Dipl.-Ing. Dieter Hackl, Bereichsleiter Überwachung und IT-Systeme, Bender GmbH in Grünberg, zu DC-Industrie
1. Lastzonen, Subnetze und Hierarchien 2. Luft- und Kriechstrecken sind zu berücksichtigen 3. Definition industrieller DC-Netze 4. Was beim Netzaufbau zu beachten ist
Der zunehmende Anteil erneuerbarer Energien macht es erforderlich, sich über die Verfügbarkeit der Energieversorgung Gedanken zu machen. Das betrifft nicht nur die europäischen Netze, es betrifft vielmehr Unternehmensstandorte in Ländern, in denen instabile Netze generell für große Unsicherheit sorgen. Gleichstromnetze bieten hier die Möglichkeit, eine stabile Energieversorgung sicherzustellen. So können kostspielige Produktionsausfälle aufgrund mangelhafter Netzqualität minimiert werden. Als praktisches Beispiel gilt ein Textilunternehmen in Asien, das auf einer großen Zahl von Spindeln synthetische Garne produziert. Die Spindeln rotieren mit hoher Drehzahl, im Fehlerfall wird die Rotationsenergie dieser Anlagen genutzt, um die Versorgung wichtiger Verbraucher aufrecht zu erhalten. Das System basiert auf einem DC-Netz, in dem die Spindeln nicht abgeschaltet werden, sondern ihre Energie kontinuierlich in das DC-Netz zurückspeisen und die Steuerung versorgen, solange, bis die Netzversorgung wieder zur Verfügung steht.
Lastzonen, Subnetze und Hierarchien
Das Projekt DC-Industrie geht in seiner Struktur auf die funktionalen Gegebenheiten im industriellen Umfeld ein. Dabei bilden so genannte Lastzonen eine logische Einheit, die alle Komponenten umfassen, die eine funktionale Abhängigkeit aufweisen. Beispiel dafür ist eine Roboterzelle. Lastzonen bzw. DC-Abzweige erfordern eine Trenneinrichtung, in der zum Beispiel die Spannungsanpassung erfolgt. Diese ist meist zwischen dem Hauptversorgungsnetz und einer Hierarchieebene angeordnet. Damit lässt sich eine Lastzone bei Kurzschluss, Unter- oder Überspannung einzeln trennen. Mit dem entsprechenden DC-Zweig wird die gesamte Lastzone getrennt. Die Lastzone hat eine genügend große Zwischenkreis-Kapazität, um das Rückspeisen von Bremsenergie zu ermöglichen, ohne Rückwirkungen auf das DC-Netz.
Subnetze wiederum gelten als die logischen Einheiten für das Netzmanagement. Ihre Aufgabe ist es beispielsweise, im Bedarfsfall den Energiebedarf einzelner Verbraucher zu reduzieren bzw. in ihrer Leistung zu beschränken, um so Geräten hoher Priorität die Stromversorgung zu garantieren. In Gleichstromnetzen liegt eine wesentliche Herausforderung darin, fehlerhafte Zweige im Fehlerfall schnell genug zu trennen. Da DC-Netze niederohmig ausgelegt sind, können Fehlerströme extrem schnell ansteigen und erhebliche Schäden verursachen. Die entstehenden Lichtbögen werden nicht durch einen Nulldurchgang des Stromflusses getrennt. Deshalb ist es aufwändig, geeignete Leitungsschutzschalter für diese Anwendungen zu entwickeln. Diese Geräte erfordern zum Trennen einen hohen Schaltabstand und sehr kurze Schaltzeiten. Während für die Kurzschlussstrom-Abschaltung gängige Leitungsschutzschalter geeignet sind, stellen bei Überstromabschaltungen die geforderten Schaltzeiten ein Problem dar.
