Neuheiten für die elektrotechnische Ausstattung von morgen

Im Fokus stand neben Umspannwerken auch die Fabrik der Zukunft. Eine der Neuentwicklungen versteckt sich jedoch unsichtbar in Schaltanlagen: ein Isoliergasgemsich, welches das klimaschädliche Gas SF6 ersetzen soll.

Seit Mitte der 1960er Jahre ist ABB Wegbereiter für gasisolierte Schaltanlagen. Aufgrund seiner physikalischen Eigenschaften zur dielektrischen Isolierung und Stromunterbrechung kommt hierbei Schwefelhexafluorid (SF6) zum Einsatz. Unter Druck stehendes SF6 sorgt für einen sicheren und zuverlässigen Betrieb von gasisolierten Schaltanlagen, da es eine wesentlich höhere Durchschlagsfestigkeit besitzt als andere Isolationsmedien.

Das ermöglicht den kompakteren Bau von Schaltanlagen und die Installation auch unter beengten Platzverhältnissen.
SF6 gilt jedoch als wirksamstes Treibhausgas und muss von Versorgungs- und Industriekunden über seinen gesamten Lebenszyklus sorgfältig gehandhabt werden. Das vorschriftsgemäße Management des Gases ist mit erheblichen Kosten verbunden, insbesondere bei der Außerbetriebnahme alter Schaltanlagen.

Bei ABB hat man sich daher Gedanken zum Umgang mit dem Gas gemacht und ein neuartiges Isoliergasgemisch entwickelt, das SF6 ersetzen soll.

Das Gemisch weist ähnliche Isolationseigenschaften auf wie das bisher genutzte Gas, ist aber aufgrund seines weit geringeren Treibhauspotenzials wesentlich umweltschonender. Gegenüber dem Vorgängermodell mit der gleichen Nennleistung kann die gasisolierte Schaltanlage (GIS) mit dem neuen Gasgemisch die Emission von Kohlendioxidäquivalenten über den Lebenszyklus der Ausrüstung bis zu 50 Prozent reduzieren.

„Das ist ein gewaltiger Fortschritt, der in den kommenden Jahren den Weg zu ökoeffizienteren Schaltanlagen ebnen kann“, sagt Bernhard Jucker, Leiter der Division Energietechnikprodukte.

Erster Einsatz im Feld

Smissline: Das berührungsgeschütze Stecksockelsystem TP für die Energieverteilung in der Fabrik der Zukunft. Bild: ABB

In einem Energieversorgungssystem werden Schaltanlagen eingesetzt, um elektrische Anlagen zu steuern, zu schützen und zu isolieren und so die Zuverlässigkeit der Stromversorgung zu erhöhen. Bei der GIS-Technologie werden Komponenten wie Kontakte und Leiter mit Isoliergas geschützt. Kompaktheit, Zuverlässigkeit und Robustheit machen sie zur bevorzugten Lösung in Städten und an anderen Orten, wo der Platz beschränkt ist oder die Umgebungsbedingungen rau sind.

Die neue Technologie kommt in einem Umspannwerk in Zürich-Oerlikon als Pilotinstallation für den Energieversorger EWZ erstmalig zum Einsatz. Die Inbetriebnahme ist für das dritte Quartal 2015 vorgesehen. Neben der 170-Kilovolt-GIS installiert ABB auch eine Mittelspannungsschaltanlage mit dem neuen Gasgemisch.

Insgesamt hält das Unternehmen ein umfassendes Produktportfolio für Spannungsebenen von 72,5 bis 1200 Kilovolt bereit und kann weltweit eine installierte Basis von über 23.000 Feldern vorweisen.

Weitere Neuheit von der Hannover Messe 2015

Der neue Motorschutzschalter MS165 kann mit dem gleichem Zubehör ausgestattet werden wie der MS132. Bild: ABB

Motorschutzschalter MS165 von ABB

Der neue Motorschutzschalter MS165 mit thermischem und elektromagnetischem Schutz erweitert die Baureihe für den Motorschutz bis 30 Kilowatt (400 Volt). „Mit diesem Gerät komplettieren wir unsere Motorschutzschalter-Familie von zehn bis 65 Ampere. Der MS165 ist mit gleichem Zubehör und gleichen Funktionalitäten wie beispielsweise unser bewährter Motorschutzschalter MS132 ausgestattet”, erläutert Stefan Rößler, Leiter des Product Managements Control and Protection, wesentliche Merkmale des Gerätes. „Das gemeinsame Zubehör über die Geräte der Produktfamilie hinweg kann unseren Kunden ermöglichen, Lagerbestände zu reduzieren und Logistikprozesse zu optimieren.”

Das temperaturkompensierte Gerät hat eine Drehgriffbedienung mit eindeutiger Schaltstellungsanzeige I/TRIP/0. Mithilfe eines Vorhängeschlosses kann der Drehgriff in der Position 0 verriegelt werden. Darüber hinaus verfügt der MS165 über eine Kurzschlussanzeige.

Für den Anbau von Hilfs-, Signal- und Kurzschlussmeldekontakten sowie von Unterspannungs- und Arbeitsstromauslösern ist kein Werkzeug erforderlich. Drei-Phasen-Schienen für 125 Ampere erlauben die gemeinsame Einspeisung mehrerer Motorschutzschalter. Weiteres Zubehör für den Schaltschrankeinbau und Klemmenabdeckungen runden das Angebot ab.

Der Aufbau von Starterkombinationen

Direktadapter ermöglichen die unmittelbare Verbindung zwischen dem MS165 und den passenden AF Schützen – zum schnellen und einfachen Aufbau von kompakten Starterkombinationen.

Geringe Baubreite

Mit der geringen Modulbreite von 55 Millimetern ermöglicht das Gerät die Planung und Realisierung kompakter und effizienter Schaltschränke.

Ausführung für reinen Kurzschlussschutz

Neben dem MS165 gibt es auch die Variante MO165. Dieser Kurzschlussschutzschalter ohne thermische Auslösung, der ebenfalls bis 65 Ampere verfügbar ist, kommt bei Sonderanwendungen zum Einsatz, bei denen die thermische und die magnetische Auslösung bewusst voneinander getrennt sind.

In solchen Fällen übernimmt ein separates Gerät, zum Beispiel das elektronische Überlastrelais EF65 oder das universelle Motorsteuergerät UMC100, den thermischen Schutz.

Die Zukunft ist digital

In Umspannwerken hat das Unternehmen jedoch neben dem Potenzial zu mehr Ökoeffizienz auch Stellschrauben für mehr Ressourceneffizienz ermittelt: Digitale Schaltanlagen ermöglichen hier neue Konzepte, die platzsparender, zuverlässiger, kosteneffizienter und vernetzter sein werden.

Der Einsatz von neuartigen Kombigeräten, die mehrere Funktionen einer Schaltanlage in einem Gerät vereinen, kann den Platzbedarf eines Umspannwerks verringern. Ein Beispiel für ein solches Kombigerät zeigte das Schweizer Unternehmen mit einem Lasttrennschalter (Disconnecting Circuit Breaker, DCB) mit optischem Stromwandler (Fiber Optic Current Sensor, FOCS) auf der Hannover Messe 2015.

Aufbauend auf der internationalen Kommunikationsnorm für Schaltanlagen IEC61850 9-2 erschließen digitale Schaltanlagen das Potenzial dieser Technologie: Interoperabilität, vereinfachte Konfiguration, Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit, Echtzeitsteuerung, Smart-Grid-Fähigkeit und reduzierte Betriebskosten.
Durch den geringeren Bedarf an Kupferkabeln zur Signalübermittlung innerhalb einer Schaltanlage verringern sich Aufwand und Kosten beim Bau eines Umspannwerks. Außerdem verringert sich die Fehleranfälligkeit in diesem Teil der Anlage, da Kupferkabel seit jeher eine gewisse Fehleranfälligkeit aufweisen.

Ein optischer Wandler kann auch als freistehender Sensor betrieben werden. Diese Anwendung präsentierte ABB ebenfalls auf der Hannover Messe. Darüber hinaus wird durch den Ersatz von öl- oder gasisolierten Wandlern durch optische Wandler wie den FOCS die Umweltbilanz eines Umspannwerks verbessert.

Die Weiterentwicklung zur gesamthaften Steuerung und Überwachung einer Anlage mit Hilfe eines Tools zum Anlagenmanagement rundet das Konzept der digitalen Schaltanlage ab.

Energieverteilung in der Fabrik von morgen

Die erste gasisolierte Schaltanlage (GIS) mit ökoeffizientem Isoliergasgemisch zum Ersatz des klimaschädlichen Schwefelhexafluorid SF6. Bild: ABB

Auch die Smart Factory bedarf einer sicheren und intelligenten Energieverteilung, denn erst sie macht eine Maschinen- und Anlagensteuerung im Sinne des Internet of Things möglich. ABB bietet hierfür zum Beispiel das Stecksystem Smissline TP mit Sammelalarmfunktion. Eines seiner Vorteile ist die schnelle Verdrahtung sowie eine flexible Anordnung und der Wechsel der Geräte unter Spannung. Die Signal- beziehungsweise Hilfsschalter werden über die Signalschienen des Systems angeschlossen.

Der selektive Haupt-Sicherungsautomat S750 DR löst bei einem Kurzschluss im Endstromkreis im Fehlerfall nicht aus. Er hilft die Energie zu begrenzen und stellt eine kontinuierliche Spannungsversorgung der nicht fehlerbehafteten, parallelen Stromkreise sicher.
Mit dem Mehrkanal-Strommesssystem CMS können die Stromverläufe pro Abgang auf kleinem Raum analysiert werden. Überlastsituationen werden so erkannt, bevor sie entstehen.