und Kurzschließvorrichtungen

3-polige
Vorrichtungen
Festpunkte
1-polige
Vorrichtungen
SICHERHEITSGERÄTE
E+K-VORRICHTUNGEN
Seile,
Anschlusselemente
Erdungs- und Kurzschließvorrichtungen
Zentraler Punkt der fünf Sicherheitsregeln zum Arbeiten im spannungsfreien Zustand ist das Erden und Kurzschließen an der Arbeitsstelle. Diese
Maßnahme stellt den spannungsfreien Zustand für die Dauer der Arbeiten
sicher, auch im Hinblick auf Beeinflussungsspannungen, atmosphärische
Überspannungen oder irrtümliches Wiedereinschalten.
Ortsveränderliche Geräte zum Erden und Kurzschließen dürfen nur
benutzt werden, wenn unmittelbar vorher an der Einbaustelle die
Spannungsfreiheit festgestellt wurde.
Beim Anschließen der Erdungs- und Kurzschließvorrichtung muss das
Erdungsseil immer zuerst mit der Erdungsanlage verbunden werden,
damit etwa vorhandene Rest- oder Beeinflussungsspannungen abgeleitet
werden.
b
6
2
6
3
3
4
4
1
1
c
d
6
2
2
6
12
lI
3
8
5
9
4
lH
10
1
6
11
Freigeführtes Gerät zum Erden und Kurzschließen
1
2
3
4
5
6
Anschließteil an Erdungsanlage
Anschließteil an Leiter
Kurzschließseil
Erdungsseil
Verbindungsstück
Anschließstelle an Erdungsanlage
7
8
9
10
11
12
Anschließstelle an Leiter
Isolierteil mit Länge Il
Begrenzungsscheibe
Handhabe mit Länge lH
Abschlussteil mit Steckkupplung
Kupplung
Bei Kugelkopfhauben werden zwei Ausführungsformen unterschieden:
– Kugelkopfhaube, starr
3
3
– Kugelkopfhaube, drehbar (4 x 90°)
1
7
a 3-polig mit Kurzschließseilen und
Erdungsseil
b 3-polig mit Kurzschließschiene und
Erdungsseil
c 1-polig mit Kurzschließseilen
d 1-polig mit Kurzschließseil zum
Bahnerden
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7
Anschließteile verbinden die Erdungs- und Kurzschließseile oder -schienen
direkt oder über Zwischenglieder, z. B. über Kabelschuhe, mit der Erdungsanlage und den Anlageteilen gegebenenfalls über Anschließstellen.
Anschließstellen sind diejenigen Stellen an Anlageteilen, an die die
Erdungs- und Kurzschließvorrichtungen angeschlossen werden, z. B. Seile,
Schienen, Kugelfestpunkte, Zylinderbolzen, Bügel. Durch die Verbindung
Kugelfestpunkt und Kugelkopfhaube der Erdungs- und Kurzschließvorrichtung wird ein Höchstmaß an Kurzschlussfestigkeit erreicht.
5
2
5
2
lG
Freigeführte Geräte zum Erden und Kurzschließen nach DIN VDE
0683 Teil 100 (EN/IEC 61230) sind von Hand zu benutzende Geräte, die
ohne Zwangsführung (z. B. Schlitze, Buchsen, Führungsschienen) an die
Anschließstellen von Teilen elektrischer Anlagen zum Zwecke des Erdens
und Kurzschließens (entsprechend DIN VDE 0105 Teil 100, Abschnitt 6.2.4)
herangeführt und mit diesen verbunden werden. Sie bestehen aus
Erdungs- und Kurzschließvorrichtungen (E+K-Vorrichtungen) und
Erdungsstangen.
Die Erdungs- und Kurzschließvorrichtung ist eine Vorrichtung, mit der
elektrische Leiter sowohl geerdet als auch kurzgeschlossen werden können. Sie besteht aus Erdungsvorrichtung und Kurzschließvorrichtung. Die
Erdungsvorrichtung ist eine Vorrichtung zum Verbinden der Erdungsanlage mit einer Kurzschließvorrichtung oder mit dem zu erdenden
Betriebsmittel (Bilder a-d). Sie besteht aus Anschließteil (1) und Erdungsseil (4).
Die Kurzschließvorrichtung ist eine Vorrichtung zum Verbinden der
kurzzuschließenden Außenleiter (6). Sie besteht aus Anschließteilen (2),
Kurzschließseilen oder -schienen (3) und gegebenenfalls Verbindungsstücken (5).
Die Kurzschließschiene ist eine starre Kurzschließvorrichtung.
Verbindungsstücke verbinden die Kurzschließseile miteinander und mit
dem Erdungsseil oder die Kurzschließschiene mit dem Erdungsseil.
a
Befestigungsmaterial
Haltevorrichtungen
Erdungsstangen
7
1
1 Anschließteil an Erdungsanlage
2 Anschließteil an Leiter
3 Erdungs- und Kurzschließseil oder
Erdungsschiene
4 Erdungsseil
5 Verbindungsstück
6 Außenleiter
7 Erdungsanlage (Erdsammelleitung,
Fahrschiene)
Die drehbare Ausführung ermöglicht es dem Benutzer auch bei ungünstiger Anordnung der Festpunkte, durch Verstellen der Kugelkopfhaube die
Erdungs- und Kurzschließvorrichtung in die günstigste Arbeitsstellung zu
bringen. Die Verwendung von abgewinkelten Kugelfestpunkten ist deshalb in den meisten Fällen nicht mehr erforderlich.
Kugelkopfhaube, starr
Kugelkopfhaube, drehbar (4 x 90°)
91
3-polige
Vorrichtungen
Festpunkte
1-polige
Vorrichtungen
Seile,
Anschlusselemente
Erdungsstangen
Erdungs- und Kurzschließvorrichtungen
Die Erdungsstange ist eine von Hand zu benutzende isolierende Stange
zum Heranführen der Anschließteile von Erdungs- und Kurzschließvorrichtungen an Teile von Starkstromanlagen zum Zwecke des Erdens und
Kurzschließens. Sie besteht aus Isolierteil, schwarzem Ring, Handhabe und
Kupplung zur Aufnahme eines Anschließteiles. Erdungsstangen sind entsprechend dem Gewicht der einzubringenden Erdungs- und Kurzschließvorrichtung auszuwählen (siehe Angabe: "höchstzulässige Kopflast kg").
Das Isolierteil ist der Teil der Erdungsstange zwischen schwarzem Ring
und dem Ende der Erdungsstange in Richtung Anschließteil. Es gibt dem
Benutzer den notwendigen Schutzabstand und ausreichende Isolation.
Die Länge des Isolierteiles II muss mindestens 500 mm betragen.
Befestigungsmaterial
Haltevorrichtungen
SICHERHEITSGERÄTE
E+K-VORRICHTUNGEN
Anmerkung:
Im Kurzschlussfall fließt über Kurzschließvorrichtungen der Kurzschlussstrom, dafür sind die Vorrichtungen bemessen – anders jedoch bei
Erdungsvorrichtungen. Sie führen nicht den Kurzschlussstrom und dürfen
daher schwächer ausgelegt sein.
Seilquerschnitt:
Bei unseren dreipoligen Erdungs- und Kurzschließvorrichtungen ist bei
Kurzschließseilen von 50 mm2 und größer das Erdungsseil grundsätzlich im Querschnitt entsprechend folgender Tabelle reduziert:
Seilquerschnitt:
Kurzschließseil
Erdungsseil
Ein komplettes Gerät zum Erden und Kurzschließen nach DIN VDE 0683
Teil 100 (EN/IEC 61230), besteht z. B. aus:
25 mm2
25 mm2
mm2
35 mm2
1 Festpunkt/Kugelfestpunkt
50 mm2
25 mm2
mm2
35 mm2
95 mm2
35 mm2
mm2
50 mm2
150 mm2
50 mm2
35
2 Ein- oder dreipolige Erdungs- und Kurzschließvorrichtung oder Kurzschließschiene
70
3 Erdungsfestpunkt
120
4 Erdungsstange
Erdungs- und Kurzschließvorrichtungen sowie Kugel- und Erdungsfestpunkte müssen für den am Einsatzort möglichen Kurzschlussstrom
bemessen sein. Der erforderliche Seilquerschnitt richtet sich nach der
Höhe des max. Kurzschlussstromes Ik in A und der max. Kurzschlussdauer
Tk in s.
kA
100
Ik”
50
30
10
Strombelastbarkeit der Kurzschließseile aus Kupfer zum Einsatz in Wechsel- und Drehstromanlagen
42,0 kA
33,5 kA
26,5 kA
19,5 kA
Seilanfangstemperatur
14,0 kA
10,0 kA
4,5 kA
3
1
0,01
Seilendtemperatur
A=
1
A = 50 mm2
A = 120 m
m2
9
A = 5 mm2
70
A = mm2
5
A = 0 mm2
35
A = mm2
25
mm2
A=
16
mm2
7,0 kA
5
Diese Erdungs- und Kurzschließvorrichtungen mit reduziertem Erdseilquerschnitt können in allen Anlagen mit gelöschten Netzen (nicht starr
geerdete Netze, d.h. mit Impedanz-Sternpunkterdung) eingesetzt werden.
Bei Anlagen mit starrer Sternpunkterdung müssen Kurzschließ- und
Erdungsseil querschnittsgleich sein (Lieferung auf Anfrage).
A = 5,07 Ik" Tk
0,05
0,1
0,3
0,5
1
3
für Tk v 0,5 s
Hierin bedeuten:
A
Seilquerschnitt in mm2
Ik" maximaler Anfangs-Kurzschlusswechselstrom in kA
nach DIN VDE 0102
Tk
0,03
20° C
250° C
5
Kurzschlussdauer in s
10 s
Tk
kA
100
Ik”
50
30
Strombelastbarkeit der Kurzschließseile aus Kupfer zum Einsatz in Gleichstromanlagen
66,9 kA
49,6 kA
Seilanfangstemperatur
35,6 kA
24,8 kA
Seilendtemperatur
17,5 kA
10
A=
9
A = 5 mm2
70
A = mm2
50
A = mm2
35
A = mm2
25
mm2
A=
16
mm2
11,2 kA
5
3
1
0,01
A = 5,07 Ik" Tk
0,05
0,1
0,3
0,5
1
3
für Tk v 0,08 s
Hierin bedeuten:
A
Seilquerschnitt in mm2
Ik" maximaler Anfangs-Kurzschlusswechselstrom in kA
nach DIN VDE 0102
Tk
0,03
20° C
250° C
5
Kurzschlussdauer in s
10 s
Tk
92
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3-polige
Vorrichtungen
Festpunkte
1-polige
Vorrichtungen
Seile,
Anschlusselemente
SICHERHEITSGERÄTE
E+K-VORRICHTUNGEN
Erdungsstangen
Befestigungsmaterial
Haltevorrichtungen
Erdungs- und Kurzschließvorrichtungen
Die Strombelastbarkeit des Kurzschließseiles und der Kurzschließschiene
hängt von Werkstoff, Querschnitt (A) und Kurzschlussdauer (Tk) ab.
Bei den Berechnungen wurde der härteste Fall des generatorfernen Kurzschlusses (µ = 1) und dem höchsten Gleichstromglied (χ = 1,8) mit Ik" als
maximalem Anfangs-Kurzschlusswechselstrom zugrunde gelegt, der nach
DIN VDE 0102 gleich dem Dauerkurzschlussstrom Ik und gleich dem
Ausschaltwechselstrom Ia ist:
Aus den Diagrammen oder der Tabelle lassen sich entsprechend dem
Kurzschlussstrom und der Kurzschlussdauer für eine Anlage die erforderlichen Seil- oder Schienenquerschnitte der Kurzschließvorrichtung bestimmen.
Ik" = Ik = Ia
kA
100
Ik”
50
30
Strombelastbarkeit der Kurzschließseile aus Kupfer zum Einsatz an Fahrleitungen elektrischer Bahnen
66,9 kA
49,6 kA
35,6 kA
Seilanfangstemperatur
24,8 kA
Seilendtemperatur
17,5 kA
10
A=
9
A = 5 mm2
70
A = mm2
50
A = mm2
35
A = mm2
25
mm2
A=
16
mm2
11,2 kA
5
3
1
0,01
A = 4,1 Ik" Tk
0,05
0,1
0,3
0,5
1
3
für Tk v 0,12 s
Hierin bedeuten:
A
Seilquerschnitt in mm2
Ik" maximaler Anfangs-Kurzschlusswechselstrom in kA
nach DIN VDE 0102
Tk
0,03
20° C
400° C
5
Kurzschlussdauer in s
10 s
Tk
kA
1000
Ik”
Strombelastbarkeit der Kurzschließschienen aus E-Cu F20
500
Seilanfangstemperatur
300
Seilendtemperatur
A = 5,54 Ik" Tk
100
A = 1000 mm2
A = 800 mm2
50
30
A = 600 mm2
A = 500 mm22
A = 400 mm2
A = 300 mm
A = 200 mm2
10
0,1
20° C
250° C
0,3
0,5
1
3
5
für Tk v 0,2 s
Hierin bedeuten:
A
Schienenquerschnitt in mm2
Ik" maximaler Anfangs-Kurzschlusswechselstrom in kA
nach DIN VDE 0102
Tk
Kurzschlussdauer in s
10s
Tk
kA
1000
Ik”
Strombelastbarkeit der Kurzschließschienen aus E-AlMgSi 0,5 F17
500
Seilanfangstemperatur
300
Seilendtemperatur
20° C
250° C
A = 8,79 Ik" Tk
100
für Tk v 0,2 s
Hierin bedeuten:
50
A = 1000 mm2
A = 800 mm2
A = 600 mm2
A = 500 mm2
A = 400 mm2
A = 300 mm2
30
A = 200 mm
2
10
0,1
0,3
0,5
1
3
5
A
Schienenquerschnitt in mm2
Ik" maximaler Anfangs-Kurzschlusswechselstrom in kA
nach DIN VDE 0102
Tk
Kurzschlussdauer in s
10s
Tk
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93
Festpunkte
3-polige
Vorrichtungen
1-polige
Vorrichtungen
Seile,
Anschlusselemente
Befestigungsmaterial
Haltevorrichtungen
Erdungsstangen
Erdungs- und Kurzschließvorrichtungen
SICHERHEITSGERÄTE
E+K-VORRICHTUNGEN
Berechnungsbeispiel:
Tabelle:
Vorgegeben:
Netzausschaltleistung Sa
Kurzschlussdauer Tk
Seilquerschnitt der Erdungs- und Kurzschließvorrichtung in Abhängigkeit
des höchstzulässigen Kurzschlussstromes Ik und der maximalen Kurzschlussdauer Tk
Gesucht:
erforderlicher Seil- oder Schienenquerschnitt A.
Es wird der generatorferne Kurzschluss zugrundegelegt.
Drehstrom
Einphasenwechselstrom
Sa
Ik" = Ik = Ia = ———
3 • UN
Ik" = Ik = Ia =
Sa
——
UN
Mit Ik" kann nun der erforderliche Seil- oder Schienenquerschnitt aus o.a.
Gleichungen errechnet oder den Diagrammen entnommen werden.
Die zulässige Stromzeitbelastbarkeit einer Erdungs- und Kurzschließvorrichtung wird durch die Querschnittsangabe auf den Kurzschließseilen
oder -schienen ausgedrückt.
Hinweise:
– Erdungs- und Kurzschließvorrichtungen sind nur für eine einmalige
Beanspruchung mit der zulässigen Stromzeitbelastbarkeit bemessen!
Querschnitt
des Kupferseiles
Höchstzulässiger Kurzschlussstrom Ik
während einer Dauer von
10 s
5s
2s
1s
f 0,5 s
16 mm2
1 000 A
1 400 A
2 200 A
3 200 A
4 500 A
mm2
1 600 A
2 200 A
3 500 A
4 900 A
7 000 A
35 mm2
2 200 A
3 100 A
4 900 A
6 900 A
10 000 A
50 mm2
3 100 A
4 400 A
7 000 A
9 900 A
14 000 A
70 mm2
4 400 A
6 200 A
9 800 A 13 800 A
19 500 A
mm2
5 900 A
8 400 A
13 200 A 18 700 A
26 500 A
120 mm2
7 500 A
10 600 A
16 700 A 23 700 A
33 500 A
mm2
9 400 A
13 200 A
20 900 A 29 600 A
42 000 A
25
95
150
unsere
Katalogangaben
– Kurzschließseile von mehrpoligen Erdungs- und Kurzschließvorrichtungen müssen die gleichen Querschnitte haben.
– Die Seillängen von Erdungs- und Kurzschließvorrichtungen sollen mindestens das 1,2-fache des Abstandes zwischen zwei Anschließstellen
betragen. Darüber hinaus sollten Seillängen so kurz wie möglich gewählt werden, da die Seile im Kurzschlussfall stark ausschlagen.
– Werden Erdungs- und Kurzschließvorrichtungen mit Seilen zum Erreichen bestimmter Seilgesamtquerschnitte parallelgeschaltet, so
sind folgende Bedingungen einzuhalten:
1. gleiche Seillängen und -querschnitte,
2. gleiche Anschließteile und -stellen,
3. Einbau der Vorrichtungen dicht nebeneinander mit Parallelführung
der Seile,
4. für jedes Seil ist die zulässige Belastbarkeit auf 75% der dem Seilquerschnitt entsprechenden zu reduzieren.
Anmerkung:
Wenn sichergestellt ist, dass parallel geschaltete Erdungs- und Kurzschließvorrichtungen nur einmal mit dem Kurzschlussstrom beaufschlagt werden (keine KU), dann dürfen die Vorrichtungen voll belastet werden. Dies trifft im allgemeinen für Anlagen mit Nennspannungen ab 110 kV zu.
94
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