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Von Leonding nach Berlin

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Die Schrankreihe für die sichere Stromversorgung bei der Charité Berlin. oben: Die Störlichbogen-Löschanlage

Ein neues Konzept zum Schutz vor Störlichtbögen in Niederspannungsschaltanlagen bis 1600A erhält den Ritterschlag: das Prüfzertifikat des AIT, Austrian Institute of Technology.

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Klampfer Elektroanlagen ist einer der führenden Schaltanlagenbauer im österreichischen Raum. Viele der Schaltanlagenprojekte sind heute internationaler Herkunft und die Anfragen kommen vermehrt von großen Institutionen oder Unternehmen. So liefert Klampfer seit vielen Jahren die Niederspannungshauptverteilungen für große Handelsketten. Mit dieser Entwicklung verändern sich aber auch stetig die Anforderungen, speziell hinsichtlich der Einhaltung bestehender Normen und erhöhter Sicherheitsstandards.

Niederspannungshauptverteilung für die Charité Berlin

Ein Beispiel für die Bedeutung von Sicherheitsstandards ist das NSHV-Projekt für die über die Grenzen hinaus bekannte Universitätsklinik Charité Berlin. Kernthema dieses prestigeträchtigen Projektes war der Umbau des gesamten Bettenhochhauses und der Komplettneubau des OP-Bereiches.

Die Vorgaben des Kunden betrafen die Sicherheitsstandards für Schaltanlagen, die eine Schutzeinrichtung für Störlichtbögen forderten. Wenn man von Störlichtbogen spricht, dann meint man technisch unerwünscht auftretende Lichtbögen oder auch Fehlerlichtbögen, die zwischen elektrischen Anlagenteilen auftreten. In den Anforderungen der Charité Berlin ging es einerseits um den Schutz der Schaltanlagen, die durch Lichtbögen nicht außer Betrieb gesetzt werden können sollten. Denn die Folgen eines Stromausfalls für ein Krankenhaus wären fatal. Außerdem würden die enormen Kosten für eine Expressreparatur die Mehraufwendungen für das Schutzsystem bei weitem übertreffen. Zahlreiche Beispiele aus der Praxis belegen dies deutlich. Viel wesentlicher ist für den Betreiber der Charité letztendlich die Sicherheit, denn nicht selten enden derartige Unfälle tödlich.

Die Auswahl des Schutzkonzeptes

Klampfer hatte für die Erfüllung dieser Vorgaben zwischen zwei Optionen zu wählen.

Eine Möglichkeit war, ein fertiges Störlichtbogen-Schutzkonzept vom Markt zu übernehmen. Dies hätte zwar den Charme, sich Denk- und Projektierungsarbeit zu ersparen, allerdings auch den gravierenden Nachteil, für die vorgesehene Stromstärke (bis 1600 A) überdimensioniert zu sein und damit auch viel zu teuer. Ein damit verbundener Wechsel des Stromschienensystems hätte außerdem zusätzlichen Aufwand bedeutet.

Alternativ dazu hat sich eine Kooperation mit Rittal, dem langjährigen Technologiepartner für NSHV-Systeme, angeboten. Dadurch konnte Klampfer das bisher im Einsatz befindliche Schienensystem beibehalten und eine monetär effizientere Lösung erzielen.

Nach Freigabe durch den Betreiber der Universitätsklinik wurde der Weg für eine neue effiziente und für Klampfer einfach lösbare Produktion geebnet. Das Ergebnis ist eine sauber funktionierende, einfach zu realisierende und schnelle Technologie, welche durch eine AIT-Zertifizierung mittels Integrations- und Funktionstest gekrönt wurde.

Die richtige Partnerwahl ist entscheidend

Wie immer ist ein passender und kompetenter Partner die Basis für Erfolg. Rittal stellte für dieses Projekt zwei erfahrene Strom-Spezialisten mit den erforderlichen Kompetenzen zur Verfügung: Herrn Reinhard Fürlinger, Key Account-Manager, und Herrn Josef Vymlatil, Produktmanager. Die knappe Realisierungszeit von acht Wochen für die Lösungsentwicklung bis zum abgeschlossenen Engineering zeugen von flexiblen und engagierten Mitarbeitern sowohl bei Klampfer als auch bei Rittal.

Die Anlagenbasis sollte das Rittal Sammelschienensystem Maxi-PLS kombiniert mit dem Schaltschranksystem TS 8 sein, das für Stromstärken bis 5.500A eingesetzt wird. Durch das Rittal Baukastensystem konnten alle notwendigen Schrankkomponenten und Stromschienen einfach und rasch konfiguriert werden. Gleichzeitig konnte durch die schon von Rittal beigestellten Bauartennachweise und entsprechende Dokumentationen die Norm EN 61439 perfekt und ohne Probleme eingehalten werden. Das ausgeklügelte System erlaubte beginnend beim Engineering, durch bereitgestellte Daten in 2D und 3D, bis hin zur Fertigung in der Werkstatt extrem niedrige Durchlaufzeiten. Gemeinsam mit der Fa. Dehn, Hersteller für Störlichtbogen-Schutzanlagen, wurde schließlich aufbauend auf dem Rittal System-Baukasten ein Schutzsystem entwickelt.

Ziele für die Entwicklung des neuen Schutzkonzeptes
Wie sahen für die Entwicklung die Ziele aus? Ziel Nr. 1: schnelles Runterfahren der Anlage bei Kurzschluss. Weil zwischen 5 und 12 ms die Explosionskraft am stärksten ist und gängige Leistungsschalter erst bei 25 ms oder später abschalten, musste eine Abschaltzeit von kleiner gleich 5 ms erzielt werden. Dem Störlichtbogen wird seine zerstörende Kraft genommen und ähnlich einem Blitzableiter die Energie abgeführt. Dies erreichte man mit dem Schutzkonzept von Dehn. Fehlauslöser wie Fotoblitze werden dabei ausgeschlossen.

Gründe für die Entstehung von Störlichtbögen
Die Gründe für die Entstehung von Störlichtbögen sind vielseitig. Hier eine beispielhafte Darstellung:

  • Nichteinhaltung der erforderlichen Schienenabstände der Sammelschienen Versteckte Mängel
  • Verschmutzung des Schrankinnenraumes
  • Zinn-Whisker-Bildung bei verzinnten Schienen
  • Spätere Umbauten
  • Materialermüdung oder –überalterung
  • Überspannungen im externen Stromnetz
  • Hochfrequente Teile in der Anlage sind besonders heikel

Mehraufwand gegenüber Schaltanlagen ohne Störlichtbogen-Schutz

Der Mehraufwand beträgt für ein Störlichtbogen-Schutzkonzept bei z. B. 5 Feldern insgesamt ca. 10.000,- bis 15.000,- EUR. Dies ist verglichen mit dem Gesamtwert der Anlage eher ein kleiner Kostenanteil, insofern man die möglichen Kosten im Schadensfall (Personenschäden, längerer Stromausfall, Reparaturkosten) bewertet. Ein gutes Investment in Sicherheit!

Umsetzung der Schaltanlage mit Störlichtbogen-Schutzkonzept

Das Gesamtprojekt umfasst mehrere GHV- und NSHV-Systeme, verteilt auf 120.000 m2 Fläche, 18 Monate Bauzeit mit etwa 200 Fachkräften und eine stattliche Auftragssumme im 8-stelligen Euro-Bereich. Die Planungsphase für die Schaltanlagen dauerte ca. 2 Monate und die Errichtung bis hin zur Inbetriebnahme der ersten Anlagen noch weitere 4 Monate. Diese konnten vorzeitig an den Betreiber übergeben werden, zumal Prozessanlagen der bestehenden Gebäude dadurch bereits „störlichtbogensicher“ versorgt werden konnten.

Prüfung des Störlichtbogen-Schutzkonzeptes

Nach der Entscheidung, eine eigene Prüfung für das Störlichtbogenlöschsystem durchzuführen, waren folgende Fragen zu klären:

1) Welche Vorgaben sind seitens des Betreibers der Charité zu erfüllen?

2) Welche Schutzziele sind zu erreichen?

3) Welche Funktionsprüfungen und Nachweise sind vonnöten?

Durch das Know-how der Kooperationspartner Klampfer/Dehn /Rittal stand schnell der Prüfungsumfang fest und wurde mit dem AIT (Austrian Institute of Technology) abgesprochen. Die Prüfungskosten durch das AIT i.d.H. von ca. 10TE wurden von den Kooperationspartnern getragen.

Noch in der Produktionsstätte bei Klampfer in Leonding wurde eine minutiös geplante Prüfungsvorbereitung der Testanlage (4 Felder) vorgenommen um einen AIT-Prüfungsdurchlauf innerhalb eines Tages zu ermöglichen.

Im Zuge der Prüfung wurde das Auslöseverhalten des Störlichtbogensystems von Dehn und der Installationsart von Klampfer in Bezug auf Personenschutz im Störlichtbogenfall getestet. Hierzu wurden Indikatoren zur Simulation der Hautoberfläche eines Menschen verwendet. Durch die Prüfung konnte ein über die Maßen rasches Löschen des Störlichtbogens binnen 3 ms nachgewiesen werden. Dadurch wird nicht nur der Personenschutz gewährleistet, sondern auch eine weitere Zerstörung der Schaltanlage verhindert und somit ein weiteres Betreiben nach dem Tausch der Kurzschließer innerhalb von 30 Minuten möglich. Die Anlagenverfügbarkeit wird dadurch erheblich erhöht. Ziel des Störlichtbogenlöschsystems ist es, rasch dem Lichtbogen die zerstörerische Energie, welche nach ca. 12 ms den maximalen Wert erreicht hat, durch Kurzschließen der Phasen zu entziehen. Da die Abschaltzeit von Leistungsschaltern im Störfall bei ca. 25 ms liegt, wäre die Anlage ohne dieses Störlichtbogensystem vor einer Zerstörung nicht ausreichend geschützt. Ein Ausfall der Anlage mit einhergehender mehrtägiger Reparatur wäre wahrscheinlich.

Die Prüfung bei AIT hat die Funktionalität des Störlichtbogensystems in der Konstellation Klampfer/Rittal/Dehn bestätigt und die Erwartungen sogar übertroffen. Fehlauslösungen, wie z. B. durch betriebsmäßiges Schalten von Leistungsschaltern, wurden nicht festgestellt. Nach 10 Stunden im Prüffeld, vielen geprüften Schaltvorgängen und einer perfekten Begleitung seitens AIT durch Herrn DI Christoph Schiener konnte der Tag erfolgreich abgeschlossen werden.

Informationen zum Störlichtbogenschutz

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Worauf muss man am Deutschen Schaltanlagenmarkt achten
Entscheidend ist es, die Normen einzuhalten.

Worauf kommt es technisch an?
Man benötigt kompetente Systempartner. Die Konstellation Klampfer/Rittal/Dehn hat sich sehr bewährt. Rittal ist dabei ein herstelleroffenes Baukastensystem.

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Word-Rap: Erwin Roither, MBA, antwortet

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1. Wie sehen Sie generell die wirtschaftliche Entwicklung in den kommenden Monaten?
Schwierig, sogar außerordentlich schwierig, aber lösbar.

2. Was sind die Schlüsselfaktoren für Ihren Erfolg?
Qualität, Termintreue, Offenheit für Neues, Flexibilität

3. Was macht Ihnen Spaß an Ihrer Arbeit?
Das Unternehmen und das Team, welches derartige Entwicklungen zulässt und sich selbst beinahe unendlich entwickeln kann.

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Firmenporträt Fa. Klampfer

Das Unternehmen Klampfer Elektroanlagen wurde im Jahr 1985 von Gerhard Klampfer als kleines Einzelunternehmen in Leonding in der Nähe des jetzigen Stammsitzes gegründet. Jahr für Jahr konnte sich das Unternehmen sowohl in der Höhe des Umsatzes als auch in der Anzahl der Mitarbeiter steigern. Es befindet sich bis heute in einem kontinuierlichen Wachstums- und Weiterentwicklungsprozess.

Von seinem Stammsitz in Leonding aus ist Klampfer beinahe auf der ganzen Welt tätig. In Leonding erfolgt die Koordination der Niederlassungen sowie die Planung der Projekte. Man begleitet Kunden von der Beratung bis hin zur vollständigen Umsetzung auf der ganzen Welt zum Erfolg.