Program Pentru Dimensionarea Liniilor Electrice DE Medie Tensiune

Cap. 1 Calculul liniilor electrice de medie teniune

Cap. 1.1 Calculul căderilor de tensiune

Cap. 1.2 Linia trifazată radială care alimentează n consumatori

concentrați

Cap. 1.3 Linia trifazată radială cu sarcini dezechilibrate pe faze

Cap. 2 Dimensionarea rețelelor de distribuție radiale

Cap. 2.1 Considerații generale

Cap. 2.2 Dimensionarea secțiunii conductoarelor pe baza încǎlzirii în

regim de lungă durată

Cap. 2.3 Dimensionarea secțiunii conductoarelor pe baza căderii de

tensiune admisibile

Cap. 2.3.1 Alegerea secțiunii conductoarelor în ipoteza secțiunii

constante

Cap. 2.3.2 Alegerea secțiunii conductoarelor în ipoteza densității de

curent constant

Cap. 2.4 Verificarea secțiunii conductoarelor la stabilitate termică

Cap. 2.5 Dimensionarea secțiunii optime economic

Cap. 3 Exemplu de calcul

Cap. 4 Ghid de utilizare

Cap. 5 Organigramă

Bibliografie

Cap. 1 Calculul liniilor electrice de medie teniune

Cap. 1.1 Calculul căderilor de tensiune

Noțiuni:

Căderea de tensiune algebrică : diferența dintre valorile efective ale tensiunilor din două noduri ale rețelei, legate galvanic și având aceeași tensiune nominală:

∆VAB =VA – VB < DVadm = (1.1)

Căderea de tensiune fazorială : diferența fazorială a două tensiuni , din două

noduri diferite ale rețelei:

(1.2)

Necesitatea calculului căderii de tensiune:

– metodă pentru verificarea nivelului de tensiune ∆V ∆Vadm;

– restricție la dimensionarea secțiunii conductoarelor (când se impune ∆Vadm).

Linia radială cu un singur consumator

Fiind date : R , X , și

Se cere : implicit căderea de tensiune pe linie ;

Ipoteză : consumator inductiv .

Fig. 1,a. Schema electrică echivalentă simplificată a unei linii trifazate

Diagrama fazorială fundamentală a căderilor de tensiune

Fig. 1,b. Diagrama fazorială fundamentală a căderilor de tensiune

Apar două căderi de tensiune :

– Căderea de tensiune activă pe fază R (în faza cu )

– Căderea de tensiune inductivă X( defazată cu 900 înaintea lui )

Suma acestor două căderi de tensiune pe fază este căderea de tensiune fazorială, care constituie diferența fazorială dintre tensiunea de la începutul liniei și cea de la finele acesteia, adică :

(1.3)

Proiecțiile pe cele două axe reprezintă componentele longitudinală ∆VAB

și transversală δVAB ale căderii de tensiune :

∆VAB = RIcosφ + XIsinφ = RIa + XIr (1.4.a)

δVAB = XIcosφ – Risinφ = XIa – RIr (1.4.b)

unde: Ia = Icosφ este componenta activă a curentului din linie ;

Ir = Isinφ componenta reactivă a curentului din linie .

Rezultă

(1.5)

Căderea de tensiune algebrică , se calculează ca diferența algebrică între modulele (sau valorile efective) tensiunilor și

DVAB = VA – VB (1.6)

În cazul rețelelor de distribuție de MT și JT avem două situații:

Pentru rețele scurte, când unghiul θ are valori mici, componenta transversală a căderii de tensiune fazorială se poate neglija, iar componenta longitudinală se identifică cu căderea de tensiune algebrică:

DVAB (1.7)

Dacă unghiul θ are valori mari, căderea de tensiune se poate determina direct,

scriind că:

(1.8)

Întrucât , relația de sub radical se poate dezvolta în serie, după formula binomului lui Newton :

(1.9)

Înlocuind expresia lui DVAB rezultă :

(1.10)

În funcție de puterile totale P, Q transportate pe linie, se utilizează pentru sistemul monofazat P0=P/2, Q0=Q/2 , respectiv pentru sistemul trifazat P0=P/3, Q0=Q/3.

Între căderea de tensiune fazorială , și componentele longitudinală și cea transversală există relația:

(1.11)

Prin urmare, căderea de tensiune, poate fi exprimată în funcție de componentele căderii de tensiune fazorială:

DVAB=Re{ (1.12)

Odată determinată valoarea DVAB aceasta trebuie comparată cu căderea de tensiune maximă admisibilă pe linie ∆Vadm:

DVAB (1.13)

Pentru determinarea defazajului între fazorul și fazorul se folosește diagrama fazorială fundamentală a căderilor de tensiune :

tanθ = (1.14)

Pentru sistemul monofazat, format din două conductoare Vn=Un/2 , iar pentru sistemul

trifazat Vn=Un/.

Relația de legătură între căderea de tensiune DVAB considerată între fază și nulul fictiv, și căderea de tensiune între faze :

•în cazul sistemului monofazat: DUAB=2DVAB

• în cazul sistemului trifazat : DUAB=

DUAB=UA-UB, UA și UB fiind tensiunile între faze, din nodul A și respectiv B.:

Componentele căderii fazoriale de tensiune între faze :

Prin înlocuirea curenților în funcție de puterile trifazate transportate pe linie PB și QB și tensiunea nominală a liniei corespunzătoare tensiunii între faze , rezultă :

(1.15)

Cap. 1.2 Linia trifazată radială care alimentează n consumatori concentrați

Fig. 2 Schema electrică principială a unei linii electrice radiale, alimentând n consumatori concentrați

Notații: (k = 1,2, …,n) pentru curenții derivați ; (k = 1,2, …,n) pentru curenții prin tronsoane ; pentru impedanțele tronsoanelor, respectiv (k = 1,2, …,n) pentru impedanțele cumulate ale tronsoanelor între nodul sursă și fiecare nod.

Pe baza primei teoreme lui Kirchhoff, scrisă pentru fiecare nod k, curenții în tronsoane pot fi exprimați în funcție de curenții nodali

;

Expresia generalizată a căderii de tensiune fazoriale devine:

(1.2.1)

respectiv

(1.2.2)

Dacă sarcinile sunt exprimate prin puterile activă și reactivă, expresia căderii de tensiune între fază și nul, pentru cazul a n consumatori, căpătă forma:

(1.2.3)

respectiv pentru căderea de tensiune între faze DUAn:

(1.2.4)

în care : Pk0, Qk0 și Pk, Qk , și sunt puterile monofazate respectiv puterile trifazate

ale consumatorilor;

Vn , Un – tensiunea nominală între fază și nul, respectiv între faze.

Cap. 1.3 Linia trifazată radială cu sarcini dezechilibrate pe faze

Se consideră o linie electrică de joasă tensiune în care curenții sunt în fază cu tensiunile pe fază și sarcinile sunt simetrice pe două faze (b,c) iar pe a treia (a) încărcarea este mai mare .

Fig.3 Rețea trifazată cu conductor neutru

Fig. 3 (bis) Diagrama fazorială a căderilor de tensiune la o linie trifazată cu sarcini dezechilibrate și cosφ =1

– sistemul tensiunilor de alimentare ;

– sistemul tensiunilor aplicate consumatorului.

Dat fiind dezechilibrul încărcării pe faze, în conductorul de neutru va apărea curentul corespunzător sumei geometrice a celor trei curenți din fazele active, iar căderile de tensiune pe faze sunt inegale . Din această cauză punctul de neutru la consumatori își va schimba poziția din O în O' și va avea un potențial care corespunde căderii de tensiune în conductorul neutru , corespunzătoare segmentului OO'.Această cădere de tensiune poartă denumirea de deplasarea neutrului.

Căderea de tensiune pe fiecare fază se obține însumând fazorial căderea de tensiune în faza respectivă , cu căderea de tensiune în conductorul neutru:

(1.3.1)

în care:

– este curentul în fazele active a, b sau c iar este curentul în conductorul neutru;

– impedanța fazei iar impedanța conductorului neutru;

Pentru liniile trifazate dezechilibrate ce alimentează consumatori cu factor de putere cosφ=1, căderea de tensiune pe fiecare fază (în conductorul de fază și conductorul neutru) devine :

(1.3.2)

unde : r0 și reprezintă rezistențele specifice corespunzătoare conductoarelor active și conductorului neutru.

Dacă sarcinile sunt exprimate prin puteri, devine:

(1.3.3.)

în care :

Pko – sunt puterile active monofazate care circulă prin tronsoanele fazelor a,b sau c;

P0 – puterea activa care circulă prin conductorul neutru;

Vn – tensiunea nominală pe fază a liniei;

lk,L0 – lungimile conductoarelor de fază ale tronsoanelor, respectiv a conductorului neutru .

Cap. 2 Dimensionarea rețelelor de distribuție radiale

Cap. 2.1 Considerații generale

În cazul cel mai general dimensionarea / alegerea secțiunii conductoarelor se face pe baza criteriilor:

criteriile tehnice între care se menționează :

– criteriul incălzirii admisibile în regim de lungă durată;

– criteriul căderii de tensiune admisibilă;

– criteriul stabilității termice în regim de scurtcircuit;

– criterii mecanice (rezistența mecanică, rezistența la coroziune etc.).

Ca urmare a acestor criterii se determină secțiunea tehnică st.

criteriul economic, având la bază regula lui Kelvin, care constă în echilibrul între costul pierderilor de energie electrică și costul liniei provenit din majorarea secțiunii conductoare.

Secțiunea economică (sec) este secțiunea pentru care se realizează un regim de funcționare optim economic, corespunzător unor cheltuieli totale minime pentru linia electrică pentru o perioadă dată de timp.

În final se alege secțiunea STAS, ca maximul între secțiunea economică și tehnică :

sSTAS=max{se,st}

Se introduc următoarele noțiuni : Imax=Imax1Kr (2.1.1)

Imax – curentul maxim de sarcină (curentul maxim de durată corespunzător regimului

normal care se stabilește în vederea determinării secțiunii economice) ;

Imax1- curentul maxim din primul an de funcționare ;

Kr – coeficientul în funcție de rata de creștere a sarcinii .

Sarcina maximă echivalentă de calcul :

(2.1.2)

Densitatea economică de curent jec[A/mm2] o mărime care se normează în funcție de durata de utilizare a puterii maxime, de tensiunea nominală a liniei, de tipul liniei și va servi la dimensionarea economică a liniei.

Cap. 2.2 Dimensionarea secțiunii conductoarelor pe baza încǎlzirii în regim de lungă durată

Aceasta se face în funcție de curentul maxim admisibil :

I (2.2.1)

unde K este coeficientul de corecție în funcție de condițiile de pozare .

Valorile curenților maxim admisibili sunt date de fabricantul conductoarelor LEA sau cablurilor subterane, pentru anumite condiții normate în funcție de tipul acestora și modul de pozare . Aceste valori etalon corespund unor temperaturi admisibile (θadm) , a căror depășire ar conduce la deteriorarea proprietăților fizice și chimice ale materialelor componente ale liniilor și cablurilor (îmbătrânirea izolației la cablu, oxidări locale a conductoarelor, fenomenul de fluaj la LEA etc., care au drept consecință reducerea duratei de viață a liniei).

Cap. 2.3 Dimensionarea secțiunii conductoarelor pe baza căderii de tensiune admisibile

Se consideră cazul unei linii electrice radiale, fără ramificații, care alimentează mai mulți consumatori (fig.4) .

Fig.4 Schemă electrică de calcul a unei linii radiale

Într-o primă aproximare se neglijează componenta transversală a căderii de tensiune δV rezultând :

(2.3.1)

Pentru aproximația făcută se poate considera că, la o anumită tensiune nominală , reactanța inductivă lineică a liniei este practic independentă de secțiunea conductorului, având o valoare cunoscută (x0=0.34….0.36 Ω/km și fază la JT și 0.37…0.38 Ω/km și fază la MT).

În consecință, pentru cele n tronsoane, din 2 n necunoscute inițiale în rk și xk, rămân de determinat numai n necunoscute (rk). Pentru determinarea acestora și deci a secțiunii conductoarelor, se admite una din următoarele ipoteze suplimentare :

– ipoteza secțiunii constante în toate tronsoanele liniei, s=ct;

– ipoteza densității de curent constante în toate tronsoanele, j=ct;

– ipoteza minimului de material conductor, V=min.

Cap. 2.3.1 Alegerea secțiunii conductoarelor în ipoteza secțiunii constante

O primă ecuație pentru determinarea celor n necunoscute se obține folosind condiția restrictivă impusă căderii de tensiune maxime pe linie, scrisă pentru mărimi de fază:

(2.3.1.1)

Alte (n-1) relații se obțin considerând egalitatea secțiunilor pe cele n tronsoane:

s1= s2=…= sn=s

Rămâne ca singură necunoscută de determinat mărimea lui s. Expresia căderii de tensiune poate fi scrisă sub forma de componente:

(2.3.1.2)

în care :

reprezintă componenta activă a căderii de tensiune; (2.3.1.3a)

componenta reactivsoane, din 2 n necunoscute inițiale în rk și xk, rămân de determinat numai n necunoscute (rk). Pentru determinarea acestora și deci a secțiunii conductoarelor, se admite una din următoarele ipoteze suplimentare :

– ipoteza secțiunii constante în toate tronsoanele liniei, s=ct;

– ipoteza densității de curent constante în toate tronsoanele, j=ct;

– ipoteza minimului de material conductor, V=min.

Cap. 2.3.1 Alegerea secțiunii conductoarelor în ipoteza secțiunii constante

O primă ecuație pentru determinarea celor n necunoscute se obține folosind condiția restrictivă impusă căderii de tensiune maxime pe linie, scrisă pentru mărimi de fază:

(2.3.1.1)

Alte (n-1) relații se obțin considerând egalitatea secțiunilor pe cele n tronsoane:

s1= s2=…= sn=s

Rămâne ca singură necunoscută de determinat mărimea lui s. Expresia căderii de tensiune poate fi scrisă sub forma de componente:

(2.3.1.2)

în care :

reprezintă componenta activă a căderii de tensiune; (2.3.1.3a)

componenta reactivă a căderii de tensiune.

(2.3.1.3b)

Rezultă expresia secțiunii tronsoanelor:

(2.3.1.4)

în care:

este componenta activă a căderii admisibile de tensiune pe fază.

Dacă sarcinile sunt exprimate prin puteri, expresia de dimensionare a secțiunii devine:

(2.3.1.5)

Cap. 2.3.2 Alegerea secțiunii conductoarelor în ipoteza densității de

curent constant

În acest caz secțiunile tronsoanelor liniei din fig. 4 sunt diferite. Condiția de a avea aceeași densitate de curent în toate tronsoanele se exprimă prin relația:

(2.3.2.1)

în care :

I1,I2,…..,Iλ,…..,In – reprezintă intensitatea curenților din fiecare tronson al liniei;

s1,s2,…..,sλ,…..,sn – secțiunea fiecărui tronson al liniei.

Considerând expresia componentei active a căderii de tensiune pe fază:

(2.3.2.2)

și considerând același material pentru toate tronsoanele

(2.3.2.3)

Din (2.3.2.3) rezultă :

(2.3.2.4)

Respectiv pentru un tronson oarecare λ :

; (2.3.2.5)

În cazul liniilor monofazate se obține : (2.3.2.6)

În cazul rețelelor trifazate : (2.3.2.7)

Cap. 2.4 Verificarea secțiunii conductoarelor la stabilitate termică

În regimuri forțate de scurtă durată (cazul scurtcircuitelor) normele din România prevăd că θsc în conductoare să nu depășească temperature admisibilă:

(2.4.1)

în care θsc este temperatura conductorului la sfârșitul scurtcircuitului, în 0C se determină din monograme în funcție de temperatura inițială a conductorului (600…700) și de densitatea curentului de scurtcircuit jsc;

Creșterea admisă de temperatură în conductoare.

Pentru verificarea condiției de stabilitate termică se parcurg următorii pași:

(a) Se calculează valoarea medie pătratică a curentului pe durata scurtcircuitului de la t=0 la tsc (când scurtcircuitul va fi eliminat prin siguranțe fuzibile sau de către protecția prin relee):

(2.4.2)

Valoarea lui I2sceste denumită și echivalentul termic de 1 s al curentului de scurtcircuit : valoarea efectivă a curentului alternativ constant, care într-o secundă dezvoltă într-un circuit o căldură egală cu cea pe care ar dezvolta-o curentul de scurtcircuit pe toată durata defectului:

(2.4.3)

în care:

I po → este valoarea efectivă inițială a componentei alternative a curentului de scurtcircuit, în kA ;

m → coeficient de influență a componentei aperiodice a cărei valoare se determină din nomograme, în funcție de valoarea factorului de șoc χ și a duratei defectului tsc;

n → coeficientul de influență a variației în timp a componentei periodice ;

I∞ → este componenta permanentă a curentului de scurtcircuit ;

tsc→ durata scurtcircuitului în s.

Valoarea factorului de șoc χ se obține în funcție de raportul R/X, între rezistența și reactanța, dintre sursă și locul de scurtcircuit .

(b) Se determină densitatea de curent la scurtcircuit :

[A/mm2] (2.4.4)

în care s este secțiunea conductorului, în mm2.

(c) Determinarea temperaturii finale (la tsc) θsc a conductoarelor.

În acest scop se determină punctul de intersecție dintre abcisa dată de valoarea densității de curent cu ordonata temperaturii inițiale. Dacă acest punct se află sub temperatura admisibilă dată pentru materialul conductor, atunci secțiunea acestuia este stabilă din punct de vedere termic; în caz contrar se alege o secțiune mai mare.

Durata scurtcircuitului tsc este determinată de tipul protecției utilizate (tsc=0.4…0.6 la LEA și tsc=0.3…15 la cabluri ) .

Cap. 2.5 Dimensionarea secțiunii optime economic

Aplicarea regulii lui Kelvin

În principiu problema constă în stabilirea unui echilibru între costul liniei – provenit din creșterea secțiunii conductorului și economia realizată din reducerea pierderilor de energie. În consecință, dimensiunea optimă a conductorului depinde de costul acestuia și de valoarea pierderilor. Aceasta constituie esența regulii lui Kelvin.

Pentru găsirea secțiunii s optime pentru o linie trebuiesc avute în vedere următoarele considerații:

dacă s este mică, rezultă pierderi mari prin efect Joule ( ) ;

dacă s este mare, rezultă un cost ridicat al liniei ;

căderea de tensiune până la bornele utilizatorului trebuie să respecte condiția ;

încălzirea în regim de durată a conductorului va impune secțiunea minimă (această restricție este mult mai strictă pentru liniile în cablu subteran) ;

rezistența mecanică și descărcarea corona impun, de asemenea, limita inferioară a secțiunii.

În cazul construcției și exploatării liniilor electrice aeriene, cheltuielile totale actualizate (Cta) însumează următoarele componente :

Investiții pentru fiecare tip constructiv de linie :

(2.5.1)

în care : A – sunt investiții constante, independente de secțiune, în $/km;

K – panta de creștere a costului unui km de linie cu secțiunea, în $/km mm²;

s – secțiunea conductoarelor, în mm²;

L – lungimea liniei, în km.

Cheltuieli de exploatare Cexp , care nu depind de consumurile tehnologice (retribuții personal, cheltuieli întreținere și reparații) .

Cheltuieli de exploatare Cpw datorate consumului tehnologic(pierderi de putere și energie pe durata de serviciu a liniei, datorate tranzitului de Pmax, Imax) :

(2.5.2)

în care :

cpw – este costul actualizat pe durata unui an al pierderilor de putere și energie ;

TSL – durata de serviciu a liniei (egală cu 30 ani) ;

I max – curentul maxim tranzitat.

iar

(2.5.3)

Cp- este costul unui kW instalat în centrala etalon

Tcse – durata de serviciu a centralei etalon (= 30 ani)

Rezultă:

TSL (2.5.4)

Pentru găsirea optimului Ct,a=ƒ(s) se poate folosi metoda grafică și metoda analitică.

În calculele practice se folosește metoda analitică care are la bază criteriul densității economice de curent. Optimul economic al secțiunii se poate obține calculând derivata de ordinul întâi a expresiei (2.5.4) în funcție de secțiune :

(2.5.5)

O primă constatare este că secțiunea optimă economică este independentă de lungimea liniei.

Din (2.5.5) avem: S (2.5.6)

Rezultă, expresia densității economice de curent:

[A/mm2] (2.5.7)

Observații :

– Densitatea economică de curent este cu atât mai mare cu cât costul liniei în raport cu secțiunea conductorului este mai mare, respectiv cu cât sunt mai mici rezistivitatea materialului conductor, costul actualizat al pierderilor anuale de putere și energie, respectiv secțiunea este mai mare cu cât durata de exploatare a liniei este mai mare.

– Valoarea densității economice se modifică în timp datorită prețului materialului conductor și al prețului la combustibil s.a.

– Densitatea economică de curent este maximă numai când linia este traversată de curentul /puterea maximă; în restul timpului ea are valori inferioare.

– Densitățile termice pot fi de 3-5 ori mai ridicate decât densitatea optimă de curent pentru aceeași secțiune.Totuși, costul pierderilor crește rapid pe măsură ce transferul de putere crește. În consecință este în general rentabil să se schimbe dimensiunea conductorului înainte ca limita termică să fie atinsă.

Cap.3 Exemplul de calcul

Dimensionare pentru curent maxim admisibil:

Lungime tronson : L=0,5km

Sarcina maximă: Imax adm = 150 A

Factor de putere : cosφ = 0,92

Tensiune nominală : Uo/U= 6 [kV];

Material conductor : Aluminiu;

Tip izolație : XLPE

Numar de conductoare : cu 4 conductoare;

Calcul coeficienti corecție pentu sarcina maxima:

Rezistența termică a solului = 1,5 [];

Temperatura solului = 15 [oC] ;

Temperatura maximă a conductorului: 90 [oC] ;

Numărul cablurilor = 1;

Gradul de încarcare = 0,85;

Izolație: XLPE;

Rezistența termică a solului = 1,5 [];

Informațiile necesare determinarii coeficienților de corecție precum și valorile acestor coeficienți de corecție au fost preluate din normativul PE 107/95 – Normativ pentru proiectarea și execuția rețelelor de cabluri electrice.

Sarcina maximă admisibilă corectată:

;

in PE 107/95 pentru caracteristicile acestui cablu și pentru valoarea corectată a sarcinii maxime admisibile se alege secțiunea de 70 mm2

s1=70 mm2

Dimensionare la solicitare termică la scurtcircuit:

Lungime tronson : L=0,5km

Sarcina maximă: Imax adm = 150 A

Factor de putere : cosφ = 0,92

Durata defectului: t = 0,5 [s];

Curentul de scurtcircuit : Isc = 9 [kA];

Material conductor din Aluminiu;

Temperatura la inceputul scc : Ti= 90 [oC];

Temperatura la sfârsitul scurtcircuitului : Tf= 250 [oC];

Se calculează:

= 6,7 [mm2/kA s1/2] ;

;

[mm2]

Se alege secțiunea standardizată imediat superioară celei calculate:

s2=90 [mm2]

Dimensionare la căderea maximă de tensiune:

Lungime tronson : L=0,5km;

Sarcina maximă: Imax adm = 150 A;

Tensiune nominală : Uo/U= 6 [kV];

Material conductor din Aluminiu;

Numar de conductoare : cu 4 conductoare;

Valoare admisibila a caderii de tensiune;

Secțiunea calculată:

[mm2]

Se alege secțiunea standardizată imediat superioară celei calculate:

s3=50 [mm2]

Dimensionare secțiune economică :

Lungime tronson : L=0,5km

Sarcina maximă: Imax adm = 150 A

Factor de putere : cosφ = 0,92

Material conductor din Aluminiu;

Izolație: XLPE; [A/mm2]

Durata de utilizare : TSM= 2000 [h/an];

Secțiunea calculată:

scalc= [mm2]

Se alege secțiunea standardizată imediat superioară celei calculate:

s4=150 [mm2]

Secțiunea optimă:

sopt= max(s1, s2, s3, s4) = 150 [mm2]

Cap. 4 Ghid de utilizare al programului

Cu ajutorul acestui program de calcul experimental vor fi exemplificate algoritmele folosite pentru realizarea dimensionării tronsoanelor de rețea. Modul de lucru al algoritmelor și funcționarea programului vor fi prezentate ilustrativ cu prin-screen-uri .

Pe ecranul activ afișat inițial, prezentat în figura 1, se observă următoarele comenzi disponibile: Curent maxim admisibil, Încălzire admisibilă, Cădere de tensiune, Secțiune economică, Calcul complet, Ieșire .

Comanda Curent maxim admisibil permite (în această etapă de realizare a programului) lansarea în calcul a algoritmului de dimensionare a secțiunii după criteriul curentului maxim admisibil .

Comanda Încălzire admisibilă duce la afișarea ecranului și lansarea în calculul dimensionării secțiunii conductorului după criteriul încălzirii admisibile (curent de scurt circuit) .

Comanda Cădere de tensiune permite lansarea în calcul a algoritmului de dimensionare a secțiunii conductorului după criteriul căderii de tensiune .

Comanda Secțiune economică permite lansarea în calcul a algoritmului de dimensionare a secțiunii conductorului după secțiuni optime economice .

Comanda Calcul complet lansează în execuție calculul secțiunii optime după toate celelalte patru categorii afișând la sfărșit secțiunea optimă rezultată în urma parcurgerii tuturor celor patru tipuri de dimensionare .

Comanda Ieșire închide programul de calcul .

Fig.1 Ecranul inițial al programului

Se va prezenta în continuare modul de utilizare al programului de calcul pentru determinarea secțiunii unei linii electrice în cablu.

Astfel, în figura 2 este reprezentat ecranul cu datele necesare efectuării calcului secțiunii după criteriul curentului maxim admisibil , date care trebuiesc introduse de utilizator sau selectate din casetele atașate în listele derulante:

lungimea tronsonului (în km) (figura 3) ;

tensiunea nominală (în kV) a rețelei în care va funcționa linia electrică (figura 4 );

materialul conductor al liniei electrice (figura 5 );

tipul izolației cablului (figura 6 );

numărul de conductoare (figura 7 );

rezistența termică a solului (în K*m/W )(figura 8 );

butonul info (arată valori orientative ale rezistenței specifice a solului în [K*m/W]) (figura 9 );

temperatura solului (în grd C) (figura 10 );

temperatura maximă a conductorului (in grd C) (figura 11 );

puterea activă (în kW) (figura 12 );

factorul de putere (figura 13);

Fiecare dintre aceste date cerute utilizatorului poate fi introdusă printr-o simplă selectare cu mouse-ul din listele derulante care se deschid pentru fiecare câmp. Este important de notat totodată și faptul că nu pot fi declarate programului de calcul alte date decât cele care sunt puse la dispoziția utilizatorului.

Fig. 2 Datele necesare pentru dimensionarea liniilor electrice după criteriul curentului maxim admisibil

Fig. 3 Lungimea tronsonului

Fig. 4 Tensiunile nominale

Fig. 5 Tipurile de materiale ale conductorului

Fig. 6 Tipurile de izolație

Fig. 7 Numărul de conductoare

Fig. 8 Rezistența termică a solului

Fig. 9 Butonul Info (arată valorile orientative ale rezistenței specifice a solului)

Fig. 10 Temperatura solului

Fig. 11 Temperaturile maxime ale conductorului

Fig. 12 Puterea activă

Fig.13 Factorul de putere

Fig.14 Calculul efectiv al secțiunii și afișarea lui

Fig. 15 Ieșirea din această fereastră și returnarea ferestrei principale

În figurile 16 – 26 sunt prezentate ferstrele de lucru pentru verificarea la scurtcircuit. Selectarea butonului Încălzire admisibilă va duce la deschiderea ferestrei calcului dimensionării secțiunii la scurtcircuit .

Fig. 16 Fereastra determinării sectiunii la încălzire admisibilă

Se vor introduce manual în casetele atașate valorile necesare calcului și se vor selecta din listele derulante restul de valori.

Fig. 17 Lungimea tronsonului

Fig.18 Tensiunile nominale

Fig. 19 Materialele conductoare

Fig.20 Sarcina maximă

Fig. 21 Factorul de putere

Fig. 22 Durata defectului

Fig.23 Valoarea curentului de scurtcircuit

Fig. 24 Temperatura inițială

Fig. 25 Tempertura finală

Fig.26 Calculul efectiv al secțiunii la incălzire adimisibilă

În figurile 27 – 34 sunt prezentate ferestrele de lucru pentru verificarea la căderea de tensiune. Selectarea butonului Căderea de tensiune va duce la deschiderea ferestrei calcului dimensionării secțiunii la cădere de tensiune.

Fig. 27 Ecranul complet pentru determinarea secțiunii la căderea de tensiune

Fig. 28 Lungimea tronsonului

Fig.29 Tensiunea nominală

Fig. 30 Materialul conductor

Fig. 31 Numărul de conductoare

Fig. 32 Sarcina maximă

Fig. 33 Valoarea admisibilă a căderii de tensiune

Fig. 34 Calculul efectiv al secțiunii la căderea de tensiune și afișarea valorii

În figurile 35 – 34 sunt prezentate ferestrele de lucru pentru verificarea la secțiunea economică. Selectarea butonului Secțiune economică va duce la deschiderea ferestrei calcului dimensionării secțiunii după criteriul secțiunii economice.

Fig. 35 Ecranul complet al determinării secțiunii economice

Fig. 36 Lungimea tronsonului

Fig. 37 Tensiunile nominale

Fig. 38 Materialele conductoare

Fig. 39 Sarcina maximă

Fig. 40 Factorul de putere

Fig. 41 Durata de utilizare a sarcinii maxime

Fig. 42 Determinarea densității economice de curent și afișarea secțiunii economice

Accesarea butonului Calcul Total va face trecerea prin fiecare tip de determinare de secțiune și afișarea la sfârșit a secțiunii optime.

Fig. 43 Se dau valori datelor de intrare

Fig. 44 Calculul secțiunii la curent admisibil

Fig. 45 Calculul secțiunii la solicitare termică la scurtcircuit

Fig. 46 Dimensionarea la căderea de tensiune

Fig. 47 Dimensionarea secțiunii economice

Fig. 48 Secțiunile determinate pentru cele patru criterii

și secțiunea finală recomandată

Accesarea butonului de OK va duce la revenirea în pagina principală a programului .

Bibliografie:

Poeată Al, Arie A.A., Crișan O., Eremia M., Alexandrescu V., Buta A. – Transportul și distribuția energiei electrice, Editura Didactică și Pedagogică, București, 1981.

Ionescu T., Pop O. – Ingineria sistemelor de distribuție a energiei electrice, Editura Tehnică, București, 1998.

Bercovici M., Arie A., Poeată Al. – Rețele electrice. Calcul electric., Editura Tehnică, București, 1974.

Balaurescu I., Eremia M. – Îmbunătățirea factorului de putere, Editura Tehnică, București, 1981.

Eremia M., Dumitriu C., Bulac C., Triștiu I., Toma L., ș.a. – Îndrumar de laborator: Transportul și Distribuția energiei electrice (Manuscris existent în format electronic).

Iacobescu Gh., Iordanescu I. ș.a. – Rețele electrice. Probleme, Editura Didactică și Pedagogică, București, 1977.

Rucăreanu C., ș.a. – Linii electrice aeriene și subterane, Editura Tehnică, București, 1989.

***NTE 401/03/00: Metodologie privind determinarea secțiunii economice a conductoarelor în instalații electrice de distribuție de 1 – 110 kV, 2000.

***PE 107/1995: Normativ pentru proiectarea și execuția rețelelor de cabluri electrice

***PE 132-95: Normativ pentru proiectarea rețelelor electrice de distrubuție publică

*** Codul Tehnic al Rețelelor Electrice de Distribuție