Untersuchungsbericht
Berichter:		Herr Klemenz
Auftraggeber:		Herr Mustermann
Verteiler:
Firma	Name	Anzahl	Anlage: Musteranlage
Projekt:     Muster
Proj. Nr. :  99999
Anlage:     20/0,4 kV Anlage
AV- und SV-Netz
Grundlagen
Für das .................. Klinikum wird die selektive Anordnung und die Ansprechsicherheit der Schutzorgane im Verbraucher- und Verteilernetz des AV- und SV-Netzes nachgewiesen. Basis der Berechnungen sind die Neuplanungen der elektrischen Anlagen. Grundlage der Untersuchungen sind die Kurzschlussstrom- und Kabel- bzw. Leitungsberechnungen nach VDE 0102, VDE 0100, Teil 298 und Teil 410 mit dem IDEA bzw. elcoCAE- Berechnungsprogramm. Für den Kurzschluss wird der 1-polige Fehler mit Rückleitung über den 4. Leiter und Erde berechnet. Die Ansprechsicherheit und die Kabelbelastbarkeit im ungestörten und gestörten Betrieb wird im Verteilernetz von der zentralen Betriebstechnik (NSHV, GHV, Generator und ZSV etc.) bis zu den Unterverteilern geprüft. Hiervon ausgenommen sind bestehende Anlagen. Der Spannungsabfall wird bis zur NSHV bzw. GHV mit ca. 1,5 %– 1,8 % , der bis zu den Unter- verteilern mit ca. 1,0 % angesetzt, damit verbleibt bis zum Endverbraucher ein Spannungsabfall von ca. 1,2 %– 1,5 %. Für das Verteilernetz wird die Selektivität nachgewiesen, für die Sicherheitsstromversorgung werden sämtliche Schutzorgane bis zum Endverbraucher auf selektive Anordnung überprüft. Die Selektivität zwischen den Einspeisungen des AV- bzw. SV-Netzes und der nachgeschalteten Abgangsschalter und Sicherungen wird anhand der Strom-/Zeitkennlinien nachgewiesen (Staffelpläne STLP...). Bei Leistungsschaltern mit unverzögerten Auslösern und nachgeschalteten Sicherungen, werden Ansprech- und Abschalt-I2t der Schutzkaskade verglichen. Falls keine Herstellerangaben zu Verfügung stehen, wird bei Leistungsschaltern mit unverzögerten Kurzschlussauslösern der Ansprech- I2t mit dem Einstellwert "I>" , Mindestsignalzeit 5 sec. errechnet, und mit dem Abschalt- I2t der vor- oder nachgeschalteten Sicherung verglichen. Bei einer Schutzkaskade Sicherung – Leitungsschutzschalter werden die Herstellertabellen herangezogen. Können aufgrund anstehender Fehlerströme (I"k> 6 kA) zwischen Leitungsschutzschaltern und vorgeschalteten gL-Sicherungen keine selektiven Abstufungen erzielt werden, müssen als Vorsicherung, sofern ein Back-up-Schutz erforderlich ist, selektive Hauptsicherungsautomaten eingesetzt werden. Durch den Einsatz von Hauptsicherungsautomaten (z.B. ABB/Stotz Serie S700) kann eine selektive Abstufung bis zu einem I"K von 25 kA erzielt werden. Bei Fehlerströmen >20 kA empfiehlt sich für den Leitungs- und Geräteschutz z.B. der Einsatz von Hauptsicherungsautomaten des Fabrikats ABB/Stotz, Serie S610 bzw. S620, welche ein Nennschalt- vermögen von 50 kA haben und somit in nahezu allen Netzen ohne Back-up-Schutz eingesetzt werden können. Anmerkung: Die Berechnungen, Ergebnisse und Einstellungen beziehen sich ausschließlich auf Neuanlagen. Alterungs- bzw. verschleißbedingtes Fehlverhalten von Schutzorganen und den daraus resultierenden Abweichungen im Bereich des Überlast- und Kurzschlussschutzes, der Selektivität und Ansprech- sicherheit kann weder erfasst noch berücksichtigt werden. Leistungsschalter müssen nach den Angaben der Hersteller gewartet werden. Schmelzsicherungen sollten entsprechend Ihres betriebsbedingten Einsatzes regelmäßig erneuert werden. Wird über eine Schmelzsicherung ein Fehlerstrom geführt, welcher nicht zur Auslösung führt (z.B. bei einer Vorsicherung), verändert sich das Ansprech- Ausschalt- und Durchlassverhalten der Sicherung. Diese Sicherung sollte aufgrund dieses Umstandes ausgetauscht werden, da der Ansprech- Ausschalt- und Durchlass- I2t-Wert stark von den Herstellerangabe abweicht und nicht mehr nachweisbar ist. Verbleibt eine solche Sicherung im Netz, ist der Überlast- und Kurzschlussschutz sowie die Ansprechsicherheit innerhalb der vorgegebenen Abschaltzeit (0,4 sec. bzw. 5 sec.) in Frage gestellt. Schäden an Leitungen und Anlagen sind oftmals die Folgen solcher Fehlverhalten von Schutzorganen.
Nachweispflicht
Die Nachweispflicht besteht für Anlagen die nach der VDE 0107 sowie nach der VDE 0108 errichtet wurden. Nachweispflicht: gemäß VDE 0107 Abschnitt 4.1, Schutz gegen direktes Berühren: Außerhalb medizinisch genutzter Räume und Räume der Anwendungsgruppe "0" sind die Schutzmaßnahmen nach den Normen der Reihe DIN VDE 100 ausreichend. VDE 0107 VDE 0107 Abschnitt 4.2 Schutz bei indirektem Berühren außerhalb medizinisch genutzter Räume und in Räumen der Anwendungsgruppe "0". Abschnitt 4.2: Bei Einspeisung aus der Sicherheitsstromquelle sind für die Sicherheitsstromversorgung Schutzmaßnahmen nach den Abschnitten 4.2.2.1 und 4.2.2.2 anzuwenden. Der Schutz durch Abschaltung nach DIN VDE 0100 Teil 410:1983-11, Abschnitt 6.1 darf nur angewendet werden, wenn der rechnerische Nachweis erbracht ist, dass bei einem Fehler mit vernachlässigbarer Impedanz an beliebiger Stelle zwischen Außenleiter und Schutzleiter oder einem damit verbundenem Körper, die der Fehlerstelle vorgeschaltete Schutzeinrichtung innerhalb der festgelegten Zeit selbsttätig und selektiv abschaltet. Abschnitt 5.10.4: In allen Stromkreisen der Sicherheitsstromversorgung müssen die Kennwerte der Sicherheitsstromquellen und die Schutzeinrichtungen sowie die Querschnitte der Leiter so ausgewählt werden, daß der bei Kurzschluss an beliebiger Stelle der Anlage sowohl bei der Versorgung aus der allgemeinen Stromversorgung als auch aus der Sicherheitsstromquelle fließende kleinste Kurzschlussstrom innerhalb von 5 sec. abgeschaltet wird. Die dem Fehlervorgeschaltete Schutzeinrichtung muß gegenüber den Ihr vorgeschalteten Schutzeinrichtungenselektiv auslösen. In Stromkreisen, für die nach DIN VDE 0100 Teil 430 zum Schutz von Kabeln und Leitungen gegen zu hohe Erwärmung oder nach DIN VDE 0100 Teil 410 zum Schutz bei indirektem Berühren kürzere Abschaltzeiten als 5 sec. erforderlich sind, muss die selektive Auslösung innerhalb dieser kürzeren Zeit (derzeit 0,4 sec.) erfolgen. VDE 0108 VDE 0108 Teil 1 Abschnitt 6.7.11 sinngemäß.

Ergebnis der Untersuchung

1NSHV1 Netzknoten 10/100 Staffelplan STLP 01 Kleinste und größte Kurzschlussströme, Kabel- und Leitungstypen, Einstellwerte und Nenndaten sind aus der tabellarischen Darstellung STE 01, Seite 1 bis Seite 4 zu entnehmen. Bei Trafoparallelbetrieb steht an der Sammelschiene 1NSHV1, Netzknoten 100 ein I"k1p max von 31,73 kA an. Da die 1NSHV1 parallel eingespeist und die 20/0,4 kV Trafos getrennt gesichert sind, ist auch das einspeisende Kabel als Parallelkabel, getrennt gesichert anzusetzen. Der Querschnitt und die Adernzahl sowie die Länge der einspeisenden Kabel sind identisch, somit ist bei einem Sammelschienenfehler für die Selektivitätsbetrachtung und Ansprechsicherheit mit einem niederspannungseitigen 1-pol. Fehler von ca. 16 kA zu rechnen. Das ergibt auf der Hochspannungsseite einen 1-pol. Fehlerstrom von ca. 317 A. Eine Hochspannungssicherung von Driescher Moosburg, In 63 A, 20 kV löst nach ca. 0,9 sec. aus. Eine Hochspannungssicherung von Driescher Moosburg, In 75 A, 20 kV löst nach ca. 2 sec. aus. Wir empfehlen die HH- Sicherung. In 75 A als Trafoschutz einzusetzen, da der kleinste niederspannungsseitige 1-pol. Fehlerstrom an Netzknoten 10, I"k1p 13,64 kA und somit auf der HS- Seite einen Fehlerstrom von 273 A ansteht, die HH-Sicherung löst nach ca. 1 sec. aus und ist zu den niederspannungsseitigen Einspeiseschaltern selektiv. Kurzschlussschutz, Überlastschutz, Ansprechsicherheit und die selektive Abstufung sind gewährleistet. Integrierte UV: Netzknoten 16/160 Kleinster I"k1p = 9,36 kA und größter I"k 1p = 13,14 kA. Als Abgangsschalter an der 1NSHV1 ist ein selektiver Hauptsicherungsautomat, Nennschaltvermögen 15 kA vorzusehen. Als Vorsicherung oder Back-up-Schutz an der UV ist ebenfalls ein selektiver Hauptsicherungsautomat erforderlich, dann besteht beim Einsatz von Leitungsschutzschaltern mit einem Nennschaltvermögen 20 kA, Selektivität bis 20 kA.

SV-Netzversorgung

Generator, Fabrikat ..., Typ ... mit folgenden Nenndaten: Sk3 = 450 kVA IN = 650 A, 50 Hz Ik3 = 1.950 A, 3s Ik1 = 4.875 A, 1s Den optimalen Generatorschutz bilden die gewählte Kombination sekundär Relais und Leistungsschalter mit selektivem Auslösesystem bestehen aus einem einstellbaren Überlastschutz (Ir 0,5 - 1, t 15 - 480 sec.), einem einstellbaren, kurzzeitverzögerten Kurzschlussauslöser mit I2t-Kennlinie (I> 1,5 - 10 x In, t 0,3 - 0,1 sec.) und einstellbaren unverzögerten Kurzschlussauslöser ( I>> 2 - 22 x In). Der Leistungsschalter löst bei 1,5 x In innerhalb 15 sec. aus. Bei einem 3-poligen Fehler löst der Leistungsschalter innerhalb 3 sec. aus und bei einem 1-poligen Fehler löst der Leistungsschalter innerhalb 0,5 sec. aus. Der Leistungsschalter wurde auf einen I k3 von 589 A eingestellt, die Auslösung erfolgt bei einem Laststrom von 707 A innerhalb 20 sec. Der Laststrom des Generators beträgt 650 A x 1,1 = 715 A. Unter- und Bereichsverteiler AV- und SV-Netz Netzknoten 30/310 Blockschaltbild Seite 1, 2 und 3 Kurzschlußselektivität von Leitungsschutzschaltern Leitungsschutzschalter Typ B 16 sind: zu Vorsicherungen Typ gl, In 100 A selektiv bis max. 6,0 kA, zu Vorsicherungen Typ gl, In 80 A selektiv bis max. 4,2 kA, zu Vorsicherungen Typ gl, In 63 A selektiv bis max. 2,9 kA, zu Vorsicherungen Typ gl, In 50 A selektiv bis max. 2,0 kA, zu Vorsicherungen Typ gl, In 35 A selektiv bis max. 1,3 kA. Den Leitungsschutzschaltern der UV 1.3, AV muß ein selektiver Back-up-Schutz vorgeschaltet werden, da der größte 1-polige Fehlerstrom über 6 kA liegt, an Netzknoten 230 liegt ein I"k1p von 7,9 kA an. Die zu verwendenden Leistungsschalter benötigen ein Nennschaltvermögen von 10 kA. Kurzschlussschutz, Überlastschutz, Ansprechsicherheit und die selektive Abstufung sind gewährleistet, wenn die Leitungen und Kabel entsprechend des beiliegenden Berechnungsnachweises dimensioniert werden.

Potentialausgleich nach VDE 0100, Teil 540

Bei einem Fehler am Transformator fließen im ungünstigsten Fall etwa 14 kA über einen Zeitraum von ca. 1 - 2 sec. (bis zur Auslösung der HH-Sicherung). Dieser Strom fließt über den Pa-Leiter der Trafokammer zum Hauptpotentialausgleich und von dort über eine Verbindung zum PE in den Trafosternpunkt ab. Nach der Formel: Die Kabelverbindungen zwischen den Trafos und der 1NSHV sind erd- und kurzschlusssicher verlegt. Ein Fehler kann deshalb nur an den Trafoanschlüssen auftreten, daher wird empfohlen, die Trafoanschlüsse isoliert auszuführen und als Potentialausgleichsleiter NYY - 1L 185 mm2zu verlegen. Aufgestellt: Pfinztal, den ....................................... BDEA Gartenstraße 22 76327 Pfinztal Unterschrift .......................................

Bernhard Klemenz • Im Saalbrett 4 • 76327 Pfinztal Fon: (07240) 926230 • Fax: 926231 E-Mail: BDEA@HMnet.de