Das Familienunternehmen gefeba Elektro GmbH wurde 1969 gegründet und hat sich in seiner über 40-jährigen Firmengeschichte als Systemanbieter für Automatisierungstechnik und Elektroausrüstung positioniert. Von der Konzeption über die Produktion bis hin zur Installation bietet der Anlagenbauer alles aus einer Hand. Für ein großes Stahlwerk, das zurzeit in Kasachstan modernisiert wird, bekam gefeba jüngst den Auftrag, eine Niederspannungsschaltanlage zu fertigen. Insgesamt realisiert das Unternehmen für dieses Stahlwerk drei baugleiche Anlagen mit jeweils 27 Feldern. Der Bemessungsstrom beträgt 4000 A pro Anlage. Jede Anlage hat zwei getrennte Einspeisungen in der Mitte, die über einen Kuppelschalter miteinander verbunden werden können. Sollte ein Transformator ausfallen oder wegen Wartungsarbeiten abgeschaltet werden müssen, lässt sich die entsprechende Einspeisung abtrennen und der Kuppelschalter schließen. Die Anlage, die dann komplett über den verbleibenden Transformator versorgt wird, kann dadurch ohne Unterbrechung weiter arbeiten.

„Die Anforderungen an die Schaltanlage enthielten im Vergleich zu ähnlichen Anlagen für den deutschen Markt eine Besonderheit", erklärt gefeba-Fertigungsleiter Michael Gendrzeiko: „Die Schaltanlage musste die hohe Schutzart IP54 erfüllen." Dies bedeutet, dass Schutz vor Spritzwasser und Staub gewährleistet sein muss. Dadurch war die übliche Planung mit offenen Schaltschränken, wie sie gefeba sonst bei solchen Anwendungen bevorzugt, nicht möglich. Außerdem mussten innerhalb der Schaltschränke die Sammelschienen berührungssicher abgedeckt werden. Zu diesem Zweck wurden spezielle mit Schlitzen versehene Abdeckungen aus Plexiglas bei gefeba gefertigt, die den Berührungsschutz garantieren, aber dennoch eine Luftzirkulation innerhalb des Schaltschranks ermöglichen. Aufgrund der teilweise hohen Ströme entsteht fast immer Wärme durch die Verlustleistung von Komponenten sowie der Sammel- und Verteilschienen. „Soll eine solche Anlage dann – wie hier gefordert – in hoher Schutzart ausgeführt werden, muss man sich unbedingt Gedanken über die Wärmeentwicklung und die Wärmeableitung machen", so der Fertigungsleiter zu den Überlegungen, die am Planungsanfang standen.

Vorteile einer Engineering-Software

Gefeba setzt bei der Planung und Fertigung von Niederspannungsschaltanlagen auf das Ri4Power-System von Rittal. Diese Systemlösung basiert auf dem Topschrank-System TS 8 und ermöglicht u.a. eine modulare Formunterteilung der Schaltanlage. Ein Vorteil des Systems ist das umfangreiche TS-8-Systemzubehör, von der Schaltschrankleuchte bis zu Klimatisierungslösungen. Als Sammelschienensysteme können Maxi-PLS (1000 bis 4000 A) und Flat-PLS (bis 5500 A) sowie das kompakte 60-mm-Schienensystem RiLine60 (bis 1600 A) zum Einsatz kommen. „Ein großer Vorteil des Ri4Power-Systems ist die Software Power Engineering, mit der sich Schaltanlagen einfach planen lassen", nennt Michael Gendrzeiko einen weiteren Vorteil: „Mit etwas Erfahrung ist die Planung einer solchen Anlage eine Sache von ein paar Stunden." Die Software unterstützt den Anlagenbauer in jedem Schritt der Konstruktion und Konfiguration der Schaltanlage. Nach einigen grundsätzlichen Festlegungen, wie Schaltschrankgröße und Bemessungsstrom, kann der Planer mit der Konfiguration der einzelnen Felder beginnen. In einer einfachen Menüstruktur lassen sich Felder hinzufügen, Schienensysteme auswählen und vieles mehr. Die Software ermittelt automatisch, welche Komponenten benötigt werden und stellt diese zu einer Stückliste zusammen. Auch sämtliche Zubehör-Artikel des Ri4Power-Systems sind in der Datenbank enthalten und können komfortabel ausgewählt werden. Da auch die Preisliste hinterlegt ist, lässt sich zusammen mit der Konfiguration auch die Kalkulation erledigen.

Wärmeproblem gelöst

Die Planungssoftware hat aber noch weitere wichtige Funktionen, die gerade bei dieser Anwendung besonders wertvoll waren: So berechnet sie anhand des Bemessungsstroms und der konfigurierten Abgänge die jeweilige Wärmeentwicklung in den einzelnen Feldern. Dabei werden gleichzeitig die passenden Klimatisierungskomponenten vorgeschlagen. Für die Hauptverteilung planten die Fachleute bei gefeba ein Sammelschienensystem auf Basis von Flat-PLS. „Die Berechnungen zeigten, dass sich das Schienensystem bei den gegebenen Bemessungsströmen trotz der Verwendung von Filterlüftern in den Schaltschranktüren auf bis zu 100 °C erwärmen würde", schildert Michael Gendrzeiko das Wärmeproblem. Aufgrund der Berechnungen entschied man sich bei gefeba deswegen dafür, das Sammelschienensystem größer zu dimensionieren als ursprünglich geplant. Zum Einsatz kommt jetzt ein Flat-PLS-Schienensystem mit jeweils vier Schienen der Maße 100 x 10 mm. „Durch die große Dimensionierung erwärmen sich die Sammelschienen nur sehr geringfügig", erläutert Michael Gendrzeiko, sodass die Anlage problemlos in der geforderten Schutzart IP54 realisiert werden konnte.

Bei der Einspeisung entschied man sich dafür, statt Flat-PLS – wie im Rest der Anlage – Maxi-PLS-Schienen zu verwenden. Diese quadratischen Schienen haben einen Querschnitt von 60 x 60 mm mit T-Nuten an allen vier Seiten. Damit lässt sich die Anschlusstechnik besonders einfach und ohne aufwändige Metallbearbeitung wie Biegen, Bohren oder Sägen realisieren. Gerade an der Einspeisung, wo sehr viele Kabel installiert werden müssen, ergibt dies große Vorteile. Aber auch die Flat-PLS-Schienen reduzieren den Montageaufwand. So lassen sich beispielsweise die Verbindungen der Schienen zwischen den Feldern und auch die Abgänge in den einzelnen Feldern einfach und unkompliziert realisieren. Die entsprechenden Verbinder werden einfach auf die Schienen gesetzt und von unten festgeschraubt – ohne Bohren oder eine andere Form der Metallbearbeitung.

Zeitvorteile von der Planung bis zur Montage

Die erste der drei Niederspannungsschaltanlagen für das kasachische Stahlwerk ist in der Zwischenzeit ausgeliefert. Mit dem Ri4Power-System konnte die gesamte An-lage sehr einfach und schnell geplant und konfiguriert werden. Speziell die Software Power Engineering hat den Fachleuten bei gefeba einen enormen Zeitvorteil gebracht. „Im nächsten Schritt", so Fertigungsleiter Michael Gendrzeiko mit Blick in die Zukunft, „wollen wir die Software von Rittal direkt mit unserem Warenwirtschaftssystem koppeln, um die Abläufe bei der Planung noch weiter zu optimieren."

Michael Schell, Leiter Produk- tmanagement Power Solutions, Wolfgang Ehmer, Systemberater Stromverteilung, und Hans-Robert Koch, Presse- und Öffentlichkeitsarbeit, alle Rittal GmbH & Co. KG in Herborn ( www.rittal.de )