Grundwissen
Spannungsbetrachtungen in Verteilungsnetzen (2)
luk6/2010, 2 Seiten
LERNEN KÖNNEN 6/10 Spannungsbetrachtung am Ringnetz Zur Analyse der Belastungsverhältnisse kann die Einspeisung des Ringnetzes (Bild ) gedanklich getrennt werden. Es entsteht ein fiktives zweiseitig gespeistes Netz in gestreckter Form (Bild Die Richtungen der Ströme - identisch mit den Richtungen des Energieflusses - können eindeutig nur für den Leitungsabschnitt 6, von der Einspeisung I zur Laststelle E und für den Leitungsabschnitt 1, von der Einspeisung II zur Laststelle A, angegeben werden. Die Ströme in den anderen Netzteilen ergeben sich in Betrag und Richtung erst dann nach dem Knotenpunktsatz, wenn die Belastungen der Einspeisungen I und II bekannt sind. Zum Ziel führen folgende Überlegungen [2]: · Eine Einspeisung wird als stromlos angesehen. Somit entsteht ein offenes einseitig gespeistes Netz. · Der bei Belastung entstehende Gesamtspannungsunterschied des offenen Netzes zwischen I und II ist nach dem Maschensatz die Summe der durch die einzelnen Belastungsströme entstehenden Teilspannungsunterschiede. · Zur Vereinfachung werden phasengleiche Ströme angenommen, so dass die Summe der Teilspannungsunterschiede arithmetisch berechnet werden kann. · Alle Belastungsströme der Netzteile, die durch die Lastströme IA bis IE entstehen, werden jeweils von der LERNEN KÖNNEN 6 · 2010 Im vorhergehenden Beitrag [1] wurden die Merkmale verschiedener Netze zusammengestellt. So kann nach Leiterzahl oder Anzahl der Phasen sowie in offene oder geschlossene Netze unterschieden werden. Ein weiterer Schwerpunkt bildete die Spannungsbetrachtungen an der punktweise belasteten Stichleitung. Abschließend werden hier die Betrachtungen zum Ringnetz fortgesetzt. INHALT Elektrische Netze Spannungsbetrachtungen in Verteilungsnetzen (2) .................1 Fachbegriffe Was versteht man unter ... .............3 Software MyOpen Lab - Entwerfen und Erproben am PC.......................5 Antennentechnik Koaxiales Verteilungssystem (1) ....7 Regelungstechnik Linearisierung von Widerstands-Sensorkennlinien (1) ....................10 Arbeitssicherheit Ersatzstromerzeuger auf Bau- und Montagestellen (4) ........11 Fremdsprache Technisches Englisch ...................13 Fachtest Fachtest ST .................................14 WISO Wirtschafts-, Sozial- und Gemeinschaftskunde....................15 Lösungen.....................................16 Grundwissen Lernfelder 1-5 Fachwissen Lernfelder 6-13 Prüfung Lernfelder 1-13 Spannungsbetrachtungen in Verteilungsnetzen (2) ELEKTROPRAKTIKER-Magazin für die Aus- und Weiterbildung IE = 100 A IC = 50 A IB = 60 A IA = 60 A ID = 30 A E D IC = 50 A IB = 60 A IA = 60 A IE = 100 A ID = 30 A l6 = 50 m l4 Laststellen des Ringnetzes Zweiseitig gespeistes fiktives Netz Impressum ep - LERNEN und KÖNNEN Magazin für die Aus- und Weiterbildung HUSS-MEDIEN Gmb H Am Friedrichshain 22; 10407 Berlin Tel. 030 42151-378, Fax 030 42151-251 Redaktion: Rüdiger Tuzinski (Redaktionsleiter), Hein Elster, Heino Hackbarth (Redakteure), Sabine Funke (Layout), Petra Richter (Zeichnungen) Schülerservice Abo-Verwaltung und Vertrieb: Directa Buldt Fachverlag Lübecker Str. 8; 23611 Bad Schwartau Tel. 0451 49999-0, Fax 0451 49999-40 Erscheinungsweise: Monatlich als Beilage der Zeitschrift Elektropraktiker Elektrische Netze G r u n d w i s s e n L e r n f e l d e r 1 - 5 2 LERNEN KÖNNEN 6/10 Einspeisung bis zur entsprechenden Laststelle angegeben. So berechnen sich zum Beispiel ohne Einspeisung II die Teilspannungsunterschiede zwischen Einspeisung I bis Laststelle E oder Einspeisung I bis Laststelle D Die nach dem Maschensatz gebildete Spannungsgleichung vereinfacht sich, wenn die Spannungsgrößen durch den Term gekürzt werden zu l = IE l6 + ID (l6 + l5 ) + IC (l6 + l5 + l4 + IB (l6 + l5 + l4 + l3 + IA (l6 + l5 + l4 + l3 + l2 Die elektrischen Größen in der oberen Gleichung werden analog dem Drehmoment = Kraft · Hebelarm eines mechanischen Systems bezeichnet als: Strommoment = Stromstärke · Leitungslänge Im zweiseitig gespeisten Netz steht das Gesamtstrommoment einer Einspeisung im Gleichgewicht zur Summe der Strommomente, die durch die einzelnen Lastströme entstehen. Mit den Werten der Ströme und Leitungslängen ist · 340 m = 100 A · 50 m + 30 A · 130 m + 50 A · 180 m + 60 A · 210 m + 60 A · 290 m = 159 A. Analog ergibt sich die Strommomentengleichung für die Einspeisung II , die mit III = 141 A belastet wird. Nach dem Energieerhaltungssatz muss die Summe der die Einspeisungen I und II belastetenden Ströme gleich der Summe der Ströme der einzelnen Laststellen sein: Mit dem Knotenpunktsatz werden die Ströme berechnet, die die einzelnen Abschnitte des zweiseitig gespeisten Netzes somit auch die des Ringnetzes belasten. Stromverteilung: = III = 141 A = I1 - IA = 81 A = I2 - IB = 21 A = II = 159 A = I6 - IE = 59 A = I5 - ID = 29 A Aus dem Bild können zwei wesentliche Aussagen abgeleitet werden. 1. Die Leitungsstrecke zwischen der Einspeisung und der Laststelle E wird mit = 159 A am stärksten belastet. Im Vergleich zur Dauerstrombelastbarkeit des Leiterquerschnitts von 270 A liegt der Auslastungsgrad jedoch nur bei 59 %. Eine hinreichende Reserve ist noch vorhanden. 2. Die Laststelle C wird von beiden Seiten eingespeist. Die Last in C kann deshalb als Summe der beiden von I bzw. II gespeisten Teillasten Ic4 = 29 A und Ic3 21 A angesehen werden. Talpunkt Aufgrund der Spannungsunterschiede ist die Spannung an der Laststelle C am kleinsten. Dieser Punkt wird als Talpunkt bezeichnet. Beide Spannungsunterschiede zwischen der Einspeisung über E, D zu C (Talpunkt) bzw. über A, B zu C müssen denselben Betrag haben, da am Talpunkt nur ein Spannungswert auftreten kann. An der Laststelle C kann deshalb das zweiseitig gespeiste Netz in zwei punktweise belastete Stichleitungen mit den Endlasten IcI und IcII getrennt werden (Bild ). Für eine dieser frei wählbaren Stichleitung ist der Spannungsunterschied zu berechnen. Sein Betrag ist bei den gegebenen Lasten der Gesamtspannungsunterschied des Ringnetzes. Mit den Angaben des Bildes beträgt der Spannungsunterschied des Teilnetzes zwischen Einspeisung und Talpunkt mit dem Leiterquerschnitt von 70 mm2 und cos = 1 U = 9,97 V oder u = 2,5 %. Fazit Der zunehmende Leistungsbedarf führt in einer punktweise belasteten Stichleitung zum Unterschreiten der Bemessungsspannung an den angeschlossenen Verbrauchern. In Abhängigkeit von den örtlichen Bedingungen kann eine zweiseitige Einspeisung des Netzes wirtschaftlicher als eine Querschnittserhöhung sein. Durch Berechnungen der Ströme und der Betriebsspannungen konnte diese Aussage bestätigt werden. Wenn die örtlichen Voraussetzungen gegeben sind, ist der wirtschaftliche Aufwand für die Umwandlung eines offenen Netzes in ein geschlossenes im Vergleich zu einer Querschnittserhöhung des Strahlennetzes wesentlich geringer. Im Ringnetz reduziert sich die Belastung in den einzelnen Netzabschnitten. Die Spannungshaltung ist günstiger. Literatur [1] Spanneberg, H.: Spannungsbetrachtungen in Verteilungsnetzen (1). Elektropraktiker Berlin, 64(2010)5 Lernen und Können S. 2-3. [2] Spanneberg, H.: Elektrotechnik - Formeln; Verlag Handwerk und Technik - Berlin. H. Spanneberg = + l l = + = IE = 100 A IC = 50 A IB = 60 A IA = 60 A I1 = 141 A ID = 30 A I2 = 81 A I3 = 21 A I4 = 29 A I5 = 59 A I6 = 159 A Belastung der Leitungsstrecken des Ringnetzes I2 = 81 A I3 = ICII = 21 A I4 = ICI = 29 A IC = 50 A Trennung der Laststelle C I4 = ICI = 29 A I6 = 159 A I5 = 59 A Teilnetz zwischen Einspeisung und Talpunkt
Autor
- H. Spanneberg
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