Schaltgerätekombinationen

Verteilungsanlagen, einschließlich der NS-Hauptverteilung, sind entscheidend für die Betriebssicherheit einer elektrischen Anlage. Sie müssen den im Bereich Aufbau und Konstruktion von NS-Schaltgerätekombina-tionen gültigen Normen entsprechen.

Eine Schaltgerätekombination ist der Punkt, an dem sich eine Energieeinspeisung in einzelne Stromkreise aufteilt, wobei jeder der Stromkreise durch Überstromschutz einrichtungen (z.B. Leistungsschalter oder Sicherungen) und zugehörige Schaltgeräte der Schaltgerätekombination geschützt und geschaltet werden. Eine Schaltgerätekombination ist in mehrere Funktionseinheiten aufgeteilt, die jeweils alle elektrischen und mechanischen Elemente enthalten, die zum Ausführen einer bestimmten Funktion notwendig sind. Sie stellen ein Schlüsselelement für die Betriebssicherheit der elektrische Anlage dar.

Folglich muss der Verteilertyp perfekt auf die jeweilige Anwendung abgestimmt sein. Aufbau und Konstruktion der Anlage müssen den gültigen Normen und Anforderungen entsprechen.

Das Gehäuse der Schaltgerätekombination bietet zweifachen Schutz:

• Schutz von Personen gegen einen möglichen elektrischen Schlag (siehe IP- und IK-Schutzart in Abschnitt 4.4).
• Schutz der Schaltgeräte, Anzeigegeräte, Relais, Sicherungen usw. gegen mechanische Beanspruchung, Schwingungen und andere äußere Einflüsse, die den einwandfreien Betrieb der Anlage stören könnten (elektromagnetische Störbeeinflussung, Staub, Feuchtigkeit, Ungeziefer usw.)

Niederspannungs-Schaltgerätekombinationstypen

Niederspannungs-Schaltgerätekombinationen können sich hinsichtlich des Anwen-dungstyps und des verwendeten Aufbauprinzips unterscheiden (zentral oder dezen-tral über Schienenverteiler).

Die Lastanforderungen bestimmen den auszu-wählenden Schaltgerätekombinationstyp.

Niederspannungs-Schaltgerätekombinationen und deren spezifische Anwendungen

Die wichtigsten Schaltgerätekombinationstypen sind:

• die Niederspannungs-Hauptverteilung (NSHV, siehe Abb. E47a)
• Energieverteiler zum Schalten von Motoren (siehe Abb. E47b)
• Unterverteilungen (siehe Abb. E48)
• Endverteilungen (siehe Abb. E49)

Schaltgerätekombinationen für spezielle Anwendungen (z.B. Heizungen, Aufzüge, industrielle Prozesse) können wie folgt platziert werden:

• neben der NSHV oder
• in der Nähe der jeweiligen Anwendung

Unter- und Endverteilungen sind im Allgemeinen über den gesamten Standort verteilt.

Es wird unterschieden zwischen:

• herkömmlichen Schaltgerätekombinationen, in denen die Schaltgeräte, Sicherungen usw. auf einem Träger/Montageplatte auf der Ge-häuserückseite befestigt sind,
• Funktionalen Schaltgerätekombinationen für spezielle Anwendungen, die auf einem modularen und genormten Aufbau basieren.

Zwei Techniken von Schaltgerätekombinationen

Herkömmliche Schaltgerätekombinationen

Die Schaltgeräte, Sicherungen usw. befinden sich normalerweise auf einem Träger/Montageplatte auf der Gehäuserückseite. Die Anzeige-und Steuergeräte (Mess-geräte, Lampen, Drucktaster usw.) sind an der Vorderseite der Schaltgerätekombi-nation angebracht.

Die Anordnung der Komponenten innerhalb des Gehäuses muss sehr sorgfältig ge-prüft werden, wobei die Abmessungen jedes Teils, die durchzuführenden Anschlüs-se und die für einen sicheren und störungsfreien Betrieb notwendigen Abstände zu berücksichtigen sind.

Funktionale Schaltgerätekombinationen

Im Allgemeinen sind diese Schaltgerätekombinationen für spezielle Anwendungen bestimmt. Sie bestehen aus Funktionsmodulen, die jeweils die Schaltgeräte zu-sammen mit dem Standardzubehör für Montage und Anschlüsse enthalten, so dass ein hoher Grad an Betriebssicherheit und ein Freiraum für Änderungen in letzter Minute oder in der Zukunft sichergestellt ist.

• Viele Vorteile

  Funktionale Schaltgerätekombinationen werden auf allen Ebenen elektrischer NS-Verteiler verwendet, vom NS-Hauptverteiler bis zum Installationskleinverteiler. Ihre zahlreichen Vorteile sind:

  • Systemmodularität, die die Integration zahlreicher Funktionen in eine einzige Schaltanlage ermöglicht, z.B. Schutz, Steuerung, technische Verwaltung und Überwachung von elektrischen Anlagen. Der modulare Aufbau erleichtert ebenso Wartung, Betrieb und Erweiterungen der Schaltanlage.
  • Schneller Aufbau der Schaltanlage durch einfaches Hinzufügen von Funktions-modulen.
  • Schnellere Montage von vorgefertigten Komponenten.
  • Schließlich werden diese Schaltgerätekombinationen Prüfungen unterzogen, die eine hohe Betriebssicherheit gewährleisten.

    Die neuen Baureihen Funktionaler Schaltgerätekombinationen Prisma G und P der Firma Schneider Electric sind für Anwendungen bis 4000 A geeignet und bieten folgende Vorteile:

  • einen flexiblen und einfachen Aufbau von Schaltgerätekombinationen
  • die Konformität einer Schaltanlage mit IEC 61439 ff (VDE 0660-600 ff) und damit die Gewährleistung eines sicheren Betriebs
  • Zeiteinsparungen in allen Phasen, von der Planung bis zum Einbau, sowie Modifi-kationen oder Erweiterungen
  • einfache Anpassung z.B. an die speziellen Arbeitsmethoden und Gewohnheiten in verschiedenen Ländern.

    Die Abbildungen E47a, E48 und E49 zeigen Beispiele für Funktionale Schaltgeräte-kombinationen für verschiedene Bemessungsleistungen und Abbildung E47b zeigt eine hochverfügbare Funktionale Schaltanlage für die Industrie.

• Die wichtigsten Typen von Funktionseinheiten (IEC 61439-1/-2 (VDE 0660-600-1/-2))In Funktionalen Schaltgerätekombinationen werden drei grundlegende Techniken verwendet.
  • Funktionseinheiten in Einsatztechnik (siehe Abb. E50)

    „Baugruppen, bestehend aus Betriebsmitteln, die auf einer gemeinsamen Trag-konstruktion für festen Einbau zusammengebaut und verdrahtet sind.“ (Abs. 3.2.1)

    Diese Einheiten können unter Spannung nicht von der Versorgung getrennt werden, so dass jeder Eingriff für Wartungs-, Änderungsmaßnahmen usw. das Ausschalten der gesamten Schaltanlage erfordert. Geräte in Steckeinsatz- oder Einschubtechnik können jedoch zur Minimierung von Ausschaltzeiten und zur Verbesserung der Ver-fügbarkeit der restlichen Anlage eingesetzt werden.

  • herausnehmbares Teil (siehe Abb. E51)

    „Baugruppe, bestehend aus Betriebsmitteln, die auf einer gemeinsamen Tragkonstruktion zusammengebaut und verdrahtet sind, die als Ganzes von der Schaltgerätekombination entfernt und ausgetauscht werden darf, auch wenn der Stromkreis, an den sie angeschlossen ist, unter Spannung steht.“ (Abs. 3.2.2)

    Jede Funktionseinheit ist auf einer abnehmbaren Montageplatte befestigt und mit vorgeschalteten Trenneinrichtungen (sammelschienenseitig) und mit nachgeschal-teten Trenneinrichtungen (abgangsstromkreisseitig) ausgestattet. Die komplette Einheit kann daher für Instandhaltungsmaßnahmen entfernt werden, ohne dass die gesamte Schaltgerätekombination freigeschaltet werden muss.

  • Einschubtechnik (siehe Abb. E52)

    „Herausnehmbares Teil, das von der Betriebsstellung zur Trennstellung oder, falls vorhanden, zu einer Prüfstellung gebracht werden kann, während es mechanisch mit der Energie-Schaltgerätekombination verbunden bleibt.“ (Abs. 3.2.101)

Die Schaltgeräte und das entsprechende Zubehör für eine komplette Funktion sind auf einer horizontal herausnehmbaren Einschubkassette befestigt. Die Funktion ist im Allgemeinen sehr umfangreich und betrifft häufig Motorsteuerungen.

Eine Trennung ist sowohl auf der vor- als auch auf der nachgeschalteten Seite mög-lich und zwar durch die vollständige Entnahme der Einschubkassette. Somit ist ein schnelles Austauschen einer fehlerhaften Einheit möglich, ohne dass die restliche Energie-Schaltgerätekombination ausgeschaltet werden muss.

Normen

Die Konformität mit der NS-Richtlinie und den gültigen Normen ist unerlässlich, um eine ange-messene Betriebssicherheit zu gewährleisten.

Verschiedene Normen

Die Norm 61439-1/-2 (VDE 0660-600-1/-2) legt drei Faktoren fest, die die Betriebssicherheit beträchtlich erhöhen:

• klare Definition von Funktionseinheiten
• Formen der Trennung von nebeneinander-liegenden Funktionseinheiten gemäß den Benutzeranforderungen
• klar definierte Stück- und Typprüfungen.

Niederspannungs-Schaltgerätekombinationen müssen speziellen Normen entsprechen (entsprechend der Anwendung oder den Umgebungsbedingungen). Die internationale Bezugsnorm ist die IEC 61439, in Deutschland als (VDE 0660-600-ff) veröffentlicht. „Niederspannungs-Schaltgerätekombinationen“

• Kategorien von Niederspannungs-Schaltgerätekombinationen nach 61439-1/-2 (VDE 0660-600-1/-2)

  Nach der Normenreihe 61439 ff (VDE 0660-600 ff) können Normenkonformität und Bauartnachweis wie folgt erbracht werden:

  • Nachweis durch Prüfung

    „Prüfung an einem Muster einer Schaltgerätekombination oder an Teilen von Schaltgerätekombinationen, um zu zeigen, dass die Bauart die Anforderungen der zutreffenden Schaltgerätekombinationsnorm erfüllt.“ (3.9.1.1)

  • Nachweis durch Vergleich

    „Struktureller Vergleich der geplanten Konstruktion einer Schaltgerätekombination oder von Teilen einer Schaltgerätekombination mit einer Referenzkonstruktion, nachgewiesen durch Prüfung.“ (3.9.1.2)

  • Nachweis durch Begutachtung

    „Bauartnachweis festgelegter Konstruktionsregeln oder Berechnungen an einem Muster einer Schaltgerätekombination oder an Teilen von Schaltgerätekombinationen, um zu zeigen, dass die Bauart die Anforderungen der zutreffenden Schaltgerätekombinationsnorm erfüllt.“ (3.9.1.3)

• Funktionseinheiten

  Die gleiche Norm definiert eine Funktionseinheit als:

  • „Teil einer Schaltgerätekombination, der alle elektrischen und mechanischen Bauteile einschließlich Schaltgeräte umfasst, die zur Erfüllung der gleichen Funktion beitragen.

    Anmerkung: Leiter, die mit einer Funktionseinheit verbunden sind, die sich aber außerhalb des Abteils oder des durch das Gehäuse geschützten Raums befinden (z.B. Leitungen von Hilfsstromkreisen, angeschlossen an einem gemeinsamen Abteil), werden nicht als Teil der Funktionseinheit betrachtet.“ (3.1.8)

  • Eine Schaltgerätekombination beinhaltet Eingangs-Funktionseinheiten und Funk-tionseinheiten für Abgangsstromkreise, je nach Betriebsanforderungen der Anlage. Desweiteren werden verschiedene Techniken für Schaltgerätekombinationen verwendet: Funktionseinheiten in Einsatztechnik, herausnehmbar (Stecktechnik) oder in Einschubtechnik.
• Innere Unterteilung von Schaltgerätekombinationen (siehe Abb. E53a und E53b auf der nächsten Seite)

  Die Trennung von Funktionseinheiten innerhalb der gleichen Kombination erfolgt in verschiedenen Formen, die für unterschiedliche Betriebsbedingungen vorgegeben sind.

  Die verschiedenen Formen werden durch die Ziffern 1 bis 4 und den Buchstaben „a” oder „b” gekennzeichnet. Die Ziffern (1 bis 4) sind kumulativ, d.h. eine Form mit einer höheren Ziffer beinhaltet die Formmerkmale mit niedrigeren Ziffern.

  Nach IEC 61439-2 (VDE 0660-600-2) unterscheidet man zwischen:

  • Form 1: Keine innere Unterteilung
  • Form 2: Unterteilung zwischen Sammelschienen und allen Funktionseinheiten
  • Form 3: Unterteilung zwischen Sammelschienen und allen Funktionseinheiten, Unterteilung zwischen allen Funktionseinheiten untereinander, Unterteilung der Anschlüsse für von außen herangeführte Leiter sowie dieser Leiter von den Funktionseinheiten, aber nicht von den Anschlüssen anderer

    Funktionseinheiten

  • Form 4: Unterteilung zwischen Sammelschienen und allen Funktionseinheiten,

Unterteilung aller Funktionseinheiten untereinander,

Unterteilung der zu einer Funktionseinheit gehörenden Anschlüsse für von außen herangeführte Leiter, von denen aller anderen Funktionseinheiten und den Sammelschienen,

Unterteilung der von außen herangeführten Leiter von den Sammelschienen,

Unterteilung der zu einer Funktionseinheit gehörenden und von außen herangeführten Leiter von anderen Funktionseinheiten und ihren Anschlüssen.

Die Entscheidung über die zu verwendende Form ist zwischen dem Hersteller und dem Anwender abzustimmen.

Die Funktionalen Schaltgerätekombinationen der Baureihe Prima P bieten Lösungen für die Formen 1, 2b, 3b, 4a, 4b.

• Bauartnachweis und Stücknachweis

Sie gewährleisten die Normenkonformität jeder Schaltgerätekombination. Durch Vorhan-densein von Dokumentationen für die funktionalen Schaltanlagen, auf Basis durchgeführ-ter Prüfungen bei unabhängigen Prüfinstituten erstellt wurden, erhält der Benutzer die Sicherheit, eine Anlage zu bekommen, die seinem Sicherheitsbedürfnis entspricht.

Hauptmerkmal	Weitere Merkmale	Form
Keine innere Unterteilung		Form 1
Innere Unterteilung zwischen Sammelschienen und Funktions- einheiten	Anschlüsse für von außen herangeführte Leiter nicht von den Sammelschienen unterteilt	Form 2a
	Anschlüsse für von außen herangeführte Leiter von den Sammelschienen unterteilt	Form 2a
Innere Unterteilung zwischen Sammelschienen und allen Funk- tionseinheiten und Funktionseinheiten untereinander. Unterteilung zwischen den Anschlüssen für von außen herangeführte Leiter von den Funktionseinheiten, aber nicht zwischen den Anschlüssen der Funktionseinheiten.	Anschlüsse für von außen herangeführte Leiter nicht von den Sammelschienen unterteilt	Form 3b
	Anschlüsse für von außen herangeführte Leiter von den Sammelschienen unterteilt	Form 3b
Innere Unterteilung zwischen Sammelschienen und allen Funktionseinheiten und zwischen allen Funktionseinheiten untereinander. Innere Unterteilung zwischen den Anschlüssen für von außen herangeführte Leiter, die einer Funktionseinheit zuge- ordnet sind, und den Anschlüssen aller anderen Funktionsein- heiten sowie den Sammelschienen.	Anschlüsse für von außen herangeführte Leiter in dem- selben Fach wie die angeschlossene Funktionseinheit	Form 4b
	Anschlüsse für von außen herangeführte Leiter, nicht in demselben Fach wie die angeschlossene Funktions einheit.	Form 4b

Abb. E53b: Formen der inneren Unterteilung

Der vollständige Zugriff auf elektrische Daten und intelligente Niederspannungs-Schaltgeräte-kombinationen sind jetzt Realität.

Fernüberwachung und -steuerung der elektrischen Anlage

Fernüberwachung und -steuerung sind nicht länger auf große Anlagen beschränkt. Diese Funktionen werden immer häufiger angewendet und ermöglichen beträcht-liche Kosteneinsparungen. Die wichtigsten Vorteile sind:

• Erfassung von elektrischen Verbrauchsdaten und Zuordnung auf Kostenstellen.
• Reduzierung der Kosten zur Wartung und Aufrechterhaltung eines ungestörten Betriebsablaufs der Niederspannungs-Schaltgerätekombination.
• Bessere Investitionsnutzung, besonders hinsichtlich der Optimierung der Lebens-dauer der Niederspannungs-Schaltgerätekombination.
• Bessere Energienutzung (in einem Gebäude oder in industriellen Prozessen) auf-grund einer verbesserten Energieverfügbarkeit und/oder -qualität.

Die obigen Möglichkeiten sind umso mehr eine Option angesichts der Liberalisierung des elektrischen Energiemarktes.

Modbus wird immer häufiger als offener Standard eingesetzt für die Kommunikation innerhalb der Schaltgerätekombination und zwischen der Schaltgerätekombination und den Energieüberwachungs- und -steuerungsgeräten des Kunden. Modbus ist in zwei Ausführungen erhältlich (Twisted Pair (RS 485), Ethernet-TCP/IP (IEEE 802.3)).

Die Seite www.modbus.org enthält alle Busspezifikationen und aktualisiert ständig die Liste mit Produkten und Firmen, die den offenen Industriestandard verwenden. Die Verwendung von Webtechnologien hat stark zum verstärkten Einsatz dieses Standards beigetragen, da die Zugriffskosten dieser Funktionen durch die Verwen-dung einer heutzutage universellen Schnittstelle drastisch abgenommen haben und durch eine Offenheit und Erweiterbarkeit, die es vor ein paar Jahren einfach noch nicht gab.