Anhang 7 - Koordination von PSAgS und Vorsicherung
A 7.1
Praktische Anwendungsregeln zur koordinierten Wahl von PSAgS und Vorsicherung
Nachfolgend sind Anwendungsregeln für einen koordinierten Einsatz von PSAgS in Verbindung mit Kurzschlussschutzeinrichtungen in Form von Schmelzsicherungen für den Niederspanungsbereich in AC-Systemen dargestellt.
Die Anwendungsregeln sind für 400-V-Anlagen (Drehstromsystem) und Standardexpositionsbedingungen gültig:
| Arbeitsabstand: | a = 300 mm |
|---|---|
| Transmissionsfaktor: | kT = 1 (kleines Anlagenvolumen). |
Anwendungsregeln existieren in 3 verschiedenen Formen, die optional genutzt werden können:
| A1: | Auswahlmatrix |
|---|---|
| A2: | Mindestüberstromfaktor |
| A3: | Zulässige Ausschaltzeit der NH-Sicherung. |
Sie unterscheiden sich im Vereinfachungsgrad, der Genauigkeit und der Art der manuellen Handhabung. Betrachtungen sind getrennt für dreipolige und für zweipolige Kurzschlüsse (Lichtbogenfehler) möglich.
Als Ausgangsgröße dient jeweils lediglich der prospektive, vom Störlichtbogen unbeeinflusste Kurzschlussstrom (metallischer Kurzschluss), der aus der Kurzschlussstromberechnung resultiert; es ist der Anfangs-Kurzschlusswechselstrom I"k ,max anzusetzen 4.
A 7.2
Auswahlmatrix
Die nachfolgenden Auswahldiagramme gelten für unterschiedliche Betriebsklassen von NH-Sicherungen für zweipolige und dreipolige Kurzschlüsse:
| • | Abb. A 7-1 ... A 7-4 | Sicherungen für den Leitungsschutz, Betriebsklasse NH gG |
|---|---|---|
| • | Abb. A 7-5 ... A 7-6 | Sicherungen für den Transformatorschutz, Betriebsklasse NH gTr |
| • | Abb. A 7.7 | für Arbeitsschutzsicherungen (Betriebsklasse aR, gR, ...). |
Die Auswahl oder Überprüfung der Sicherung erfolgt anhand der Zuordnung von Sicherungsbemessungsströmen und Kurzschlussstrombereichen in Matrixform (Bedingung: Standardexpositionsbedingungen). Es kann jeweils der kleinste Wert des zulässigen Kurzschlussstroms (Mindestkurzschlussstroms) abgelesen werden, der erforderlich ist, um mit einer bestimmten Sicherung Schutz mit der betreffenden PSAgS zu erreichen. Zulässige Bedingungen (Schutz gewährleistet) sind jeweils "grün" gekennzeichnet; rote Felder zeigen dagegen unzulässige Verhältnisse (Schutz besteht nicht) an.
Generell ist anzumerken, dass Personenschutz (Verhinderung von Hautverbrennungen) unter Standardexpositionsbedingungen bei Kurzschlussströmen unter 1 kA unabhängig vom Bemessungsstrom als gegeben angesehen werden kann.
A 7.3
Leitungsschutzsicherungen
Abb. A 7-1
Auswahl NH gG-Sicherungen mit PSAgS-Störlichtbogenschutzklasse APC 1 für dreipolige Kurzschlüsse
Abb. A 7-2
Auswahl NH gG-Sicherungen mit PSAgS-Störlichtbogenschutzklasse APC 2 für dreipolige Kurzschlüsse
Abb. A 7-3
Auswahl NH gG-Sicherungen mit PSAgS-Störlichtbogenschutzklasse APC 1 für zweipolige Kurzschlüsse
Abb. A 7-4
Auswahl NH gG-Sicherungen mit PSAgS-Störlichtbogenschautzklasse APC 2 für zweipolige Kurzschlüsse
Beispiel für Leitungsschutzsicherungen NH gG:
Der prospektive dreipolige Kurzschlussstrom beträgt 3,614 kA. Der Bereich von 2,5 ... 4,5 kA ist zutreffend; gemäß Abb. A 7-1 bietet PSAgS Störlichtbogenschutzklasse APC 1 Schutz mit Sicherungen mit Bemessungsströmen von bis zu maximal 200 A. Liegt eine Sicherung 224 A vor, dann besteht mit PSAgS Störlichtbogenschutzklasse APC 1 kein Schutz mehr (gemäß Abb. A 7-2 ist Schutz dann mit PSAgS Störlichtbogenschutzklasse APC 2 gegeben).
A 7.4
Transformatorschutzsicherungen
Bei dreipoligen Kurzschlüssen (unter Standardexpositionsbedingungen):
Schutz ist bei gTr-Sicherungen ≤ 250 kVA (361 A) nur gewährleistet
durch PSAgS Störlichtbogenschutzklasse APC 2 und
wenn der Kurzschlussstrom mindestens 7 kA beträgt.
Schutz kann bei gTr-Sicherungen > 250 kVA (361 A) weder durch PSAgS Störlichtbogenschutzklasse APC 1 noch durch PSAgS Störlichtbogenschutzklasse APC 2 erreicht werden.
Für zweipolige Kurzschlüsse gelten die Aussagen in Abb. A 7-5 und Abb. A 7-6.
Abb. A 7-5
Auswahl NH gTr-Sicherungen mit PSAgS-Störlichtbogenschutzklasse APC 1 für zweipolige Kurzschlüsse
Abb. A 7-6
Auswahl NH gTr-Sicherungen mit PSAgS-Störlichtbogenschutzklasse APC 2 für zweipolige Kurzschlüsse
A 7.5
Arbeitsschutzsicherungen
Die Grenzen für die Bedingungen, unter denen Schutz durch PSAgS der Störlichtbogenschutzklasse APC 1 und PSAgS der Störlichtbogenschutzklasse APC 2 sowohl bei dreipoligen als auch bei zweipoligen Kurzschlüssen besteht, sind identisch. Das bedeutet, dass in den zulässigen Bereichen PSAgS der Störlichtbogenschutzklasse APC 1 ausreichend schützt und sich durch PSAgS Störlichtbogenschutzklasse APC 2 keine Erweiterung der Anwendungsbereiche ergibt. Das Auswahldiagramm ist sowohl für zweipolige als auch dreipolige Kurzschlüsse zutreffend. Es ist hierbei anzumerken, dass sich die Kurzschlussströme für ein- und dieselbe Anlage bei dreipoligem und zweipoligen Kurzschluss in der Höhe um den Faktor 
unterscheiden.
Abb. A 7-7
Auswahl NH Arbeitsschutz-Sicherungen mit PSAgS-Störlichtbogenschutzklasse APC 1 und APC 2 für zweipolige und dreipolige Kurzschlüsse
A 7.6
Mindestüberstromfaktor
Tabelle A 7-1 Mindestüberstromfaktor
| NH-Sicherung Betriebsklasse | SAgS Störlichtbogenschutzklasse | Mindestüberstromfaktor kÜmind | |
|---|---|---|---|
| Zweipoliger Kurzschluss | Dreipoliger Kurzschluss | ||
| gG | APC 1 | 20 | |
| APC 2 | 18 | 19 | |
| gTr | APC 1 | 28 | |
| APC 2 | 25 | ||
| Arbeitsschutz | APC 1 | 6 | 8 |
| APC 2 | |||
Mit Hilfe des Mindestüberstromfaktors kÜ,mind und des prospektiven Kurzschlussstromes I"k lässt sich für Standardexpositionsbedingungen eine sehr grobe Bestimmung des (maximal) zulässigen Bemessungsstroms In Si,max der Vorsicherung vornehmen, die in Verbindung mit PSAgS zu Personenschutz führt:
mit
| In Si,max | Maximalwert des Sicherungsbemessungsstroms in A |
|---|---|
| I"k | prospektiver Kurzschlussstrom (2-polig oder 3-polig) in A |
| kÜ,mind | Mindestüberstromfaktor |
Der Bemessungsstrom der Vorsicherung darf diesen Wert nicht übersteigen, dann ist der Personenschutz durch die PSAgS der betreffenden Störlichtbogenschutzklasse gegeben.
Beispiel:
Bei einem prospektiven Kurzschlussstrom von I"k 3 p = 5,472 kA ergibt sich für die Einhaltung des Personenschutzes durch PSAgS Störlichtbogenschutzklasse APC 1 für den Einsatz von gG-NH-Sicherungen ein Maximalwert für den zulässigen Bemessungsstrom von
Es ist eine Sicherung mit In Si ≤ 273,6 A auszuwählen; die größtmögliche Sicherung ist folglich NH gG 250 A.
A 7.7
Zulässige Ausschaltzeit der Sicherung
Für Standardexpositionsbedingungen wird anhand des prospektiven Kurzschlussstroms mit Hilfe des Kennlinienfaktors fKL (siehe Tabelle A 7-2) die zulässige Ausschaltzeit tk zul der Sicherung.
mit
| tk zul | zulässige Ausschaltzeit in s |
|---|---|
| fKL | Kennlinienfaktor in As |
| Ik | zweipoliger oder dreipoliger Kurzschlussstrom in A |
| a | Arbeitsabstand in mm |
| kT | Transmissionsfaktor |
bestimmt.
Tabelle A 7-2 Kennlinienfaktor von Sicherungseinsätzen
| Kennlinienfaktor fKLin As | ||
|---|---|---|
| PSAgS Störlichtbogenschutzklasse | Zweipolige Kurzschlüsse | Dreipolige Kurzschlüsse |
| APC 1 | 1000 | 500 |
| APC 2 | 2000 | 1000 |
Beispiel:
Unter der Voraussetzung eines zweipoligen Kurzschlusses, bei dem der Kurzschlussstrom 5 kA beträgt, ergibt sich bei PSAgS der Störlichtbogenschutzklasse APC 1 für die zulässige Ausschaltzeit der Sicherung tk zul = 1000 A s/5000 A = 0,2 s = 200 ms.
Die Sicherung ist so zu wählen, dass ihre Ausschaltzeit 200 ms nicht übersteigt 5.
Weitere Informationen zur Koordination von PSAgS und Vorsicherungen können [22] entnommen werden.
die tatsächlich fließenden Lichtbogenkurzschlussströme besitzen kleinere Werte.
Zur praktischen Anwendung ist der Vergleich der zulässigen Ausschaltzeit mit der zu erwartenden Ausschaltzeit der ausgewählten bzw. vorhandenen NH-Sicherung vorzunehmen. Die zu erwartende Ausschaltzeit ist anhand des tatsächlichen Fehlerstroms (Lichtbogenkurzschlussstrom, nicht prospektiver Kurzschlussstrom, siehe 4 bzw. Anhang 3) aus der Strom-Zeit-Kennlinie des Herstellers der Sicherung zu bestimmen.