Bild: Pepperl+Fuchs

Überspannungsschutz im Maschinenbau „Diagnose inklusive"

05.10.2017

Überspannungsschutz wird häufig unterschätzt, denn die Ursachen für zu hohe Spannungen können vielfältig sein. Wie Maschinenbauer mit einem kompakten Modul neben der Schutzfunktion auch noch die Anlagenverfügbarkeit erhöhen können, erläutert Andreas Grimsehl, Product Marketing Manager Interface Technology bei Pepperl+Fuchs, im Gespräch mit A&D.

Diagnosefunktion und Modularität bei nur 6,2 mm Baubreite - diese Merkmale vereinigt das neue Überspannungsschutzsystem M-LB-5000 von Pepperl+Fuchs. Mit den einkanaligen Modulen will der Hersteller eine höhere Anlagenverfügbarkeit ermöglichen und die Gesamtbetriebskosten senken.

So minimiert die patentierte Diagnosefunktion des M-LB-5000 mit Ampelanzeige den Prüfaufwand nach EN 62305-3 und erlaubt ein Condition Monitoring. Grüne Anzeige auf dem Schutzmodul bedeutet: volle Schutzwirkung und ausreichende Funktionsreserve. Die gelbe LED signalisiert, dass das Schutzmodul 90 Prozent seines Lebenszyklus erreicht hat, der Signalkreis aber nach wie vor geschützt ist. Das Schutzmodul sollte bei der nächsten anstehenden Wartung ersetzt werden. Bei roter Anzeige ist das Schutzmodul dauerhaft geschädigt und die Schutzwirkung verloren gegangen. Das Schutzmodul sollte sofort ersetzt werden, um Schäden beim nächsten Überspannungsereignis zu vermeiden.

Die Schutzmodule lassen sich durch die Anzeige einfach zum idealen Zeitpunkt austauschen. Das optimiert die Verfügbarkeit der Überspannungsschutzfunktion und damit der Anlage und minimiert gleichzeitig die Kosten für die Wartung. Der Status der Schutzmodule kann über die Meldekontakte von Funktionsmodulen und das Power Rail auch in die Steuerungsebene eingebunden werden. Das modulare System erlaubt eine einfache Inbetriebnahme und Wartung durch eine Loop-Disconnect-Funktion sowie unterbrechungsfreien Schutzmodultausch im laufenden Betrieb. Beim Ziehen des Schutzmoduls bleibt der betroffene Signalkreis über das auf der Hutschiene montierte Basismodul durchverbunden. Wird das Schutzmodul um 180 Grad gedreht aufgesteckt, ist der Signalkreis durch die integrierte Trennfunktion unterbrochen. Das vereinfacht Wartungsarbeiten und ermöglicht Isolationstests während der Inbetriebnahme oder anlässlich wiederkehrender Prüfungen.

Ob Überspannungsschutz von vielen noch vernachlässigt wird und welche Vorteile die Module noch bieten, beantwortet Andreas Grimsehl, Product Marketing Manager Interface Technology bei Pepperl+Fuchs:

A&D:

Ist Überspannungsschutz insbesondere im Maschinenbau vernachlässigt?

Grimsehl:

Im Maschinenbau spielt die Anlagenverfügbarkeit eine große Rolle und es gibt Bereiche, in denen man sich der Gefahren durch Überspannungsereignisse sehr bewusst ist, beispielsweise bei Turbinen oder Windkraftanlagen. Nach unserer Erfahrung werden die Gefahren durch Überspannung aber vielfach noch unterschätzt. Überspannungen resultieren ja nicht nur durch Blitzeinschläge, sondern entstehen auch durch Schaltvorgänge, elektrostatische Entladungen oder Störungen der Versorgung. Oft ist auch nicht erkennbar, wenn Störungen in einer Anlage auf Überspannungen zurückzuführen sind.

Wie lässt sich denn die Qualität des Überspannungsschutzes beim M-LB-5000 nachweisen?

Selbstverständlich ist das System nach neuesten Normen entwickelt und geprüft. Die Qualitätsprüfung einer Überspannungsschutzeinrichtung ist bis dato mit aufwändiger manueller Tätigkeit und Dokumentation verbunden. Üblicherweise gibt es Hilfsmittel wie Prüfkoffer, die vor Ort vorgehalten werden müssen. Bei der Überprüfung der Überspannungsschutzeinrichtung werden dann die Schutzmodule mit Hilfe diese Prüfkoffers untersucht und das Ergebnis festgehalten. Zudem fehlt bei dieser Methode die Möglichkeit der vorbeugenden Wartung, das heißt, es ist nur möglich, die geprüften Geräte auf „gut“ oder „schlecht“ zu prüfen. Diese manuellen Aufwände entfallen bei unserer Lösung. Mit Hilfe der Diagnosefunktion und den Fernmeldekontakten werden Zeit und Aufwand gespart, man weiß jederzeit über den Zustand der Überspannungsschutzeinrichtung Bescheid. Zudem kann vorbeugend gewartet werden, das heißt, Module mit Verschleiß können vor einer Überbeanspruchung erkannt werden.

Modular, geringe Baubreite und Fernwartung integriert:  Geht die hohe Kompaktheit bei Ihrem Modul M-LB-5000 zu Lasten der eigentlichen Schutzfunktion, wie maximaler Ableitstrom?

Nein, wobei die Messlatte hier von anderen marktüblichen Lösungen gelegt ist und unser Ziel war, diesen Anforderungskonflikt aufzulösen. Das Machbare ist umgesetzt. Die Module können insgesamt bis zu 20 kA ableiten bei 10 kA pro Leitung.

Sie ermöglichen Kunden die Rückverfolgbarkeit der Testdaten und Produktionsdatums des Moduls. Welcher Nutzen steckt dahinter?

Der Hauptnutzen der Rückverfolgbarkeit ist eine vereinfachte Kommunikation zwischen Kunden und Hersteller. Wenn gegen Ende der Lebensdauer eines Überspannungsschutzmoduls dessen Austausch ansteht, können die Geräte so bis an Ihren finalen Einbauort zurückverfolgt werden. Zudem wird die Analyse von Feldrückläufern durch die Rückverfolgbarkeit wirkungsvoll unterstützt.

Ist der nächste Schritt der Fernwartung der Tausch der Module als Service von Pepperl+Fuchs?

Anhand dieser Idee sieht man das Potential, das hinter der Fernwartungsidee steckt. Geplant ist ein solcher Service derzeit nicht, es bleibt abzuwarten, wie der Markt reagiert.

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