Neue VDE 0102-0: Berechnung der Ströme bei Kurzschluss
Planung von Elektroanlagen (Teil 4)
Nachdem von unserem Fachautor, Dipl.-Ing. Karl-Heinz Kny in Teil 3 Kurzschlussströme nach dem Knotenpunktverfahren berechnet wurden, wird in diesem Beitrag auf wesentliche Änderungen und Ergänzungen in der neuen Norm DIN VDE 0102-0 hingewiesen (Windkraftanlagen, Kraftwerke mit Vollumrichtern).
- UnQ: Nennspannung des Netzes am Einspeisepunkt Q
- c: Spannungsfaktor [1, Tab. 1]
- I"kQ: Anfangs-Kurzschlusswechselstrom, bei Kurzschluss am Punkt Q
Nach VDE 0102-0 ist zur Berechnung der größten und kleinsten Kurzschlussströme die Netzschaltung und die Kraftwerks- oder Netzeinspeisung zu wählen, die zu Höchst- oder Niedrigwerten des Kurzschlussstromes führen.
Diese Vorgabe macht die Ermittlung der minimalen und maximalen Impedanz am Anschlusspunkt Q erforderlich. Dazu gibt es in der Norm keine genaueren Angaben.
(2)
erhält man durch Einsetzen der maximalen Anfangskurzschlusswechselstromleistung
(3)
die für die minimale Kurzschlussimpedanz gültige Formel:
(4)
Das analoge Vorgehen für die Formel zur Berechnung der maximalen Kurzschlussimpedanz führt zu:
(5)
Die für eine genauere Berechnung erforderlichen ohmschen und induktive Anteile RQ und XQ der Impedanz ZQ erhält man mit dem Ausdruck für das Impedanzdreieck:
(6)
Die Umformung dieser Gleichung nach der gesuchten Größe XQ oder RQ mit dem vom EVU angegeben (RQ/XQ)-Verhältnis und Einsetzen in die vorangestellten Formeln zur Ermittlung von ZQ führt zu folgenden Formeln:
(7)
(8)
Die fiktive Größe der Anfangs-Kurzschlusswechselstromleistung S"k ist primär nicht für die Berechnung vorgesehen, ihre Anwendung aber nicht ausgeschlossen. Insbesondere wird sie bei der Überprüfung der Spannungsverhältnisse bei Anschluss von Erzeugungsanlagen, z. B. [6] und [7|, herangezogen. Sie sollte auch weiterhin gegenwärtig sein, denn in den vorhandenen Netzunterlagen bzw. Schaltplänen wird ja auf die Anfangs-Kurzschlusswechselstromleistung S"k Bezug genommen.
Mit der oben angegebenen Formel für die Anfangskurzschlusswechselstromleistung S"k gelten die folgenden Ausdrücke:
(9)
(10)
Mit allen angegebenen Formeln wird die Impedanz für die Spannung UnQ am Anschlusspunkt Q berechnet. Liegt der Kurzschluss an einem Ort mit einer anderen Netzspannung (z. B. im nachgeordneten Niederspannungsnetz), müssen die Impedanzen mit dem Quadrat des Leerlaufübersetzugsverhältnisses des Transformators tr umgerechnet werden [5, Abschn. 3.3.2.1].