Hauptstromversorgung - Elektrogemeinschaft Halle

Transcription

Hauptstromversorgung in
Gebäuden
Dipl.-Ing. Bernd Siedelhofer
ABB Stotz-Kontakt, Heidelberg
Hauptstromversorgung in Gebäuden
Inhalt

Anforderungen an Hauptstromversorgungssysteme
DIN-Normen,
© Bernd Siedelhofer ABB STOTZ-KONTAKT GmbH - Folie 2
VDE-Bestimmungen,
Technische Anschlussbedingungen

Auswahl und Dimensionierung von Hauptleitungen
Verlegeart, Querschnitt

Einsatz und Auswahl von Schutzmaßnahmen und -einrichtungen
Überlastschutz, Kurzschlussschutz, Überspannungsschutz,
Potentialausgleich
So nicht !!!!!
Hauptstromversorgung/Hauptstromversorgungssystem
Definition:
Hauptleitungenund
undBetriebsmittel
Betriebsmittelhinter
hinterder
derÜbergabestelle
Übergabestelle
Hauptleitungen
(Hausanschlusskasten)des
desElektrizitätsversorgungsElektrizitätsversorgungs(Hausanschlusskasten)
unternehmers(EVU)
(EVU)bzw.
bzw.Verteilungsnetzbetreibers
Verteilungsnetzbetreibers(VNB),
(VNB),
unternehmers
dienicht
nichtgemessene
gemesseneelektrische
elektrischeEnergie
Energieführen
führen
die
mit anderen Worten:
von der Abgangsklemme der Hausanschlusssicherung bis zum Zähler
Zählerplätze
DIN Planungsnormen
s

s
s
s
s
s
s
s

Landesbauordnungen
Hauptleitungen
Hauptverteilung
falls
erforderlich
VDEBestimmungen
Hauptstromversorgung
Technische
Anschlussbedingungen
Hauptleitung
Hausanschlusssicherung
Feuerungsverordnungen
Normen und Richtlinien
•
DIN 18012
Haus-Anschlusseinrichtungen in Gebäuden
•
DIN 18015-1
Elektrische Anlagen in Wohngebäuden Planungsgrundlagen
•
VDE 0100-410
Schutzmaßnahmen – Schutz gegen elektrischen
Schlag
•
VDE 0100-430
Schutzmaßnahmen – Schutz von Kabeln und
Leitungen bei Überstrom
•
VDE 0100-520
Auswahl und Errichtung elektrischer
Betriebsmittel – Kabel- und Leitungssysteme
Normen und Richtlinien
•
VDE 0100-520
Beiblatt 2
Zulässige Strombelastbarkeit, Schutz bei Überlast,
maximal zulässige Leitungslängen zur Einhaltung
des maximal zulässigen Spannungsfalls und der
Abschaltbedingungen
•
VDE 0298-4
Empfohlene Werte für die Strombelastbarkeit von
Kabeln und Leitungen für feste Verlegung in Gebäuden
und von flexiblen Leitungen
•
TAB
Technische Anschlussbedingungen für den
Anschluss an das Niederspannungsnetz
•
•
zusätzlich Erläuterungen / Merkblätter etc.
VDEW-Richtlinie
Einsatz von Überspannungsschutzeinrichtungen der
Anforderungsklasse B in Hauptstromversorgungssystemen
Hauptstromversorgungssysteme
dezentral
Quelle:
VDE-Schriftenreihe 45
Elektro-Installation
in Wohngebäuden
zentral
Planung von Hauptstromversorgungen
Bereits in der Planungsphase zu berücksichtigen sind Anforderungen bzgl.

Leistungsbedarf (erforderlicher Platzbedarf für Betriebseinrichtungen)

freie Bedienbarkeit, Abstände (Personenschutz)

Brandschutz

Explosionschutz

Abstimmung der Leitungsführung mit anderen Gewerken (Wasser, Gas,
Telekommunikation, Breitbandanschlüssen, etc.)

Fundamenterder

äusserer Blitzschutz (falls erforderlich)
Hausanschlüsse
in Wohngebäuden
nach DIN 18012
Hausanschlusswand
(für Gebäude mit bis
zu 4 Wohneinheiten)
Hausanschlüsse
in Wohngebäuden
nach DIN 18012:
Hausanschlussraum
(für Gebäude mit mehr
als 4 Wohneinheiten)
Hausanschlüsse
in Wohngebäuden
nach DIN 18012
Zählerschrank
Hausanschlussnische
Kabel-Hausanschlussschrank
(für nicht unterkellerte
Einfamilienhäuser)
Kommunikationsanschlüsse
Gaszähler
Potentialausgleichsschiene
Wasserzähler
freie Bedienbarkeit
Hausanschlusskasten
• Höhe OK HAK
• Höhe UK HAK
• Seitenabstand zu Wänden
• Tiefe Arbeits- u. Bedienfläche
vor dem HAK
max. 1,5 m
mind. 0,3 m
mind. 0,3 m
mind. 1,2 m
Zählerschrank
• Höhe der Mitte der Zählund Messeinrichtung
• Tiefe der freien Fläche
0,8 ... 1,8 m
mind. 1,2 m
Brandschutz / Explosionsschutz

Hausanschlusskästen und Zählerschränke dürfen nicht angebracht
werden in Räumen/Bereichen
• mit Temperaturen dauernd > 30°C
• die feuer- und explosionsgefährdet sind
dazu gehören u. U.
- Heizräume mit Heizungsanlagen, deren Gesamtnennwärmeleistung
mehr als 50 kW beträgt,
- Heizöllagerräume mit Heizöltanks > 5000 Liter (siehe hierzu auch
Feuerungsverordnung, FeuVO, der Länder)
Hauptleitungen
sind nach DIN 18015-1

als Drehstromleitung auszulegen

für eine Belastung gemäß Diagramm 1, aber mind. für 63 A zu bemessen

mit einem Querschnitt von mind. 10 mm² zu verlegen

auszulegen für einen maximalen Spannungsfall von
• 0,5% bezogen auf den Sicherungsbemessungsstrom (gemäß
AVBEltV)
• nach TAB 2000: bis 100 kVA
0,5%
über 100 bis 250 kVA
1,0%
über 250 bis 400 kVA
1,25%
über 400 kVA
1,5%
Leistungsbedarf nach DIN 18015-1
Diagramm 1
Wohnungen
Mindestbelastbarkeit der
Hauptleitung
1-5
63 A
6 - 10
80 A
11 - 19
100 A
20 - 37
160 A
Anzahl der
Kurve 2: ohne elektrische Warmwasserbereitung
Bemessung von Hauptleitungen für Wohnungen ohne Elektroheizung
Verlegung der Hauptleitung
DIN 18015-1: Hauptleitungen

dürfen im Kellergeschoss auf der Wandoberfläche verlegt werden

müssen von der Kellerdecke ab in Schächten, Rohren oder unter Putz
verlegt werden

sowie Zählerplätze müssen bei Freileitungsanschlüssen so errichtet
werden, dass später eine Umstellung auf Kabelanschluss problemlos
möglich ist
typische Verlegearten im Kellergeschoss sind:
• B2 (in einem Installationsrohr)
• C (frei auf der Wand, ggf. mit einem Schutzrohr von max. 1m)
Überlastschutz von Hauptleitungen
Lebensdauer von
Kabeln und
Leitungen in
Abhängigkeit von
der Dauertemperaturbeanspruchung
2,5
25
Jahre
Strombelastbarkeit bei 25°C nach VDE 0298-4
Beispiel (Tab. A.2):
• PVC-Kabel (70°C)
• Verlegeart C (Verlegung
auf einer Wand)
• 3 belastete Adern
Querschnitt
4 mm²
10 mm²
Iz
35A
63A
Schutz bei Überlast
Einfluss der Umgebungsbedingungen
Die nach den Tabellen aus VDE 0298-4 ermittelten Iz-Werte sind bei
veränderten Umgebungsbedingungen mit entsprechenden
Umrechnungsfaktoren anzupassen:
abweichende Umgebungstemperaturen
höhere Wärmebeständigkeit von Kabel / Leitung

Häufung bei der Verlegung

höhere Anzahl von belasteten Adern bei vieladrigen Kabeln und
Leitungen

aufgewickelte Leitungen (Leitungsroller)
Querschnitt der Hauptleitung

Festlegung des Betriebsstroms des Stromkreises (Leistungsbedarf)

Bestimmung der erforderlichen Strombelastbarkeit Iz

Festlegung der Verlegeart

Ermittlung notwendiger Reduktionsfaktoren (Häufung, Temperatur,
etc.)

Auswahl des Kabel-/Leitungstyps und –querschnitts (z. B. 0298-4)

Zuordnung der Überstrom-Schutzeinrichtung (Typ, Charakteristik,
Bemessungsstrom)

Ermittlung der max. zulässigen Leitungslänge aufgrund des
zulässigen Spannungsfalls

ggf. Erhöhung des Leiterquerschnitts
Auswahl des Bemessungsstroms (früher: Nennstroms) der ÜberstromSchutzeinrichtung nach VDE 0100-430:
IIbb≤≤IInn≤≤IIzz
(1)
(1)
1,45xxIIzz
II22≤≤1,45
(2)
(2)
In = Bemessungsstrom der Überstrom-Schutzeinrichtung
Ib = Betriebsstrom des Stromkreises
Iz = zulässige Strombelastbarkeit von Kabel/Leitung
I2 = thermischer Auslösestrom der Überstrom-Schutzeinrichtung
Einschränkung zum Überlastschutz
VDE 0100-430 Anmerkung 5:
„Die Bedingungen (1) und (2) garantieren in einzelnen Fällen nicht
den vollständigen Schutz, z. B. bei länger anstehenden Überströmen,
die kleiner als I2 sind. Sie führen auch nicht zwangsläufig zur
wirtschaftlichsten Lösung. Deshalb ist vorausgesetzt, dass der
Stromkreis so gestaltet ist, dass kleine Überlastungen von langer Dauer
nicht regelmäßig auftreten werden.“
IB
IZ
1,
2
x
IN
x
Strom I
IN
IN
es
der Überstrom-
1,
05
su
ng
ss
t
ro
m
Auslöseverhalten
schutzeinrichtung
45
1,
x
I2
0
Be
m
m
des Kabels
St
ro
ro
st
bs
Betriebsbedingungen
m
be
la
st
rie
ba
r
t
Be
ke
it
I
Z
Zusätzliche Reserve
wenn I2 < 1,45 x In !
Beispiele für die Überlastauslösung von Überstrom-Schutzeinrichtungen
Überstromschutzeinrichtung
Norm
Auslösecharakteristik
Schmelzsicherung
VDE 0636
gL, gG
1,25
1,6
VDE 0641-11
B, C
1,13
1,45
E
1,05
1,2
Leitungsschutzschalter
Selektive
Hauptleitungsschutzschalter
VDE 0645 E
VDE 0643 E
Nichtauslösestrom
Auslösestrom
X IN
Zulässiger Spannungsfall
Spannung nach IEC60038 und DIN EN 50160
S
6000
3
kWh
Hausanschlusskasten
TAB
Stromkreisverteiler
Zählerplatz
0,5% (bis 100 kVA)
DIN 18015-1
(2/3)
VDE 0100-520
4%
3%
(1/3)
Verbrauchsmittel
Maximale Leitungslängen zur Einhaltung des erlaubten
Spannungsfalls nach VDE 0100-520 Beiblatt 2
bei einem zulässigen Spannungsfall von 0,5%:
Leiterquerschnitt in mm²
Strom
in A
10
16
25
63
9,5
15
23,5
35
80
11,5 18,5
25
100
14,5
20
125
160
16
50
Drehstromkreis 400V - 50Hz
70
Leitertemperatur 30°C
Längen auf halbe Meter
gerundet
27
21,5 30,5
17
24
ohne Berücksichtigung der
tatsächlichen Strombelastbarkeit
Überstromschutz der Hauptstromversorgung
TAB 2000 fordert:

Selektivität zwischen den Überstrom-Schutzeinrichtungen der
Kundenanlage (i. d. R. Leitungsschutzschalter), den ÜberstromSchutzeinrichtungen im Hauptstromversorgungssystem und den
Hausanschlusssicherungen

Kurzschlussfestigkeit für die Hauptstromversorgung mind. 25 kA
(resultierend aus dem Durchlasswert einer Hausanschlusssicherung von
max. 315A)

Zählerschutz mind. wie eine 100A gL/gG-Sicherung (betrifft im
wesentlichen den max. Durchlassstrom)
Selektivität beim Überstromschutz
kWh
6000
3
S
S 700
Transformator
Transformatoroder Straßensicherung
Zählervorsicherung
kWh
kWh
6000
3
Sicherungsautomat für die
Endstromkreise
Verbraucher
Sicherungsautomat
NH00 gL35
LS B16 IS ≤ 800 A
zu
Schmelzsicherung am
Zählerplatz
• bis ca. 800 A bei 35A gL/gG
• bis ca. 1800 A bei 63A gL/gG
NH 00
kWh
6000
3
S
S 700
Transformator
Zählervorsicherung
kWh
kWh
6000
3
Endstromkreise
Verbraucher
Sicherungsautomat
zu
NH00 gL35 LS B16 IS ≤ 800 A
SHU E35
LS B16 IS = 6000 A
Selektivem HauptSicherungsautomat
am Zählerplatz
immer bis zum max.
Schaltvermögen des
nachgeschalteten
Sicherungsautomaten !
Schmelzsicherung
S700
kWh
6000
3
S
S 700
Transformator
Zählervorsicherung
kWh
kWh
6000
3
Endstromkreise
Verbraucher
Selektivität bei Überlast

üblicherweise durch Abstufung der
Bemessungsströme

mit SH-Schaltern auch bei
Bemessungsstrom-Gleichheit (in einem
weiten Bereich)
Selektiver HauptSicherungsautomat
Leitungsschutzschalter
Schmelzsicherung
Auslösecharakteristik
Nichtauslösestrom
Auslösestrom
E
1,05
1,2
B, C
1,13
1,45
gL, gG
1,25
1,6
X IN
Selektivität bei Kurzschluss
zusätzliche Strombegrenzung
durch SH-Schalter
dadurch gute Selektivität
zur Hausanschlusssicherung –
selbst bei gleichem Bemessungsstrom 63 A !
Selektivität
bei Kurzschluss
durch Vergleich der Durchlassenergie der nachgeschalteten
mit der notwendigen Schmelzenergie einer vorgeschalteten
Schmelzsicherung
100.000
i²t / A²s
100 A gL/gG
Schmelz-I²t
der Sicherung
63 A gL/gG
10.000
Durchlaß-I²t
von LS+SHU
1.000
zu einer 63A-Hausanschlusssicherung bis ca. 5,5 kA !
100
0,1
1
Kurzschluss-Strom IK / kA
10
Überstromschutz der Hauptstromversorgung
Nur der selektive Hauptsicherungsautomat (SH-Schalter)
erfüllt die Selektivitätsanforderungen der TAB 2000 bei
gleichzeitig bestem Kabel- und Leitungsschutz.
Er ist damit das einzige Betriebsmittel, das in einer
Baueinheit den notwendige selektiven Überstromschutz
sowie die geforderte laienbedienbare Trenn- und
Freischaltstelle bietet !
Potentialausgleich
Fundamenterder nach TAB 2000 und
DIN 18014
• Erhöhung der Wirksamkeit des
Hauptpotentialausgleichs
• Schutzerdung (z. B. Antennen)
• Funktionserdung (Inform.-technik)
• EMV
• Blitz- und Überspannungsschutz
zusätzlicher
Potentialausgleich
nach VDE 0100-701 nicht
mehr erforderlich !
PE
Hauptpotentialausgleich
Überspannungsschutz
Überspannungsschutz in Hauptstromversorgungssystemen

zur Realisierung des Blitzschutzzonenkonzeptes nach VDE 0185

unter Beachtung der VdEW-Richtlinie „Überspannungsschutzeinrichtungen der Anforderungsklasse B“ (zur Zeit in Überarbeitung):
• ausschliesslich auf Funkenstreckenbasis
• i. d. R. in besonderen, schutzisolierten Gehäusen (bei ausblasenden
Ableitern)

optimale Schutzwirkung, wenn möglichst nah an der Hauseinführung