Kurzschluss-Analyse. Orts netztrafo Kabeltyp:="NAYY 1 x 150 RM (Dreieck) (Erde) 0.6 / 1 kv" N1 N2 N3 HA P S. Kabel1. größten Spannungsfaktor c max

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Kristian Böhmer
vor 7 Jahren
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1 Kurzschluss-Analyse Aufgabe: Erittlung der Kurzschlussleistung a Hausanschluss. Mit de vorgegebenen Netz soll eine Berechnung für den axialen Kurzschlussstro: a) Mit Cerberus b) Grafisch c) Rechnerisch erfolgen. Mit de errechneten Kurzschlussstro kann die Kurzschlussleistung a Hausanschluss erittelt werden. interessiert Netz: MS_Netz Netzdaten: S K = 250 MVA U OS = 10 kv R Q = 0,1 X Q U US = 0,4 kv Spannungsfaktor c (nach DIN IEC 60038, Tabelle l und lll) Niederspannung V Spannungstoleranz 10 % Mittelspannung >1 kv - 35 kv Transforatordaten: größten Spannungsfaktor c ax kleinsten Spannungsfaktor c in 1,1 0,95 1,1 1,0 S N = 400 kva u k = 4 % R T = 1 X Schaltgruppe: Dy5 u r = 1.05 % 0T = 0,95 X T Kabel1: NAYY 4x150 2 RM 0,6/1 kv R l = 190 0L X = 4,0 0L = 3,65 R L X L Querschnitt Kupfer Aluiniu 2 Resistanz Reaktanz Ipedanz Resistanz Reaktanz Ipedanz r x z r x z 4x150 0,125 0,08 0,148 0,208 0,08 0,223 Kabel2: NAYY 4x35 2 SE 0,4 kv l = 20 Orts netztrafo Kabeltyp:=NAYY 1 x 150 RM (Dreieck) (Erde) 0.6 / 1 kv N1 N2 N3 HA P S Kabel1 R 0L R L = 4,0 Kabeltyp:=NAYY 4 x 35 SE (Erde) 0.4 kv Kabel2 R 0T X 0L X L = 4,13

Mit de errechneten Kurzschlussstro kann die Kurzschlussleistung a Hausanschluss erittelt werden.

2 Querschnitt 2 Kupfer Aluiniu Resistanz r Reaktanz x Ipedanz z Resistanz r Reaktanz x Ipedanz z 4x35 0,526 0,083 0,533 0,876 0,083 0,88

3 Lösung: a) Mit Cerberus I K3 = 3,46 ka S K = 2,39 MVA b) Grafische Berechnung I K3 = 3,4 ka S K = 3 U US I K = V 3400 A = 2,36 MVA c) Rechnerische Lösung

Allgeeine Ersatzschaltung in Koponentensysteen: vorgelagertes Netz: Z Q = c 2 ax U US S K = 1,1 (400 V)2 250 MVA = 0,000704 Ω X Q = Z Q (R Q X Q ) 2 +1 = 0,000704 Ω (0,1) 2 +1 = 0,0007005 Ω

4 Allgeeine Ersatzschaltung in Koponentensysteen: vorgelagertes Netz: Z Q = c 2 ax U US S K = 1,1 (400 V)2 250 MVA = 0, Ω X Q = Z Q (R Q X Q ) 2 +1 = 0, Ω (0,1) 2 +1 = 0, Ω Transforator: R Q = 0,1 X Q = 0,1 0, Ω = 0, Ω u s = u k 2 u r 2 = 0,04 2 0, = 0,0386 c ax 1,1 K T = 0,95 = 0, ,6 u s 1 + 0,6 0,0386 = 1,021 R T = u 2 r U US 0,0105 (400 V)2 K S T = 1,021 = 0, Ω N 400 kva X T = u 2 s U US 0,0386 (400 V)2 K S T = 1,021 = 0, Ω N 400 kva Kabel1: R L1 = r l 1 = 0,208 Ω 190 = 0,03952 Ω X L1 = x l 1 = 0,08 Ω 190 = 0,0152 Ω Kabel2: R L2 = r l 2 = 0,876 Ω 20 = 0,01752 Ω X L2 = x l 2 = 0,083 Ω 20 = 0,00166 Ω

u s 1 + 0,6 0,0386 = 1,021 R T = u 2 r U US 0,0105 (400 V)2 K S T = 1,021 = 0,004288 Ω N 400 kva X T = u 2 s U US 0,0386 (400 V)2 K S T = 1,021 = 0,015764 Ω N 400

5 axialer Kurzschlussstro: I Kax = I K3 = = c ax U US 3 (R Q + R T + R L1 + R L2 ) 2 + (X Q + X T + X L1 + X L2 ) 2 3 I Kax = I K3 = 3,636 ka S K 1,1 400 V 0, Ω + 0, Ω + 0,03952 Ω + 0,01752 Ω 2 + (0, Ω + 0, Ω + 0,0152 Ω + 0,00166 Ω) 2 = 3 U US I Kax = V 3636 A = 2,519 MVA Zusatz1: Berechnung der weiteren axialen Kurschlussströe a HA: Zweipoliger Kurzschluss ohne Erdberührung: (Koponentensyste siehe Anhang) I K2 = 3 I 2 K3 = 3 3,3 ka = 2,86 ka 2 Einpoliger Kurzschluss: (Koponentensyste siehe Anhang) Transforator: R 0T = R T = 0, Ω X 0T = 0,95 X T = 0,95 0, Ω = 0, Ω Kabel1: R 0L1 = 4,0 R L1 = 4,0 0,03952 Ω = 0,15808 Ω X 0L1 = 3,65 X L1 = 3,65 0,0152 Ω = 0,05548 Ω Kabel2: R 0L2 = 4,0 R L2 = 4,0 0,01752 Ω = 0,07008 Ω X 0L2 = 4,13 X L2 = 4,13 0,00166 Ω = 0, Ω I K1 = 3 c ax U US 2 R Q +2 R T +2 R L1 +2 R L2 +R 0T +R 0L1 +R 0L X Q +2 X T +2 X L1 +2 X L2 +X 0T +X 0L1 +X 0L2 2 = 3 1,1 400 V 2 0, Ω+2 0, Ω+2 0,03952 Ω+2 0,01752 Ω+0, Ω+0,15808 Ω+0,07008 Ω , Ω+2 0, Ω+2 0,0152 Ω+2 0,00166 Ω+0, Ω+0,05548 Ω+0, Ω 2 I K1 = 1,857 ka

ohne Erdberührung: (Koponentensyste siehe Anhang) I K2 = 3 I 2 K3 = 3 3,3 ka = 2,86 ka 2 Einpoliger Kurzschluss: (Koponentensyste siehe Anhang) Transforator: R 0T = R T = 0,004288 Ω X 0T = 0,95 X T =

6 Zusatz2: Berechnung der kleinsten Kurzschlussströe Bei dieser Berechnung wird it Spannungsfaktor c in berechnet und it der axialen zulässigen Kabelteperatur a Ende des Kurzschlusses (160 C). (TELE-FONIKA) Da an den Kleinsten Kurzschlussstro benötigt, wird i folgende nur I K1in berechnet. vorgelagertes Netz: Z Q = c 2 in U US S K X Q = = 0,95 (400 V)2 Z Q 250 MVA (R Q X Q ) 2 +1 = 0, Ω = 0, Ω (0,1) 2 +1 = 0, Ω Transforator: R Q = 0,1 X Q = 0,1 0, Ω = 0, Ω u s = u k 2 u r 2 = 0,04 2 0, = 0,0386 c in 0,95 K T = 0,95 = 0, ,6 u s 1 + 0,6 0,0386 = 0,882 R T = u 2 r U US 0,0105 (400 V)2 K S T = 0,882 = 0, Ω N 400 kva X T = u 2 s U US 0,0386 (400 V)2 K S T = 0,882 = 0, Ω N 400 kva R 0T = R T = 0, Ω X 0T = 0,95 X T = 0,095 0,013618Ω = 0, Ω Kabel1: R L1 = r l 1 = 0,208 Ω 190 = 0,03952 Ω 160 C 20 C R L1,160 = (1 + 0,004 ) R C L1 = 0,06165 Ω X L1 = x l 1 = 0,08 Ω 190 = 0,0152 Ω R 0L1,160 = 4,0 R L1,160 = 4,0 0,06165 Ω = 0,245 Ω X 0L1 = 3,65 X L1 = 3,65 0,0152 Ω = 0,05548 Ω Kabel2: R L2 = r l 2 = 0,876 Ω 20 = 0,01752 Ω 160 C 20 C R L2,160 = (1 + 0,004 ) R C L2 = 0,02733 Ω X L2 = x l 2 = 0,083 Ω 20 = 0,00166 Ω R 0L2,160 = 4,0 R L2,160 = 4,0 0,02733 Ω = 0,10932 Ω X 0L2 = 4,13 X L2 = 4,13 0,00166 Ω = 0, Ω

vorgelagertes Netz: Z Q = c 2 in U US S K X Q = = 0,95 (400 V)2 Z Q 250 MVA (R Q X Q ) 2 +1 = 0,000608 Ω = 0,000704 Ω (0,1) 2 +1 = 0,000605 Ω Transforator: R Q = 0,1 X Q = 0,1 0,000669 Ω = 0,0000605Ω

7 I K1in = 3 c in U US 2 R Q +2 R T +2 R L1, R L2,160 +R 0T +R 0L1,160 +R 0L2, X Q +2 X T +2 X L1 +2 X L2 +X 0T +X 0L1 +X 0L2 2 = 3 0, V 2 0, Ω+2 0, Ω+2 0,06165 Ω+2 0,02733 Ω+0, Ω+0,245 Ω+0,10933 Ω , Ω+2 0, Ω+2 0,0152 Ω+2 0,00166 Ω+0, Ω+0,05548 Ω+0, Ω 2 I K1in = 1,138 ka Aus allen Berechnungen lässt sich feststellen, dass der größte Kurzschlussstro 3,636 ka und der kleinste Kurzschlussstro 1,138 ka ist. Dezufolge uss das Schaltverögen der Sicherheitseinrichtung a Hausanschlusspunkt 3,636 ka betragen und sicher ansprechen üssen sie bei 1,138 ka.

Ω+0,068558 Ω 2 I K1in = 1,138 ka Aus allen Berechnungen lässt sich feststellen, dass der größte Kurzschlussstro 3,636 ka und der kleinste Kurzschlussstro

Theorie: Ein Kurzschluss ist eine zufällige oder beabsichtigte Verbindung it einer vernachlässigbaren niedrigen Resistanz oder Ipedanz, zwischen zwei oder ehr Punkten eines Strokreises.

8 Theorie: Ein Kurzschluss ist eine zufällige oder beabsichtigte Verbindung it einer vernachlässigbaren niedrigen Resistanz oder Ipedanz, zwischen zwei oder ehr Punkten eines Strokreises. Üblicherweise haben diese Punkte unterschiedliche Spannungen. [ABB] Ein Kurzschluss führt it wenigen Ausnahen zu großen Ströen. Diese bewirken Spannungsabfälle an den vorgelagerten Betriebsitteln. Die Spannung i Bereich des Fehlerorts verringert sich, an sagt sie bricht ein. [Buckow] Bei der Kurzschlussstroberechnung berechnet an den größten Kurzschlussstro sowie dein kleinsten auftretenden Fehlerstro. Die Berechnung des größten Kurzschlussstroes zeigt die größte echanische und therische Beanspruchung von Anlagenteilen. Der kleinste Fehlerstro dient zur Diensionierung der Schutzorgane. Desweiteren wird die Berechnung zur Untersuchung der Auswirkungen eines Kurzschlusses bei unsyetrischen Fehlern auf Berührungsspannungen benötigt. [Buckow] Aus den errechneten Werten lässt sich die Kurzschlussleistung eritteln. Nachfolgende Abbildung zeigt die unterschiedlichen Kurzschlussarten, diese werden nach Anzahl der beteiligten Leiter gekennzeichnet. Ein einpoliger Kurzschluss ist eine niederohige Verbindung einer der Leiter L1, L2 oder L3 zu Neutralleiter N oder zur Erde. Bei dreipoligen Kurzschluss sind alle Leiter iteinander verbunden.

Die Spannung i Bereich des Fehlerorts verringert sich, an sagt sie bricht ein.

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11.6 Maximal zulässige Stromkreislänge Leitungen) ausgewählt wird, sowie Verlege- und Ugebungsbedingungen geäß DIN VDE 098-4 vorliegen und die Hinweise des Abschnitts 7.1 von DIN VDE 0100-430 beachtet werden (Schutz durch eine geeinsae Überstroschutzeinrichtung),