Berechnung von Kurzschlussströmen - Teil 5

Kondensatoren
Eine parallel geschaltete Kondensatorbatterie in der Nähe der Fehlerstelle entlädt sich und erhöht dadurch den Kurzschlussstrom. Diese gedämpft schwingende Entladung ist durch eine erste hohe Spitze gekennzeichnet, die sich der ersten Spitze des Kurzschlussstroms überlagert, und dies obwohl ihre Frequenz wesentlich höher ist als die Netzfrequenz. Je nach dem Zusammentreffen des Auslösemomentes des Fehlers mit der Spannungswelle sind zwei Extremfälle möglich:

• Wenn dieser Moment mit einem Nulldurchgang der Spannung zusammentrifft, ist der Entladestrom der Kapazität gleich null, während gerade der Kurzschlussstrom unsymmetrisch mit einer ersten maximalen Amplitudenspitze ist.
  
  
• Wenn hingegen dieser Moment mit einem Spannungsmaximum zusammentrifft, gibt die Batterie einen Strom ab, der sich der ersten niedrigen Spitze des Fehlerstroms überlagert, da dieser symmetrisch ist.

Deshalb ist es wenig wahrscheinlich, dass diese Überlagerung - außer für Kondensatorbatterien sehr hoher Leistung – eine erste Spitze bewirkt, die höher ist als die Spitze eines unsymmetrischen Fehlers. Somit ist es für die Berechnung des maximalen Kurzschlussstroms nicht notwendig, Kondensatorbatterien zu berücksichtigen. Über Kondensatorbatterien muss man muss sich hingegen bei der Wahl der Technologie der Leistungsschalter Gedanken machen, denn beim Öffnen reduzieren sie in hohem Masse die Eigenfrequenz des Stromkreises und haben somit einen Einfluss auf die Unterbrechung.

Schalt- und Steuergeräte
(14) ⇒ Bestimmte Geräte (Leistungsschalter, Schütze mit Lichtbogenlöschspulen, Hauptstrom-Thermorelais usw.) weisen eine Impedanz auf, die berücksichtigt werden kann. Diese Impedanz ist bei der Berechnung des Icc nur für die Geräte zu berücksichtigen, die sich auf der Speisungsseite des Gerätes befinden, das den betreffenden Kurzschluss unterbrechen soll, und der Geräte, die geschlossen bleiben (selektive Leistungsschalter).

(15) ⇒ Für NS-Leistungsschalter ist zum Beispiel für die Reaktanz ein Wert von 0,15 mΩ richtig, wobei der Widerstand vernachlässigt wird. Für Schaltgeräte muss eine Unterscheidung in Bezug auf die Schnelligkeit gemacht werden, mit der sie einen Stromkreis unterbrechen:

• gewisse Geräte öffnen sehr schnell und reduzieren so die Kurzschlussströme sehr stark. Dazu gehören die sogenannten strombegrenzenden Schnellschalter, die wesentlich niedrigere elektrodynamische und thermische Beanspruchungen des betreffenden Anlageteils als die theoretischen Maximalwerte bewirken.
  
  
• Andere, wie zum Beispiel Leistungsschalter mit verzögerter Auslösung, bieten diesen Vorteil nicht.

Kurzschlusslichtbogen
Der Kurzschlussstrom fließt oft durch einen Lichtbogen an der Fehlerstelle, dessen Widerstand beachtlich und sehr variabel ist. Der Spannungsabfall eines Kurzschlusslichtbogens variiert zwischen 100 und 300 Volt. In der Hochspannung ist dieser Wert im Vergleich zur Netzspannung vernachlässigbar und hat der Lichtbogen keinen reduzierenden Einfluss auf den Kurzschlussstrom. In der Niederspannung hingegen ist der effektive Kurzschlussstrom mit Lichtbogen umso begrenzter im Verhältnis zum berechneten Strom (satter Kurzschluss durch metallische Berührung), je niedriger die Spannung ist.

(16) ⇒ Kurzschluss zwischen Leitern oder Sammelschienen auftretende Lichtbogen kann den prospektiven Kurzschlussstrom um 20 bis 50% reduzieren, und bei Nennspannungen unter 440 V um über 50%.

Diese in der Niederspannung für 90% der Kurzschlussfälle sehr günstige Erscheinung kann jedoch für die Bestimmung des ASV nicht berücksichtigt werden, da sich 10% der Kurzschlüsse beim Schließen eines Schaltgerätes auf einen satten Kurzschluss ereignen, wo kein Lichtbogen auftritt. Sie muss hingegen bei der Berechnung des minimalen Kurzschlussstroms berücksichtigt werden.

Diverse Impedanzen

Andere Teile können nicht vernachlässigbare Impedanzen hinzufügen. Dies gilt für gegenharmonische Filter und Drosselspulen zur Kurzschlussstrombegrenzung, die natürlich in der Berechnung berücksichtigt werden müssen, jedoch auch für Stromwandler mit gewickelter Primärspule, deren Impedanz sich mit der Baugröße und Bauart ändert.