Προσδοκώμενο ρεύμα βραχυκύκλωσης/βλάβης και εξωτερική σύνθετη αντίσταση πηγής στο σημείο εξαγωγής του μετρητή της ΑΗΚ, σε υποστατικά καταναλωτών
Ημερομηνια εφαρμογης: 11/08/2008
1. Εισαγωγη
Οι Κανονισμοί της 16ης Έκδοσης του Ινστιτούτου Μηχανικής και Τεχνολογίας του Ηνωμένου Βασιλείου για ηλεκτρικές εγκαταστάσεις απαιτούν όπως, σε περίπτωση βραχυκύκλωσης/βλάβης προς τη γη, κάθε προστατευτικός μηχανισμός που εγκαθίσταται στην ηλεκτρική εγκατάσταση, ικανοποιεί τα ακόλουθα κριτήρια:
α) Η διακοπτική ικανότητα του να μην είναι χαμηλότερη από το προσδοκώμενο ρεύμα σφάλματος.
β) Ο χρόνος λειτουργίας του και απομόνωσης του σφάλματος να βρίσκεται μέσα στα καθοριζόμενα από τους Κανονισμούς όρια.
Για να καταστεί δυνατός ο προσδιορισμός τόσο της διακοπτικής ικανότητας όσο και του χρόνου λειτουργίας μιας προστατευτικής συσκευής, είναι απαραίτητο όπως ο μελετητής της ηλεκτρικής εγκατάστασης γνωρίζει το ρεύμα σφάλματος στο σημείο που θα εγκατασταθεί. Η Αρχή Ηλεκτρισμού έχει εξετάσει τυπικές περιπτώσεις παροχών και για την κάθε περίπτωση έχει υπολογίσει το επίπεδο βραχυκύκλωσης και του ρεύματος βλάβης προς τη γη, καθώς και την εξωτερική σύνθετη αντίσταση πηγής σφάλματος στο σημείο εξαγωγήςκαι για την κάθε περίπτωση έχει υπολογίσει το επίπεδο βραχυκύκλωσης και του ρεύματος βλάβης προς τη γη, καθώς και την εξωτερική σύνθετη αντίσταση πηγής σφάλματος στο σημείο εξαγωγής του μετρητή (αφετηρία της εγκατάστασης). Τα αποτελέσματα των πιο πάνω υπολογισμών, κατόπιν αιτήματος, θα πρέπει να τίθενται στη διάθεση των μελετητών, οι οποίοι έχουν και την τελική ευθύνη υπολογισμού του ρεύματος βραχυκύκλωσης/βλάβης προς τη γη σε όλα τα σημεία εγκατάστασης των μηχανισμών προστασίας.
2. Συνθηκες δικτυου κατα την βλαβη
2.1 Οι υπολογισμοί για το καθορισμό του μέγιστου ρεύματος σφάλματος βασίζονται σε Σύστημα Δικτύου Μεταφοράς με μέγιστο επίπεδο σφάλματος 350ΜVA, στους ζυγούς 11ΚV των υποσταθμών μεταφοράς, από όπου τροφοδοτείται το υπό εξέταση Σύστημα Διανομής.
2.2 Στους υπολογισμούς λήφθηκαν υπόψη οι κανονικές συνθήκες λειτουργίας του συστήματος πριν από το σφάλμα με τυπικές συνθήκες φόρτισης των αναχωρήσεων Μ.Τ. και Χ.Τ. καθώς και της ηλεκτρικής εγκατάστασης που βρίσκεται υπό μελέτη.
2.3 Οι Κανονισμοί της 16ης Έκδοσης του ΙΕΤ για ηλεκτρικές εγκαταστάσεις επιτρέπουν την κατασκευή ηλεκτρικών εγκαταστάσεων στη βάση, πέραν του υφιστάμενου συστήματος γείωσης ΤΤ, και του συστήματος γείωσης
TN-C-S. Σε περίπτωση που ένας μελετητής προτίθεται να σχεδιάσει μια ηλεκτρική εγκατάσταση στη βάση του συστήματος γείωσης
TN-C-S, θα πρέπει πρώτα να εξασφαλίσει την έγκριση της ΑΗΚ (Βλέπε Οδηγία ΤΜ/59/2007).
2.4 Το δίκτυο της ΑΗΚ υπόκειται σε μια συνεχή δυναμική ανάπτυξη ώστε να μπορεί να ανταποκρίνεται τόσο στις παρούσες όσο και στις μελλοντικές ανάγκες των πελατών της. Αυτή η πραγματικότητα, συνεπάγεται συνεχή ενίσχυση του δικτύου με την εγκαθίδρυση νέων Υποσταθμών Μεταφοράς και Διανομής καθώς και με την αντικατάσταση υφιστάμενων Μετασχηματιστών Ισχύος και αγωγών του δικτύου με άλλους Μετασχηματιστές και αγωγούς μεγαλύτερης ισχύος και διατομής αντίστοιχα. Αποτέλεσμα αυτής της δυναμικής ανάπτυξης, είναι να προκαλείται συνεχής αύξηση των επιπέδων ρεύματος βραχυκύκλωσης/βλάβης προς τη γη στα διάφορα σημεία του δικτύου. Επομένως, στον καθορισμό της διακοπτικής ικανότητας των προστατευτικών συσκευών επιβάλλεται όπως, λαμβάνεται υπόψη η χειρότερη περίπτωση (μέγιστο ρεύμα σφάλματος) που μπορεί να προκύψει στο μέλλον, ώστε να εξυπηρετηθεί πλήρως η ωφέλιμη ζωή λειτουργίας των προστατευτικών μηχανισμών, που θα εγκατασταθούν. Μ΄αυτό τον τρόπο, δεν θα παρίσταται ανάγκη αντικατάστασης τους κάθε φορά που ως αποτέλεσμα της αναβάθμισης και ενίσχυσης του δικτύου θα σημειώνεται αύξηση στο ρεύμα βραχυκύκλωσης/βλάβης προς τη γη.
Επιπλέον, για ηλεκτρικές εγκαταστάσεις που έχουν κατασκευασθεί βάσει συστήματος Γείωσης
TN-C-S, στον υπολογισμό του χρόνου λειτουργίας των προστατευτικών συσκευών και της διατομής των αγωγών της εγκατάστασης επιβάλλεται όπως λαμβάνεται υπόψη η πραγματική εξωτερική σύνθετη αντίσταση σφάλματος και, σε περίπτωση που αυτή δεν είναι γνωστή, μπορεί να λαμβάνεται υπόψη η χειρότερη περίπτωση, στην οποία, σύμφωνα με το βοήθημα
ON-SITE
GUIDE (BS 7671:2001(2004)) η σύνθετη αντίσταση σφάλματος είναι η μέγιστη επιτρεπόμενη, 0,35Ω.
2.5 Οι Αυτόματοι Μικροδιακόπτες (ΑΜΔ) που εγκαθιστά η ΑΗΚ για προστασία των μετρητών της, προσφέρουν επίσης συμπληρωματική (back
up) προστασία στην ηλεκτρική εγκατάσταση αφού έχουν την ικανότητα να περιορίζουν το ρεύμα σφάλματος σύμφωνα με τις χαρακτηριστικές καμπύλες που παρουσιάζονται στο
ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ ‘Α’ (ΑΜΔ Κατασκευής ΑΒΒ) και στο
ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ ‘Β’ (ΑΜΔ Κατασκευής
G.E.).
Στο
ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ ‘Γ’ παρουσιάζεται η χαρακτηριστική καμπύλη λειτουργίας του ΑΜΔ κατασκευής
ABB και στο
ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ ‘Δ’ παρουσιάζεται η χαρακτηριστική καμπύλη λειτουργίας του ΑΜΔ κατασκευής
G.E.
3. Μεθοδοι Παροχων και Προσδοκωμενο ρευμα σφαλματος
Οι παροχές ηλεκτρισμού στα υποστατικά των καταναλωτών πραγματοποιούνται είτε μέσω εναέριων γραμμών είτε μέσω υπογείων καλωδίων. Και στις δυο μεθόδους, ανάλογα με το ύψος του τροφοδοτούμενου φορτίου και της απόστασης από το δίκτυο της ΑΗΚ, χρησιμοποιούνται αγωγοί διάφορων διατομών και μήκους με αποτέλεσμα το ρεύμα βραχυκύκλωσης/βλάβης προς τη γη να διαφοροποιείται. Για σκοπούς υπολογισμού του μέγιστου ρεύματος βραχυκύκλωσης/βλάβης προς τη γη, η ΑΗΚ έλαβε υπόψη ότι τελικά η τροφοδότηση της εγκατάστασης θα γίνεται μέσω του μεγαλύτερου Μετασχηματιστή που μπορεί να εγκαταστήσει (1000kVA) και υπολόγισε για διάφορες αποστάσεις μεταξύ Μετασχηματιστή και εγκατάστασης καθώς και για διάφορες διατομές των αγωγών της παροχής, ώστε να καλυφθούν όλες οι τυπικές περιπτώσεις παροχής.
3.1 Τριφασική Παροχή από Μετασχηματιστή Ισχύος 1000kVA
To προσδοκώμενο ρεύμα βραχυκύκλωσης
Ip στον Πίνακα Διανομής του Υποσταθμού είναι 25kΑ και η εξωτερική σύνθετη αντίσταση πηγής είναι,
Zp=10.2mΩ.
Το προσδοκώμενο ασύμμετρο ρεύμα βραχυκύκλωσης Φάσης-Ουδέτερου στον Πίνακα Διανομής του Υποσταθμού
Ipn είναι 24.9
kΑ και η εξωτερική σύνθετη αντίσταση πηγής είναι
Zpn=9.7mΩ.
To προσδοκώμενο συμμετρικό ρεύμα βραχυκύκλωσης
Ip και η εξωτερική σύνθετη αντίσταση πηγής Ζp σε περίπτωση βραχυκύκλωσης Φ-Φ-Φ-Ν, καθώς και το προσδοκώμενο ασύμμετρο ρεύμα βραχυκύκλωσης
Ipn και η εξωτερική σύνθετη αντίσταση πηγής Ζpn σε περίπτωση ασύμμετρου σφάλματος Φ-Ν έχουν υπολογισθεί σε αποστάσεις από 5m μέχρι 75m από τον Πίνακα Διανομής του Υποσταθμού, για τις ακόλουθες τέσσερεις διαφορετικές περιπτώσεις παροχών:
3.1.1 Καλώδιο 3 Χ 300/110mm2
Al.
Για τα αποτελέσματα, βλέπε
ΠΙΝΑΚΑ 1.
3.1.2 Καλώδιο 3 Χ 185/90mm2
Al.
Για τα αποτελέσματα, βλέπε
ΠΙΝΑΚΑ 2.
3.1.3 Καλώδιο 3 Χ 70/35mm2
Al.
Για τα αποτελέσματα, βλέπε
ΠΙΝΑΚΑ 3.
3.1.4 Καλώδιο 3 Χ 35/25mm2
Al.
Για τα αποτελέσματα, βλέπε
ΠΙΝΑΚΑ 4.
Σημείωση: Στο σύστημα Γείωσης της εγκατάστασης
TN-C-S,
Zpn=Ze
3.2 Μονοφασική Παροχή από Μετασχηματιστή Ισχύος 1000kVA
Το προσδοκώμενο ρεύμα βραχυκύκλωσης (Ipn) και η εξωτερική σύνθετη αντίσταση πηγής (Ζpn) στον Πίνακα Διανομής του Υποσταθμού είναι ως εξής:
Ipn= 16.0κΑ
Ζpn= 15.2mΩ
Στον επισυνημμένο
ΠΙΝΑΚΑ 5 παρουσιάζονται τόσο το προσδοκώμενο ρεύμα βραχυκύκλωσης (Ipn) όσο και η εξωτερική σύνθετη αντίσταση πηγής (Ζpn) σε αποστάσεις από 0m μέχρι 20m για την περίπτωση χρήσης καλωδίου παροχής 35mm2
Al.
Η μέγιστη τιμή σύνθετης αντίστασης πηγής η οποία δύναται να παρουσιασθεί σε σημείο σύνδεσης πελάτη στο δίκτυο χαμηλής τάσης της ΑΗΚ είναι 0,35Ω.
Σημείωση: Στο σύστημα Γείωσης
TN-C-S,
Zpn=Ze
4. Παραλληλη λειτουργια δυο Μετασχηματιστων Ισχυος 1000kV
A
Το προσδοκώμενο ρεύμα βραχυκύκλωσης
Ip στον Πίνακα Διανομής του Υποσταθμού είναι 50kA και η σύνθετη αντίσταση πηγής Ζp είναι 0,005Ω με γωνία βλάβης 59.530 (R=0.0012Ω,
X=0,0048Ω)
5. Τροφοδοτηση αποκλειστικου πελατη απο Μετασχηματιστη Ισχυος 1600
kVA
Το προσδοκώμενο ρεύμα βραχυκύκλωσης
Ip στον Πίνακα Διανομής του Υποσταθμού είναι 36kA και η σύνθετη αντίσταση πηγής Ζp είναι 0,0069Ω με γωνία βλάβης 77.30 (R=0.0015Ω,
X=0,0068Ω).
ν
Όλα τα στοιχεία και οι πληροφορίες που αναφέρονται στην παρούσα Οδηγία σχετικά με το προσδοκώμενο ρεύμα βραχυκύκλωσης και βλάβης προς τη γη καθώς και με την εξωτερική σύνθετη αντίσταση πηγής στην αφετηρία της ηλεκτρικής εγκατάστασης μπορούν επίσης να βρεθούν στην ιστοσελίδα της ΑΗΚ (www.eac.com.cy). Σε περίπτωση που ένας μελετητής δεν έχει τις απαιτούμενες πληροφορίες προκειμένου να κατατάξει την ηλεκτρική εγκατάσταση που σχεδιάζει στην σωστή κατηγορία παροχής, θα πρέπει να αποτείνεται στο αντίστοιχο Περιφερειακό Γραφείο της ΑΗΚ, το οποίο θα συμβουλεύσει αναφορικά με την κατηγορία παροχής στην οποία εμπίπτει η υπό μελέτη περίπτωση.
