Jul 11, 2019
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Robustes Prüfstecksystem erleichtert Schutzgeräteprüfung

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ERZlich Willkommen lieben Freunde der Schutz- und Leittechnik. In unserem neuen Gastbeitrag stellen wir Euch eine ganz aktuelle Lösung der TEN Thüringer Energienetze zur Modernisierung ihrer Netze vor. Wir bedankten uns für den Gastbeitrag bei Dipl.-Ing. (FH) Karsten Natus, Branchenmarketing; und Bernd Schairer, Industriemanagement Energie; der Phoenix Contact Deutschland GmbH.

Robustes Prüfstecksystem erleichtert Schutzgeräteprüfung

Wenn Energienetze im Zuge der Modernisierung immer leistungsfähiger und intelligenter werden, spielt auch die Verfügbarkeit eine wichtige Rolle. TEN Thüringer Energienetze treibt die Modernisierung mit Fame 2 voran. Das robuste Mess- und Prüfsystem von Phoenix Contact löst Prüfaufgaben schnell und zuverlässig – im laufenden Betrieb (Bild 1).

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Bild 1: Interims-Schutzgerät im Einsatz: das Prüfstecksystem Fame 2 nutzt die TEN zur Modernisierung der Schaltanlage im Umspannwerk Apolda

Die TEN Thüringer Energienetze GmbH & Co. KG mit Sitz in Erfurt ist der größte Verteilnetzbetreiber Thüringens. Über ein rund 40.000 Kilometer langes Strom- und Erdgasnetz versorgt das Unternehmen mehr als 1,1 Millionen Menschen und die heimische Wirtschaft in Thüringen sowie Teile Sachsens und Sachsen-Anhalts mit Energie. Zudem speisen mehr als 16.000 dezentrale Erzeuger in das TEN-Netz ein. In der „Arbeitsgemeinschaft Flächennetzbetreiber Ost“ – kurz ARGE FNB Ost - gestaltet die TEN die Energiewende des Landes maßgeblich mit.

Kundennähe durch dezentrale Ausrichtung

An den 18 Standorten kümmern sich 700 Mitarbeiter um die Instandhaltung und Wartung des 110-kV- und Niederspannungsnetzes mit seinen 90 Umspannwerken, um den Bau von Trafostationen, um die Bereitstellung von Baustromanschlüssen sowie um den Einbau von Zählern. Die dezentrale Ausrichtung des Unternehmens sorgt für Kundennähe und für eine hohe Verfügbarkeit des Netzes (Bild 2).

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Bild 2: Pilotprojekt - Im TEN-Umspannwerk in der Kreisstadt Apolda im mittelthüringischen Landkreis Weimarer Land wurde Fame 2 erfolgreich eingesetzt

Grundvoraussetzung für eine hohe Verfügbarkeit ist, dass jede Störung sofort erkannt und schnell behoben wird. „Dazu überwachen digitale Netzschutz-Relais permanent die Energieflüsse aus den Umspann- und Verteilstationen mittels Strom- und Spannungswandlern“, erläutert Heiko Kraut, Fachgebietsleiter bei der TEN. „Im Fehlerfall können Gegenmaßnahmen - wie etwa das Umschalten von Netzleitungen – sofort eingeleitet werden.“ (Bild 3).

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Bild 3: Zufrieden mit der erfolgreichen Umsetzung des Pilotprojektes im Umspannwerk Apolda (v.l.n.r.):René Müller, Referent Schutztechnik für Mittelspannungsnetze, Dipl.-Wirt.-Ing. Heiko Kraut, Fachgebietsleiter,Tobias Taubert, Fachingenieur Sekundärtechnik, Markus Funke, Referent Schutztechnik für Mittelspannungsnetze, Paul Sicker, Referent Schutztechnik für Hochspannungsnetze sowie Bernd Schairer, Industriemanagement Energie, PhoenixContact Deutschland GmbH

Bewährt - aber nicht mehr zeitgemäß

Für den sicheren Betrieb der Verteilnetze müssen auch die Schutzeinrichtungen selbst überwacht werden. Dazu werden alle Netzschutz-Relais in den Umspann- und Verteilstationen regelmäßig einer dokumentierten Schutzprüfung unterzogen.

In den östlichen Bundesländern ist die Schutzprüfung mittels Prüfstecksystem üblich. Wie bei anderen Energieversorgern waren auch bei der TEN ganz unterschiedliche Prüfstecksysteme im Einsatz – mit all ihren konstruktionsbedingten Eigenarten. „Bei den älteren Systemen musste der Prüfstecker mit beiden Händen gezogen werden“, erinnert sich Kraut, „dabei konnte es zu einer Verwindung der Prüfsteckvorrichtung und zu Fehlern bei der Schutzprüfung kommen.“ Denn bei mehrpoligen Prüfsteckern führt schräges Stecken oder Ziehen zu zeitversetztem Schalten in der Prüfsteckleiste. Kraut: „Außerdem gab es keinen äußeren Berühr- und Verschmutzungsschutz der Prüfsteckleiter in der Schaltanlagenfront, weil eine Blindabdeckung fehlte.“ Gegen Staub und Schmutz waren die Prüfsteckleisten überhaupt nicht geschützt.

Auch bei der Anschlusstechnik zeigten einige Systeme Schwächen. So benötigen sie etwa zum Leiteranschluss einen ungeschützten Ring- oder Gabelkabelschuh, der dann noch mittels Plexiglasplatte gegen unbeabsichtigtes Berühren abgedeckt werden musste.

„Wir wollten ein Prüfstecksystem mit deutlich mehr Komfort bei der Handhabung und mehr Sicherheit bei der Verdrahtung“, erläutert Kraut. Ein Prüfsystem eines anderen Herstellers erwies sich im Test dann als noch instabiler. Kraut: „Der 19-polige Prüfstecker ließ sich kaum gleichmäßig aus der Prüfsteckleiste ziehen. Die filigranen Rastnasen brachen leicht ab, und die Prüfsteckleiste war im Normalbetrieb nicht abgedeckt.“

Sicheres Arbeiten und fehlerfreie Schutzprüfungen

Inzwischen nutzt TEN im Umspannwerk Apolda das modulare Prüfstecksystem Fame 2 von Phoenix Contact. Die Kontaktierung des Prüfgerätes erfolgt mit den 14-poligen Prüfsteckern in einem einzigen Steckvorgang. Es müssen keine Trennschieber mehr nacheinander betätigt werden, womit eine Fehlerquelle entfällt (Bild 4).

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Bild 4: Einfach, sicher und schnell: die fehlerfreie Schutzgeräteprüfung erfolgt mit Fame 2

Eine im Fame-Drehgriff integrierte Mechanik mit Rastfunktion sorgt für ein geradliniges und koordiniertes Herausziehen. Dabei zeigt ein Sichtfenster mit Ampelfarben den Verriegelungsstatus an (Bild 5).

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Bild 5: Sichtfenster mit Ampelfarben: Fame 2 gibt präzise Auskunft über den Verriegelungsstatus

Mit dem Prüfstecksystem Fame lassen sich individuell angepasste Prüfsteckdosen für die unterschiedlichen Prüfungen aufbauen - wie etwa unabhängiger Maximalstrom-Zeitschutz (UMZ) oder Distanzschutz. Ein Zubehörprogramm - wie etwa farblich gekennzeichnete ein- bis vierpolige Service-Prüfstecker – erleichtern die Arbeit zusätzlich. Mit dem einpoligen Stecker können zum Beispiel Einzelmessungen oder die Trennung des Aus-Signals zum Hochspannungsschalter vom Schutzgerät ohne Beeinflussung weiterer Funktionen durchgeführt werden. „Der integrierte Drehgriff, die Führungsnasen, die Kodierungsmöglichkeit, die Sichtbarkeit der gesteckten Brücken im Stecker und nicht zuletzt die Verriegelung des Prüfstecksystems entsprechen genau unseren Anforderungen“, ergänzt Paul Sicker, Referent für Hochspannungstechnik bei der TEN. „Mit dem Prüfstecksystem Fame 2 führen wir Schutzprüfungen jetzt sicher und fehlerfrei durch.“

Schutzgeräte prüfen ohne abzuschalten

Ein großer Teil der über 16.000 dezentralen Erzeugungsanlagen – darunter zahlreiche PV- und Windkraftanlagen - sind an das Mittelspannungsnetz angeschlossen. Die Prüfung der zugehörigen Netzschutzgeräte erfordert eine rechtzeitige, sorgfältige und umfangreiche Planung und Organisation. Die Erfahrung zeigt jedoch, dass aller vorbereitenden Maßnahmen zum Trotz eine termingerechte Abschaltung häufig kurzfristig abgesagt wird - und die geplante Netzschutzprüfung verschoben werden muss. In den Umspannwerken des TEN-Netzgebietes ist das jedoch die Ausnahme. Aufgrund der steigenden Integration dezentraler Erzeugungsanlagen besonders in das Mittelspannungsnetz ist mit dieser Situation künftig allerdings häufiger zu rechnen.

Abhilfe schafft hier eine von der TEN entwickelte Interims-Schutzlösung (vgl. Bild1). Durch Anschluss an das Fame 2-Prüfstecksystem über die genormte Prüfsteckleiste erfolgt der Netzschutz für den zu prüfenden Mittelspannungsabgang durch die Interims-Schutzlösung. Durch bloßes Stecken des Prüfsteckers in die Prüfsteckleiste wird das Interims-Schutzgerät automatisch eingeschleift. Gleichzeitig wird das zu prüfende Schutzgerät mit dem Prüfgerät verbunden. Somit werden die Netzschutzfunktionen für den betroffenen Leitungsabschnitt oder Transformator auch während des Prüfvorganges aufrechterhalten.

Einfacher Gerätetausch

Sollte ein Schutzgerät ausfallen oder Fehler verursachen, kann es ein Service-Techniker auch außerhalb der regulären Arbeitszeit über den Fame 2-Stecker durch ein Interims-Schutzgerät ersetzen. „Der Fehler wird durch das Ersatzgerät schnell behoben, und die Netzstörung wird minimiert“, so Sicker. „Am nächsten Tag kann der Schutztechniker das defekte Gerät dann ohne Auswirkungen auf die Netzverfügbarkeit austauschen.“

Während zahlreiche Netzbetreiber eigene Spezifikationen mit individuellen Belegungen bevorzugen, setzen die Thüringer auf die VDE-Spezifikation. Beiden Ansätzen kommt das Prüfstecksystem Fame 2 aufgrund seiner Modularität entgegen. „Überzeugt hat uns vor allem die durchdachte Konstruktion des Fame 2-Prüfstecksystems“, so Kraut. „Unsere Testergebnisse haben sämtliche Erwartungen bestätigt“.

Fazit: Unternehmensweiter Einsatz

Mit Ablösung der alten Prüfstecksysteme bei der TEN durch das Prüfstecksystem Fame 2 von Phoenix Contact wird die Schutzgeräteprüfung sicher und fehlerfrei. Die konstruktiven Vorteile des Prüfstecksystems bilden die Basis für eine noch höhere Verfügbarkeit der Netze und eine standardisierte Schutzgeräteprüfung im gesamten Versorgungsgebiet. „Die Modernisierung der Umspannstation in Apolda war unser Pilotprojekt“, so Kraut. „Auf Grund von Abkündigungen ursprünglich eingesetzter Produkte sowie von inakzeptablen Preisentwicklungen am Markt haben wir uns entschieden, bei allen Modernisierungen und Neubauten das Prüfstecksystem Fame 2 von Phoenix Contact einzusetzen.“

Wir bedanken uns für den gelungenen Gastbeitrag. Für alle Leser die sich weiterhin für Fame interessieren haben wir in vorangegangenen Artikeln bereits ausführlich berichtet (einfach in die nachstehenden Abbildungen klicken):

Prüfstecksysteme im Vergleich

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Erhöhung der Anlagen- und Personensicherheit mit FAME

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www.phoenixcontact.de/energie

www.thueringer-energienetze.com

www.walter-schossig.de/deutsch/literatur/Pruefstecksysteme.pdf

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