Niederspannungsschaltanlage für Braunkohlekraftwerk

In einem aktuellen Projekt wurde A+H mit der Errichtung einer Niederspannungsschaltanlage für ein Braunkohlekraftwerk beauftragt (Bild 1). Die Anlage dient zur Entaschung und Entschlackung innerhalb des Kraftwerks und ist verfahrenstechnisch in zwei identische Prozesslinien aufgeteilt. Die Niederspannungsschaltanlage besteht entsprechend auch aus zwei Teilen, in denen die Energieversorgung und die Steuerungstechnik für die beiden Prozesslinien untergebracht sind. Neben den Leistungsschaltfeldern ist jeweils noch ein separates Steuerschaltfeld für die SPS-Technik vorhanden. Die Verbraucher der Prozesslinien bestehen überwiegend aus Antrieben und Pumpen für die Fördereinrichtungen für Asche und Schlacke sowie einige Klappen. Ein dritter Teil der Schaltanlage versorgt weitere Komponenten, die die beiden Prozesslinien mit Arbeitsmedien wie Wasser und Druckluft versorgen. Auch dieser Teil der Schaltanlage besteht aus Leistungsschaltfeldern und einem Steuerschaltfeld für die SPS.
Alle drei Teile der Schaltanlage, die insgesamt 30 m Schaltschrank ­beanspruchen, werden über eine zentrale Einspeisung mit Energie versorgt. Für die Schaltschranktechnik in diesem Projekt vertraut man bei A+H auf das TS-8-Schaltschranksystem von Rittal. Konkret kommen hier Schaltschränke mit einer Höhe von 2 000 mm und einer Tiefe von 600 mm zum Einsatz. Die Einspeisung ist redundant ausgeführt, um einen Anlagenstillstand zu vermeiden. Die Anlage hat dazu zwei separate Einspeisungen, die von unterschiedlichen Transformatoren versorgt werden. Beide Einspeisungen können über einen Kuppelschalter miteinander verbunden werden. Sollte ein Transformator einmal ausfallen oder wegen Wartungsarbeiten abgeschaltet werden müssen, so kann die entsprechende Einspeisung abgetrennt und der Kuppelschalter geschlossen werden. Die Anlage, die dann komplett über den verbleibenden Transformator versorgt wird, kann dadurch ohne Unterbrechung weiter arbeiten.

Insgesamt sind in der Niederspannungshauptverteilung drei Leistungsschalter – je ein Leistungsschalter pro Einspeisung plus ein Kuppelschalter – anzusteuern. Die motorisch angetriebenen Schalter von Siemens werden über eine separate SPS vom Typ S7-1200 überwacht, die je nach Bedarf die drei Schalter öffnet oder schließt. Das Programm der SPS sorgt gleichzeitig dafür, dass nicht alle drei Schalter gleichzeitig geschlossen sind. Neben der Steuerung ist eine zusätzliche mechanische Verriegelung vorhanden, die dies verhindert. Das Prinzip der Steuerung lautet „zwei aus drei“ – es müssen also entweder beide Einspeisehauptschalter geschlossen und der Kuppelschalter offen sein oder, wenn der Kuppelschalter geschlossen ist, muss einer der beiden Einspeisehauptschalter offen sein. Im ersten Fall werden beide Anlagenteile separat von den beiden Transformatoren versorgt, während im zweiten Fall nur ein Transformator die elektrische Energie für die gesamte Anlage bereit­stellt.

Bemessungsstrom von 2 500 A

Für die Einspeisung und die Niederspannungshauptverteilung mit einem Bemessungsstrom von 2 500 A hat man sich für das „Ri4Power“-System entschieden. Diese Lösung basiert auf dem Schaltschranksystem TS 8. „Mit einer Einspeisung mit einem so hohen Bemessungsstrom hatten wir bis zu diesem Projekt noch keine Erfahrungen gemacht“, erzählt Mike Langenkamp, der in der CAD-Konstruktion als Projektleiter für das Projekt verantwortlich war. „Die Konstruktion der Kupferschienen für die redundante Einspeisung wäre sehr aufwendig gewesen, wenn wir die Planung komplett gemacht hätten“, sagt der CAD-Konstrukteur weiter. Die Sammelschienen aus Kupfer, durch die bis zu 2 500 A fließen, müssen einen entsprechend hohen Querschnitt aufweisen. Die Anschlüsse an den Transformator, an die Leistungsschalter und an das Sammelschienensystem erfordern daher große und oft komplex gebogene und verschraubte Kupferteile (Bild 2). „Wir waren sehr froh, dass Rittal uns bei der Planung der Niederspannungshauptverteilung unterstützt hat“, sagt M. Langenkamp.
Mit der Software „Power Engineering“ ließen sich die Felder der Niederspannungshauptverteilung weit­gehend automatisiert planen. Die Software ermittelt während der Planung, welche Artikel benötigt werden und stellt diese zu einer Stückliste zusammen. Auch sämtliche Zubehörartikel des „Ri4Power“-Systems sind in der Datenbank enthalten und können komfortabel ausgewählt werden. Innerhalb der Hauptverteilung kommt das Schienensystem Flat-PLS mit jeweils zwei Schienen der Maße 50 mm x 10 mm pro Phase zum Einsatz. In den Einspeisefeldern verwendet man anschlussfreundliche ­Maxi-PLS-Schienen, an denen die Leitungen vom Transformator angeschlossen werden (Bild 3). Die quadratischen Schienen mit einem Querschnitt von 45 mm x 45 mm und T-Nuten an allen vier Seiten haben den Vorteil, dass sich viele Leitungen einfach installieren lassen.