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Aus dem Facharchiv: Leseranfrage
Kurzschlussstromberechnungen bewerten

Wie ist der Begriff Fehlerklärungszeit im Zusammenhang mit Kurzschlussstromberechnungen bei Niederspannungsanlagen der Industrie anzusehen?

(Bild: A Stockphoto/stock.adobe.com)

Frage:

Im Rahmen einer wiederkehrenden Prüfung gemäß VDE 0105-100 sollen in einer hochvermaschten Niederspannungsanlage der Industrie die durchgeführten Kurzschlussstromberechnungen bewertet werden. Es liegt ein Netz mit vier auf eine Stromschiene parallel geschalteten Transformatoren á 1 000 kVA vor. Zum Schutz durch automatische Abschaltung sind Leistungsschalter sowie NH-Sicherungen vorgesehen. Der Betreiber legt hierzu Kurzschlussstromberechnungen vor, welche mit einer speziellen Software erstellt wurden. Hier wird u. a. der Begriff der Fehlerklärungszeit verwendet. Ist der Begriff Fehlerklärungszeit allgemein anerkannt bzw. eingeführt? Wie sind solche Software-Berechnungen, die gezielt diese Fehlerklärungszeit nutzen, anzusehen? Wie ist der Vergleich zu Berechnungen zu sehen, die ausschließlich auf Grundlage der VDE 0102 durchgeführt werden? Sind solche Berechnungen als Grundlage zur Auswahl der persönlichen Schutzkleidung im Hinblick auf die thermische Gefährdung durch Störlichtbogen gemäß DGUV 203-077 zulässig?

Antwort:

Der Begriff Fehlerklärungszeit ist weder im IEC Wörterbuch [1] noch in der DIN EN 60909-0 (VDE 0102) [2] und DIN EN 60865-1 (VDE 0103) [3] zu finden, aber in Fachliteratur und verschiedenen Firmenschriften wird er verwendet. Zum Beispiel bei Moeller [4] wird sie als „Dauer zwischen dem Beginn des Netzfehlers und der Fehlerklärung“ definiert, wobei die Fehlerklärung als Vorgang beschrieben ist, „der dazu führt, dass in einer elektrischen Anlage durch die Fehlerstelle kein Strom mehr fließt, d. h. der Fehler ist geklärt, sobald der letzte Leistungsschalter, der den Fehlerort begrenzt, geöffnet und den (Fehler-)Strom unterbrochen hat.“

Allerdings ist der Begriff Fehlerklärungsdauer f im IEC Wörterbuch [1] als „fault clearance time clearing time“ sowohl unter der IEV-Referenznummer 448-13-15 zu finden als auch in einer modifizierten Fassung unter der IEV-Referenznummer 614-02-26. In der deutschen Online-Ausgabe und nationalen Umsetzung des Internationalen Elektrotechnischen Wörterbuchs der IEC [5] finden sich folgende Definitionen: „448-13-15 [...] Dauer zwischen dem Beginn des Netzfehlers und der Fehlerbeseitigung [...] Anmerkung: Diese Dauer ist die längste Kurzschlussstrom-Ausschaltdauer des zugeordneten Leistungsschalters bzw. der zugeordneten Leistungsschalter für die Beseitigung des Fehlerstromes an dem fehlerbehafteten Betriebsmittel durch den Netzfehler verursachten Stroms.“ sowie „614-02-26 [...] Dauer zwischen dem Beginn des Netzfehlers und dem Abschluss der Fehlerbeseitigung Anmerkung Die Fehlerklärungsdauer ist die längste Kurzschlussstrom-Ausschaltdauer des/der zugeordneten Leistungsschalter(s) für die Beseitigung des Fehlerstroms an dem fehlerbehafteten Betriebsmittel.“

Die Anfrage des Lesers, bezieht sich auf den Begriff der Fehlerklärungszeit bezüglich der Kurzschlussberechnungen nach DIN EN 60909-0 (VDE 0102) [2]. Da hilft es weiter, sich die VDE-Definition der Dauer eines Kurzschlusses Tk in den zutreffenden Normen anzusehen.

In DIN EN 60909-0 (VDE 0102) [2] ist der Begriff nicht genauer beschrieben, aber in DIN EN 60865-1 (VDE 0103) [3] findet man für Kurzschlussdauer Tk folgende Definition: „Summe der Zeitabschnitte, in denen ein Kurzschlussstrom fließt, vom Beginn des ersten Kurzschlusses bis zur endgültigen Abschaltung der Ströme in allen Strängen.“

Der Vergleich der Definitionen bezüglich der Berechnung der Kurzschlussströme lässt die Aussage zu, dass die Zeitbegriffe Fehlerklärungszeit und Dauer eines Kurzschlussstromes Tk gleich sind und damit die Fehlerklärungszeit als Tk in die entsprechenden Formeln der DIN EN 60909-0 (VDE 0102) [2] in seinen Teilen und Beiblättern und der DIN EN 60865-1 (VDE 0103) [3] eingesetzt werden kann.

Die Kurzschlussdauer Tk beeinflusst neben der quadratischen Wirkung des Stromes maßgeblich die thermische Beanspruchung der Betriebsmittel sowie Kabel und Leitungen.

Zum Nachweis der thermischen Kurzschlussfestigkeit ist sie unbedingt erforderlich und unerlässlich.

In der vom Leser erwähnten DGUV Information 203-077 [6] wird zur Ermittlung der Lichtbogenleistung die Dauer des Kurzschlussstromes Tk wie in den o. g. Normen zur Ermittlung der thermischen Energie verwendet, die als Fehlerklärungszeit zu verstehen ist.

Ob die Programmierer die Fehlerklärungsdauer gleich der Dauer des Kurzschlussstromes gesetzt haben, kann eigentlich nur von den Herstellern der Software eindeutig beantwortet werden.

Auffällig ist, dass in der Definition der Fehlerklärungszeit nur von Fehlern und Fehler-Strömen die Rede ist und nicht von Kurzschlussströmen.

Bekanntlich wird bei Fehlern hinsichtlich des Stromes zwischen Kurz- und Erdschlüssen unterschieden: bei Kurzschlüssen ist die Summe der Impedanzen im Stromkreis niederohmig und bei Erdschlüssen hochohmig (isoliertes Netz oder Erdschlusskompensation in MS-Netz).

Hierfür trifft der Begriff Fehlerzeit für beide Fälle zu und deshalb ist der Begriff der Fehlerklärungszeit im Vergleich zur Kurzschlussdauer als Oberbegriff allgemeingültiger.

Vielleicht ist er auch besser verständlich in Dokumenten, die auch für Nichtfachkräfte gedacht sind.

Autor: K.H. Kny

Literatur:

[1] www.electropedia.org; Electropedia: The World‘s Online Electrotechnical Vocabulary; IEC – International Electrotechnical Commission.

[2] DIN EN 60909-0 (VDE 0102):2016-12 Kurzschlussströme in Drehstromnetzen – Teil 0: Berechnung der Ströme.

[3] DIN EN 60865-1 (VDE 0103):2012-09 Kurzschlussströme – Berechnung der Wirkung – Teil 1: Begriffe und Berechnungsverfahren.

[4] moe-service.com/de/glossar

[5] IEV-Wörterbuch; Die deutsche Online-Ausgabe und nationale Umsetzung des Internationalen Elektrotechnischen Wörterbuchs der IEC – International Electrotechnical Vocabulary (IEV).

[6] DGUV Information 203-077 Thermische Belastung durch Störlichtbögen – Hilfe bei der Auswahl der persönlichen Schutzeinrichtung; Deutsche Gesetzliche Unfallversicherung; Ausgabe Oktober 2012.

Dieser Artikel wurde unserem Facharchiv entnommen.

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