεπόμενηένταση ρεύματος του αγωγού και επιλέγεται η κατάλληληδιατομή από πίνακες. Στη συνέχεια, ελέγχεται ηεπιλεγείσα διατομή σε πτώση τάσης. Επιλέγεται, τελικώς, η διατομή εκείνη, η οποία ικανοποιεί και τις δύοαπαιτήσεις.


Εγκατάσταση αγωγών και καλωδίων εκτός εδάφους γιατάσεις μικρότερες από 1000 (V) στο ΕΡ ή 1400 (V) στο ΣΡ

Υπολογισμός Μέγιστης Έντασης Αγωγού

Επιτρεπόμενο ρεύμα συνεχούς φόρτισης αγωγού ή καλωδίου, όταν πρέπει να βρεθεί η ικανότητα φόρτισης του καλωδίου υπόσυγκεκριμένες συνθήκες εγκατάστασης:

0 nI I f f

Ι0: το όριο του ρεύματος φόρτισης ή το ρεύμα αναφοράς τουκαλωδίου για θερμοκρασία περιβάλλοντος 30 0C ( PVC).

fθ: Συντελεστής θερμοκρασίας για θερμοκρασία ≠ 30 0C

fn: Συντελεστής πλήθους κυκλωμάτων, όταν τοποθετούνταιμαζί περισσότερα από ένα καλώδια.


Υπολογισμός Μέγιστης Έντασης Αγωγού Υπολογισμός διατομής καλωδίου, όταν είναι γνωστή η

ονομαστική ένταση (φορτίου) του καλωδίου και οι συνθήκεςεγκατάστασης:

' bb

n

IIf f

Ιb: η ονομαστική ένταση του φορτίου, που τροφοδοτεί τοκαλώδιο.

Ιb΄ ≥ Ι0 : το ρεύμα συνεχούς φόρτισης, για το οποίο επιλέγεται η

διατομή του καλωδίου.

fθ: Συντελεστής θερμοκρασίας για θερμοκρασία ≠ 30 0C

fn: Συντελεστής πλήθους κυκλωμάτων, όταν τοποθετούνταιμαζί περισσότερα από ένα καλώδια.


Παραδείγματα1. Αγωγός H 05 VV-U1 ή ΝΥΑ, 6 (mm2), 3 αγωγοί, τοποθετούνται μέσα σε

πλαστικό σωλήνα. Εγκατάσταση κάτω από το σουβά σε τοίχο: (α) μεθερμομόνωση και (β) χωρίς θερμομόνωση. Θερμοκρασία περιβάλλοντος400C. Να υπολογιστεί η μέγιστη επιτρεπόμενη ένταση των αγωγών.

Λύση

Αριθμός ενεργών αγωγών = 2 (φάση και ουδέτερος).

fθ = 0,87 (πίνακας 7.5).

fn = 1,0 (πίνακας 7.6).

Ι0 = 40 (Α) (πίνακας 7.3.b), για τοίχο χωρίς θερμομόνωση.

Ι0 = 34 (Α) (πίνακας 7.3.a), για τοίχο με θερμομόνωση.

(α) Ι = I0 fθ fn = 40 * 0,87 * 1,0 = 34,8 (A).

(β) Ι = I0 fθ fn = 34 * 0,87 * 1,0 = 29,58 (A).


Πίνακες




2. Τέσσερα κυκλώματα διακλάδωσης ΕΗΕ κατοικίας τύπου H 05 VV-U ή A 05 VV-U ή NYM διατομής 3*1,5 (mm2), 3*2,5 (mm2), 3*4 (mm2) και 3*6 (mm2), τοποθετούνται σε κοινό κανάλι σε τοίχο κάτω από σουβά. Θερμοκρασία περιβάλλοντος 35 0C. Συντελεστής ταυτοχρονισμού τωνκαλωδίων 100 %. Εξετάζονται δύο περιπτώσεις τοποθέτησης τωνκαλωδίων: (α) σε επαφή μεταξύ τους και (β) σε απόσταση μεταξύ τουςδιπλάσια της διαμέτρου. Να προσδιοριστεί η μέγιστη ικανότητα φόρτισηςτων καλωδίων, όταν πρόκειται για τοίχο με και χωρίς θερμομόνωση.Λύση

(α) Τα καλώδια είναι σε επαφή μεταξύ τους

(α1) Τοίχος με θερμομόνωση

Αριθμός ενεργών αγωγών = 2 (φάση και ουδέτερος). Ο αγωγός ΡΕ δενλαμβάνεται ως ενεργός αγωγός.

fθ = 0,94 (πίνακας 7.5).

fn = 0,65 (πίνακας 7.6).

Ι0 (1,5 mm2) = 14,5 (A), Ι0 (2,5 mm2) = 19,5 (A), Ι0 (4 mm2) = 26 (A) και Ι0

(6 mm2) = 14,5 (A) [πίνακας 7.3a].


Ι (1,5 mm2) = I0 fθ fn = 14,5 * 0,94 * 0,65 = 8,86 (A).

Ι (2,5 mm2) = I0 fθ fn = 19,5 * 0,94 * 0,65 = 11,91 (A).

Ι (4 mm2) = I0 fθ fn = 26 * 0,94 * 0,65 = 15,89 (A).

Ι (6 mm2) = I0 fθ fn = 34 * 0,94 * 0,65 = 20,78 (A).

(α) Τα καλώδια είναι σε επαφή μεταξύ τους

(α2) Τοίχος χωρίς θερμομόνωση

Ι0 (1,5 mm2) = 19 (A), Ι0 (2,5 mm2) = 26 (A), Ι0 (4 mm2) = 35 (A) και Ι0 (6 mm2) = 44 (A) [πίνακας 7.3b].

Ι (1,5 mm2) = I0 fθ fn = 19 * 0,94 * 0,65 = 11,61 (A).

Ι (2,5 mm2) = I0 fθ fn = 26 * 0,94 * 0,65 = 15,89 (A).

Ι (4 mm2) = I0 fθ fn = 35 * 0,94 * 0,65 = 21,39 (A).

Ι (6 mm2) = I0 fθ fn = 44 * 0,94 * 0,65 = 26,88 (A).


(β) Τα καλώδια δεν είναι σε επαφή μεταξύ τους

(β1) Τοίχος με θερμομόνωση

fθ = 0,94 (πίνακας 7.5).

fn = 1,0 (πίνακας 7.6), επειδή τα καλώδια δεν έρχονται σε επαφή.

Ι (1,5 mm2) = I0 fθ fn = 14,5 * 0,94 * 1,0 = 13,63 (A).

Ι (2,5 mm2) = I0 fθ fn = 19,5 * 0,94 * 1,0 = 18,33 (A).

Ι (4 mm2) = I0 fθ fn = 26 * 0,94 * 1,0 = 24,44 (A).

Ι (6 mm2) = I0 fθ fn = 34 * 0,94 * 01,0 = 31,96 (A).

(β2) Τοίχος χωρίς θερμομόνωση

Ι (1,5 mm2) = I0 fθ fn = 19 * 0,94 * 1,0 = 17,86 (A).

Ι (2,5 mm2) = I0 fθ fn = 26 * 0,94 * 1,0 = 24,44 (A).

Ι (4 mm2) = I0 fθ fn = 35 * 0,94 * 1,0 = 32,90 (A).

Ι (6 mm2) = I0 fθ fn = 44 * 0,94 * 01,0 = 41,36 (A).


3. Τριφασικό κύκλωμα διακλάδωσης από καλώδιο ΝΥΜ τροφοδοτείταχυθερμοσίφωνα ισχύος 18 (kW). Το καλώδιο εντοιχίζεται μαζί με άλλατέσσερα διπολικά καλώδια σε επαφή μεταξύ τους, μέσα στο ίδιο κανάλι σετοίχο χωρίς θερμομόνωση κάτω από το επίχρισμα. Το δίκτυο της ΔΕΗ έχειπολική τάση 400 (V, RMS) και συχνότητα 50 (Hz). Η θερμοκρασία τουπεριβάλλοντος είναι 35 0C. Να επιλεγεί το πλήθος και η διατομή τωναγωγών του καλωδίου.Λύση

Πλήθος αγωγών καλωδίου

4 αγωγοί: 3 φάσεις (L1, L2, L3) και ο αγωγός προστασίας (PE).

Ουδέτερος αγωγός δε χρειάζεται, αφού ο ταχυθερμοσίφωνας είναι έναωμικό συμμετρικό τριφασικό φορτίο.

Ονομαστική ένταση λειτουργίας

18.000 26,01( )3 cos 3 400 1,0l b

l l

PI I AV


Συντελεστής θερμοκρασίας: fθ = 0,94 (πίνακας 7.5).

Μέγιστη επιτρεπτή ένταση καλωδίου

' 26,01 46,12( ).0,94 0,60

bb

n

II Af f

Το καλώδιο που τελικώς θα επιλεγεί, πρέπει να έχει ρεύμα αναφοράς:

Ι0 ≥ Ib΄

Από τον πίνακα 7.3b, επιλέγεται διατομή:

q = 10 (mm2),

με ρεύμα αναφοράς: Ι0 = 54 (Α) > Ib΄ ( = 46,12 Α).


4. Σε βιομηχανική μονάδα, οι έξι υποπίνακες τροφοδοτούνται από το γενικόπίνακα φωτισμού-κίνησης με ισάριθμα τετραπολικά καλώδια (L1, L2, L3, N) τύπου A 05 VV-R κατάλληλης διατομής. Ο ουδέτερος αγωγός γειώνεταιπριν από κάθε υποπίνακα με κατάλληλο ηλεκτρόδιο και από το σημείοαυτό αναχωρούν ο ουδέτερος αγωγός και ο αγωγός προστασίας (δίκτυοTN-S). Η ταυτόχρονη μέγιστη ζήτηση φορτίο για κάθε υποπίνακα (Υπ.) είναι [P (kW) /cosφ]: Υπ.1: 30/0,8 – Υπ.2: 40/0,85 – Υπ.3: 25/1,0 – Υπ.4: 50/0,85 – Υπ.5: 80/0,75 – Υπ.6: 30/0,9. Τα καλώδια τοποθετούνται το έναδίπλα στο άλλο πάνω σε μεταλλική σχάρα, η οποία απέχει από τονπαρακείμενο τοίχο 30 (cm). Η μέγιστη θερμοκρασία περιβάλλοντος είναι 48 0C και η τάση του δικτύου 400 (V) / 230 (V), 50 (Hz). Να υπολογιστούν οιδιατομές των αγωγών των καλωδίων των παροχών των υποπινάκων. Λύση Από τον τύπο του καλωδίου προκύπτει ότι η κύρια μόνωση και η

μόνωση μανδύα είναι από PVC. Με γραμμική παρεμβολή, προκύπτειότι ο συντελεστής θερμοκρασίας είναι (πίνακας 7.5):


Ο συντελεστής πλήθους των κυκλωμάτων είναι: fn = 0,76 (πίνακας 7.7). Η μέγιστη ένταση ρεύματος ταυτόχρονης ζήτησης των παροχών τωνυποπινάκων είναι:

Υπ.1:

Υπ.2:

Υπ.3:

Υπ.4:

0,08 80,79 0,6625

f

1,1

1

30.000 54,19( ).3 cos 3 400 0,8b

l l

PI AV

2,2

2

40.000 68,00( ).3 cos 3 400 0,85b

l l

PI AV

3,3

3

25.000 36,13( ).3 cos 3 400 1,0b

l l

PI AV

4,4

4

50.000 85,00( ).3 cos 3 400 0,85b

l l

PI AV


Υπ.5:

Υπ.6:

5,5

5

80.000 154,14( ).3 cos 3 400 0,75b

l l

PI AV

6,6

6

30.000 48,17( ).3 cos 3 400 0,9b

l l

PI AV

Τα καλώδια που θα επιλεγούν θα πρέπει να αντέχουν ένταση ρεύματοςτουλάχιστον ίση με:

Υπ.1:

Υπ.2:

Υπ.3:

Υπ.4:

,1',1

54,19 54,19 107,73( ).0,662 0,76 0,503

bb

n

II A

f f

,2',2

68 135,20( ).0,503

bb

n

II A

f f

,3',3

36,13 71,83( ).0,503

bb

n

II A

f f

,4',4

85,00 168,98( ).0,503

bb

n

II A

f f


Υπ.5:

Υπ.6:

Η διατομή των καλωδίων και το αντίστοιχο ρεύμα αναφοράςεπιλέγεται από τον πίνακα 7.4. Είναι:

Υπ.1:

Υπ.2:

Υπ.3:

Υπ.4:

2.1 0,135( ), 126( ) 107,73( ).q mm I A A

,5',5

154,14 306,44( ).0,503

bb

n

II A

f f

,6',6

48,17 95,77( ).0,503

bb

n

II A

f f

2.2 0,250( ), 153( ) 135,20( ).q mm I A A

2.3 0,316( ), 80( ) 71,83( ).q mm I A A

2.4 0,470( ), 196( ) 168,98( ).q mm I A A


Υπ.5:

Υπ.6:

2.5 0,5150( ), 319( ) 306,44( ).q mm I A A

2.6 0,625( ), 101( ) 95,77( ).q mm I A A





Εγκατάσταση αγωγών και καλωδίων μέσα στο εδάφους γιατάσεις μικρότερες από 1000 (V) στο ΕΡ ή 1400 (V) στο ΣΡ


Επιτρεπόμενο ρεύμα συνεχούς φόρτισης αγωγού ή καλωδίου, όταν πρέπει να υπολογιστεί η ικανότητα φόρτισης τουκαλωδίου για συγκεκριμένες συνθήκες εγκατάστασης:

Ι0: το όριο ρεύματος φόρτισης ή το ρεύμα αναφοράς τουκαλωδίου (πίνακας 7.9) για θερμοκρασία εδάφους 20 0C, ειδικήθερμική αντίσταση εδάφους k = 2,5 (0K.m/W), βάθος ταφήςκαλωδίου 0,7 (m) και συντελεστή φόρτισης καλωδίου m = 1.

fθ: ο συντελεστής θερμοκρασίας (πίνακας 7.10)

0 c iI I f f f



fc: Συντελεστής διόρθωσης λόγω διαφορετικής θερμικήςαντίστασης εδάφους (πίνακας 7.11).

fi: Συντελεστής διόρθωσης εξαρτώμενος από το πλήθος τωνσυστημάτων που γειτνιάζουν με το καλώδιο (πίνακες 7.12 & 7.13).

Εάν πάνω από τα καλώδια τοποθετηθούν τούβλα ή καλύμματαπου εγκλείουν αέρα, λαμβάνεται πρόσθετος συντελεστήςδιόρθωσης: fb = 0,90.

Εάν τα καλώδια τοποθετηθούν το καθένα μέσα σεπροστατευτικό σωλήνα με μήκος μεγαλύτερο από 6 (m), λαμβάνεται πρόσθετος συντελεστής διόρθωσης: fp = 0,85.






Υπολογισμός Μέγιστης Έντασης Αγωγού Εάν είναι γνωστή η ονομαστική ένταση ρεύματος του

καλωδίου, Ib, και ζητείται η κατάλληλη διατομή των αγωγώντου καλωδίου, τότε η διατομή επιλέγεται με βάση την έντασηρεύματος:

' bb

c i

IIf f f

Εάν πάνω από τα καλώδια τοποθετηθούν τούβλα ή καλύμματαή τα καλώδια τοποθετούνται μέσα σε σωλήνες, τότε στονπαρονομαστή της παραπάνω σχέσης πρέπει να συμπεριληφθείκαι ο αντίστοιχος συντελεστής fb ή fp. Στη συνέχεια, επιλέγεταιη διατομή του καλωδίου με ικανότητα φόρτισης: I0 ≥ Ib

΄.


Παραδείγματα5. Καλώδιο τύπου J1VV 3*70+35 (mm2), με συντελεστή φόρτισης m = 1,

τοποθετείται μέσα στο έδαφος σε βάθος 70 (cm). Η θερμοκρασία τουεδάφους είναι 25 0C και η ειδική θερμική αντίσταση 1,5 (K.m/W). Ναυπολογιστεί η ικανότητα φόρτισης του καλωδίου για τις εξής περιπτώσειςεγκατάστασής του: (α) απευθείας τοποθέτησή του με επαφή με το έδαφος, (β) με τοποθέτηση καλυμμάτων πάνω από το καλώδιο και (γ) μετοποθέτησή του μέσα σε χαλύβδινο προστατευτικό σωλήνα με μήκοςμεγαλύτερο από 6 (m).Λύση

Ένταση αναφοράς του καλωδίου: Ι0 = 151 (Α) (πίνακας 7.9).

Συντελεστής θερμοκρασίας εδάφους: fθ = 0,95 (πίνακας 7.10).

Συντελεστής πλήθους καλωδίων: fn = 1,0.

(α) Απευθείας τοποθέτηση καλωδίου στο έδαφος

0 151 0,95 1,1 1,0 158( ).c iI I f f f A


(α) Απευθείας τοποθέτηση καλωδίου στο έδαφος

0 151 0,95 1,1 1,0 158( ).c iI I f f f A

(β) Τοποθέτηση καλυμμάτων πάνω από το καλώδιο

0 151 0,95 1,1 1,0 0,9 142( ).c i bI I f f f f A

(γ) Τοποθέτηση του καλωδίου μέσα σε σωλήνα

0 151 0,95 1,1 1,0 0,85 134,13( ).c i pI I f f f f A


6. Καλώδιο βαρέως τύπου J1VV τροφοδοτεί τριφασικό φορτίο μεταυτόχρονη ζήτηση 85 (kVA) και με πολική τάση 400 (V, RMS). Τοκαλώδιο τοποθετείται στο ίδιο κανάλι (χαντάκι) μαζί με άλλα τέσσεραπολυπολικά καλώδια, σε επαφή μεταξύ τους, σε βάθος 70 (cm). Πάνω απότα καλώδια τοποθετείται μια σειρά από τούβλα για τη σήμανση της θέσηςτων καλωδίων. Η θερμοκρασία και η ειδική θερμική αντίσταση τουεδάφους είναι 250C και 3 (K.m/W) αντίστοιχα. Να επιλεγεί η διατομή τωναγωγών του καλωδίου.Λύση

Ένταση ρεύματος φορτίου:

Συντελεστές διόρθωσης:: fθ= 0,95 (πίνακας 7.10), fc = 0,96 (πίνακας 7.11),

fi = 0,55 (πίνακας 7.12) και fb = 0,90.

Ένταση ρεύματος που πρέπει να αντέχει το καλώδιο:

85.000 122,83( ).3 3 400l b

l l

SI I AV

' 122,83 122,83 272,96( ).0,95 0,96 0,55 0,9 0,45

bb

c i b

II Af f f f


Με βάση την ένταση ρεύματος που πρέπει να αντέχει το καλώδιο, επιλέγεται διατομή των αγωγών των φάσεων του καλωδίου (πίνακας 7.9): 240 (mm2) και διατομή του ουδέτερου αγωγού: 120 (mm2).

Τελικώς, επιλέγεται καλώδιο τύπου: J1VV 3*240+120 (mm2), μεικανότητα φόρτισης (ρεύμα αναφοράς): Ι0 = 240 (Α) > Ib

΄(= 272,96 Α).


Η πτώση τάσης σε μια γραμμή ΕΗΕ είναι η διαφορά τωνενεργών τιμών των τάσεων στο μετρητή και στο σημείοκατανάλωσης (φορτίο) ηλεκτρικής ενέργειας, οφείλεται δε στηναντίσταση της γραμμής.

Σύμφωνα με το πρότυπο ΕΛΟΤ HD384, 525, η αποδεκτή πτώσητάσης σε μια γραμμή τροφοδοσίας πρέπει να είναι ≤ 4% τηςονομαστικής τάσης τροφοδότησης της ΗΕ. Σε δίκτυο ΧΤ τηςΔΕΗ: 400 (V) / 230 (V), 50 (Hz) η φασική και η πολική πτώσητάσης είναι 9,2 (V) και 16 (V) αντίστοιχα.

Ο έλεγχος της διατομής γραμμής σε πτώση τάσης γίνεται από τοσημείο παροχέτευσης της ΔΕΗ (π.χ. μετρητής ήμετασχηματιστής ΜΤ/ΧΤ) έως το πιο δυσμενές φορτίο.

Έλεγχος Διατομής Αγωγών σε Πτώση Τάσης


Το κύκλωμα διακλάδωσης με το πιο δυσμενές φορτίο είναι αυτόπου παρουσιάζει το μεγαλύτερο γινόμενο μήκους γραμμής επίρεύματος φορτίου του κυκλώματος διακλάδωσης.

Ο περιορισμός της πτώσης τάσης επιβάλλεται για λόγουςλειτουργικούς και ενεργειακής κατανάλωσης.

Μεγάλη πτώση τάσης στη γραμμή σημαίνει μικρή τάσηλειτουργίας στο φορτίο, με αποτέλεσμα την πρόκλησηλειτουργικών προβλημάτων στο φορτίο (κίνησης, φωτισμού, ηλεκτρονικών διατάξεων, κυκλωμάτων ελέγχου κλπ.).

Χαμηλή τάση λειτουργίας σημαίνει: μείωση της ροπήςεκκίνησης και φορτίου των κινητήρων, μειωμένη φωτεινήαπόδοση των λαμπτήρων πυράκτωσης, αδυναμία οπλισμούηλεκτρονόμων, δυσλειτουργία Η/Υ κλπ.

Έλεγχος Διατομής Αγωγών σε Πτώση Τάσης


Η πτώση τάσης υπολογίζεται ως εκατοστιαία πτώση τάσης:

Πτώση Τάσης σε Απλή Γραμμή με ένα Φορτίο

% 100uuU

Όπου: Δu/U είναι η ανηγμένη πτώση τάσης ως προς την ονομαστική τάση.

Για μονοφασικό κύκλωμα ισχύει:1

22 cos2

ph ph ph

u l P l IU U U

Για τριφασικό κύκλωμα ισχύει:3

2cos3

l l l l l l

l Pu l IU U U

Όπου: είναι η ισοδύναμη αντίσταση ανά μονάδα μήκους.tanR X

Για γραμμές ΧΤ με διατομή q ≤16 (mm2) είναι: Rq


Πτώσης Τάσης σε Απλή Γραμμή με ένα Φορτίο


Πτώση Τάσης σε Απλή Γραμμή με Πολλά Φορτία

Για μονοφασικό κύκλωμα ισχύει:

Όπου:

1 1 1 2 2 2 3 3 3 4 4 422

ph ph

l P l P l P l PuU U

1 1 2 3 4

2 2 3 4 5

3 3 4 5 6

4 4 5 6 7

............

P P P P PP P P P PP P P P PP P P P P

και:

1 1 2 3 4

2 2 3 4 5

3 3 4 5 6

4 4 5 6 7

............

Q Q Q Q QQ Q Q Q QQ Q Q Q QQ Q Q Q Q

είναι η πραγματική και οι άεργη ισχύς, που μεταφέρνουν τα τμήματα τηςγραμμής: l1, l2, l3, l4, …


Πτώση Τάσης σε Απλή Γραμμή με Πολλά ΦορτίαΌπου:

1 2 3 4, , , ,..., είναι οι αντιστάσεις που αντιστοιχούν στα φορτία:

αντίστοιχα. 1 1, ,P Q 2 2, ,P Q 3 3, ,P Q 4 4, ,...P Q

Εάν η γραμμή έχει σταθερή διατομή, ισχύει:

1 2 3 4 ... tanm mR X

Όπου:1 1 2 2 3 3 4 4

1 2 3 4

cos cos cos cos ...cos...m

P P P PP P P P

cosφm = ο μέσος συντελεστής ισχύος.


Πτώση Τάσης σε Απλή Γραμμή με Πολλά Φορτία Τα κυκλώματα διακλάδωσης (π.χ. φωτισμού,

ρευματοδοτών, ανεξάρτητων γραμμών κλπ.) των ΕΗΕέχουν ενιαία διατομή και μάλιστα μικρότερη από 16 (mm2)και επομένως ισχύει: .R

q Ισχύει:

1 1 2 2 3 3 4 42 cos ...m

ph ph

u l I l I l I l IU qU

Όπου:

1 1 2 3 4

2 2 3 4 5

3 3 4 5 6

4 4 5 6 7

............

I I I I II I I I II I I I II I I I I

είναι οι εντάσεις ρεύματος, που μεταφέρνουν τα τμήματα της γραμμής: l1, l2, l3, l4, … και cosφm είναι ο μέσος συντελεστής ισχύος.


Πτώση Τάσης σε Απλή Γραμμή με Πολλά Φορτία Εάν έχει αποφασιστεί το ύψος της πτώσης τάσης σε μια

γραμμή ΕΗΕ, τότε η αναγκαία διατομή της γραμμήςυπολογίζεται από τη σχέση:

1 1 2 2 3 3 4 42 cos 100 ...

%m

ph

q l I l I l I l Iu U


Παραδείγματα7. Μονοφασικό φορτίο 42 (Α) με συντελεστή ισχύος 85%

τροφοδοτείται από δίκτυο ΧΤ 400 (V) / 230 (V), 50 (Hz) μεκαλώδιο μήκους 50 (m), τύπου A 05 VV U 3 G (NYM με τρειςαγωγούς, L-N-PE). Το καλώδιο τοποθετείται πάνω σε τοίχο σεαπλή στρώση μαζί με άλλα τρία πολυπολικά καλώδια σεεπαφή μεταξύ τους. Η θερμοκρασία περιβάλλοντος είναι 350Cκαι η επιτρεπτή πτώση τάσης στο καλώδιο 2,2 %. να επιλεγείη κατάλληλη διατομή του καλωδίου.Λύση

Οι αγωγοί πρέπει να έχουν την κατάλληλη διατομή, ώστεαφενός να μην υπερθερμαίνεται η μόνωσή τους καιαφετέρου η πτώση τάσης να είναι μικρότερη από τηνεπιτρεπτή.


Συντελεστές διόρθωσης: fθ = 0,94 (πίνακας 7.5). Συντελεστής πλήθους: fn = 0,75 (πίνακας 7.6), Ένταση ρεύματος καλωδίου:

Διατομή αγωγών καλωδίου (πίνακας 7.3b):

Είναι: και η πτώση τάσης:

Εκλογή επόμενης διατομής: με πτώση τάσης:

και επομένως αποδεκτή.

' 42 42 59,57( ).0,94 0,75 0,705

bb

n

II Af f

2010( ), 60( ) ( 59,5 ).bq mm I A I A

R q

12

2 cos cos2 2 0,027 2,7% 2,2%ph ph ph ph

l Pu l I l I ήU U U q U

216( ),q mm

100,027 0,017 1,7% 2,2%16ph

u ήU


8. Βιομηχανική εγκατάσταση έχει γενικό πίνακα φωτισμού-κίνησης (ΓΠΦΚ) και τέσσερεις υποπίνακες. O ΓΠΦΚτροφοδοτείται από ιδιωτικό υποσταθμό με μετασχηματιστήΜΤ/ΧΤ, 20(kV)/0,4(kV), η δε διάταξη παροχέτευσης τωνπινάκων από το ΓΠΦΚ γίνεται μέσω μιας κεντρικής γραμμής, όπως φαίνεται στο Σχήμα. Κεντρικό καλώδιο (0-4): ΝΥΥ καιτοποθετείται μόνο του πάνω σε μεταλλική σχάρα. Ηθερμοκρασία περιβάλλοντος είναι 40 0C. Επιτρεπτή πτώσητάσης στη γραμμή 3,0 %. Η ειδική αντίσταση του χαλκούστους 20 0C είναι 0,01786 (Ω.mm2/m).

Να υπολογιστούν οι διατομές των τμημάτων των γραμμών: (0-1), (1-2), (2-3) και (3-4).


Λύση Ρεύματα υποπινάκων:

11 1

1

01

01 1 1

35.000 59,50( )3 cos 3 400 0,85

cos(0,85) 31,79

59,50 31,79 50,57 31,35( )

l l

PI I AV

aI I j A


22 2

2

02

02 2 2

50.000 80,28( )3 cos 3 400 0,9

cos(0,9) 25,84

80,28 25,84 72,25 34,99( ).

l l

PI I AV

aI I j A

3

03

03

40.000 57,80( )3 cos 3 400 1

cos(1,0) 0

57,80 0 57,80 0( ).

l l

PI I AV

a

I I j A

33 3

4

04

03 3 4

20.000 38,54( )3 cos 3 400 0,75

cos(0,75) 41,41

38,54 41,41 28,90 25,50( ).

l l

PI I AV

aI I j A


Ρεύματα στα επιμέρους τμήματα της κεντρικής γραμμής:

Τμήμα (3-4):

Τμήμα (2-3):

Τμήμα (1-2):

Τμήμα (0-1):

03 4 3 38,54 41,41 28,90 25,50( ).I I j A

0 02 3 3 4

02 3

57,80 0 38,54 41,41

86.70 25,50 90,37 16,39 ( )

I I II j A

1 2 2 3 2

01 2

86.70 25,50 72,25 34,99

158,95 60,49( ) 170,08 20,83 ( ).

I I I j j

I j A A

0 1 1 2 1

00 1

158,95 60,49 50,57 31,35

209,53 91,83 228,77 23,67 ( ).

I I I j j

I j A

fθ = 0,87 (πίνακας 7.5), fn = 1 (πίνακας 7.6).


Διατομές των τμημάτων της γραμμής (πίνακας 7.4):

Τμήμα (0-1):

Τμήμα (1-2):

Τμήμα (2-3):

Τμήμα (3-4):

0-10-1

20-1 0 0-1

228,77 263( )0,87 1

120( ), 276( ) ( 263 ).n

II Af f

q mm I A I A

1 21 2

21 2 0 1 2

170,08 195,5( )0,87 1

70( ), 196( ) ( 195,5 ).n

II Af f

q mm I A I A

2 32 3

22 3 0 2 3

90,37 103,87( )0,87 1

35( ), 126( ) ( 103,87 ).n

II Af f

q mm I A I A

3 4

3 4

23 4 0 3 4

38,54 44,3( )0,87 1

10( ), 60( ) ( 44,3 ).n

II Af f

q mm I A I A


Πτώση τάσης στα τμήματα της γραμμής:

Τμήμα (0-1):

0 1 80( / )X m

1 2 85( / )X m

2 3 88( / )X m

3 4 98( / )X m

0 1 1 1 2 3 41 0

1

35 50 40 20 145( )

cos (0,85) 31,79

P P P P P P kW


01 1 1

1 02

02 2 2

3

1 04

04 4 4

tan 35 tan (31,79 ) 21,69( )

cos (0,9) 25,84

tan 50 tan (25,84 ) 24,21( )0( )

cos (0,75) 41,41tan 20 tan (41,41 ) 17,64( ).

Q P kVAR

Q P kVARQ kVAR

Q P kVAR

0 1 1 1 2 3 4 21,69 24,21 0 17,64 63,54( ).Q Q Q Q Q Q kVAR

60 10 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1

0 1

tan 183,89 10 ( / )QR X R X mP

6 3

0 1 0 1 10 1 2 2

183,89 10 145 1030 0,005 0,5%.400l l l l

U Pl ήU U


Τμήμα (1-2):

Τμήμα (2-3):

1 2 2 2 3 4

1 2 2 2 3 4

50 40 20 110( )24,21 0 17,64 41,85( )

P P P P P kWQ Q Q Q Q kVAR

61 21 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2

1 2

tan 287,47 10 ( / )QR X R X mP

6 3

1 2 1 2 21 2 2 2

287,47 10 110 1050 0,00988 1,0%.400l l l l

u Pl ήU U

2 3 3 3 4

2 3 3 3 4

40 20 60( )0 17,64 17,64( )

P P P P kWQ Q Q Q kVAR

62 32 3 2 3 2 3 2 3 2 3 2 3

2 3

tan 536,16 10 ( / ).QR X R X mP

6 3

2 3 2 3 32 3 2 2

536,16 10 60 1040 0,00804 0,8%.400l l l l

u Pl ήU U


Τμήμα (3-4):

3 4 4 4

3 4 4 4

20 ( )17,64 ( )

P P P kWQ Q Q kVAR

63 43 4 3 4 3 4 3 4 3 4 3 4

3 4

tan 1872,44 10 ( / )QR X R X mP

6 33 4 3 4 4

3 4 2 21872,44 10 20 1020 0,00468 0,47%.

400l l l l

u Pl ήU U

Συνολική πτώση τάσης στην κεντρική γραμμή:

0 4 0 1 2 3 3 41 2

0 4 0,005 0,00988 0,00804 0,00468 0,0276 2,76% 3%

l l l l l l l l l l

l l

u u u uuU U U U Uu ή

U

Διατομές αποδεκτές (!)


Πτώση Τάσης σε Κυκλώματα ΕΗΕ Κατοικιών

Για τα φορτία φωτισμού και ρευματοδοτών κατοικιώνισχύουν:

Απλό φωτιστικό σημείο: 0,5 (Α)

Πολύφωτο: 1,5 (Α)

Σε κάθε τετράδα ρευματοδοτών, ο ένας ρευματοδότηςθεωρείται ότι απορροφά 1,5 (Α) και οι υπόλοιποι τρειςρευματοδότες από 0,5 (Α).

Για το συντελεστή ταυτοχρονισμού:

g = 0,4, για μονοφασικό καταναλωτή

g = 0,8, για τριφασικό καταναλωτή


Παραδείγματα9. Να υπολογιστούν οι διατομές των κυκλωμάτων διακλάδωσης,

καθώς και η διατομή της γραμμής παροχής ΕΗΕ κατοικίας, της οποίας το μονογραμμικό διάγραμμα του πίνακα δίνεταιστο σχήμα. Γραμμές από καλώδια A05VV-U (NYM) ή απόαγωγούς H07V-U(NYA). Τοποθέτηση γραμμών διακλάδωσηςκάτω από το επίχρισμα, σε κοινό αυλάκι και σε απόστασημεταξύ τους. Καλώδιο παροχής μέσα σε χαλυβδοσωλήνα, τοποθέτηση πάνω σε τοίχο. Ισχύς ηλεκτρικού μαγειρείου8,5(kW), θερμοσιφώνου 4(kW) και πλυντηρίου 3,5(kW) καισυντελεστή ισχύος 90%. Μήκος γραμμής ενισχυμένωνρευματοδοτών 20(m), για φορτίο ισχύος 3,5(kW). Θερμοκρασία περιβάλλοντος 300C. Δίκτυο τροφοδοσίας ΧΤ230(V, RMS)/50(Hz).



Λύση Υπολογισμός διατομών και πτώσης τάσης κυκλωμάτων.

Συντελεστές: fθ = 1,0 και fn = 1,0.

Κύκλωμα διακλάδωσης ηλεκτρικού μαγειρείου

20

8500 0,8 6800 29,57( )cos 230 1 230

29,57 29,57( )1 1

6( ), 34( ) ( 29,57 )n

PI A

UI

I Af f

q mm I A I A

2 .cos 2 0,01786 1 29,57 10 0,00766 0,76%.6 230

u I lή

U q U


Κύκλωμα διακλάδωσης ηλεκτρικού θερμοσιφώνου

20

4000 17,40 ( )cos 230 1

4( ), 26( ) ( 17,4 )2 .cos 2 0,01786 1 17,40 6 0,00405 0,41%.

4 230u I l ή

PI I

U q U

AU

q mm I A I A

Κύκλωμα διακλάδωσης ηλεκτρικού πλυντηρίου

.. .

.

2.

. .

0

.

.

.

3500 16,91 ( )cos 230 0,9

2,5( ), 19,5( ) ( 16,91 )2 .cos 2 0,01786 0,9 16,91 5 0,00473 0,47%

2,5 230.

PI I AU

q mm I Au I l ήU q

I A

U


Κύκλωμα διακλάδωσης φωτισμού 1

1

1

61 1

11

2 .cos

2 0,01786 1 3 3,5 4 3 3 2,5 3 2 4 1,5 4,5 11,5 2

0,0048 0,48%.

30

i ii

u I lU q

u ή

UuU

U



42 2

12

2

2

2 .cos

2 0,01786 1 5 2,5 4 2 6 1

0,0033 0,33%.

,5 5 0,51,5 230

i ii

u I lU q

u

U

U

U

u

ή



43 3

13

3

3

2 .cos

2 0,01786 1 4 3 3 6,5 1,5 3 0,5 5,51,5 23

0,004

0

0,4%.

i ii

u I lU q Uu

u ή

U

U


Κύκλωμα διακλάδωσης ρευματοδοτών 1

41 1

11

1

1

2 .cos

2 0,01786 1 6 5 5 3,5 4,5 3 2,5 61,5 23

0,0079 0,79

0

%.

i ii

u I lU q U

u

uU

ήU


Κύκλωμα διακλάδωσης ρευματοδοτών 2

42 2

12

2

2

2 .cos

2 0,01786 1 5,5 3 4,5 5 3 3 2 71,5

0,0064 0,64%.

230

i ii

u I lU q Uu

u ήU

U


Κύκλωμα διακλάδωσης ενισχυμένων ρευματοδοτών

20

3500 15,22( )cos 230

2,5( ), 19,5( ) (15,22 )

PI I AU

q mm I A I A

2 .cos 2 0,01786 1 15,22 20 0,019 1,9%.2,5 230

u I l ήU q U

Γραμμή μετρητή – γενικού πίνακα

9

1

. 1 2 3 1 2

0,4 29,57 17,40 16,91 3,5 2,5 4 6 5,5 15,2240,24( ).

I I g I

I I g I I I I I I I I I

II A


Έλεγχος πτώσης τάσης του δυσμενέστερου φορτίου(κύκλωμα διακλάδωσης ενισχυμένων ρευματοδοτών)

2010( ), 46( ) ( 40,24 ).q mm I A I A

2 .cos 2 0,01786 1 40,2

0,0125 1,25

4 20

% 2

10 230

,1%.

u I lU q Uu ήU

.

0,019 0,0125 0,0315

0,0315 3,15% ( 4%).

u uuU U U

u ή uU

Διατομές κυκλωμάτων αποδεκτές (!).

par enotitas 6 3 - mie.uth.gr αρουσίαση_Ενότητα_6_3.pdf · Ενότητα6.3 Θέμα: « ... ' 26,01 46,12( ). 0,94 0,60 b b n I I A f f ...

Documents