Sähköverkon laskentaesimerkkejä millainen laskenta on hyväksyttävä VTS 008 PAAVO HAKALA TMI PAAVO HAKALA KOULUTUS

Sähköverkon laskentaesimerkkejä millainen laskenta on hyväksyttävä VTS 008 PAAVO HAKALA TMI PAAVO HAKALA 22.10.2014 KOULUTUS

Käsitteitä laskennassa Oikosulkuvirta I c on ylivirta joka aiheutuu sähköpiirin viasta tai virheellisestä kytkennästä prospektiivinen oikosulkuvirta Virta, joka kulkisi, jos oikosulkuvirtapiiri korvattaisiin ideaalisella merkityksettömän pienellä impedanssilla muuttamatta syöttöjärjestelmää. Dynaaminen nimelliskestovirta I pk on suurin mahdollinen oikosulkuvirran arvo, jonka keskus kestää. Tämä arvo saavutetaan noin 10ms kuluttua oikosulun syntyhetkestä. Usein tätä arvoa kutsutaan myös sysäysoikosulkuvirraksi Terminen nimelliskestovirta I cw on se lyhytaikaisen virran tehollisarvo, jonka virtapiiri valmistajan mukaan kestää vahingoittumatta. Testausaika on yleensä 1 sekunti, ellei valmistaja toisin ilmoita. Ehdollinen nimelliskestovirta I cc on valmistajan ilmoittaman prospektiivisen oikosulkuvirran arvo, jonka virtapiiri kestää tyydyttävästi valmistajan määrittelemällä oikosulkusuojalla. Valmistajan tulee ilmoittaa oikosulkusuojalaitteen yksityiskohdat, ehdollista nimellisoikosulkuvirtaa käytettäessä. 23.10.2014 KOULUTUS 2014 PAAVO HAKALA 2

Standardin vaatimukset Suunnittelun perustaksi tarvittavat tiedot on lueteltu kohdissa 132.2 132.5. Vaatimukset, joiden mukaan suunnittelu toteutetaan, on annettu kohdissa 132.6 132.12. Suunnitteluvaiheessaon laskelmilla tai muilla tavoin osoitettava, että tämän luvun vaatimukset täyttyvät. Vaatimusten täyttyminen on osoitettava osan 5-51 mukaisissa dokumenteissa. Dokumenttien tulee sisältää seuraavat yksityiskohtaiset tiedot, siltä osin kuin ne ovat tarpeen kussakin asennuksessa: - johtimien tyypit ja poikkipinnat -virtapiirien pituudet, joita tarvitaan suojausta tai jännitteenalenemaa koskevien laskelmien tekemiseen - suojalaitteiden lajit ja tyypit - suojalaitteiden mitoitusvirrat tai asettelut - prospektiiviset oikosulkuvirrat ja suojalaitteiden katkaisukyvyt. Nämä tiedot tarvitaan asennuksen suojauksen toimivuuden tarkistamiseen ja ne pitää selvittää jo suunnitteluvaiheessa. 23.10.2014 KOULUTUS 2014 PAAVO HAKALA 3

Standardin vaatimukset 1 Suojausmenetelmän pitää koostua sopivasta yhdistelmästä, jossa on perussuojaus ja erillinen vikasuojaus, tai lisätystä suojausmenetelmästä (ks. SFS-EN 61140, kohta 5.3), joka saa aikaan sekä perussuojauksen että vikasuojauksen. Yleensä käytetään seuraavia suojausmenetelmiä: syötön automaattinen poiskytkentä (411) (meillä käytössä lähes aina) kaksoiseristys tai vahvistettu eristys (412) sähköinen erotus syöttämään yhtä kulutuslaitetta (413) pienoisjännite (SELV ja PELV) (414). 23.10.2014 KOULUTUS 2014 PAAVO HAKALA 4

Standardin vaatimukset 2 Syötön automaattinen poiskytkentä on suojausmenetelmä, jossa perussuojaus on toteutettu jännitteisten osien peruseristyksellä tai suojuksilla tai koteloinnilla liitteen 41A mukaisesti vikasuojaus on toteutettu suojaavalla potentiaalintasauksella ja syötön automaattisella poiskytkennällä kohtien 411.3 411.6 mukaisesti. HUOM. 1 Kun käytetään tätä suojausmenetelmää, voidaan käyttää myös luokan II laitteita. Määritellyissä tapauksissa käytetään lisäsuojauksena kohdan 415.1 mukaisesti mitoitustoimintavirraltaan enintään 30 ma vikavirtasuojaa. 23.10.2014 KOULUTUS 2014 PAAVO HAKALA 5

Standardin vaatimukset 3 Suojamaadoitus Jännitteelle alttiit osat on kytkettävä suojamaadoitusjohtimeen kunkin maadoitustavan mukaisesti kohdissa 411.4 411.6 määritellyllä tavalla. Samanaikaisesti kosketeltavat jännitteelle alttiit osat on yhdistettävä samaan maadoitusjärjestelmään yksittäin, ryhmissä tai yhteisesti. Suojamaadoitukseen käytettävien johtimien on täytettävä SFS 6000-5-54 vaatimukset. Kussakin virtapiirissä on oltava suojamaadoitusjohdin, joka yhdistetään asianomaiseen suojamaadoitusjärjestelmään. 23.10.2014 KOULUTUS 2014 PAAVO HAKALA 6

Standardin vaatimukset 4 Suojaava potentiaalintasaus Jokaisessa rakennuksessa suojaavaan potentiaalintasaukseen on kytkettävä suojamaadoitusjärjestelmä, maadoitusjohdin, päämaadoituskisko ja seuraavat johtavat osat: - rakennukseen tulevat metalliputket, esim. vesi-, kaasu- ja kaukolämpöputket -rakenteiden muut johtavat osat, jos ne ovat kosketeltavia normaalissa tilanteessa, metalliset keskuslämmitys- ja ilmanvaihtojärjestelmät - betonirakenteiden rakenneteräkset, jos liittäminen on mahdollista rikkomatta rakenteita. Jos tällaiset johtavat osat tulevat rakennuksen ulkopuolelta, ne pitää liittää potentiaalintasaukseen niin lähellä rakennukseen sisääntulokohtaa kuin mahdollista. Suojaavien potentiaalintasausjohtimien on täytettävä SFS 6000-5-54 vaatimukset. Telekaapelien metallivaipat pitää liittää suojaavaan potentiaalintasaukseen ottaen huomioon kaapelin omistajan tai käyttäjän vaatimukset. 23.10.2014 KOULUTUS 2014 PAAVO HAKALA 7

Standardin vaatimukset 5 Syötön automaattinen poiskytkentä vian takia Kun sattuu vika mitättömän pienen impedanssin kautta äärijohtimen ja jännitteelle alttiin osan tai suojajohtimen välillä, suojalaitteen on automaattisesti katkaistava syöttö piirin tai laitteen äärijohtimista kohdissa 411.3.2.2, 411.3.2.3 tai 411.3.2.4 vaaditussa ajassa, lukuun ottamatta kohtien 411.3.2.5 ja 411.3.2.6 mukaisia tapauksia. HUOM. 1 Tässä kohdassa vaadittuja pidemmät poiskytkentäajat voidaan hyväksyä yleisissä sähkönjakelujärjestelmissä ja ulkovalaistusverkoissa. Suomessa sovellettavat vaatimukset on annettu standardeissa SFS 6000-8-801 (taulukko A801.1) ja SFS 6000-7- 714. (2,5 tai 3,5x sulakkeen In) HUOM. 2 Pienemmät poiskytkentäajan ja kosketusjännitteen arvot voidaan vaatia erikoisasennuksissa tai olosuhteissa osan 7 vaatimusten mukaisesti. (esim lääkintätilat) 23.10.2014 KOULUTUS 2014 PAAVO HAKALA 8

Standardin vaatimukset 6 Syötön a 23.10.2014 KOULUTUS 2014 PAAVO HAKALA 9

Standardin vaatimukset 8 23.10.2014 KOULUTUS 2014 PAAVO HAKALA 10

Standardin vaatimukset 9 Prospektiivinen oikosulkuvirta on määritettävä tarpeellisissa asennuksen pisteissä. Tämä voidaan toteuttaa laskemalla ja tarvittaessa mittaamalla. HUOM. Liittymiskohdan prospektiivinen oikosulkuvirta voidaan saada jakeluverkon haltijalta. (I PK on vaiheiden välinen arvo, ei yksivaiheinen) Oikosulkusuoja on sijoitettava sellaiseen kohtaan, jossa johtimen poikkipinta pienenee tai ominaisuudet muutoin muuttuvat. Kohdissa 434.2.1, 434.2.2 ja 434.3 on esitetty poikkeuksia tähän sääntöön. Seuraavissa kohdissa esitettyjä menettelyjä ei saa soveltaa tiloihin, joissa on palo-tai räjähdysvaara tai tietyn tilan vaatimukset esittävät muunlaisia vaatimuksia. Oikosulkusuojan saa sijoittaa muualle kuin kohdassa 434.2 määriteltyyn paikkaan seuraavien ehtojen mukaisesti. Siinä johdon osassa, joka sijaitsee johtimen poikkipinnan pienenemiskohdan tai muun muutoskohdan ja suojalaitteen sijoituspaikan välissä, ei saa olla haarajohtoja tai pistorasioita ja johdon osan pitää täyttää samanaikaisesti seuraavat kolme ehtoa: a) johdon pituus on enintään 3 m, ja b) asennus toteutetaan siten, että oikosulun vaara on mahdollisimman pieni, ja c) johtoa ei sijoiteta lähelle palavia materiaaleja. 23.10.2014 KOULUTUS 2014 PAAVO HAKALA 11

Standardin vaatimukset 10 Syötön automaattisen poiskytkennän toiminta HUOM. 1 Jos vikavirtasuojia käytetään myös suojaukseen tulipaloilta, syötön automaattista poiskytkentää koskevien vaatimusten tarkastuksen voidaan katsoa täyttävän myös SFS 6000-4-42 koskevat vaatimukset. HUOM. 2 Oikosulkusuojauksen toiminta selvitetään SFS 6000-4-43 kohdan 434 mukaisten laskelmien avulla. 23.10.2014 KOULUTUS 2014 PAAVO HAKALA 12

Standardin vaatimukset 11 Edellä esitetyistä kohdista seuraa: Oikosulkuvirta on selvitettävä liittymässä ja kaikilla keskuksilla ja niissä kohdissa joissa on muutoin oikosulkusuojia ( vaiheiden välinen oikosulku) Vikasuojaus on tarkisteltava yli 32A virtapiireissä ja niissä 32 A ja pienemmissä, joissa ei ole lisäsuojausta esimerkiksi sähköliesi, sähkökiuas vikavirtasuojaamattomat pistorasiat ja valaistus. (vaiheen ja suojajohdon oikos.) Huonoimman tilanteen selvittäminen riittää. Asennusolosuhteet on arvioitava ja Suomen käytäntö +25 astetta sisällä ja +15 astetta maassa otettava huomioon. Tavallisesti laskenta suoritetaan johdon +70 asteen loppulämpötilaan. 23.10.2014 KOULUTUS 2014 PAAVO HAKALA 13

Esimerkin perustiedot Esimerkki on kaupunkialueella sijaitseva rivitalo. Puistomuuntamo 800 kvamuuntajalla on 100 m päässä ja syöttö sieltä tulee rajalla olevalle kaapelijakokaapille AXMK 4x185 kaapelilla. Tästä pääkeskukseen on liittymiskaapelina 30m AXMK 4x120. Talossa on 8 vajaan 100 m2 huoneistoa joissa on 6kW sähkökiuas ja normaali varustrus. Kiinteistö on kaukolämmössä. Laskenta aloitetaan rajalta. Jakeluverkkoyhtiö on ilmoittanut oikosulkuvirraksi rajan jakokaapilla 8,5 ka Kokonaiskuormaksi on arvioitu 60 kw ja pääsulake on 3x100A. Asuntojen nousut ovat MCMK 4x6+6 ja pisin niistä on 48m ja lyhin 12m. Kuinkin asunnon ryhmäkeskuksessa on tarkasteltava kiukaan ryhmä C16A 5x2,5 24m ja jääkaapin pistorasia C16A 3x2,5 18m sekä valaistus B10 A 3x1,5 29m. Tulokset muodostuivat seuraaviksi: 23.10.2014 KOULUTUS 2014 PAAVO HAKALA 14

Esimerkin perustiedot FebdokPääkeskus 23.10.2014 KOULUTUS 2014 PAAVO HAKALA 15

Esimerkin perustiedot FebdokPääkeskus 23.10.2014 KOULUTUS 2014 PAAVO HAKALA 16

Esimerkin perustiedot FebdokMRK asunto 23.10.2014 KOULUTUS 2014 PAAVO HAKALA 17

Esimerkin perustiedot FebdokMRK asunto 23.10.2014 KOULUTUS 2014 PAAVO HAKALA 18

Esimerkin perustiedot Febdokryhmäkeskus 1 23.10.2014 KOULUTUS 2014 PAAVO HAKALA 19

Esimerkin perustiedot SIMARIS PK 23.10.2014 KOULUTUS 2014 PAAVO HAKALA 25

Esimerkin perustiedot SIMARIS MRK 8 23.10.2014 KOULUTUS 2014 PAAVO HAKALA 26

Esimerkki nolallalaskettuna 23.10.2014 KOULUTUS 2014 PAAVO HAKALA 27

Muita laskentaohjelmia SIMARIS Design -ohjelmistolla voidaan sähköverkot mitoittaa Siemensin käsityksen mukaan Ecodial Advanced Calculation on Schneiderin käsitys samasta asiasta. Doc2 on ABBn yleisesti käyttämä versio. Kymdatan Cads Prohon sisältyy sisäänrakennettu laskenta samoin kuin MagiCadsiin. Muitakin ohjelmia on kehitetty, mutta käytön laajuutta en tunne. Kaikkia näitä ohjelmia vaivaa samat ongelmat; Miten tarkasti tiedämme johdon pituuden ja kuormituksen ja miten voimme määrittää asennusolosuhteet oikein? Mikä on tasoituskerroin asennuksissa? 23.10.2014 KOULUTUS 2014 PAAVO HAKALA 28