Projektierung von Niederspannungsanlagen

Transkript

1 Dr.-lng. Ismail Kasikci Projektierung von Niederspannungsanlagen Betriebsmittel Vorschriften Praxisbeispiele Softwareanwendung Hüthig & Pflaum Verlag München/Heidelberg/Berlin

2 Inhaltsverzeichnis Vorwort Formelzeichen Abkürzungen V XIX XXVII 1 Einführung 1 2 Elektrische Anlagen Mittelspannungsanlagen Niederspannungsanlagen 3 3 Aufgaben der Planung und Projektierung HOAI und VOB Richtlinien für die Projektierung elektrischer Anlagen 15 4 Transformator Grundlagen Kern Wicklung Bauarten Wechselstromtransformator 27

3 VIII Inhaltsverzeichnis Aufbau Wirkungsweise Leerlaufspannung Spannungs- und Stromübersetzung Belastung des Transformators Drehstromtransformator Aufbau Schaltungen der Wicklungen Schaltgruppen Parallelschaltung von Transformatoren Transformatoren für Sonderzwecke Stromwandler Spannungswandler Spartransformator Wirkungsgrad von Transformatoren Schutz von Transformatoren Auswahl von Transformatoren Faustformeln zur Berechnung der Kurzschlußströme auf der NS- Seite Beispiele zu Transformatoren Beispiel 1: Berechnung des Transformator-Anfangs-Kurzschlußwechselstromes Beispiel 2: Berechnung von Ausgleichsströmen Beispiel 3: Wirtschaftlichkeit von Transformatoren Beispiel 4: Berechnung des Jahreswirkungsgrades Beispiel 5: Berechnung des Wirkungsgrades 52 5 Asynchronmotor (ASM) Aufbau und Arten 53

4 Inhaltsverzeichnis IX Funktionsweise (Leerlauf) Typischer Drehmomentverlauf Charakteristische Eigenschaften Läuferfrequenz Drehmoment Schlupf Getriebe Anlaßverfahren von ASM Direktes Einschalten Stern-Dreieck-Anlauf Drehzahlverstellung Drehzahlsteuerung durch den Schlupf Drehzahlsteuerung über die Frequenz Drehzahländerung über die Polumschaltung Sanftanlasser Betriebsarten von Motoren Projektierung von Antrieben Beispiel 1: Berechnung mit SIKOSTART Beispiel 2: Berechnung der Uberlastungs- und Anzugsverhältnisse Beispiel 3: Berechnung der Motordaten Beispiel 4: Berechnung der Riemenscheibe und der Motorleistung Beispiel 5: Bemessung eines Motors 93 6 Notstromaggregate Aggregatspezifische Betriebsgrenzwerte Planung einer Netzersatzanlage Beispiel: Berechnung der Aggregatleistung 102

5 X Inhaltsverzeichnis 7 Überstrom-Schutzeinrichtungen Lichtbogen Lichtbogenkennlinie Gleichstromabschaltung Wechselstromabschaltung Einschwingspannung Schaltgeräte für Niederspannung Kenngrößen Haupt- oder Lastschalter Motorschutzschalter Schütze und Motorstarter Leitungsschutzschalter RCDs (residual current protective device) Hauptschutzeinrichtungen Zählerplätze mit Hauptschutzschalter Sicherungen Leistungsschalter Lastschalter Trennschalter HH-Sicherungen Bestückungsliste Selektivität und Back-up-Schutz Selektivität Back-up-Schutz Schaltgerätekombinationen TSK 163

6 Inhaltsverzeichnis XI 9.2 PTSK Nachweis der Kurzschlußfestigkeit Nachweis der Einhaltung der Grenzübertemperaturen in PTSK Unterscheidung der Verlustleistungen Prüfliste Projektierungshinweise Beispiel: Rechnerische Beurteilung der Erwärmung Schutz gegen elektrischen Schlag Spannungsbereiche Schutz durch Abschaltung oder Meldung TN-System TT-System IT-System Zusammenfassung der Abschaltzeiten und Schleifenwiderstände Beispiel 1: Prüfung der Schutzmaßnahmen Beispiel 2: Bestimmung des Bemessungsstromes der Sicherung Beispiel 3: Berechnung der maximalen Leitungslänge Beispiel 4: Ermittlung des Bemessungsstromes beim TT- System Beispiel 5: Abschaltbedingung beim IT-System Beispiel 6: Schutzmaßnahme bei einem Hausanschluß HBeispiel 7: Schutzmaßnahme beim TT-System Strombelastbarkeit von Leitungen und Kabeln Begriffe und Definitionen Schutz bei Überlast 199

7 XII Inhaltsverzeichnis 11.3 Schutz bei Kurzschluß Bezeichnung von Leitungen Bezeichnung von Kabeln Strombelastbarkeit Belastbarkeit im ungestörten Betrieb Belastbarkeit bei Kurzschluß Verlegearten und Belastungswerte von Leitungen und Kabeln Strombelastbarkeit von Starkstromkabeln und Umrechnungsfaktoren in Erde und in Luft Beispiele zur Strombelastbarkeit Beispiel 1: Überprüfung der Strombelastbarkeit Beispiel 2: Überprüfung der Strombelastbarkeit Beispiel 3: Schutz parallelgeschalteter Kabel Beispiel 4: Anschluß eines Drehstromkabels Beispiel 5: Wohngebäude ohne elektrische Warmwasserbereitung Beispiele zur Berechnung von Überströmen Beispiel 1: Bestimmung der Überlast- und Kurzschlußströme Beispiel 2: Schutz bei Überlast Beispiel 3: Kurzschlußfestigkeit einer Leitung Beispiel 4: Prüfung der Schutzmaßnahmen bei LS-Schaltern Kurzschlußstromberechnung in Drehstromnetzen Verfahren der Ersatzspannungsquelle Einpoliger Erdkurzschluß Berechnung der Schleifenimpedanz Dreipoliger Kurzschluß 269

8 Inhaltsverzeichnis XIII 12.2 Berechnung der Widerstandswerte der Betriebsmittel Netzeinspeisung Synchronmaschine Berücksichtigung von Motoren Freileitungen, Kabel und Leitungen Transformatoren Impedanzkorrekturen Kurzschlußströme beim dreipoligen Kurzschluß Stoßkurzschlußstrom Ausschaltwechselstrom Dauerkurzschlußstrom Thermische und dynamische Kurzschlußfestigkeit Beispiele zur Berechnung der Kurzschlußströme Beispiel 1: Berechnung des Kurzschlußstromes bei Gleichstrom Beispiel 2: Berechnung der Kurzschlußströme bei einer Hausinstallation Beispiel 3: Bemessung eines Abgangs Beispiel 4: Berechnung der Kurzschlußströme mit Nullwiderständen Beispiel 5: Komplexe Berechnung der Kurzschlußströme Beispiel 6; Berechnung mit Wirk- und Blindleistung Beispiel 7: Komplette Berechnung einer Anlage Beispiel 8: Berechnung der Kurzschlußströme mit Impedanzkorrekturen Spannungsfallberechnung Spannungsänderung Zulässiger Spannungsfall nach TAB 320

9 XIV Inhaltsverzeichnis Zulässiger Spannungsfall nach DIN Teil Spannungsfall in Verbraucheranlagen Spannungsfall nach DIN VDE 0100 Beiblatt Rechengrößen für maximale Leitungslänge Zusammenfassung der Berechnungsgrößen Leitungslängen bei Vorimpedanz Beispiele zur Spannungsfallberechnung Beispiel 1: Spannungsfallberechnung bei Gleichstrom Beispiel 2: Spannungsfallberechnung bei Wechselstrom Beispiel 3: Spannungsfallberechnung bei Drehstrom Beispiel 4: Spannungsfallberechnung für einen Verteiler Beispiel 5: Querschnittsberechnung nach Spannungsfall Beispiel 6: Spannungsfallberechnung nach DIN Beispiel 7: Spannungsfallberechnung für eine Steckdose Beispiel 8: Spannungsfallberechnung für einen Warmwasserspeicher Beispiel 9: Spannungsfallberechnung für ein Pumpenwerk Beleuchtungsanlagen Innenbeleuchtung Beleuchtungsarten Allgemeinbeleuchtung Arbeitsplatzorientierte Allgemeinbeleuchtung Einzelplatzbeleuchtung Lichttechnische Anforderungen Auswahl und Errichtung der Betriebsmittel Beleuchtungsstromkreise in Räumen und Anlagen besonderer Art 344

10 Inhaltsverzeichnis XV 14.3 Beleuchtungsberechnung Beleuchtungsplanung mit Datenblöcken Systemleistung Lichtstärkeverteilung Lichtstromverteilung Wirkungsgrade Leuchtenabstände Anzahl der Leuchten im Raum Beleuchtungsstärkeverteilung Maximale Anzahl von Leuchtstofflampen an Schaltern mit zwangsgeführten Kontakten, 250 V/10 A Maximale Anzahl von Entladungslampen je Leitungsschutzschalter Ursprungszeichen Richtwerte für die Beleuchtungsplanung Wirtschaftlichkeitsanalyse und Kosten der Beleuchtung Vorgehensweise bei der Projektierung Außenbeleuchtung Niedervolt-Halogenlampen Sicherheitsbeleuchtung Begriffe und Definitionen Schaltungen Bauliche Einrichtungen für Menschenansammlungen Projektierung von Rettungszeichen- und Sicherheitsleuchten Stromversorgung Installationshinweise ; Prüfeinrichtungen 374

11 XVI Inhaltsverzeichnis 14.9 Batterieanlagen Zentralbatterieanlagen Gruppenbatterieanlagen Einzelbatterieanlagen Beispiel: Dimensionierung einer Sicherheitsbeleuchtung Blindstromkompensation Begriffe und Definitionen Auswirkung der Blindleistung Kompensation von Transformatoren Kompensation von Asynchronmotoren Kompensation von Entladungslampen c/k-wert Schwingkreise Oberschwingungen und Spannungsqualität Kompensation mit unverdrosselten Kondensatoren Verdrosselte Kondensatoren Saugkreise Statische Blindleistungskompensation Beispiele zur Blindstromkompensation IBeispiel 1: Bestimmung der Kondensatorleistung Beispiel 2: Kondensatorleistung mit /t-faktor Beispiel 3: Bestimmung des Kabelquerschnitts bei verschiedenen Leistungsfaktoren Beispiel 4: Berechnung des c/fc-wertes Blitzschutzanlagen Blitzschutzklasse Äußerer Blitzschutz 417

12 Inhaltsverzeichnis XVII Fangeinrichtung Ableitung Erdungsanlage Beispiel 1: Berechnung von Erdungswiderständen Beispiel 2: Mindestlängen von Erdern Näherungsabstände im Wandbereich Erdung von Antennenanlagen Montagebeispiele Innerer Blitzschutz EMV-Blitzschutzzonen-Konzept Planungsangaben zu Blitzschutzanlagen Umgang mit der CD-ROM Einsatz von CAD-Systemen SIKOSTART: Dimensionierung und Berechnung des Anlaufs eines Motors WinCad/WinCad pro: CAD-Software Piano: Professionelle Verteilerplanung TXI: Berechnung von Beleuchtungsanlagen PROKON: Berechnung von Blindstromkompensationsanlagen Trabtech Select: Planungssoftware für Überspannungsschutzkonzepte KUBS plus: Software zur Kurzschlußberechnung in Niederspannungsnetzen Installationshilfe 465 Literaturverzeichnis 467 Stichwortverzeichnis 472