Ein Kurzschluss lässt sich nicht mit einer Zahl beschreiben. In den Unterlagen stehen deshalb mindestens zwei, sie sehen ähnlich aus, und sie werden regelmäßig gegeneinander ausgetauscht.
Zwei Zahlen, ein Kurzschluss
Der Anfangs-Kurzschlusswechselstrom I″k ist der Effektivwert des Wechselstromanteils im Augenblick des Kurzschlusses. Er ist die Bezugsgröße der Kurzschlussstromberechnung nach IEC 60909-0 und die Zahl, die in den meisten Unterlagen steht.
Der Stoßkurzschlussstrom iₚ ist der Scheitelwert der ersten Halbschwingung. Er entsteht, weil ein Kurzschluss im ungünstigen Augenblick einen abklingenden Gleichstromanteil mitbringt, der sich dem Wechselstrom überlagert. iₚ ist kein Effektivwert, sondern ein Spitzenwert. Deshalb ist er deutlich größer.
Was welche Zahl bestimmt
| I″k | iₚ | |
|---|---|---|
| Art des Wertes | Effektivwert | Scheitelwert |
| Bestimmt | Ausschaltvermögen der Schutzorgane, thermische Beanspruchung | dynamische Festigkeit von Sammelschienen, Stützern, Klemmen |
| Steht im Datenblatt als | Icu, Ics (IEC 60947-2), Icw | Ipk (IEC 61439-1) |
| Größenordnung | Bezugswert | rund das 2,5-Fache |
Beides sind Anforderungen an verschiedene Bauteile. Ein Leistungsschalter, dessen Bemessungsausschaltvermögen zum I″k passt, sagt nichts darüber aus, ob die Sammelschiene daneben die Kraftwirkung der ersten Halbschwingung aushält.
Der Faktor dazwischen heißt κ
Beide Größen verbindet eine einzige Gleichung.
iₚ = κ · √2 · I″k
Das √2 ist die Umrechnung vom Effektiv- auf den Scheitelwert. Der Stoßfaktor κ erfasst den Gleichstromanteil und hängt vom Verhältnis R/X am Fehlerort ab. IEC 60909-0 gibt ihn als κ = 1,02 + 0,98 · e^(−3R/X) an.
In Niederspannungsanlagen hinter einem Verteiltransformator liegt κ typischerweise bei etwa 1,8. Damit ist iₚ ungefähr 2,5-mal so groß wie I″k. In Netzen mit kleinerem Wirkanteil geht κ gegen 2, dann wird der Faktor fast 2,8.
Wer also eine Zahl aus einer Unterlage übernimmt, ohne zu wissen, welche der beiden es ist, kann um mehr als das Doppelte danebenliegen. Und zwar in beide Richtungen.
Wo die Verwechslung teuer wird
Der gefährliche Fall ist die Verwechslung nach unten. Steht in der Unterlage ein Wert, der in Wahrheit I″k ist, und wird er als iₚ gelesen, bewertet man die dynamische Beanspruchung um den Faktor 2,5 zu niedrig. Sammelschienenstützer werden dann nach einer Kraft ausgelegt, die im Ereignisfall um ein Vielfaches überschritten wird. Auffällig wird das nicht im Betrieb, sondern beim einzigen Kurzschluss, für den die Anlage ausgelegt sein sollte.
Der umgekehrte Fall kostet nur Geld. Wer iₚ für I″k hält, kauft Schaltgeräte mit einem Ausschaltvermögen, das er nicht braucht.
Was in die Dokumentation gehört
Ein Kurzschlussstromwert ohne Angabe, welcher es ist, ist unbrauchbar. In die Anlagenunterlagen gehören deshalb immer das Formelzeichen (I″k oder iₚ) und die Stelle im Netz, für die der Wert gilt. Ein Wert an den Unterspannungsklemmen des Transformators ist ein anderer als der an der Unterverteilung dreißig Meter weiter.
Für die erste Einschätzung genügen drei Angaben vom Typenschild, nämlich Bemessungsleistung, Nennspannung und Kurzschlussspannung uₖ. Der Rechner zum Kurzschlussstrom am Transformator nimmt sie entgegen und nennt beim Ergebnis ausdrücklich, welche der beiden Größen es ist.
