Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • harvard1
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Ampacity calculation for low voltage cables
KTH, School of Electrical Engineering (EES), Electromagnetic Engineering.
2017 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesis
Abstract [en]

The overall goal of my project was to make an update of ampacities for distribution cables. Ampacityis the maximum current that can flow permanently in a cable without exceeding the maximaltemperature of the cable. These ampacities are useful for network operators because they need toknow the power they can transport with their cables.In order to make a good study, I had to study several types of configurations for a lot of different cables.The first configuration was cables directly in the ground . Ampacity was calculated for all the cables inthese configurations, but with several conditions. The temperature and the thermal resistivity of thesoil are varied, to study the effects of season, the geographic region and the type of soil.Then I studied the case of a cable in a duct. I used the same types of conditions as the one just before,but this time the cable is inside a duct, with air between it and the duct.Finally, I studied cables in air. This configuration was done for several temperatures, and severalconfigurations of cables.The second part of the study included the cable’s thermal dynamics, about temperature increase inthe cable when the current varies. Real load curves were used to determine the current flow in thecable. One was used for summer, and another one for winter.The idea of the study was to compare two types of calculation. The types of calculations used are theanalytical method and numerical method. The idea of the analytical method is to create a model, andthen to use this model to compute directly the ampacity. It is complicated to create the model, andtypically depends on more simplifying assumptions than the numerical model, but then computationis easy. The numerical method using a finite-element solver is simpler because the cable just has tobe drawn in a software, and then the software will do all the computation in order to find the ampacity.But the computer has to do lots of simple calculations, so it can take significant time.If these two types of calculation give similar results, this gives more credibility to the result and impliesthat the assumptions made for the analytic calculation can be assumed adequate for this type ofmodelling.Nevertheless, these two methods have drawbacks. The analytical method considered here is limited,for example by being unable to make calculations for cables with a peripheral neutral conductor. Thenumerical method is also limited, since unless one uses assumptions similar to those of the analyticalmethod it is not possible to make computation for cables in air, as this is too complicated for thecomputer.Finally these two methods gave good similarity of results. The differences between the analyticalcalculation and the numerical calculation are very small.To give a better comprehension of the results, specific examples were done. They allow theunderstanding of the impact of a heat wave on cables, or the impact of a duct on ampacity. Theseexamples will be useful for the users of cables in order to understand the meaning of the study’sresults.

Abstract [sv]

Det övergripande målet med mitt projekt var att göra en uppdatering av strömtålighet fördistributionskablar. Dessa uppgifter är användbara för distributörer eftersom de behöver känna denmakt de kan transportera med sina kablar.För att göra en bra studie, jag var tvungen att studera olika typer av set-up för en mängd olika kablar.Den första uppsättningen upp var kablar direkt i marken. Märkström beräknades för alla kablar i dettaset-up, men med flera villkor. Temperaturen och den termiska resistiviteten hos jorden varierar. Dessaparametrar beror på årstid, plats och typ av jord.Då jag studerade kablar i kanalen. Jag använde samma typ av villkor som ett precis innan, men den härgången kabeln är inne i en kanal, med luft mellan den och kanalen.Slutligen studerade jag kablar i luften. Denna uppsättning var klar under flera temperaturer, och flerauppsättning av kablar.Den andra delen av studien var omkring värme ökning i kabeln när strömmen varierar. Realbelastningskurvor användes för att bestämma strömflödet i kabeln. En användes för sommaren, ochen annan för vintern.Tanken med studien var att jämföra två typer av beräkningar. Om dessa två typer av beräkning gersamma resultat, betyder det att resultatet är stor.De typer av beräkningar som används är analysmetoden och numerisk metod. Principen den omanalytiska metoden är att skapa en modell, och sedan använda denna modell för att beräkna direktmärkström. Det är komplicerat att skapa modellen, och kräver förenklande antagande, men självaberäkningen är relativt lätt.Den numerisk metoden är enklare eftersom kabelns geometri och material behöver bara beskrivas iett fältlösningsprogram, och programmet gör beräkningen för att få märkström. Men för datorn är detlängre eftersom det har att göra massor av enkla beräkningar, så det tar tid.Men dessa två metoder har nackdelar. Den analytiska metoden är begränsad, eftersom det inte ärmöjligt att göra beräkningar för kablar med perifer nolledaren till exempel. Den numeriska metodenär också begränsad, ddet är inte möjligt att göra beräkningar för kablar i luften, är det för mycketkomplicerat för datorn.Slutligen dessa två metoder gav bra resultat. Skillnaderna mellan den analytiska beräkningen och dennumeriska beräkningen är mycket små.För att ge en bättre förståelse av resultaten var konkreta exempel gjort. De tillåter kunskapen omeffekterna av en värmebölja på kablar eller effekterna av en kanal på märkström. Dessa exempelkommer att vara användbart för distributören för att förstå innebörden av studiens resultat.

Place, publisher, year, edition, pages
2017.
Series
TRITA-EE, ISSN 1653-5146 ; 2017:016
National Category
Electrical Engineering, Electronic Engineering, Information Engineering
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-203890OAI: oai:DiVA.org:kth-203890DiVA: diva2:1082948
Educational program
Master of Science in Engineering - Electrical Engineering
Available from: 2017-03-24 Created: 2017-03-20 Last updated: 2017-03-24Bibliographically approved

Open Access in DiVA

No full text

By organisation
Electromagnetic Engineering
Electrical Engineering, Electronic Engineering, Information Engineering

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar

Total: 17 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • harvard1
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf