Offener Leistungsschalter 3WA

Web-Upgrades verlängern Nutzungsdauer

Daten erfassen und die Netzqualität überwachen, bidirektionale Stromflüsse managen und mit der Cloud kommunizieren: Offene Leistungsschalter müssen heute mehr Aufgaben übernehmen als ihre Vorgänger, die als reines Schutzorgan agierten. Sich aufgrund der Energiewende verändernde Energiesysteme sowie steigende Ansprüche an die betriebliche Energieeffizienz stellen laufend neue Herausforderungen an die langlebigen Leistungsschalter. Diese nun jedes Mal aufs Neue auszutauschen, obwohl sie mechanisch noch einwandfrei funktionieren, wäre inneffizient. Der Leistungsschalter 3WA von Siemens lässt sich webbasiert aktualisieren und so flexibel an neue Anforderungen anpassen.

(Bild: Siemens AG)

Offene Leistungsschalter sind Langstreckenläufer unter den Niederspannungs-Produkten. Leistungsschalter von Siemens sind z.B. für bis zu 30.000 Schaltspiele ausgelegt und erfordern dabei nur eine Inspektion pro Jahr. Ihre potenzielle Lebensdauer liegt unter Laborbedingungen bei mehr als 100 Jahren. In der Praxis sind herkömmliche Leistungsschalter aber durchschnittlich oft nur rund zehn Jahre im Einsatz. Woran das liegt, zeigt ein Blick auf die aktuellen Herausforderungen, vor denen Schaltanlagenbauer und Betreiber entsprechender Anlagen in Gebäuden oder der Industrie heute stehen: Digitalisierung und technischer Fortschritt bestimmen unsere Zeit. Nie verlief der technische Wandel schneller. Entwicklungszeiten und Produktlebenszyklen verkürzen sich, gleichzeitig steigen Variantenvielfalt, Komplexität und Kostendruck – auch in der Elektrotechnik.

Komplexe Anforderungen

Die Reihe 3WA erneuert das Sentron-Portfolio für offene Leistungsschalter von Siemens. (Bild: Siemens AG)

Die Anforderungen an die elektrische Infrastruktur und die zugrunde liegenden Systeme und Komponenten haben sich in den letzten Jahrzehnten ebenso massiv wie rasant verändert. Zu traditionellen Schutz- und Schaltaufgaben gesellen sich immer mehr und komplexere Funktionsanforderungen. Dies liegt an neuen Richtlinien, höheren Strompreisen und vermehrter Automatisierung, vor allem aber an einer zunehmend dezentralen Energieerzeugung und der allgegenwärtigen Digitalisierung. Technologisch bringt dies laufende Neuerungen mit sich: Was vor zehn Jahren als State of the Art galt, wird heutigen Standards kaum mehr gerecht. Das gilt für Handys und Computer genauso wie für Leistungsschalter in der elektrischen Energieverteilung. Funktionsanpassungen werden also für bestehende Schaltanlagen in immer kürzeren Abständen erforderlich. Zugleich steigt der Kostendruck auf Betreiberseite. Im Gegenzug bedeutet das: Eine möglichst lange Nutzung bzw. ein Retrofit bestehender Anlagen bietet einen entscheidenden Mehrwert und eine hohe Investitionssicherheit für den Betreiber – und für den Schaltanlagenbauer wichtige Vertriebsargumente.

Bereits bei der Planung können anhand vordefinierter PMF-Typen gemäß IEC60364-8-1 die jeweils erforderlichen Mess- und Zusatzfunktionen ausgewählt werden. (Bild: Siemens AG)

Anpassung über Web-Upgrades

Die neuen offenen Leistungsschalter 3WA begegnen dieser herausfordernden Situation, indem sie sich flexibel an kommende Aufgaben anpassen lassen, ohne dass sie physisch ausgetauscht werden müssen. Die Voraussetzung dafür schaffen webbasierte Upgrades: Bei veränderten technologischen Anforderungen lässt sich die in den Leistungsschaltern verbaute elektronische Auslöseeinheit (ETU600) über die Konfigurationssoftware Sentron Powerconfig sowie mittels einer USB- oder Kommunikationsschnittstelle um neue Funktionen erweitern. Die Features sind im Internet hinterlegt und werden von Siemens laufend erweitert. Sie lassen sich einfach herunterladen und aufspielen. Anwender profitieren von einer hohen Investitionssicherheit: Die Schalter können bis zu 30 Jahre lang auf dem jeweils aktuellen Stand der Technik arbeiten, so dass sich die Betriebsdauer erhöht. Ein Beispiel für neue Features sind im Schalter integrierte Funktionen für die Umsetzung eines Energiemanagements. Denn während die Erfassung von Energiedaten in der Vergangenheit spezielle Messgeräte voraussetzte, können diese Aufgabe inzwischen auch kommunikationsfähige Schalt- und Schutzgeräte übernehmen. Der technische wie finanzielle Aufwand für ein zusätzliches Messgerät entfällt damit. Auch der offene Leistungsschalter 3WA verbindet Schutz- und Messfunktionen in einem einzigen Gerät. Die elektronische Auslöseeinheit (ETU) ist nicht nur dafür ausgelegt, im normalen Betrieb Daten zu Energie, Netzqualität und Schalterzuständen zu erfassen. Sie gewährleistet zugleich eine hohe Messgenauigkeit gemäß der Messgeräte-Norm IEC61557-12 und zwar über das gesamte Spektrum der möglicherweise auftretenden Stromstärken. Darüber hinaus lassen sich die Anforderungen der IEC50001 bzw. der PMF-Typen (Power Metering Function), wie sie die IEC 60364-8-1 zur Einhaltung der Energieeffizienznorm ISO 50001 jeweils anwendungsspezifisch definiert, mit dem 3WA erfüllen: Bereits bei der Planung können anhand vordefinierter PMF-Typen die jeweils erforderlichen Mess- und Zusatzfunktionen ausgewählt werden. Der Leistungsschalter verfügt über zwei Prozessoren – einen unveränderbaren Schutzprozessor für alle Schutzmechanismen, plus einen weiteren, änderbaren Applikationsprozessor für zusätzliche Funktionen. Über die Web-Upgrades bzw. den Upgrade-fähigen Applikationsprozessor kann der PMF-Typ auch später flexibel angepasst werden. Das ist z.B. hilfreich, wenn eine veränderte Nutzung einen anderen PMF-Typen erfordert oder sich die Normensituation ändert. Denn die bestehende 3WA-Hardware kann weitergenutzt werden.

Bei veränderten technologischen Anforderungen lässt sich die in den Leistungsschaltern verbaute elektronische Auslöseeinheit durch webbasierte Upgrades um neue Funktionen erweitern. (Bild: Siemens AG)

Die neuen offenen Leistungsschalter

Die Reihe 3WA erneuert das Sentron-Portfolio für offene Leistungsschalter von Siemens Smart Infrastructure. Als Kernelement von Niederspannungs-Schaltanlagen schützen sie elektrische Einrichtungen in Gebäuden, Infrastruktur und Industrie zuverlässig vor Schäden in Folge von Kurzschluss, Erdschluss oder Überlast. Dabei baut die Neuentwicklung auf die bewährte Technologie der Vorgängermodelle der offenen Leistungsschalter 3WL auf. Neben einer hohen Verlässlichkeit ist damit auch ein reibungsloses Retrofit bestehender Siemens-Schaltanlagen gewährleistet. Zugleich erfüllen die neuen Leistungsschalter 3WA alle Anforderungen an die Niederspannungs-Energieverteilung in digitalisierten Umgebungen: Sie lassen sich softwaregestützt planen und projektieren, digital testen und überwachen und nahtlos in Automatisierungs- und IoT-Systeme einbinden. Auch Upgrades können vollständig digital vorgenommen werden: Anwender laden neue Features einfach aus dem Internet und spielen sie auf. Die offenen Leistungsschalter 3WA sind in drei Baugrößen von 630 bis 6.300A für Wechselstrom-Anwendungen (AC) sowie in einer Baugröße mit den Nennströmen 1.000, 2.000 und 4.000A bei Gleichstrom-Anwendungen (DC) verfügbar. Die Baugrößen 3WA11 für kleinere und 3WA12 für mittlere Nennströme wurden dabei jeweils um Modelle für 2.500 bzw. 4.000A erweitert. Damit kann bei gleichem Bemessungsstrom auch eine kleinere und damit kostengünstigere Baugröße gewählt werden.