Energienetze einfach und sicher prüfen

Ein System für jede Anwendung

Im Energiesektor müssen Messgrößen wie Strom und Spannung permanent überwacht werden, damit im Fehlerfall entsprechende Schalthandlungen durchgeführt werden können. Die dazu eingesetzten Netzschutz-Relais werden regelmäßig im Rahmen einer Schutzprüfung auf ihre ordnungsgemäße Funktion geprüft. Zum Anschluss der Prüfgeräte an die Netzschutz-Relais gibt es viele Möglichkeiten – von der Klemmenleiste bis zum Prüfstecksystem.

Prüfstecksysteme und Messwandler-Trennklemmen: zum Anschluss von Prüfgeräten an Netzschutz-Relais gibt es für jede Applikation ein passendes Produkt. (Bild: Phoenix Contact Deutschland GmbH)

Eine Möglichkeit, Prüfgeräte an die Netzschutz-Relais anzuschließen, sind hochflexible Messwandler-Trennklemmen. Je nach Applikation wird die benötigte Konfiguration zusammengestellt und auf eine Normschiene aufgerastet. Gemäß der jeweiligen Schaltung wird der Aufbau mit Prüfadaptern und Kurzschluss-Schaltbrücken ergänzt, der geerdete Sternpunkt kann mit standardisierten Steckbrücken umgesetzt werden. Zum Leiteranschluss kann zwischen Schraub-, Feder-, Direktsteck- und Bolzenanschluss gewählt werden. Die Trennstellen in den Klemmen und die Kurzschluss-Schaltbrücken der Stromwandlerkreise werden schraubenlos oder mit Schraubschieber ausgeführt. Zum Anschluss des Prüfgerätes sind die Messwandler-Trennklemmen einzeln zu beschalten, die Schaltreihenfolge ist strikt einzuhalten. Die erforderlichen Schaltfolgen lassen sich nicht immer mechanisch gegeneinander verriegeln, Verwechslungen können hohe Schäden verursachen. Prüfbuchsen für den Anschluss der Prüfgeräte sind in der Messwandler-Klemmenleiste integriert. Zur Schutzprüfung muss der Prüfer immer Zugang zum Inneren des Schaltschrankes haben – dazu ist häufig eine zweite Person erforderlich. Einfacher ist die Verwendung von Prüfsteckleisten direkt in der Schaltschranktür oder Frontblende.

Von der Klemmenleiste zum Prüfsystem

Bei der Verwendung von Klemmenleisten mit Messwandler-Trennklemmen können die Funktionsbaugruppen wie folgt aufgeteilt werden:

1. Stromwandlerkreise mit Kurzschluss- und Sternpunktbrücken
2. Spannungswandlerkreise
3. Signale und Spannungsversorgung

Bei der Schutzprüfung werden dann folgende Arbeitsschritte nacheinander durchgeführt:

1. Signaltrennung – zum Beispiel Trip-Signal
2. Stromwandler-Kurzschluss und -trennung
3. Spannungswandlertrennung

Welche Vorteile bietet nun der Einsatz eines Prüfstecksystems?

14-poliges Prüfstecksystem als Wandeinbau: Fame bietet alle Funktionen in einem Block – und kann auf bis zu 25 Pole erweitert werden. (Bild: Phoenix Contact Deutschland GmbH)

Prüfsteckleiste mit getrennter Funktionalität

Am einfachsten ist es, die Aufteilung der Funktionsbaugruppen beizubehalten – das gibt dem Anwender Sicherheit. Das Prüfstecksystem Fame 3 SL besteht dazu aus 4-poligen farblich gekennzeichneten Prüfsteckleisten, die als Strom-, Spannungs-, oder Signalblock eingesetzt werden: grün für Strom, grau für Spannung, orange für Signale. Mit getrennten Prüfsteckern können die Baugruppen unabhängig voneinander beschaltet werden. So werden die Stromkreise aufgetrennt, und das Prüfgerät wird mit dem Schutzgerät verbunden. Eine Besonderheit im Vergleich zur Klemmenleiste ist das Kurzschließen des Stromwandlers. Sekundärkreise von Stromwandlern dürfen nie im Leerlauf betrieben werden, sonst kann es leicht zur Induktion einer gefährlichen Spannung und zur Zerstörung des Wandlers kommen. Mit dem Prüfstecksystem Fame wird beim Stecken des Prüfsteckers automatisch ein voreilender Wandlerkurzschluss erzeugt: erst wird der Kurzschluss hergestellt, dann wird der Steckkontakt geöffnet und Schutzgerät und Wandler werden galvanisch getrennt. Beim Ziehen des Steckers verhält es sich umgekehrt, die Kurzschluss-Funktion ist durch eine Steckbrücke in der Prüfsteckleiste fest konfiguriert. Fehler beim Stecken und Ziehen des Prüfsteckers sind damit ausgeschlossen, der Anschluss des Prüfgerätes muss nur vorher richtig verdrahtet werden. Bei mehreren Schaltanlagen gleicher Bauart – etwa in der Mittelspannung – wird von Schrank zu Schrank der gleiche Stecker genutzt, umgesteckt werden die einzelnen Prüfleitungen dann nicht. Dadurch wird der Prüfvorgang sicherer und schneller. Ein weiterer Vorteil von Fame 3 SL ist die kompakte Bauform – der 4-polige Block ist nur 55mm breit. Die Montage erfolgt schraubenlos durch Einrasten. Trotz seiner geringen Abmessungen ist der Prüfstecker während der Prüfung gegen unbeabsichtigtes Herausziehen gesichert. Mit einer 6-poligen Prüfsteckleiste wird die Flexibilität des modularen Fame-Systems weiter erhöht.

Verrastung und Kodierung: der Prüfstecker Fame 3 SL bietet eine einfache werkzeuglose Montage und eine hohe Sicherheit. (Bild: Phoenix Contact Deutschland GmbH)

Prüfsteckleisten mit kombinierter Funktionalität

Mit Fame 2 sowie dem Rack-System Fame 3 wurde die Verdrahtung von Strom-, Spannungs- und Schaltsignalen weiterentwickelt – alle Funktionen sind in einer einzigen Prüfsteckleiste verbaut. Damit kann die gesamte Schutzprüfung einer Schaltanlage mit nur einem Stecker erfolgen. Möglich wird damit auch eine Konfigurierung der zeitlichen Reihenfolge beim Stecken und Ziehen des Prüfsteckers. Dazu können die einzelnen Scheiben einer Prüfsteckleiste über drei Schaltpunkte variiert werden. Üblich ist es, die Auslösekontakte – auch Trip-Kontakte genannt – zuerst frei zu schalten. Mit einem Zeitversatz folgen dann Hilfskontakte, Spannungsversorgungen und weitere Signale, und zuletzt werden die Spannungs- und Stromwandler geschaltet. Konfiguriert wird bei Fame 2 im Prüfstecker oder beim Rack-System Fame 3 in der Prüfsteckleiste. Bei der Konfigurierung im Stecker kann die Prüfsteckleiste mit einheitlicher Polzahl immer gleich sein, was dem Schaltanlagenbauer die Arbeit erleichtert. Bei der Prüfung der Schaltanlagen kommen dann verschiedene Prüfstecker zum Einsatz, die entsprechend codiert sein müssen, um Verwechslungen auszuschließen. So müssen also mehrere Stecker zur Prüfung der Schaltanlagen im Umspannwerk bereitgestellt werden, die dann oft dort verbleiben, damit die Verfügbarkeit bei der Prüfung jederzeit sichergestellt ist. Anders ist es beim Rack-System Fame 3: Schaltpunkte und Konfiguration des Kurzschlusses befinden sich in der Prüfsteckleiste. Der Schaltschrankbauer muss also bereits beim Aufbau der Schaltanlage richtig konfigurierte Prüfsteckleisten verwenden. Der Aufbau erfolgt mit eingeschränkter Flexibilität, da – selbst bei gleicher Polzahl – unterschiedliche Konfigurationen bestellt werden müssen. Bei der Prüfung hingegen kann ein nicht kodierter, standardisierter Prüfstecker für jede Polzahl verwendet werden. Damit können auch Fremdfirmen einfach mit Prüfsteckern ausgerüstet werden. Durch die bei Fame einzigartige Modularität können beide Systeme mit bis zu 25 Polen konfiguriert werden – damit lassen sich auch umfassende Prüfschaltungen einfach abbilden.

Sicherheit als oberstes Gebot

Alle Fame-Komponenten haben eine spezielle Kontaktfeder mit mehreren Kontaktpunkten. Diese Technik überträgt den Stromwandler-Kurzschluss über Hilfskontakte voreilend zum Wandler – und trennt anschließend das Signal sicher auf. Für den sicheren Prüfvorgang ist die Einhaltung der zeitlichen Reihenfolge sowie das prellfreie Schalten beim Stecken und Ziehen des Prüfsteckers wichtig. Das zeitlich versetzte Schalten erfolgt bei den Prüfsteckleisten von Fame 3 SL durch den Bediener, der die Prüfstecker nacheinander steckt oder zieht. Für die Prüfsteckleisten von Fame 2 sowie Fame 3-Rack wird der integrierte Zeitversatz durch patentierte Rastmechaniken sichergestellt, die durch eine Drehgrifffunktion betätigt werden. So wird auch verhindert, dass beim Stecken oder Ziehen des Prüfsteckers unsaubere Schaltzustände – das sogenannte Prellen – als Einträge im Fehler-Log abgespeichert werden. Durch die einfache und sichere Anwendung kann auch für Prüfvorgänge, bei denen eine Freischaltung nicht möglich ist, ein Interim-Schutzgerät eingeschliffen werden. Somit ist ein unterbrechungsfreier Schutz auch beim Prüfen möglich. Wenn die Parametrierung übertragen wird, können auch schadhafte Schutzgeräte durch Reserveschutzgeräte ersetzt werden – bis Ersatz zur Verfügung steht.

Fazit

Prüfstecksysteme haben viele Vorteile gegenüber den seit Jahrzehnten eingesetzten Messwandler-Trennklemmen. Sie sparen Zeit und erhöhen die Sicherheit bei Routineprüfungen in Mittel-spannungs- und Hochspannungs-Schaltanlagen. Durch den modularen Aufbau können alle Funktionen wie bei der Klemmenleiste abgebildet und die Schaltfolgen sicher eingehalten werden. Durch die Vielzahl der Fame-Systeme bietet Phoenix Contact für jede Applikation eine passende Ausführung. Die Unterschiede der Systeme reichen von den Kontaktarten über Anschlusstechniken bis zu Montagearten- und Aufbauten.