Wichtige Impulse für den Schaltschrankbau
Kompaktes Herz der Energieverteilung
Wer im Anlagenbau wettbewerbsfähig sein will, setzt moderne Komponenten ein, die in der Lage sind wichtige Anlageninformationen zu liefern. So erweist sich der modular aufgebaute Kompaktleistungsschalter 3VA als Herz einer modernen Niederspannungs-Energieverteilung. Er lässt sich einfach in Netzwerkumgebungen integrieren. Das entscheidende Plus: Die gemessenen elektrischen Größen stehen in nahezu Echtzeit zur Verfügung und lassen sich vielfältig nutzen, beispielsweise für ein Prozess-Leitsystem oder ein Energiemanagementsystem.
Bild: Siemens AG"Was wir machen, machen wir richtig", so beschreibt Karl-Heinz Bertram, Firmenchef der Bertram Elektrotechnik in Bevern südlich von Hannover sein Erfolgsrezept. Zusammen mit seinen drei Söhnen betreibt er das 1949 gegründete Familienunternehmen mit den drei Schwerpunkten Elektrotechnik, Bildverarbeitung und Anlagenbau. "Unsere Stärke ist, dass wir maßgeschneiderte Einzellösungen wie Steuerungs- und Automatisierungstechnik, Bildverarbeitung und Sondermaschinenbau, aber auch komplexe Gesamtlösungen anbieten können", erklärt Bertram.
Bild: Siemens AG
Hohe Flexibilität mit modularem Kompaktleistungsschalter
Zum Beispiel erhielt die Firma Bertram den Auftrag, kurzfristig eine Niederspannungs-Hauptverteilung für eine neue Produktionsanlage zu liefern. Das Herzstück der Schaltanlage bildet der modular aufgebaute Kompaktleistungsschalter 3VA von Siemens. Als durchdachtes, hochvariables System unterstützt das Kompaktleistungsschalter-System jeden Prozessschritt vom Engineering bis hin zum laufenden Betrieb der elektrischen Energieverteilung. Das Einsatzspektrum reicht von Standardanwendungen im Gebäude bis hin zu anspruchsvollen industriellen Anwendungen. Die Kompaktleistungsschalter sind in den zwei Baureihen 3VA1 und 3VA2 erhältlich. Die Geräte der Baureihe 3VA1 sind für einen Bemessungsstrom bis 250A verfügbar und erfüllen alle Standardaufgaben im Anlagenschutz. Aufgrund der besonders kompakten Bauform sind sie prädestiniert für den Einsatz in Installationsverteilern und im Maschinenbau. Der Basisauslöser für den Überlast- und Kurzschlussschutz ist ein thermisch-magnetisch wirkender Überstromauslöser (TMTU). Die Baureihe 3VA2 ist für Anwendungen mit erhöhten technischen Anforderungen und einem Bemessungsstrom bis zu 1.000A ausgelegt. Neben einer höheren Schaltleistung bieten sie u.a. einen elektronischen Überstromauslöser (ETU) und integrierbare Mess- und Kommunikationsfunktionen. "Wir entschieden uns für die zweite Variante, weil der 3VA2 kommunikationsfähig ist, wir uns somit für die Erfassung aller relevanten elektrischen Größen zusätzliche Hilfsschalter sparen und überdies viele wertvolle Zusatzinformationen erhalten", bestätigt Ulf Schütze. In erster Linie vereinfacht das Gerät allerdings die Nachweisführung, die die DIN EN61439 fordert. Hierzu gibt es das Aktivierungs- und Auslösegerät TD300. Damit kann die ordnungsgemäße Funktion mittels Testauslösung im eingebauten Zustand des Schalters geprüft und dokumentiert werden. Liegt keine Versorgungsspannung an, kann der Kompaktleistungsschalter zur Prüfung über das Testgerät mit Spannung versorgt werden. Liegt keine Versorgungsspannung an, kann der Kompaktleistungsschalter zur Prüfung über das Testgerät mit Spannung versorgt werden. Des Weiteren können alle relevanten Messwerte und Schalterzustände über ein in der Schaltschranktür verbautes Display (DSP 800) angezeigt werden.
Bild: Siemens AGKommunikationsmodul liefert Messdaten in Echtzeit
Ein Feature, das dem Auftraggeber der Niederspannungs-Hauptverteilung besonders wichtig war, war die im Kompaktleistungsschalter 3VA2 integrierbaren Messfunktionen. Denn das neue Gesetz zur Teilumsetzung der Energieeffizienzrichtlinie 2012/27/EU fordert für Unternehmen ab einer festgelegten Größe regelmäßige Energieaudits im Vier-Jahres-Rhythmus. Betroffen sind demnach Unternehmen, die nicht als kleine und mittelständische Unternehmen (KMU) im Sinne der EU-Definition gelten. Ulf Schütze betont: "Dem muss sich eine große Zahl an Unternehmen in Deutschland stellen. Eine effektive und kostengünstige Messdatenerfassung schafft die technische Basis dafür, weshalb ein solcher Kompaktleistungsschalter künftig sowohl in Neuanlagen als auch für ein Retrofit bestehender Anlagen eingesetzt werden wird." Und selbst derjenige, den es anfangs nicht betrifft, profitiert von einer exakten Kenntnis des eigenen Energieverbrauchs und der Möglichkeit die Daten für sein Energiemanagement zu nutzen. Über die im Schnittstellenmodul (Datenkonzentrator COM 100) integrierte Modbus TCP-Schnittstelle werden die Daten an das Display DSP800 in der Schaltschranktür übermittelt und gleichzeitig die übergeordnete Leittechnik mit Status- und Energiedaten des 3VA2 versorgt. Ulf Schütze erklärt: "Diese Flexibilität, wichtige Leistungsdaten sowohl in Echtzeit vor Ort darstellen als auch auf anderen Ebenen nutzen zu können, ist für unsere Kunden äußerst interessant."
Bild: Siemens AGPraxisorientiert bei Optik, Anschluss und Berührungsschutz
Als sehr praxisorientiert erweist sich der Kompaktleistungsschalter 3VA von Siemens in vielerlei Hinsicht. Der Schalter wird in der beschriebenen Anwendung durch einen integrierten Unterspannungsauslöser auch dazu verwendet, die Energiezufuhr der Anlage im Fehlerfall zu unterbrechen. Der 3VA ist in vier Baugrößen und in Bemessungsströmen von 25 bis 630A sowie in vier Schaltleistungen (55, 85, 110, 150kA) erhältlich. Dabei entschieden sich die Experten bei Bertram für die Ausführung 630 oder 55kA sowie die 4-polige Ausführung. Die Schalterstellung lässt sich beim 3VA mit der Handhabe des Türkupplungs-Drehantrieb durch einem LED-Beleuchtungskit (rot, gelb, grün) auffällig visualisieren, so dass der Schaltzustand bereits von weitem erkannt wird. Als weiteren Vorteil empfinden die Elektrotechnik-Experten die Welle des Drehantriebs, die zur Schranktür führt. Im Lieferumfang des Türkupplungs-Drehantriebs ist eine 300mm-lange Welle enthalten. Optional gibt es dafür aber auch eine 600mm-Variante mit Haltebügel für die Welle, der diese in der waagerechten fixiert. Für die Welle des Drehantriebs gibt es zusätzlich einen axial gefederten Tiefenausgleichsadapter, der beim Schließen der Schranktür für einen perfekten Kontakt zwischen Handhabe und Türkupplung sorgt.
Software zur Netzauslegung
Im Vorfeld der Projektrealisierung wurde die Netzauslegung mit dem Planungstool Simaris Design von Siemens für die Netzberechnung und Dimensionierung durchgeführt. Simaris Design ermöglicht die Dimensionierung elektrischer Netze auf der Basis realer Produkte von der Mittelspannung bis zur Verbraucherebene inklusive automatischer Auswahl geeigneter Betriebsmittel nach anerkannten Regeln der Technik und gültigen Normen (VDE, IEC). Als Ergebnis erhalten Anwender die Berechnung von Kurzschlussstrom, Lastfluss, Spannungsfall und Energiebilanz, wobei der erforderliche Personen-, Kurzschluss- und Überlastschutz berücksichtigt wird. Zur Dokumentation der Ergebnisse stehen vielfältige Ausgabevarianten zur Verfügung. Durch die Möglichkeit zur Darstellung und Berechnung von Netzparallelbetrieb können unterschiedliche Einspeisequellen, z.B. Transformatoren und Generatoren, am gleichen Netz betrieben werden. Im Rahmen der automatischen Selektivitätsbeurteilung werden zusätzlich zur Strom-Zeit-Kennlinie sowie den jeweiligen Hüllkurven automatisch Selektivitätsgrenzen angezeigt. Daraus ergab sich die notwendige Selektivität, um damit den Kompaktleistungsschalter plus weiterer Abzweige für einen optimalen Staffelschutz zu parametrieren. Ausgewählt wurde der Kompaktleistungsschalter 3VA für die Einspeisung sowie die neuen Lasttrennschalter 3KD für die untergeordneten Abzweige. Auch dieser ist von Siemens neu entwickelt worden und kann als Haupt,- Not-Aus, Reparatur- und Netzumschalter eingesetzt werden. Die Parametrierung des hier eingesetzten, kommunikationsfähigen Kompaktleistungsschalters 3VA lässt sich am einfachsten mithilfe des kostenfreien Software-Tools powerconfig durchführen. Ulf Schütze fasst zusammen: "Alles in allem hat sich der kommunikationsfähige Kompaktleistungsschalter bei diesem Projekt als durchdachte, effektive Gesamtlösung erwiesen und wird künftig in vielen unserer Schaltanlagen das Herz der Energieverteilung darstellen."
Wer im Anlagenbau wettbewerbsfähig sein will, setzt moderne Komponenten ein, die in der Lage sind wichtige Anlageninformationen zu liefern. So erweist sich der modular aufgebaute Kompaktleistungsschalter 3VA als Herz einer modernen Niederspannungs-Energieverteilung. Er lässt sich einfach in Netzwerkumgebungen integrieren. Das entscheidende Plus: Die gemessenen elektrischen Größen stehen in nahezu Echtzeit zur Verfügung und lassen sich vielfältig nutzen, beispielsweise für ein Prozess-Leitsystem oder ein Energiemanagementsystem.
Bild: Siemens AG"Was wir machen, machen wir richtig", so beschreibt Karl-Heinz Bertram, Firmenchef der Bertram Elektrotechnik in Bevern südlich von Hannover sein Erfolgsrezept. Zusammen mit seinen drei Söhnen betreibt er das 1949 gegründete Familienunternehmen mit den drei Schwerpunkten Elektrotechnik, Bildverarbeitung und Anlagenbau. "Unsere Stärke ist, dass wir maßgeschneiderte Einzellösungen wie Steuerungs- und Automatisierungstechnik, Bildverarbeitung und Sondermaschinenbau, aber auch komplexe Gesamtlösungen anbieten können", erklärt Bertram.Bild: Siemens AG
Hohe Flexibilität mit modularem Kompaktleistungsschalter
Zum Beispiel erhielt die Firma Bertram den Auftrag, kurzfristig eine Niederspannungs-Hauptverteilung für eine neue Produktionsanlage zu liefern. Das Herzstück der Schaltanlage bildet der modular aufgebaute Kompaktleistungsschalter 3VA von Siemens. Als durchdachtes, hochvariables System unterstützt das Kompaktleistungsschalter-System jeden Prozessschritt vom Engineering bis hin zum laufenden Betrieb der elektrischen Energieverteilung. Das Einsatzspektrum reicht von Standardanwendungen im Gebäude bis hin zu anspruchsvollen industriellen Anwendungen. Die Kompaktleistungsschalter sind in den zwei Baureihen 3VA1 und 3VA2 erhältlich. Die Geräte der Baureihe 3VA1 sind für einen Bemessungsstrom bis 250A verfügbar und erfüllen alle Standardaufgaben im Anlagenschutz. Aufgrund der besonders kompakten Bauform sind sie prädestiniert für den Einsatz in Installationsverteilern und im Maschinenbau. Der Basisauslöser für den Überlast- und Kurzschlussschutz ist ein thermisch-magnetisch wirkender Überstromauslöser (TMTU). Die Baureihe 3VA2 ist für Anwendungen mit erhöhten technischen Anforderungen und einem Bemessungsstrom bis zu 1.000A ausgelegt. Neben einer höheren Schaltleistung bieten sie u.a. einen elektronischen Überstromauslöser (ETU) und integrierbare Mess- und Kommunikationsfunktionen. "Wir entschieden uns für die zweite Variante, weil der 3VA2 kommunikationsfähig ist, wir uns somit für die Erfassung aller relevanten elektrischen Größen zusätzliche Hilfsschalter sparen und überdies viele wertvolle Zusatzinformationen erhalten", bestätigt Ulf Schütze. In erster Linie vereinfacht das Gerät allerdings die Nachweisführung, die die DIN EN61439 fordert. Hierzu gibt es das Aktivierungs- und Auslösegerät TD300. Damit kann die ordnungsgemäße Funktion mittels Testauslösung im eingebauten Zustand des Schalters geprüft und dokumentiert werden. Liegt keine Versorgungsspannung an, kann der Kompaktleistungsschalter zur Prüfung über das Testgerät mit Spannung versorgt werden. Liegt keine Versorgungsspannung an, kann der Kompaktleistungsschalter zur Prüfung über das Testgerät mit Spannung versorgt werden. Des Weiteren können alle relevanten Messwerte und Schalterzustände über ein in der Schaltschranktür verbautes Display (DSP 800) angezeigt werden.
Bild: Siemens AGKommunikationsmodul liefert Messdaten in Echtzeit
Ein Feature, das dem Auftraggeber der Niederspannungs-Hauptverteilung besonders wichtig war, war die im Kompaktleistungsschalter 3VA2 integrierbaren Messfunktionen. Denn das neue Gesetz zur Teilumsetzung der Energieeffizienzrichtlinie 2012/27/EU fordert für Unternehmen ab einer festgelegten Größe regelmäßige Energieaudits im Vier-Jahres-Rhythmus. Betroffen sind demnach Unternehmen, die nicht als kleine und mittelständische Unternehmen (KMU) im Sinne der EU-Definition gelten. Ulf Schütze betont: "Dem muss sich eine große Zahl an Unternehmen in Deutschland stellen. Eine effektive und kostengünstige Messdatenerfassung schafft die technische Basis dafür, weshalb ein solcher Kompaktleistungsschalter künftig sowohl in Neuanlagen als auch für ein Retrofit bestehender Anlagen eingesetzt werden wird." Und selbst derjenige, den es anfangs nicht betrifft, profitiert von einer exakten Kenntnis des eigenen Energieverbrauchs und der Möglichkeit die Daten für sein Energiemanagement zu nutzen. Über die im Schnittstellenmodul (Datenkonzentrator COM 100) integrierte Modbus TCP-Schnittstelle werden die Daten an das Display DSP800 in der Schaltschranktür übermittelt und gleichzeitig die übergeordnete Leittechnik mit Status- und Energiedaten des 3VA2 versorgt. Ulf Schütze erklärt: "Diese Flexibilität, wichtige Leistungsdaten sowohl in Echtzeit vor Ort darstellen als auch auf anderen Ebenen nutzen zu können, ist für unsere Kunden äußerst interessant."
Bild: Siemens AGPraxisorientiert bei Optik, Anschluss und Berührungsschutz
Als sehr praxisorientiert erweist sich der Kompaktleistungsschalter 3VA von Siemens in vielerlei Hinsicht. Der Schalter wird in der beschriebenen Anwendung durch einen integrierten Unterspannungsauslöser auch dazu verwendet, die Energiezufuhr der Anlage im Fehlerfall zu unterbrechen. Der 3VA ist in vier Baugrößen und in Bemessungsströmen von 25 bis 630A sowie in vier Schaltleistungen (55, 85, 110, 150kA) erhältlich. Dabei entschieden sich die Experten bei Bertram für die Ausführung 630 oder 55kA sowie die 4-polige Ausführung. Die Schalterstellung lässt sich beim 3VA mit der Handhabe des Türkupplungs-Drehantrieb durch einem LED-Beleuchtungskit (rot, gelb, grün) auffällig visualisieren, so dass der Schaltzustand bereits von weitem erkannt wird. Als weiteren Vorteil empfinden die Elektrotechnik-Experten die Welle des Drehantriebs, die zur Schranktür führt. Im Lieferumfang des Türkupplungs-Drehantriebs ist eine 300mm-lange Welle enthalten. Optional gibt es dafür aber auch eine 600mm-Variante mit Haltebügel für die Welle, der diese in der waagerechten fixiert. Für die Welle des Drehantriebs gibt es zusätzlich einen axial gefederten Tiefenausgleichsadapter, der beim Schließen der Schranktür für einen perfekten Kontakt zwischen Handhabe und Türkupplung sorgt.
Software zur Netzauslegung
Im Vorfeld der Projektrealisierung wurde die Netzauslegung mit dem Planungstool Simaris Design von Siemens für die Netzberechnung und Dimensionierung durchgeführt. Simaris Design ermöglicht die Dimensionierung elektrischer Netze auf der Basis realer Produkte von der Mittelspannung bis zur Verbraucherebene inklusive automatischer Auswahl geeigneter Betriebsmittel nach anerkannten Regeln der Technik und gültigen Normen (VDE, IEC). Als Ergebnis erhalten Anwender die Berechnung von Kurzschlussstrom, Lastfluss, Spannungsfall und Energiebilanz, wobei der erforderliche Personen-, Kurzschluss- und Überlastschutz berücksichtigt wird. Zur Dokumentation der Ergebnisse stehen vielfältige Ausgabevarianten zur Verfügung. Durch die Möglichkeit zur Darstellung und Berechnung von Netzparallelbetrieb können unterschiedliche Einspeisequellen, z.B. Transformatoren und Generatoren, am gleichen Netz betrieben werden. Im Rahmen der automatischen Selektivitätsbeurteilung werden zusätzlich zur Strom-Zeit-Kennlinie sowie den jeweiligen Hüllkurven automatisch Selektivitätsgrenzen angezeigt. Daraus ergab sich die notwendige Selektivität, um damit den Kompaktleistungsschalter plus weiterer Abzweige für einen optimalen Staffelschutz zu parametrieren. Ausgewählt wurde der Kompaktleistungsschalter 3VA für die Einspeisung sowie die neuen Lasttrennschalter 3KD für die untergeordneten Abzweige. Auch dieser ist von Siemens neu entwickelt worden und kann als Haupt,- Not-Aus, Reparatur- und Netzumschalter eingesetzt werden. Die Parametrierung des hier eingesetzten, kommunikationsfähigen Kompaktleistungsschalters 3VA lässt sich am einfachsten mithilfe des kostenfreien Software-Tools powerconfig durchführen. Ulf Schütze fasst zusammen: "Alles in allem hat sich der kommunikationsfähige Kompaktleistungsschalter bei diesem Projekt als durchdachte, effektive Gesamtlösung erwiesen und wird künftig in vielen unserer Schaltanlagen das Herz der Energieverteilung darstellen."
Siemens AG
Dieser Artikel erschien in SCHALTSCHRANKBAU 1 2017 - 10.03.17.Für weitere Artikel besuchen Sie www.schaltschrankbau-magazin.de
