betrachtung von kurzschlüssen in ... · normative bestimmungen seite 7 en 60909-0 (iec 60909-0)...
TRANSCRIPT
![Page 1: Betrachtung von Kurzschlüssen in ... · Normative Bestimmungen Seite 7 EN 60909-0 (IEC 60909-0) 𝐼𝐼𝑘𝑘𝑘 𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 " = 𝑐𝑐𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022052407/5b0b47f47f8b9aba628d9966/html5/thumbnails/1.jpg)
Betrachtung von Kurzschlüssen in dieselgeneratorversorgten 400-VAC-
Inselnetzen
Hans-Peter VetöJürgen Marchgraber
15.02.2017
![Page 2: Betrachtung von Kurzschlüssen in ... · Normative Bestimmungen Seite 7 EN 60909-0 (IEC 60909-0) 𝐼𝐼𝑘𝑘𝑘 𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 " = 𝑐𝑐𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022052407/5b0b47f47f8b9aba628d9966/html5/thumbnails/2.jpg)
Normative Bestimmungen Problematik im Inselnetz Topologie 400-VAC-Netz Ergebnisse Resümee
Inhalt
![Page 3: Betrachtung von Kurzschlüssen in ... · Normative Bestimmungen Seite 7 EN 60909-0 (IEC 60909-0) 𝐼𝐼𝑘𝑘𝑘 𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 " = 𝑐𝑐𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022052407/5b0b47f47f8b9aba628d9966/html5/thumbnails/3.jpg)
Normative Bestimmungen
Seite 3
E 8001-1
𝑍𝑍𝑆𝑆 � 𝐼𝐼𝐴𝐴 < 𝑈𝑈𝑁𝑁; 𝑍𝑍𝑆𝑆 � 𝐼𝐼𝑘𝑘1𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚< 𝑈𝑈𝑁𝑁; 𝑍𝑍𝑆𝑆 � 𝑚𝑚 � 𝐼𝐼𝑁𝑁 < 𝑈𝑈𝑁𝑁
𝑍𝑍𝑆𝑆 … Schleifenwiderstand𝑚𝑚 … Ausschaltstromfaktor𝐼𝐼𝐴𝐴 … Ausschaltstrom der vorgeschaltenen Sicherung𝐼𝐼𝑁𝑁 … Nennstrom der vorgeschaltenen Sicherung𝐼𝐼𝑘𝑘1𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚
… Minimaler einpoliger Kurzschlussstrom𝑈𝑈𝑁𝑁 … Nennspannung gegen Erde (230V)
𝐼𝐼𝑁𝑁 > 32 𝐴𝐴 ⇨ zulässige Ausschaltzeit beträgt 5s
![Page 4: Betrachtung von Kurzschlüssen in ... · Normative Bestimmungen Seite 7 EN 60909-0 (IEC 60909-0) 𝐼𝐼𝑘𝑘𝑘 𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 " = 𝑐𝑐𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022052407/5b0b47f47f8b9aba628d9966/html5/thumbnails/4.jpg)
Normative Bestimmungen
Seite 4
E 8007
Nullung ⇨ ein Nachweis für die Einhaltung der Ausschaltbedingung nach E 8001-1 ist rechnerisch zu erbringen
Ein Nachweis der Kurzschlussselektivität vom Hauptverteiler bis zu den Kurzschluss-Schutzeinrichtungen in den Unterverteilern der Sicherheitsstromversorgung ist zu erbringen
Erstprüfung ⇨ korrekte Auswahl der Betriebsmittel zur Erhaltung der Kurzschlussselektivität der Sicherheitsstromversorgungen ist zu prüfen
![Page 5: Betrachtung von Kurzschlüssen in ... · Normative Bestimmungen Seite 7 EN 60909-0 (IEC 60909-0) 𝐼𝐼𝑘𝑘𝑘 𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 " = 𝑐𝑐𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022052407/5b0b47f47f8b9aba628d9966/html5/thumbnails/5.jpg)
Normative Bestimmungen
Seite 5
E 8002
Nullung nur dann, wenn die Auswahl der Schutzeinrichtungen so erfolgt, dass die Abschaltung im ersten Fehlerfall zu keinem Totalausfall der Sicherheitseinrichtungen führt
⇨ selektive Auswahl und Anordnung von Schutzeinrichtungen
Alle Stromkreise der Sicherheitsstromversorgung sind so auszuwählen, dass bei Kurzschluss in einem Stromkreis der Ausfall der zugehörigen Verteilereinspeisung vermieden wird
Erstprüfung ⇨ korrekte Auswahl der Betriebsmittel zur Erhaltung der Kurzschlussselektivität der Sicherheitsstromversorgungen ist zu prüfen
![Page 6: Betrachtung von Kurzschlüssen in ... · Normative Bestimmungen Seite 7 EN 60909-0 (IEC 60909-0) 𝐼𝐼𝑘𝑘𝑘 𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 " = 𝑐𝑐𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022052407/5b0b47f47f8b9aba628d9966/html5/thumbnails/6.jpg)
Normative Bestimmungen
Seite 6
EN 60909-0 (IEC 60909-0)
𝐼𝐼b2 = 𝐼𝐼𝑘𝑘2" ; 𝐼𝐼b2E = 𝐼𝐼𝑘𝑘2𝑘𝑘" ; 𝐼𝐼b1 = 𝐼𝐼𝑘𝑘1"
𝐼𝐼𝑏𝑏 … Ausschaltwechselstrom𝐼𝐼𝑘𝑘" … Anfangskurzschlusswechselstrom
Für unsymmetrische Kurzschlüsse wird das Abklingen des Flusses in den Generatoren nicht berücksichtigt d. h. generatornahe Kurzschlüsse werden wie generatorferne Kurzschlüsse behandelt
![Page 7: Betrachtung von Kurzschlüssen in ... · Normative Bestimmungen Seite 7 EN 60909-0 (IEC 60909-0) 𝐼𝐼𝑘𝑘𝑘 𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 " = 𝑐𝑐𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022052407/5b0b47f47f8b9aba628d9966/html5/thumbnails/7.jpg)
Normative Bestimmungen
Seite 7
EN 60909-0 (IEC 60909-0)
𝐼𝐼𝑘𝑘𝑘𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚" = 𝑐𝑐𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚�𝑈𝑈𝑛𝑛
𝑘�𝑍𝑍𝑘𝑘𝑘𝑚𝑚𝑚𝑚𝑛𝑛; 𝐼𝐼𝑘𝑘𝑘𝑚𝑚𝑚𝑚𝑛𝑛
" = 𝑐𝑐𝑚𝑚𝑚𝑚𝑛𝑛�𝑈𝑈𝑛𝑛𝑘�𝑍𝑍𝑘𝑘𝑘𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚
𝐼𝐼𝑘𝑘2𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚" = 𝑐𝑐𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚�𝑈𝑈𝑛𝑛
𝑍𝑍𝑘𝑘2𝑚𝑚𝑚𝑚𝑛𝑛; 𝐼𝐼𝑘𝑘2𝑚𝑚𝑚𝑚𝑛𝑛
" = 𝑐𝑐𝑚𝑚𝑚𝑚𝑛𝑛�𝑈𝑈𝑛𝑛𝑍𝑍𝑘𝑘2𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚
𝐼𝐼𝑘𝑘1𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚" = 𝑘�𝑐𝑐𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚�𝑈𝑈𝑛𝑛
𝑍𝑍𝑘𝑘1𝑚𝑚𝑚𝑚𝑛𝑛; 𝐼𝐼𝑘𝑘1𝑚𝑚𝑚𝑚𝑛𝑛
" = 𝑘�𝑐𝑐𝑚𝑚𝑚𝑚𝑛𝑛�𝑈𝑈𝑛𝑛𝑍𝑍𝑘𝑘1𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚
𝑈𝑈𝑚𝑚 … Außenleiternennspannung𝐼𝐼𝑘𝑘" … Anfangskurzschlusswechselstrom𝑍𝑍𝑘𝑘 … Wirksame Kurzschlussimpedanz𝑐𝑐 … Spannungsfaktor
![Page 8: Betrachtung von Kurzschlüssen in ... · Normative Bestimmungen Seite 7 EN 60909-0 (IEC 60909-0) 𝐼𝐼𝑘𝑘𝑘 𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 " = 𝑐𝑐𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022052407/5b0b47f47f8b9aba628d9966/html5/thumbnails/8.jpg)
Problematik
Seite 8
𝑆𝑆𝑘𝑘𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚der Netzersatzanlagen ≪ als im Normalbetrieb
𝑆𝑆𝑘𝑘 zeitlich nicht konstant
Einfluss der Regler auf den Kurzschlussstromverlauf
Generatornaher Fehler ⇨ abklingender DC- UND AC-Anteil
Einfluss des Vorbelastungszustandes
KS-Programme ermitteln teils Ausschaltzeit über 𝐼𝐼𝑘𝑘"
EN 60909 nur bedingt für Inselnetze geeignet
![Page 9: Betrachtung von Kurzschlüssen in ... · Normative Bestimmungen Seite 7 EN 60909-0 (IEC 60909-0) 𝐼𝐼𝑘𝑘𝑘 𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 " = 𝑐𝑐𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022052407/5b0b47f47f8b9aba628d9966/html5/thumbnails/9.jpg)
Netztopologie
Seite 9
400-VAC-Netz
SV- SS
G
LS1 400A
355A
200A 160A
200A 125A
E-AY2Y 4x1x240 mm2
L=50m
KA2E-AY2Y 2x4x120 mm2
L=90m
KA1E-AY2Y 4x1x240 mm2
L=25m
SS2 SS3
Dieselgenerator400V
250kVA
LS2 800A
AV- SS
355A
E-AY2Y 4x1x240 mm2
L=25m
400A
Trafo Dyn520kV/400V
400kVA
![Page 10: Betrachtung von Kurzschlüssen in ... · Normative Bestimmungen Seite 7 EN 60909-0 (IEC 60909-0) 𝐼𝐼𝑘𝑘𝑘 𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 " = 𝑐𝑐𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022052407/5b0b47f47f8b9aba628d9966/html5/thumbnails/10.jpg)
Ergebnisse
Seite 10
Einfluss der Regler
Bis ca. 100ms kein Einfluss der Regler auf den Kurzschlussstromverlauf
Einfluss der Regler
![Page 11: Betrachtung von Kurzschlüssen in ... · Normative Bestimmungen Seite 7 EN 60909-0 (IEC 60909-0) 𝐼𝐼𝑘𝑘𝑘 𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 " = 𝑐𝑐𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022052407/5b0b47f47f8b9aba628d9966/html5/thumbnails/11.jpg)
Ergebnisse
Seite 11
Vergleich der Berechnungsmethoden
Dauerkurzschlussstrom bei zweipoligen Kurzschluss gegenüber IEC 60909 reduziert
IEC 60909-0 EMT Simulation relative Abweichung
I‘‘k1min 2,4 kA 3,8 kA 58 %
I‘‘k2min 2 kA 2,7 kA 35 %
I‘‘k3min 3,5 kA 4,4 kA 26 %
Ik1min 2,4 kA 3 kA 25 %
Ik2min 2 kA 1,6 kA -20 %
Ik3min 0,9 kA 1 kA 11 %
Ith2min(0,05 s) 2,1 kA 2,3 kA 10 %
Ith2min(0,2 s) 2,0 kA 1,7 kA -15 %
![Page 12: Betrachtung von Kurzschlüssen in ... · Normative Bestimmungen Seite 7 EN 60909-0 (IEC 60909-0) 𝐼𝐼𝑘𝑘𝑘 𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 " = 𝑐𝑐𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022052407/5b0b47f47f8b9aba628d9966/html5/thumbnails/12.jpg)
Ergebnisse
Seite 12
Stromverläufe
i3_th erreicht I“3min nicht i2_th > I“2min nach 10ms, i2_th < I“2min nach 100ms i1_th ca. I“1min nach 200ms
Legende:
125A…Sicherungskennlinie der 125A NH-Sicherung160A…Sicherungskennlinie der 160A NH-Sicherungi3_th…Thermisch gleichwertiger KS-Strom beim dreipol. KSi2_th…Thermisch gleichwertiger KS-Strom beim zweipol. KSi1t_h…Thermisch gleichwertiger KS-Strom beim einpol. KSI“3min…Anfangskurzschlusswechselstrom beim dreipol. KSI“2min…Anfangskurzschlusswechselstrom beim zweipol. KSI“1min…Anfangskurzschlusswechselstrom beim einpol. KS
I"1min; 2400A
I"2min; 2000A
I"3min; 3500A
0,001
0,01
0,1
1
10
100 1000 10000
t [s]
i [A]
i1_th
i2_th
i3_th
125A
160A
I"1min
I"2min
I"3min
![Page 13: Betrachtung von Kurzschlüssen in ... · Normative Bestimmungen Seite 7 EN 60909-0 (IEC 60909-0) 𝐼𝐼𝑘𝑘𝑘 𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 " = 𝑐𝑐𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022052407/5b0b47f47f8b9aba628d9966/html5/thumbnails/13.jpg)
I"1min; 2400A
0,001
0,01
0,1
1
10
1000 10000
t [s]
i [A]
i1_th 160A I"1min
Ergebnisse
Seite 13
Auslösezeit 1pol. KS
t ca. 150ms mit I“1min
t ca. 80ms mit i1_th
![Page 14: Betrachtung von Kurzschlüssen in ... · Normative Bestimmungen Seite 7 EN 60909-0 (IEC 60909-0) 𝐼𝐼𝑘𝑘𝑘 𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 " = 𝑐𝑐𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022052407/5b0b47f47f8b9aba628d9966/html5/thumbnails/14.jpg)
I"2min; 2000A
0,001
0,01
0,1
1
10
100 1000 10000
t [s]
i [A]
i2_th 160A I"2min
Ergebnisse
Seite 14
Auslösezeit 2pol. KS
t ca. 600ms mit i2_th
t ca. 250ms mit I“2min
![Page 15: Betrachtung von Kurzschlüssen in ... · Normative Bestimmungen Seite 7 EN 60909-0 (IEC 60909-0) 𝐼𝐼𝑘𝑘𝑘 𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 " = 𝑐𝑐𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022052407/5b0b47f47f8b9aba628d9966/html5/thumbnails/15.jpg)
I"3min; 3500A
0,001
0,01
0,1
1
10
1000 10000
t [s]
i [A]
i3_th 160A I"3min
Ergebnisse
Seite 15
Auslösezeit 3pol. KS
t ca. 4s mit i3_th
t ca. 35ms mit I“3min
![Page 16: Betrachtung von Kurzschlüssen in ... · Normative Bestimmungen Seite 7 EN 60909-0 (IEC 60909-0) 𝐼𝐼𝑘𝑘𝑘 𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 " = 𝑐𝑐𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022052407/5b0b47f47f8b9aba628d9966/html5/thumbnails/16.jpg)
Ergebnisse
Seite 16
Spannungsverlauf nach 3pol. KS
0,00
0,05
0,10
0,15
0,20
0,25
0,30
0,35
0,40
0,45
0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1
UA,UB,UC [kV]
t [s]
Unterspannungsschutz desGenerators greift je nachzeitlichem Einstellwert!!
![Page 17: Betrachtung von Kurzschlüssen in ... · Normative Bestimmungen Seite 7 EN 60909-0 (IEC 60909-0) 𝐼𝐼𝑘𝑘𝑘 𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 " = 𝑐𝑐𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022052407/5b0b47f47f8b9aba628d9966/html5/thumbnails/17.jpg)
Ergebnisse
Seite 17
Drehzahlverlauf nach 3pol. KS
Unterspannungsschutz desGenerators greift je nachzeitlichem Einstellwert!!
0,75
0,80
0,85
0,90
0,95
1,00
1,05
0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1
n [p.u.]
t [s]
Unterdrehzahl- bzw. Unterfrequenzschutzdes Generators greift nicht!!
![Page 18: Betrachtung von Kurzschlüssen in ... · Normative Bestimmungen Seite 7 EN 60909-0 (IEC 60909-0) 𝐼𝐼𝑘𝑘𝑘 𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 " = 𝑐𝑐𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022052407/5b0b47f47f8b9aba628d9966/html5/thumbnails/18.jpg)
Ergebnisse
Seite 18
Auslösezeiten 160A-Sicherung
Auslösezeiten steigen beim zwei- und dreipoligen KS gegenüber den nach Norm berechneten Werten mit I“ ⇨ Sicherstellung der max. Ausschaltzeit von 5s erforderlich?!
Auslösezeit (Ik
‘‘) gemäß Norm
Auslösezeit (Ith) gemäß EMT Simulation
absoluter Unterschied
dreipoliger Kurzschluss 0,035 s 4 s + 3,96 s
zweipoliger Kurzschluss 0,25 s 0,6 s + 0,35 s
einpoliger Kurzschluss 0,15 s 0,08 s - 0,07 s
![Page 19: Betrachtung von Kurzschlüssen in ... · Normative Bestimmungen Seite 7 EN 60909-0 (IEC 60909-0) 𝐼𝐼𝑘𝑘𝑘 𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 " = 𝑐𝑐𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022052407/5b0b47f47f8b9aba628d9966/html5/thumbnails/19.jpg)
Ergebnisse
Seite 19
3pol. RMS KS-Verlauf
ik3_maxNEP; 4,29
ik3_minNEP; 0,24; 0,78
ik3_maxPF; 4,28
ik3_minPF; 0,26; 0,80
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
4,5
0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1
ik(t) [kA]
t [s]
Vergleich NEPLAN zu PowerFactory - Leerlauf
ik3_NEP ik3_PF
![Page 20: Betrachtung von Kurzschlüssen in ... · Normative Bestimmungen Seite 7 EN 60909-0 (IEC 60909-0) 𝐼𝐼𝑘𝑘𝑘 𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 " = 𝑐𝑐𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022052407/5b0b47f47f8b9aba628d9966/html5/thumbnails/20.jpg)
Ergebnisse
Seite 20
3pol. RMS KS-Verlauf
ik3_maxmit; 3,66
ik3_minmit; 0,23; 0,81
ik3_maxohne; 4,29
ik3_minohne; 0,24; 0,78
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
4,5
5,0
0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1
ik(t) [kA]
t [s]
Vergleich mit und ohne Last (P=200kW, Q=0kVar)
ik3mit ik3_ohne
Reduktion des Anfangskurzschlusswechselstroms
![Page 21: Betrachtung von Kurzschlüssen in ... · Normative Bestimmungen Seite 7 EN 60909-0 (IEC 60909-0) 𝐼𝐼𝑘𝑘𝑘 𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 " = 𝑐𝑐𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022052407/5b0b47f47f8b9aba628d9966/html5/thumbnails/21.jpg)
Resümee
Seite 21
Sorgfalt bei der Berechnung geboten
Überschätzung des Kurzschlussstrom bei der Berechnung gemäß IEC 60909 ⇨ Unterschätzung der Ausschaltzeit
Individuelle Kurzschlussberechnungen für die diversen Schaltzustände erforderlich
Kurzschluss im Betrieb und unter Last ⇨ Reduktion der Kurzschlussströme gegenüber dem Leerlauf möglich
Ermittlung der Kurzschlussströme bei Fehlern an den Knoten (Sammelschienen) ausreichend?
![Page 22: Betrachtung von Kurzschlüssen in ... · Normative Bestimmungen Seite 7 EN 60909-0 (IEC 60909-0) 𝐼𝐼𝑘𝑘𝑘 𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 " = 𝑐𝑐𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022052407/5b0b47f47f8b9aba628d9966/html5/thumbnails/22.jpg)
Danke für Ihre AufmerksamkeitHans-Peter Vetö
Institut für Energiesysteme und Elektrische AntriebeAG: Elektrische Anlagen
Gusshausstraße 25 / E370-1Tel.: 01/58801-370120
A-1040 Wien
Mail: [email protected] Web: www.ea.tuwien.ac.at