Diagnosefähiger und selektiver Überstromschutz

Der Autor: Erich Fischer Leiter Sparte Automation & Process Control, E-T-A Elektrotechnische Apparate

Bei Großanlagen existiert üblicherweise eine redundant aufgebaute DC-24-V-Einspeisung, um auch beim Ausfall der Energieversorgung auf der AC-400-V-Seite die laufenden Prozesse sicher beherrschen zu können. Die beiden ausfallsicheren DC-24-V-Potenziale werden üblicherweise über große Batteriebänke mit zusätzlicher Ladeeinrichtung realisiert. Große Leistungsdioden entkoppeln dann die beiden Spannungsebenen und stellen auch im Servicefall eine stabile Steuerspannung sicher. Bei batteriegepufferten Systemen ist immer zu berücksichtigen, dass im Fehlerfall durchaus Kurzschlussströme von 1000 bis 1500 A auftreten können, je nachdem, welche Impedanzverhältnisse im Lastkreis vorherrschen.

Genau für diese Anwendung ist der thermisch-magnetische Schutzschalter Typ 2210-S konzipiert, da er bei einer Spannung von DC 32 V ein Kurzschluss-Abschaltvermögen von 2500 A aufweist. Bei der großen Anzahl von Stromkreisen ermöglichen die Schutzschalter mit integrierten Hilfskontakten (Öffner und Schließer) und einer kleinen Baubreite von nur 12,5 mm einen sehr kompakten Aufbau der Stromverteilung. Steckbare Geräte sind hier seit vielen Jahrzehnten ein unverzichtbarer Bestandteil, da sehr einfach Servicearbeiten und kleine Anlagenerweiterungen ohne eine Störung des laufenden Betriebes durchgeführt werden können.

Der Schaltschrank SBG-T006 ermöglicht eine kompakte und strukturierte Stromverteilung. Zum Einsatz kommt das System z. B. in der Chemie, Petrochemie, Pharmazie und im MSR-Schaltanlagenbau. Übersichtlichkeit, Sicherheit, Redundanz, Selektivität sowie Flexibilität und Platzersparnis waren die zentralen Anforderungen an diese Stromverteilungs- und Absicherungslösung.

Für alle Schaltschränke gibt es speziell auf die Montageplatte installierbare Einheiten oder 19″-Einschublösungen, die als Power-D-Box bezeichnet werden. Diese können dann bis zu 30 Kanäle von ein- oder mehrpoligen Sicherungsautomaten aufnehmen. Auch hier sind die Vorteile der Stecktechnik unschlagbar, was Flexibilität und Modularität anbelangt, da die Schutzschalter im Bereich zwischen 0,1 und 125 A Laststrom zur Verfügung stehen.

Sehr häufig wird mit einer redundanten und batteriegepufferten DC-24-V-Systemlösung gearbeitet und Einspeiseströme bis 600 A verteilt. Grundsätzlich können alle Sicherungsautomaten und Stromverteilungssysteme mit Fehlermeldeausgängen bestückt werden. Auch sind fernsteuerbare Schutzschalter verfügbar, die eine Steuerung der Anlage z. B. das Zurücksetzen oder das gezielte Ein- und Ausschalten über Bussysteme ermöglichen.

Eine präzise Auslöseselektivität in der Absicherungsstruktur fordert häufig den Einsatz von elektronischen Schutzschaltern wie Typ ESS20, die speziell bei langen Lastleitungen mit niedrigen Querschnitten ihre Stärken ausspielen können. Bereits ab dem 1,1-fachen des Nennstromes wird bei Überlast oder auch bei Kurzschluss am Leitungsende der Stromkreis innerhalb von 5 s aufgetrennt. Der integrierte Signalkontakt meldet dann zielsicher den Fehler an die Steuerung und ermöglicht somit eine schnelle Reaktion der Instandhaltung.

Und auch die Mechanik der Power-D-Box ist aus einem Guss: Die Anschlüsse der Zu- und Lastleitungen sind über Schraub-, Federkraft- oder Schnellanschlussklemmen möglich, für sehr große Anschlussquerschnitte auch in Form von Kabelschuhen. Die Kabelführung der Zu- und Ableitungen von oben oder unten wird über seitliche Gitterkanäle vorgenommen. Das bringt eine klare Übersicht und Platz für die Zugänglichkeit zu den Bedienelementen.

Der Schaltschrank SBG-T006 kann bis zu neun Power-D-Box-Module in drei verschiedenen Funktions- und Bauarten aufnehmen. Der Power-D- Box-Typ 19BGT-S244 dient dabei immer als Einspeisemodul. Die Versorgung über zwei getrennte Stromquellen wird über Dioden entkoppelt. Diese leiten maximal 50 A an bis zu drei Stromverteilungs- und Sicherungsmodule vom Power-D-Box-Typ 19BGT-S245 oder -S246 weiter. Die daran angeschlossenen Lasten werden mit elektronischen Schutzschaltern vom Typ ESS20 oder ESX10 selektiv abgesichert. Die Signalkontakte der Schutzschalter sind dabei in Meldeschleifen zusammengefasst und koppelbar angeordnet.

Alternativ ist auch die Absicherung mit steckbaren thermisch-magnetischen Sicherungsautomaten vom Typ 2210-S… möglich. Alle Power-D-Box-Module verfügen über großzügig gestaltete Leitungsführungen, die ein einfaches und übersichtliches Kabelmanagement ermöglichen. Durch seine Flexibilität kann das System in den unterschiedlichsten Anlagenkonfigurationen eingesetzt werden, eine Reduzierung von unterschiedlichen Varianten minimiert dabei die Gesamtkosten.

Bei kleineren Produktionseinrichtungen mit wenigen Automatisierungskomponenten reduziert sich die ganze Steuerung auf einen kleinen Schaltkasten. Ein autarkes DC-24-V-Schaltnetzteil liefert hier die Energie. Die Verteilung und Absicherung der Stromkreise erfolgt häufig über modulare Bausteine wie die Stromverteilungssysteme Typ SVS14. Das System beinhaltet ein integriertes Amperemeter mit Anzeige 25 A für den Summenstrom und bietet zehn Kanäle für steckbare Geräteschutzschalter inklusive einer Summensignalisierung. Damit können auf der Feldebene Messumformer, Stellantriebe, Ventile, dezentrale SPSen, Busklemmen usw. abgesichert werden.

Insbesondere für Anlagen mit einer großen Anzahl von Sensoren/Aktoren bietet sich der SVS14-Stromverteiler auch für die platz- und kostensparende Planung und Konstruktion von Absicherungsschränken an. Jeder wegen Überlast oder Kurzschluss abgeschaltete Lastzweig generiert eine Einzelmeldung, die in einer Summenmeldung direkt auf dem Stromverteiler zusammengefasst und dann an die Steuerung zurückgemeldet wird.

Der Stromverteiler SVS14 wird direkt auf die Hutschiene montiert und bietet Steckplätze für zehn elektronische oder thermisch-magnetische Schutzschalter. Alle Anschlüsse wie Einspeisung DC +24 V, GND(-) zur Eigenversorgung, gesicherte Lastabgänge L(+) und Summensignalisierung sind standardmäßig in Schraubklemmentechnik ausgeführt. Die gesamte Energieverteilung kann hier ohne zusätzliche Unterrangierung auf Klemmleisten erfolgen, was viel Platz im Schaltkasten einspart.

Online-Info: www.cav.de/c0811401