Upload
vannhan
View
222
Download
4
Embed Size (px)
Citation preview
SVEUČILIŠTE U ZAGREBU
FAKULTET ELEKTROTEHNIKE I RAČUNARSTVA
DIPLOMSKI RAD br. 1925
PRIMJENA GIS-a PRI PROJEKTIRANJUSREDNJENAPONSKIH RAZDJELNIH
MREŽA
Igor Bujan
Zagreb, veljača 2001.
PRIMJENA GIS-a PRI PROJEKTIRANJUSREDNJENAPONSKIH RAZDJELNIH
MREŽA
Igor Bujan0036351396
Sadržaj:
Predgovor_______________________________________________ 4
1. Projekt _______________________________________________ 51.1 Uvod _________________________________________________________ 51.2 Osnovni dijelovi projekta________________________________________ 6
2. Uključivanje računala u proces programiranja _____________ 10
3. Proračuni ____________________________________________ 123.1 Nadzemni vod ________________________________________________ 12
3.1.1 Proračun graničnog raspona dalekovoda _______________________ 123.1.2 Dimenzioniranje izolacije ____________________________________ 143.1.3 Kontrola sigurnosnih razmaka ________________________________ 153.1.4 Dimenzioniranje uzemljenja __________________________________ 163.1.5 Proračun pada napona ______________________________________ 19
3.2 Kabelski vod _________________________________________________ 213.2.1 Izbor i termička kontrola kabela_______________________________ 213.2.2 Kontrola štićenja srednjenaponskog kabela______________________ 233.2.3 Pad napona na kabelu_______________________________________ 26
3.3 Transformatorska stanica ______________________________________ 283.3.1 Izbor tranformatora_________________________________________ 283.3.2 Kratki spoj ________________________________________________ 283.3.3 Dimenzioniranje sabirnica ___________________________________ 303.3.4 Uzemljenje trafostanice ______________________________________ 31
4. Primjer proračuna srednjenaponskog kabelskog voda _______ 324.1. Izbor i termička kontrola kabela ________________________________ 334.2. Kontrola štićenja kabela _______________________________________ 334.3. Pad napona na kabelu _________________________________________ 35
5. Primjer proračuna srednjenaponskog kabelskog voda upotrebomračunala _______________________________________________ 37
6. Zaključak ____________________________________________ 44
Literatura: _____________________________________________ 45
Primjena GIS-a pri projektiranju srednjenaponskih razdjelnih mreža
4
Predgovor
Nakon procesa planiranja razdjelne mreže kojim se utvrđuju potrebe
za novim vodovima i napojnim točkama te njihovim smještajem u prostoru,
prije izgradnje svakog dijela mreže potrebno je napraviti projekt kojim se
utvrđuje koja će oprema biti upotrebljena s obzirom na pogonske, klimatske i
ine zahtjeve te da li ona zadovoljava propise i standarde. Projekt uključuje i
analizu troškova izgradnje kao i nacrte s točnom dispozicijom opreme u
prostoru te sheme spajanja opreme i uklapanja u postojeću mrežu. Sve to je
zadatak projektanta, odnosno, projektnog ureda.
Projektiranje se tijekom godina nije puno promijenilo tako da se taj
proces obavlja po nekim ustaljenim koracima upotrebom osobnog iskustva i
vlastitog znanja projektanta te uvidom u neke prošle uspjele projekte.
Razvojem informatičke tehnologije i računala, pogotovo u zadnje vrijeme,
postalo je vrlo jednostavno i lagano rješavanje složenih matematičkih
problema, obavljanje istih ili podjednakih problema ili formi, distribucija i
čuvanje različitih vrsta podataka i kartografije i to u obliku koji je dostupan
svima i koji omogućuje vrlo lak pristup, pregledavanje, korištenje i izmjenu
postojećih zapisa. Logičan slijed stvari je i pokušaj uključivanja računala u
proces projektiranja čime bi se taj posao u nekim svojim djelovima znatno
olakšao, ubrzao, spriječile moguće pogreške zbog ljudskog faktora te
upotrijebile sve prednosti računalne podrške od jednostavne distribucije i
pretraživanja podataka (internet, intranet), lake komunikacije i izmjena
podataka s ostalim komunalnim službama, arhiviranje podataka...
Ovaj diplomski rad pokušat će proniknuti u sam proces projektiranja i
to počevši od samog projekta i njegovih dijelova. Pokušat će utvrditi kako u
sam proces projektiranja srednjenaponskih mreža uključiti računalo te u vezi
s time, na konkretnom primjeru, pokazati kako bi se neki dijelovi projekta
ubrzali upotrebom računala te time dali prijedlog ili ideju za razvoj budućih
aplikacija koje će znatno olakšati proces projektiranja srednjenaponskih
razdjelnih mreža.
Primjena GIS-a pri projektiranju srednjenaponskih razdjelnih mreža
5
1. Projekt
1.1 Uvod
Projekt je pismeni rad kojim se određuju svi potrebni podaci za
izvedbu i održavanje. Cilj i zadatak projekta je:
• tehnički - izvedba,
- održavanje,
• ekonomski - troškovi izgradnje,
• organizacijski - nabava materijala,
- radna snaga,
- rokovi izgradnje,
• administrativni - energetska suglasnost,
- suglasnost ureda za urbanizam,
- građevinska i lokacijska dozvola,
- suglasnosti ostalih poduzeća i ustanova
čije se instalacije protežu područjem na
kojem se planira izgradnja.
Projekt može biti:
• idejni – osnova mu je da dade neki prijedlog za izgradnju koji se
kasnije može prihvatiti ili odbaciti,
• investicijski - osnova mu je da izrazi troškove potrebne za
izgradnju,
• glavni – projekt koji sadrži sve podatke i proračune vezane za
izgradnju,
• izvedbeni – ili građevinski, a služi kao skup nacrta, propisa i mjera
potrebnih za izgradnju dotičnog objekta.
Primjena GIS-a pri projektiranju srednjenaponskih razdjelnih mreža
6
1.2 Osnovni dijelovi projekta
Svaki projekt se sastoji od nekoliko odvojenih dijelova, Neki
karakteristični dijelovi svakog projekta su:
• tekstualni dio projekta:
1. uvod – to je početni dio projekta u kojem se navode podaci o
investitoru, projektnom uredu, projektantu, koordinatoru projekta
itd.
2. dokumentacija – tu se prilažu dokumenti i isprave vezane uz
postavljanje projektanta i koordinatora projekta, razne izjave,
kontrole kvalitete i ostalo. Neki od uobičajenih dokumenata koji se
nalaze u ovom dijelu projekta su:- registracija dotičnog projektnog ureda,
- rješenje o postavljanju koordinatora projekta,
- rješenje o postavljanju projektanta,
- uvjerenje projektanta o položenom stručnom ispitu,
- izjava o primjenjenim mjerama zaštite na radu,
- izjava o primjenjenim mjerama zaštite od požara,
- program kontrole i osiguranja kvalitete,
- projektni zadatak.
Projektni zadatak zadaje se od naručitelja projekta ( npr. HEP).
Projektni zadatak je važan dio jer u sebi sadrži ključne podatke o projektu.
To su:
- zadatak projekta – što je sve potrebno napraviti u okviru projekta i na
kojoj lokaciji,
- koju opremu uključuje projekt,
- prilog – u kojem se nalaze:
- katastarski plan područja na kojem se izvode radovi,
- skica mreže – početno i konačno stanje,
- jednopolne sheme – početno i konačno stanje.
Primjena GIS-a pri projektiranju srednjenaponskih razdjelnih mreža
7
3. suglasnosti – izdaju ih ustanove i poduzeća čije se instalacije
nalaze na poodručju (ili prolaze područjem) koje je obuhvaćeno
projektom. Lokacijske dozvole izdaje gradski ured za graditeljstvo,
komunalne i stambene poslove, promet i veze. U njoj se navodi
koje suglasnosti je potrebno ishoditi prije izvođenja projekta.
Suglasnosti izdaju gore navedene ustanove, a njima se eksplicite
navodi kako je potrebno izvesti križanje ili paralelno vođenje s
trasama ostalih instalacija te izvođenje građevina s obzirom na
zaštitu okoliša i ostalo. Neke od uobičajenih suglasnosti su:
- sanitarno – tehnički i higijenski uvjeti,
- vodoprivredni uvjeti,
- suglasnost HT-a,
- posebni uvjeti poduzeća za plin,
- suglasnost HEP-a,
- suglasnost poduzeća zaduženog za ceste i dr.
4. tehnički opis – njime se opisuje djelovanje električne mreže ili
instalacije i riječima ukazuje na pojedine osobitosti. Naročita pažnja
se poklanja opisu onih dijelova instalacije čije djelovanje nije
moguće potpuno prikazati u nacrtima. Tu se nalaze još neki
podaci, kao na primjer podaci o kabelima (zadani projektnim
zadatkom), trase kabela koje se trebaju naći u prilogu na nacrtu
trase, opisi kabelskog rova te način polaganja istih, spajanje kabela
na postojeću mrežu odnosno trafostanicu, dimenzioniranje i
ispitivanje kabela i trafostanice. Ukoliko je na postojećoj mreži radi
poboljšanja energetskih prilika ili dotrajalosti potrebno izvršiti
rekontrukciju dijela mreže to je potrebno ovdje opisati te priložiti
nacrte u kojima je točno označen dio mreže koji se rekonstruira.
Primjena GIS-a pri projektiranju srednjenaponskih razdjelnih mreža
8
5. proračun – uobičajeni dijelovi proračuna su:
- određivanje snage potrošnje,
- određivanje vršnog opterećenja pojedinih dijelova mreže,
- određivanje tipa presjeka vodova (ako nije zadan),
- proračun otpora uzemljenja, izbor tipa i presjeka voda
potrebnog za zaštitu od previsokog dodirnog napona i
prenapona,
- proračun graničnog raspona dalekovoda,
- dimenzioniranje izolacije zračnog voda,
- proračun pada napona,
- kontrola štićenja srednjenaponskog voda,
- kontrola toplinskog naprezanja voda ...
6. rješenja o primjeni mjera zaštite na radu – ovim dijelom projekta
su točno utvrđena pravila koja je potrebno poštovati u radu da bi se
izbjegle ikakove nesreće pri izvedbi. Za svaki dio izvođenja radova
točno su navedeni postupci i koraci koji se moraju poštovati radi
sigurnosti radnika i opreme.
7. specifikacija opreme, materijala i radova – detaljan popis svih
materijala (osim alata) koji su potrebni da se projektirana instalacija
ostvari. Svaki materijal u specifikaciji mora biti potpuno opisan, da
se bez daljnjih podataka može obaviti narudžba materijala.
Određeni materijal navodi se u specifikaciji materijala u samo
jednoj stavci, bez obzira na koliko se mjesta i u koje svrhe
primjenjuje u električnoj instalaciji. Ovo je dakle svojevrstan
ekonomski dio projekta. Zbrojivši cijenu opreme i radova potrebnih
za ostvarenje projekta dobiva se ukupna cijena investicije koja je
vrlo važna u izboru izvođača radova.
Primjena GIS-a pri projektiranju srednjenaponskih razdjelnih mreža
9
• nacrti – na kraju projekta nalaze se nacrti koji izvođaču i korisniku mreže
omogućuju izvođenje i održavanje mreže. Neki od tipičnih nacrta su:
- trase kabela i vodova,
- izvedbeni nacrt građevinskih radova,
- shema polaganja kablova,
- shema uklapanja u postojeću mrežu,
- postojeće stanje mreže,
- konačno stanje mreže,
- jednopolna shema stanice u koju se uklapa vod ili kabel,
- razni nacrti o načinu križanja ili paralenog vođenja trase
kabela s ostalim instalacijama ( plin, vodovod, telefon
kanalizacija ...).
Primjena GIS-a pri projektiranju srednjenaponskih razdjelnih mreža
10
2. Uključivanje računala u proces programiranja
Današnjim načinom projektiranja projektantu je ostavljeno da sve
dokumente, nacrte te sve ostale potrebne papire sakuplja sam, sam izvodi
trase kabela i vodova prema priloženim nacrtima te iz dobivenih
geometrijskih odnosa izračunava potrebne parametre za proračun. Ovakovim
načinom, inače rutinirani zadaci, koji se iz projekta u projekt ponavljaju i
sastavni su dio svakog ili većine projekata zbog ručne obrade ne mogu biti
ubrzani zbog sporosti čovjeka, a time su i podložni greškama zbog nepažnje
ili krivog unošenja podataka pri računanju. Da bi se to izbjeglo, neke djelove
projekta koji se ponavljaju i po nekoj ustaljenoj formi javljaju u gotovo svim
projektima moguće je izvesti na računalu. U računalo bi se unesli potrebni
podaci, kao što su podaci o opremi ugrađenoj u mrežu kao i neki podaci oko
pogonskih energetskih prilika, a računalo bi , iz poznatih geometrijskih
odnosa koje bi očitavalo sa digitaliziranog nacrta područja na kojem se vrši
zahvat, izračunavalo potrebne parametre za proračun. Sam proračun također
teče po nekim ustaljenim koracima i moguće ga je točno matematički
definirati što je vrlo pogodno za računalo, a vrijednosti za proračun dobivale
bi se iz prije navedenih geo. odnosa i poznatih podataka o opremi.
Dakle da bismo ustvrdili kako uključiti računalo u ciklus nastajanja
nekog projekta, a u svrhu ubrzanja istog, treba razmotriti svaki pojedini dio
projekta i ustvrditi da li je u njega moguće uključiti računalo i kako.
Naravno da u ovo nećemo moći uključiti dokumentaciju koja čini dobar
dio jednog projekta kao što su razne izjave, potvrde, suglasnosti itd.
Projektni zadatak nam je osnova daljnjeg nastojanja upotrebe
računala u projektiranju jer iz njega dobivamo bitne podatke o mreži, opremi
uključenoj u projekt te priloge (skica mreže, nacrti i sheme). Važna karika u
lancu projekta predstavljat će digitalizirani oblik mape područja za koji se
mreža projektira. To je osnova da bi se na jednostavan i brz način došlo do
nekih geometrijskih odnosa potrebnih u proračunu (raspon između stupova,
duljina trase kabela idr.), a koji se inače ručno čitaju iz mapa ili se izlazi na
Primjena GIS-a pri projektiranju srednjenaponskih razdjelnih mreža
11
teren radi mjerenja. Osim toga u digitaliziranoj mapi dobivaju se ucrtane sve
ostale instalacije koje se nalaze na tom području (plin, vodovod, telefon,
ostale energetske instalacije ...) tako da je trasu novog kabela (ili voda)
relativno lako moguće optimizirati bez izlaska na teren i s vrlo velikom
točnošću.
Ucrtavši trasu kabela, voda, mreže i ostalih dijelova u mapu riješen je
prvi dio problema. Da bi računalo došlo do potrebnih podataka o svakom
dijelu mreže (za kojeg su potrebni podaci za proračun) potrebno je imati i
odgovarajuće baze podataka o opremi ugrađenoj u mrežu. Ti podaci se
dobivaju u katalozima proizvođača ili iz tablica priručnika. Također je
potrebno imati i podatke o energetskim prilikama u mreži i o projektiranim
snagama novih potrošača.
Konačni dio, zbog čega nam je ovo sve i potrebno, je proračun koji
nam govori da li je mreža dobro isprojektirana odnosno da li zadovoljava za
normalne i incidentne uvjete rada te s obzirom na trajnost i zaštitu od
kvarova.
Proračun uključuje podatke dobivene iz digitalizirane mape mreže te iz
baza podataka iz kojih se izvlače potrebni podaci o ugrađenoj opremi i stanju
u mreži te ih uvrštava u unaprijed definirane matematičke izraze i iz njih
izvodi potrebne vrijednosti na osnovu kojih se može zaključiti na valjanost ili
nevaljanost projektirane mreže.
Dakle glavni dio projekta u koji ćemo moći uključiti računalo je dio s
proračunima čime će oni postati puno jednostavniji, točniji, funkcionalniji te
manje podložni ljudskim pogreškama. Zbog toga treba prvo pogledati kakve
sve proračune sadrži jedan projekt srednjenaponske elektroenergetske
razdjelne mreže što je prikazano u slijedećem poglavlju.
Primjena GIS-a pri projektiranju srednjenaponskih razdjelnih mreža
12
3. Proračuni
Jedan od glavnih dijelova projekta su proračuni kojim se utvrđuje da li
projektirana oprema zadovoljava uvjete propisane standardima. Proračuni se
vrše posebno za nadzemni vod, kabelski vod te trafostanicu.
3.1 Nadzemni vod
Svako distribucijsko područje ili elektroprivreda u cjelini ima nekoliko
standardnih presjeka vodiča koji se upotrebljavaju na srednjenaponskim
zračnim vodovima. Iz nazivnog opterećenja dotičnog voda potrebno je ispitati
da li je najveća dopuštena trajna struja tog vodiča veća od najveće struje
opterećenja u normalnom pogonu. Ako nije, onda treba pristupiti izboru
vodiča većeg presjeka ili u nekim slučajevima vodu s dvostrukim vodičem po
fazi. Važno je napomenuti da, što se opterećenja tiče, treba uzeti u obzir i
povećanje opterećenja s rastom konzuma.
3.1.1 Proračun graničnog raspona dalekovoda
Da bi se odredio granični raspon dalekovoda prvo je potrebno odrediti
neke osnovne ulazne podatke kao što su:
1. klimatski podaci:
- tlak vjetra (N/mm2),
- temperatura zraka – min. i max. (°C),
- temperatura pojave dodatnog tereta (°C),
- faktor dodatnog tereta,
2. montažni podaci:
- naprezanje vodiča – za svaku vrstu vodiča koji se nalazi na
stupu (N/mm2),
- karakteristike izolacije – tip, duljina (m), težina (N),
Primjena GIS-a pri projektiranju srednjenaponskih razdjelnih mreža
13
3. podaci za statičko određenje stupa i temelja:
- naziv stupa, funkcija u trasi, vjetrovni raspon, kut loma
trase, gravitacijski raspon.
Granični raspon je raspon s kojim se uz odabrano maksimalno radno
naprezanje užeta iskorištava određeni minimalni granični stupanj sigurnosti i
iznimno naprezanje užeta u ovjesištu.
Prvo se izračuna horizontalno naprezanje kod graničnog raspona
izrazom:
γσεσεσε
σ ⋅⋅−
+
−+
= 1
211
2 22 (3.1)
gdje su:
- ε - relativni modul elastičnosti, ε = E / Si , E = modul
elastičnosti užeta (N/mm2), Si = iznimno dozvoljeno
naprezanje (N/mm2),
- σ1 – relativno maksimalno radno naprezanje, σ1 = s1 / Si ,
s1 = horizontalno naprezanje uz normalni dodatni teret,
- γ - relativno povećanje tereta, γ = g2 / g1, g2 = reducirano
opterećenje užeta s iznimnim dodatnim teretom (g0 + gi), g1= reducirano opterećenje užeta s normalnim dodatnim
teretom (g0 + gn).
Izračunavši horizontalno naprezanje kod graničnog raspona dolazimo
do relativnog graničnog raspona izrazom:
22
12σ
σα ArCh⋅⋅= . (3.2)
Apsolutna vrijednost graničnog raspona je:
Φ⋅=αga Φ - granični provjes = Si / g2.
Primjena GIS-a pri projektiranju srednjenaponskih razdjelnih mreža
14
3.1.2 Dimenzioniranje izolacije
Dimenzioniranje izolacije i ovjesne opreme vrši se prema “Pravilniku o
tehničkim normativima za izgradnju nadzemnih elektroenergetskih vodova
nazivnog napona od 1kV do 400 kV”, članak 39-60.
• električko dimenzioniranje:
Iz članka 45. slijede propisane veličine izolatora kao na primjer:
Stupanj izolacije Jednominutni podnosivi
napon, 50 Hz
Podnosivi udarni napon
standardnog vala
Si 24 50 kV 125 kV
Nadalje se uzimaju parametri odabranih izolatora te uspoređuju s onim
propisanim. Ako vrijednosti zadovoljavaju izolatori su ispravno izabrani.
• mehaničko dimenzioniranje:
Iz tehničkih podataka o izolatoru slijede najveća dopuštena
opterećenja izolatora kao na primjer:
Tip izolatora Prijelomno opterećenje
(kN)
Dopušteno opterećenje
(čl. 39 i 44) (kN)
R 12.5 ET 125N 12,5 5,0
M 50/7 “Pf-Pf” 40 13,3
Uspoređujući izračunata maksimalna opterećenja vodova na izolator s
onima iz tablice za dotični izolator može se zaključiti da li će izolator izdržati
naprezanja i opterećenja kojima je izložen.
Primjena GIS-a pri projektiranju srednjenaponskih razdjelnih mreža
15
To se također ispituje i za ovjesnu opremu kao što je na primjer:
Element Prijelomno opterećenje
(kN)
Dopušteno opterećenje
(čl. 57,58 i 59) (kN)
vijak M20 80 40
“U” stremen 80 32
Mehaničko dimenzioniranje je potrebno provesti za sve elemente u
izolatorskom lancu, odnosno potpornom ovješenju, a dopuštena opterećenja
se određuju prema najkritičnijem elementu ovjesne opreme i izolacije.
3.1.3 Kontrola sigurnosnih razmaka
Prema kriteriju očuvanja sigurnosnih razmaka, čl. 28-34 “Pravilnika”
vrši se proračun maksimalnih raspona uz zadane parametre voda i
primijenjeni raspored vodiča.
Udaljenost između dijelova pod naponom međusobno i od uzemljenih
dijelova, odnosno dijelova stupova mora biti veća ili jednaka sigurnosnom
razmaku.
Smatra se da je gornjem zahtjevu u pogledu udaljenosti između
vodiča u sredini raspona udovoljeno ako udaljenost iznosi:
isr SlfkD ++⋅= (3.3)
gdje je:
- Si – sigurnosni razmak za dotični naponski nivo,
- l – duljina izolatorskog lanca,
- f – provjes vodiča kod 40 °C,
- k – koeficijent koji se dobije prema k = 4 + α/25 (tgα =
p*d*kv), ali najmanje k = 6.
Primjena GIS-a pri projektiranju srednjenaponskih razdjelnih mreža
16
3.1.4 Dimenzioniranje uzemljenja
Dimenzioniranje uzemljenja se provodi prema članku 72 – 95
“pravilnika o tehničkim normativima za izgradnju nadzemnih
elektroenergetskih vodova napona od 1 kV do 400 kV”, Sl. list 65/88, prema
“Pravilniku o tehničkim normativima za elektroenergetska postrojenja
nazivnog napona iznad 1000 V”, Sl. list br. 4/74 i “Pravilniku o tehničkim
normativima za zaštitu niskonaponskih mreža i pripadajućih trafostanica”, Sl.
list br. 13/78.
Otpor uzemljenja ograničen je samo u slučaju da se radi o mreži koja
radi s izoliranim zvjezdištem te kod koje nije osigurano automatsko
isključenje mjesta kvara.
U tom je slučaju otpor uzemljenja ograničen na vrijednost:
CIR 125≤ , gdje je
IC - kapacitivna struja zemljospoja.
Kod ovakovih mreža važeći tehnički propisi zahtjevaju izvedbu
uzemljivača stupova koji se sastoji od 1 ili 2 prstena oko temelja stupa na
dubini od min 0,5 m. Udaljenost od stupa treba biti takova da se dobije dobro
oblikovanje potencijala.
Pri tome je bitno napomenuti da se ne postavljaju zahtjevi na veličinu
otpora uzemljenja. Zbog toga je izvršena serija proračuna tipičnih
uzemljivača stupova koji dolaze za primjenu. Kao osnovno riješenje
prihvaćen je uzemljivač P prikazan skicom a), dok je za stup s linijskim
rastavljačem primjenjena kontura uzemljivača 2P, skica b).
Primjena GIS-a pri projektiranju srednjenaponskih razdjelnih mreža
17
Skica a
Skica b
Otpor rasprostiranja za takove uzemljivače za tlo specifičnog otpora tla
ρ = 100 Ωm je:
P: R = 15 Ω
2P: R = 14 Ω
Uvažavajući liberalni stav važeće tehničke regulative može se
prihvatiti kao racionalno rješenje predloženi tip uzemljivača. To znači da se
oko stupova, za izolirano i uzemljeno zvjezdište može položiti predloženi tip
uzemljivača oko temelja stupa na dubinu 0,5 – 0,7 m. Važno je uočiti da se
Primjena GIS-a pri projektiranju srednjenaponskih razdjelnih mreža
18
dodavanjem unutarnjeg prstena ne postiže značajnije smanjivanje otpora
uzemljenja stupova već samo povoljnije oblikovanje potencijala.
Za mrežu s izoliranim zvjezdištem mora biti zadovoljen jedan od uvjeta
iz “Pravilnika” čl. 76, uporaba izolatora s punom jezgrom ili osigurana
zemljospojna zaštita u trafostanici.
- zaštita od atmosferskih pražnjenja:
Što se tiče zaštite nadzemnih vodova od udara groma, može se
konstatirati da se važeći tehnički propisi osvrću samo na vodove opremljene
zaštitnim užetom. Osnovna relacija koja definira utjecaj uzemljivača u zaštiti
takovih vodova od povratnog preskoka na izolatorima je:
gr
iuz I
UR ≤ , gdje je
Ruz – otpor uzemljivača stupova,
Ui – podnosivi udarni napon izolacije,
Igr – amplituda struje groma.
Međutim kod vodova bez zaštitnog užeta taj izraz nije primjenjiv. Kod
ovakvog voda udari groma završavaju na faznim vodičima i tada dolazi do
pojave prenapona
02Z
IU gr ⋅= , gdje je
U – prenapon na fazama vodiča,
Z0 – valna impedancija vodiča (Z0 ≈ 450 Ω)
Prema navedenom izrazu definira se kritična struja groma koja će
uzrokovati preskok na izolaciji nadzemnog voda, a računa se kao:
Primjena GIS-a pri projektiranju srednjenaponskih razdjelnih mreža
19
0
2ZUI i
kr⋅= ,gdje je
Ui – podnosivi udarni napon izolacije.
Prema tome može se konstatirati da će svi gromovi u slučaju udara u
fazni vodič čija amplituda prelazi iznos Ikr = 0,55 kA (uz Ui = 125 kV) izazvati
preskok na izolaciji. Drugim riječima kod srednjenaponskih vodova (npr. 20
kV) na betonskim stupovima ne mogu se spriječiti preskoci na izolaciji
prilikom direktnih udara groma u vod. Veličina otpora uzemljenja tu nema baš
nikakvu ulogu.
3.1.5 Proračun pada napona
• analiza potrošnje:
Procjena vršnog opterećenja pojedinog izvoda i konzuma općenito vrši
se prema standardu potrošnje Hrvetske Elektroprivrede. Može se odabrati
normativ potrošnje npr. SB2. Ova pretpostavka ocjenjuje elektrificiranost
domaćinstava sadašnjeg standarda, a može se bez većih odstupanja
primijeniti i za doglednu budućnost promatranog tipa naselja.
Na osnovu vršnog opterećenja za svaki izvod vrši se proračun pada
napona i određuju elementi u trafostanici.
• metode proračuna:
Kontrola pada napona se izvodi uz pretpostavku simetrično
opterećenog trofaznog vodate se uz zanemarenje kapaciteta i induktiviteta
korištenjem metode momenata opterećenja postiže zadovoljavajuća točnost.
Uz opisana pojednostavljenja pad napona računa se prema slijedećoj
relaciji:
Primjena GIS-a pri projektiranju srednjenaponskih razdjelnih mreža
20
KU
dPU ij
jjni
i
⋅⋅
=∆∑∑=
−=
22
12 ,
',
, (3.4)
',
,'
,ji
njiij s
sdd ⋅=−1
nsK
⋅=
3701
gdje je:
- Pi – potražnja u čvorištu i (kW),
- U – pogonski napon (kV),
- di,j – duljina voda između čvorišta i i j (m),
- d’i,j – nadomjesna duljina (m),
- sn – tipski presjek voda (mm2),
- si,j – stvarni presjek voda (mm2),
- s’i,j – nadomjesni presjek voda (mm2),
- s’i,j = si,j za Al vodiče,
- s’i,j = si,j * 57/37 za Cu vodiče.
No često se proračun pada napona vrši jednostavnijom relacijom koja
također daje zadovoljavajuće rezultate:
Slika 3.1: Primjer zračnog voda za proračun pada napona
Primjena GIS-a pri projektiranju srednjenaponskih razdjelnih mreža
21
(%))(% 221
10 UtgxrlPkku
⋅⋅+⋅⋅⋅⋅=∆ ϕ (3.5)
)( 12
1
10
10
2 −+
−+=
nll
nllk
gdje je:
- P – opterećenje (kW),
- l – duljina voda (km),
- r, x – jedinične konstante voda (Ω/km),
- tgϕ - dobiven iz cosϕ snage,
- k1 – faktor ovisan o broju faza:
- 1 – faza → k1 = 2
- 2 – faze → k1 = 1.5
- 3 – faze → k1 = 1
- k2 – faktor težišta opterećenja na vodu ( prema gornjoj
formuli) gdje je:
- l0 – udaljenost od TS do prvog odvojka na
vodu
- n – ukupan broj odvojaka
- l1 – prosječna udaljenost između odvojaka.
Proračuni za pad napona se osnivaju na pretpostavci da su svi
priključci trofazni te da je ukupno opterećenje simetrično.
3.2 Kabelski vod
3.2.1 Izbor i termička kontrola kabela
Za srednjenaponsku kabelsku mrežu obično se odabire jedan
standardizirani presjek kabela kojeg propisuje svako distribucijsko područje.
Time je u stvari sam presjek kabela izabran te je nadalje potrebno utvrditi da
Primjena GIS-a pri projektiranju srednjenaponskih razdjelnih mreža
22
li on zadovoljava što se tiče normalnog pogona kao i u stanju kvara na
kabelu.
Ukoliko je opterećenje kabela veće od nazivne struje kabela tada se
može ili izabrati kabel većeg (nestandardnog) presjeka ili u isti rov položiti još
jedan (ili više, ovisno o opterećenju) kabel (ili kabelski snop). Pri tome se
mora uzeti u smanjenje dopuštenog opterećenja kabela zbog faktora utjecaja
jednog kabela na drugi, njihove međusobne udaljenosti i položaja i dr.
Dopušteno opterećenje kabela računa se prema relaciji:
ndop ICCCCI ⋅⋅⋅⋅= 4321 (3.6)
gdje su:
C1 - smanjenje maksimalnog opterećenja kabela zbog ovisnosti o
temperaturi tla,
C2 – smanjenje maksimalnog opterećenja kabela zbog ovisnosti o
toplinskom otporu tla,
C3 - smanjenje maksimalnog opterećenja kabela zbog ovisnosti o
broju i razmaku kabela u zemlji,
C4 - smanjenje maksimalnog opterećenja kabela zbog ovisnosti o
zaštitnom pokrovu kabela,
Maksimalna struja opterećenja u normalnom pogonu jednaka je:
n
optopt
U
PI
⋅=
3max,
max, (3.7)
Maksimalna struja opterećenja ne smije biti veća od dopuštene trajne
struje opterećenja, odnosno:
Iopt,max < Idop
Primjena GIS-a pri projektiranju srednjenaponskih razdjelnih mreža
23
3.2.2 Kontrola štićenja srednjenaponskog kabela
Proračun kratkog spoja:
Za termičko dimenzioniranje srednjenaponskog kabela i kontrolu
prorade zaštite potrebno je odrediti efektivnu vrijednost struje kratkog spoja
na mjestu nastanka kratkog spoja. Dozvoljena struja kratkog spoja određena
je s:
- najvećom dopuštenom temperaturom kabela,
- temperaturom kabela prije nastanka kratkog spoja,
- presjekom kabela,
- vremenom trajanja kratkog spoja.
Kontrolni proračun se obično vrši za najnepovoljniji slučaj uklapanja
nove trafostanice u srednjenaponsku mrežu. Iz podataka u studijima o
proračunima struja kratkog spoja u prijenosnoj mreži rađenim od strane
Instituta za elektroprivredu dobivena je struja kratkog spoja na
srednjenaponskim sabirnicama ISN,ks.
Nakon toga računa se reaktancija mreže svedene na srednji napon:
UIU
SUX
ksSNkm
⋅⋅⋅=⋅=
,"
,,3
1111 2
3
2
(3.8)
Za proračun kratkog spoja potrebno je uzeti sve kabele do kraja tog
strujnog kruga. Iz podataka o njihovoj duljini i otporima te reaktancijama
dobiva se ukupni otpor i reaktancija (Xk i Xm) od uklopnice do nove
trafostanice.
Sada je ukupna impedancija srednjenaponske mreže do mjesta
kratkog spoja (kraj voda):
)(2kmkuk XXRZ ++= . (3.9)
Primjena GIS-a pri projektiranju srednjenaponskih razdjelnih mreža
24
Početna snaga i struja tropolnog kratkog spoja na kraju
srednjenaponskog kabela iznosi:
USI
ZUS
kk
ukk
⋅=
⋅=
3
1,1
"3"
3
2"3
(3.10)
Trajna struja kratkog spoja određuje se faktorom µ koji ovisi o omjeru
maksimalne nazivne struje kabela i struje kratkog spoja te o najkraćem
vremenu djelovanja zaštite koje je određeno u trafostanici. Faktor µ se
očitava iz dijagrama sa slike 3.2.
Slika 3.2: Ovisnost veličine µµµµ o omjeru struje kratkog spoja i nazivnestruje za različita najkraća vremena od nastanka kratkog spoja do
odvajanja kontakata
Sada je trajna struja kratkog spoja:"k3k IμI ⋅= (3.11)
Iz omjera k
k
II 3=σ , vremena trajanja kratkog spoja t, te omjera R/X iz
dijagrama se dobivaju faktori m i n.
Primjena GIS-a pri projektiranju srednjenaponskih razdjelnih mreža
25
Slika 3.3: Veličine n i m u ovisnosti o trajanju kratkog spoja i veličine k,odnosno σσσσ prema njemačkim propisima VDE 0103 1.61
Efektivna vrijednost struje kratkog spoja je:
mnII ksekef +⋅= ", 31 (3.12)
Da bi kratkospojna zaštita ispravno djelovala mora biti zadovoljen
uvijet:"3, kkpod II <
Kontrola toplinskog naprezanja za slučaj tropolnog kratkog spoja:
Iz kataloga proizvođača dotičnog kabela dobiva se dozvoljena
vrijednost struje kratkog spoja u kabelu Idoz,1sec koja vrijedi uz pretpostavke:
- radna teperatura kabela (°C),
- temperatura kratkog spoja (°C),
- trajanje kratkog spoja 1 sec.
koje su dane u tablici za svaki kabel. Ako se uvijeti kratkog spoja razlikuju od
ovih tada je to potrebno uzeti u obzir.
Kontrola toplinskog naprezanja vrši se za slučaj kratkog spoja na
početku kabela. Dozvoljena struja kroz kabel je:
Primjena GIS-a pri projektiranju srednjenaponskih razdjelnih mreža
26
t
II sekdoz
doz1,= (3.13)
Kabel se neće pregrijati ako je efdoz II > .
Ukoliko je u stanici zaštita s vremenskim članom tada trajanje kvara
može trajati i dulje od t sekundi. To je potrebno uzeti u obzir tako da se uz
nove faktore n i m dobiva nova struja Ief,t , a dozvoljena struja je
zaštite
dozdoz
t
II sec,1= . I sada mora biti Idoz > Ief,t .
3.2.3 Pad napona na kabelu
Kabel također mora biti odabran tako da na napojnoj točki napajanja
niskonaponske mreže napon bude unutar propisanih granica. Da bi se
odredio pad napona od uklopnice do niskonaponske trafostanice potrebno je
zbrojiti sve padove napona po kabelima od uklopnice do niskonaponske
trafostanice. Kontrola pada napona vrši se uz pretpostavku simetričnog
opterećenja trofaznog kabela te računajući samo uzdužnu komponentu. Uz
opisana pojednostavljenja te izuzimajući kapacitet i induktivitet kabela pad
napona na trofaznom kabelu metodom momenata je:
KU
dPU ij
jjni
i
⋅⋅
=∆∑∑=
−=
22
12 ,
',
, (3.14)
',
,'
,ji
njiij s
sdd ⋅=−1
nsK
⋅=
3701
gdje je:
- Pi – potražnja u čvorištu i (kW),
- U – pogonski napon (kV),
- di,j – duljina kabela između čvorišta i i j (m),
- d’i,j – nadomjesna duljina (m),
- sn – tipski presjek kabela (mm2),
Primjena GIS-a pri projektiranju srednjenaponskih razdjelnih mreža
27
- si,j – stvarni presjek kabela (mm2),
- s’i,j – nadomjesni presjek kabela (mm2),
- s’i,j = si,j za kabele s Al vodičima,
- s’i,j = si,j * 57/37 za kabele s Cu vodičima.
Također se i za kabelske vodove često proračun pada napona vrši
jednostavnijom relacijom koja također daje zadovoljavajuće rezultate:
Slika 3.4: Primjer kabelskog voda za proračun pada napona
(%))(% 221
10 UtgxrlPkku
⋅⋅+⋅⋅⋅⋅=∆ ϕ (3.15)
)( 12
1
10
10
2 −+
−+=
nll
nllk
gdje je:
- P – opterećenje (kW),
- l – duljina kabela (km),
- r, x – jedinične konstante kabela (Ω/km),
- tgϕ - dobiven iz cosϕ snage,
- k1 – faktor ovisan o broju faza:
- 1 – faza → k1 = 2,
- 2 – faze → k1 = 1.5,
- 3 – faze → k1 = 1,
Primjena GIS-a pri projektiranju srednjenaponskih razdjelnih mreža
28
- k2 – faktor težišta opterećenja na kabelu ( prema gornjoj
formuli) gdje je:
- l0 – udaljenost od TS do prvog odvojka na
vodu,
- n – ukupan broj odvojaka,
- l1 – prosječna udaljenost između odvojaka.
Proračuni za pad napona se osnivaju na pretpostavci da su svi
priključci trofazni te da je ukupno opterećenje simetrično.
3.3 Transformatorska stanica
3.3.1 Izbor tranformatora
Odabir transformatora vrši se prema pretpostavljenom opterećenju
konzuma u napojnoj točki. Iz učešća jednog domaćinstva u vršnom
opterećenju te broja tih domaćinstava dobiva se vršno opterećenje Pv. Iz
pretpostavljenog faktora snage cosϕ tada se određuje i prividna snaga
opterećenja Sn. Nazivna snaga transformatora mora biti veća od snage
opterećenja, a u obzir se mora uzeti i razvoj potrošnje konzuma.
optTRn
Vn
VV
SSPS
PnP
>⋅=
⋅=
,
cosϕ1
3.3.2 Kratki spoj
srednjenaponsko postrojenje:
Efektivna vrijednost izmjenične komponente udarne struje kratkog
spoja u postrojenjima HEP-a ograničena je u svakom distribucijskom
području na neku vrijednost "kI .
Udarna struja kratkog spoja uz faktor k koji slijedi iz omjera R/X je:
Primjena GIS-a pri projektiranju srednjenaponskih razdjelnih mreža
29
"2 ku IkI ⋅⋅= . (3.16)
Trajna struja kratkog spoja uz faktor µ je:"kk II ⋅= µ . (3.17)
Efektivna vrijednosti struje kratkog spoja je:
nmII ksekef +⋅= ",1 . (3.18)
niskonaponsko postrojenje:
Nadomjesni otpor mreže na niskonaponskoj strani je:22
, 1001,1
⋅⋅=
SN
NNSNNNm U
UUZ . (3.19)
Nadomjesni otpor transformatora se dobiva iz Sn i Uk:
n
NNkt S
UuZ2
100⋅= , gdje je uk napon kratkog spoja
transformatora.
Ukupni otpor je sada:
mt ZZZ += .
Snaga tropolnog kratkog spoja na NN sabirnicama (0,4 kV):
ZUP NN
NNk
2
,1,1 ⋅= . (3.20)
Udarna struja kratkog spoja uz faktor k koji slijedi iz omjera R/X:",, 2 NNkNNu IkI ⋅⋅= . (3.21)
Trajna struja kratkog spoja slijedi iz µ:2,, NNkNNk II ⋅= µ . (3.22)
Efektivna srednja vrijednost struje kratkog spoja :222
,1, nmII NNksekef +⋅= . (3.23)
Primjena GIS-a pri projektiranju srednjenaponskih razdjelnih mreža
30
3.3.3 Dimenzioniranje sabirnica
Nazivna struja transformatora na srednjenaponskoj strani je:
SN
nSNn U
SI⋅
=3, (3.24)
U najnepovoljnijem slučaju sabirnice su opterećene ukupnom strujom
svih transformatora priključenih preko srednjenaponskih razvoda. Obzirom
na prijenosnu moć kabela srednjenaponski razvodi moraju biti dimenzionirani
na struju koja odgovara nazivnoj struji kabela.
Nazivna struja na niskonaponskoj strani:
NN
nNNn U
SI⋅
=3, . (3.25)
Odabrani razvod dotičnog proizvođača (Končar, ABB,...) mora
zadovoljavati i biti testiran za veću struju od mazivne sekundarne.
termička kontrola niskonaponskih razvoda:
a) kontrola s obzirom na nazivnu struju
Budući da se za NN razvode obično koristi više žila potrebno je
izračunati ukupnu prijenosnu moć koja mora biti veća od nazivne sekundarne
struje.
b) kontrola s obzirom na struju KS
Iz podataka proizvođača dobiva se strujna opteretivost jednog kabela
za struju kratkog spoja trajanja 1 sek. Preračunavši to na ukupan broj
kablova dobivamo ukupnu struju kratkog spoja koju spojni vod meže podnijeti
kroz 1 sek i on mora biti veći od efektivne vrijedost struje kratkog spoja u
trajanju od 1 sek. ( Ief,1sek).
Primjena GIS-a pri projektiranju srednjenaponskih razdjelnih mreža
31
3.3.4 Uzemljenje trafostanice
Kod niskonaponskih transformatorskih stanica, niskonaponska strana
transformatora je uvijek uzemljena tako da se potrošači štite od previsokog
napona dodira TT sistemom.
Ukupni otpor združenog uzemljenja Rzdr trafostanice je:
k
d
z
dzdr Ir
UI
UR⋅
== (3.26)
,gdje je
Ud – dozvoljeni napon dodira,
r – redukcijski faktor pojnog voda,
Iz – struja koja teče kroz združeni otpor uzemljenja,
Ik – ukupna struja jednopolnog kratkog spoja koja je jednaka sumi
struje kroz otpor uzemljenja i ukupne kapacitivne struje zemljospoja
galvanski povezane mreže.
)( 22CRk III += , IC – radna komponenta struje jednopolnog
kratkog spoja.
Iz vremena isklapanja jedopolnog kratkog spoja proizlazi dozvoljeni
udarni napon Ud.
Nadalje se iz parametara
- specifični otpor tla,
- dubina ukopa uzemljivačke trake,
- širina trake,
te geometrije uzemljivača izračunava otpor združenog uzemljenja. On mora
biti manji od zahtijevanog, odnosno
zdruzmelj RR <. .
Primjena GIS-a pri projektiranju srednjenaponskih razdjelnih mreža
32
4. Primjer proračuna srednjenaponskog kabelskogvoda
U mreži prikazanoj na slici 4.1 potrebno je isprojektirati kabelski vod za
koji su poznati slijedeći podaci:
Slika 4.1: Srednjenaponski kabelski vodnaponski nivo 20 kV
tip kabela (standardizirani) 3 x XHE 49-A 1 x 150 mm2
duljina 0,938 km
otpor (r) 0,264 Ω/km
reaktancija (x) 0,113 Ω/km
nazivna struja 319 A
kratkotrajna struja preopterećenja (1s) 17,4 kA
3-polna struja KS na SN sabirnicama 7,43 kA
nazivno opterećenja kabela 4,6 MW
faktor snage kabela (cosϕ) 0,7
vrijeme djelovanja zaštite u TS 0,2 s
prosječna temperatura tla 15 °C
toplinski optor tla 150 °C*cm/W
pokrov kabela u rovu cigla
Primjena GIS-a pri projektiranju srednjenaponskih razdjelnih mreža
33
4.1. Izbor i termička kontrola kabela
Potrebno je utvrditi da li kabel zadovoljava strujna naprezanja u
normalnom pogonu. Za to je potrebno utvrditi trajnu dopuštenu struju kabela i
usporediti je s najvećom strujom opterećenja u normalnom pogonu.
Idop = C1 * C2 * C3 * C4 * Ingdje su:
C1 - smanjenje maksimalnog opterećenja kabela zbog ovisnosti o
temperaturi tla,
C2 – smanjenje maksimalnog opterećenja kabela zbog ovisnosti o
toplinskom otporu tla,
C3 - smanjenje maksimalnog opterećenja kabela zbog ovisnosti o
broju i razmaku kabela u zemlji,
C4 - smanjenje maksimalnog opterećenja kabela zbog ovisnosti o
zaštitnom pokrovu kabela,
Maksimalna struja opterećenja u normalnom pogonu jednaka je:
AU
PI
n
optopt 79132
3,max,
max, =⋅
=
Budući da je zadovoljen uvijet
Idop = 282 A > Iopt,max = 132,79 A.
4.2. Kontrola štićenja kabela
a) proračun struja kratkog spoja
Za termičko dimenzioniranje SN kabelskog voda i kontrolu prorade
zaštite potrebno je odrediti efektivnu vrijednost struje KS na mjestu nastanka
KS.
Dozvoljena struja KS određena je s :
- najvećom dopuštenom temperaturom voda
- temperaturom voda prije nastanka KS
- presjekom voda
Primjena GIS-a pri projektiranju srednjenaponskih razdjelnih mreža
34
- vremenom trajanja KS
- dozvoljenom strujom KS vrijednosti 17,4 kA u vremenu
trajanja KS od 1 s za kabel XHE 49-A, 3x (1x150 mm2)
- maksimalnom dopuštenom strujom opterećenja u iznosu
od 319 A uz najveću dopuštenu temperaturu kabelskog
voda tipa XHE 49-A, 3x (1x150 mm2).
Kontrolni proračun izvršit ćemo za najnepovoljniji slučaj uklapanja
nove transformatorske stanice u SN mrežu.
Prema podacima iz studija o pračunu struja KS u mreži 110 kV
rađenim od strane Instituta za elektroprivredu, struja KS na 20 kV
sabirnicama iznosi
Ik3 = 7,43 kA.
Reaktancija mreže svedene na 20 kV iznosi:
Ω=⋅⋅
⋅=⋅= 7101204373
201111 2
3
2
,,
,,"k
m SUX .
Ukupna impedancija mreže 20 kV do mjesta kratkog spoja (kraj voda).
Ω=++= 833122 ,)(( kmkuk xxrZ
Početna snaga i struja tropolnog KS na kraju 20 kV voda iznosi:
MVAZ
USuk
k 0724011 2
3 ,," =⋅= => kAI k 93063 ," =
Trajna struja KS uz faktor µ = 0.5 iznosi:
kAII kk 46533 ," =⋅= µ
Iz omjera Ik3” / Ik = 2 i vremena KS t = 0,2s te uz k = f(R/X) = 1 iz dijagrama
dobivamo m = 0 i n = 0,86.
Efektivna vrijednost struje kratkog spoja je:
kAnmII kef 43631 ,"sec, =+⋅=
U SN trafostanici je kratkospojna zaštita podešena na 1,5 kA uz t = 0,2 s, pa
slijedi:
Primjena GIS-a pri projektiranju srednjenaponskih razdjelnih mreža
35
Ik3” = 6,930 kA > Ipod = 1,5 => zaštita će djelovati.
b) kontrola toplinskog naprezanja za slučaj 3-polnog KS
Prema katalogu proizvođača kabela “Elka” Zagreb, dozvoljena
vrijednost struje kratkog spoja u predmetnom 20 kV kabelu iznosi Idoz,1sec =
17,4 kA. Navedena struja vrijedi uz slijedeće pretpostavke:
- radna temperatura kabela 90 °C
- temperatura kratkog spoja 250 °C
- trajanje kratkog spoja 1 s.
Kontrola toplinskog naprezanja obavit će se za slučaj kratkog spoja na
početku kabela. Najveća struja tropolnog kratkog spoja mreže napajane iz
SN trafostanice iznosi 7,43 kA.
Računamo za slijedeći slučaj:
- vrijeme prorade releja t = 0,2 sec,
- ekvivalentna struja 3pks za t=0,2 s; Ief = 7,43 kA
kAt
II doz
kabdoz 9138204171 ,,,sec,
, ===
Vidimo da je Idozv,kab = 38,91 kA > Ief = 7,43 kA, dakle kabel se neće pregrijati.
4.3. Pad napona na kabelu
Budući da je to prvi kabel gledajući od strane uklopnice nije potrebno
računati pad napona metodom momenata već jednostavno:
(%))(% 210 UtgxrlPu
⋅⋅+⋅⋅=∆
ϕ
gdje je:
- P – opterećenje u kW
- l – duljina voda u km
- r, x – jedinične konstante kabela (Ω/km)
- tgϕ - izračunat iz cosϕ snage
- U – napon u kV.
Primjena GIS-a pri projektiranju srednjenaponskih razdjelnih mreža
36
Uvrstivši sve poznate vrijednosti dobivamo:
%,),,,(,% 409102010
02111302640938046002 =
⋅⋅+⋅⋅=∆u
Primjena GIS-a pri projektiranju srednjenaponskih razdjelnih mreža
37
5. Primjer proračuna srednjenaponskog kabelskogvoda upotrebom računala
Ovaj primjer je napravljen upotrebom aplikacije AutoCad Map 2000 u
čijem je sučelju uz pomoć Visual Basic for Aplications napravljen makro
projekt koji računa sve potrebne veličine i proračune vezane uz polaganje
srednjenaposkog kabela iz ovog primjera.
Dakle, prvo je potrebno pokrenuti AutoCad Map 2000 (u daljnjem
tekstu Acad) te u njega učitati digitaliziranu mapu na kojoj se nalazi ucrtana
trasa kabela. Sučelje u Acad-u tada izgleda ovako:
Slika 5.1: Radno sučelje AutoCad Map 2000
Nakon toga pokrećemo makro projekt kojim ćemo računati sve
potrebne vrijednosti i proračune kabela.
Primjena GIS-a pri projektiranju srednjenaponskih razdjelnih mreža
38
Slika 5.2: Pokretanje makro projekta za proračunavanjesrednjenaponskog kabela
Nakon pokretanja makro projekta otvara nam se prva stranica za unos
podataka. Kao što se vidi na slici 4.3. na njoj unosimo slijedeće podatke:
- tip kabela,
- duljinu kabela, ali koju možemo dobiti i selektiranjem na
samoj mapi,
- broj paralelnih kabela,
- naponski nivo,
- opterećenje,
- faktor snage.
Primjena GIS-a pri projektiranju srednjenaponskih razdjelnih mreža
39
Slika 5.3: Unošenje podataka u program
Nakon toga pritiskom na dugme “naprijed” prelazimo na drugu stranicu
u kojoj unosimo podatke vezane uz okolinu i smještaj kabela (slika 4.4):
- da li je kabel smješten u zemlji ili zraku,
- koja je temperatura zemlje, odnosno zraka,
- toplinski otpor tla,
- broj i razmak kabela u zemlji,
- vrsta pokrova nad kabelom,
- broj cijevi kod polaganja kabela u zasebne cijevi.
Primjena GIS-a pri projektiranju srednjenaponskih razdjelnih mreža
40
Slika 5.4: Unošenje podataka u program
Pritiskom na dugme “naprijed” prelazimo na slijedeću stranicu vezanu
uz događaje vezane s kratkim spojem kabela (slika 4.5):
- struja 3-polnog kratkog spoja na srednjenaponskim
sabirnicama,
- struja podešenja zaštitnih releja u srednjenaponskoj
transformatorkoj stanici,
- vrijeme trajanja kratkog spoja.
Primjena GIS-a pri projektiranju srednjenaponskih razdjelnih mreža
41
Slika 5.5: Unošenje podataka u program
Nakon unošenja svih potrebnih podataka, pritiskom na dugme
“naprijed” makro sam računa potrebne vrijednosti te ih iznosi tabelarno na
zaslonu računala kako je prikazano na slici 4.6.
Primjena GIS-a pri projektiranju srednjenaponskih razdjelnih mreža
42
Slika 5.6: Tabelarni prikaz proračuna na zaslonu računala
Nakon toga moguće je te podatke spremiti u tekstualnu datoteku
pritiskom na dugme “napravi tekstualnu datoteku” radi spremanja podataka
proračuna, ispisa, i dr. Tako dobivena tekstualna datoteka prikazana je na
slici 4.7.
Primjena GIS-a pri projektiranju srednjenaponskih razdjelnih mreža
43
Slika 5.7: Tekstualna datoteka s rezultatima proračuna
Primjena GIS-a pri projektiranju srednjenaponskih razdjelnih mreža
44
6. Zaključak
Turbulentnim razvojem informatičke tehnologije, pogotovo u
posljednjih desetak godina, znatno su ubrzani procesi projektiranja i
planiranja elektroenergetskih mreža. Pojavljivanjem Geografskog
informacijskog sustava, odnosno njegovom širom primjenom i ekspanzijom u
djelatnosti koje su vezane uz geografske parametre, nametnuo se je kao
idealno riješenje za lakše, brže i efektivnije dolaženje do potrebnih podataka
o određenom području i strukturama smještenim na njemu.
Elektroenergetske mreže prostorno su vrlo raspodijeljene po
zemljinoj površini te je prilikom njihovog projektiranja potrebno sakupiti niz
potrebnih podataka vezanih uz područje kojim će dotični vod prolaziti. Danas
je to uporabom geografskog informacijskog sustava znatno olakšano te je
omogućena veća transparentnost podataka prije i nakon izvršenja radova na
dijelovima teritorija.
Budući da je prilikom projektiranja dijela srednjenaponske mreže
potrebno sakupiti niz podataka o zemljištu kojim prolazi dotični vod, kao što
su vrsta zemljišta, podaci o vlasnicima parcela, podaci o ostalim energetskim
i drugim komunalnim vodovima, taj posao uporabom GIS-a postaje mnogo
jednostavniji i brži. Usporedo s time, razvoj računalne opreme omogućio je i
jednostavnije riješavanje složenih matematičkih problema, razmjenu i
pohranu različitih vrsta podataka i mapa i to sve u obliku pogodnom za lako
korištenje, pretraživanje i izmjenu.
Ovim diplomskim radom pokušalo se je pokazati kako je moguće u
procese projektiranja srednjenaponskih razdijelnih mreža uključiti računalo te
na taj način doprinijeti lakšem, bržem i nadasve točnijem projektiranju istih.
Pokušalo se je dati smjernice ka daljnjem radu na ovom problemu kako bi se
ljudima koji se bave problemom projektiranja olakšao posao koji inače
zahtijeva puno energije, a koja bi se inače mogla usmjeriti na neke druge
procese i probleme.
Primjena GIS-a pri projektiranju srednjenaponskih razdjelnih mreža
45
Literatura:
H. Požar, Visokonaponska rasklopna postrojenja, Tehnička knjiga, Zagreb
1990.,
V. Srb, Električne instalacije i niskonaponske mreže, Tehnička knjiga, Zagreb
1991.,
Tehnički uvjeti za izbor i polaganje elektroenergetskih kabela nazivnog
napona 1 kV do 35 kV, Bilten HEP-a broj 22, 25. ožujka 1993.,
Pravilnik o tehničkim normativima za izgradnju nadzemnih elektroenergetskih
vodova napona od 1 kV do 400 kV, čl. 28 – 34, čl. 39 – 60, čl. 72 – 95, Sl. list
broj 65/88,
Pravilnik o tehničkim normativima za elektroenergetska postrojenja nazivnog
napona iznad 1000V, Sl. list broj 4/74,
Pravilnik o tehničkim normativima za zaštitu niskonaponskih mreža i
pripadajućih trafostanica, Sl. list broj 13/78,
Koloman Vagman dipl. ing., Granični raspon dalekovoda, X. stručno
savjetovanje elektroenergetičara Jugoslavije, Referat broj 30.14, Dubrovnik,
10.-16.listopada, 1970.,
KONČAR, Tehnički priručnik, KONČAR Elektroindustrija d.d., Zagreb 1991.,
D. Škrlec, Doc. dr. sc., Bilješke s predavanja “Razdjelne mreže i instalacije”,
FER, Zagreb 2000.,
D. Škrlec, Doc. dr. sc., Bilješke s predavanja “Geografski informacijski
sustavi”, FER, Zagreb 2000.,
AutoCad Map 2000, User’s guide Release 4, March 22, 1999.,
AutoCad 2000, ActiveX And VBA Developer’s Guide, March 12, 1999.,
Visual Basic And Databases, sharewere version, KIDware,