Linia kablowa

Elektroenergetyczna linia kablowa to kabel wielożyłowy, wiązka kabli jednożyłowych w układzie wielofazowym wraz z osprzętem kablowym, ułożona na wspólnej trasie i łącząca zaciski tych samych dwóch urządzeń elektrycznych jedno- lub wielofazowych albo jedno- lub wielobiegunowych. Linie takie buduje się zarówno dla prądu stałego, jak i przemiennego.

 

Linie kablowe głównie układane są bezpośrednio w ziemi, ale ze względu na ich zalety zastosowanie ich zostało rozszerzone na inne przypadki. Można je układać w kanałach kablowych, na ścianie, na konstrukcjach, w rurach, zawieszać na linkach nośnych itp.

 

Linie kablowe stosuje się przede wszystkim tam, gdzie prowadzenie linii napowietrznych jest kłopotliwe oraz niewskazane ze względu na gęstą zabudowę i wysokie uprzemysłowienie. Dotyczy to szczególnie zakładów przemysłowych oraz obszarów miejskich.

 

Po kliknięciu ikony  mamy możliwość dodania elementu do projektu. Poprzez wybór przycisku  lub dwuklik na wstawionym elemencie pojawia się okno definiowania własności projektowanej linii kablowej.

 

Rys. 5.   Okno własności linii kablowej

 

W pierwszej fazie projektowanej linii kablowej użytkownik dokonuje wyboru układu zabezpieczeń zwarciowych i przeciążeniowych linii.

Program ArCADia-SIECI ELEKTRYCZNE udostępnia cztery następujące możliwości:

Zabezpieczenie początkowe – zabezpieczenia zwarciowe i przeciążeniowe będą występować na początku projektowanej linii (zabezpieczenie linii kablowej) oraz na końcu (zabezpieczenie zasilanego urządzenia).

 

Zabezpieczenie końcowe – zabezpieczenia zwarciowe i przeciążeniowe będą występować tylko na początku projektowanej linii (zabezpieczenie linii kablowej).

 

Przewód – projektowana linia kablowa bez urządzeń zabezpieczających.

 

Przewód-zabezpieczenie – zabezpieczenia zwarciowe i przeciążeniowe będą występować tylko na końcu projektowanej linii (zabezpieczenie linii kablowej).

 

Następnie użytkownik definiuje aspekty wizualne oraz właściwości projektowanej linii.

 

OPIS PARAMETRÓW LINII KABLOWEJ:

 

Długość trasy kablowej – jest to długość odcinka linii kablowej narysowanej przez projektanta (długość linii na rysunku).

 

Długość – jest parametrem określającym całkowitą długość projektowanego odcinka linii kablowej, tzn. z uwzględnieniem zagięć, tras pionowych, niewidocznych na rysunku. Wartość ta jest przyjmowana przez program do obliczeń technicznych.

 

Temperatura otoczenia [ºC] – jest to temperatura otaczającego ośrodka, gdy rozpatrywany przewód znajdujący się w tym ośrodku nie jest obciążony.

 

Polskie współczynniki:

 

Współczynnik napięciowy – mnożnik, który należy zastosować do znamionowego napięcia sieci w celu określenia najwyższej lub najmniejszej wartości napięcia sieci podczas zwarcia.

 

Tab 1.   Współczynnik napięciowy c

1)  c_max ^. U_n nie może przekraczać najwyższego napięcia urządzeń U_m,

2)  dla niskiego napięcia (w zakresie +6%, np. dla 380 lub 400 V),

3)  dla niskiego napięcia (w zakresie napięcia +10%).

Maksymalny czas wyłączenia prądu doziemnego – przepisy dotyczące ochrony przeciwporażeniowej (samoczynne wyłączenie zasilania) przed dotykiem pośrednim wymagają, aby prądy zwarciowe doziemne w sieciach zostały wyłączone przez zabezpieczenia w określonym czasie. Dopuszczalne maksymalne czasy wyłączania w sieciach zależne są od napięcia znamionowego względem ziemi oraz napięcia granicznego dopuszczalnego w danych warunkach środowiskowych (50 V lub 25 V).

 

 

Tab 2.   Dopuszczalne czasy wyłączenia zwarć doziemnych w sieciach TN

W pewnych okolicznościach (głównie w sieciach zewnętrznych) dopuszcza się czasy wyłączenia dłuższe niż podano w tabeli 2, nie dłuższe jednak niż 5 sekund.

Ułożenie kabla – sposób ułożenia kabla jest parametrem, który wpływa na wyznaczenie obciążalności długotrwałej danego kabla. Program ze względu na przeznaczenie (projektowanie sieci el-en zewnętrznych) udostępnia dwie opcje ułożenia, mianowicie w ziemi oraz w powietrzu (przestrzeń otwarta).

 

Metal przewodu – głównie aluminium bądź miedź. Są one przewodnikami prądu elektrycznego. Aluminium cechuje mniejsza przewodność elektryczna w stosunku do miedzi (γ_Al = 35 , γ_Cu = 58 ), ale jest metalem zdecydowanie tańszym niż miedź.

 

Izolacja przewodu – izolacja oddziela żyły przewodów od siebie i innych uziemionych elementów oraz zapewnia ochronę przewodów przed szkodliwymi wpływami środowiska, a ludzi chroni przed możliwością dotknięcia części. Izolację przewodów wykonuje się przeważnie z polwinitu (PVC – plastyfikowany polichlorek winylu, temperatura graniczna 70 °C) lub polietylenu usieciowanego (XLPE, temperatura graniczna 90 °C).

 

Układ sieci – ArCADia-SIECI ELEKTRYCZNE udostępnia możliwość projektowania układu sieci TN. Jest to układ, w którym punkt neutralny (zerowy) jest bezpośrednio uziemiony, a części przewodzące dostępne są z nim połączone przewodami ochronnymi PE lub ochronno-neutralnymi PEN, w wyniku czego pętla zwarcia jest w całości metaliczna. Program rozróżnia dwa podukłady: TN-C – posiada wspólny przewód ochronno-neutralny PEN, TN-S – posiada dwa osobne przewody: neutralny (N) i ochronny (PE).

 

Rys. 6.   Schemat ideowy podukładów a) TN-C, b) TN-S i układ c) TN-C-S

Liczba przewodów fazowych – liczba przewodów przewodzących prąd elektryczny.

Przekrój przewodu – użytkownik ma do dyspozycji standardowe przekroje żył przewodów kablowych. Przekrój przewodu jest istotnym parametrem wpływającym na obliczenia prądów zwarciowych i spadków napięć.

Rodzaj kabla – linia kablowa zasilająca może być prowadzona jednym kablem wielożyłowym lub wiązką kabli jednożyłowych. Rodzaj kabla, jakiego użyjemy, wpływa na obciążalność długotrwałą projektowanej linii kablowej.

Zabezpieczenia – przewody łączące odbiorniki energii elektrycznej ze źródłem zasilania powinny być zabezpieczone przed skutkami przeciążeń i zwarć przez urządzenia zabezpieczające, samoczynnie wyłączające zasilanie w przypadku przeciążenia lub zwarcia.

Użytkownik ma do dyspozycji bibliotekę najczęściej wykorzystywanych zabezpieczeń zwarciowych i przeciążeniowych, tzn. bezpieczniki oraz wyłączniki nadprądowe. Zabezpieczenia podzielone są ze względu na typ, rodzaj i wartość prądu znamionowego. Każde zabezpieczenie ma przypisany prąd zadziałania podczas zwarcia dla trzech czasów: 0,2 s, 0,4 s, 5 s oraz prąd zadziałania zabezpieczenia poprzez wyzwalacz przeciążeniowy termobimetalowy.

Aby zdefiniować zabezpieczenie, należy zaznaczyć jeden z checkboksów: Zabezpieczenie początkowe lub Zabezpieczenie końcowe i kliknąć na odpowiedni przycisk. Pojawia nam się okno:

Rys. 7.   Okno własności zabezpieczenia

Biblioteka urządzeń zabezpieczających ukryta jest w Bibliotece typów.

Użytkownik programu ArCADia-SIECI ELEKTRYCZNE, ze względu na bogatą gamę urządzeń zabezpieczających dostępnych na rynku, ma możliwość stworzenia własnego zabezpieczenia. Sam wprowadza jego nazwę oraz parametry techniczne, takie jak: prąd znamionowy zabezpieczenia oraz prąd jego zadziałania dla trzech czasów: 0,2 s, 0,4 s, 5 s oraz podaje wartość współczynnika krotności prądu znamionowego urządzenia zabezpieczającego w celu uzyskania prądu zadziałania definiowanego zabezpieczenia podczas przeciążeń długotrwałych. Stworzone przez użytkownika zabezpieczenie będzie zapisane w bibliotece, z której będzie mógł korzystać przy tworzeniu kolejnych projektów. W celu stworzenia własnego zabezpieczenia należy kliknąć na Dodaj typ.

Po określeniu własności projektowanej linii kablowej użytkownik przechodzi do rysowania trasy linii kablowej. Rysowanie linii zaczynamy od stacji transformatorowej, klikając na środek obiektu, bądź od obiektu Punkt przyłączenia, a kończymy na obiekcie Złącze kablowe lub Tablica rozdzielcza.

Na rysunku widoczne są podstawowe cechy i właściwości linii kablowej, tzn. typ projektowanego kabla, długość trasy, średnica. Pod linią kablową widoczny jest symbol oznaczający numer projektowanej linii.

Przykład linii kablowej w układzie TN-S o kablu miedzianym, izolacji wykonanej z polietylenu usieciowanego (XLPE), o przekroju żyły równym 4 mm², średnicy kabla 15,5 mm, jednym przewodzie fazowym i o długości trasy równej 5,0 m: