Kurzschlussberechnungen

Kurzschlussberechnungen bezeichnen die Bestimmung von Kurzschlussströmen in elektrischen Netzen, um Schutzmaßnahmen zu dimensionieren, Schutzgeräteauslässe zu planen und das Verhalten von Netzkomponenten wie Leitungen, Transformatoren und Schaltanlagen unter Fehlersituationen abzuschätzen. Die Berechnungen dienen sowohl der Planung als auch dem Betrieb, insbesondere zur Festlegung von Bemessungskriterien, Verhalten von Überspannungen und Spannungsabfällen.

Typische Kurzschlusstypen, die berücksichtigt werden, sind dreiphasige Kurzschlüsse, einphasige Kurzschlüsse mit Erdung, zwei-Phasen-Kurzschlüsse sowie zwei-Phasen-Erden-Kurzschlüsse. Die Ergebnisse umfassen in der Regel die Fehlerinströme an der Fehlerstelle, die Spannungen an angrenzenden Knotenpunkten sowie die thermische und mechanische Belastung von Kabeln, Leitern, Transformatoren und Schutzeinrichtungen.

Grundprinzipien der Berechnung sind die Modellierung des Netzes als Impedanznetz mit einer oder mehreren Stromquellen, die Bildung eines Thevenin-Äquivalents der Netzquelle und die Bestimmung des Fehlerstroms durch das Verhältnis von Äquivalentspannung zu dem Gesamtimpedanzpfad inklusive Fehlerimpedanz. Häufig eingesetzte Methoden umfassen die Impedanzmethode, die symmetrischen Komponenten nach Fortescue sowie per-Unit-Normalisierung. Die Berechnung berücksichtigt üblicherweise verschiedene Fehlerarten und kann durch Softwarewerkzeuge wie Schutz- oder Netzstudienprogramme unterstützt werden.

Standardwerk und Praxisrahmen bilden IEC 60909, das die stationären Kurzschlussberechnungen in elektrischen Netzen regelt. Zu den typischen Ausgaben gehören der maximale Kurzschlussstrom an der Fehlerstelle, Spannungen an relevanten Busbars und die Bemessungswerte für Schutzeinrichtungen. Die Ergebnisse dienen der sicheren Dimensionierung und dem Schutz des Netzes, wobei Begrenzungen wie statische Annahmen und vereinfachte Modellsichten zu beachten sind.