Kurzschlussstromberechnung

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1 Jürgen Schlabbach Kurzschlussstromberechnung Herausgeber Rolf R. Cichowski Anlagentechnik für elektrische Verteilungsnetze Band VDE VERLAG GMBH Berlin Offenbach VWEW Energieverlag GmbH

2 Inhaltsverzeichnis Einführung Zielsetzung Bedeutung der Kurzschlussströme Größte und kleinste Kurzschlussströme Normung 23 2 Berechnung der Impedanzen von Betriebsmitteln Einleitung Zählpfeile Symmetrische Komponenten Reihen- und Parallelschaltungen Begriffe Begriffe Ohm-System und %/MVA-System Betriebsmittel in Drehstromnetzen Allgemeines Impedanzen der Betriebsmittel Betriebsmittel in Gleichstromnetzen Allgemeines Impedanzen der Betriebsmittel Berechnungsbeispiele Drehstrombetriebsmittel Gleichstrombetriebsmittel 52 3 Berechnung der Kurzschlussströme in Drehstrom-Hochspannungsnetzen Allgemeines, Fehlerarten Berechnungsverfahren Berechnung der Kurzschlussströme Allgemeines 58

3 3.3.2 Berechnung der Kurzschlussstromparameter nach VDE Anfangskurzschlusswechselstrom l" k Kurzschlussströme innerhalb eines Kraftwerkes _ Stoßkurzschlussstrom i p Gleichstromanteil i dc Symmetrischer Ausschaltwechselstrom l b Dauerkurzschlussstrom l k Einfluss von Motoren Kleinste Kurzschlussströme Berechnungsbeispiele Dreipoliger generatornaher Kurzschluss Einpoliger Kurzschluss Berechnung des Stoßkurzschlussstromes 79 4 Berechnung der Kurzschlussströme in Niederspannungsnetzen Allgemeines Fehlerarten Berechnungsverfahren Berechnung der Kurzschlussströme Impedanzen Anfangskurzschlusswechselstrom l" k Stoßkurzschlussstrom i p Symmetrischer Ausschaltwechselstrom l b Dauerkurzschlussstrom l k Berücksichtigung von Motoren Kleinste Kurzschlussströme Berechnungsbeispiel 86 5 Doppelerdschluss und Teilkurzschlussströme über Erde Allgemeines Doppelerdkurzschlüsse Impedanzen und Anfangskurzschlusswechselstrom l" k 90

4 Einfache Netzanordnungen Stoßkurzschlussstrom i p _ Symmetrischer Ausschaltwechselstrom l b und Dauerkurzschlussstrom l k 5.3 Teilkurzschlussströme über Erde Einführung Kurzschluss innerhalb einer Anlage Kurzschluss an einem Freileitungsmast 5.4 Berechnungsbeispiele Doppelerdschluss in einem 20-kV-Netz Einpoliger Kurzschluss in einem 10-kV-Netz 6 Berechnung der Kurzschlussströme in Gleichstromanlagen _ Allgemeines 6.2 Teilkurzschlussströme von Kondensatoren 6.3 Teilkurzschlussströme von Batterien 6.4 Teilkurzschlussströme von Stromrichtern 6.5 Teilkurzschlussströme von fremderregten Gleichstrommotoren 6.6 Gesamtkurzschlussstrom 6.7 Berechnungsbeispiele 7 Wirkungen von Kurzschlussströmen Allgemeines Drehstrom- und Wechselstromanlagen Thermische Kurzschlussfestigkeit Leiterund Betriebsmittel Auslegung von Kabelschirmen Mechanische Kurzschlussfestigkeit bei biegesteifen Leitern Allgemeines Elektromagnetische Kräfte Berechnung der Biegespannungen Kräfte auf Stützpunkte ' Einfluss von Leiterschwingungen 136

5 7.3 Gleichstrom-Eigenbedarfsanlagen Ersatzrechteckfunktion Mechanische Kurzschlussfestigkeit bei biegesteifen Leitern Elektromagnetische Kräfte Biegespannungen Berechnungsbeispiele Berechnung der thermischen Wirkungen Elektromechanische Wirkung Begrenzung der Kurzschlussströme Allgemeines Maßnahmen Maßnahmen in Netzen Wahl der Netznominalspannung Bildung von Netzgruppen Verteilung der Einspeisungen Verbindung an Punkten geringer Kurzschlussleistung Umstrukturierung Maßnahmen in Anlagen Mehrsammelschienenbetrieb Längskupplung Strombegrenzende Schaltgeräte Betriebsmittel Veränderung der Kurzschlussspannung von Transformatoren KS-Begrenzungsdrosselspulen Erdungsimpedanzen Einsatz von Generatoren mit höherer subtransienter Reaktanz Netzformen Allgemeines Strahlennetz Ringnetz Vermaschte Netze 172

6 9 Daten von Betriebsmitteln Drehstrombetriebsmittel Netzeinspeisungen Transformatoren Generatoren Freileitungen Kabel Kurzschlussstrombegrenzungsdrosselspulen Asynchronmaschinen Gleichstrombetriebsmittel Leitungen Kondensatoren Batterien 185 Literaturverzeichnis 188 Hinweis auf Normen 189