Fachplanung
Hilfsmittel zur Dimensionierung von Niederspannungsanlagen
ep2/2006, 3 Seiten
Wichtige Arbeitsschritte Die Vorgehensweise bei der Planung einer Niederspannungsanlage lässt sich nur in Grenzen schematisieren. Dennoch kann man - unabhängig von der jeweiligen Aufgabenstellung und den konkreten Bedingungen des Vorhabens - grundsätzlich Arbeitsschritte wie · Bedarfsermittlung · Strukturentwurf und Grobauswahl · Berechnung und Bemessung · Auswahl der Betriebsmittel · Überprüfung auf Zulässigkeit · Bewertung und · Dokumentation unterscheiden. Diese Arbeitschritte (Bild ) werden zunächst der Reihe nach und bei Bedarf ggf. auch wiederholt abgearbeitet. Wenn über Hilfsmittel zur Erleichterung dieser Arbeitsschritte nachgedacht wird, stehen häufig die Tätigkeiten zur Berechnung, Bemessung und Überprüfung im Mittelpunkt des Interesses. Dabei wird der für die Bereitstellung der Ausgangsdaten für Berechnungen und insbesondere der Aufwand zur Dokumentation vielfach unterschätzt. Bei der Auswahl von Hilfsmitteln zur Dimensionierung ist aber gerade dieser Aspekt von besonderer Bedeutung. Vorschriften Über die Vielzahl der Vorschriften wird zu Recht häufig geklagt. Dabei wird mitunter übersehen, dass Vorschriften auch ein unverzichtbares Hilfsmittel bei der Planung von elektrotechnischen Anlagen sind. In den DIN-VDE-Normen sind nicht nur die Forderungen an die Auslegung der Betriebsmittel einer elektrotechnischen Anlage zusammengetragen, sondern die Normen enthalten darüber hinaus die dafür erforderlichen Berechnungsvorschriften, zulässige Werte, Kenngrößen, mögliche Vereinfachungen uvam. Für diverse Anwendungsfälle bei der Auslegung von Stromkreisen stellen die Normen zudem Diagramme und Tabellen (z. B. Beiblatt 5 zur DIN VDE 0100) bereit, bei deren Nutzung aufwändige Berechnungen nahezu gänzlich entfallen. Einfache Hilfsmittel Um die Arbeit des Praktikers weiter zu vereinfachen sind für verschiedene häufig vorkommende Standardsituationen spezielle Tabellen (so z. B. zur Zuordnung von Leitungsschutzeinrichtungen zu Querschnitten von Leitungen und Kabeln im Bereich der Hausinstallationen in [1, S. 627]) entwickelt worden. In Fachbüchern wird zunehmend auch mit Excel-Tabellen gearbeitet. In [2] ist eine CD enthalten mit Excel-Tabellen zur: · Querschnitts- und Nennstromberechnung nach DIN VDE 0100-430 · Bestimmung der maximalen Kabel-/leitungslänge · Bestimmung der einfachen Leitungslänge bei vorgegebenem Spannungsfall · Berechnung des 3-poligen und des 1-poligen Kurzschlussstroms Ik und der Schleifenimpedanz ZS bei Körperschluss und einpoligem Kurzschluss. Eine seit Jahren bewährte einfache Lösung wird in Form der Datenscheibe Personenschutz (Bild a) und des Datenschiebers Leitungsschutz (Bild b) durch die Firma Hensel angeboten. Mit der Datenscheibe Personenschutz kann die maximal zulässige Leitungslänge unter Berücksichtigung des Spannungsfalls und der Abschaltbedingung nach DIN VDE 0100-410 ermittelt Elektropraktiker, Berlin 60 (2006) 2 108 BETRIEBSFÜHRUNG Hilfsmittel zur Dimensionierung von Niederspannungsanlagen Bei der Entwurfs- und der Ausführungsplanung von Niederspannungsanlagen verursacht die Auswahl und Bemessung der Betriebsmittel einen nicht unerheblichen Aufwand. Selbst bei vergleichsweise einfachen Anlagen muss eine Vielzahl von Verteil- und Endstromkreisen dimensioniert werden. Zur Erleichterung dieser Aufgabe stehen dem Praktiker verschiedene Hilfsmittel zur Verfügung. ELEKTRO PRAKTIKER MEISTERWISSEN Arbeitsschritte bei der Planung Einfache Planungshilfen - nützlich und in der Praxis unverzichtbar a) Datenscheibe Personenschutz b) Datenschieber Leitungsschutz Bedarfsermittlung Strukturauswahl und Grobauswahl Berechnung und Bemessung Auswahl der Betriebsmittel Überprüfung auf Zulässigkeit Bewertung Dokumentation Ruck-Zuck-Verfahren - eine Planungshilfe zur schnellen Ermittlung von Netzdaten a) Diagramme statt Tabellen und Berechnungen b) Auch als PC-Lösung verfügbar bei 4 0,4 kV 1,5 300 40 m 70 m 70 mm 300 mm [%] bei 4 [%] EP-0206-108-111 20.01.2006 8:33 Uhr Seite 108 werden. Mit dem Datenschieber Leitungsschutz kann wahlweise: · bei gegebenem Querschnitt die Zuordnung Überstrom-Schutzeinrichtung vorgenommen und · bei gegebener Überstrom-Schutzeinrichtung der erforderliche Kabel-/Leiterquerschnitt bestimmt werden. Zu diesen einfachen Hilfsmitteln gehört auch die vom Ing.-Büro Beese entwickelte Projektierungshilfe für Niederspannungsanlagen. In der Praxis ist die darin beschriebene Vorgehensweise auch als „Ruck-Zuck-Verfahren“ bekannt geworden. Im Prinzip beruht dieses Verfahren darauf, dass interessierende Größen nicht durch Berechnung oder durch Ablesen aus Tabellen gewonnen werden, sondern direkt Diagrammen entnommen werden Elektropraktiker, Berlin 60 (2006) 2 109 BETRIEBSFÜHRUNG KUBS - Berechnung von Kurzschlussströmen CALCKUS - Kurzschlussströme und Spannungsfälle berechnen elco Power - wahlweise als herstellerneutrale und als herstellerspezifische Version verfügbar (Quelle Ing.-Büro Hannappel) können. Durch eine geschickte Gestaltung dieser Diagramme (Bild ) gelangt der Nutzer sehr schnell zum Ergebnis. Dieses Verfahren kann: · zum Nachweis der Kurzschlussfestigkeit, · der Einhaltung der Selektivität und · der Wirksamkeit des Schutzes durch Abschaltung, sowie zur · Ermittlung von Spannungsfällen und Leistungsverlusten auf Kabeln und Leitungen genutzt werden. Eine PC-Lösung dieses Verfahrens (Bild b) ist ebenfalls verfügbar und hat gegenüber den Diagrammen den Vorteil, dass die Ergebnisse ausgedruckt werden können. Tabellen, Diagramme und Datenschieber/ -scheiben sind Instrumente, die auch für die tägliche Arbeit auf der Baustelle geeignet sind und die in der Regel über ein vorzügliches Kosten-Nutzen-Verhältnis verfügen. Der entscheidende Nachteil dieser einfachen Hilfsmittel (auch mancher auf Excel-Tabellen basierender Tools) besteht aber darin, dass sowohl die Ausgangsdaten als auch die Ergebnisse der Berechnungen gesondert dokumentiert werden müssen. PC-Programme - mehr als nur Rechenhilfen Mit dem Einzug des Computers in die Büros von Handwerkern und Planern sind völlig neue Voraussetzungen für die Nutzung von Hilfsmitteln im Planungsprozess entstanden. Durch die rasante Weiterentwicklung der PC-Technik haben sich auch die Möglichkeiten zur Nutzung dieser Technik in der Elektroplanung ständig weiter entwickelt. Das betrifft sowohl den Leistungsumfang der Programme als auch deren Benutzeroberflächen. Vergleicht man einmal das vor mehr als einem Jahrzehnt durch die Fa. Siemens zur Kurzschlussstromberechnung entwickelte Programm KUBS (Bild ) mit dem in [3] enthaltenen Programm CALCKUS [4] (Bild ) wird dieser Unterschied schon auf den ersten Blick deutlich. Aber beide Lösungen unterscheiden sich nicht nur bezüglich der Benutzeroberfläche, sondern auch hinsicht-EP-0206-108-111 20.01.2006 8:33 Uhr Seite 109 Herstellerspezifisches Planungswerkzeug Die Mindener WAGO Kontakttechnik ist in der Branche insbesondere für innovative Lösungen im Bereich der Verbindungstechnik bekannt. Ob in der Energie- und Gebäudetechnik, Automobilindustrie, Maschinen- und Anlagenbau, Verkehrs- oder Prozesstechnik - ohne Klemmen geht es nicht. Kann man bei kleinen Projekten ggf. auf detaillierte Klemmenpläne verzichten, sind bei größeren Anlagen diese unbedingt nötig, schon aus der Sicht der Kalkulation und Materialbereitstellung auf der Baustelle. Zur Erleichterung dieser Aufgabe ist der Einsatz eines geeigneten Hilfsmittels sinnvoll. Die aktuell in der Version 4.1 vorliegende Software Pro Serve kann kostenlos aus dem Web unter www.wago.com heruntergeladen werden. Wegen der Gesamtgröße ist das aber nur für Nutzer mit einem DSL-Anschluss empfehlenswert. Wer mit einem Analog- oder ISDN-Modem arbeitet, sollte sich die CD-ROM und Kurzanleitung schicken lassen. Das Produkt ist als Einplatzlösung konzipiert, lässt sich problemlos installieren und setzt die derzeit gebräuchliche Hardware voraus (Tafel ). Zur Nutzung des lich der Bereitstellung von Ausgangsdaten für die Berechnungen. Der Leistungsumfang bezieht sich auf jeweils einzelne Endstromkreise einschließlich der vorgelagerten Verteilungsstromkreise. Besonders deutlich wird die Weiterentwicklung von PC-Programmen aber wenn man den Aspekt der Dokumentation berücksichtigt. Während anfangs Lösungen in erster Linie als Rechenhilfen konzipiert wurden, beinhalten die derzeit verfügbaren Angebote umfangreiche Möglichkeiten zur Dokumentation der Arbeitsschritte. Darüber hinaus sind die Programme so konzipiert, dass nicht mehr nur die Dimensionierung einzelner Endstromkreise einschließlich der vorgelagerten Verteilungsstromkreise möglich ist, sondern dass Anlagen komplett vom Hausanschlusskasten über die Verteilungen hinweg bis zu allen Endstromkreisen geplant werden können. Diese Programme unterstützen zudem nahezu alle Arbeitsschritte von der Bereitstellung der Ausgangsdaten, über die notwendigen Berechnungen, Auswahl der Betriebsmittel bis hin zur Dokumentation. Herstellerneutrale/ -spezifische Programme Aus der Sicht der jeweils den Berechnungen zugrunde gelegten Parametern der Betriebsmittel lassen sich herstellerneutrale und herstellerspezifische Lösungen unterscheiden. Zu den herstellerneutralen Programmen gehören Produkte wie z. B. Instrom Pro vom Verlag Technik [5], CANECO von Alpi-Soft und elco Power (Bild ) vom Ing.-Büro Hannappel. Letzteres ist auch als herstellerspezifische Version mit den Produkten verschiedener großer deutscher Hersteller verfügbar. Bei den herstellerspezifischen Lösungen gehört das Programm Simaris design [6] der Fa. Siemens zu den bekanntesten Produkten. Aber auch die Firmen Hager und Hensel bieten mit Elcom und HENPAS Programme an, die vor allem als Planungshilfen im Verteilerbau die Arbeit erleichtern. Im Ergebnis der Anwendung dieser Programme entstehen vielfach gleichzeitig grafische Darstellungen wie einfache Netzbilder, Übersichtschalt- und Verteilerschaltbilder bis hin zu kompletten Schaltplänen der berechneten Anlagen. Diese Programme liefern im Ergebnis damit gleichzeitig Unterlagen, die man eher von einem CAD-Programm erwartet hätte und gestatten es daher vielfach auf eine gesonderte CAD-Lösung zu verzichten. CAD und Dimensionierung Andererseits gibt es CAD-Programme, die über die eigentliche Zeichnungserstellung hinaus Komponenten enthalten mit denen notwendige Berechnung unterstützt werden. Hier wird also der Begriff CAD nicht nur im Sinne rechnerunterstützten Zeichnens (drafting), sondern vor allem im Sinne des rechnerunterstützten Entwurfes (design) verstanden. Bei modernen Programmen ist daher eine Unterscheidung in CAD-und Berechnungsprogrammen nicht mehr eindeutig möglich. Fachkenntnisse sind unverzichtbar Die Nutzung von Planungshilfen jeglicher Art ist kein Ersatz für das erforderliche Fachwissen zu den physikalisch-technischen Zusammenhängen und die Kenntnis der in den Normen getroffenen Festlegungen. Hilfsmittel können aber dazu beitragen häufig wiederkehrende Arbeitsgänge schneller, exakter und fehlerfreier zu erledigen. Andererseits will natürlich auch die Handhabung der Hilfsmittel „gelernt sein“. Was bei einfachen Hilfsmitteln wie Diagrammen und Datenscheiben noch fast auf Anhieb gelingt, bedarf bei kleinen PC-Lösungen zumindest einer kurzen Einweisung oder einem Blick ins Handbuch. Bei den anspruchsvollen PC-Programmen muss man sich darüber im Klaren sein, dass es sich hier um hochkomplexe Entwurfswerkzeuge handelt, deren Anwendung eine gründliche mehrstündige Einführung (ggf. auch mehrtägige Schulung) voraussetzt. Um derartige Lösungen auf Dauer mit Erfolg nutzen zu können, ist darüber hinaus ein regelmäßiger Gebrauch unumgänglich. Literatur [1] Kiefer, G.: VDE 0100 und die Praxis; Wegweiser für Anfänger und Profis. 11. Auflage, Berlin-Offenbach: VDE Verlag 2003. [2] Schmolke, H.: Auswahl und Bemessung von Kabeln und Leitungen. München-Heidelberg: Hüthig & Pflaum Verlag 2004. [3] Pistora, G.: Berechnung von Kurzschluss-Strömen und Spannungsfällen. Berlin-Offenbach: VDE Verlag 2004. [4] Möbus, H.: Kurzschluss-Ströme und Spannungsfälle berechnen Elektropraktiker Berlin 58(2004)8, S. 628-629. [5] Möbus, H.: Instrom - Planungssoftware für Elektroinstallationsanlagen Elektropraktiker Berlin 58(2004)2, S. 117-119. [6] Möbus, H.: Planungssoftware für die Energieverteilung Elektropraktiker Berlin 58(2004)6, S. 471-473. H. Möbus Elektropraktiker, Berlin 60 (2006) 2 110 BETRIEBSFÜHRUNG Software: Klemmenpläne schnell erstellt In der Elektroplanung gehören die Konfiguration von Klemmleisten und das Zeichnen von Klemmenplänen zu den weniger beliebten Aufgaben. Dabei handelt es sich doch in erster Linie um Fleißarbeit, bei der im wahrsten Sinne des Wortes „der Teufel im Detail“ steckt. Ein Werkzeug, mit dem sich diese Aufgabe erleichtern lässt, wird im Beitrag vorgestellt. Tafel Systemanforderungen CPU ab Pentium II/300 RAM min. 128 Mbyte Betriebssystem Windows 98/ME/NT/XP Festplattenplatz rund 250 MByte Sonstiges VGA-Grafik 1024x768 CD-ROM-Laufwerk, Drucker, Internet-Zugang und Web-Browser, Acrobat Reader Tafel Pro Serve - Programmteile im Überblick smart DESIGNER - Projektieren von Reihenklemmen - automatische Vervollständigung der Reihenklemmen-Schiene - automatische Prüfung der Reihenklemmen-Schiene - Arbeiten mit eigenen Artikelnummern möglich - Favoritenverwaltung - Beschriften von Streifen und WMB-inline produkt LOCATOR - interaktiver Zugriff auf Artikeldatei - Integration von Datenbanken - 14 Sprachen integriert auf einer CD-ROM - Suche nach Artikelgruppen und -nummern - Suche nach Schlagworten und technischen Daten - Datenübernahme in Bestellung per Mausklick smart MARKING - WYSIWYG-Beschriftung - exakte Positionsbestimmung in der Vorlage - Datenimport aus verschiedenen CAE-Systemen - Beschriftung nahezu aller gängigen Beschriftungsträger EP-0206-108-111 20.01.2006 8:33 Uhr Seite 110
Autor
- H. Möbus
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