Was man an einem Hauptschalttafel (NS) prüft.
Die Hauptschalttafel ist die eine Stelle, an der jeder Generator an Bord in ein gemeinsames Sammelschienensystem einspeist, bevor die Leistung auf Unterverteilungen und Endstromkreise aufgeteilt wird. In der Niederspannung, auf Handelsschiffen typischerweise 380 bis 690V, unterscheidet sie sich von einer Hochspannungsschalttafel, wie sie auf großen Kreuzfahrtschiffen und manchen LNG-Tankern mit 6.6 oder 11kV eingesetzt wird, vor allem in den Isolationsabständen und in der Energie eines Störlichtbogens, doch die Kernaufgabe ist dieselbe: die Generatorleistung sicher zusammenzuführen, zu schützen und die Last zwischen laufenden Generatoren zu teilen, ohne dass ein Fehler in…
Was die Niederspannungs-Hauptschalttafel ausmacht
Die Hauptschalttafel ist die eine Stelle, an der jeder Generator an Bord in ein gemeinsames Sammelschienensystem einspeist, bevor die Leistung auf Unterverteilungen und Endstromkreise aufgeteilt wird. In der Niederspannung, auf Handelsschiffen typischerweise 380 bis 690V, unterscheidet sie sich von einer Hochspannungsschalttafel, wie sie auf großen Kreuzfahrtschiffen und manchen LNG-Tankern mit 6.6 oder 11kV eingesetzt wird, vor allem in den Isolationsabständen und in der Energie eines Störlichtbogens, doch die Kernaufgabe ist dieselbe: die Generatorleistung sicher zusammenzuführen, zu schützen und die Last zwischen laufenden Generatoren zu teilen, ohne dass ein Fehler in einem Abschnitt das ganze Schiff mitnimmt.
Hauptkomponenten
Sammelschienensystem
Kupferschienen über die ganze Länge der Schalttafel, meist von Kuppelschaltern in Abschnitte geteilt, sodass ein Fehler oder Brand in einem Abschnitt abtrennbar ist, ohne den anderen zu verdunkeln.
Generatorschalter
Luftleistungsschalter, ausgelegt auf den vollen Laststrom des Generators, mit Schutzrelais für Überstrom, Kurzschluss, Rückleistung und, wo einschlägig, Differentialschutz.
Abgangsschalter zu den Unterverteilungen
Schalter, bemessen auf die Last der jeweils nachgelagerten Unterverteilung und mit den Generatorschaltern so abgestimmt, dass ein Fehler auf einem Abgang nur diesen Abgang abschaltet und nicht den speisenden Generator.
Feld für Synchronisierung und Lastverteilung
Instrumente und Bedienelemente, um einen weiteren Generator phasenrichtig auf die Sammelschiene zu bringen, mit Angleich von Spannung, Frequenz und Phasenfolge, und um danach kW und kVAr selbsttätig oder von Hand zwischen laufenden Generatoren zu teilen.
Schutzrelais und Messung
Digitale oder elektromechanische Relais überwachen Strom, Spannung, Frequenz und Leistungsfaktor in jedem Abschnitt, geben Auslösesignale an die Schalter und Messwerte an Brücke und Maschinenkontrollraum.
Auswahl und Auslegung
Die Auslegung folgt der gesamten installierten Generatorleistung, der erwarteten gleichzeitigen Last einschließlich der Anlaufströme großer Motoren, dem Kurzschlussstrom, dem Sammelschienen und Schalter standhalten müssen, und dem Grad der Abschnittsteilung, der nötig ist, um die Anforderungen des Fahrzeugs an Redundanz und Wiederanfahren nach einem Blackout zu erfüllen. Fahrgastschiffe und Fahrzeuge mit dynamischer Positionierung brauchen üblicherweise eine feinere Abschnittsteilung als ein einfaches Frachtschiff.
Vorschriften und Klasse
Die Klassevorschriften, die jede Gesellschaft als eigene Vorschriften für elektrische Anlagen herausgibt und die unter den IACS-Mitgliedern weitgehend übereinstimmen, legen Mindestwerte für die Kurzschlussfestigkeit, Anforderungen an die Selektivität des Schutzes und Regeln zur Abschnittsteilung für die Redundanz auf Fahrzeugen mit Klassezusätzen für dynamische Positionierung oder erhöhte Überlebensfähigkeit fest. SOLAS Kap. II-1 stellt allgemeine Anforderungen an elektrische Anlagen, einschließlich der Notstromversorgung, an die die Hauptschalttafel übergeben können muss. Besichtigungen prüfen die Einstellungen der Schalter gegen die genehmigte Selektivitätsstudie und messen den Isolationswiderstand in den von der Klasse festgelegten Abständen.
Typische Fehler
- Von der genehmigten Selektivitätsstudie abgewichene Einstellungen der Schutzrelais können dazu führen, dass ein nachgelagerter Fehler den Generatorschalter statt des vorgesehenen Abgangsschalters auslöst, sodass aus einer örtlichen Abschaltung ein vollständiger Blackout wird.
- Lockere Verbindungen an den Sammelschienen bauen mit der Zeit Widerstand und Wärme auf, mitunter bis zu einem Störlichtbogen.
- Ein Fehler an der Synchronisiereinrichtung macht das Zuschalten eines zweiten Generators von Hand riskant und langsam, genau dann, wenn die Besatzung es am schnellsten braucht, beim Wiederanfahren nach einem Blackout.
- Eine Alterung der Isolation durch Feuchte oder Salzeintrag aus der Maschinenraumluft zeigt sich zuerst als sporadischer Erdschlussalarm, bevor es zu einem harten Ausfall kommt.
Worauf es beim Lieferanten ankommt
- Eine mit der Schalttafel gelieferte Selektivitätsstudie und keine, die Werft oder Eigner getrennt beauftragen müssen.
- Eine Kurzschlussfestigkeit mit Reserve über dem berechneten Fehlerstrom und nicht das nackte Mindestmaß.
- Ein Zugang und Aufbau, der es erlaubt, Schalter zu ziehen und zu prüfen, ohne die ganze Tafel abzuschalten.
Halten Sie die Selektivitätsstudie an Bord und prüfen Sie die Schaltereinstellungen nach jedem Relaistausch dagegen: ein Relais, das mit Werkseinstellungen statt mit den abgestimmten Einstellungen des Schiffs eingebaut wird, ist eine häufige Ursache für einen Blackout durch Fehlauslösung.