Differenzstrom-Überwachung bis in den Endstromkreis

In modernen elektrischen Anlagen ist häufig eine weitreichende Überwachung durch verschiedenste Sensoren erforderlich, um sich anbahnende Isolationsverschlechterungen frühzeitig zu erkennen und damit sowohl die Sicherheit als auch die Hochverfügbarkeit zu gewährleisten.

Mittels Analyse der aufgezeichneten Daten von Differenzstromsensoren lassen sich beispielsweise Rückschlüsse auf schleichende Isolationsverschlechterungen ziehen. Diese ermöglichen dann gezielt vorbeugende Wartungen.

Gleichzeitig kann durch eine permanente Überwachung der Differenzströme einer elektrischen Anlage sichergestellt werden, dass kein Isolationsfehler in der Anlage vorliegt. Dadurch können die Prüffristen für die in der Unfallverhütungsvorschrift DGUV Vorschrift 3 geforderten, wiederkehrenden Isolationsmessungen angepasst werden.

Von der Hauptverteilung bis zu den Endstromkreisen

Zu beachten ist allerdings, dass eine ausschließlich in der Hauptverteilung erfolgende Differenzstrommessung für eine sinnvolle, sichere und von der DGUV anerkannte permanente Überwachung der gesamten Anlage nicht ausreichend ist. Stattdessen sollte ein feingranularer Einsatz von Sensoren bis in den Endstromkreis erfolgen.

Der durchgängige Einsatz von Differenzstromsensoren von der Hauptverteilung bis zum Endstromkreis ermöglicht eine rechtzeitige Erkennung von Schäden. Je weiter die Technik in Richtung der Endstromkreise installiert wird, desto genauer können tatsächliche Fehlerströme von Ableitströmen unterschieden werden, und desto besser können Fehler lokalisiert werden.

Das erweiterte Bender-Portfolio im Bereich der Differenzstrom-Überwachungsgeräte ist für einen anlagenweiten Einsatz konzipiert und bietet flexible Lösungen für jeden Einsatzort. So gibt es einerseits leistungsstarke Produkte mit einer hohen Strombelastbarkeit für den Einsatz in der Hauptverteilung, andererseits kompakte und kostengünstige Sensoren für die Überwachung der Endstromkreise. Die verschiedenen Geräte und Sensoren sind mit Kommunikationsschnittstellen ausgestattet. Sie lassen sich in der Anlage zu einem System verbinden, welches von einer zentralen Stelle aus überwacht wird.

Für einen solchen Einsatz in Endstromkreisen wurden im vergangenen Jahr die kompakte RCMB13x-Baureihe und die modulare RCMB300-Serie auf den Markt gebracht. Ergänzt wird das Portfolio aktuell um teilbare Sensoren zur allstromsensitiven Differenzstromüberwachung.

Teilbar für Retrofit-Applikationen

Besondere Herausforderungen werden an die Differenzstrom-Überwachung bei der Nachrüstung in bestehenden Anlagen gestellt. Zum einen ist für Sensoren und Auswertegeräte oft nur sehr wenig Platz vorhanden, zum anderen gestaltet sich die Installation der Sensoren alles andere als einfach. Um die Leitungen abklemmen zu können, muss die Anlage abgeschaltet werden. Mit den teilbaren Geräten der RCMB330-Serie bietet Bender ab sofort smarte einkanalige Lösungen, deren enormer Vorteil die einfache Installation in bestehenden Systemen ist: Wandler aufklappen, um die Leiter legen, wieder verschließen und die Schnittstelle verdrahten – fertig. Die Anlage muss dazu nicht abgeschaltet werden. Auch bei dem RCMB330 werden Auswertegerät und Messstromwandler in einem kompakten Gehäuse vereint, sodass mit dieser Baureihe ein Einsatz in Endstromkreisen ebenfalls möglich ist.

Wie auch bei den anderen Sensoren, kann mit der Standard-Modbus-Schnittstelle ebenfalls eine Anbindung an übergeordnete Systeme erfolgen. Umfangreiche Frequenzfilteroptionen für den weiten Frequenzbereich bis 100 kHz unterstützen die Analyse der Ableit- und Fehlerströme in der Anlage, wodurch bessere Rückschlüsse auf Fehlerquellen gezogen werden können.

Mehrkanalig für viele Abgänge

Soll eine größere Anzahl an Endstromkreis-Abgängen mit Differenzstrom-Systemen ausgestattet werden, bietet Bender mit dem RCMS150 eine sechskanalige Lösung, die ebenfalls Messstromwandler und Auswerteelektronik in einem Gehäuse vereint. Die technischen Eigenschaften sind dabei im Wesentlichen identisch zur RCMB13x-Serie, sodass auch beim RCMS150 die Leistungsfähigkeit speziell auf Endstromkreise bis 32 A abgestimmt ist.

Damit alle Bender-Sensoren für Endstromkreis-Applikationen zu einem Gesamtsystem verbunden werden können, wird auch das RCMS150 zukünftig mit einer Modbus RTU-Schnittstelle angeboten. Da sich bei der sechskanaligen Lösung die Sensoren für die einzelnen Kanäle mit der Elektronik in einem Gehäuse befinden, muss das Gerät nur einmal mit der Schnittstelle vernetzt werden. Über diese Verbindung können dann die aktuellen Werte aller sechs Kanäle abgerufen werden.

Flexibel und direkt im einzelnen Verbraucher einsetzbar

Für den industriellen Einsatz von Differenzstromtechnik im Endstromkreis kommen insbesondere die leistungsfähigen Geräte der RCMB300-Serie in Betracht. Aufgrund ihres modularen Aufbaus mit verschiedenen Wandler-Größen können diese Sensoren in den unterschiedlichsten Endstromkreis-Applikationen mit niedrigen bis hohen Lastströmen zum Einsatz kommen. Auch Applikationen mit besonderen Anforderungen an die Messgenauigkeit bzw. Unempfindlichkeit gegenüber externen Störeinflüssen können mit der Serie überwacht werden, da die Messstromwandler optional mit einem magnetischen Vollschirm erhältlich sind. Dieser Schirm sorgt in Anwendungen mit sehr hohen und impulsförmigen Lastströmen dafür, dass die Erfassung der Differenzströme nicht durch die schnellen Lastwechsel beeinflusst wird.

Neue Features wie z. B. eine allstromsensitive Differenzstrommessung bis 100 kHz, erweiterte Möglichkeiten zur Filterung und eine Modbus RTU-Schnittstelle zum Auslesen der Messwerte machen aus den Geräten smarte Sensoren. Diese lassen sich u. a. direkt in Maschinen integrieren, um deren Endstromkreise zu überwachen. Die Standard-Schnittstelle ermöglicht eine Anbindung an übergeordnete Systeme, wie beispielsweise eine SPS, mit denen eine permanente Überwachung realisiert wird.

Integration in Stromverteilungssysteme

Die RCMB13x-Serie bietet eine allstromsensitive Differenzstromüberwachung bei Nennlastströmen bis zu 32 A und reicht bei einem Innendurchmesser des Wandlers von 15 mm für die Durchführung von Leitungen mit 4 x 6 mm² Querschnitt vollkommen aus. Damit sind die Geräte speziell für Endstromkreise hervorragend geeignet. Sie vereinen Auswerteelektronik und Messstromwandler in einem Gehäuse und sind aufgrund der kompakten Bauweise auch dann einsetzbar, wenn nicht viel Platz zur Verfügung steht.

Eine Integration in Stromverteilungssysteme wie z. B. PDUs (Power Distribution Units) wird dadurch problemlos möglich. Die RCMB13x-Serie ist somit insbesondere für den serienmäßigen Einbau durch die jeweiligen Hersteller (OEMs) gedacht. Daher gibt es auch eine Variante mit Lötpins zur direkten Montage auf Platinen. Über die Modbus RTU-Schnittstelle lassen sich die Geräte einfach an ein übergeordnetes Drittsystem (z. B. Controller der PDU) anbinden. Dadurch werden aktuelle Messwerte und Zustände permanent bereitgestellt.

Fazit

Mit den verschiedensten Lösungen für den Endstromkreis bietet Bender im Vergleich zur klassischen Isolationsmessung neben der permanenten Überwachung die Möglichkeit, nicht nur die Leitungen, sondern auch die Verbraucher einer elektrischen Anlage einzeln zu überwachen. Denn insbesondere die Verbraucher sind häufig Quellen für Ableit- und Fehlerströme. Nur durch deren gezielte Überwachung können Isolationsfehler in kurzer Zeit gefunden und behoben werden.