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Prüfstecksystem erhöht die Verfügbarkeit der Energieverteilung

01 Schutzschränke für die Energieverteilung: Die Verdrahtungsprüfung des Schutzgeräteprüfsteckers erfolgt an der Rückseite

01 Schutzschränke für die Energieverteilung: Die Verdrahtungsprüfung des Schutzgeräteprüfsteckers erfolgt an der Rückseite

02 Michael Krämer, Leiter Sales & Business Development (links), und Projektleiter Alexander Stehle, Köhl s. à r. l. Power Distribution Systems, haben sich für das Prüfsystem Fame entschieden

02 Michael Krämer, Leiter Sales & Business Development (links), und Projektleiter Alexander Stehle, Köhl s. à r. l. Power Distribution Systems, haben sich für das Prüfsystem Fame entschieden

03 Prüfstecker für den Prüfbetrieb: Mit dem Prüfstecksystem Fame von Phoenix Contact werden die Schaltanlagen einer gründlichen Schutzprüfung unterzogen

03 Prüfstecker für den Prüfbetrieb: Mit dem Prüfstecksystem Fame von Phoenix Contact werden die Schaltanlagen einer gründlichen Schutzprüfung unterzogen

04 Auch das Lightning-Montitoring-System (LM-S) ist Teil der Installation

04 Auch das Lightning-Montitoring-System (LM-S) ist Teil der Installation

Bekannt ist der Inselstaat Trinidad und Tobago vor allem wegen der traumhaften Strände. Dabei ist Trinidad die am meisten industrialisierte Insel der Karibik. Aus der dort schon traditionellen Erdölförderung sind verschiedene Industriezweige entstanden – darunter auch die Erdgasverflüssigung. Zur Erhöhung der Verfügbarkeit einer neu erbauten Anlage wurde das Schutzgeräteprüfstecksystem Fame 2 von Phoenix Contact verbaut (Bild 1).
Die Köhl s. à r. l. Power Distribution Systems mit Hauptsitz in Wecker, Luxemburg, ist als Teil der Köhl-Unternehmensgruppe Hersteller von modernen Energieverteilungssystemen für die Mittel- und Niederspannungsebene sowie von anspruchsvollen Steuerungsanlagen. Seit ihrer Gründung im Jahr 1971 hat sich die Köhl-Unternehmensgruppe vom einfachen Ein-Mann-Elektrobetrieb zu einem international agierenden Technologieunternehmen mit Standorten in mehreren Ländern entwickelt. Schwerpunkt aller Unternehmen der Gruppe ist die Ausrichtung auf innovative Technologien und die Durchführung von komplexen Projekten – wie dem hier vorgestellten.
„Unsere Schaltanlagen und Systeme werden an den Unternehmensstandorten in Deutschland und Luxemburg eigenständig entwickelt, projektiert, produziert und für die Kunden in ihren Projekten nahezu weltweit installiert“, erläutert Michael Krämer, Leiter Sales & Business Development bei Köhl (Bild 2). „Dabei liegt der Focus immer auf den höchsten Anforderungen an die Anlagenverfügbarkeit und Personensicherheit während des elektrischen Betriebs.“
Für die Gasaufbereitungsanlage im karibischen Inselstaat vor der Küste Venezuelas liefert Köhl das gesamte Produktspektrum: die Mittelspannungsschaltanlagen mit entsprechenden Schutz- und Umschalteinrichtungen, die Niederspannungs-, Haupt- und Unterverteilungen, sowie die zugehörigen Peripheriekomponenten wie Transformatoren und Stromschienen. Auf der Karibikinsel errichtet die Denovo Energy – eine Tochter der Proman AG mit Sitz in der Schweiz, die auch eine Niederlassung in Trinidad hat – als Hauptauftragnehmer im Kundenauftrag eine sogenannte Gas Processing Unit. Das vor der Küste gewonnene Gas wird in einem aufwendigen Prozess aufbereitet und mittels Pipeline zu einer Methanol-Fabrik im Landesinneren geleitet. Das Methanol dient als Ausgangstoff für die chemische Weiterverarbeitung.
Umfang und Komplexität des Projekts sowie die erforderliche permanente Verfügbarkeit und die hohe Sicherheit im petrochemischen Umfeld stellen hohe Anforderungen an alle Projektbeteiligten hinsichtlich der gesamten technischen Ausrüstung. „Eine wichtige Voraussetzung für eine hohe Anlagenverfügbarkeit ist die unbedingte Vermeidung von potenziellen Fehlerquellen“, so M. Krämer, „und das gilt nicht nur für den eigentlichen petrochemischen Prozess, sondern genauso für die gesamte Energieversorgung als Backbone für die Prozesskette.“
Schutztechnik erkennt elektrische Fehler im Netz
Im Niederspannungsnetz schützen Leistungsschalter und Fehlerstrom-Schutzschalter elektrische Betriebsmittel und Personen vor den Auswirkungen von Fehlern. Im Hoch- und Mittelspannungsbereich werden Strom und Spannung indirekt mit entsprechenden Schutzwandlern gemessen. Ein digitales Schutzgerät vergleicht darauf basierend die Messgrößen mit den individuell eingestellten Schutzparametern im Millisekunden-Takt.
Wird ein Fehler im Netz detektiert, sendet das Schutzgerät ein Aus-Signal, das die Abschaltspule des Leistungsschalters anregt. Der fehlerhafte Abgang eines defekten Motors, Transformators oder Kabels wird so innerhalb weniger Millisekunden zum Schutz der Anlagen abgeschaltet. Im Bereich der Hoch- und Mittelspannung sind solche Netze oft über mehrere Kilometer hinweg verzweigt. Dabei kommt es darauf an, elektrische Fehler schnell zu erkennen, den Fehlerort zu ermitteln und die Anlage durch den nächstgelegenen Schalter sicher abzuschalten. Im Hoch- und Mittelspannungsnetz kommen dabei hoch performante digitale Schutzgeräte zum Einsatz.
Turnusmäßige Prüfungen und Inbetriebnahme-Tests
Die digitalen Schutzgeräte werden im Rahmen einer regelmäßigen Schutzprüfung auf ihre ordnungsgemäße Funktion hin überprüft. Dazu werden die Messsignale der Strom- und Spannungswandler dem Schutzgerät mit einem speziellen Prüfgerät vorgegeben. Die Schutzparameter, die im digitalen Schutzgerät eingestellt werden, müssen entsprechend des zu schützenden Netzbereichs parametriert und dann gegebenenfalls angeglichen werden.
Damit von Beginn an die korrekte Schutzfunktionalität an den Mittelspannungs-Transformatoren und Schaltanlagen der Gas Processing Unit effizient überprüft werden kann, war ein leistungsstarkes Prüfstecksystem wichtiger Teil des Auftrags. Das Prüfstecksystem Fame wird mit dem Schutzprüfgerät verbunden, und der verkabelte Fame-Stecker wird in die Prüfbuchse gesteckt (Bild 3). „Nur beim Stecken des Prüfsteckers werden durch die integrierte Zwangsschaltfolge alle Stromwandler kurzgeschlossen und das Tripsignal für den Leitungsschalter unterbrochen“, erläutert Alexander Stehle, zuständiger Projektleiter bei Köhl. „Dann kann direkt mit dem Routineprüfzyklus zur Funktionsprüfung des Schutzgeräts begonnen werden.“ Dabei zeigt die im Prüfstecker integrierte Anzeige dem Schutztechniker die Schaltzustände und Kurzschlussfunktionen an. Mehrere Funktionsschächte für Steck- und Schaltbrücken ermöglichen den flexiblen Einsatz hinsichtlich aller Schutzanforderungen.
Anders als bei der Hochspannung werden im Bereich der Mittelspannung typischerweise keine Reserveschutzgeräte verbaut. Während der Schutzprüfung kann hier der Energieabgang durch die zu prüfenden Schutzgeräte nicht geschützt werden. „Tritt während der Schutzprüfung ein Netzfehler auf, können hohe Sach- und Personenschäden daraus resultieren“, so A. Stehle. „Das Schutzprüfstecksystem Fame 2 bietet für derartige Fälle die Möglichkeit, ein parallel geschaltetes Schutzgerät über die zusätzlichen Prüfbuchsen einzuschleifen.“ Durch diese innovative Technik können die Betreiber die Anlagenverfügbarkeit während der Schutzprüfung erhöhen.
Kooperative Konfiguration
Auf der Hannover Messe 2017 wurden zahlreiche Neuheiten des Prüfstecksystems Fame 2 vorgestellt. Damit konnten alle Anforderungen der Ausschreibung – besonders im Hinblick auf die Verfügbarkeit – erfüllt werden. „Wir können Fame jetzt individuell auf den zu schützenden Anlagenteil konfigurieren“, freut sich A. Stehle. „Dabei schalten wir bis zu 21 Kontakte mit nur einem Steckvorgang.“ Die Reihenfolge der Kontaktierungen, Trennungen und Kurzschlüsse ist durch das frei konfigurierbare Prüfstecksystem vorgegeben. Eine mögliche Fehlbedienung von Fame wird durch die zwangsgeführten Kontakte ausgeschlossen.
Durch die enge Zusammenarbeit zwischen Köhl-Projektleiter A. Stehle und den Applikationsingenieuren von Phoenix Contact konnte eine Lösung umgesetzt werden, die exakt den Anforderungen des Endkunden entspricht. Auch für die Schutzsysteme der beiden Transformatoren, welche die Hochspannung des Versorgungsnetzbetreibers vor Ort in Mittelspannung umsetzen, wurde das Prüfstecksystem konfiguriert. Neben den Strom- und Spannungswandlern werden auch mehrere Steuerungskontakte für den Stufenschalter sowie der Tripkontakt des Leistungsschalters über das Prüfstecksystem geführt. So ist es durch eine individuelle Fame-Konfiguration beispielsweise möglich, den Transformator sowie dessen Nebenaggregate wie dem Stufenschalter zu testen.
„Durch technische Details wie den individuellen Aufbau des Prüfsystems und die vorrangige Kurzschlussschaltung in Verbindung mit der detaillierten technischen Beratung hat sich bei uns Fame 2 als bevorzugtes Prüfstecksystem gegenüber anderen Lösungen durchgesetzt“, erläutert A. Stehle. „Für unser Unternehmen ist es zurzeit das innovativste und sicherste Schutzprüfstecksystem am Markt.“ (mh)

Weitere Lösungen im Einsatz

Fame 2 ist nur eine von zahlreichen Lösungen von Phoenix Contact, die im Projekt zum Einsatz kommen. Auch das Blitzstrom-Monitoring-System LM-S (Bild 4) wird hier zur Umsetzung der hohen Anforderungen genutzt. Verbindungstechnik, hoch verfügbare Stromversorgungen und Industrierelais wurden ebenfalls in den Anlagen verbaut. Nach der erfolgreichen funktionalen Systemabnahme des Endkunden bei der Köhl s. à r. l. Power Distribution Systems in Luxemburg wurden die Energieverteilungssysteme in die Karibik verschifft, damit sie ihren Betrieb dort aufnehmen.

Kompetenz im Energiesektor

Phoenix Contact baut seine Kompetenz im Energiesektor durch zwei Akquisitionen weiter aus: zum einen mit der Mauell Netzleittechnik in Velbert, Deutschland, die jetzt als Phoenix Contact Energy Automation GmbH firmiert. Und zum anderen mit der NSE AG in Wohlen, Schweiz. Im Bereich der Hoch-, Mittel- und Niederspannung kann Phoenix Contact nun Energienetze vollständig automatisieren. Im Zuge des Umbaus des deutschen Energieversorgungskonzepts wird die Digitalisierung im Bereich Mittel- und Niederspannung weiter an Bedeutung gewinnen. Mit den Schutzgeräten der NSE AG hat Phoenix Contact nun auch die komplette Sekundärtechnik für den Bereich Mittelspannung als Lösungslieferant im Angebot. Damit stärkt das Unternehmen seine Rolle am Energiemarkt und setzt seine Wachstumsstrategie fort.

Dipl.-Ing. (FH) Timo Beuth ist als Applikationsingenieur für die Phoenix Contact Deutschland GmbH in Blomberg tätig. timo.beuth@phoenixcontact.de

Dipl.-Ing. (FH) Timo Beuth ist als Applikationsingenieur für die Phoenix Contact Deutschland GmbH in Blomberg tätig. timo.beuth@phoenixcontact.de