Best practices about Engineering Controls for arc Olaf Stark KÖHL s.à r.l. POWER DISTRIBUTION SYSTEMS

26.03.2016 2016 KÖHL Page 1 Best practices about Engineering Controls for arc Olaf Stark KÖHL s.à r.l. POWER DISTRIBUTION SYSTEMS

26.03.2016 2016 KÖHL Page 2 KÖHL Unternehmensgruppe gegründet 1971 von Wilfried Köhl in Trier/ Deutschland. Entwicklung des Unternehmens innerhalb von fast 45 Jahren auf 630 Mitarbeiter und Auszubildende. Veschiedene Geschäftszweige: Elektrotechnik, Maschinenbau, Projekt Management. KÖHL s.à r.l. - Hauptgeschäft: Energieverteilungsanlagen + Safety Upgrade Systems. Fertigungsstätten in Trier/ Deutschland und Wecker/ Luxembourg.

26.03.2016 2016 KÖHL Page 4 Niederspannungs-Schaltanlagen und Motor Control Center (typgeprüft nach IEC 61439-2). Mittelspannungs-Schaltanlagen : Luft- und SF6 Gas-isoliert (typgeprüft nach IEC 62271-200). Energieverteilungssysteme mit maximalem mechanischem und konstruktivem Störlichtbogen-Fehlerschutz. Zusatzsysteme zur Steigerung der Sicherheit und Effizenz der Anlagen, basierend auf eigenentwickelter Technologie. Klein- & IVS-Verteiler, Automatisierungsschränke Retrofit

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26.03.2016 2016 KÖHL Page 19 Formen des Anlagenschutzes: 1. Passiver Schutz Konstruktion der Anlage

26.03.2016 2016 KÖHL Page 21 Passiver Störlichtbogenschutz Mechanisch-konstruktive Maßnahmen Fußpunktsicherheit Bedienfehlersicherheit Schottungen & Verschlusstechnik Druckentlastung sicherer Kabelanschlussraum Wichtig: Bewertungskriterium Touch and Feel!

26.03.2016 2016 KÖHL Page 22 Passiver Störlichtbogenschutz Stichwort Fußpunktsicherheit SS-Beschichtung mit spez. IRIS- Epoxy- Lack SS-Übergangsstellen umhüllt mit NOMEX

26.03.2016 2016 KÖHL Page 23 Passiver Störlichtbogenschutz Stichwort Fußpunktsicherheit Wichtig: Durchgängigkeit ist Pflicht!

26.03.2016 2016 KÖHL Page 24 Passiver Störlichtbogenschutz Stichwort Bedienfehlersicherheit Ausgangssituation: Einschub in Absetzstellung soll eingeschoben werden. Anlage offen! Einschub in der Anlage FIXIERT. Kontaktierung auf SS ist NICHT erfolgt. Störlichtbogenschutz ist bereits hergestellt. Werkzeug zur Kontaktierung wird in die Öffnung eingeführt. Der Einschub muss dafür fixiert sein.

26.03.2016 2016 KÖHL Page 25 Passiver Störlichtbogenschutz Stichwort Bedienfehlersicherheit Kontaktierung auf SS erfolgt durch eine 180 Drehung des Werkzeuges. Der Einschub ist gegen Entnahme verriegelt. Spannung wird durch Knebel zugeschaltet. Der Einschub ist gegen Dekontaktierung verriegelt. Der Einschub ist gegen Entnahme verriegelt. Zielsituation: Betriebsstellung. Der Einschub ist gegen Fehlbedienung gesichert. Entnahme in umgekehrter Reihenfolge.

26.03.2016 2016 KÖHL Page 26 Passiver Störlichtbogenschutz Stichwort Schottungen & Verschlusstechnik vs. vs. Riegel Stangenschloss Sicherer KAR Offener KAR

26.03.2016 2016 KÖHL Page 27 Passiver Störlichtbogenschutz Stichwort Druckentlastung Gezielter Austritt von heißen Plasma- Gasen aus jedem Funktionsraum nach oben.

26.03.2016 2016 KÖHL Page 28 Passiver Störlichtbogenschutz Stichwort Störlichtbogenprüfung Herkömmliches MCC in Standard- Ausführung ohne besondere Technik 500V, 50kA, 300ms Geprüftes MCC in Safe.Energy- Ausführung mit hochwertiger Technik 725V, 65kA, 300ms

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26.03.2016 2016 KÖHL Page 31 Passiver Störlichtbogenschutz Stichwort Störlichtbogenprüfung Herkömmliches MCC in Standard- Ausführung ohne besondere Technik 500V, 50kA, 300ms Geprüftes MCC in Safe.Energy- Ausführung mit hochwertiger Technik 725V, 65kA, 300ms

26.03.2016 2016 KÖHL Page 32 Formen des Anlagenschutzes: 1. Passiver Schutz Konstruktion der Anlage 2. Aktiver Schutz Zusatzsystem On Top

26.03.2016 2016 KÖHL Page 33 Aktiver Störlichtbogenschutz Störlichtbogenlöschsystem wenn s schnell gehen muss. (hier am Beispiel PART/ ARCON)

26.03.2016 2016 KÖHL Page 34 Aktiver Störlichtbogenschutz Prinzip: Löschung eines entstehenden Störlichtbogens, bevor er seine zerstörerische Wirkung entfalten kann.

26.03.2016 2016 KÖHL Page 35 Aktiver Störlichtbogenschutz Physikalischer Aufbau: Löschsystem-Komponenten werden in die NSHV integriert. Voraussetzung: Der Integrator ist durch den Systemhersteller zum Einbau lizensiert.

26.03.2016 2016 KÖHL Page 36 Aktiver Störlichtbogenschutz Wandler ARC-SL.. L1 ARC-EL ARC-EM ARC-AT IZM L2 L3 1. erfassen 2. auswerten 3. kurzschließen 4. abschalten Licht- /Stromsensoren Auswerteeinheit Kurzschließer Leistungsschalter

26.03.2016 2016 KÖHL Page 37 Aktiver Störlichtbogenschutz Licht- /Stromsensoren Auswerteeinheit Leistungsschalter Lichterfassung durch Lichtwellenleiter Radiale Einkopplung Stromerfassung durch Wandler Überstromdetektion Auswertung der Signale Kombination Strom & Licht Zentraleinheit Überwachung von max. 2 Zonen Abschaltung der Einspeisung Energie- Entzug nach Trip

26.03.2016 2016 KÖHL Page 38 Aktiver Störlichtbogenschutz ARCON-Kurzschließer Vor der Auslösung Nach der Auslösung Satter metallischer Kurzschluss Entzieht dem Lichtbogen die Energie Ultraschnelle Auslösung (pyrotechnisch) Weniger als 2 Millisekunden Der Kupferbolzen ruht in der Führung. Die Phasen sind gegeneinander isoliert. Der Bolzen hat die Isolation durchdrungen. Ein metallischer Kurzschluss ist hergestellt.

ARCON arc protection system Persons, plants and investment protection! 26.03.2016 2016 KÖHL Page 39

26.03.2016 2016 KÖHL Page 44 Aktiver Störlichtbogenschutz Vorteile: Reduktion von Personenschäden durch ultraschnelle Auslösung Unterbindung von Zerstörung durch Entziehung der Lichtbogenenergie Erhöhung der Sicherheit bei aggressiver Umgebung der NSHV Nachrüstbar in älteren Anlagen bei Erfüllung bestimmter Bedingungen Nachteile : reiner Sammelschienenschutz in Standardausführung standardmäßig kein Schutz im Kabelanschlussraum und Einschubbereich Eindämmung der Auswirkungen eines bereits ausgelösten Störlichtbogens

26.03.2016 2016 KÖHL Page 45 Formen des Anlagenschutzes: 1. Passiver Schutz Konstruktion der Anlage 2. Aktiver Schutz Zusatzsystem Top On 3. Monitoring Permanente Zustandsüberwachung

26.03.2016 2016 KÖHL Page 46 Monitoring Thermoobservation per RFID Monitoring statt Screening. (hier am Beispiel TOR)

26.03.2016 2016 KÖHL Page 47 Typischer Energieverteiler NSHV/MCC: z. B. 10 Felder, 4000A Ca.300 m Kupferschiene (10x100mm) Ca. 260 Stück Verbindungstellen an den Hauptsammelschienen Ca. 1500 Stück Schrauben an elektrischen Verbindungsstellen 240 Hauptstromkontakte Diese elektrischen Verbindungsstellen sind im Betrieb für Sichtprüfung und Wärmebilduntersuchung nicht erreichbar

26.03.2016 2016 KÖHL Page 48 Monitoring Problemstellen: Schraubverbindungen VSS-Anbindungen Schalteranschlüsse Hot Spots

26.03.2016 2016 KÖHL Page 49 Monitoring PERMANENT VS. MOMENT Ständige Temperaturüberwachung der neuralgischen Punkte mit kostengünstigen, passiven RFIDs. Augenblickaufnahme durch Thermographie- Kamera, unabhängig zum Anlagen- Lifecycle.

26.03.2016 2016 KÖHL Page 50 Monitoring System Übersicht Drahtlos (UHF) COAXIAL TCP/IP DIVERS TAG Antenne Reader + Multiplexer Netzwerk Computer + TOR Software Datenbank

26.03.2016 2016 KÖHL Page 51 Monitoring Aufnahme

26.03.2016 2016 KÖHL Page 52 Monitoring Auswertung & ggf. Handlung

26.03.2016 2016 KÖHL Page 53 Formen des Anlagenschutzes: 1. Passiver Schutz Konstruktion der Anlage 2. Aktiver Schutz Zusatzsystem Top On 3. Monitoring Permanente Zustandsüberwachung

26.03.2016 2016 KÖHL Page 54 Monitoring Merke: Störlichtbogenschutz obliegt nach wie vor der Anforderung des Anwenders! Sicherheit ist immer eine Eigenschaft des Gesamtszenarios!

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