GEMA – Anschlussleistung & Gleichzeitigkeit

▸1 Netz & Grundlagen Spannung, Gleichzeitigkeit, Zuleitung

Netzsystem

Bestimmt, ob mit √3 (dreiphasig) oder ohne (einphasig) gerechnet wird.

Netzspannung

V

Nur ausfüllen, wenn die Anlage von 230/400 V abweicht.

Gleichzeitigkeit über alles

–

Wirkt zusätzlich zum Faktor der einzelnen Verbraucher.

Zuleitung — für den Querschnitts-Vorschlag und den Anlauf-Spannungsfall. Der vollständige Belastbarkeits- und Schutznachweis (Häufung, Bedingung I₂ ≤ 1.45·I_z) gehört ins Modul Strombelastbarkeit & Kabelwahl.

Kabelbauart

Isolation

Verlegeart

Umgebungstemperatur (Luft)

°C

Leitermaterial

Die Iz-Tabellen gelten für Kupfer.

Länge der Zuleitung

m

Nötig für den Anlauf-Spannungsfall.

Zul. Spannungsfall beim Anlauf

%

Erfahrungs-Richtwert, keine Normvorgabe — der Motor muss mit der eingebrochenen Spannung noch anziehen.

▸2 Verbraucher ▸ öffnet die Kennwerte der Zeile

	Bezeichnung	Art	Anzahl	Leistung	I_N	I_A	Bedarf

▸3 Anschlussleistung Summe und Bemessungsstrom

Installierte Leistung Σ P · n

—

Leistungsbedarf Σ P · n · g · g_ges

—

Scheinleistung S = √3 · U · I_B / 1000

—

Bemessungsstrom der Zuleitung I_B = Σ I_N · n · g · g_ges

—

Vorschlag Überstrom-Schutzorgan nächstgrösser ≥ I_B

—

Vorschlag Querschnitt der Zuleitung I_z = I_z,Tab · k_ϑ ≥ I_n

—

▸4 Anlauf der Zuleitung Grösster Motor am Netz

Massgebender Motor

—

Strom beim Anlauf I_Anlauf = I_B − I_N,Motor · g + I_A,Motor

—

Spannungsfall beim Anlauf ΔU = f_U · I_Anlauf · L / (κ · A)

—

Leitfähigkeit bei Leitertemperatur κ(ϑ) = κ₂₀ / (1 + α · (ϑ − 20))

—

Annahme der Anlauf-Betrachtung: EIN Motor läuft an, alle übrigen Verbraucher laufen mit ihrem Bedarfsstrom weiter. Massgebend ist der Motor mit dem grössten Anlaufstrom. · I_N = P · 1000 / (√3 · U · cos φ · η) · I_A = I_N · (I_A/I_N) · M_N = 9550 · P / n · Spannungsfall rein ohmsch (cos φ = 1).

▸5 Ladeinfrastruktur (E-Mobilität) Was der Anschluss für Ladepunkte hergibt

Ladepunkte in dieser Anlage berücksichtigen

Die Ladeleistung ist keine eigene Anschlussleistung — sie ist das, was vom Hausanschluss nach dem Gebäudebedarf übrig bleibt. Die Reserve für das Gebäude lässt sich mit «⬇ übernehmen» direkt aus der Anschlussleistung oben einsetzen.

Hausanschluss (Überstromunterbrecher)

A

Vorsicherung Lade-Unterverteilung

A

Reserve für das Gebäude

kW

Anzahl Ladepunkte

Stk.

Ladeleistung je Ladepunkt

Lastmanagement

Gleichzeitigkeit der Ladepunkte

–

Beim dynamischen Lastmanagement regelt die Anlage selbst — der Faktor entfällt dort.

Stromkreise im gleichen Kabelbündel

Stk.

Ladepunkte sind Dauerverbraucher — die Häufung zählt hier voll.

Länge zum entferntesten Ladepunkt

m

Zul. Spannungsfall zum Ladepunkt

%

Richtwert nach NIN für Verbrauchsmittel-Stromkreise.

Eigenverbrauch und Energie

PV-Leistung am Anschluss

kW

Tatsächlich verfügbare Leistung, nicht kWp.

Batterie-Entladeleistung

kW

Datenblatt-Leistung, nicht kWh.

Ladefenster

h/Tag

Verbrauch der Fahrzeuge

kWh/100 km

Ergebnis der Ladeinfrastruktur

Freie Leistung für die Ladung P_Lade = min(P_UV; P_Haus − Reserve)

—

Ladeleistung je Ladepunkt

—

Gleichzeitig ladend

—

Strom je Ladepunkt / je Aussenleiter I = P · 1000 / (√3 · U) bzw. P · 1000 / U_LN

—

Auslastung des Anschlusses

—

Mindest-Ladeleistung P_min aus 6 A je Phase (IEC 61851-1)

—

Zuleitung eines Ladepunkts I_z · k_ϑ · k_h ≥ I_n

—

Spannungsfall zum Ladepunkt ΔU = f_U · I_n · L / (κ · A)

—

Energie je Tag / je Ladepunkt / Reichweite

—

Annahmen: Mindest-Ladeleistung aus 6 A je Phase (IEC 61851-1) — 3~ rund 4.2 kW, 1~ rund 1.4 kW; die oft genannten 3.7 kW sind 16 A einphasig, keine Normgrenze. · PV und Batterie erhöhen die Anschlussleistung nicht — nachts liefern sie nichts, deshalb bleibt die Auslegung ohne sie. · Einphasige Ladepunkte werden als gleichmässig auf die drei Aussenleiter verteilt angenommen. · Der Querschnitt gilt für die Zuleitung EINES Ladepunkts, bemessen auf seinen Nennstrom mit Temperatur- und Häufungsfaktor; er ist das rechnerische Minimum aus I_z — der vollständige Schutznachweis (Bedingung I₂ ≤ 1.45·I_z) gehört ins Modul Strombelastbarkeit & Kabelwahl. · Eine Katalogstufe rechnet aus ihrem Nennstrom: «11 kW» sind 16 A dreiphasig und ergeben bei 400 V 11.09 kW. · Fehlerstrom-Schutz (RCD Typ B bzw. Typ A mit 6-mA-DC-Erkennung, IEC 62955) rechnet GEMA nicht — er ist zwingend.

▸6 Blindleistungs-Kompensation cos φ anheben, Blindarbeit sparen

Kompensation für diese Anlage rechnen

Der cos φ kommt aus der Verbraucherliste — er wird über das Leistungsdreieck aller erfassten Verbraucher gebildet (Σ P und Σ P·tan φ), nicht geschätzt. Beide Felder lassen sich übersteuern; dann gilt der eingetragene Wert.

Wirkleistung P

kW

cos φ heute

—

Ziel-cos φ

—

Üblich 0.92–0.95. Vollkompensation (≈ 1) wird nicht ausgelegt.

Schaltung der Kondensatoren

Dreieck braucht für dieselbe Blindleistung ein Drittel der Kapazität.

Erforderliche Kompensationsleistung Q_C = P · (tan φ₁ − tan φ₂)

—

Kondensator-Nennleistung nächstgrössere Stufe ≥ Q_C

—

Kapazität je Strang C = Q_C / (3 · ω · U²)

—

Kondensator-Strom und Absicherung I_C = Q_C / (√3 · U) · Richtwert 1.5 · I_C

—

Scheinleistung vorher → nachher S = P / cos φ

—

Strom vorher → nachher I = S / (√3 · U) · 1000

—

Wirtschaftlichkeit

Tarife sind Eingaben, keine Tabelle. Grenz-cos-φ und der Preis je kvarh legt der Netzbetreiber fest und sie ändern sich — eine hinterlegte Tabelle wäre binnen kurzem still veraltet. Werte aus der Stromrechnung bzw. beim Werk erfragen.

Betriebsstunden im Jahr

h/a

Grenz-cos φ des Netzbetreibers

—

Ab hier wird Blindarbeit verrechnet — werkabhängig.

Preis Blindarbeit

CHF/kvarh

Preis Wirkarbeit

CHF/kWh

Für die Verlustersparnis in der eigenen Zuleitung.

Investition Kompensationsanlage

CHF

Leer lassen, wenn die Amortisation nicht interessiert.

Verrechnete Blindarbeit vorher → nachher W_b = P · (tan φ − tan φ_Grenz) · h

—

Ersparnis Blindarbeit ΔW_b · Preis

—

Verluste der Zuleitung vorher → nachher P_V = f_P · I² · L / (κ · A) · (cos φ₁/cos φ₂)²

—

Ersparnis Verluste ΔP_V · h · Preis

—

Ersparnis im Jahr Blindarbeit + Verluste

—

Amortisation Investition / Ersparnis

—

Was diese Rechnung nicht abdeckt: Oberschwingungen, Resonanz und die Auslegung der Verdrosselung — dafür braucht es eine Netzanalyse; der Anteil der Umrichter-Antriebe erscheint nur als Hinweis. · Die Aufteilung in Einzel-, Gruppen- oder Zentralkompensation und die Stufung einer geregelten Anlage. · Die Kondensator-Stufen sind eine Richtwert-Reihe aus Herstellerkatalogen, keine Normreihe. · Gerechnet wird mit gleichbleibenden Preisen; Tarifänderungen verschieben die Amortisation. · Ströme und Scheinleistungen dieser Karte folgen dem Leistungsdreieck (S = P/cos φ) — der Bemessungsstrom in Karte 3 ist die arithmetische Summe der Einzelströme und damit bewusst konservativer.

▸7 Ergebnis Bewertung und Hinweise

Noch keine Verbraucher erfasst.