Kurzschlussfestigkeitsberechnung
Bei Kurzschlussfestigkeitsberechnung ist zwischen thermischer und dynamischer Kurzschlussfestigkeit zu unterscheiden.
Bei der Prüfung der thermischen Kurzschlussfestigkeit von Leitungen und Schaltanlagen ist deren Auslegung im Hinblick auf den zulässigen Kurzzeitstrom mit der Höhe und Dauer eines im Netz möglicherweise auftretenden Kurzschlussstroms zu vergleichen. Die Höhe des Kurzschlussstroms ermitteln wir mit Hilfe von Kurzschlussstromberechnungen. Die Kurzschlussdauer kann entweder aus dem Schutzkonzept abgeleitet werden oder umgekehrt kann aus der maximal zulässigen Kurzschlussdauer eine Anforderung an die maximale Ausschaltzeit des Netzschutzes abgeleitet werden. Auf dieser Grundlage ist eine zuverlässige Bewertung der thermischen Kurzschlussfestigkeit von Betriebsmitteln möglich.
Bei der Bewertung der dynamischen Kurzschlussfestigkeit werden die aus einem Kurzschlussstrom resultierenden Kurzschlussstromkräfte auf Leiter, sonstige Betriebsmittel und deren Tragekonstruktion, einschließlich ihrer Fundamente berechnet. Dazu setzen wir eine spezialisierte Berechnungssoftware eine, der entsprechende Berechnungen nach DIN EN 60865-1:2011 zugrunde liegen. Auf dieser Basis können zuverlässig die Anforderungen an die statische und dynamische Betriebsmittelfestigkeit ermittelt werden, um möglichen Kombinationen aus Eigengewicht, Eislast, Windlast und Kurzschlusskräften standzuhalten.
Störlichtbogenberechnung
In Netzanlagen, v. a. im Niederspannungsnetz, können verschiedene Arbeiten auch ohne Freischaltung der Anlage, d. h. unter Spannung (AuS), ausgeführt werden. Dies hat eine Verringerung der Ausfallzeit der angeschlossenen Verbraucher zur Folge.
Nachteilig bei Arbeiten unter Spannung ist jedoch die mögliche Gefährdung der Mitarbeiter durch die Folgen eines möglicherweise auftretenden Störlichtbogens in der Anlage. Diese können durch einen Anlagenfehler (z. B. Kurzschluss), durch die Trennung stromführender Teile (z. B. Einsetzen/Entfernen von Sicherungen unter Last) aber auch durch fehlerhafte Arbeitshandlungen hervorgerufen werden. In jedem Fall ist ein zuverlässiger Schutz der an der Anlage arbeitenden Person sicherzustellen. Dazu ist persönliche Schutzausrüstung (PSA) für unterschiedliche Anforderungen verfügbar. Bei der Auswahl der für den jeweiligen Anwendungsfall passenden PSA unterstützt die DGUV Information 203-077, „Thermische Gefährdung durch Störlichtbögen“ der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung. Das Verfahren der DGUV erfordert jedoch Netzberechnungen, die die konkreten Gegebenheiten im Netz an der Arbeitsstelle berücksichtigen.
Wir führen diese Berechnungen durch und geben Ihnen eine verlässliche Empfehlung, welche PSA Ihre Mitarbeiter bei Arbeit unter Spannung nutzen sollten bzw. auch an welchen Anlagen Arbeit unter Spannung grundsätzlich nicht zulässig ist.
Druckberechnung
An elektrischen Betriebsmitteln kann es im Kurzschlussfehlerfall zu einem Störlichtbogen kommen. In diesem Störlichtbogen wird in einer sehr kurzen Zeit eine sehr große Wärmeenergie freigesetzt, die das umgebende Isoliermedium – abhängig vom Fehlerort und der Anlagentechnik entweder SF6 oder Luft – schlagartig auf bis zu 10.000°C erwärmt. Durch die Erwärmung dehnt sich das Medium explosionsartig aus und führt in seiner Umgebung zu einem Druckanstieg, der den Raum bzw. das Gebäude gefährden kann.
Aus diesem Grund werden im Rahmen der Projektierung von Schaltanlagen Druckberechnungen durchgeführt, um die auftretenden Drücke im Schaltanlagenraum mit ausreichender Genauigkeit abschätzen zu können. Dazu nutzen wir eine spezialisierte Software, die numerisch Berechnungen nach der Methode von F. Pigler durchführt und dabei die konkreten Gegebenheiten vor Ort berücksichtigt.
Dieses Verfahren liefert belastbare Aussagen zum mit einem Störlichtbogen einhergehenden Druckanstieg und ermöglicht so eine Einschätzung, ob ein gegebenes Gebäude dem zu erwartenden Druckanstieg standhalten kann.
Kühlung von Transformatoren
Transformatoren erzeugen während des
Betriebs Verlustleistung, die als Wärme abgegeben werden muss. Eine natürliche
Lüftung mit ausreichend dimensionierten Lüftungsöffnungen ober- und unterhalb
des Transformators ermöglicht eine effektive Kühlung.
Größere Lüftungsöffnungen bedeuten einen besseren Luftaustausch und reduzieren die Erwärmung der Kühlluft. Gemäß DIN EN 60076-1 sollten Umgebungstemperaturen bestimmte Grenzwerte nicht überschreiten:
maximal 40°C, Tagesmittel 30°C und Jahresmittel 20°C.
Die Lufterwärmung durch Verluste sollte
dabei 15°C nicht übersteigen und die Kühlluftgeschwindigkeit 3 m/s nicht überschreiten.
Für optimale Kühlung sollten
Lüftungsöffnungen idealerweise entsprechend der Raumgeometrie berechnet werden. Bei baulichen Einschränkungen kann ein umgekehrter Ansatz gewählt werden, der
die Kühllufterwärmung und Strömungsgeschwindigkeit anhand der vorhandenen Gegebenheiten berechnet.
Sind unrealisierbare Öffnungsquerschnitte
oder unzureichende Zughöhen vorhanden, werden alternative künstliche
Lüftungssysteme empfohlen.
