Warum das Schienenverteiler-System eine platzsparende Lösung ist, die jeden Cent wert ist

SIVACON 8PS Schienenverteiler-System LDM (March 2019).

Anonim

Schienenverteiler-System

Als Leitungsverteiler gehört auch das Schienenverteiler-System (BTS) zur Gruppe der Schaltanlagen, die in IEC 61439 (VDE 0660-600) dokumentiert sind. Neben den allgemeinen Anforderungen der IEC 61439-1 (VDE 0660-600-1) sind die geforderten Produkteigenschaften von Schienenverteilern insbesondere in IEC 61439-6 (VDE 0660-600-6) beschrieben.

Warum Schienenverteiler-System eine platzsparende Lösung ist, die jeden Cent wert ist (auf dem Foto: Busbars 3200A in Data Center, Italien; Kredit: graziadio.co.uk)

Die Nennspannung darf 1.000 V für Wechselspannung und 1.500 V für Gleichspannung nicht überschreiten !

Das Schienenverteiler-System kann nicht nur in Kombination mit den anderen Komponenten des Stromverteilungssystems betrieben werden, sondern kann auch mit der Erzeugung, Übertragung und Umwandlung von elektrischer Energie und mit der Steuerung von Stromverbrauchern verbunden werden.

Ausgenommen von IEC 61439-6 (VDE 0660-600-6) sind unter anderem elektrische Sammelschienensysteme für Leuchten (gemäß IEC 60570 und VDE 0711-300). Lichtsysteme können jedoch an Schienenverteiler angeschlossen werden und kommunikationsfähige Abgangskästen können zur Steuerung von Verbrauchern und zum Schalten von Leuchten eingesetzt werden.

Die Planung basiert auf der Netzeinspeisung (z. B. Bemessungs- und Kurzschlussströme der Einspeisetransformatoren) und den Anschlusswerten des Schienenverteilers und zusätzlich auf folgenden Daten:

  • Zulässiger Spannungsabfall
  • Erforderliche Schutzart
  • Stromversorgung Systemkonfiguration
  • Wägen der Versorgungskonzepte als Kabelsystem oder Schienenverteiler
  • Kurzschlussfestigkeit
  • Überlast- und Kurzschlussschutz

Abbildung 1 - Schienenverteiler für unterschiedliche Anforderungen und Lasten (klicken zum Erweitern des Schemas)

Aufbau

Abhängig von den Projektbedingungen und verschiedenen Herstellern können verschiedene Schienenverteiler-Systeme ausgewählt werden:

  1. Sandwich-Design für kompakte Abmessungen.
  2. Belüftetes Sammelschienendesign für ausgezeichnete Wärmeableitung.
    (Achtung: Bei Steigleitungen kann der Stack-Effekt eines geschlossenen Kastensystems Vorteile bringen)
  3. Vergossenes Schienenverteiler-System, wenn höchste Anforderungen an die Schutzart in kritischen Umgebungen gestellt werden.

Die verschiedenen Systeme können unterschiedliche Anzahlen von Leitern enthalten. Der Schutzleiter kann als separate Sammelschiene oder als Gehäuse ausgeführt sein. Der N-Leiter kann ein einzelner Leiter sein oder er kann dupliziert sein.

Leiter können in einem Gehäuse doppelt verlegt werden , um die EMV zu verbessern !

Leitermaterial

Aluminium und Kupfer sind mögliche Leitermaterialien. In den drei Jahren von 2010 bis 2012 stieg der Kupferpreis von rund 4.000 auf 6.000 Euro pro Tonne, der Preis für Aluminium von rund 1.300 auf 1.600 Euro pro Tonne1).

Wenn jedoch Aluminium als Leitermaterial verwendet werden soll, machen die ca. 60% größeren Leiterquerschnitte einen wesentlichen Unterschied, die aufgrund der im Vergleich zu Kupfer geringeren elektrischen Leitfähigkeit erforderlich sind. Auf der anderen Seite ist Aluminium etwa 35% leichter als Kupfer .

Wenn Aluminium verwendet wird, benötigen die notwendigen größeren Querschnitte mehr Platz .

Während dies bei HV-Stromleitungen unwesentlich ist, könnte es das Knock-out-Kriterium in einem dicht bestückten Schaltschrank oder bei der Verlegung von Schienenverteilern in Gebäuden sein. Kein Kriterium ist jedoch die Oxidationsfähigkeit von Aluminium, da die Aluminiumbusse der meisten Hersteller verzinnt sind, so dass kein Luft-Aluminium-Kontakt besteht und die berüchtigte Aluminiumströmung die Schraubenverbindungen nicht lösen kann.

Ein grober Anhaltspunkt für die Verwendung der beiden Materialien liefern die Schätzungen der materialspezifischen Beziehungen als Verhältnis:

  • Marktpreis für Rohmaterial Cu zu Al ist wie 3: 1
  • Das Gewicht von Cu zu Al ist wie 3: 1
  • Der volumenspezifische Widerstand (1 / elektrische Leitfähigkeit) beträgt 3: 5
  • Massenbezogener spezifischer Widerstand (1 / elektrische Leitfähigkeit) ist wie 2: 1
  • Die leistungsbezogenen Kosten pro Ampere (Sendeleistung) betragen 5: 1

Bild 2 - Typischer Einbau des Schienenverteilersystems (Bildnachweis: Siemens)

Kraftübertragung

Zur Energieübertragung werden Schienenverteiler ohne Abgangspunkte eingesetzt. Sie sind in Standardlängen und Sonderlängen erhältlich. Neben den Standardlängen kann der Kunde aus verschiedenen Längenbereichen auch eine bestimmte Länge wählen, um den individuellen konstruktiven Anforderungen gerecht zu werden.

Ab einem Bemessungsstrom von ca. 1600 A haben Stromschienen in den Material- und Einbaupreisen sowie bei den Kosten für zusätzliches Material wie Kabelendverschlüsse oder für Wanddurchführungen einen erheblichen Vorteil gegenüber Kabeln und Leitungen.

Diese Kosten und die Zeitvorteile bei der Installation steigen mit steigendem Nennstrom. Tabelle 1 fasst die wesentlichen Unterschiede zwischen Kabelinstallationen und Schienenverteilern zusammen.

Tabelle 1 - Vergleich der Eigenschaften von Schienenverteilersystemen und herkömmlicher Kabelinstallation

Variable Energieverteilung

Bei Schienenverteilern kann Strom nicht wie bei einer Kabelinstallation an einem festen Punkt abgegriffen werden. Die Anzapfpunkte können innerhalb des gesamten Stromverteilungssystems beliebig variiert und verändert werden. Um Strom zu gewinnen, müssen Sie lediglich eine Abgangskabine an der Entnahmestelle an das Sammelschienensystem anschließen.

Auf diese Weise wird ein variables Verteilungssystem für lineare und / oder flächendeckende, dezentrale Energieverteilung geschaffen.

Abgangspunkte befinden sich nur auf einer oder beiden Seiten der geraden Schienenverteiler. Für jedes Schienenverteiler-System steht eine Vielzahl von Abgangskästen zum Anschluss von Verbrauchern und Stromversorgung zur Verfügung.

Brandschutz

Folgendes muss beim Brandschutz berücksichtigt werden:

  1. Reduzierung der Brandlast
  2. Verhinderung der Ausbreitung von Feuer

Die gesamte Länge muss berücksichtigt werden, da die elektrische Führung durch das gesamte Gebäude verlaufen kann und zur Versorgung spezieller Installationen und Systeme dient, wie zum Beispiel:

  1. Aufzüge mit Evakuierungssystem
  2. Brandmeldeanlagen
  3. Notstromversorgungssysteme
  4. Lüftungssysteme für Sicherheitstreppen, Fahrschächte und Maschinenräume von Feuerwehraufzügen
  5. Systeme zur Erhöhung des Druckes der Wasserversorgung zur Brandbekämpfung
  6. Notfallbeleuchtung

"Um die Entstehung und Ausbreitung von Feuer und Rauch zu verhindern und Brände effektiv zu löschen und im Brandfall Menschen und Tiere zu retten" (Landesbauordnung in Deutschland), können sich weder Feuer noch Rauchgase ausbreiten ein Stockwerk oder Feuerabschnitt zum anderen.

Bei den Schienenverteiler-Systemen können die Brandwände zwischen den verschiedenen Brandbereichen im Gebäude entsprechend den Feuerwiderstandsklassen S60, S90 und S120 nach DIN 4102-9 je nach Bauart und Typ zusammen mit dem Schienenverteiler-System bestellt werden . Die Brandwände müssen mindestens die gleiche Feuerwiderstandsklasse wie die entsprechende Wand oder Decke haben.

Aus Gründen der Funktionsfähigkeit kann es erforderlich sein, ein zusätzliches Schutzgehäuse für die Hauptleitung im Raum vorzusehen. Je nach benötigter Funktionsausdauerklasse und dem geplanten Träger- / Trägersystem gibt es unterschiedliche Ausführungsvarianten.

Wegen der schlechteren Lüftung und Wärmeabfuhr durch das Schutzgehäuse müssen die von den Herstellern angegebenen Reduktionsfaktoren in späteren Planungsschritten berücksichtigt werden, um die maximal zulässigen Ströme zu ermitteln. Für eine erste Schätzung kann ein Reduktionsfaktor von 0, 5 angenommen werden.

Im Gegensatz zu preiswerten Kabeln und Leitungen enthält die im Schienenverteilersystem verwendete Isolierung keine Materialien, die im Brandfall korrosive oder giftige Gase erzeugen . Auch im Schienenverteilersystem kommt es zu keinem Materialbrand, so dass die Räume sauber bleiben und die Fluchtwege nicht behindert werden.

Tabelle 2 - Bemessungsnachweis für Schienenverteiler-System gem. mit IEC 61439-6 (VDE 0660-6)

Bei Niederspannungsschaltanlagen kann eine Bauartprüfung für Schienenverteiler durchgeführt werden. Die Entwurfsverifizierung wird abhängig von der untersuchten Eigenschaft durch Testen, Berechnen und Konstruktionsverifizierung durchgeführt (siehe Tabelle 2 oben).

Verglichen mit der herkömmlichen Kabelinstallation bietet das Schienenverteiler- System viele Vorteile in Bezug auf die Netzwerk- und Installationstechnologie, wie in Tabelle 1 oben dargestellt.

Verdrahtungen für einfache Stromverteilungssysteme

Zu Demonstrationszwecken zeigt Abbildung 3 Verdrahtungen für einfache Stromverteilungssysteme. Umbau und Nachrüstung eines Stromverteilungssystems bedeuten für Kabelinstallationen in der Regel einen deutlich höheren Zeit- und Kostenaufwand als bei Schienenverteilern.

Bild 3 - Funktionserhalt eines Schienenverteilersystems durch Abschottung

Abbildung 5 - Vergleich der Verdrahtungen für Kabelinstallation und Schienenverteilersystem (zum Vergrößern anklicken)

Platzsparende Lösung, einfach zu installieren

Je kleiner die Räume der elektrischen Ausrüstung und die vertikalen Steigleitungen sind, und je größer die Leistungsdichte der elektrischen Lasten und der zu übertragenden Leistung ist, desto wichtiger wird das Problem des Raums.

Kabel müssen aufgrund der Wärme, die sie in die Umgebung abgeben, mit Zwischenraum verlegt werden. Die Wärmeableitung ist in Schienenverteilersystemen integriert, so dass kein Abstand erforderlich ist.

Schienenverteiler-Systeme sparen zudem Platz, da sie die Richtung im rechten Winkel ändern können.

Referenz // Planung elektrischer Energieverteilung - Technische Grundlagen von Siemens

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