(ekranów) kabli 6÷20 kV różnego typu w sieciach miejskich - Redinpe
(ekranów) kabli 6÷20 kV różnego typu w sieciach miejskich - Redinpe
(ekranów) kabli 6÷20 kV różnego typu w sieciach miejskich - Redinpe
Create successful ePaper yourself
Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.
Elektroenergetyczne linie kabloweRoman KORABEdward SIWYKurt ŻMUDAPolitechnika ŚląskaInstytut Elektroenergetyki i Sterowania UkładówPODSTAWY RACJONALNEGO DOBORU ŻYŁ POWROTNYCH(EKRANÓW) KABLI 6÷20 <strong>kV</strong> RÓŻNEGO TYPUW SIECIACH MIEJSKICHZnaczny wpływ na koszt i ciężar <strong>kabli</strong> średniego napięcia (SN) o izolacji z polietylenuusieciowanego i z polwinitu ma sposób wykonania żył powrotnych, ekranów bądź innychelementów służących do przewodzenia prądów zakłóceniowych. Nowa norma kablowa PN-HD620 S1:2002 (U) dopuszcza stosowanie <strong>kabli</strong> różnego <strong>typu</strong>. Podstawą racjonalnego doborurodzaju <strong>kabli</strong> oraz przekroju żył powrotnych (lub elementów równoważnych), oprócz ceny <strong>kabli</strong>,muszą być także kryteria techniczne. Są one oparte głównie na analizie podwójnych zwarćdoziemnych w danej sieci. Referat zawiera opis zasad wykonywania takich analiz wraz z przykładowymiwynikami symulacji komputerowych w <strong>sieciach</strong> o różnych napięciach znamionowychi mocach zwarciowych w stacjach zasilających 110 <strong>kV</strong>/SN. Podane zostały także przykładowezalecenia dotyczące doboru przekroju żył powrotnych w wybranych <strong>sieciach</strong> <strong>miejskich</strong> SN.1. WprowadzenieŻyła powrotna lub inaczej ekran metaliczny (metallic screen, Schirm) jest elementemstosowanym w kablach elektroenergetycznych o izolacji z polietylenu usieciowanegoi z polwinitu, przeznaczonym do przewodzenia prądu zakłóceniowego. Żyłapowrotna (ekran metaliczny) jest zwykle nałożona współosiowo na izolację każdejżyły (w kablach jednożyłowych) lub na ośrodek kabla, tj. na powłokę wypełniającąlub izolację rdzeniową (w kablach trójżyłowych). Żyły powrotne poszczególnych<strong>kabli</strong> jednożyłowych są ze sobą połączone na obu końcach linii kablowej i przynajmniejna jednym końcu uziemione. W kablach nowego <strong>typu</strong> o symbolu AHXAMK-Wstosuje się, oprócz cienkich ekranów aluminiowych (na izolacji) o grubości 0,2 lub 0,3mm, również centralny goły przewód miedziany uziemiająco-powrotny o przekroju35 lub 70 mm2[2].Przepływ prądu zakłóceniowego przez żyły powrotne lub elementy równoważnewystępuje zasadniczo w dwóch sytuacjach:-wystąpienie pojedynczego zwarcia doziemnego na danym odpływie, w siecio dowolnym sposobie pracy (połączenia z ziemią) punktu neutralnego,-wystąpienie podwójnego zwarcia doziemnego w danej sieci galwanicznie połączonej,przy czym oba doziemienia mogą być położone na danym odpływie lubna dwóch różnych odpływach z rozdzielni SN (rys. 1).Inne bardziej złożone sytuacje są bądź to mało prawdopodobne, bądź nie powodująwiększego obciążenia prądowego żył powrotnych. Przykładowo w kablachtrójżyłowych o izolacji polwinitowej 3,6/6 <strong>kV</strong> istnieje realne prawdopodobieństwo,że doziemienie jednej żyły w kablu spowoduje uszkodzenie izolacji żył sąsiednich,Nr 148-14919
Elektroenergetyczne linie kablowea więc przekształcenie się zwarcia jednofazowego w wielofazowe, przy którym żyłapowrotna nie będzie praktycznie obciążona prądem zwarciowym. Podobna sytuacjawystępuje także w przypadku <strong>kabli</strong> tradycyjnych o izolacji papierowej, w których m.in.rolę żyły powrotnej spełnia powłoka ołowiana (kable trójżyłowe AKnFtA 3,6/6 <strong>kV</strong>,HAKnFtA 12/20 <strong>kV</strong> itp.).Q110 <strong>kV</strong>TR5 3 122 24 26SNL3AL2L1L1BCL3L2Rys. 1. Schemat ideowy kablowej sieci rozdzielczej SN z zaznaczonymi trzema przypadkamipodwójnych zwarć doziemnych (A, B i C)Zwarcia podwójne w <strong>sieciach</strong> SN pojawiają się na ogół wskutek niekorzystnychprzebiegów ziemnozwarciowych prądowych i napięciowych towarzyszących utrzymującymsię zwarciom pojedynczym. Częstość i prawdopodobieństwo ich występowaniazależą m.in. od czasu trwania zwarcia pojedynczego i rozległości sieci. Ma nato istotny wpływ stosowany sposób pracy punktu neutralnego sieci SN. Najczęściejzwarcia podwójne pojawiają się w <strong>sieciach</strong> z izolowanym punktem neutralnym orazkompensowanych, rzadziej – w <strong>sieciach</strong> z punktem neutralnym uziemionym przezrezystor. W literaturze spotyka się różne oceny ilościowe tego zjawiska. Niektórzyautorzy szacują, że od kilkunastu do ok. 25% pojedynczych zwarć z ziemią przekształcasię w zwarcia podwójne. Z analizy dotyczącej awaryjności linii kablowych w kilku20
Elektroenergetyczne linie kabloweaglomeracjach w latach osiemdziesiątych wynika, że udział zwarć podwójnych w stosunkudo wszystkich zakłóceń spowodowanych uszkodzeniami <strong>kabli</strong> sięgał 15%(wartość średnia 5%), a największa możliwa częstość występowania tych zwarć w liniachkablowych z izolacją z tworzyw termoplastycznych wynosiła nie więcej niż 10 na100 km linii i rok.Dwupunktowe zwarcia doziemne mogą występować w różnych konfiguracjachw galwanicznie połączonej sieci. Wszystkie trzy możliwe przypadki przedstawionoschematycznie na rys. 1. W przypadku A oba doziemienia (faz L2 i L3) wystąpiły natym samym odcinku linii kablowej. Ponieważ jest to pierwszy odcinek ciągu kablowego,prąd zakłóceniowy pojawi się w żyłach powrotnych tylko tego odcinka (częśćprądu wraca do źródła również przez ziemię). W przypadku B prądy zakłóceniowepojawiają się w żyłach powrotnych (lub powłokach ołowianych) trzech odcinkówkablowych, przy czym w pierwszym odcinku są to prądy wyindukowane przez prądzwarcia płynący w żyłach roboczych (fazy L1 i L2). W przypadku A i B pobudzają sięzabezpieczenia od zwarć międzyfazowych (nadprądowe zwłoczne i ewentualnienadprądowe bezzwłoczne). Zabezpieczenia ziemnozwarciowe niezależnie od ichrodzaju nie otrzymują prawidłowych sygnałów napięciowych i prądowych, nawetw przypadku najprostszych zabezpieczeń nadprądowych. W przypadku C na drodzeprzepływu prądu zwarcia występuje prawdopodobnie największa impedancja dodatkowa,pochodząca od czterech odcinków kablowych. Przerwanie zwarcia następujeprzez jeden z układów wyłączających, przy czym nie w każdym przypadku następujepobudzenie zabezpieczeń od zwarć międzyfazowych w obu polach (z reguły są tobowiem zabezpieczenia dwufazowe). Możliwe jest także prawidłowe pobudzenie sięniektórych zabezpieczeń ziemnozwarciowych.2. Podstawowe dane elektryczne i masa wybranych <strong>kabli</strong> SNW tablicy 1 zestawiono podstawowe dane elektryczne oraz masę trzech rodzajów<strong>kabli</strong> 12/20 <strong>kV</strong> o izolacji z polietylenu usieciowanego, o często stosowanym przekrojużył roboczych 120 mm2. Dane te zaczerpnięto z kart katalogowych producentów<strong>kabli</strong>: polskich, niemieckich i fińskich. Kable produkcji polskiej i niemieckiej różniąsię jedynie przekrojem żyły powrotnej Cu, natomiast kabel <strong>typu</strong> 5F produkcji Pirelli –Finlandia posiada ekrany aluminiowe na izolacji żył oraz dodatkowo centralny gołyprzewód powrotno-uziemiający wykonany z Cu. Obciążalność prądowa długotrwaławszystkich trzech rodzajów <strong>kabli</strong> z uwagi na niewielkie różnice konstrukcyjne (opróczżył powrotnych, co nie ma jednak istotnego wpływu na obciążalność) jest praktycznietaka sama.W kablach produkcji polskiej o przekroju żył roboczych 120 mm2ciężar użytejmiedzi jest większy od ciężaru użytego aluminium (!). W kablach <strong>typu</strong> 5C i 5F ciężarużytej miedzi jest 3÷4 razy mniejszy. W kablach o przekroju żył roboczych 240 mm2dane te nie są aż tak szokujące, niemniej jednak ciężar użytej miedzi w kablachprodukcji polskiej jest ponad 2 razy większy niż w kablach <strong>typu</strong> 5C i 5F. Należypodkreślić, że na rynkach światowych cena 1 tony miedzi kształtuje się znacznie powyżejceny 1 tony aluminium.Kable <strong>typu</strong> 5C i 5F wykonane są zgodnie z normą europejską opracowaną przezCENELEC w 1996 r. W Polsce norma ta została wprowadzona drogą uznania (bezNr 148-14921
Elektroenergetyczne linie kablowetłumaczenia) jako norma PN-HD 620 S1:2002 (U) [4] i obejmuje m.in. ponad 20 różnychrodzajów <strong>kabli</strong> o izolacji XLPE (polietylen usieciowany). Jednocześnie wycofanezostały wszystkie poprzednie normy kablowe, w tym normy PN-E-90410:1994 i PN-E-90411:1994, według których wykonywane są m.in. kable XRUHAKXS 12/20 <strong>kV</strong>.Przekrój i obciążalność zwarciowa żył powrotnych, przewodu centralnego lubekranów aluminiowych w kablach <strong>typu</strong> 5C i 5F są znacznie mniejsze niż w kablachprodukcji polskiej (tablica 1). Powszechnie stosowany w Polsce przekrój żył powrotnych50 mm2Cu wynika z przyjęcia ekstremalnych warunków zwarciowych dla sieci15 i 20 <strong>kV</strong>: standardowy poziom zwarciowy podstawowy 10 kA oraz obliczeniowyczas trwania zwarcia T k = 1,2 s. Warunki takie zawierają bardzo duży marginesbezpieczeństwa, ponieważ m.in.:-nie uwzględnia się wpływu impedancji <strong>kabli</strong> na prąd podwójnego zwarciadoziemnego,-nie uwzględnia się podziału prądu w miejscu doziemienia na dwie części (rys. 2),-zwykle czas trwania zwarcia jest znacznie krótszy.Tablica 1. Podstawowe dane elektryczne oraz masa trzech rodzajów <strong>kabli</strong> w izolacji z polietylenuusieciowanego na napięcie znamionowe 12/20 <strong>kV</strong>, o przekroju żył roboczych120 mm 2Oznaczenie kablaObciążalnośćprądowadługotrwała (1)DopuszczalnyprądjednosekundowyPrądziemnozwarciowyWspółczynnikredukcyjnyMasa kabla(3 fazy)A kA A/km – kg/kmXRUHAKXS 12/20 <strong>kV</strong>1x120/50 mm 2 285 9,8 (2) 2,5 0,214005(w tym Cu – 1335oraz Al – 970)NA2XSY 1x120/16 mm 212/20 <strong>kV</strong> (typ 5C-2)287 3,3 (2) 2,5 0,543450(w tym Cu – 425oraz Al – 970)AHXAMK-W3x120 Al + 35 Cu 12/20 <strong>kV</strong>(typ 5F-3)∼ 3005,0 (3)2,6 (4)2,4 0,59 (5)3450(w tym Cu – 305oraz Al – 1100)(1) Obciążalność <strong>kabli</strong> w układzie trójkątnym (kable stykające się ze sobą) ułożonych w ziemi dla następującychwarunków:-temperatura żył roboczych 90 ° C,-temperatura ziemi 20 ° C,-rezystywność cieplna ziemi 1,0 K∙m/W i 2,5 K∙m/W (w obszarze wysuszenia).(2) Żyła powrotna dla temperatury końcowej 350 °C (temperatura początkowa ok. 60 ° C).(3) Przewód centralny goły dla temperatury początkowej 55 ° C i temperatury końcowej 200 ° C.(4) Ekran aluminiowy dla temperatury początkowej 85 ° C i temperatury końcowej 250 ° C.(5) Pominięto wpływ ekranów aluminiowych na izolacji żył.22
Elektroenergetyczne linie kablowe3. Algorytm obliczeń prądów podwójnych zwarć doziemnychDo obliczeń oczekiwanych obciążeń prądowych żył powrotnych <strong>kabli</strong> podczaspodwójnych zwarć doziemnych w <strong>sieciach</strong> SN przyjęto model uproszczony (rys. 1),stanowiący jednostronnie zasilany układ promieniowo-rozgałęziony. Źródło zasilania(transformator 110 <strong>kV</strong>/SN) zostało scharakteryzowane przez moc zwarciowąi przez stosunek rezystancji zastępczej do reaktancji zastępczej. W sieci można modelowaćw dowolnej konfiguracji kable jedno- i trójżyłowe, z dowolną izolacją (polietylenusieciowany, papier kablowy, polwinit), na różne napięcia znamionowe oraz o dowolnymprzekroju żył powrotnych, ekranów metalicznych i centralnego przewodupowrotno-uziemiającego (w kablach <strong>typu</strong> 5F-3). Założono, że żyły powrotne, ekranyi powłoki metaliczne wszystkich <strong>kabli</strong> są obustronnie uziemione.Wzajemne położenie obu zwarć doziemnych w sieci otwartej SN (rys. 1) wpływana impedancję toru przepływu prądu zwarciowego I z2 oraz na rozpływ prądu zakłó-ceniowego w żyłach powrotnych (lub w powłokach ołowianych) poszczególnych<strong>kabli</strong>. Wypadkowa impedancja toru przepływu prądu zwarciowego I z2 jest sumąimpedancji zgodnej i przeciwnej źródła oraz impedancji <strong>kabli</strong> znajdujących się nadrodze przepływu prądu zwarciowego. Prąd podwójnego zwarcia doziemnego możnaobliczyć, stosując metodę składowych symetrycznych, ze wzoru:1,1 UnIz2= ,(1)2ZΣ+ ∆Z1sw którym:U n – napięcie znamionowe sieci [<strong>kV</strong>],Z 1s – impedancja zgodna (równa impedancji przeciwnej) źródła zasilania [Ω],ΣΔ Z – impedancja dodatkowa, równa sumie impedancji wszystkich <strong>kabli</strong> znajdującychsię na drodze przepływu prądu I z2 [Ω].Po podstawieniu do wzoru (1) impedancji dodatkowej ΣΔZ = 0 otrzymuje się maksymalnąmożliwą wartość prądu podwójnego zwarcia doziemnego, która jest równawartości prądu początkowego zwarcia dwufazowego na szynach rozdzielni SN:11 , U 3I = = I , (2)" n"3, 866k= I 02 k2Z1s2gdzie I ˝k3jest prądem zwarcia trójfazowego na szynach rozdzielni SN [kA].Na rysunku 2 zestawiono wzory pozwalające na obliczenie wartości impedancjiΔZ <strong>kabli</strong> trójżyłowych i jednożyłowych nowego <strong>typu</strong> (analogiczne wzory dla tradycyjnych<strong>kabli</strong> jednożyłowych podano w opracowaniu [2]) przy podwójnych zwarciachdoziemnych, oraz wzory określające rozpływ prądu zakłóceniowego w żyłach powrotnych<strong>kabli</strong>.Przedstawione na rysunku 2 wzory zostały wyprowadzone przy zastosowaniu metodyobwodów ziemnopowrotnych. Poszczególne symbole użyte we wzorach oznaczają:Z 1 – impedancja zgodna linii kablowej [Ω],Z r – impedancja własna żyły roboczej [Ω],Z p – impedancja własna żyły powrotnej [Ω],R p – rezystancja żyły powrotnej [Ω],"k 3Nr 148-14923
Elektroenergetyczne linie kabloweZZ– impedancja wzajemna żył roboczych, równa w przypadku <strong>kabli</strong> jednożyło-wych impedancji wzajemnej żył powrotnych oraz impedancji wzajemnejżyły roboczej i żyły powrotnej różnych <strong>kabli</strong> fazowych [Ω],– impedancja wzajemna żyły roboczej i żyły powrotnej danego kabla fazowe-go lub trójfazowego (w przypadku <strong>kabli</strong> trójżyłowych i jednożyłowychimpedancja ta jest równa impedancji Z p) [Ω],mrpa , a , – impedancja jednostkowa [Ω/km] określająca wartość impedancji ΔZ toru0 1b1I , I1 2przepływu prądu I z2 w danym kablu,– współczynnik rozpływu prądu zakłóceniowego w żyłach powrotnych i po-włokach ołowianych <strong>kabli</strong>,– prądy płynące w poszczególnych odcinkach żył powrotnych i powłok ołowianych<strong>kabli</strong> (jeden z tych prądów jest największy; na rys. 3 oznaczono gojako I , tj. maksymalny prąd w żyle powrotnej lub powłoce ołowianej) [kA].maxa. kable 3-żyłoweI z2I z2x2 ≤ x 1I 1 I 2I 1x 1Lb. kable 1-żyłowe <strong>typu</strong> 5F-3 z centralnym przewodem powrotnym Cu i ekranami aluminiowymiI z2I z2I 1 I 2I 1x ≤2x 1x 1LRys. 2. Zestawienie wzorów do obliczania impedancji <strong>kabli</strong> 3-żyłowych lub 1-żyłowych <strong>typu</strong>5F-3 oraz rozpływu prądu w żyle powrotnej lub powłoce ołowianej przy podwójnych zwarciachdoziemnych24∆Z=+aL2( x1− x2) ( )20x1a1+ 2Z1 − a 0 xZ = Z r − Z ma =− Z Z + R a1 ; 0 r rp p ;x1− x2I1= I z2b1; I 2 = I z2− I 1;L12− Rp=ZppRpb 1 =Z
Elektroenergetyczne linie kablowe4. Przykładowe wyniki symulacjiPodczas wykonanych symulacji komputerowych podwójnych zwarć doziemnychdla każdego przypadku sprawdzany był warunek:IthT = I (m + n)T I(3)kmax≤kthrw którym:I th – zastępczy cieplny prąd zwarciowy Tk-sekundowy w żyle powrotnej kabla,I max – maksymalny prąd zwarcia na jednym z odcinków żył powrotnych danegokabla,m, n – współczynniki wyrażające wpływ składowej nieokresowej i okresowej prąduzwarcia na wartość prądu I th ,I thr – dopuszczalny prąd jednosekundowy.Warunek (3) był sprawdzany dla wszystkich <strong>kabli</strong> w sieci podczas danego podwójnegozwarcia doziemnego. Brak spełnienia warunku był rejestrowany jako tzw.przekroczenie obciążalności zwarciowej, przy czym są to sytuacje niezwykle rzadkie,spowodowane wyjątkowo niekorzystnym (ekstremalnym) i jednocześnie mało prawdopodobnympołożeniem obu zwarć doziemnych w sieci. Okres powtarzalności takichzdarzeń (wyrażony w latach) powinien być dostatecznie długi, dłuższy od przeciętnegookresu eksploatacji linii kablowej.Na rysunku 3 przedstawiono przykładowe histogramy prądów zwarcia w żyłachroboczych i w żyłach powrotnych <strong>kabli</strong> pracujących w sieci miejskiej o napięciu znamionowym6 <strong>kV</strong> oraz przy założeniu zmiany napięcia znamionowego tej sieci na 20 <strong>kV</strong>.Analizy takie zostały wykonane dla rzeczywistej sieci zawierającej około 100 odcinkówkablowych, przy czym w obu przypadkach rozpatrywano maksymalne poziomymocy zwarciowej w stacjach zasilających te sieci, odpowiadające największym stosowanymw praktyce transformatorom 110 <strong>kV</strong>/SN. Założono, że sieć 6 <strong>kV</strong> jest zasilanaza pomocą transformatora 115/6,3 <strong>kV</strong> o mocy 25 MVA i napięciu zwarcia równym 11%,czemu odpowiada moc zwarciowa po stronie 6 <strong>kV</strong> wynosząca około 230 MVA, natomiastsieć 20 <strong>kV</strong> jest zasilana za pomocą transformatora 115/22 <strong>kV</strong> o mocy 40 MVAi napięciu zwarcia wynoszącym 11%, czemu odpowiada moc zwarciowa po stronie 20 <strong>kV</strong>wynosząca około 330 MVA. Obliczenia wykonano pod kątem możliwości zastosowaniaw tej sieci <strong>kabli</strong> <strong>typu</strong> 5C lub <strong>typu</strong> 5F [2].Przeprowadzone symulacje pozwoliły na wyznaczenie wartości prądu cieplnegodla podwójnych zwarć doziemnych o dostatecznie długim okresie powrotu (powtarzalności).Przykładowo dla analizowanej sieci o napięciu znamionowym 6 <strong>kV</strong> okrespowtarzalności przekroczeń dla całej sieci wynosi ponad 53 lata, natomiast po podwyższeniunapięcia w tej sieci do 20 <strong>kV</strong> okres ten jest równy około 48 lat. Wynikiszczegółowe dla poszczególnych odcinków kablowych sieci 6 <strong>kV</strong> wykonanych kablem<strong>typu</strong> 5F-3 przedstawiono w tablicy 2. Tak długie okresy powrotu gwarantują, żeokreślone wartości prądu zwarcia praktycznie nie wystąpią w całym okresie eksploatacjidanego odcinka kablowego.Nr 148-14925
Elektroenergetyczne linie kablowea. GPZ 110/6 <strong>kV</strong> - prąd w żyle roboczej b. GPZ 110/6 <strong>kV</strong> - prąd w żyle powrotnej0,50,50,40,40,30,30,20,20,10,100 0,2 0,4 0,6 0,8 1''I z 2Ik200 0,2 0,4 0,6 0,8 1Imax''I k 2c, GPZ 110/20 <strong>kV</strong> - prąd w żyle roboczej d, GPZ 110/20 <strong>kV</strong> - prąd w żyle powrotnej0,30,30,20,20,10,100 0,2 0,4 0,6 0,8 1''I z 2Ik 200 0,2 0,4 0,6 0,8 1Imax''I k 2Rys. 3. Histogramy prądu w żyle roboczej (prądu zwarcia przy podwójnym doziemieniu) orazmaksymalnego prądu w żyłach powrotnych <strong>kabli</strong> sieci SN dla mocy zwarciowej 230 MVA (6 <strong>kV</strong>)i 330 MVA (20 <strong>kV</strong>)26Przekrój żył powrotnych <strong>kabli</strong> SN powinien spełniać warunek:p( I max(m n)T k) T/ S thrs +≤w którym S jest dopuszczalną gęstością jednosekundową dla danego <strong>typu</strong> kabla.thrWyrażenie w nawiasie z indeksem T oznacza prąd obliczeniowy jednosekundowyo okresie powrotu (powtarzalności) T ≥ 50÷100 lat w miejscu zainstalowania kabla.W wyniku przeprowadzonych symulacji zostały ustalone zasady obliczania wartościtego prądu dla typowych sieci <strong>miejskich</strong> 6 i 20 <strong>kV</strong> [2].Należy podkreślić, że sprawdzenie przekroju żył powrotnych <strong>kabli</strong> SN wg wzoru (4)zawiera szereg dodatkowych współczynników bezpieczeństwa, wynikających m.in.z tego że:(4)
Elektroenergetyczne linie kablowe·temperatura dopuszczalna przy zwarciu ustalona jest z pewnym marginesembezpieczeństwa,·w obliczeniach prądu zwarcia przyjmuje się nieskończenie dużą moc zwarciowąpo stronie 110 <strong>kV</strong> (stwarza to rezerwę rzędu 10%),·zakłada się metaliczne zwarcie doziemne w obu miejscach doziemienia, pomijasię rezystancję połączeń, uziemień itp. (rezerwa rzędu 5...10%),·pomija się na ogół możliwość szybszego wyłączenia zwarcia przez zabezpieczeniazwarciowe (tzw. „odsieczkę”) lub zabezpieczenia ziemnozwarciowe.Podane powyżej okoliczności sprawiają, że można praktycznie wykluczyć wystąpienieprądów cieplnych zwarciowych przekraczających wartości obliczeniowe.Tablica 2. Ocena zagrożenia zwarciowego przewodów centralnych <strong>kabli</strong> <strong>typu</strong> 5F-3 w sieci 6 <strong>kV</strong>Kod odcinkakablowegoPrzekrój przewoducentralnegoPrąd zwarciadwufazowegoCzas trwaniazwarciaStopieńprzekroczeniaobciążalnościzwarciowejPrawdopodobieństwoprzekroczeniaobciążalnościzwarciowejOkrespowtarzalnościprzekroczeńmm2kA s % – a2 - 3 35 12,80 0,5 89,9 0,0018 6041 - 33 70 19,14 1,3 130,4 0,0012 95033 - 44 35 11,92 0,5 76,8 0,0005 powyżej 100033 - 50 35 11,92 0,5 76,8 0,0019 5971 - 63 70 19,14 0,5 46,4 0,0011 powyżej 100073 - 74 35 17,55 0,5 160,3 0,0030 3701 - 85 70 19,14 0,5 46,6 0,0008 powyżej 10005. PodsumowanieWykonane analizy pozwoliły na sformułowanie racjonalnych kryteriów doboruprzekroju żył powrotnych <strong>kabli</strong> SN w <strong>sieciach</strong> <strong>miejskich</strong> w zależności od napięciaznamionowego sieci, sposobu pracy punktu neutralnego sieci oraz czasu działaniazabezpieczeń zwarciowych. Przykładowo w <strong>sieciach</strong> 6 <strong>kV</strong> pracujących z izolowanympunktem neutralnym (lub ewentualnie z kompensacją ziemnozwarciową) żyły powrotne<strong>kabli</strong> powinno się sprawdzać na prąd podwójnego zwarcia doziemnego wynoszący25% największego prądu zwarcia 2-fazowego w sieci, dla odpowiedniego czasutrwania podwójnych zwarć doziemnych na danym odpływie. Na podstawie wykonanychsymulacji komputerowych określony został również zakres zastosowania <strong>kabli</strong>różnego <strong>typu</strong>, ujętych w normie [4], w <strong>sieciach</strong> <strong>miejskich</strong> 6 i 20 <strong>kV</strong>, zasilanychz transformatorów o mocach znamionowych do 40/25/25 MVA [2]. Ustalono takżezasady doboru żył powrotnych <strong>kabli</strong> o izolacji 12/20 <strong>kV</strong>, które początkowo będą pracowaćw <strong>sieciach</strong> o napięciu znamionowym 6 <strong>kV</strong> (z reguły prądy zwarcia trójfazowegow tych <strong>sieciach</strong> są większe niż w <strong>sieciach</strong> 20 <strong>kV</strong>).Nr 148-14927
Elektroenergetyczne linie kabloweDzięki zastosowaniu powyższych zasad możliwe jest uzyskanie znacznych oszczędnościna modernizację <strong>miejskich</strong> sieci kablowych, w tym zwłaszcza przy wymianieawaryjnych <strong>kabli</strong> z izolacją PE (polietylen nieusieciowany).6. Literatura[1] Bartodziej G., Popczyk J., Żmuda K.: Verification of the short-circuit withstand ofwires of 6–20 <strong>kV</strong> cables in industrial networks. IV International Symposium onShort-Circuit Currents in Power Systems, Universite de Liege, Technical Universityof Lodz, Liege, 6–8.10.1990.[2] Żmuda K., Korab R., Siwy E.: Analiza możliwości redukcji przekrojów żyłpowrotnych w kablach SN w sieci Zakładu Energetycznego „X”. Ekspertyza wykonanana zlecenie Zakładu Energetycznego „X”, Gliwice 2004 (praca niepublikowana).[3] Żmuda K., Korab R., Siwy E.: Analiza możliwości redukcji przekroju żył powrotnychw kablach średniego napięcia w <strong>sieciach</strong> <strong>miejskich</strong>. Artykuł zaakceptowanydo druku w ZN „Elektryka”, Gliwice 2004.[4] PN–HD 620 S1:2002(U). Kable energetyczne o izolacji wytłaczanej na napięcieznamionowe od 3,6/6 (7,2) <strong>kV</strong> do 20,8/36 (42) <strong>kV</strong>.CZYTAJ NA STRONIE:28