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Der Betriebsleiter 9/2015

Der Betriebsleiter 9/2015

BETRIEBSTECHNIK Sichere

BETRIEBSTECHNIK Sichere Energieverteilung Schienenverteiler-Systeme eignen sich auch bei carbonstaubhaltigen Umgebungsbedingungen Carsten Schwarz Die Verarbeitung neuer Werkstoffe bringt neue Umgebungsbedingungen mit sich. Das stellt auch neue Anforderungen an Schienenverteiler- Systeme für die Energievesorgung in den Produktionsanlagen. Ein gemeinsamer Test von Siemens und einem großen Automobilhersteller belegt die Eignung eines luftisolierten Schienenverteiler-Systems auch in carbonstaubhaltiger Umgebung. Die Versuche fanden in einer abgeschotteten Prüfkammer statt. Dort wurden verschiedene Komponenten des Schienenverteiler-Systems in unterschiedlichen Aufbaulagen installiert: Exemplarische Stromschienenlängen, -winkel, und -Klemmverbindungen ließen sich damit in horizontaler und vertikaler Position untersuchen. Eine weitere Prüfsituation bildete werksseitig verbaute Eckverbindungen bei Richtungsänderungen ab. Als Referenzwert für die Carbonstaub-Belastung diente die in den technischen Regeln der Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin (BAuA) festgelegte maximale Arbeitsplatzkonzentration (MAK). Die absolute Menge wurde auf eine 20-jährige Betriebsdauer hochgerechnet und in die Prüfkammer eingebracht. Dort sorgte ein Lüfter dafür, dass der Staub fortwährend aufgewirbelt und in Bewegung gehalten wurde. Die Prüfdauer betrug 24 Stunden in Anlehnung an DIN EN 60529. Die Norm regelt verbindlich die Eignung von elektrischen Betriebsmitteln gegenüber Umwelteinflüssen wie Spritzwasser und Staub. Nach dem 24-stündigen Prüfzyklus wurde zunächst der finale Übergangswiderstand der geprüften Teile gemessen. Anschließend fand eine Hochspannungsprüfung bei 3,5 kV statt. Dieser Wert erfüllt die in der aktuellen Norm DIN EN 61439 geforderten 2,2 kV nicht nur, sondern übertrifft sie noch deutlich. Ergebnis: voll funktionsfähig 01 Das luftventilierte Schienenverteiler-System LD für 1100 bis 5000 Ampere ist ausgelegt für den Einsatz in industriellen Anwendungen Hohes Energievolumen, zahlreiche Verbraucher, große Distanzen und hohe Flexibilität: Die Gründe, bei der elektrischen Energieverteilung in industriellen Anlagen und Infrastrukturen auf Schienenverteiler-Systeme statt auf herkömmliche Kabel zu setzen, sind vielfältig. Neue Werkstoffe verändern naturgemäß die Produktionsverfahren. Das bringt neue Umgebungsbedingungen mit sich, die auch die Schienenverteiler-Systeme betreffen. So stellt sich konkret die Frage, ob diese in einer carbonstaubhaltigen Atmosphäre dauerhaft das gewohnte Maß an Sicherheit bei der Energieversorgung gewährleisten. Bisher existiert noch keine Norm, die diese Frage beantworten würde. Deshalb hat Carsten Schwarz, Produktmanager Stromschienen bei der Siemens-Division Energy Management, Köln Siemens in Zusammenarbeit mit einem großen deutschen Automobilhersteller einen Testzyklus durchgeführt. Ziel war die systematische Überprüfung der Carbonstaub-Verträglichkeit am Beispiel des Schienenverteiler-Systems LD aus der Produktfamilie Sivacon 8PS. Dazu wurde eine Belastung simuliert, die einer Betriebsdauer von 20 Jahren entspricht. Auch nach dieser Phase sollte das System noch ohne Beeinträchtigungen bei Funktion und Sicherheit arbeiten. Prüfaufbau und -durchführung Die Tests ergaben: Auch unter der neuen Belastungsart durch Carbonstaub bleiben die Vorteile des luftisolierten Schienenverteiler- Systems voll erhalten. Weder an den Stromschienen noch an den Klemmen konnte der Carbonstaub signifikant eindringen. Der vergleichende Isolationstest zeigte keinerlei Unterschiede zwischen den Zuständen mit und ohne Carbonstaub-Belastung. Zudem konnten sich keine funktionskritischen Kurzschlussbrücken durch Staubablagerungen bilden. Ein Grund dafür ist die Epoxidbeschichtung der Stromleiter-Oberflächen. Außerdem zeichnen sich luftventilierte Schienenverteiler-Systeme durch große Luftund Kriechstrecken aus, die ebenfalls Staubablagerungen verhindern. Charakteristische Vorteile Schienenverteiler ersetzen nicht nur das klassische Kabel durch feste Stromschienen, sondern auch herkömmliche, zentrale Verteiler durch verbrauchernah angeordnete Schutzorgane. Daraus ergeben sich charakteristische Eigenschaften, die sich systematisch für die Elektroplanung in Produktionsanlagen nutzen lassen: n Hohe Flexibilität: Die linienförmig angeordneten Verbraucher gewährleisten eine hohe Flexibilität. Bei Änderungen und Erweiterungen des Versorgungssystems,z. B. durch 38 Der Betriebsleiter 7-8/2015

02 Ziel der Versuchsreihe war die systematische Überprüfung der Carbonstaub- Verträglichkeit am Beispiel des Schienenverteiler- Systems LD aus der Produktfamilie Sivacon 8PS Betriebs- und Lagereinrichtungen Flexibel, effizient und belastbar neue Anlagenteile ergibt sich ein entscheidender Pluspunkt: Sind diese bei Kabeln aufwändig, etwa weil Parallelleitungen nötig werden oder gar eine Neuinstallation erfordern, können Schienenverteiler-Systeme bei Bedarf sogar unter Spannung (vorbehaltlich nationaler Normen – in Deutschland gemäß DIN EN 50110-1 / VDE 0105-1) verändert, ergänzt und ausgetauscht werden. Anders als bei der Installation von Kabeln entstehen dadurch keine Stillstandzeiten. Die Energieversorgung kann flexibel den Erfordernissen angepasst werden. n Geringer Platzbedarf: In Industrieanlagen geht der Trend zu immer kleineren Technik- und Betriebsräumen. Versorgungssysteme müssen in der Regel auf engstem Raum installiert werden. Dort bieten Schienenverteiler-Systeme große Vorzüge. Während Biegeradien, Häufung, Verlegeart und Strombelastbarkeit bei Kabellösungen zu enormem Platzbedarf führen, ist er bei den kompakten, konturgleich zur Gebäudestruktur geführten Schienenverteiler-Systemen äußerst gering. So lassen sich beispielsweise auch 90-Grad-Winkel realisieren und damit Ecken optimal ausnutzen. Durch die in Linienform angeordneten Verbraucher reduzieren sich die Distanzen gegenüber der Sternform bei Leitungen von vornherein. n Hohe Sicherheit für Personen und Gebäude: Die Ausführung als bauartgeprüfte Niederspannungs-Schaltgerätekombination nach IEC 61439 sowie das Stahl- bzw. Aluminiumgehäuse der Schienenverteiler garantieren, anders als Kabellösungen, hohe Betriebssicherheit und Kurz­ schlussfestigkeit. Die Brandlast beträgt nur rund 30 Prozent gegenüber einer herkömmlichen Kabelinstallation und ist damit annähernd vernachlässigbar. Darüber hinaus sind Schienenverteiler grundsätzlich PVC- und Halogen-frei ausgeführt. n Elektromagnetische Verträglichkeit (EMV): Gegenüber Kabeln punkten Schienenverteiler- Systeme mit einer im Schnitt um den Faktor 3 geringeren Emission von elektromagnetischen Feldern. Entsprechend höher ist die elektromagnetische Verträglichkeit. n Einfache Planung und schnelle Montage: Mit modular aufgebauten Schienenverteiler-Systemen lässt sich die Energieverteilung in großen Industriekomplexen verlässlich planen und schnell montieren. Erfordern Kabellösungen lange Montagezeiten und hohen Personalaufwand bei niedrigem Umsatz, reduzieren Schienenverteiler­ Systeme die Montagezeiten deutlich. Bilder: Fotolia, Siemens www.siemens.de/sivacon Im Fokus Effizienz Sicherheit Nachhaltigkeit Mit einem der umfangreichsten Einrichtungsprogramme für Betrieb, Lager und Werkstatt bietet LISTA immer die passende Lösung. Flexible Einrichtungslösungen Rationale Arbeitsabläufe Sichere Investition Schienenverteiler-Systeme in fünf Varianten Mit den insgesamt fünf verschiedenen Schienenverteiler-Systemen der Produktfamilie Sivacon 8PS erschließt Siemens die im Beitrag genannten Vorteile für unterschiedlichste Anwendungsbereiche. Ihre Kommunikationsfähigkeit ermöglicht dabei auch die Anbindung an die Industrie- und Gebäudeautomation. Das Spektrum beginnt bei der Energieversorgung für Beleuchtungsanlagen und Kleinverbraucher ab 40 Ampere und reicht bis zur Übertragung großer Energiemengen mit Stromstärken bis 6300 Ampere. Das System LD für 1100 Ampere bis 5000 Ampere ist ausgelegt für den Einsatz in industriellen Anwendungen wie zum Beispiel in der Automobil- und Schwerindustrie, aber auch in der Solarzellen-Produktion. Das luftventilierte System bietet sich aus mehreren Gründen für den Einsatz in Produktionsstraßen an: etwa durch seine kompakte Bauart und durch hohe Kurzschlussfestigkeiten bei gleichzeitigem sprinklergeprüftem Wasserschutz. www.lista.com

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