Anzeige
Anzeige
Anzeige
Beitrag drucken

Differenzstrommessung

Höhere Verfügbarkeit durch permanentes Monitoring

Anlagenbetreiber sollten umgehend über Änderungen am Anlagenzustand informiert werden. Das ist für die Sicherheit und Wirtschaftlichkeit der Produktion wichtig. Fehler müssen schnell erkannt werden, um Ausfälle und Stillstandszeiten zu vermeiden. Hilfreich ist hier die Überwachung der Differenzströme.

Mit einem differenzstrombasierten Voralarm lassen sich Fehlerströme im Netz erkennen und beheben, bevor
es zur ungeplanten Abtrennung kommt. Durch den konsequenten Einsatz entsprechender Überwachungsmechanismen
können Betreiber teils merkliche Vorteile im Hinblick auf die Anlagenverfügbarkeit realisieren. Bild: Phoenix Contact

Der Stellenwert der Betriebssicherheit industrieller Anlagen wird auch durch die umfassende Normenlage bestätigt. Leitungsschutzschalter und Fehlerstrom-Schutzschalter werden dabei im Fehlerfall zur sicheren Abtrennung von Verbrauchern oder Stromkreisen eingesetzt. Zu beachten ist allerdings, dass direktes Abtrennen per Schutzschalter aufgrund eines zu hohen Ableitstroms auf dem Schutzleiter (PE) nicht immer erwünscht ist. Denn mit dem sicherheitsbedingten schnellstmöglichen Abtrennen der Verbraucher geht eine geringere Verfügbarkeit der Anlage einher − die wirtschaftlichen Auswirkungen eines unerwarteten Ausfalls können entsprechend hoch ausfallen. Dabei sind auch mögliche Folgeschäden und Ausfallzeiten zu berücksichtigen. Eine unmittelbare Vorwarnung für ein rechtzeitiges Eingreifen kann vor diesem Hintergrund dem Betreiber gute Dienste leisten.

Hochfrequente Differenzströme als Herausforderung

Planer, Errichter und Betreiber elektrischer Anlagen reduzieren störende elektrische Einflüsse − wie hohe Ableitströme, Oberschwingungen und elektromagnetische Felder − durch geeignete Konzepte bereits bei der Planung. Im Betrieb können hohe Ableitströme so auf ein Minimum reduziert werden. Fehlerströme durch Isolationsfehler können dadurch jedoch nicht ausgeschlossen werden. In Abhängigkeit von Verbrauchern und Stromversorgung können Fehlerströme verschiedenster Form und Frequenz auf treten: Durch den vermehrten Einsatz elektronischer Betriebsmittel, wie zum Beispiel Frequenzumrichter bei Motoren, kommt es im Fehlerfall zu hohen Ableitströmen im hoch frequenten Bereich. Außerdem werden frequenzgesteuerte Betriebsmittel eingesetzt − etwa Kühl-, Kran- oder Hebeanlagen, bei denen die Betriebsfrequenz im mittleren zweistelligen Kilohertz-Bereich liegt. Dieses Spektrum liegt weit über den geforderten detektierbaren Frequenzen von Schutz- und Überwachungsgeräten der Typen A und B.

Netzwerk-Monitoring: Agieren statt Reagieren

Um Fehlerströme in einer elektrischen Anlage zu erkennen, bevor es zu einer plötzlichen Abtrenn ung der Verbraucher kommt, können Differenzstromüberwachungsgeräte eingesetzt werden, die Fehlerströme detektieren und melden. Mit den Produktreihen RCM-A und RCM-B − die Abkürzung steht für durchgehende Fehlerstromüberwachung oder ‘Residual Current Monitoring’ − bietet Phoenix Contact Differenzstrom-Überwachungsgeräte nach DIN EN62020 an, die auf diese Anforderungen hin ausgelegt wurden.

Die Überwachungssysteme bestehen aus Stromwandler und Auswerteeinheit und dienen dazu, frühzeitig Fehlerströme in der Elektroinstallation geerdeter Systeme zu erkennen. Die Lösungen lassen sich sowohl in TN-S- als auch in TT-Netzen einsetzen. Um die Fehlerströme zu ermitteln, wird nicht mit einer tatsächlichen messtechnisch erfassten Messgröße gearbeitet, sondern mit einem Stromwert, der im Differenzstrom-Wandler erzeugt und im Differenzstrom-Überwachungsgerät ausgewertet wird. Voraussetzung für die Bildung des Differenzstroms ist allerdings, dass je nach Applikation entweder alle aktiven Leiter − also alle Außenleiter und Neutralleiter − oder der Erdungsleiter durch den zugehörigen Summenstrom wandler geführt wird. Die Ergebniswerte der Überwachung werden permanent signalisiert, und beim Erreichen fest gelegter Grenzwerte wird alarmiert. Mit diesem Informationsvorsprung kann der Betreiber den Fehler sowohl unmittelbar als auch im Rahmen von planmäßigen Wartungen lokalisieren und beheben. Einer unerwünschte Abschaltung der Anlage kann so frühzeitig entgegengesteuert werden, was wiederum der Verfügbarkeit der Anlage zugute kommt.

Für jede Applikation die passende Überwachung

Mit dem Auftreten verschiedener Fehlerströme stiegen auch die Anforderungen an die Schutzeinrichtungen. Dadurch wurde die Klassifizierung von Leitungsund Fehlerstromschutzschaltern in den Normen und Richtlinien angepasst. Differenzstromgeräte des Typs A erfassen gemäß IEC61008-1 vom April 2012 sinusförmige Wechselfehlerströme sowie pulsierende Gleichfehlerströme bei einer Frequenz von 50 oder 60Hz. Geräte des Typs B nach IEC62423 erfassen zusätzlich Wechselfehlerströme mit Frequenzen bis zu einem Kilohertz, überlagerte Gleich- und Wechselfehlerströme sowie glatte Gleichfehlerströme. Aufgrund der immer häufiger auftretenden hoch frequenten Fehlerströme wurde in der DIN VDE664-400 im Mai des Jahres 2012 eine Geräteklassifizierung als ‘Typ B+’ vorgenommen. Diese erfassen zusätzlich zu den Fehlerströmen, die ein Typ-B-Gerät erfasst, auch Wechselströme mit einer Frequenz von bis zu 20kHz. Daher gilt es, bei der Auswahl der DifferenzstromÜberwachungsgeräte auch die Art der möglichen Fehlerströme zu beachten. Treten lediglich Wechselfehlerströme und pulsierende Gleichfehlerströme mit einer Frequenz von 50 oder 60Hz auf, ist ein Differenzstrommonitor des Typs A ausreichend. Bei Gleichfehlerströmen und hochfrequenten Wechselströmen sollte hingegen ein Gerät des Typs B/B+ zur Überwachung eingesetzt werden.

ANZEIGE

Vorteile für die Betriebssicherheit

Gleichfehlerströme und hochfrequente Wechselfehlerströme erhöhen in industriellen Anlagen die Anforderungen an die Technik zur Sicherstellung der Betriebssicherheit und Verfügbarkeit der Anlage. Durch den Einsatz der passenden Differenzstromüberwachung lassen sich Fehlerströme frühzeitig erkennen, bevor eine Abschaltung der Anlage nötig wird. Ausfallzeiten und damit verbundene Kosten können somit merklich verringert werden.


Das könnte Sie auch interessieren:

Brauchen Firmen noch ein Manufacturing Execution System, wenn sie ihre Maschinen und Anlagen im Sinne eines Industrial Internet of Things vernetzt haben? Auf den zweiten Blick wird klar: Ja, denn um aus Daten Information zu machen, braucht es Spezial-Software. Veteranen könnte dieser Diskurs an die 90er Jahre erinnern, als Business Intelligence-Systeme ihren Siegeszug feierten.‣ weiterlesen

Beim Mittelstand-Digital Zentrum Klima.Neutral.Digital sollen Unternehmen Hilfestellung auf dem Weg zur Klimaneutralität erhalten. Unternehmen erhalten dort neben Informationen auch Unterstützung bei konkreten Projekten.‣ weiterlesen

Trotz der aktuellen Krisen rechnet das Institut für Arbeitsmarkt- und Berufsforschung in seiner Prognose nicht mit einem Einbruch am Arbeitsmarkt. Für die Industrie prognostizieren die Forscher jedoch stagnierende Zahlen.‣ weiterlesen

Eine gemeinsame Lösung für sicherheitsorientierte Unternehmen und Behörden ist das Ergebnis einer Zusammenarbeit zwischen Mendix und Stackit. Mendix Low-Code-Anwendungen können so auf der souveränen Stackit-Cloud betrieben werden.‣ weiterlesen

Effizienz und Cybersicherheit sind zwei wichtige Aspekte in der Softwareentwicklung. GitOps ist ein Ansatz, um beides zu verbessern. Zugleich wird die Handlungsfähigkeit von Entwicklungsteams gesteigert.‣ weiterlesen

Mit 84,3 Punkten ist der Ifo-Geschäftsklimaindex auf den tiefsten Stand seit Mai 2020 gefallen. Dabei betraf der Rückgang alle Wirtschaftsbereiche.‣ weiterlesen

Vom 18. bis zum 19 Oktober findet die In.Stand in Stuttgart statt. Fokusthemen der Fachmesse für Instandhaltung und Services sind in diesem Jahr Nachhaltigkeit und Sicherheit.‣ weiterlesen

Das DFKI und das Fraunhofer IML untersuchen in einem Forschungsprojekt, wie künstliche Intelligenz bei der Vergabe von Lehrstühlen und Institutsleitungen unterstützen kann. In der Folge soll ein Portal für Bewerber-Profile entstehen.‣ weiterlesen

Nachhaltigkeit wird oft von den Beteiligten eines Wertschöpfungsnetzwerkes erwartet - und sie kann sich als gewinn- und kostenrelevant darstellen. Um jene Unternehmen zu diesem Wandel zu befähigen, die über begrenzte Ressourcen verfügen, können diese Firmen Ökosysteme etwa mit Zulieferern, Vertragspartnern und Technik-Dienstleistern aufbauen, um kreative Lösungen zu erarbeiten.‣ weiterlesen

Motiviert von der Aussicht auf Effizienz im Produktionsprozess und damit verbundenen Kosten- sowie Wettbewerbsvorteilen, setzen immer mehr Unternehmen auf Technologien wie etwa Sensorik oder künstliche Intelligenz. Und oft fällt das Schlagwort ’Green Manufacturing’. Dabei schauen viele nur auf den unmittelbaren ökologischen und ökonomischen Nutzen. Was oft fehlt, ist die Berechnung der Gesamtbilanz dieser Digitalisierungsmaßnahmen und der Weitblick in Sachen Nachhaltigkeit.‣ weiterlesen

Auf dem Anwenderforum ’Einsatz mobiler Lösungen’ können sich Interessierte vom 8. bis zum 9. November über den Einsatz Technologien wie etwa KI und Augmented Reality in der Instandhaltung austauschen.‣ weiterlesen