Abschnitt 3.3 - 3.3 Ermittlung der Lichtbogenenergie der Anlage im Fehlerfall
Abb. 3 Ermittlung der elektrischen Lichtbogenenergie
Die Lichtbogenenergie WLB wird durch die Lichtbogenleistung PLB und die Lichtbogendauer, also die Zeit tk bis zum Abschalten durch die Schutzeinrichtung bestimmt:
WLB = PLB · tk
Die Lichtbogenleistung PLB ist von der Art der Lichtbogenausbildung und der Geometrie der spannungsführenden Teile am Fehlerort abhängig. Sie wird mit Hilfe der bezogenen Lichtbogenleistung kP aus der Kurzschlussleistung S"k bestimmt.
Die bezogene Lichtbogenleistung kP lässt sich unter Berücksichtigung des wirksamen Elektrodenabstandes d (Leiterabstand der Anlage) z. B. nach "Schau, H.; Halinka. A.; Winkler, W.: Elektrische Schutzeinrichtungen in Industrienetzen und -anlagen" ermitteln. Richtwerte sind in Anhang 3 A 3.3.4. angegeben.
Fürworst-case-Betrachtungen kann mit dem maximalen Wert kPmax gerechnet werden:
| kPmax | = | 0,29 __________ (R/X)0,17 |
|---|
Somit ergibt sich für die Lichtbogenenergie im Fehlerfall nachfolgender Zusammenhang:
| WLB | = | PLB · tk |
|---|---|---|
| = | kP · S"k · tk | |
| = | kP · (Wurzel)3 · UNn · I"k3 · tk |
Der maßgebliche Kurzschlussstrom I"k3 ist der prospektive dreipolige Kurzschlussstrom am Arbeitsort (Fehlerort). Er ist das Ergebnis einer Kurzschlussstromberechnung (siehe Anhang 3 A 3.3.2.).
Der tatsächliche Kurzschlussstrom IkLB im NS-Bereich ist durch die begrenzenden Eigenschaften des Störlichtbogens deutlich geringer als der berechnete Kurzschlussstrom I"k3 der Anlage (Strombegrenzungsfaktor kB) und lässt sich nicht sicher bestimmen. Prinzipiell gilt der Zusammenhang:
IkLB = kB · I"k3min
(siehe auch Anhang 3 A 3.3.2)
Im Bereich > 1 kV ist die begrenzende Eigenschaft des Störlichtbogens zu vernachlässigen. Hier gilt: kB = 1.
Die Brenndauer des Lichtbogens wird durch die Schutzeinrichtungen bestimmt und kann im Allgemeinen aus Selektivitätsberechnungen und/oder den Ausschalt-Kennlinien (Strom-Zeit-Kennlinien) der Hersteller der Schutzeinrichtungen entnommen werden.
Im NS-Bereich liegt man im Allgemeinen im sicheren Bereich, wenn man von einer Strombegrenzung von 50 % ausgeht und mit diesem reduzierten Strom die Ausschaltzeit aus der Schutzkennlinie bestimmt. Der Strombegrenzungsfaktor beträgt dann kB = 0,5; es folgt
IkLB = 0,5 · I"k3min
Die Abschaltzeit der Überstromschutzeinrichtung ist nun mit Hilfe der Kennlinie und dem ermittelten Lichtbogen-Kurzschlussstrom IkLB zu ermitteln
(siehe auch A 2.3.3).
Abb. 4 Beispiel zur Ermittlung der Abschaltzeit der Überstromschutzeinrichtung
ANMERKUNG:
Bei einer Kurzschlussdauer über 1 s kann ggfs. davon ausgegangen werden, dass die Person sich aus dem unmittelbaren Gefahrenbereich zurückziehen kann und deshalb längere Zeiten nicht berücksichtigt werden müssen. Dies gilt nicht, wenn das Arbeitsumfeld ein Entfernen der Person verhindert oder einschränkt (z. B. Arbeiten in engen Kabelgräben oder -kanälen, schmalen Arbeitsgängen, Arbeiten auf Leitern oder Hebeeinrichtungen).