Als Grundlage der nachstehenden

Transkript

1 AUF EINEN BLIK In dieser ehrteiligen Beitragsreihe gingen wir ausführlich auf die ge sa - te Grundlagenbreite ein die für eine Elektrofachplanung in Ge bäuden Voraussetzung sind. Die bereits i vierten Teil begonnene konkrete Gebäudeplanung anhand des Planungsbeispiels einer Lagerhalle wird hier zu Ende berechnet. Ein sechster Teil wird den Abschluss dieser Beitragsreihe bilden. (Fortsetzung aus»de«7/009 S. 8) Elektroinstallation Elektroanlagen planen und projektieren (5) Abschließende Berechnungen zu Projekt Lagerhalle Viele Berechnungsschritte sind notwendig u allein die Koponenten der Hauptstroversorgung eines Gebäudes zu eritteln. Insbesondere wenn es sich nicht u ein reines Standardwohngebäude handelt. Das bereits i vierten Beitragsteil begonnene Projekt Lagerhalle zeigt dies schon deutlich. Wir beschränken uns deshalb hier auf den Planungsansatz der Gebäudeenergieversorgung. Reelle Planungen füllen in der Praxis nicht selten viele Aktenordner. Als Grundlage der nachstehenden Berechnungen gelten die Werte geäß Bild 7 (vierter Beitragsteil in»de«7/009 S. 0). Die begonnenen Projektschritte 1 bis 7 werden hier nun vervollständigt. Projektschritt 8 Gesucht werden die Leitungsverluste und die Jahresverlustarbeit bei Voll - betrieb (8760h) gegeben: Arbeitspreis 18ct/kWh. Die berechnete Verlustleistung lautet: l PV I κ s 55 ( 1 7A ) 56 4 Ω 46 9VA Die Verlustarbeit berechnet sich wie folgt: W V P V t 469W 8760h 085kWh. Daraus ergeben sich Kos - ten von: 085kWh/a 018 /kwh 5469 /a. Hierzu noch die folgende Anerkung: U die Kosten für die Leitungsverluste zu verringern sollte der Kabelquerschnitt entsprechend größer ge - wählt werden soit wird auch der Spannungsfall geringer. Außerde hat die Wahl der Betriebsart einen entscheidenden Einfluss auf die Verlustleistungskosten. Berechnungen ohne Reserve und it Selektivitätsbetrachtung Wie bereits i vierten Teil erwähnt sind einige der bereits errrechneten Werte erneut zu bestien diesal ohne Reserve. Daher uss die Selektivität beachtet werden. Projektschritt 9 Gesucht wird der Betriebsstro und der ittlere vo UV.. Gege - ben: Gleichzeitigkeitsfaktoren der Mo - toren 1. a) Für die Motoren M1 und M wird die Leistung be rechnet: P U I 400V 17A kW. Die Blind leis tung be trägt soit: sin ϕ Q P 1 6kW kvar b) Für M bis M6 wird die Leistung be - rechnet: P U I 400V 11A kW. Die Blindleis - tung be trägt: sin ϕ Q P tan ϕ 6 576kW kvar c) Für Verbraucher ist die Leistung angegeben: P 15kW. Zunächst wird Bild 10: Ausschnitt aus der Anlage für die der Selektivitätsnachweis zu erbringen ist F 15A die Blindleis tung wird berechnet: sin ϕ Q P 15kW kvar d) Die Gesatleistung beträgt: P G 16kW +6576kW 4+15kW 665kW. Die Gesatblindleistung be - trägt: Q G 816kvar + 45kvar kvar 406kvar. Der ittlere errechnet sich dait zu: Qges 40 6kvar 061 P 66 5kW ges sin ϕ Nun wird der Betriebsstro berechnet: PG Ib U 66 5kW 400V A Es ergibt sich ein Betriebsstro von 114A der zu UV. fließt. F F4 F5 4A 45A 4A Q Q4 Q5 de 8/009 5

2 Elektroinstallation Projektschritt 10 Gesucht wird der Selektivitätsnachweis für die Sicherungen F bis F5 und die RD Q bis Q5 (Bild 10). Zu den Si cherungsgrößen berechnet an hierfür die Abschaltströe: F 15A F 6A (50A); 17A 44A F4 6A (50A); 4 11A 45A F5 6A (50A); 4A Q 6A/A Q4 6A/A Q5 6A/A Die Selektivität der Leistungsschutzschalter ist soit nachgewiesen. Projektschritt 11 Gesucht wird die Leistung zu UV. gegeben: Die zu Einsatz koende Verlegeart lautet und es soll keine PEN-Leiterreduzierung stattfinden. a) Der therisch erforderliche Querschnitt ergibt sich zu: I F I n 15A. Nach DIN VDE ergibt sich für Verlegeart : S 5 und I Z 16A und I b I n I Z ; I b 15A 16A. b) Nun berechnen wir den er - forderlichen Querschnitt unter Be - rück sichtigung des Spannungsfalls. Der zulässige Spannungsfall beträgt: Δu 05%. Dait wir der Querschnitt berechnet: l In cos ϕ 11 S κ 0 15A Ω V gewählt: 70 d.h. ein Kabel NYY-J 4x70 ohne PEN-Reduzierung. c) Anhand der gewählten Leitung bestien wir nun den tatsächlichen Spannungsfall: l In cos ϕ 11 κ S 0 15A V Ω 158 V Δu % % Un 400V 0 95% Projektschritt 1 Gesucht wird der Beessungsstro zu HV und der Sicherung F1. Der Betriebsstro a HV beträgt: I bhv I bf1 + I bf 15A + 50A 175A. Der Betriebsstro der Sicherung F1 be - trägt: I bf1 00A (gg). Die Selektivi - tät lässt sich nun berechnen it: I bf1 /I bhv 00A/175A 16. Hierzu folgende Anerkung: Der berechnete Wert 16 ist der Mindestwert u Selektivität erreichen zu können. Projekschritt 1 Gesucht wird die Leitung zu HV gegeben: Kabel it PEN-Reduzierung; Verlegungsart Rohr in Erde. a) Gesucht ist der therisch erforderliche Querschnitt bei eine Betriebsstro von: I AF1 I n 00A. Nun werden die Reduktionsfaktoren festgelegt. Für die Verlegeart D Rohrverlegung f Für den Dauerbetrieb: f Dait ergibt sich ein rechnerischer Gesatreduktionsfaktor von f ges f 1 f 077. Als Nächstes soll die Strobelastbarkeit bestit werden. Für einen Beessungsstro von: I r 75A beträgt die Strobelastbarkeit I z I r f ges 75A 077 1A. Hieraus eritteln wir noch den Querschnitt des Kabels NYWY x 95/50 (nach DIN VDE 010). Anerkung: Der kleinere Querschnitt hier 50 stellt die PEN-Reduzierung dar. b) Gesucht ist der unter Berücksichtigung des Spannungsfalls von 1% erforderliche Querschnitt. Folgende Berechnungsschritte sind hierzu erforderlich: l IAF1 cos ϕ 11 S κ 51 00A Ω V 79 5 gewählt wird ein Querschnitt von: 95. c) Die gewählte Leitung und der tatsächliche Spannungsfall werden nun berechnet: l IAF1 cos ϕ 11 κ S 51 00A V Ω 6 % V Δu 0 85% 400V Projekschritt 14 Gesucht wird der verfügbare Spannungsfall ab UV.. Der noch verfügbare Spannungsfall beträgt: Δu Anlage Δu HV Δu UV. 4% 085% 095% 77% Reserve. Quelle: DIN 115 Teil A Mit elektrischer Warwasserbereitung für Bade- oder Duschzwecke B Ohne elektrischer Warwasser - bereitung für Bade- oder Duschzwecke Anzahl der Wohnungen Bild 11: Erittlung des Leistungsbedarfs für Wohnungen it und ohne elektrischer Warwasserbereitung 50 In A *6 Projektschritt 15 Gesucht wird die Anzahl der zulässigen Wohneinheiten (WE) welche die HV1 versorgt. Gegeben: WE-Anzahl it und ohne Warwasserbereitung bei eine zur Verfügung stehenden Betriebsstro von: I n I F 15A. Der Leistungsbedarf beträgt: P G 86kVA. Abgelesen aus de angezeigten Diagra (Bild 11) für die Anzahl der Wohneinheiten (WE): ohne elektr. Warwasserbereitung 6WE it elektr. Warwasserbereitung WE. Projektschritt 16 Gesucht werden die Transforatordaten S rt I rt R T X T Z T sowie der Gesat- 6 de 8/009

3 betriebsstro der Anlage und Auslegung des Transforators. Gegeben ist hier: u kr 6%. Der Beessungsstro des Transforators be trägt: I bg I F1 + I F + I F5 15A + 00A + 5A 50A. Nun wird die Scheinleistung berechnet it: S rt U I 400V 50A 4kVA. Gewählt wird jetzt: S rt 50kVA 0/04kV 50Hz Y Z5 (Dyn5) Da - raus ergibt sich der tatsächliche Beessungsstro: SrT 50kVA IrT 60 8A U 400V Die Ipedanz des Transforators: n Z u U n T kr SrT ( V ) 8 4Ω 50kVA Aus Kasikci I:»Projektierung von Niederspannungsund Sicherheitsanlagen«Hüthig&Pflau Verlag 00 Bild werden folgende Werte erittelt: induktiver Widerstand X T 6Ω Wirkwiderstand X T 9Ω Die tatsächliche Ipedanz des Transforators: T T T Z R + X 9Ω + 6Ω 7 1Ω Hierzu noch die folgende Anerkung: Die Werte für den induktiven Widerstand und den Wirkwiderstand können auch aus eine Diagra für Wirk- und Blindwiderstände von Transforatoren abgelesen werden. Angaben direkt vo Hersteller sind jedoch genauer. Projektschritt 17 Gesucht wird der drei- und einpolige Kurzschlussstro sowie der Stoßkurzschlussstro a Transforator. Zu berechnen ist: dreipoliger Kurzschlussstro: I KD %/6% I rt 6000A 6kA zweipoliger Kurzschlussstro: I K1 / I KD / 6000A 5196A 5kA Stoßkurzschlussstro: i p κ I K. Aus de Diagra i Bild 1 entnehen wir den Faktor κ zur Berechnung des Stoßkurzschlussstros. Zu Ab lesen auf der x-achse berechnen wir den Wert: R T / X T 9Ω /6Ω 05. Hier it kann an jetzt ablesen: κ 14. Der Stoßkurzschlussstro be trägt i p κ I K 14 6kA 1187kA Anerkung: Der Stoßkurzschlussstro ist der axiale Kurzschlussstro der von der Anlage aufgenoen werden kann. Projektschritt 18 Gesucht wird jetzt die Schleifenipedanz. a) Die Schleifenipedanz des HV be trägt: SHV T L T Z ( R + R ) + ( X + XL ) Der Wert für R L ist nicht gegeben und uss noch berechnet werden: de 8/009

4 Elektroinstallation ERMITTLUNG DER VERTEILERGRÖSSE Anzahl (Stück) Einbauteil Teilungseinheiten Sue 5 D0 -P 45TE TE RD 4-P 4TE 1TE 1 LS 16A 1TE 1TE 4 MSS 4TE 16TE 1 Steckdosen TE TE 10 Kleen 1TE 10TE 4 Kleen 70 1 Reihe 1TE Sue 88TE Tabelle 9: Aus der Breite der Einbaugeräte zuzüglich der Reserve ergibt sich die Anzahl der Teilungseinheiten (TE) Z SUV ( RT + RLHV + RLUV ) + + ( X + X + X ) T LHV LUV Berechnet wird jetzt der Wert für R LUV : l RLUV κ s Ω 88Ω Der Wert für X LUV wird ebenfalls be - rechnet: ' Ω XLUV l xl Ω Die Schleifenipedanz des UV beträgt: 0 18 κ 16 κ Z SUV ( 9Ω+ 4 7Ω+ + 88Ω ) + + ( 6Ω+ 8 6Ω Ω + 49 Ω ) R/X X/R Bild 1: Diagra zur Erittlung des Stoßkurzschlussstros 70 Bild 1: Darstellung des Aufbauplans vo UV. l l RL + s s κ κ PEN Ω Ω 4 7Ω Der Wert für X L uss ebenfalls noch berechnet werden: ' Ω XL l xl Ω Benötigt wird nun noch X L dies ergibt sich aus DIN EN 60909: für 95 und NYWY 008Ω/. Die Schleifenipedanz beträgt: ZSHV ( 9 Ω+ 4 7 Ω) + + ( 6Ω+ 8 6Ω) 68 6Ω b) Schleifenipedanz des UV: Projektschritt 19 Gesucht werden die Werte für den Schutz durch Abschalten. Der Fehlerstro a HV beträgt: cu IFHV Z ka n SHV V 68 6Ω Der Spannungsfaktor c wird aus Tabellen erittelt. Kontrolle: aus der Zeit- Stro-Kennlinie für gg-sicherungen: Für die Angaben: Abschaltzeit t 5s und I bf1 00A ergibt sich I A5s 1500A I FHV > I A5s bis UV.. Ergibt sich ein Fehlerstro a HV von: cu n V IFUV ZSUV 90 79Ω 4 ka Aus der Zeit-Stro-Kenn linie für gg- Sicherungen ergeben sich Abschaltzeit t 5s und I bf1 15A I A5s 750A I FUV > I A5s. In beiden Fällen ist die Bedingung I K1in > I a erfüllt. Nun einige Vorschläge was an tun kann wenn der Schutz durch Abschalten nicht erfüllt wird: Transforator it Spannungsfall u k 4% wählen den Kabelquerschnitt erhöhen Leistungsschalter it RD statt Sicherungen 8 de 8/009

5 die Verteilung entsprechend schutzisoliert aufstellen. Projektschritt 0 Gesucht: Reihenanzahl i UV. it 0% Reserve. In Tabelle 9 ist dieser Schritt vollzogen. Projektschritt 1 Gesucht: Zeichnung des Bauplans für den UV.. Beessung des Verteilers: Anzahl der Teilungseinheiten: 88 Teilungseinheiten + 0% Reserve 115 Teilungseinheiten Anzahl der Reihen: 115 Teilungseinheiten : zwölf Teilungseinheiten/ Reihe zehn Reihen Gewählt: zwei Felder it je fünf Reihen Größe des Verteilers: B x H x T 550 x 0 x 00 Das Bild 1 zeigt die Darstellung des UV. Berechnungen auf TT-Syste anwendbar? Für eine Abschaltung i TN-Syste innerhalb der vorgegebenen Zeit uss ein hoher Kurzschlussstro fließen. Bei nicht erfüllter Abschaltbedingung uss der Beessungsstro der Überstro-Schutzeinrichtung (ÜSE) verringert werden oder eine RD bzw. ein zusätzlicher Potentialausgleich vorgesehen werden. I TT-Syste sind die Stroquelle und die Betriebsittel geerdet. Die Ab schaltung durch ÜSE ist schwierig (vorwiegend werden RD eingesetzt). Es gilt: Das TN-Syste darf nicht it de TT-Syste kobiniert werden. I TT-Syste üssen alle Strokreise it einer RD versehen werden. Der Erdungswiderstand des TT-Systes uss berechnet und geessen werden. Weitere Planungsschritte I letzten Beitragsteil werden wir uns it den Installations- und Übersichtsschaltplänen der vollzogenen Planungsschritte befassen und vergleichen die erzielten Rechenergebnisse it denen der Software»Siaris«. (Fortsetzung folgt) Prof. Dr. Isail Kasikci Hochschule Biberach MEHR INFOS Vorangegangene Beitragsteile Kasikci I.; Pantenburg N.: Elektroanlagen planen und projektieren Teil 1: Grundlagen und Ausgangs situation»de«19/008 S. 6 ff. Teil : HOAI das Grundgesetz des Planers»de«0/008 S. 8 ff. Teil : Anschlussdaten und Zähleranlagen»de«1/008 S. 0 ff. Teil 4: Projekt Lagerhalle»de«7/009 S. 8 ff. de 8/009