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Niederspannungs-Schaltanlage in einer Schwarzbierbrauerei Schneller Umbau der Schaltanlage im laufenden Betrieb

Autor / Redakteur: Hans-Robert Koch / Dipl. -Ing. Ines Stotz

Für die Köstritzer Schwarzbierbrauerei stand 2009 durch betriebsbedingte Veränderungen und entsprechend dem geänderten Energiebedarf ein Austausch der alten Niederspannungsanlage gegen eine neue an. Selbst bei technischen Umbauten ist Hochverfügbarkeit eines der wichtigsten Kriterien für den bundesweiten Marktführer im Bereich der dunklen, untergärigen Biere. Aus diesem Grund war ein Austausch der zentralen Schaltanlage innerhalb kürzester Zeit bei laufendem Betrieb eine zentrale Forderung.

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Pro Stunde werden in der Köstritzer Schwarzbierbrauerei bis zu 50.000 Bierflaschen abgefüllt.
Pro Stunde werden in der Köstritzer Schwarzbierbrauerei bis zu 50.000 Bierflaschen abgefüllt.
( Archiv: Vogel Business Media )

Die Köstritzer Schwarzbierbrauerei, eine der modernsten Brauereien Thüringens, setzt bei Anlagen- und Versorgungseinrichtungen auf modernste Standards und Sicherheitseinrichtungen. Dank hoch automatisierter Prozesse wurden alleine im Jahr 2009 380.000 Hektoliter Schwarzbier produziert. Pro Stunde werden bis zu 50.000 Bierflaschen abgefüllt.

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Nach einem intensiven Auswahlverfahren fiel die Wahl für den Aufbau der neuen Niederspannungsanlage auf das Unternehmen Starkstromanlagenbau Lobenstein (SALO). Der Mittelständler fertigt Niederspannungsanlagen und Steuerungen für die Industrieautomation sowie Trafoanlagen. Bereits seit den 1980er Jahren erstellt man in Bad Lobenstein Schaltanlagen mit Technik von Rittal. Seit 2008 ist SALO Premium-Partner von Rittal. Maßgebliches Entscheidungskriterium für das Ri4Power Systems von Rittal mit Maxi PLS-Stromschienentechnik war die erfolgreiche Durchführung eines vergleichbaren Projektes von SALO in Wetzlar.

„Die Anforderungen an das Projekt waren sehr hoch. Durch die festgelegten Abschaltzeiten war die Abwicklung zeitlich eng begrenzt. Dies erforderte auch den Einsatz eines flexiblen Schnellmontagesystems“, erinnert sich Andreas Klötzing, der als Abteilungsleiter Schaltanlagen- und Steuerungsbau bei SALO für das Projekt verantwortlich war.

So sollte die neu zu errichtende 400V-Niederspannungsanlage zwei Niederspannungs-Hauptverteilungen (NSHV 21 und 22) inklusive einer Licht- und Kraftverteilung in einem vorhandenen Schaltraum umfassen. Die NSHV dient zur elektrischen Versorgung u.a. der Abfüll- und Kälteanlagen, Beleuchtungen und Verwaltungsbereiche. Geplant waren insgesamt 16 Schaltschrankfelder; zwei Einspeisefelder von Trafo 21 und 22 sowie ein Kuppelfeld und ein Kabelanschlussfeld, zwei Einspeisefelder von Trafo 23 zur Niederspannungsverteilung 21 und 22, sechs Abgangsfelder mit NH-Lastschaltleisten und ein Schaltschrank für die Licht- und Kraftverteilung. In zwei weiteren Feldern befindet sich die komplette Steuerung der Schaltanlage inklusive Betriebsdatenerfassung und Prozessleitsystem.

Hohe Kurzschlussfestigkeit gefordert

Die Einspeisung der NSHV 21 und 22 sollte über neu zu installierende Kabel zweier Trafos mit je 1600 kVA erfolgen. Zwei Trafos (21 und 22) sind permanent am Netz. Der dritte dient als Ersatz. Gefordert war weiterhin, dass die Sammelschienen und die Kabelverbindungen so ausgelegt werden, dass eine Kurzschlussfestigkeit von 100 kA bei Parallelschaltung der Transformatoren während der Umschaltphase von 30 s gewährleistet ist. Für die Einspeisefelder NSHV 21 und 22 sowie das Kuppelfeld war zudem eine Einschubtechnik vorgesehen. Alle Betriebs- und Störmeldungen sollten an ein übergeordnetes Stationsleitsystem übergeben werden.

Anlagendokumentation mit Eplan Electric

Zudem sollte die Anlagendokumentation, bestehend etwa aus Stromlaufplänen, Klemmplänen und Stücklisten, mit der Planungssoftware Eplan Electric erstellt werden. Die Realisierung der Anlage einschließlich Demontage der alten NSHV sowie der Montage der neuen musste in einzelnen Schritten erfolgen - mit klar definierten Abschaltzeiten. Im Vorfeld war jedoch noch unklar, welche Kabel aus der alten Anlage übernommen werden konnten. Zudem sollten alle Leistungen - einschließlich Schaltanlagenbau und Montage – von einem Unternehmen erbracht werden.

Kompletter Umbau an einem Wochenende

Zuerst wurden die bautechnischen Voraussetzungen geschaffen und die alte Anlage entfernt. SALO installierte den ersten Anlagenteil mit entsprechenden Vorbereitungen der Kabel. Der komplette Umbau erfolgte an einem Wochenende innerhalb eines Zeitraums, in dem die Abfüllanlagen still standen. Der Betrieb der versorgungstechnischen Anlagen, wie beispielsweise der wichtigen Kälteenergieanlagen, ließ sich mithilfe der vorhandenen niederspannungsseitigen Kupplungen ohne Unterbrechungen weiterführen. „Wir konnten die bestehende alte Schaltanlage ohne große Produktionsausfälle durch eine neue ersetzen. Wir hatten lediglich eine Schwarzschaltung von nur maximal zwei Stunden in der Brauerei, wo wirklich alles abgeschaltet war. Mit der Stromverteilungstechnik von Rittal lassen sich die Schaltanlagen einfach und schnell aufbauen und auch zukünftig problemlos erweitern“, erklärt Rainer Friedenberger, Leiter Elektrotechnik der Köstritzer Schwarzbierbrauerei. „Darüber hinaus überzeugen uns die übersichtliche Struktur der Anlage sowie die berührungssicheren Ausführungen für den Personenschutz“.

Übersichtliche Strukturen überzeugen

Die Ri4Power Systemlösung für Niederspannungs-Schaltanlagen basiert auf dem Schaltschranksystem TS 8 und erfüllt die Anforderungen nach DIN EN 61439-1/-2. Der Schaltanlagenbauer ist bei der Auswahl der Schaltgeräte nicht an einen bestimmten Hersteller gebunden. Zudem muss für das Ri4Power-System keine Lizenz erworben werden, was bei anderen Herstellern teilweise notwendig ist. Das Maxi-PLS-Schienensystem ist sehr anschlussfreundlich, Schaltanlagen im Hochstrombereich lassen sich damit einfach aufbauen. Die Schienen haben einen quadratischen Querschnitt von 45 x 45 mm² bzw. 60 x 60 mm² mit T-Nuten an allen vier Seiten. Aufwändige Metallbearbeitung wie Biegen, Bohren oder Sägen entfallen bei dieser Anschlusstechnik.

Anschlussfreundliches Schienensystem

Gerade bei der hier beschriebenen Anwendung kamen die Vorteile dieses anschlussfreundlichen Schienensystems voll zum Tragen. Es mussten viele Kabel installiert werden, wobei anfangs noch unklar war, welche Kabel aus der alten Anlage übernommen werden konnten und wie die Montage im Detail aussehen würde. „Beim Aufbau der Einspeisefelder hat sich die Flexibilität und Montagefreundlichkeit der Maxi-PLS Schienentechnik und des TS 8 Schaltschranksystems bewährt. Denn hier mussten die Einbaupositionen flexibel anpassbar sein“, erklärt Andreas Klötzing.

Effiziente Engineering- und Fertigungsprozesse sind bei SALO sehr wichtig, da es sich bei den meisten Schaltanlagen um Unikatsanfertigungen handelt. „Wir fertigen über 1000 Schaltschränke pro Jahr, davon sind bis zu 95 Prozent Einzelanfertigungen“, erklärt Uwe Rössel, Vorstandsvorsitzender von SALO. Bei der Planung kommen modernste Engineering-Tools zum Einsatz. Mit dem Ri4Power-System gestaltet sich der Engineering-Prozess einfach und durchgängig. Er wird von Rittal durch die Software Power-Engineering unterstützt. Das Rittal Engineering Center in Herborn erstellte den kompletten Anlagenaufbau und ermöglichte eine einfache Projektierung des Ri4Power-Systems. Die Bestückung der einzelnen Schaltschränke wurde komfortabel am PC geplant. Die Projektierungssoftware Eplan Electric P8 arbeitet optimal mit den Produkten von Rittal zusammen und wurde von SALO für die Elektroplanung eingesetzt.

Alle für den Schaltschrankbau notwendigen Daten, wie Artikel-, Verbindungs- oder Drahtlisten, werden aufbauend auf dem in der Elektrokonstruktion projektieren Schaltplan von Eplan Electric P8 zur Verfügung gestellt. Auf Grundlage dieser Projektdaten aus der Elektrotechnik erstellt Eplan Cabinet einen virtuellen Prototyp des Schaltschranks oder der Anreihung in 3D. Daten für die Weiterverarbeitung in Fertigung und Montage, z.B. für die maschinelle Fertigung von Bohrungen, Gewinden oder Ausfräsungen, werden auf Knopfdruck zur Verfügung gestellt.

Mechanische Bearbeitung

Nach der virtuellen Konfiguration erfolgt die mechanische Bearbeitung. Durch die durchgängige Lösung lassen sich die NC-Dateien aus Eplan Cabinet heraus ebenfalls auf Knopfdruck generieren. Alle Werte für das Bohren, Gewindeschneiden und Fräsen für Löcher und Ausschnitte in Gehäuse und Schrankbauteilen sowie Montageplatten werden über definierte Maschinenschnittstellen an die Bearbeitungsmaschine übergeben.

Über ein in Eplan Cabinet integriertes Routing-Programm lassen sich im nächsten Schritt bei SALO vorkonfektionierte Kabelsätze herstellen. Dies führt zu einer wesentlichen Einsparung in der Produktion und vereinfacht die Verdrahtung. Die Kabel sind nicht nur gelängt und beschriftet, zusätzlich sind Quelle und Ziel beschrieben. Einer reibungslosen Montage der Schaltschränke steht somit nichts mehr im Wege.

Hans-Robert Koch, Presse- und Öffentlichkeitsarbeit, Rittal, Herborn

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