Kursmaterial · Storycard

Die Storycard zu Teil 1. Zwei Seiten: vorne Story, Akzeptanzbedingungen, Sprintziel und „Die Lage ändert sich“, hinten Anschluss, Kompetenzmodell und Retrospektive. Druck sie doppelseitig aus und leg sie neben das Tabellenbuch.

Storycard Teil 1 herunterladen2 Seiten · 374 KB · doppelseitig drucken

Flugzeugpositionen mit Bodenstromversorgung 400 HzV-Ost 1400 Hz · 90 kVAV-Ost 2400 Hz · 90 kVAV-Ost 3400 Hz · 90 kVATrafostation V-Ost2 × 1250 kVA10 kV / 400 V · Dyn5uₖ = 6 % · KuppelschalterNiederspannung TN-S10-kV-RingnetzRing A / Ring BKabelgraben · vier Systeme nebeneinander · Häufungsfaktor 0,75 · Erdverlegung200 mLadeinsel 112 × AC 22 kWLadeinsel 212 × AC 22 kWLadeinsel 312 × AC 22 kWLadeinsel 412 × AC 22 kWLichtmast LED2 × DC 150 kWSchnellladeplatz fürFlugzeugschlepperGepäckförderanlage V-Ost520 kW · cos φ = 0,68Werkstatt Boden-verkehrsdienste120 kW · cos φ = 0,78BetriebsgebäudeLadezone40 kWPhotovoltaik240 kWp anteiligNSchematische Darstellung, nicht maßstäblichLegendeLadeinfrastruktur (AC 22 kW / DC 150 kW)Betriebsmittel der Energieversorgungdezentrale ErzeugungBestandsverbraucher an derselben StationKabeltrasse / Abgang10-kV-Mittelspannung

Teil 1 von 6⏱ 24h im Sprint 1

Vier Ladeinseln wollen ans Netz. Zwischen der Trafostation und der ersten Insel liegen 200 Meter Vorfeld, und gegraben werden darf nur nachts.

Schritt 1 von 4. Du liest den Auftrag, klärst die offenen Punkte mit deinem Team und planst deinen Weg.

Danach: Lernangebot 1 · Lastbilanz und Leitungsdimensionierung

Agil arbeiten · Sprint 1

Eure Storycard für Teil 1

Druckt sie doppelseitig aus, bevor ihr loslegt. Im Planning schreibt ihr euer Sprintziel in eigenen Worten auf und ergänzt eigene Kriterien. Am Ende prüft das andere Team gegen die Akzeptanzbedingungen, danach haltet ihr eure Retrospektive.

1 Planning2 Arbeiten mit Daily3 Review4 Retrospektive

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Der wichtigste Satz auf dieser Seite: Der Querschnitt entscheidet sich nicht am Strom allein: über 200 Meter bestimmt der Spannungsfall, wie dick das Kabel wird.

Check-in: Wo ist dir das schon begegnet?

Klick bei jedem Punkt an, wo er dir schon begegnet ist: im Betrieb, privat oder in einem früheren Lernfeld. Das ist keine Bewertung.

Wozu der Check-in?

Hier stehen die Punkte, um die es in diesem Teil geht. Es geht nicht darum, was du dir zutraust, sondern darum, wo dir das schon begegnet ist: im Betrieb, privat oder in einem früheren Lernfeld. Das ist keine Bewertung. Es hilft dir bei der Planung, und am Ende des Teils siehst du in deinem Kompetenzmodell, was sich verschoben hat.

Darum geht es

Als Elektronikerin bzw. Elektroniker für Betriebstechnik möchte ich den Auftrag des Flughafenbetreibers analysieren und die Anbindung der vier Ladeinseln an die Trafostation V-Ost planen, damit die Ladezone zuverlässig versorgt wird, die Kabelwege wirtschaftlich sind und die Bauarbeiten in die Nachtsperrpausen passen.

Dein Weg in 10 Schritten

1Auftrag klären
2Netzform verstehen
3Erdkabel oder Freileitung?
4Querschnitt nach Strom
5Querschnitt nach Spannungsfall
6Schaltgeräte gegenüberstellen
7Schaltanlage bestücken
8Wirtschaftlichkeit
9Bauablauf planen
10Ergebnis sichern

Mehr zu diesem Teil

Das brauchst du dafür
  • Projektauftrag „Strom aufs Vorfeld“ mit Auftragsblatt
  • Lernangebot 1 (Lastbilanz, Leitungsdimensionierung) und Lernangebot 2 (Netzformen, Schaltgeräte)
  • Tabellenbuch Elektrotechnik, DIN VDE 0298-4 (Strombelastbarkeit), DIN VDE 0100-520 (Verlegung)
  • Lageplan Vorfeld V-Ost mit Trafostation, Ladeinseln und Kabeltrassen
  • Herstellerkataloge Kabel und Schaltgeräte
  • Wissensspeicher-Vorlage
VorfeldbefestigungVerfüllung, lagenweise verdichtetTrassenwarnbandKabelabdeckungS1S2S3S4SandbettVerlegetiefeAchsabstand der SystemeGrabenbreiteVier Systeme nebeneinanderDie Kabel erwärmen sich gegenseitig. Deshalb rechnest dumit dem Häufungsfaktor 0,75, zusätzlich zu Verlegeart undBodentemperatur. Erst danach prüfe den Spannungsfall.
Abb. 1: Querschnitt des Kabelgrabens. Vier Systeme nebeneinander im Sandbett, Abdeckung und Trassenwarnband. Eigene Darstellung für den Unterricht.
Rollweg bleibt in BetriebTrafostationV-OstLadeinsel 112 × AC22 kWRollwegquerung im Schutzrohr(Spülbohrung, kein Aufbruch)Muffe200 m TrassenlängeBauen im laufenden BetriebGearbeitet wird nur in den Nachtsperrpausen von 23:30 bis 05:00 Uhr. JederAbschnitt muss am Morgen wieder befahrbar sein. Das bestimmt die Losgrößendes Bauablaufs und damit den Termin vor dem Sommerflugplan.
Abb. 2: Längsschnitt der 200-m-Trasse von der Trafostation V-Ost zur Ladeinsel 1, mit Rollwegquerung im Schutzrohr. Eigene Darstellung für den Unterricht.
Dein Weg, Schritt für Schritt
  1. Auftrag klären
    Werte das Auftragsblatt aus. Erstelle die Lastbilanz der Ladezone: installierte Leistung je Verbrauchergruppe, gruppenweise Gleichzeitigkeitsfaktoren, Bezugsleistung, Blindleistung, Scheinleistung. Formuliere mindestens drei Rückfragen an den Auftraggeber.
  2. Netzform verstehen
    Stelle Stichnetz, Ringnetz und Maschennetz gegenüber. Erkläre, warum das 10-kV-Netz des Flughafens als Ringnetz aufgebaut ist und die einzelne Ladeinsel trotzdem als Stich angebunden wird.
  3. Erdkabel oder Freileitung?
    Auf einem Flughafen gibt es keine Freileitungen. Begründe das fachlich und nenne dabei sowohl den luftfahrtspezifischen als auch den elektrotechnischen Grund. Lege Verlegeart, Häufung und Bodentemperatur für die Vorfeldtrasse fest.
  4. Querschnitt nach Strom
    Berechne den Betriebsstrom der Ladeinsel 1 und wähle den Querschnitt nach Strombelastbarkeit. Rechne die Umrechnungsfaktoren sauber ein (vier Systeme in einem Graben!).
  5. Querschnitt nach Spannungsfall
    Prüfe den Spannungsfall über die 200 m. Korrigiere den Querschnitt so lange, bis der Grenzwert eingehalten ist, und formuliere die Erkenntnis als Merksatz.
  6. Schaltgeräte gegenüberstellen
    Erstelle eine Vergleichstabelle für Leistungsschalter, Lasttrennschalter, Trennschalter und Hauptschalter: Schaltvermögen, Trennfunktion nach Norm, Einbauort, Verhalten im Fehlerfall.
  7. Schaltanlage bestücken
    Zeichne den Übersichtsschaltplan der Niederspannungs-Hauptverteilung der Station V-Ost: zwei Trafo-Einspeisungen, Kuppelschalter, Kompensationsanlage, Abgänge zu den vier Ladeinseln, zur Gepäckförderanlage und zur Werkstatt. Setze an jede Stelle das passende Schaltgerät.
  8. Wirtschaftlichkeit
    Vergleiche über 20 Jahre: Variante A: lange Kabel von der bestehenden Station. Variante B: neue Kompaktstation nahe an den Ladeinseln mit kurzen Niederspannungskabeln. Rechne Investition UND Verlustenergie, und vergiss den Leerlaufverlust des zusätzlichen Transformators nicht.
  9. Bauablauf planen
    Das Vorfeld darf nur in Nachtsperrpausen aufgegraben werden, morgens um 5 Uhr muss es wieder befahrbar sein. Plane die Arbeitsschritte in Nachtschichten, benennst du die Schnittstellen zu anderen Gewerken und die Punkte, an denen der Flugbetrieb gefährdet wäre.
  10. Ergebnis sichern
    Wissensspeicher-Blatt ausfüllen, 8-Minuten-Expertenvortrag mit drei Prüffragen vorbereiten.
Fertig bist du, wenn …

Die Story gilt erst als fertig, wenn der Kunde alle Punkte abnimmt:

  • Die Lastbilanz weist gruppenweise Gleichzeitigkeitsfaktoren aus und endet mit P, Q, S und cos φ der Ladezone.
  • Die Wahl der Netzform ist mit mindestens drei Kriterien begründet.
  • Der Verzicht auf Freileitungen ist luftfahrt- UND elektrotechnisch begründet.
  • Der Querschnitt ist über Strombelastbarkeit UND Spannungsfall geprüft; die Umrechnungsfaktoren sind benannt.
  • Der Merksatz zum Spannungsfall bei langen Trassen ist formuliert.
  • Alle vier Schaltgerätearten sind nach Funktion, Schaltvermögen und Einbauort unterschieden.
  • Der Übersichtsschaltplan enthält beide Einspeisungen und den Kuppelschalter.
  • Die Wirtschaftlichkeitsrechnung enthält Investition, Verlustenergie und den Leerlaufverlust des Zusatztransformators.
  • Der Bauablaufplan ist in Nachtschichten gegliedert und benennt die kritischen Punkte.
  • Das Wissensspeicher-Blatt ist vollständig; drei Prüffragen liegen vor.
Das kommt in deinen Wissensspeicher

Ein Blatt „Leitungen, Netzformen und Schaltgeräte“: die drei Netzformen als Skizze, das Ablaufschema der Leitungsdimensionierung mit beiden Prüfungen, die Schaltgeräte-Vergleichstabelle, der Merksatz zum Spannungsfall.

Zusätzlich: drei Prüffragen für die Expertenrunde formulieren: eine Wissensfrage, eine Rechenfrage, eine Begründungsfrage.

Hier tappen die meisten rein
  • Ein einziger Gleichzeitigkeitsfaktor wird über alle Verbrauchergruppen gelegt: 48 Ladepunkte und eine Vorfeldbeleuchtung verhalten sich aber völlig unterschiedlich.
  • Der Querschnitt wird nur nach Strombelastbarkeit gewählt. Bei 200 m Trassenlänge bestimmt fast immer der Spannungsfall den Querschnitt.
  • Die Häufung von vier Systemen in einem Graben wird vergessen.
  • Bei der Wirtschaftlichkeit wird nur die Investition verglichen. Welcher Posten den Ausschlag gibt, zeigt erst die Rechnung über die ganze Laufzeit: Rechne beides, Investition und Verlustenergie, und vergiss dabei den Leerlaufverlust eines Transformators nicht. Er läuft 8.760 Stunden im Jahr, auch nachts.
Für Lehrkräfte: Die Auszubildenden bearbeiten Kundenaufträge zur Errichtung von Energieversorgungsanlagen. · Sprint 1 · 24 h · Track A · Teams 1 bis 3