Ausfallsicherheit von Wasserkraft-Steuerungen – drei wichtige Maßnahmen im Schaltschrank
Eine Wasserkraftanlage soll über viele Jahre zuverlässig arbeiten. Dafür ist nicht nur die SPS-Software entscheidend, sondern auch der elektrische Aufbau des Schaltschrankes. Bilgram Wasserkraft setzt auf drei Maßnahmen, die Fehler eingrenzen und empfindliche Steuerungskomponenten schützen.
Schaltschrank einer Wasserkraftanlage mit 16 elektronischen 24-V-Sicherungen, Trennverstärkern und Stützpunktklemmen
Selektive Absicherung der 24-V-Verbraucher
Ein Kurzschluss an einem einzelnen Verbraucher soll möglichst nicht die gesamte Steuerung lahmlegen. Deshalb werden die 24-V-Verbraucher auf getrennte elektronische Sicherungskanäle verteilt. Im abgebildeten Schaltschrank sind es 16 Stromkreise auf zwei Modulen mit jeweils acht Kanälen.
Getrennt abgesichert werden je nach Anlage beispielsweise SPS-Steuerung, Bedienpanel, Schalt- und Proportionalventile, analoge Signale im Schaltschrank, Hutschienengeräte und EVU-Baugruppe. Externe Baugruppen erhalten jeweils eigene Sicherungen – etwa Wehr 1, Wehr 2, Rechen 1, Rechen 2 oder Pegel- und VEGA-Stabsonden.
Vorteil: Bei richtig ausgelegter Selektivität wird im Fehlerfall möglichst nur der betroffene Stromkreis abgeschaltet; die übrigen Verbraucher bleiben versorgt.
Zwei Module mit jeweils acht elektronischen 24-V-Sicherungen für getrennte Stromkreise
Galvanische Trennung sämtlicher 4–20-mA-Sensorsignale
Alle analogen 4–20-mA-Sensorsignale werden bei Bilgram Wasserkraft über 4–20-mA-/4–20-mA-Trennverstärker zur SPS-Messkarte geführt. Das gilt ausdrücklich auch für Sensoren innerhalb des Turbinenhauses – nicht nur für externe Messstellen an Wehr, Wasserfassung oder Pegelsonden.
Ein Beispiel aus der Praxis zeigt den Nutzen: Durch Mäusebiss wurde eine analoge Sensorleitung beschädigt und kurzgeschlossen. Die galvanische Trennung hat die SPS-Messkarte vor dem Fehler geschützt.
Im abgebildeten Schaltschrank sind acht Trennverstärkermodule für 16 Messkanäle eingebaut. Sie entkoppeln die Signalstromkreise elektrisch und verringern die Übertragung von Störungen und unerwünschten Ausgleichsströmen. Bei gefährdeten externen Leitungen bleibt zusätzlich ein geeigneter Überspannungsschutz erforderlich.
Acht galvanisch trennende Module zur Entkopplung von 16 analogen Sensorsignalen
Zielverdrahtung statt Durchschleifen der 24-V- und 0-V-Leitungen
Sämtliche 24-V-Versorgungsdrähte werden direkt auf den jeweils vorgesehenen Sicherungs- beziehungsweise Verteilerklemmenblock geführt; alle 0-V-Rückleiter einzeln auf die entsprechenden 0-V-Stützpunktklemmen. Das gilt auch für angeschlossene Sensoren und externe Baugruppen.
Die Versorgung wird nicht von Bauteil zu Bauteil durchgeschleift.
Diese Zielverdrahtung kostet mehr Leitungen, Klemmen sowie Planungs- und Arbeitszeit. Wir nehmen diesen Aufwand bewusst in Kauf: Die getrennten Leitungswege reduzieren gegenseitige Beeinflussungen über gemeinsame Versorgungs- und Rückleiterabschnitte, erleichtern die Fehlersuche und haben sich in unserer langjährigen Praxis bewährt.
Stützpunktklemmen für die getrennte Zielverdrahtung von 0-V- und 24-V-Leitungen
Mehraufwand, der sich im Betrieb bewährt
Selektive 24-V-Absicherung, galvanische Trennung aller analogen Sensorsignale und konsequente Zielverdrahtung ergänzen sich. Sie tragen dazu bei, die Folgen einzelner elektrischer Fehler zu begrenzen und die Steuerung wartungsfreundlich aufzubauen.
Unser Grundsatz: Lieber bei der Planung und Schaltschrankfertigung mehr Aufwand investieren, als später unnötige Störungen und Stillstandszeiten riskieren.
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