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Richtig abgesichert?

01.07.2009
Die schnelle Reaktion einer klassischen magnetischen Absicherung wird oftmals von langen Leitungen und Geräte- widerständen verhindert - gerade bei dezentralen Komponenten in großen Anlagen. Damit hängt die Sicherheit allein an der thermischen Auslösung. Diese ist aber meist zu langsam. Ein neuer Schutzschalter zeigt, wie der Betreiber mehr Verfügbarkeit für seine Anlage erreichen kann.

Prozessanlagen stützen sich zunehmend auf dezentral verteilte Sensoren und Aktoren. Im Feld wird daher eine ständig steigende Anzahl elektronischer Komponenten eingesetzt, die eine sicher verfügbare Spannungsversorgung benötigen. Und damit sind lange Leitungswege von der Spannungsquelle bis zum Feldgerät unvermeidbar. Die DC 24 V-Spannungsversorgung wird zwar als wichtiger Bereich der Prozesssteuerung anerkannt, oft aber als zweitrangig betrachtet - obwohl eine fehlende Feldspannung durchaus den Stillstand der Anlage und somit enorme Kosten verursachen kann!

In den letzten Jahren haben sich daher in der Prozess- und Anlagentechnik Strategien zur Instandhaltung entwickelt, die eine höhere Maschinenverfügbarkeit gewährleisten. Denn klassische Absicherungskonzepte sind beim Einsatz von thermisch-magnetischen Schutzschaltern oft nur eine Kompromisslösung. Das Problem sind lange Leitungswege oder hohe kapazitive Einschaltströme. So erfordern beispielsweise lange Kabel aufgrund des Gesamtwiderstands einen möglichst flink wirkenden Schutzschalter.

Dies hängt damit zusammen, dass dessen B-Kennlinie einen definierten Stromfluss benötigt, um eine magnetische und damit schnelle Auslösung zu garantieren. Dieser wird aber durch Leitungs- und Gerätewiderstände beeinflusst. In diesem Fall hängen Verfügbarkeit und Sicherheit der Anlage allein an der thermischen Auslösung. Doch diese ist meist zu langsam, um die fehlerhafte Last von der Spannungsquelle trennen. Manchmal dauert es sogar einige Minuten. Die Folgen sind fatal. Denn bis zur Auslösung fließt der maximal mögliche Strom über das gesamte Leitungsnetz und kann im Extremfall sogar zu einem Schwelbrand führen.

Der Betreiber erkennt zwar einen Fehler, dieser wird aber nicht sofort gemeldet, sondern liegt in einer "Warteschleife der Ungewissheit". Also eine nicht akzeptable Situation, insbesondere bei Fehlern, die erstmalig oder nur kurzzeitig auftreten. In diesem Fall ist die Fehlerlokalisierung oft unmöglich oder extrem zeit- und somit kostenintensiv. Denn der "zuständige Schutzschalter" hätte im Zeitfenster vielleicht gar nicht reagiert. Das Ziel ist daher ein durchdachtes Absicherungskonzept für die DC 24 V-Spannungsversorgung. Es soll nicht nur einen wichtigen Beitrag für Sicherheit und Verfügbarkeit leisten, sondern auch Wartungskosten und Stillstandzeiten reduzieren.

Begrenzung auf das 1,8-fache des Nennstroms

In gemeinsamen Projekten mit Kunden hat E-T-A Konzepte und Systeme entwickelt, die den Anforderungen der Prozess- und Anlagentechnik gerecht werden. So gewährleisten elektronische Schutzschalter auch bei längeren Leitungswegen und hohen Kapazitäten eine präzise Abschaltung. Der Schutzschalter vom Typ ESS20 ist in klar fixierten Stromstärken von 0,5 bis zu 10 A verfügbar und beherrscht Kapazitäten bis zu 20.000uF. Eine galvanische Trennung ist ebenso gegeben wie die Zulassung nach UL 1077. Der integrierte Hilfskontakt und LED als Statusanzeige ermöglichen eine eventuelle Fehlersuche.

Dieser neue Schutzschalter arbeitet nicht mit "nachempfundenen Kennlinien", sondern begrenzt den maximalen Strom im System auf das maximal 1,8fache des Nennstroms - denn die Optimierung der Kennlinienanforderungen steht im Vordergrund. Somit ist eine Überhitzung der Leitung ausgeschlossen. Es wird nicht nur eine schnelle und selektive Abschaltung im Fehlerstromkreis erreicht, sie kann auch zügig und gezielt lokalisiert werden. Die geringe Baubreite von nur 12,5 Millimeter und die Steckbarkeit auf den E-T-A Stromverteilern Modul 17plus und Stromverteilersystemen der SVS-Reihe ermöglichen eine Platz sparende und bequeme Montage der Komponenten. Sollte keine galvanische Trennung erforderlich sein, kommt der Schutzschalter vom Typ ESX10 zum Einsatz. Dieser ist in den Stromstärken von 0,5 bis 12 A verfügbar.

Die Schutzschalter ESS20 und ESX10 sind modular aufgebaut. Der letzte erfüllt die UL2367 und ist in der T-Variante (Montage auf DIN-Hutschiene) zusätzlich gemäß UL 1604 (class I, div. 2, group A, B, C, D) zugelassen; und somit ideal für die Prozesstechnik. Für ungeerdete Versorgungsnetze steht die zweipolige Variante vom Typ ESS22-T (gemäß EN 60204-1) für die Hutschienen zur Verfügung. Alle elektronischen Schutzschalter haben ein integriertes Fail-Safe-Element, das ganz spezifisch auf den Nennstrom des Geräts ausgelegt ist. Nur so ist gewährleistet, dass dieses auch Sicherheit bietet. Mit diesem flexiblen Schutzschalterkonzept wird die Planung für Betreiber erheblich erleichtert und die Sicherheit sowie die Anlagenverfügbarkeit erhöht.

Jürgen Ziarnetzki / Dr. Peter Stipp

Jürgen Ziarnetzki | SCOPE
Weitere Informationen:
http://www.scope-online.de/xist4c/web/Richtig--abgesichert-_id_161__dId_446810_.htm

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