Auslegung der NS-Stromkreise

Aus Planungskompendium Energieverteilung

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Allgemeine Planungsgrundlagen – Bestimmungen – Installierte Leistung
Anschluss an das Hochspannungs-Versorgungsnetz des Netzbetreibers
Anschluss an das NS-Verteilnetz des Netzbetreibers
Auswahlhilfe HS- und NS-Verteilnetzarchitektur
Verteilsysteme in NS-Verteilnetzen
Schutz gegen elektrischen Schlag
Schutz von Stromkreisen
Schaltgeräte
Schutz bei Überspannungen und Stoßüberspannungen
Energieeffizienz in elektrischen Verteilnetzen
Blindleistungskompensation und Filterung von Oberschwingungen
Oberschwingungserfassung und - filterung
Stromversorgungen und Verbraucher besonderer Art
Solaranlagen
Wohngebäude und ähnliche Einsatzbereiche sowie besondere Orte und Bereiche
EMV-Richtlinien
Messung

Inhaltsverzeichnis


Wesentliche Konfigurationsmöglichkeiten (siehe Abb. D17 bis Abb. D24):

Radiale Konfiguration mit einfacher Zuführungsleitung

Diese einfachste aller Konfigurationen dient als Referenz. Alle Verbraucher sind an eine einzige Quelle angeschlossen. Diese Konfiguration bietet die minimale Stufe der Verfügbarkeit. Bei einem Ausfall der Energieversorgungsquelle besteht keine Redundanz.

Abb. D17Konfiguration mit radialer Einzelleitung

Parallele Einspeisung

Die Stromversorgung wird durch 2 an dieselbe HS-Leitung angeschlossene Verteiltransformatoren bereitgestellt. Wenn die Verteiltransformatoren nahe beieinander stehen, speisen diese im Allgemeinen parallel auf dieselbe NSHV.

Abb. D18Parallele Einspeisung

Parallel mit zwei NSHV-Systemen

Zur Steigerung der Verfügbarkeit im Falle des Ausfalls der Stromversorgung oder von Wartungsarbeiten an einem der Verteiltransformatoren, kann die NSHV mit einem Kuppelschalter in 2 Teile aufgeteilt werden. Diese Konfiguration erfordert im Allgemeinen einen automatischen Kuppelschalter.

Abb. D19Parallel Konfiguration mit zwei NSHV-Systemen und Umschaltmöglichkeit über Kuppelschalter

Nicht Ersatznetz-berechtigte Schaltanlage (einfacher Anschluss mit Trennmöglichkeit)

An eine speziell für diesen Zweck vorgesehene Schaltanlage können eine Reihe nicht kritischer Stromkreise angeschlossen werden. Die Verbindung zur NSHV kann bei Bedarf unterbrochen werden (Überlast, Generatorbetrieb, usw.)

Abb. D20Nicht Ersatznetz-berechtigte Schaltanlage

Gekoppelte Schaltanlagen

Räumlich getrennte Trafos können über Schienen­verteiler verbunden werden. Kritische Verbraucher werden durch einen oder meh­re­re Trafos versorgt. Die Versorgungssicherheit wird verbessert, weil die Versorgung des Verbrauchers bei Ausfall einer Quelle gesichert ist.

Abb. D21Gekoppelte Schaltanlagen

Redundanzoptionen

  • Vollständig: Jeder Trafo kann die gesamte Anlage versorgen.
  • Teilweise: Jeder Transformator kann nur einen Teil der Anlage versorgen. In diesem Fall muss ein Teil der Verbraucher abgeschaltet werden (Lastabwurf), wenn einer der Verteiltransformatoren ausfällt.

NS-Ringkonfiguration

Diese Konfiguration kann als Erweiterung der Konfiguration mit zwei gekoppelten Schaltanlagen angesehen werden. Typischerweise werden 4 Trafos an dieselbe HS-Leitung angeschlossen und speisen über Schienenverteiler eine Ringleitung. Jeder Verbraucher wird in diesem Fall durch eine Gruppe von Trafos versorgt. Diese Konfiguration eignet sich gut für umfangreiche Anlagen mit hoher Lastdichte (in kVA/m2). Wenn alle Verbraucher durch 3 Verteiltrafos versorgt wer­den können, besteht bei Ausfall eines Trafos volle Redundanz, da die Versorgung der Verbraucher an jeder Stelle des Schienenverteilersystems sichergestellt ist. Im abweichenden Fall ist ein Betrieb mit reduzierter Leistung in Betracht zu ziehen (mit teilweisem Lastabwurf). Diese Konfiguration erfordert eine spezielle Planung des Schutzschemas, um volle Selektivität unter allen Fehlerbedingungen zu gewährleisten.

Abb. D22NS-Ringkonfiguration

Doppelseitige NS-Einspeisung

Auf diese Konfiguration wird zurückgegriffen, wenn maximale Verfügbarkeit gefordert ist. Das Grundprinzip beruht auf 2 unabhängigen Energieversorgungsquellen. Beispiel:

  • 2 Transformatoren mit Versorgung durch verschiedene HS-Anlagen,
  • 1 Transformator und 1 Generator,
  • 1 Transformator und 1 USV.

Durch einen automatischen Netzumschalter wird die Parallelschaltung der Quellen ver­mie­den. Bei dieser Konfiguration sind vorbeugende und korrigierende War­tungs­­arbeiten an allen abgangsseitigen elektrischen Verteileinrichtungen ohne Unterbrechung der Stromversorgung möglich.

Abb. D23Doppelseitige NS-Einspeisung mit automatischer Umschaltung

Kombinierte Konfiguration

Eine Anlage kann aus mehreren, verschie­den kon­fi­gu­rierten Abschnitten bestehen, je nach geforderter Verfügbarkeit der verschiedenen Verbrauchertypen. Beispiel: Generator und USV, Speisung von einzelnen Abschnitten über Kabel oder Schienenverteiler.

1: Einfache Speisung, 2: Gekoppelte Schaltanlagen, 3: Doppelseitige NS-Einspeisung

Abb. D24Beispiel einer kombinierten Konfiguration

Die wahrscheinlichsten und gebräuchlichsten Eigenschaften für die verschiedenen Konfigurationsmöglichkeiten der Niederspannungsversorgung sind in der folgenden Tabelle zusammengefasst:

Zu berücksich­ti­gen­de Eigenschaften Konfiguration
Radial Parallel Lastabwurf Gekoppelt Ring Doppelseitig
Topologie des Standorts beliebig beliebig beliebig 1-5 Stufen bis 25000m2 1-5 Stufen bis 25000m2 hoch verfügbare Anlagen
Wahlmöglichkeit des Aufstellungsorts beliebig beliebig beliebig Mittel bzw. hoch Mittel bzw. hoch beliebig
Wartungsfreundlichkeit minimal Standard Minimal  Standard Standard erhöht
Leistungsbedarf < 2500kVA beliebig beliebig ≥ 1250kVA ≥ 2500kVA beliebig
Lastverteilung Örtlich konzentrierte Verbraucher Örtlich konzentrierte Verbraucher Örtlich konzentrierte Verbraucher Mittlere oder gleich­förmige Verteilung Gleichförmige Verteilung Örtlich konzentrierte Verbraucher
Empfindlichkeit gegenüber Betriebsunterbrechungen Lange Unterbre­chung Lange Unterbrechung Lastabwurf Lange Unterbrechung Lange Unterbrechung Kurze bzw. keine Unterbrechung
Empfindlichkeit gegenüber elektrischen Störungen Geringe Empfindlichkeit Hohe Empfindlichkeit Geringe Empfindlichkeit Hohe Empfindlichkeit Hohe Empfindlichkeit Hohe Empfindlichkeit
Weitere Faktoren / / / /  / Doppelseitige Versorgung der Last