Steckverbinder Sichere Verbindung im Smart Grid

Autor / Redakteur: Sebastian Güse* / Dipl. -Ing. Ines Stotz

Der Ausbau von Kommunikationsnetzen zur sicheren Energieversorgung ist mit Kupfer ebenso möglich wie mit Lichtwellenleitern. Phoenix Contact zeigt, wie sich die hohen Umweltanforderungen im Smart Grid mit Steckverbindern aus dem industriellen Umfeld problemlos meistern lassen.

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Kupfer- und LWL-Steckverbinder sorgen auch im Smart Grid für sichere und robuste Verbindungen.
Kupfer- und LWL-Steckverbinder sorgen auch im Smart Grid für sichere und robuste Verbindungen.
(Phoenix Contact)

Die meisten Steckverbinder-Systeme, die heute im Einsatz sind, stammen aus einer Zeit, in der Smart Grid noch kein Thema war. Um die Anlagenverfügbarkeit zu erhöhen, werden Aspekte wie Redundanz, Robustheit und Wartungszeiten generell immer wichtiger.

Zahlreiche Netzwerke arbeiten ohne Redundanz, da in vielen Leitwarten noch Stern-Topologien zum Einsatz kommen. Die schon von den Ethernet-Netzwerken bekannten Ring-Topologien erhöhen aber bereits die Ausfallsicherheit. Höhere Schutzklassen ermöglichen einen Einsatz auch bei widrigen Bedingungen, etwa bei mechanischen Schwingungen, Feuchtigkeit durch Regen oder bei Temperaturschwankungen zwischen direkter Sonneneinstrahlung und Vereisung. Und die Wartungszeiten können reduziert werden, wenn defekte Leitungen mittels Patch-Pabel und Direktstecktechnik vor Ort ausgetauscht werden. So reduzieren sich auch die Aufwände nach der Lokalisierung eines Fehlers, und durch den Wegfall des Spleißens wird ebenfalls Zeit gespart.

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Ethernet-Netzwerk: standardmäßig robust und schnell

In Umspannwerken sind die zahlreichen elektromagnetischen Störeinflüsse eine große Herausforderung für die korrekte und zuverlässige Kommunikation im Ethernet-Netzwerk. Blitzeinschläge, induktive Lastwechsel oder elektrostatische Entladungen sind in derartigen rauen Umgebungen jederzeit möglich. So definiert die IEC-61850-3 Typentests in rauen Umgebungen, die die eingesetzten Komponenten überstehen müssen.

Neben ihrer Robustheit und Verfügbarkeit zeichnen sich diese Ethernet-Kommunikationsnetze auch durch lange Distanzen mit hohen Übertragungsgeschwindigkeiten aus. Außerdem existieren standardisierte Stecker- und Kabelverbindungen.

Als Übertragungsmedium kommen Glasfaser- oder Kupferkabel zum Einsatz. Glasfasernetze sind absolut unempfindlich gegen elektrische und magnetische Störungen, und größere Entfernungen lassen sich kostengünstiger überbrücken als bei Kupferverbindungen. Kupferverbindungen sind allerdings noch preiswerter, wenn man die reinen Port-Kosten zu Grunde legt. Zu bedenken ist allerdings, dass für diese Verbindungen noch zusätzliche Schutzmaßnahmen erforderlich sind – etwa ein Schirm- und Erdungskonzept sowie der Schutz vor Überspannung und Blitzeinschlägen.

Industrial Ethernet als Basis für’s intelligente Stromnetz

Ein Ethernet-Netzwerk kann mit Kupfer oder mit Lichtwellenleitern - oder auch mit einem Mix aus beiden errichtet werden. Das auch für raue Umgebungen gern genutzte Industrial Ethernet kann auch als Basis für zahlreiche Anforderungen an das intelligente Stromnetz dienen.

Mit ihrem großen Temperatur-Einsatzbereich kommen die Leitungen mit allen klimatischen Bedingungen zurecht. Darüber hinaus gibt es mechanische Anforderungen sowie Anforderungen an Biegeradien und UV-Beständigkeit. Ein Nagetierschutz wird ebenso gefordert wie - je nach Region - eine Zulassung nach UL (Underwriters Laboratories) oder vergleichbaren Prüflaboren. Kupferleitungen müssen zudem ein gutes Schirmkonzept besitzen.

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