1 Verketteter Spannungsabfall und Spannungsverlust (bei symetrischer Last)

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1 Seite 1 1 Verketteter Spannungsabfall und Spannungsverlust (bei symetrischer Last)

2 Seite 2 2 Spannungsabfall bzw. Spannungsverlust pro Leiter 2.1 Spannungsabfall bei ohmischer Zuleitung

3 Seite Spannungsabfall bei ohmisch-induktiver Zuleitung

4 Seite 4 3 Leistungsverlust

5 Seite 5 4 Bemessung von Drehstromleitungen

6 Seite 6

7 Seite 7 Kabellängen für Niederspannung in Abhängigkeit des Leiterstromes Rahmenbedingungen: U = 400V, u = 5%, cos = Kabellänge in [m] x240 3x185 2x x240 2x , , Stromstärke in [A]

8 Seite Maximale Leitungslängen der Niederspannungskabel Rahmenbedingungen: U = 400 V cosϕ = 1 u = 5 % Maximale Anzahl Querschnitt Belasbarkeit Stränge pro Strang pro Strang Resistanz Reaktanz Impedanz Länge Kabeltyp [ - ] [mm2] [A] [Ohm] [Ohm] [Ohm] [m] 3x6/ x10/ x16/ x25/ x35/ x50/ x70/ x95/ x150/95 Alse x120/ x150/ x240/150 Alse x185/ x240/ x300/ x150/ x240/ x185/ x240/ x240/

9 Seite 9 Rahmenbedingungen: U = 400 V cosϕ = 0,9 u = 5 % Maximale Anzahl Querschnitt Belasbarkeit Stränge pro Strang pro Strang Resistanz Reaktanz Impedanz Länge Kabeltyp [ - ] [mm2] [A] [Ohm] [Ohm] [Ohm] [m] 3x6/ x10/ x16/ x25/ x35/ x50/ x70/ x95/ x150/95 Alse x120/ x150/ x240/150 Alse x185/ x240/ x300/ x150/ x240/ x185/ x240/ x240/

10 Seite 10 Rahmenbedingungen: U = 400 V cosϕ = 0,8 u = 5 % Maximale Anzahl Querschnitt Belasbarkeit Stränge pro Strang pro Strang Resistanz Reaktanz Impedanz Länge Kabeltyp [ - ] [mm2] [A] [Ohm] [Ohm] [Ohm] [m] 3x6/ x10/ x16/ x25/ x35/ x50/ x70/ x95/ x150/95 Alse x120/ x150/ x240/150 Alse x185/ x240/ x300/ x150/ x240/ x185/ x240/ x240/

11 Seite 11 Als wirtschaftlich wird dasjenige Kabel angesehen, das bei der angenommenen Belastung die kleinsten jährlichen Kosten bringt. Diese Jahreskosten setzen sich im wesentlichen zusammen aus den Verlustkosten, d.h. den Kosten, die durch Energieverluste im Leiter entstehen und aus den Kapitalkosten, d.h. aus der Verzinsung und Abschreibung der Kabelkosten. Die Verlegekosten dürfen bei der Berechnung weggelassen werden, weil sie praktisch unabhängig vom Leiterquerschnitt sind; auch die Kosten für Endverschlüsse, Muffen und dergleichen dürfen vernachlässigt werden, weil sie vom Kabelquerschnitt kaum beeinflusst werden. Nicht die max. Belastung des Kabels ist der wirtschaftlichste Punkt des Kabels, sondern das Zusammenspiel mit: Energieverlustkosten Belastung Verluststundenzahl pro Jahr Energiepreis Kapitalkosten Anschaffungskosten Nutzungsdauer (Lebensdauer) Zinsen und Teuerung Tilgungssatz Da die Kabelpreise dauernd ändert, wurde hier die Basis vom zugrundegelegt. Die Belastungen sind gemäss den Tabellen Nennbelastungsströme von Nieder- und Mittelspannungskabeln vorgenommen worden. Die Nutzungsdauer, Zinsen und Teuerung, Energiepreis, Tilgungssatz der Nieder- und Mittelspannungsanlagen ist im Register Beilagen (4) definiert.

12 Seite Verluststundenzahl pro Jahr Die Verluststundenzahl ist wohl der wichtigste Faktor bei der wirtschaftlichen Auslegung der Kabel. Dieser Wert muss im Verteilnetz durch Studium ermittelt werden. Durch Untersuchungen des Belstungsverlaufs in den Netzen konnte der Lastfaktor verschiedener Netzstrukturen ermittelt werden. Erfahrungen haben gezeigt, dass sich der Lastfaktor bzw. die Verluststundenzahlen wie folgt ergeben: Niederspannungsverteilnetz Anschlusskabel: Wohngebiet Gewerbegebiet und Wohngebiet mit Elektroheizung Verteilnetzkabel Wohngebiet Gewerbegebiet Tv = 700 h Tv = h Tv = h Tv = h Mittelspannungsnetz Stichnetze für die allgemeine Versorgung Ringnetze für die allgemeine Versorgung Industrienetze mit Industrielast Tv = h Tv = h Tv = h

13 Seite Jahreskosten NS-Kabel GKN,XKT-Alse Verluststundenzahl = 700 h

14 Seite 14 GKN,XKT-Alse Verluststundenzahl = 1500 h

15 Seite 15 GKN,XKT-Alse Verluststundenzahl = 3000 h

16 Seite 16 5 Übertragungsfähigkeit Damit die Übertragungsleistung für eine Leitung bestimmt werden kann müssen folgende Angaben vorliegen. Zulässiger Spannungsabfall in dem betrachteten Leitungsabschnitt. u in [ V ] Der Leistungsfaktor der angeschlossenen Verbraucher an der Leitung. cosϕ in [ ] Die elektrischen Grössen der betrachteten Leitung und die damit verbundenen geometrischen Angaben. Die Übertragungsleistung wird wie folgt näherungsweise berechnet: P' = 3 U I cosϕ A Der maximal zu übertragende Strom berechnet sich wie folgt: I = u 3 ( R cosϕ + X sin ϕ ) L u P' = U 3 A 3 ( R cosϕ + X sin ϕ) cos ϕ L L L

17 Seite 17 mit u = U A u% 100% folgt P' = U A u cosϕ 100% ( R cosϕ + X sin ϕ) L L U A u % R L X L l Anfangsspannung [ V ] Spannungsabfall [%] Leitungswiderstand [ Ω / km ] Blindwiderstand [ Ω / km ] Leitungslänge [ ] km Aus der Übertragungsleistung P' kann nun für grössere Leitungen direkt auf die maximal zu übertragende Leistung P geschlossen werden. P = P' l Achtung: Bei der Berechnung der maximalen Übertragungsleistung ist immer der zulässige Strom für die Leitung zu überprüfen.