Messeinrichtungen (Zähler)

Üblicherweise erfolgt die Elektroenergieversorgung aus dem Mittelspannungsfeld, wenn das Objekt eine Anschlussleistung von mehr als 42 kVA hat.

Wenn also die Versorgung aus dem Mittelspannungsnetz erfolgt, können die Abnehmer in unterschiedlicher Weise aus den Umspannwerken des EVU versorgt werden:

Anschluss an ein oder mehrere Sonderkabel.

Bei sehr großen Objekten kann die Energieübertragung durch Kabel oder Schienensysteme auf Niederspannungsebene sehr verlustreich sein. Aus diesem Grunde werden insbesondere in Objekten der Industrie häufig mehrere Mittelspannungsstationen (vorwiegend in sogenannten Lastschwerpunkten) eingesetzt. Von dort kann dann die Elektroenergie auf jeweils kürzestem Wege an die Niederspannung übergeben werden.

Wie viele Mittelspannungsstationen eingesetzt werden sollen, ermittelt man hauptsächlich nach den folgenden Schwerpunkten:

• Investitionen für die Stromübertragung,

• einbegriffen Schaltanlagen,

• und Leitungen bis hin zum Verbraucher,

Baukosten, die für die Unterbringung der Technik notwendig sind

• laufende Kosten infolge der Übertragungsverluste

• und des Betriebs der Anlage.

Der Aufbau einer Mittelspannungsanlage geht aus dem folgenden Bild hervor. Die Anlage besteht aus mehreren Zellen. Diese dienen der

• Einspeisung,

• Übergabe

• und Messtechnik.

Die Wirkungsweise eines Transformators ist hinlänglich bekannt: Durch die Primärspur der Hochspannungsseite fließt ein Wechselstrom. Dieser erzeugt im Eisenkern einen magnetischen Fluss, welcher in der Wicklung der Sekundärspule eine niedrigere lnduktionsspannung induziert, die jedoch die gleiche Frequenz hat.

Auswahlkriterien für Trafos

Um von der Mittelspannungsebene auf die Niederspannung zu gelangen, muss der Strom transformiert werden, was durch Trafos erreicht wird, d.h. Umformung von 10….20 kV auf 0,4 kV. Die Trafos werden nach folgenden Kriterien bestimmt bzw. ausgewählt:

• Nennspannung

• Nennleistung

• Schaltgruppe

• Bauart

• Kühlungsart

• Schutzart.

Einige Kriterien werden in der folgenden Tabelle kurz erläutert.

Flüssigkeitsgekühlter Trafo (Innenaufstellung)

Trafokühlung und Platzbedarf

Leider erfolgt die Energieübertragung in einen Trafo nicht verlustfrei. Es entsteht Verlustwärme, die durch Kühlung abgeführt werden muss. Grundsätzlich werden bei den Trafos flüssigkeits- und luftgekühlte Konstruktionen verwendet. Die Verlustwärme von Transformatoren, die etwa 10 % der Nennleistung ausmacht, wird also durch natürliche Lüftung oder mit einer RLT-Anlage abgeführt.

In der heutigen Zeit spielt bei der Verwendung der Kühlmittel der Schutz der Umwelt eine große Rolle. (Früher wurde beispielsweise Clophen verwendet.) Die Hauptkühlflüssigkeit in den heute verwendeten Trafos ist Öl, und zwar spezielles Transformatorenöl. Wenngleich die Kühlleistung bei diesem Verfahren als Vorteil gilt, ergeben sich auch Nachteile. Diese bestehen insbesondere in den erheblichen baulichen Maßnahmen, die wegen der Brandgefahr durch das Kühlmittel Öl notwendig werden. Die Abbildung „Flüssigkeitsgekühlter Trafo (Innenaufstellung)“ zeigt exemplarisch den hier notwendigen Aufwand.

Ölgekühlter Transformator

Fallbeispiel:

Ein Öltransformator mit einer Leistung von bis zu 630 kVA soll aufgestellt werden. Bei dieser Leistung muss unter dem Transformator eine Auffangwanne angebracht werden. Diese Wanne muss den Flüssigkeitsinhalt des Transformators vollständig auffangen können. In diesem Beispiel sind dies, 0,7 m³.

Sollen mehrere Transformatoren nebeneinander aufgestellt werden, bedarf es in der Regel lediglich einer Auffangwanne (Gleichzeitigkeitsvermutung). Bei größeren Nennleistungen der Transformatoren im Bereich zwischen 800 und 2.500 kVA muss eine Auffanggrube errichtet werden, die mindestens ein Auffangvolumen von 2 m³ hat.

Transformatoren müssen in die Aufstellungsräume eingebracht werden. Aus diesem Grunde sind sie normalerweise mit einem untersetzten Fahrgestell versehen. Sie werden üblicherweise gleichsam „wie auf Schienen“ in den Ausstellungsraum geschoben.

Beim Gießharztransformator ist im Vergleich zum Öltransformator die benötigte Aufstellungsfläche deutlich kleiner. Besondere bauliche Maßnahmen gibt es nicht, weil Gießharztransformatoren wesentlich anspruchsloser in der Aufstellung sind und fast an jeder beliebigen Stelle im Gebäude installiert werden können. Die wesentlichen Bestandteile der Gießharztransformatoren sind Einzelspulen als Aluminium- oder Kupferwicklungen. Diese Einzelspulen sind eingegossen in einem hochisolierenden Kunstharz. Jede einzelne der im Bild zu sehenden drei Spulen ist auf ein Joch montiert, das aus einem entsprechenden Profilstahl besteht. Unter diesem befinden sich die Transportrollen.

Beispiel einer Leistungsbilanz

Wenn die Elektroenergie auf die Spannung transformiert wurde, die im Objekt benötigt wird, erfolgt die Verteilung zu den einzelnen Verbrauchern. Dazu dienen Schaltanlagen. Die Energie gelangt in diese Schaltanlagen über Stromschienen oder Kabel zu der Anlage, die als Niederspannungsschaltanlage bezeichnet wird. Hierauf können mehrere Trafos einspeisen.

Leistungsbilanz und Gleichzeitigkeitsfaktor

Die folgende Tabelle zeigt das Beispiel einer Leistungsbilanz für ein Bürogebäude.

Die Tabelle zeigt ein Beispiel für eine Leistungsbilanz in einem normalen Bürogebäude. Unter Leistungsbilanz soll hier verstanden werden, welche Leistung zur gleichen Zeit von den unterschiedlichen Anlagen im Gebäude dem Netz entnommen werden. Die Tabelle will deutlich machen, dass die installierte Leistung erwartungsgemäß nicht die Leistung ist, die auch tatsächlich durchschnittlich abgenommen wird. Um diese zu erwartende Leistung einschätzen zu können, dienen die hier eingesetzten Gleichzeitigkeitsfaktoren. Wohl gemerkt, es handelt sich um eine erste Einschätzung. Tatsächliche Angaben müssten aus der konkreten Berechnung von Tagesgängen erzeugt werden.

Beispiel einer Niederspannungsschaltanlage mit Reihenzellen

In der Niederspannungsschaltanlage, der ein gesonderter Raum zugeordnet ist, befinden sich die Schutzschalter und die Sicherungen. Diese gehören zu den einzelnen Versorgungsbereichen. Die Anlage ist in Schrankform aufgebaut, worin alle entsprechenden Bauteile und Komponenten angeordnet sind. Auch hier wird die Größe der Anlage, die sich durch die Anzahl der einzelnen Schrankelemente ausdrückt, bestimmt von der Anzahl und dem Bedarf der Abnehmer. Ein zusätzliches Kriterium ist die normative Forderung nach einer Unterverteilung.

Bezüglich der konstruktiven Eigenschaften und Zugänglichkeit der Räume für Niederspannungsschaltanlagen gelten sinngemäß die gleichen Anforderungen wie für Traforäume. Sie sollten ebenfalls nach Möglichkeit an der Außenwand des Gebäudes angeordnet sein. Das ermöglicht eine einfache Be- und Entlüftung. Es liegt also auf der Hand, diese wirtschaftliche Lösung stets anzustreben, weil ansonsten eine Fremdbelüftungs- und Absauganlage notwendig werden.