KOMUNALNA ENERGETIKA 25 mednarodno posvetovanje 10 do 12

KOMUNALNA ENERGETIKA 25. mednarodno posvetovanje 10. do 12. maj 2016, Maribor Uporaba programskih orodij za določitev napetosti koraka Peter KITAK Univerza v Mariboru, Fakulteta za elektrotehniko, računalništvo in informatiko, Laboratorij za osnove in teorijo v elektrotehniki Maribor, 11. 5. 2016

Uvod Napetost koraka Teoretični izračun Programska orodja na osnovi analitičnih pristopov Programska orodja na osnovi numeričnih postopkov (MKE) KOMUNALNA ENERGETIKA, 25. mednarodno posvetovanje, 10. do 12. maj 2016, Maribor 2

Teoretični izračun porazdelitve potenciala Osnovna predpostavka za ta potek je osno-simetrična razporeditev tokovnega polja ob paličnem ozemljilu. Pogoj za tako razporeditev pa je homogena zemlja, kar pomeni, da se v horizontalni smeri specifična upornost zemlje ne spreminja. KOMUNALNA ENERGETIKA, 25. mednarodno posvetovanje, 10. do 12. maj 2016, Maribor 3

Programska orodja na osnovi analitičnih pristopov Programska orodja: Ground. Mat, Win. IGS … Podatki dvoplastnega modela: specifična upornost v spodnji plasti ρsp = 14, 9 Ωm, specifična upornost v zgornji plasti ρzg = 17, 4 Ωm in debelina zgornje plasti je 0, 45 m � � � � KOMUNALNA ENERGETIKA, 25. mednarodno posvetovanje, 10. do 12. maj 2016, Maribor 4

Programska orodja na osnovi analitičnih pristopov Potek potencialov na površini zemlje: 24, 49 V 4, 22 V 2, 30 V 1 m 2 m 1, 56 V 1, 18 V 0, 94 V 0, 79 V 0, 68 V 0, 59 V 3 m 4 m 5 m 6 m 7 m 8 m 9 m Prednosti: Vmesnik je preprost za uporabo in pregleden, izračuni so opravljeni v kratkem času, možne so tudi raznovrstne grafične predstavitve. Zelo dobro se orodje izkaže tudi za izračun mejnih vrednosti napetosti dotika in koraka na površini zemlje. S pomočjo programa lahko načrtujemo tudi morebitne dodatne zaščitne ukrepe. Slabosti: Nima možnosti izvoza rezultatov izračunov, kar onemogoča neposredno delo z bazami podatkov. Program omogoča samo modeliranje dvoplastne zemlje in ne omogoča analize vpliva ozemljitvenega sistema daljnovodnega stebra na ozemljitev objekta v neposredni bližini in obratno. KOMUNALNA ENERGETIKA, 25. mednarodno posvetovanje, 10. do 12. maj 2016, Maribor 5

Programska orodja na osnovi numeričnih postopkov (MKE) Uporabljeno programsko orodje: Ele. FAn. T (Electromagnetic Field Analysis Tools) Model: osno simetričen KOMUNALNA ENERGETIKA, 25. mednarodno posvetovanje, 10. do 12. maj 2016, Maribor 6

Programska orodja na osnovi numeričnih postopkov (MKE) Ukrepi za zmanjšanje napetosti koraka z dodatno horizontalno pregrado KOMUNALNA ENERGETIKA, 25. mednarodno posvetovanje, 10. do 12. maj 2016, Maribor 7

Programska orodja na osnovi numeričnih postopkov (MKE) Ukrepi za zmanjšanje napetosti koraka z dodatno horizontalno pregrado varianta 1: brez pregrade; varianta 2: kovinska (prevodna) pregrada, širine 4 m; varianta 3: izolacijska pregrada, Večina potenciala upade v območju peska (velika širine 4 m; varianta 4: izolacijska pregrada, specifična upornost!). Ker je širina nasutega neskončna oz. širine celotnega peska relativno majhna, modela; je strmina upada varianta 5: izolacijska pregrada, potenciala toliko večja. širine 4 m, na robu pregrade je nasut pesek. KOMUNALNA ENERGETIKA, 25. mednarodno posvetovanje, 10. do 12. maj 2016, Maribor 8

Programska orodja na osnovi numeričnih postopkov (MKE) Ukrepi za zmanjšanje napetosti koraka z dodatno vertikalno pregrado KOMUNALNA ENERGETIKA, 25. mednarodno posvetovanje, 10. do 12. maj 2016, Maribor 9

Programska orodja na osnovi numeričnih postopkov (MKE) Ukrepi za zmanjšanje napetosti koraka z dodatno vertikalno pregrado Prednosti: program omogoča modeliranje poljubnih oblik ozemljil, nehomogenosti v zemlji ter modeliranje večplastne zemlje. Modeliramo lahko tudi konfiguracijo terena in vključujemo dodatne objekte v območje ozemljevanja (hiše, drevesa, sosednji ozemljitveni sistemi …). Program omogoča preprosto izmenjavo podatkov z drugimi programskimi orodji (možnost vključitve optimizacijskih postopkov za določanje specifične upornosti zemlje na osnovi meritev potencialov). Slabosti: dokaj zamudno modeliranje, izračun traja dlje časa … KOMUNALNA ENERGETIKA, 25. mednarodno posvetovanje, 10. do 12. maj 2016, Maribor 10

Izračun koeficientov večplastnega modela s pomočjo optimizacije Kriterijska funkcija Optimizacijski parametri Optimizacijski algoritem (DE, PSO, GA, ES, SA …) KOMUNALNA ENERGETIKA, 25. mednarodno posvetovanje, 10. do 12. maj 2016, Maribor 11

Zaključek Vsi tri načine izračuna potencialov na površini zemlje, ki jih članek prikazuje, je možno uporabiti pri načrtovanju ozemljitvenih sistemov. Teoretični izračun je možno uporabiti za zelo poenostavljeno geometrijo ozemljil in homogeno zemljo. Pristop z uporabo programskega orodja Win. IGS je možno uporabiti za izračune kompleksnih ozemljitvenih sistemov, vendar s homogeno zemljo v horizontalni smeri. Programsko orodje Win. IGS sicer omogoča analizo napetosti koraka, vendar za komplesne ukrepe preveč poenostavi izračune. Pristop na osnovi metod končnih elementov lahko uporabimo za katerikoli ozemljitveni sistem. Prednost programskega orodja Ele. FAn. T je tudi v preprosti izmenjavi podatkov z drugimi programskimi orodji. S tem je omogočena možnost vključitve optimizacijskih postopkov za določanje specifične upornosti zemlje na osnovi meritev potencialov. S tem orodjem je možno realno analizirati napetosti koraka z vsemi možnimi ukrepi (dodatne izolacijske in prevodne pregrade v horizontalni ali vertikalni smeri). KOMUNALNA ENERGETIKA, 25. mednarodno posvetovanje, 10. do 12. maj 2016, Maribor 12