Energienetze einfach und sicher prüfen

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 (Bild 1).

Bild 1: Prüfstecksysteme und Messwandler-Trennklemmen: zum Anschluss von Prüfgeräten an Netzschutz-Relais gibt es für jede Applikation ein passendes Produkt

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 ergänzt man den Aufbau mit Prüfadaptern und Kurzschluss-Schalt­brücken, der geerdete Sternpunkt lässt sich mit standardisierten Steckbrücken umsetzen. 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 unterteilen sich die Funktionsbaugruppen wie folgt:

  • Stromwandlerkreise mit Kurzschluss- und Sternpunktbrücken
  • Spannungswandlerkreise
  • Signale und Spannungsversorgung.

Bei der Schutzprüfung werden dann folgende Arbeitsschritte nacheinander durchgeführt:

  • Signaltrennung, zum Beispiel Trip-Signal
  • Stromwandler-Kurzschluss und -Trennung
  • Spannungswandler-Trennung.

Welche Vorteile bietet nun der Einsatz eines Prüfstecksystems?

Prüfsteckleiste mit getrennter ­Funktionalität

Bild 2: Kompaktes Prüfstecksystem: »Fame 3 SL« ermöglicht die Aufteilung der Funktionsbaugruppen für Stromwandler, Spannungswandler,Signale und Spannungsversorgung in einzelne Prüfsteckblöcke

Am einfachsten ist es, die Aufteilung der Funktionsbaugruppen beizubehalten – das gibt dem Anwender Sicherheit. Das Prüfstecksystem »Fame 3 SL« beispielsweise 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 (Bild 2). Mit getrennten Prüfsteckern lassen sich die Baugruppen unabhängig voneinander beschalten. 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. Das Prüfstecksystem »Fame« erzeugt beim Stecken des Prüfsteckers automatisch einen voreilenden Wandlerkurzschluss: 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, man muss den Anschluss des Prüfgerätes nur vorher richtig verdrahten. Bei mehreren Schaltanlagen gleicher Bauart – etwa in der Mittelspannung – kommt von Schrank zu Schrank der gleiche Stecker zum Einsatz, 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 55 mm breit (Bild 3). Die Montage erfolgt schraubenlos durch Einrasten. Während der Prüfung ist der Prüfstecker gegen unbeabsichtigtes Herausziehen gesichert. Mit einer 6-poligen Prüfsteckleiste wird die Flexibilität des modularen »Fame«-Systems weiter erhöht.

Prüfsteckleisten mit kombinierter ­Funktionalität

Bild 3: Verrastung und Kodierung: der Prüfstecker »Fame 3 SL« bietet eine einfache werkzeuglose Montage und eine hohe Sicherheit

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 (Bild 4). Damit kann die gesamte Schutzprüfung einer Schaltan­lage mit nur einem Stecker erfolgen. Das ermöglicht auch eine Konfigurierung der zeitlichen Reihenfolge beim Stecken und Ziehen des Prüfsteckers. Dazu kann man die einzelnen Scheiben einer Prüfsteckleiste über drei Schaltpunkte variieren. 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 man einen nicht kodierten, standardisierten Prüfstecker für jede Polzahl verwenden. So lassen sich auch Fremdfirmen einfach mit Prüf­steckern ausrüsten. 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 im Fokus

Bild 4: 14-poliges Prüfstecksystem als Wandeinbau: »Fame« bietet alle Funktionen in einem Block – und kann auf bis zu 25 Pole erweitert werden

Alle »Fame«-Komponenten haben eine spezielle Kontaktfeder mit mehreren Kontaktpunkten (Bild 5). Diese Technik überträgt den Stromwandler-Kurzschluss über Hilfskontakte voreilend zum Wandler – und trennt anschließend das Signal sicher auf. Wichtig für den sicheren Prüfvorgang ist die Einhaltung der zeitlichen Reihenfolge sowie das prellfreie Schalten beim Stecken und Ziehen des Prüfsteckers. 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« gewährleisten patentierte Rastmechaniken, die durch eine Drehgrifffunktion betätigt werden, den integrierten Zeitversatz. Das 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. Das ermöglicht einen unterbrechungsfreien Schutz auch beim Prüfen. Wenn die Parametrierung übertragen wird, können auch schadhafte Schutzgeräte durch Reserveschutzgeräte ersetzt werden – bis Ersatz zur Verfügung steht.

Bild 5: Sicherheit in der Kontaktierung: mit mehreren Kontaktpunkten ermöglicht die Federtechnik bei allen »Fame«-Prüfstecksystemen einen sicheren voreilenden Wandlerkurzschluss (v.li.: »Fame 1«, »Fame 2«, »Fame 3 / 3 SL«, »Fame Rack«)

Autor

Norbert Hoemann, Produktmarketing Industrial Cabinet Connectivity, Phoenix Contact GmbH & Co. KG, Blomberg

Quelle und Bildquelle: www.elektro.net