Technisches Heft Nr. 158 - Berechnung von ... - Schneider Electric

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Bestimmung der verschiedenen Kurzschlussimpedanzen Das Prinzip dieser Methode besteht darin, die Kurzschlussströme aufgrund der Impedanz des vom Kurzschlussstrom durchflossenen "Stromkreises" zu bestimmen. Diese Impedanz wird berechnet, nachdem man separat die einzelnen Widerstände und Reaktanzen der Fehlerschleife von einschliesslich der Stromversorgungsquelle bis zur betrachteten Stelle addiert hat. (Die Nummern x dienen dazu, im Beispiel am Schluss dieses Kapitels die im Text enthaltenen Erklärungen leicht zu finden.) Impedanzen des Netzes ■ Impedanz des vorgeschalteten Netzes In den meisten Berechnungen geht man speisungsseitig nicht weiter als bis zur Übergabestelle der Energie. Die Kenntnis des vorgeschalteten Netzes beschränkt sich somit in der Regel auf die vom Versorgungsunternehmen gelieferten Angaben, d.h. lediglich die Kurzschlussleistung Scc (in MVA). Die Ersatzimpedanz des vorgeschalteten Netzes beträgt: 1 ➡ Za = U2 Scc U ist die verkettete Spannung des unbelasteten Netzes. Der vorgeschaltete Widerstand und die vorgeschaltete Reaktanz können aufgrund von Ra/Za in der HS ermittelt werden: Ra/Za≈ 0,3 in 6 kV, Ra/Za≈ 0,2 in 20 kV, Ra/Za≈ 0,1 in 150 kV. 2 ➡ Xa = 0,980 Za in 20 kV, Deshalb die Näherung Xa ≈ Za. ■ Innere Impedanz des Transformators Die Impedanz berechnet sich aus der Kurzschlussspannung ucc ausgedrückt in %: 3 ➡ ZT = ucc . U2 Sn worin U = Verkettete Leerlaufspannung des Transformators Sn = Scheinleistung des Transformators U.ucc = Spannung, die auf der Primärseite des Transformators angelegt werden muss, damit die Sekundärseite bei kurzgeschlossenen sekundärseitigen NS-Klemmen vom Nennstrom In durchflossen wird. Technisches Heft Schneider Nr. 158 / S. 12 Für HS/NS-Speisetransformatoren der öffentlichen Stromversorgung sind die Werte von u cc von der EDF (HN52 S20) und in einem europäischen Normenentwurf (PR-HD 428.1S1) festgelegt (siehe Abb. 13). In diesem Zusammenhang ist zu bemerken, dass die Genauigkeit dieser Werte einen unmittelbaren Einfluss auf die Berechnung der Icc hat, weil ein Fehler von x% für u cc einen Fehler von der gleichen Grössenordnung (x%) für Z T bewirkt. 4 ➡ Normalerweise R T 150 mm2 ist RL < 0,15 mΩ/m). ■ Der Reaktanzbelag X L von Freileitungen, Kabeln und Sammelschienen berechnet sich mit der Formel: XL = L . ω ⎜ ⎛ ⎝ ⎟⎞ = [15,7 + 144,44 Log ⎠ d ] r Leistung des HS/NS-Speisetransformators ≤ 630 (in kVA) 800 1000 1250 1600 2000 Kurzschlussspannung ucc (in %) 4 4,5 5 5,5 6 7 Abb. 13: Normierte Kurzschlussspannung u cc für HS/NS-Speisetransformatoren der öffentlichen Stromversorgung.
ausgedrückt in mΩ/km für ein im Dreieck angeordnetes ein- oder dreipoliges Kabelsystem mit r = Radius der Leiteradern d = mittlerer Abstand zwischen den Leitern. NB: Log = Logarithmus zur Basis 10. Bei Freileitungen nimmt die Reaktanz mit dem Abstand der Leiter (proportional zu Log d ) und somit mit der r Betriebsspannung leicht zu. 7 ➡ Die folgenden Mittelwerte muss man sich merken: X = 0,3 Ω/km (NS- oder MS-Leitungen) X = 0,4 Ω/km (MS- oder HS-Leitungen) Für Kabel fasst die Abbildung 16 verschiedene Reaktanzwerte für die Niederspannung in Funktion der Verlegungsart zusammen. Die folgenden Mittelwerte muss man sich merken: - 0,08 mΩ/m für ein Dreileiterkabel ( ). Dieser Mittelwert ist für Hochspannung etwas höher und liegt dort zwischen 0,1 und 0,15 mΩ/m; 8 ➡ - 0,09 mΩ/m für (in einer Ebene oder im Dreieck ) aneinanderliegende) Einleiterkabel. 9 ➡ - und 0,15 mΩ/m als Standard für Sammelschienen ( ) und in einem Abstand voneinander angeordnete Einleiterkabel ( ). Für SS mit mehrlagig angeordneten Phasen (Canalis-Typ von Telemecanique) ist diese Reaktanz wesentlich niedriger. Anmerkungen: ■ Die Impedanz kurzer Verbindungen zwischen dem Verteilpunkt und dem HS/NS-Transformator kann vernachlässigt werden, wenn man einen zusätzli- Verlegungsart Sammelschienen Dreipoliges Kabel Symbol Reaktanzbelag Mittelwerte (in mΩ/m) Reaktanzbelag Extremwerte (in mΩ/m) ∆ Icc/Icc (in %) 12 Abb. 16: Werte für die Reaktanz der Kabel in Funktion der Verlegungsart. 10 5 Pcc = 250 MVA Pcc = 500 MVA 0 500 1000 1500 2000 Pn (in KVA) Abb. 14: In die Berechnung des Kurzschlussstroms eingebrachter Fehler, wenn die Impedanz Za des vorgeschalteten Netzes vernachlässigt wird. Regel Spez. Wert des spez. Betroffene Widerstand (*) Widerstandes (Ω mm2 /m) Leiter Kupfer Aluminium Maximaler Kurzschlussstrom ρ1 = 1,25 ρ20 0,0225 0,036 P-N Minimaler Kurzschlussstrom ρ1 = 1,5 ρ20 0,027 0,043 PH-N Fehlerstrom in den Erdungsschemas TN und IT ρ1 = 1,25 ρ20 0,0225 0,036 PH-N (**) PE-PEN Spannungsabfall ρ1 = 1,25 ρ20 0,0225 0,036 PH-N (*) Überstrom für die Überprüfung der ρ1 = 1,5 ρ20 0,027 0,043 Phase-Neutralleiter PEN-PE, wenn im thermischen gleichen Mehrleiter- Beanspruchungen der Leiter kabel enthalten ρ1 = 1,25 ρ20 0,0225 0,036 Separater PE (*) ρ20 spezifischer Widerstand der Leiter bei 20° C. 0,018 Ωmm 2 /m für Kupfer und 0,029 Ωmm 2 /m für Aluminium. (**) Der Querschnitt des Neutralleiters N ist kleiner als der Querschnitt der Phasenleiter. Abb. 15: Je nach dem berechneten maximalen oder minimalen Kurzschlussstrom zu berücksichtigende Werte für den spezifischen Widerstand r der Leiter (siehe UTE C 15-105). In einem Abstand voneinander angeordnete Einleiterkabel Im Dreieck aneinanderliegende Einleiterkabel In einer Ebene aneinanderliegende Einleiterkabel 3 in einer Ebene im Abstand "d" voneinander angeordnete Kabel d = 2r d = 4r d d r 0,15 0,08 0,15 0,085 0,095 0,145 0,19 0,12-0,18 0,06-0,1 0,1-0,2 0,08-0,09 0,09-0,1 0,14-0,15 0,18-0,20 Technisches Heft Schneider Nr. 158 / S. 13
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