Der Betriebsleiter 9/2015

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
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