Erschienen am: 28.03.2018, Ausgabe SPS-MAGAZIN 4 2018

Offene Leistungsschalter und Störlichtbogenschutz

Stromversorgung gesichert

Hohe Funktionssicherheit und möglichst kurze Wiederbereitschaftszeiten im Fehlerfall - diese beiden Anforderungen des Betreibers hatten bei der Entwicklung / Planung und Fertigung der Niederspannungshauptverteilung für die neue Produktionsstätte der Firma Jongen Werkzeugtechnik im nordrhein-westfälischen Willich oberste Priorität. Erreicht wurde dieses Ziel mit einer 15-feldigen 2.500A Unimes H Schaltanlage, die zu diesem Zweck mit einem aktiven Störlichtbogenschutzsystem und der schnellen Einschubtechnik für die offenen Leistungsschalter ausgestattet wurde.


Bild: Hager Vertriebsgesellschaft mbH & Co. KG

Die Verfügbarkeit der Stromversorgung ist in Zweckbauten von entscheidender Bedeutung. Voraussetzungen für eine zuverlässige Versorgung sind neben der Sicherheit und Funktionalität einer Anlage eine schnelle Fehlerbehebung bei Störfallen sowie kurze Umrüstzeiten bei gegebenenfalls erforderlichen Änderungen oder Anpassungen. Schließlich ist der Ausfall einer Niederspannungshauptverteilung in Produktionsbetrieben unweigerlich mit einem Stillstand der Produktion verbunden. Daher hat sich der Spezialist für die Herstellung von Fräs- und Bohrwerkzeugen zur Metall- und Kunststoffbearbeitung Jongen bei der Elektroinstallationstechnik auf die Systemtechnik von Hager verlassen. Denn mit seinem Verteilereinbausystem Unimes H bietet dieser Hersteller eine flexible Lösung, mit der sich alle Anforderungen des Werkzeugherstellers bedarfs- und normgerecht umsetzen ließen. Neben der sicheren Stromverteilung hatte die Anlage jedoch noch eine Reihe zusätzlicher Aufgaben zu erfüllen. So galt es, insgesamt drei Blockheizkraftwerke mit jeweils 400kVA Leistung in die Niederspannungshauptverteilung zu integrieren und eine sichere Einspeisung des selbsterzeugten Stroms für die Eigennutzung zu gewährleisten. Außerdem war eine geregelte Kompensationsanlage mit einer Ausbaumöglichkeit bis 400kvar in die NSHV gemäß DIN EN61439 zu integrieren. Darüber hinaus war der Aufbau eines Modbus RTU Bussystems gefordert, das der Erfassung von umfassenden Messwerten des Energieverbrauchs und der Einspeisungen dient. Diese Daten werden der Gebäudeleittechnik zur Verfügung gestellt, die dort visualisiert und seitens des Betreibers jederzeit ausgewertet werden können. All diese Anforderungen ließen sich mit der Unimes H Anlage realisieren, so dass die Jongen Geschäftsleitung der Empfehlung des Planungsbüros Sommerfeld aus Burscheid für dieses System nachkam. Um die vielschichtigen Anforderungen an die Schaltanlage bestmöglich umzusetzen, stimmte sich das Planungsbüro Sommerfeld bereits in der Projektentwicklungsphase eng mit dem Hersteller Hager ab. "So haben wir gemeinsam die Ausführungsplanung unter Berücksichtigung aller Schnittstellen in der Gebäudeleittechnik entwickelt und das Gesamtkonzept dem Entscheider bei Jongen auch zusammen präsentiert", berichten Thomas Sommerfeld, Inhaber des Planungsbüros, und Hager Projektteamleiter Jörg Cornelius.

Aktives Störlichtbogenschutzsystem

Um die erforderliche Anlagensicherheit zu erreichen, setzten die Planer auf das aktive Störlichtbogenschutzsystem von Hager. Denn nur ein aktives Störlichtbogenschutzsystem ist in der Lage, die notwendige, minimale Abschaltzeit der Schaltanlage durch eine äußerst kurze Detektions- und Reaktionszeit beim Auftreten eines Störlichtbogens zu gewährleisten. So lassen sich die zerstörerischen Auswirkungen eines Störlichtbogens stark reduzieren oder ganz vermeiden und eine extrem schnelle Wiederverfügbarkeit der elektrischen Anlage sicherstellen. Der eingesetzte aktive Störlichtschutz von Hager ist nach der internationalen Norm IEC/TR 61641 und der DIN EN61439-1 und 2 geprüft und entspricht damit der aktuell gültigen Schaltanlagennorm. Das Schutzsystem besteht aus fünf aufeinander abgestimmten Komponenten, die beim Auftreten eines Störlichtbogens die Schaltanlage schnell und sicher abschalten: Lichtwellenleiter bzw. Punktsensoren erfassen als erste Detektionsstufe den Lichtimpuls des Störlichtbogens. Gleichzeitig erkennen Schutzstromwandler den rasanten Anstieg der Stromstärke, der typisch für das Auftreten von Störlichtbögen ist. Beide Signale werden an ein Erfassungsgerät weitergeleitet, das wiederum spezielle Kurzschließer ansteuert, die zwischen den Sammelschienen montiert sind. Diese Kurzschließer schließen die Haupt-Sammelschienen dann 3-phasig kurz. Der gesamte Vorgang dauert gerade einmal 2,6 Millisekunden. Ein Leistungsschalter kann den Kurzschluss dann schon nach 30 bis 50 Millisekunden abschalten, so dass kein Folgeschaden entsteht. Im Idealfall kann die Anlage nach der Fehlerbehebung innerhalb von nur einer halben Stunde wieder in Betrieb genommen werden.

Anzeige

Offene Leistungsschalter in Einschubtechnik

Daneben hat das Planungsbüro Sommerfeld ein besonderes Augenmerk auf die Qualität und die Ausführung der Schaltgeräte gerichtet. "Denn die sind für die Verfügbarkeit einer Niederspannungs-Schaltanlage entscheidend", weiß Thomas Schmitz, Hager Systemspezialist Energieverteilung, der das Projekt von der Entwicklung bis zur Inbetriebnahme betreut hat. So lässt beispielsweise die "Festeinbautechnik" mit auf Montageplatten im Zu- und Abgang geschraubten Geräten nur eine geringe Verfügbarkeit zu, die beispielsweise im Falle einer Störung mit einem Anlagenstillstand sowie unter Umständen mit einer Komplettabschaltung der Schaltanlage von zwei oder mehr Tagen verbunden sein kann. Mit der "Einschubtechnik" hingegen ist eine schnellere Wiederverfügbarkeit im Fehlerfall aber auch eine einfache Erweiterung oder auch Anpassung der Abgänge möglich. Eine sofortige Wiederverfügbarkeit ist jedoch nur mit der 'Einschubtechnik' realisierbar, da diese sowohl im Ein- als auch im Abgang über gesteckte Kontakte verfügt. Bei der Niederspannungshauptverteilung der Firma Jongen hat man sich daher für die letztgenannte Variante der Ausführung entschieden. Diese erweist sich auch als vorteilhaft, weil in Produktionsbetrieben erfahrungsgemäß die dort angeschlossenen Verbraucher turnusmäßig ausgetauscht werden und durch Geräte anderer Leistungsklassen ersetzt werden. Nur die Einschubtechnik ermöglicht hierbei kurze Umrüstzeiten im laufenden Betrieb und damit eine uneingeschränkte Anlagenverfügbarkeit. Auch dieser Aspekt spielte bei der Entscheidung zugunsten der offenen Leistungsschalter mit Einschubtechnik im Fall der Niederspannungshauptverteilung der Firma Jongen eine wichtige Rolle.

Austauschgeräte in Bereitschaft

"Um für jeden erdenklichen Fehlerfall bestmöglich vorbereitet zu sein, haben wir in Abstimmung mit dem Planungsbüro Sommerfeld der Firma Jongen die Vorhaltung von vier Havarie-Leistungsschaltern empfohlen. So können wir bei einem Serviceeinsatz kürzeste Reaktionszeiten bei einem eventuell notwendigen Austausch bzw. bei der Wartung eines Leistungsschalters garantieren", erklärt Jörg Cornelius. Auch dieser Empfehlung kam der Anlagenbetreiber nach und sicherte sich so eine maximale Anlagenverfügbarkeit und damit die beste Ausgangslage, um seine Produktion im Störfall schnellstmöglich wieder aufnehmen zu können. "Deshalb haben wir die Havarie-Leistungsschalter auch direkt am Produktionsstandort in Willich eingelagert. So vermeiden wir zeitraubende Lieferzeiten, die eine Wiederinbetriebnahme der Anlage verzögern würden", erklärt Thomas Schmitz. Auch dank dieser Lösung konnten Hersteller und Planungsbüro den Investor vom gemeinsam entworfenen Gesamtkonzept überzeugen.

Anzeige