23.07.2019

Anpassbare Hochstromverteilung bis 75V DC in Chemieanlagen

Hoch f lexibel

In Anlagen der Chemie, Pharmazie und ähnlichen Bereichen sind immer wieder große Nennströme aus den zentralen DC-Stromversorgungen zu verteilen und abzusichern. Erst dann gehen sie über zahlreiche Unterverteilungen auf die einzelnen Lastkreise. Gängige Konzepte sind da jedoch recht starr und unflexibel. Dies macht eine Anpassung an geänderte Anforderung sehr arbeitsintensiv. Ein modulares System mit steckbaren Leistungsschutzschaltern kann hier Abhilfe schaffen.

Autor: Dieter Arenz


Bild 1 | Blockschaltbild Hauptverteilung
Bild: E-T-A Elektrotechnische Apparate GmbH

Die DC-Stromversorgung in Chemieanlagen ist eine der anspruchsvollsten Aspekte derartiger Großanlagen. Denn an einer leistungsstarken Stromversorgung hängen große Anlagenteile, die rund um die Uhr das ganze Jahr hindurch laufen und produzieren müssen. Ein Ausfall hätte fatale Folgen. Deshalb sind diese Versorgungen auch redundant (mindestens doppelt) aufgebaut. Oder sie sind mittels USV und Batterien vom einspeisenden AC-Netz gegen Ausfall abgesichert und somit unabhängig. In der Regel handelt es sich dabei um die 24V DC-Spannung für den MSR-Bereich. Es kann aber auch um die 48V DC-Versorgung für Kommunikationstechnik oder sonstige Sonderspannungen im DC-Bereich bis 75V gehen. Derart zentral erzeugte Versorgungsströme müssen hierarchisch auf die einzelnen Funktionseinheiten in der Anlage verteilt und vorgesichert werden. Diese Verteilung muss meist mehrfach (mindestens doppelt) vorhanden sein, um eben die angesprochene Redundanz zu gewährleisten. Bei dieser ersten Verteilungsstufe (manchmal auch Hauptverteilung genannt) geht es um das Führen und Absichern von Strömen von einigen hundert A. Dies stellt große Anforderungen an Verdrahtung, Anschlussklemmen und die absichernden Schutzelemente

Anpassungs- und erweiterungsfähig

Schutzschalterspezialist E-T-A bietet hier steckbare Leistungsschutzschalter vom Typ 8345, bei denen der Planer in der immer gleichen Bauform Nennströme zwischen 0,1 bis 125A wählen kann. Zudem kann er über unterschiedliche magnetisch hydraulische Auslösekennlinien das Ansprechverhalten an die Anforderungen vor Ort und die Selektivität anpassen. Dies erlaubt zum Einen eine nachträgliche Anpassung an veränderte Lastbedingungen. Mit einem geänderten Nennstrom oder der Anpassung der Auslösecharakteristik lässt sich z.B. das Selektivitätsverhalten verändern. Andererseits ist eine Erweiterung auf eine größere Anzahl von Lastkreisen problemlos möglich. Hier sind zwar alle Steckplätze von Anfang eingeplant, die Bestückung mit Schutzschaltern erfolgt aber erst beim tatsächlichen Bedarf. Ein in jedem Schutzschalter optional integrierter Signalkontakt meldet das Auslösung eines Schutzelementes an eine übergeordnete Leitstelle. Dies trägt zur Fernüberwachung der Anlage bei, ohne die Abmessungen des Schalters zu verändern. Die Baubreite eines einzelnen Schutzschalters liegt bei nur 19mm. Dies sorgt für einen kompakten und platzsparenden Aufbau.

Anzeige

Montage auch bei laufendem Betrieb

Die eigentliche Stromverteilung geschieht mit Hilfe eines modularen Sockelsystems, in das sich die Schutzschalter einfach einstecken lassen - auch bei laufendem Betrieb. Dabei beinhaltet dieses Stromverteilungssystem zwei stromtragfähige Kupferschienen. Eine für den geschützten Pol, die den Strom auf die Schutzelemente verteilt. Die andere Schiene dient als (ungeschützter) Rückleiter. Die Anzahl der Lastkanäle lässt sich ab Werk - modifizieren. Die Stromeinspeisung erfolgt mittels zweier Ringkabelschuhe M10 seitlich direkt auf die integrierten Stromschienen. Diese sind für Dauernennströme von bis zu 300A ausgelegt. Für die einzelnen Lastanschlüsse kommen ebenfalls Ringkabelschuhe M6 bis 35 mm² zum Einsatz. Der Aufbau erlaubt, die Module (standardmäßig mit 3, 5 oder 9 Lastanschlüssen) rückseitig über zwei Flansche auf die Montageplatte im Schaltschrank zu montieren. Die Schutzschalter sind dann von vorne berührsicher einsteckbar und mit einer transparenten Kunststoffhaube abgedeckt. Nur der Betätigungshebel ist frei zugänglich. Zur Vermeidung unbeabsichtigter Betätigung lassen dich die Schutzschalter auch ohne den Kipphebel einsetzen. Schaltbar sind sie dann nur mittels eines Schraubendrehers. Die Anschlüsse der Einspeisung (seitlich) und der Lastabgänge (rückseitig) sind durch die Haube abgedeckt und somit gegen Berührung geschützt. Für den Anschluss der Signalkontakte stehen hinter der Abdeckung seitlich neben der Einspeisung zwei Flachsteckkontakte zur Verfügung. Über diese ist die Sammelmeldung aller eingesteckten Schutzschalter als Schließersignal (Parallelschaltung der Einzelkontakte) potenzialfrei verfügbar. Dadurch entfällt für den Fall unbesetzter Steckplätze (z.B. Reserveplätze) die sonst bei der Ruhestromschleife obligatorische Signalbrücke. Für den Aufbau einer redundanten Stromverteilung kommen zwei oder mehr Verteilerblöcke zum Einsatz, je nachdem, welche Redundanzstufe erreicht werden soll. Für Anwendungen mit herkömmlicher 19"-Rack Technologie gibt es alternativ auch Stromverteilungssysteme in Form eines 19"-Einschubs (Baugruppenträger). Diese sind standardmäßig redundant aufgebaut und beinhalten bereits zwei Hochstromverteilungssysteme. Eine solche High-Power-D-Box beherrscht 2x232A Einspeisestrom bis max. 95mm² Leitungsquerschnitt mittels Schraubklemmen auf der Rückseite und verfügt zwischen 2x3 bis 2x6 Lastkreise - ebenfalls mit Schraubanschlüssen bis 35mm². Als Sicherungsautomaten kommen ebenfalls die steckbaren Schutzschalter zum Einsatz. Eine Frontplatte mit individuell beschriftbaren Schildchen bietet den nötigen Berührschutz. Die Sammelsignalisierung je Redundanzgruppe ist bereits standardmäßig integriert.

Vor Ort anpassbar

In vielen Anwendungsfällen ist es jedoch sinnvoll, die Stromverteilung auf die besonderen Gegebenheiten vor Ort "hinzutrimmen". Das ist mit Standardbausteinen dann meist nicht möglich und müsste individuell gelöst werden. Doch die modularen Stromverteilungssysteme erlauben auch hier durch ihren flexiblen Aufbau eine professionelle Lösung bereits ab Werk, ganz nach Anforderung des Anwenders. Typische Beispiele sind hier Stromverteilerschränke, die mehrere Stromsysteme redundant enthalten und sich durch entsprechende Kombination auch für größere Kanalzahlen eignen. In der Regel sind diese dann vertikal mit untenliegenden Einspeiseklemmen (z.B. bis 240mm²) aufgebaut. Die Redundanzgruppen liegen dabei nebeneinander. Dicke Leitungen verbinden diese Einspeisung nach oben mit den Stromverteilern. Alle Lastanschlüsse gehen vom links liegenden Stromverteiler nach rechts auf vertikal angeordnete Schraub- oder Federkraftklemmen bis 35mm². Dort kann der Anwender seine Lastkabel auflegen. Über einen an der rechten Seitenwand befindlichen isolierten Gitterkanal laufen die Lastleitungen von oben nach unten aus dem Schrank. Diese Methode lässt sich über die gesamte Schaltschrankhöhe oder auch nur in einem Teilabschnitt anwenden.

Anzeige