Schaltanlage bietet Störlichtbogensicherheit
Dem Lichtbogen die Stirn bieten
Temperaturen von weit über 10.000 Grad, eine immense Druckwelle und sich schnell ausbreitende heiße Gase - ein Störlichtbogenunfall stellt eine immense Gefahr für Mensch und Technik dar. Diese Risiken wollen immer mehr Unternehmen minimieren. Für den Schaltanlagenbau eine nicht ganz triviale Herausforderung - mit vielen Fragen. Rittal hat den Schaltanlagenbauer Gefeba aus Gladbeck beim Aufbau einer Anlage mit Störlichtbogensicherheit B begleitet.
Bild 1 | Ein Störlichtbogenunfall in einer Schaltanlage stellt eine immense Gefahr für Mensch und Technik dar.
Bild 1 | Ein Störlichtbogenunfall in einer Schaltanlage stellt eine immense Gefahr für Mensch und Technik dar.Bild: Rittal GmbH & Co. KG

„Immer häufiger fragen unsere Kunden nach Niederspannungsschaltanlagen mit Störlichtbogensicherheit“, sagt Kevin Pelka, Projektleiter bei Gefeba. Das Unternehmen aus Gladbeck im Ruhrgebiet, das schlüsselfertige Automatisierungstechnik sowie Elektroausrüstung aus einer Hand liefert, kennt den Trend und hat aktuell eine solche Schaltanlage für Thyssenkrupp Steel Europe im Aufbau. So wie Gefeba geht es aktuell vielen Schaltanlagenbauern, denn in der Industrie ist in den vergangenen Jahren ein generelles Umdenken zu erkennen: Die Verfügbarkeit von Produktionsanlagen nimmt einen immer größeren Stellenwert ein, und die Störlichtbogensicherheit der Niederspannungsversorgung leistet hierzu einen wichtigen Beitrag.

Herausforderung Störlichtbogensicherheit B

Bild 2 | Störlichtbogensicherheit B und weitere Anforderungen: Für Gefeba war die Schaltanlage für Thyssenkrupp Steel Europe ein herausforderndes Projekt.
Bild 2 | Störlichtbogensicherheit B und weitere Anforderungen: Für Gefeba war die Schaltanlage für Thyssenkrupp Steel Europe ein herausforderndes Projekt. Bild: Rittal GmbH & Co. KG

„Eine Schaltanlage in Form 4b mit Störlichtbogensicherheit B aufzubauen, war für uns neu“, erinnert sich Kevin Pelka an die Anfrage von thyssenkrupp Steel Europe. Die Norm DIN EN61439-2 schreibt für Störlichtbogensicherheit B vor, dass ein Störlichtbogen auf einen definierten Bereich innerhalb der Schaltanlage begrenzt bleiben muss. „Kunden fordern dies in erster Linie, damit der Schaden durch einen Unfall nicht die gesamte Schaltanlage zerstört“, erklärt der Projektleiter. Um die Herausforderung zu meistern, holte sich Gefeba Unterstützung bei Rittal. Für die neue Niederspannungsschaltanlage setzt der Schaltanlagenbauer das VX25 Ri4Power System ein. „Neben der Formunterteilung und der Störlichtbogensicherheit, die das System bietet, gab es noch einen weiteren entscheidenden Vorteil: Wir konnten damit den sehr knappen Zeitplan einhalten“, erklärt der 29-Jährige. Die Schaltanlage ist für einen Hochofen am Standort Duisburg vorgesehen und versorgt unter anderem die CowperWinderhitzer, Druckerhöhungspumpen und die Reparaturverteilung. Der Umbau kann nur während der Revision des Hochofens erfolgen. „Dieser ist exakt terminiert und dauert etwa zwei Monate“, sagt Kevin Pelka. Eine schnelle Lieferung und ein System, das sich einfach und schnell montieren lässt, waren daher unabdingbar.

Anforderungen gemeinsam gelöst

Bild 3 | Abdichtungen und Opferanoden sind wesentliche Komponenten, die im System VX25 Ri4Power für die geforderte Störlichtbogensicherheit B sorgen.
Bild 3 | Abdichtungen und Opferanoden sind wesentliche Komponenten, die im System VX25 Ri4Power für die geforderte Störlichtbogensicherheit B sorgen. Bild: Rittal GmbH & Co. KG

„Ohne die Unterstützung von Rittal hätten wir keine Chance gehabt, die Anlage pünktlich auszuliefern“, ist sich Kevin Pelka sicher. Die Niederspannungsschaltanlage wurde bei Rittal mit einer Planung durch die Software „Rittal Power Engineering“ gemäß den Anforderungen ausgelegt, sodass Gefeba schnell mit den Details der Elektroplanung beginnen konnte. Gerade bei Projekten mit so engem Zeitrahmen ist es wichtig, dass das Timing stimmt.“ Eine der großen Herausforderungen liegt dabei in den Lieferzeiten der verschiedenen Komponenten: „Wir müssen da immer vorausdenken und beispielsweise die Leistungsschalter, die eine lange Lieferzeit haben, sehr früh bestellen.“ Gerade deswegen ist man für die kurzen Lieferzeiten bei Rittal froh: „Das ist für uns besonders wichtig, da die Mechanik – und dazu gehören die Schaltschränke – immer vor der Elektrik fertig sein muss.“ Unterstützung leistete der VITS (Vertriebsinnendienst Technik Stromverteilung) von Rittal u. a. durch eine Schulung vor Ort und Erläuterung wichtiger Details zur Montage. Ein erstes Anlagenfeld hatte Rittal teilmontiert geliefert. „Dieser Service hat uns die Arbeit deutlich erleichtert“, ist der Projektleiter überzeugt, „da wir uns bei den übrigen Anlagenteilen daran orientieren konnten.“ Zur fristgerechten Fertigstellung der Anlage hat auch beigetragen, dass viele Teile der Schaltanlage einbaufertig geliefert wurden. So waren die Kupferschienen für die Anschlüsse der Leistungsschalter bereits passend gebogen. Dabei konnte Rittal von der mehr als 50jährigen Erfahrung der Gefeba im Bau komplexer Schaltanlagen profitieren und einige Verbesserungen in den Produktionsprozess einfließen lassen.

Störlichtbogen mit Opferanoden

Bild 4 | Die Störlichtbogensicherheit der Niederspannungsversorgung leistet für die Verfügbarkeit von Produktionsanlagen einen wichtigen Beitrag.
Bild 4 | Die Störlichtbogensicherheit der Niederspannungsversorgung leistet für die Verfügbarkeit von Produktionsanlagen einen wichtigen Beitrag.Bild: Rittal GmbH & Co. KG

Insgesamt hat Gefeba sechs gleiche Anlagen mit einem Bemessungsstrom von jeweils 2.500A aufgebaut. Jeweils vier und zwei der Anlagen sind über Koppelschalter miteinander verbunden. Diese sorgen dafür, dass die Anlage bei einer Störung vom benachbarten Anlagenteil aus versorgt werden kann. Diese Redundanz ist für den kontinuierlich arbeitenden Hochofen sehr wichtig. In allen Feldern, die in Formunterteilung 4b und 2b realisiert sind, ist das Störlichtbogen Kit für das Ri4Power System installiert, um die geforderte Störlichtbogensicherheit B zu erreichen. Das Kit enthält unter anderem Abdichtungen, die an den Sammelschienen am Übergang zum nächsten Feld installiert werden. Dadurch kann ein gezündeter Lichtbogen nicht entlang der Schienen in das nächste Feld wandern. Zusätzlich sind sogenannte Opferanoden verbaut, auf die der Lichtbogen überspringen kann und dabei durch Verbrennung erlischt. Dadurch wird verhindert, dass wichtige Teile der Anlage zerstört werden. „Und eine weitere Besonderheit haben wir auf Grundlage einer Vorgabe von Rittal eingebaut“, erklärt der Projektleiter: „Die aus der Tür ragenden Leistungsschalter sind mit speziellen Kunststoffhauben abgedichtet, die zum Ein und Herausfahren der Leistungsschalter geöffnet werden können. Das Ein und Ausschalten erfolgt Störlichtbogen bedingt über den in der darüberliegenden Schaltschranktür eingebauten Drucktaster.“

Entwicklung angeregt

Ist eine Niederspannungsschaltanlage wie bei Thyssenkrupp Steel Europe mit Störlichtbogensicherheit B ausgestattet, sind im Schadensfall nur ein bzw. zwei Schaltschränke betroffen und der Prozess kann zumindest im Notbetrieb weiterlaufen. An der Entwicklung des Störlichtbogen Kits ist Gefeba beteiligt. Die Gladbecker sind seit vielen Jahren im Kundenbeirat von Rittal vertreten und haben dort unter anderem die Entwicklung des StörlichtbogenKits angeregt. „Wir sind sehr froh, wie gut dieses Projekt mit der Unterstützung von Rittal gelaufen ist“, fasst Kevin Pelka zusammen, „denn es gab keinen anderen Lieferanten, der uns das so hätte bieten können.“

Wie entsteht ein Störlichtbogen?

Ein Störlichtbogen kann durch hohe Temperaturen und Drücke enorme Schäden bei Schaltanlagen verursachen und diese im schlimmsten Fall komplett zerstören. Der Auslöser ist oft trivial: ein vergessenes Werkzeug, Verschmutzungen auf den Isolier und Kriechstrecken oder ein Tier, das in den Schaltschrank gelangt. Der so verursachte Kurzschluss führt aufgrund der hohen Ströme in einer Schaltanlage zur Zündung.

20.000K kann die Temperatur in einem Störlichtbogen betragen.

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Störlichtbogensicherheit A und B

Unterschieden wird in der DIN EN 61439-2 zwischen Personen- und Anlagenschutz.

Eine Anlage mit Störlichtbogensicherheit A gewährleistet den Personenschutz, indem fünf Kriterien erfüllt sein müssen – so dürfen sich etwa Türen und Klappen nicht öffnen. Für die Störlichtbogensicherheit B wird zusätzlich verlangt, dass der Störlichtbogen in einem definierten Bereich – beispielsweise in einem Feld oder Fach – verbleibt.

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Wie können Störlichtbogenunfälle vermieden werden?

Zum Beispiel mit einer Niederspannungsanlage mit Störlichtbogensicherheit, realisiert mit demVX25 Ri4Power System.

Rittal GmbH & Co. KG

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