Magnetfeldberechnungen zur Feststellung der Ausbreitung der Magnetfelder. Als Nachweis zur Einhaltung von Grenzwerten.

Isolinien Berechnung der magnetischen Felder3D Simulation der magnetischen Felder einer TrafostationMagnetfeldberechnungen für elektrische Betriebsmittel emöglichen die Visualisierung der Ausbreitung magnetischer und elektrischer Felder und somit Beurteilung ob Grenzwerte eingehalten sind. Die Berechnungen werden für ganze Trafostationen, aber auch für einzelne Komponenten wie Transformatoren, Kabel, Stromschienen, NS-Verteilungen und Mittelspannungsanlagen durchgeführt.Mit der Software kann auch die Ausbreitung der Felder von Freileitungen, Bahnanlagen und Unterwerken berechnet werden. 

Die Berechnungen werden mit der Software NARDA STS EFC-400 durchgeführt. Diese erlaubt die genaue Bestimmung dreidimensionaler elektrischer und magnetischer Felder im Nahbereich elektrischer Anlagen und zeichnet sich durch hohe Rechengenauigkeit sowie durch eine hervorragende dreidimensionale Visualisierung der Rechenergebnisse aus.

Digitale Konstruktion einer Trafostation mit allen Strom führenden Komponenten in EFC-400Digitale Konstruktion einer Trafostation mit allen Strom führenden Komponenten in EFC-400Digitale Nachbildung einer Trafostion:

Die Trafostation wird 1:1 im 3D-CAD Programm EFC400 nachgebildet. Als Grundlage dienen die zur Verfügung gestellten Unterlagen, Grundrisspläne, Dispositionspläne, Kabelführung, Kabelanordnung etc..
Anschliessend wird die Anlage virtuell mit Strom durchflossen und darauf basierend die Magnetfeldstärken als Isolinien berechnet und dargestellt.

Der Kunde erhält als Ergebniss einen Bericht mit Standortdaten und Isolinienbilder der magnetischen Flussdichte. Die Isolinien werden in den Darstellungen: XY (Sicht von oben), XZ (Sicht von vorne), YZ (Sicht von rechts) und als 3D Darstellung dokumentiert.
 
 
 

Isolinienberechnung, Vergleich verschiedener KomponentenIsolinienberechnung, Vergleich verschiedener KomponentenWie genau wird eine Berechnung?

Die Isolinien-Berechnungstools haben eine Vielzahl von Klassenbibliotheken implementiert. Wenn eine benötigte Komponente fehlt, was tun? Neu zeichnen oder einfach eine ähnliche Komponente verwenden? Nachfolgend ein Beispiel berechneter Isolinien mit ähnlicher Komponente

unterwerk schema ausschnittDisposition des UnterwerkesDigitale Nachbildung des Unterwerkes:

Die Anlage wird massstäblich in 3D gezeichnet. Im Beispiel wurde die Einhaltung der Deutschen 26. BImSchV. überprüft.

Für die zukünftige Planung will der Kunde wissen in welchem Abstand die Störfestigkeitsnorm EN 61000-4-8 für die Platzierung von elektronischen Geräten bei Neubau von Unterwerken eingehalten ist. Die Abmessungen des berechneten Unterwerkes betragen 200m x 80m.Eckdaten: 11 Zellen Freiluftanlage 110kV:

 

 

  • 2 Dreiwicklertransformatoren 20MVA (2x10KVA) parallel)
  • 11 Felder MS-Anlage 20kV Duplex Sammelschiene
  • 2 Eigenbedarfstransformatoren 400kVA, 20kV
  • 2 Erdschluss-Löschspulen (Petersen-Spulen)

worst best caseVergleich unterschiedlicher Anschluss der AbgängeWie wirkt sich die Anschlussart der Abgänge auf die Magnetfeldstärke aus?  

Im folgenden Beispiel wird ein Vergleich einer Niederspannungsverteilung mit unterschiedlichem Anschluss der Abgänge angestellt. Hier besteht ein deutlicher Unterschied zwischen "worst-case" und "best-case":

unsym NSV 15 NeutralUnsymmetrisch belastete Stromschienen, NSVUnsymmetrisch belastete Stromschienen einer NS-Verteilung:

Unsymmetrien wirken sich sehr negativ auf die Feldstärken aus. Die 1µT Linie breitet sich im berechneten Beispiel bei einer unsymmetrischen Belastung von 15% um 1.2m von knapp 6m auf über 7m aus.

Wird der Neutralleiterstrom bei unsymetrischer, gleichartiger Belastung auch in Betracht gezogen (112A bei 15% Unsymmetrie)
werden die Feldstärken noch weiter negativ beeinflusst.

IEC 62271-200Freiraum über MS-Anlage für Druckentlastung bei einem StörlichtbogenIEC 62271-200

Seit Februar 2007 ist die neue Norm IEC 62271-200 / VDE 0671 Teil 200 das Maß aller Dinge, wenn es um Typ-Prüfungen bei Luft und Gas isolierten Mittelspannungsschaltanlagen geht. Nach einer Übergangsfrist von drei Jahren, die zum 1. Februar 2007 endete, sind diese Normen uneingeschränkt gültig und ersetzen die EN 60298 bzw. VDE 0670 Teil 6 vollumfänglich.
Was hat diese Norm mit Abschirmungen zu tun?
 
Gemäss dieser Norm muss jeder Hersteller von Mittelspannungsanlagen Angaben für dessen Aufstellung machen damit im Störungsfall ein Störlichtbogen keine Personen gefährden kann.
 

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