Υπολογισμός μεταφερόμενης ισχύος σε υπόγειο καλώδιο μέσης τάσης

Abstract

Σκοπός της συγκεκριμένης διπλωματικής εργασίας είναι ο υπολογισμός της μέγιστης ικανότητας μεταφοράς ισχύος υπογείων καλωδίων Μέσης Τάσης καθώς και η μελέτη της επίδρασης των συνθηκών εγκατάστασης στην μέγιστη επιτρεπτή τιμή ρεύματος. Αρχικά, παρουσιάζονται τα βασικά τεχνικά χαρακτηριστικά των καλωδίων ισχύος καθώς και τρόποι τοποθέτησης και σύνδεσης αυτών. Στην συνέχεια παρουσιάζονται οι μέθοδοι μεταφοράς θερμότητας και οι αντίστοιχες εξισώσεις που περιγράφουν τον μηχανισμό απαγωγής της θερμότητας. Για την μελέτη της μόνιμης κατάστασης λειτουργίας υπογείων εγκαταστάσεων καλωδίων, παρουσιάζονται τα απλοποιημένα ισοδύναμα θερμικά μοντέλα μονοπολικών και τριπολικών καλωδίων. Με σημείο αναφοράς το διεθνές πρότυπο IEC 60287 και την μέθοδο των Neher- McGrath, περιγράφεται αναλυτικά η μέθοδος υπολογισμού της μέγιστης ικανότητας μεταφοράς ρεύματος. Στην προσπάθεια μιας ρεαλιστικής προσέγγισης του θέματος, επιλέγεται συγκεκριμένος τύπος καλωδίου Μέσης Τάσης και εφαρμόζεται η μεθοδολογία σε απλά τριφασικά κυκλώματα. Εν συνέχεια, μοντελοποιείται και προσομοιώνεται η λειτουργία του καλωδίου σε συνθήκες μόνιμης κατάστασης, μέσω του προγράμματος προσομοίωσης Cymcap. Τέλος, εξετάζεται η επίδραση της μεταβολής των συνθηκών της εγκατάστασης στην μέγιστη ικανότητα μεταφοράς ρεύματος.

The aim of this diploma thesis is the study of the maximum permissible current capability of underground medium voltage cables, as well as, the effect of installation conditions on the current rating. Initially, the main power cables components are described and the basic cable installations are presented. Then, a general theory of heat transfer and thermal networks is briefly described and the steady-state equations are developed. Afterwards, there is a review of the predominant standardized current rating calculation method based on the international standard IEC 60287 and the Neher-McGrath paper. In the effort of a realistic approach of the subject, an existing medium voltage is being modeled and its operation is being simulated under steady-state conditions, with use of the software Cymcap. Finally, the effect of several operating and laying parameters on the permissible current rating is evaluated.