Kurzschlussleistung SK fasst gesamten Impedanzen des vorgelagerten Netzes zusammen (Achtung: Kein Kurzschluss, sondern normaler Betrieb)
→ Nur Induktivität (Blindwiderstand), da Freileitungen sehr große Induktivität (Hin- und Rückleiter spannen Leiterschleife auf) und eher kleiner ohmschen Widerstand
Trafoimpedanz: Komplex aus Widerstand und Streu-Induktivität
→ mit Kurzschluss-Spannungs-Verhältnis kann Impedanz berechnet werden
Leitungen haben Induktivitätsbelag und Widerstandsbelag (längenspezifisch)
Kapazitäten in Niederspannung vernachlässigbar (da Spannung zu gering)
Kurzschlussstromberechnung mit Trafo- und Leitungsimpedanz sowie Kurzschlussimpedanz des vorgelagerten Netzes
Der Blindwiderstand ist bis zu 10x höher als der ohmsche Widerstand
-> ohmscher Widerstand ist vernachlässigbar (für MS, HS und HöS)
SK = Kurzschlussleistung
Netzimpedanz X ist mit einbegriffen
Niedrige Kurzschlussleistung bedeutet eine hohe Netzimpedanz und ist der Grund für die Instabilität
Generator
sieht zum größten Blindwiderstand
leistet viel Blindleistung und wenig Wirklesitung (geringer Leistungsfaktor) beim Kurzschluss
die mechanische Leistung kann größer als gelieferte Wirkleistung des Generators sein, so dass der Generator schneller dreht
Einphasiger Erdschluss - Niederohmige Sternpunkt-Erdung
im NS-Netz üblich
ermöglicht unsymmetrische Lasten und Stromfluss auf dem Neutralleiter
Wenn eine der Phasen mit Erde oder Neutralleiter in Verbindung kommt fließt ein hoher Kurzschlussstrom, der durch die Trafo-/Generatorimpedanz oder Leistungsimpedanz begrenzt ist -> Sicherung fliegt
Isolierter Sternpunkt
Kein Neutralleiter (Nicht an Erde angeschlossen)
Üblich in MS, HS oder HöS
nur symmetrische Lasten im Netz
Phase in Kontakt zur Erde -> Erdschluss
kein hoher Strom
Weiterbetrieb normalerweise möglich (Ausfallsicher)
Aber: Deutlich höhere Phasenspannung zur Erde könnte anliegen
Spannungen zwischen der Phasen bleiben gleich -> für mehrphasige Verbraucher ändert sich nichts
Verkettete Spannung zwischen den Phasen bei Erdschluss
Erdschluss:
Potenzial von L1 = Potenzial der Erde
L3 & L2 haben zur L1 nicht mehr Phasenspannung sondern verkettete Spannung (Nennspannung 10 kV und nicht mehr * Wurzel 3)
Isolierung des Kabels könnte versagen
Lieber 20 kV als 10 kV verlegen für MS
Kurzschlusssuche:
MS-Station: Spannungen von L1, L2 & L3 gegen Erde messen, falls die deutlich niedrieger sind als sonst -> Kurzschluss liegt vor
Normalbetrieb:
3 Phasenspannungen jeweils 120° gegen Uhrzeiger verschoben (symmetrisch gegen 0)
Verketteten Spannungen ergeben sich aus der Summe jeweils
sind * Wurzel 3 größer
Phasenspannung an L1 gleich 0
Nullpunkt im Zeigerdiagramm verschiebt sich
Verkettete Spannungen zwischen den Phasen bleiben identisch
Phasenspannungen U30 und U20 gleich groß wie Verketteten Spannungen, um * Wurzel 3 größer
-> Isolierung der einzelnen Leiter gegenüber Erde müssen ausreichend sein
Freileitungen meist kein problem
MS-Kabel meist ziemlich knapp ausgelegt
Einphasiger Erdschluss - Isolierter Sternpunkt
Normalfall: Phasenspannungen zur Erde symmetrisch
Erdschluss: C20 und C30 haben höhere Spannungen als C10
Ein Kondensator wird kurzgeschlossen
Bei Erdschluss: Kabelkapazität von der jeweiligen Phase wird kurzgeschlossen
→ Diese Kabelkapazität C10 ist nicht mehr wirksam
→ Strom über die anderen beiden Kapazitäten wird nicht mehr kompensiert
Zusätzlich: Spannungspotenzial 10 kV und nicht 10kV/Wurzel(3), weil Neutralleiter
Spannungspotenzial von Phase T annimmt
→ höherer Strom kann fließen
Problem: Dadurch fließt Erdschluss über Kapazitäten C20 und C30 zurück
Kabel haben typischerweise relativ hohe Kabelkapazitäten.
diese führen dazu, dass wir einen gewissen Erdschlussstrom vorliegen haben (einige dutzend Ampere wie z.B Strom beim Schweißen)
Zeigerdiagramm für Erdschluss
Potenzial L1 = Potenzial Erde
Phasenspannungen U1, U2 und U3
Verkettete Spannungen U31, U12 und U23
Spannungen an den Kondensatoren
U30 = U31, da Potenzial L1 der Erde entspricht
U20 = - U12, negatives Vorzeichen da vorher L1 Startpunkt war für verkettet Spannung
-> Betrag beider Spannungen sind identisch zum Betrag der verketteten Spannungen
Strom:
Kondensator Strom eilt vor (90° gegen Uhrzeiger, im Sinn des Zeigersystems)
Ic (Erdschlussstrom) ist gleich Addition beider Ströme (vektoriell)
Ic ist um 90° zu U1 verschoben
Einphasiger Erdschluss - gelöschtes Netz
Anpassbedingung:
IL (Strom durch Spule) = IC (Erdschlussstrom oder eben der Strom der vektoriell addiert durch beide Kondensatoren geht) und eben phasenverschoben
Spule hängt an Spannungsquelle
-> Strom wird kompensiert
IC war 90° zu U1 verschoben, also können IC und IL den Strom IN kompensieren
Der Blindwiderstand der Spule XL muss ein Drittel dem Blindwiderstand der Kondensatoren betragen damit IC = IL ist!
Normallfall: es fließt kein Strom durch die Peterson-Spule
Spule muss einstellbar sein und ist es auch
Wenn Leitungen dazukommen oder wegfallen ändert sich die Gesamtkapazität des Netzes, so dass die Lösch-Spule angepasst werden muss
Der Magnetkern wird bewegt, so dass sich der Luftspalt vergrößert oder verkleinert -> Induktivität der Spule wird angepasst
Dargestellt ist die Auslösezeit in s der Leistungsschalter in Abhängigkeit zum Auslösestrom I im Verhältnis zu INenn.
X- und Y-Achse logarithmisch
Nennstrom entsprechen 16 Ampere
Höhere Ströme bedeuten schnellers Auslösen des Schalters
32 Ampere (2x) bis zu 2 min
Ab Faktor 3 sehr schnell
Thermischen Auslöser: Langsames Schalten
→ Je nach Strom erhöht sich Temperatur, Bimetall biegt sich uns löst Schalter aus
Magnetischer Auslöser: Schnelles Schalten
-> Ab bestimmten Strom wird magnetisc ein Anker gezogen um zu schalten
Balkon PV > 16 Ampere Sichereung fliegt aber nicht, durch die extrem lange Auslösung in dem Fall
Geschlossenes Ringnetz, da der Strang von zwei Richtungen versorgt wird (Fehler liegt vor)
Ziel ist die Leitung, wo der Kurzschluss ist zu isolieren und weiterhin alle anderen Knoten weiter zu versorgen
Dazu werden UMZ-Relais eingesetz die nur in Stromrichtung schalten
Je näher am Trafo desto länger brauchen sie zum Schalten
F2 und F5 sehen Kurzschluss schlaten nach 0,4 sek ab
F3 und F6 sehen keinen Strom bleiben an
F1 und F4 zu langsam
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