Kurzschlussrechnung

Eine Grundaufgabe der Energietechnik
„Installations shall be designed, constructed and erected to safely withstand the mechanical and thermal effects resulting from short-circuit currents[.…] Installations shall be protected with automatic devices to disconnect three-phase and phase-to-phase short-circuits.“
- Auszug aus der Norm IEC 61936-1: Power installations exceeding 1 kV a.c.

Aufgaben
Für die Dimensionierung der elektrischen Anlage ist es unerlässlich die Größe der Kurzschlussströme zu kennen. Während die maximalen Kurzschlussströme die Auslegung der Betriebsmittel wie Schaltanlagen, Schalter, Wandler, Transformatoren, usw. wesentlich definieren, bilden die minimalen Kurzschlussströme die Grundlage für Auslegung und Einstellung der Schutzeinrichtungen. Des Weiteren bilden Kurzschlussrechnungen die Grundlage für die Auslegung von Erdungssystemen, des Personenschutzes sowie von Stabilitätsuntersuchungen.

Aktueller Stand der Normung
Ein wichtiger Grundpfeiler der Kurzschlussberechnung ist die internationale Norm IEC 60909: Short-circuit currents in three-phase a.c. systems sowie deren deutsche Version, die Norm DIN EN 60909: Kurzschlüsse in Drehstromnetzen. Als Vorsitzender des österreichischen Komitees sowie als Mitarbeiter in den entsprechenden internationalen Gremien arbeitet Prof. Schürhuber an der Umsetzung und Weiterentwicklung dieser für die elektrische Energietechnik praktisch wichtigen Norm und befasst sich dabei auch mit verschiedenen Spezialfragen. Dazu gehören z. B. die Untersuchung des Kurzschlussverhaltens leistungselektronischer Komponenten und deren Modellierung für die Norm, sowie die das Kurschlussverhalten von Netzen bei durch die Integration erneuerbarer Erzeugung schwankendem Lastfluss, sowie der Einflüsse der Ursache von realen Netzfehlern sowie deren Auswirkung.

Berechnungen am IEAN
Die durchgeführten Berechnungen decken das gesamte Spektrum der Kurzschlussrechnung ab und reichen von der Methode in symmetrischen Komponenten, über die Berechnung nach IEC Norm bis hin zu transienten Simulationen. Dies beinhaltet klassische Modelle und Ersatzschaltbilder ebenso wie Detailbetrachtungen von Komponenten (z.B. Schaltlichtbogenmodelle) als auch Kurzschlussbetrachten verschiedener Umrichtertopologien. Außer durch Simulation und Berechnung können viele Strukturen im Labor mit Hilfe eines analogen Netzmodells sowie durch eine Power Hardware-in-the-Loop in skaliertem Maßstab praktisch messtechnisch verifiziert werden.

Neben der Berechnung von Kurzschlussströmen begleitete das Institut für Elektrische Anlagen und Netze auch Kurzschlussversuche in Hessenberg und Rosenau und lieferte hierzu die wissenschaftliche Ausarbeitung.

Publikationen / Berichte

2020
Schachinger, P., Schürhuber, R.
Einfluss von Lichtbogenmodellen auf Kurzschlussgleichstromglieder
Projektbericht

2019
Rainer, A., Renner, H., Schürhuber, R.
Analyse der SASA-Netzstörung vom 28.08.2016
Projektbericht

Herbst, D., Schürhuber, R., Schmautzer, E., Fürnschuß, M., Auer, Ch.
Überprüfung der Schutzmaßnahmen zum Schutz gegen elektrischen Schlag von DC-Ladestationen für Elektrofahrzeuge
In: 11. Internationale Energiewirtschaftstagung - IEWT 2019, Freiheit, Gleichheit, Demokratie: Segen oder Chaos für die Energiemärkte?, 13.02.2019 [Paper und Vortrag]

Schürhuber, R.
Short circuit behaviour of AFE converters
In: Internal Report for DKE 121

2018
Hufnagl, E., & Schürhuber, R.
Kurzschlussversuche in den Umspannwerken Hessenberg und Rosenau
Präsentation, 2018

Hufnagl, E., Polster, S. C., Schürhuber, R., Fickert, L., Achleitner, G., Skrbinjek, O. & Braunstein, R.,
Auswirkung der einpoligen AWE auf unterlagerte Verteilnetze
In: Schutz- und Leittechnik 2018, 10. FNN-/ETG-Tutorial VDE.[Paper und Poster]

 2016
Schürhuber, R.
Die Kurzschlussnorm IEC 60909-0: 2016 – Neues und Änderungen
In: e&i - Elektrotechnik und Informationstechnik,2016 Datum, Journal Paper