RCMS-Gerät zur Differenzstrommessung in Endstromkreisen

Differenzstromüberwachung bis in den Endstromkreis

Sichere Lösungen für komplexe industrielle Anlagen, Rechenzentren und Gebäude

In modernen elektrischen Anlagen ist eine weitreichende Überwachung durch verschiedenste Sensoren erforderlich. Denn nur so kann sowohl die Sicherheit als auch die Hochverfügbarkeit gewährleistet werden.

Überall dort, wo heute eine ununterbrochene Stromversorgung sichergestellt werden muss, ob in industriellen Anlagen, in Rechenzentren oder Gebäudetechnik, gleichzeitig aber der Einsatz eines ungeerdeten Stromnetzes (IT-System) aus unterschiedlichen Gründen nicht möglich ist, hat sich die Überwachung mittels Differenzstromtechnik durchgesetzt. Diese Technologie erlaubt es, Fehlerströme in elektrischen Anlagen zu erkennen, lange bevor es zu kritischen Anlagenzuständen oder gar einer Abschaltung durch Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen kommt.

  • Fehlerströme entstehen zumeist nicht spontan, etwa durch das Durchbrennen von Bauteilen. Meist entstehen Fehlerströme über einen längeren Zeitraum. Dafür sind vor allem unterschiedliche Umweltfaktoren verantwortlich. Wärme, Kälte, Feuchtigkeit, mechanische Belastungen und Alterung können zu Isolationsverschlechterungen in Kabeln und Bauteilen führen und damit Fehlerströme verursachen. Die Fehlerströme steigen dabei oft nicht auf einen Schlag, sondern werden über einen längeren Zeitraum immer größer.

Differenzstromtechnik erlaubt es, Fehlerströme in elektrischen Anlagen zu erkennen, lange bevor es zu kritischen Anlagenzuständen oder gar einer Abschaltung durch Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen kommt.

Größe und Komplexität erfordern feingliedrige Überwachung

Moderne elektrische Anlagen werden immer größer und komplexer. Die Differenzstromüberwachung allein in der Hauptverteilung reicht daher zur Sicherstellung der Hochverfügbarkeit nicht aus. Die zu überwachenden Anlagen sind viel zu groß und die auftretenden Ströme viel zu hoch, als dass sich schleichende Veränderungen in Teilen der Anlage (z. B. durch einzelne fehlerhafte Verbraucher) nachweisen lassen. Anlagenbetreiber, die Differenzstrom-Messtechnik nur in der Hauptverteilung einsetzen, und glauben, ihre Anlage sei damit genug gegen mögliche Ausfälle gesichert, wiegen sich daher in falscher Sicherheit.

  • Beispielrechnung: In einer elektrischen Anlage mit insgesamt 1000 Abnehmern/Verbrauchern von durchschnittlich 150 Watt Leistung fließen bei einer Betriebsspannung von 230 V etwa 650 A über die Hauptverteilung. Bei diesem hohen Durchflussstrom sind Fehlerströme nur schwer zu erfassen. Die Fehlerquelle kann in der Regel nicht identifiziert werden.

Je größer und komplexer elektrische Anlagen sind, umso feingliedriger sollten sie überwacht werden. Denn nur so können Fehlerströme in großen Anlagen eindeutig erfasst, die Fehlerquellen schneller und leichter identifiziert und lokalisiert und damit ungeplante Ausfälle verhindert werden.

Um die Hochverfügbarkeit von Rechenzentren, Gebäudetechnik und großen industriellen Anlagen sicherzustellen, reicht eine Differenzstromüberwachung allein in der Hauptverteilung nicht aus.

Differenzstromüberwachung in allen Ebenen der Stromversorgung

Für die Überwachung in Unterverteilungen und Endstromkreisen sind die herkömmlichen Geräte meist nicht geeignet. Deren Messbereiche sind zu grob, um kleinere Fehlerströme zu erfassen. Daher hat Bender spezielle Sensoren und Auswertegeräte entwickelt, die für diesen Einsatzzweck geeignet sind, so dass nun eine Überwachung von elektrischen Anlagen von der Hauptverteilung bis in einzelne Endstromkreise möglich ist.

  • 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 leichter können Fehler lokalisiert werden.

Das 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.

Je weiter Differenzstromsensoren in Richtung der Endstromkreise installiert werden, desto genauer können tatsächliche Fehlerströme von Ableitströmen unterschieden werden, und desto leichter können Fehler lokalisiert werden.

Spezielle Technik für die Differenzstromüberwachung von Endstromkreisen

Für den Einsatz in Endstromkreisen wurden die kompakte RCMB13x-Baureihe und die modulare RCMB300-Serie auf den Markt gebracht. Ergänzt wird das Portfolio um das mehrkanalige Differenzstrom-Überwachungsgerät RCMS150 und die teilbaren Sensoren RCMB330 zur allstromsensitiven Differenzstromüberwachung.

Alle Geräte verfügen über umfangreiche Frequenzfilteroptionen für den weiten Frequenzbereich bis 100 kHz und unterstützen damit die Analyse der Ableit- und Fehlerströme in der Anlage, wodurch bessere Rückschlüsse auf Fehlerquellen gezogen werden können.

Außerdem sind alle hier beschriebenen Geräte für Endstromkreis-Applikationen mit einer Modbus RTU-Schnittstelle ausgestattet, so dass sie leicht in ein größeres Gesamtsystem (wie beispielsweise einer SPS) eingebunden werden können.

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 aus. Damit sind die Geräte speziell für Endstromkreise 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.

Die RCMB13x-Serie ist auch für den serienmäßigen Einbau in Stromverteilungssysteme wie z. B. PDUs (Power Distribution Units) geeignet. Hersteller (OEMS) können die Module problemlos in ihre Produkte integrieren. Dafür 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.

Flexibel und direkt im einzelnen Verbraucher einsetzbar

Für den industriellen Einsatz von Differenzstromtechnik im Endstromkreis kommen 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 diesen Geräten 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.

Mehrkanalig für viele Abgänge

Soll eine größere Anzahl an Endstromkreis-Abgängen mit Differenzstrom-Überwachungssystemen ausgestattet werden, kann mit dem RCMS150 eine sechskanalige Lösung eingesetzt werden. Wie die Geräte der RCMB13x-Serievereinen sie Messstromwandler und Auswerteelektronik in einem Gehäuse. Auch die technischen Eigenschaften sind im Wesentlichen identisch zu dieser Geräteserie, sodass auch beim RCMS150 die Leistungsfähigkeit speziell auf Endstromkreise bis 32 A abgestimmt ist.

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 steht eine smarte einkanalige Lösung zur Verfügung, deren 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. Beim RCMB330 werden Auswertegerät und Messstromwandler in einem kompakten Gehäuse vereint, sodass diese Baureihe auch zur Überwachung von Endstromkreisen eingesetzt werden kann.

Fazit

Mit den verschiedensten Lösungen für den Endstromkreis bietet Bender im Vergleich zur klassischen Differenzstromüberwachung die Möglichkeit, 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.

Produkte

Differenzstrom-Überwachung

RCMB13x
RCMB130-Serie

Allstromsensitives Differenzstrom-Überwachungsmodul zur Messung von Gleich- und Wechselströmen bis ±100 mA

LINETRAXX® RCMB300-Serie
LINETRAXX® RCMB300-Serie

Allstromsensitive Differenzstrom-Überwachungsmodule für Monitoring-Applikationen

LINETRAXX® RCMS150
LINETRAXX® RCMS150-Serie

Allstromsensitives Differenzstrom-Überwachungsgerät (Typ B) mit 6 integrierten Messstromwandlern

RCMB330
LINETRAXX® RCMB330

Allstromsensitives Differenzstrom-Überwachungsmodul mit integriertem teilbaren Messstromwandler

Differenzstrom-Überwachung

RCMB13x
RCMB130-Serie

Allstromsensitives Differenzstrom-Überwachungsmodul zur Messung von Gleich- und Wechselströmen bis ±100 mA

Details
LINETRAXX® RCMB300-Serie
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Details
LINETRAXX® RCMS150
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Allstromsensitives Differenzstrom-Überwachungsgerät (Typ B) mit 6 integrierten Messstromwandlern

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RCMB330
LINETRAXX® RCMB330

Allstromsensitives Differenzstrom-Überwachungsmodul mit integriertem teilbaren Messstromwandler

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