Innovationen für bewährte Systeme

Johann Braid Siemens, Low and Medium Voltage Division, Erlangen

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. Nicht umsonst gelten diese Systeme zum Beispiel bei in der Automobilindustrie als die deutlich bessere Alternative. In jedem Fall amortisieren sich die zunächst höheren Erstinvestitionen angesichts vielfältiger Vorteile schnell.

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 nutzen lassen. Die linienförmig angeordneten Verbraucher gewährleisten beispielsweise hohe Flexibilität. Bei Änderungen und Erweiterungen des Versorgungssystems, zum Beispiel durch neue Anlagenteile, ergibt sich ein entscheidender Pluspunkt: Sind diese bei Kabeln aufwändig, etwa weil Parallelleitungen nötig werden oder gar eine Neuinstallation erfordern, können Schienenverteiler-Systeme bei Bedarf sogar unter Spannung (vorbehaltlich nationaler Normen – in Deutschland gemäß DIN EN 50110-1 / VDE 0105-1) verändert, ergänzt und ausgetauscht werden. Anders als bei Kabel entstehen dadurch keine Stillstandzeiten. Die Energieversorgung kann flexibel den Erfordernissen angepasst werden.

In Industrieanlagen geht der Trend zu immer kleineren Technik- und Betriebsräumen. Versorgungssysteme müssen in der Regel auf engstem Raum installiert werden. Dort bieten Schienenverteiler-Systeme große Vorzüge. Während Biegeradien, Häufung, Verlegeart und Strombelastbarkeit bei Kabellösungen zu enormen Platzbedarf führen, ist er bei den kompakten, konturgleich zur Gebäudestruktur geführten Schienenverteiler-Systemen äußerst gering. So lassen sich auch 90-Grad-Winkel realisieren und damit Ecken optimal ausnutzen. Durch die in Linienform angeordneten Verbraucher reduzieren sich die Distanzen gegenüber der Sternform bei Leitungen von vornherein.

Typgeprüfte Niederspannungs-Schaltgerätekombinationen (TSK) nach IEC/EN 60439 1 und 2 (bei Erscheinen nach Dezember 2014: nach IEC/EN 60439) bauartgeprüfte Niederspannungs-Schaltgerätekombination nach IEC 61439 sowie das Stahl- bzw. Aluminiumgehäuse der Schienenverteiler sollen – anders als Kabellösungen – hohe Betriebssicherheit und Kurzschlussfestigkeitgarantieren. Die Brandlast beträgt lediglich nur rund 30 % gegenüber einer herkömmlichen Kabelinstallation und ist annähernd vernachlässigbar. Darüber hinaus sind sie grundsätzlich PVC- und Halogen-frei ausgeführt. Gegenüber Kabel punkten Schienenverteiler-Systeme mit einer im Schnitt um den Faktor 3 geringeren Emission von elektromagnetischen Feldern und infolgedessen höheren elektromagnetischen Verträglichkeit.

Mit modular aufgebauten Schienenverteiler-Systemen lässt sich die Energieverteilung in großen Industriekomplexen verlässlich planen und schnell montieren. Planungstools wie Simaris sketch unterstützen die Planung zusätzlich. Erfordern Kabellösungen lange Montagezeiten und hohen Personalaufwand bei niedrigem Umsatz, reduzieren Schienenverteiler-Systeme die Montagezeiten deutlich. Bei gleichem Personalaufwand bedeutet dies mehr Volumen für Installateure und damit eine höhere Wertschöpfung. Und nicht zuletzt ist ein „Kabelsalat“ durch unordentlich verlegte Leitungen ausgeschlossen. In der Anwendung lassen sich Fehler durch die übersichtliche Installation der Schienenverteiler-Systeme dann leichter finden und schneller beheben. Mit den insgesamt fünf verschiedenen Schienenverteiler-Systemen der Produktfamilie Sivacon 8PS erschließt Siemens die genannten Vorteile für unterschiedlichste Anwendungsbereiche. Ihre Kommunikationsfähigkeit ermöglicht dabei auch die Anbindung an Industrie- und Gebäudeautomation.

Das Spektrum beginnt mit BD01 bei der Energieversorgung für Beleuchtungsanlagen und Kleinverbraucher mit 40 bis 160 A. Das Schienenverteiler-System BD2 ist für Anwendungen von 160 bis 1250 A mit erhöhtem Sicherheitsbedarf ausgelegt, beispielsweise in Rechenzentren. Das System LD für 1100 bis 5000 A ist ausgelegt für den Einsatz in industriellen Anwendungen wie in der der Automobil- und Schwerindustrie, in der Solarzellen-Produktion sowie auf Schiffen. Mit LR steht im Bereich 400 bis 6150 A eine Lösung zur Vernetzung von Anlagenteilen im Freien zur Verfügung. Für die Energieübertragung großer Energiemengen über lange Strecken in großen Anlagen und Infrastrukturen wurde das System LI entwickelt. Es ersetzt die Vorgängergeneration LX und erweitert sie im Anwendungsbereich von 800 bis 6300 A um neue Funktionen.

Noch stärker als bisher erfüllt das neue System hohe mechanische und elektrische Anforderungen an eine sichere Energieübertragung: Es entspricht bereits der neuen Norm DIN EN (IEC) 61439-1/-6, für die die Übergangsfrist im Juni 2015 endet. Darüber hinaus ist das LI-System konsequent nach der Schutzart IP55 ausgeführt und auf Wunsch Epoxy-isoliert. Das stabile Aluminiumgehäuse, des Sandwich-Systems, bei dem die Leiterbahnen direkt aufeinander liegen, kompensiert die Wärmeentwicklung. Weiterhin verfügt das System LI über modulare Abgangskästen. Sie lassen sich anwendungsspezifisch mit vielfältigen Funktionen ausstatten, etwa mit Kompaktleistungsschaltern und Messgeräten 7KM PAC für ein systematisches Energiemanagement. Die Komponenten sind standardisiert, sodass sich auch individuelle Lösungen in kurzer Lieferzeit realisieren lassen.

Industrien wie die Solar- und Chip-Branche benötigen große Energiemengen und haben daher ihre eigenen Mittelspannungstransformatoren. Die Energieversorgung muss flexibel sein, um sich Veränderungen in der Nutzung einzelner Bereiche genauso anpassen zu können wie Veränderungen durch Einführung neuer Maschinen mit anderen Leistungsanforderungen. Die hohe Leistungsdichte der elektrischen Energieversorgung erfordert große Bemessungsströme an den Abgangskästen.

Das System LI stellt eine sichere Verbindung zwischen Transformator und Hauptverteiler her. Kommunikationsfähige Messgeräte und Abgangskästen mit eingebauten Schnittstellen für die Kommunikation über die Protokolle Profibus, Modbus oder Profinet ermöglichen ein effizientes Energiemanagement. Die Energieversorgung ist gleichzeitig sicher und flexibel durch modulare, steckbare Abgangskästen.

Das neue Schienenverteiler-System LI integriert sich in das Siemens-Konzept Totally Integrated Power (TIP). Dieser Ansatz kombiniert Mittel- und Niederspannungssystemen zu durchgängigen und technisch einheitlichen Lösungen. Das Ergebnis: eine sehr effiziente und zuverlässige Energieverteilung von der Einspeisung durch den Verteilnetzbetreiber bis zur Verbrauchsstelle.

Auch umfassende Software-Tools zur Planungsunterstützung sind Bestandteil von TIP: Mit Simaris design lassen sich sämtliche Anlagenteile aufeinander abgestimmt projektieren und dimensionieren. Bei der Netzberechnung und Dimensionierung ermittelt das Tool nach anerkannten Regeln, normenkonform (VDE, IEC) und anforderungsspezifisch eine sichere Lösung aus der Vielfalt des breiten Produktspektrums zur Energieverteilung. Die jeweils benötigten Komponenten werden auf Basis der Projektstruktur und der gesammelten Basisdaten automatisch ausgewählt. •