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ÜBERSICHT / WERKZEUGE & RECHNER / ELEKTRIK

Kurzschlussbilanz — Netz, Transformator, Kabel (IEC 60909)

Berechnet Ik3, ip und Ik1 Schritt für Schritt, vom Mittelspannungsnetz bis zum Ende des Stromkreises, mit dem Impedanzverfahren nach IEC 60909: vorgelagertes Netz, Transformator mit KT, zwei Kabelabschnitte, Motoren an der NSHV. Prüft Icu und die magnetische Auslöseschwelle.

Eingaben

V
MVA
kVA
%
W
Parallele Trafos
Material
m
Kabel 1: Leiter je Phase
A
kA
m
Kabel 2: Leiter je Phase
A

Ergebnis

Prüfungen —
Ik3 max an der NSHV —
Stossstrom ip an der NSHV —
Ik3 max am Ende von Kabel 2 —
Stossstrom ip am Ende von Kabel 2 —
Ik3 min am Ende von Kabel 2 —
Ik1 min am Ende von Kabel 2 —
Netzimpedanz —
Transformatorimpedanz —
Impedanz Kabel 1 —
Impedanz Kabel 2 —
R/X an der NSHV —
Formel und Methode 
IMPEDANZEN, AUF DIE NS-SEITE BEZOGEN

  Z_Q = c_Q × Un² / S″kQ          c_Q = 1,10    X_Q = 0,995·Z_Q    R_Q = 0,1·X_Q
  Z_T = uk × Un² / Sr             R_T = Pk × Un² / Sr²
  K_T = 0,95 × c_max / (1 + 0,6·x_T)    x_T = X_T / (Un² / Sr)
  R_c = ρ·L / (S·n)               X_c = 0,08 mΩ/m × L / n
  Z_M = (1/5) × Un / (√3 × ΣIr)   X_M = 0,922·Z_M    R_M = 0,42·X_M

  Variablen:
    ρ    1/54 (Cu) · 1/34 (Al)  Ω·mm²/m bei 20 °C
    n    Leiter je Phase; parallele Transformatoren teilen Z_T
    ΣIr  Motoren an der NSHV, parallel zur Quelle (I_LR / Ir = 5)


STRÖME

  Ik3 max = c_max × Un / (√3 × |Zk|)               c_max = 1,05, Kabel bei 20 °C
  ip      = κ × √2 × Ik3 max                       κ = 1,02 + 0,98·e^(−3R/X)
  Ik3 min = c_min × Un / (√3 × |Zk,80°C|)          c_min = 0,95, ohne Motoren
  Ik1 min = √3 × c_min × Un / |2·Z(1) + Z(0)|      Transformator Dyn, TN-System

  Z(0): Netz entfällt, Transformator R(0) = R und X(0) = 0,95·X,
  Kabel Z(0) = 4·Z(1) (Neutralleiter mit dem Querschnitt des Aussenleiters).


PRÜFUNGEN

  Ik3 max an der NSHV  ≤  Icu des Leistungsschalters
  Ik1 min am Ende      ≥  magnetische Schwelle Im (mit 20 % Reserve: Toleranz des Auslösers)

Bezug: IEC 60909-0:2016 IEC 60364-4-41

∼MS-NetzS″kQTransformatorSr, uk, PkKabel 1S, L, nNSHVIk3 max, ip≤ IcuMΣIrKabel 2S, L, nFehlerIk3 max, ipIk3 minIk1 min ≥ ImZk = Z_Q + K_T·Z_T + Z_c1 + Z_c2

Diese Bilanz verfolgt den Kurzschlussstrom Schritt für Schritt, wie ein Berechnungsnachweis: Mittelspannungsnetz, Transformator, Kabel zur NSHV, dann Kabel zum betrachteten Abgang. Sie zeigt den Anteil jedes Elements an der Impedanz und liefert die Ströme an beiden Punkten des Stromkreises.

Benötigte Angaben:

  1. Vorgelagertes Netz: Kurzschlussleistung S″kQ vom Netzbetreiber. Für eine Minimalberechnung den Mindestwert eingeben.
  2. Transformator: Leistung, uk und Kurzschlussverluste Pk, vom Typenschild oder Prüfprotokoll. Die sekundäre Leerlaufspannung wird gleich Un gesetzt.
  3. Kabel: Material, Querschnitt, Länge und Leiter je Phase jedes Abschnitts. Länge 0, wenn die NSHV direkt am Transformator liegt.
  4. Motoren an der NSHV: Summe ihrer Nennströme. Nach IEC 60909-0 dürfen sie vernachlässigt werden, wenn diese Summe 1 % von Ik3 nicht übersteigt.
  5. Zu prüfende Schwellen: Icu des Leistungsschalters an der NSHV und magnetische Schwelle des Abgangs. Ein leeres Feld entfernt die Prüfung.

Ergebnisse: Ik3 max und ip bestimmen das Schaltvermögen und die Festigkeit der Sammelschienen. Ik3 min und Ik1 min prüfen die Auslösung. Die Impedanzen zeigen, welches Element den Strom begrenzt.

Grenzen: Strahlennetz in Niederspannung, generatorfern (Ik″ = Ik). κ wird aus dem R/X der Ersatzimpedanz berechnet, auch mit Motoren. Der Neutralleiter hat den Querschnitt des Aussenleiters; ein reduzierter PE- oder Neutralleiter senkt Ik1. Für vermaschte Netze, Notstromaggregate oder Selektivitätsstudien eine Netzberechnungssoftware verwenden. Diese Bilanz nutzt die spezifischen Widerstände nach IEC 60909-0 (1/54 und 1/34): Ihre Ergebnisse am Kabelende weichen leicht von denen des vereinfachten Rechners ab.

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