Was man an einem Hauptschalttafel (MSB) prüft.
Die Hauptschalttafel (MSB) ist die Sammelschienenanlage, die die Leistung direkt von den Generatoren des Schiffs empfängt (Dieselgeneratoren, Wellengenerator, Notgenerator über eine Umschaltung oder Landanschluss) und sie weiterverteilt an Unterverteilungen, Gruppenstarterfelder und große Verbraucher. Von einer nachgelagerten Verteilung unterscheidet sie ein wesentlicher Punkt: Alles an der MSB ist für den vollen Generator-Fehlerstrom bemessen, während Tafeln weiter unten in der Kette nur den Fehlerstrom aushalten müssen, der nach dem Ausräumen durch den vorgelagerten Schutz übrig ist. Die MSB ist zudem der Ort, an dem Generatoren synchronisiert und parallelgeschaltet werden und an dem…
Was eine Hauptschalttafel definiert
Die Hauptschalttafel (MSB) ist die Sammelschienenanlage, die die Leistung direkt von den Generatoren des Schiffs empfängt (Dieselgeneratoren, Wellengenerator, Notgenerator über eine Umschaltung oder Landanschluss) und sie weiterverteilt an Unterverteilungen, Gruppenstarterfelder und große Verbraucher. Von einer nachgelagerten Verteilung unterscheidet sie ein wesentlicher Punkt: Alles an der MSB ist für den vollen Generator-Fehlerstrom bemessen, während Tafeln weiter unten in der Kette nur den Fehlerstrom aushalten müssen, der nach dem Ausräumen durch den vorgelagerten Schutz übrig ist. Die MSB ist zudem der Ort, an dem Generatoren synchronisiert und parallelgeschaltet werden und an dem das elektrische System des Schiffs über einen Kuppelschalter in unabhängige Abschnitte geteilt wird.
Hauptkomponenten
Sammelschienensystem
Kupfersammelschienen, auf den meisten Handelsschiffen luftisoliert, auf Fahrgast- und Offshore-Schiffen störlichtbogenfest gekapselt, bilden das Rückgrat. Die Schiene ist in mindestens zwei Abschnitte geteilt, verbunden über einen Kuppelschalter — ein Fehler auf einem Abschnitt lässt sich so isolieren, ohne den anderen zu verlieren.
Generator- und Kuppelschalter
Luftleistungsschalter (ACBs) verbinden jeden Generator mit seinem Schienenabschnitt und die Abschnitte miteinander. Sie tragen Schutzrelais für Überstrom, Kurzschluss, Rückleistung und, auf größeren Anlagen, Differentialschutz.
Synchronisiereinrichtung
Ein Synchronoskop oder ein automatischer Synchronisierer gleicht Spannung, Frequenz und Phasenfolge ab, bevor ein Generatorschalter auf eine lebende Schiene schließt; wer das falsch macht, verursacht eine gewaltsame phasenverkehrte Zuschaltung, die eine Generatorkupplung abscheren kann.
Messung und Überwachung
Ampere-, Volt-, Frequenz-, Leistungsfaktor- und kW-Messgeräte je Generator, dazu ein Isolationsüberwachungsgerät (IMD), das das üblicherweise ungeerdete Verteilsystem des Schiffs laufend auf Erdschlüsse beobachtet.
Auswahl und Auslegung
Eine MSB wird um die angeschlossene Erzeugungskapazität herum spezifiziert, nicht um die Durchschnittslast:
- Bemessungsstrom der Sammelschiene, über der Summe der Generator-Volllastströme mit Reserve für künftigen Lastzuwachs
- Kurzschlussfestigkeit in kA für eine Sekunde, gestützt auf eine Fehlerstromberechnung der ganzen Anlage
- Systemspannung: 400V/440V ist auf kleineren Schiffen üblich, 690V oder 6.6kV-Hochspannungssysteme erscheinen auf großen Kreuzfahrtschiffen, LNG-Tankern und dieselelektrischen Offshore-Schiffen
- Zahl der Generator- und Kuppelfelder — und ob Abzweige für Landanschluss und Wellengenerator gebraucht werden
- Schutzart passend zur Umgebung des Maschinenraums
Klasse- und Regelanforderungen
SOLAS Kapitel II-1 verlangt, dass ein einzelner Fehler das Schiff nicht ohne wesentliche elektrische Dienste lassen darf — der Grund, warum die Klassevorschriften auf mindestens zwei unabhängigen Schienenabschnitten mit einem Kuppelschalter bestehen, der einen gestörten Abschnitt isolieren kann. Die Klassifikationsgesellschaften wenden eigene Regeln für elektrische Installationen an, weitgehend deckungsgleich mit den IACS-vereinheitlichten Anforderungen für elektrische Systeme: Kurzschlussberechnungen, Selektivität zwischen Schutzgeräten und Trennung der Verkabelung. Schalttafeln werden bei jeder Klasseerneuerung besichtigt: Isolationswiderstandsmessung, Funktionstests der Schutzrelais und eine Sichtprüfung der Schienenstöße und Kabelanschlüsse auf Überhitzung sind Standardpunkte.
Typische Fehler
| Fehler | Ursache | Folge |
|---|---|---|
| Störlichtbogen / Kurzschluss | Isolationsalterung, Staub oder Feuchte, die Phasen überbrücken | Zerstörte Schalttafel, Blackout, Verletzungsgefahr für Besatzung in der Nähe |
| Loser Sammelschienenstoß | Thermisches Wechselspiel lockert verschraubte Verbindungen über Jahre | Örtlicher Hitzepunkt, schließlich Lichtbogen und Brand |
| Defekter Synchronisierer | Verschlissene Kontakte oder verlaufene Kalibrierung | Generator phasenverkehrt zugeschaltet, Schaden an Kupplung oder Antriebsmaschine |
| Unerkannter Erdschluss | IMD defekt oder Alarm ignoriert | Ein zweiter Erdschluss erzeugt einen Phase-zu-Phase-Kurzschluss |
Worauf es beim Lieferanten ankommt
- Baumusterprüfzeugnisse nach IEC 61439-1/2 für die gesamte Anlage, nicht nur Zulassungen auf Komponentenebene
- Klassen-Baumusterzulassung für die einschlägige Flagge und Spannungsklasse
- Eine dokumentierte Kurzschluss- und Störlichtbogenstudie für die konkret bestellte Konfiguration
- Verfügbarkeit von Ersatzschaltern, -relais und IMD-Einheiten, kompatibel mit dem verbauten Bestand
- Örtliche Inbetriebnahme- und Serviceunterstützung in der Region der Werft
Eine jährliche Thermografie der Schienenstöße und Kabelschuhe unter Last fängt lose Verbindungen Wochen, bevor sie zum Brand werden — und kostet einen Bruchteil des Stillstands, den ein ausgebrannter Abschnitt bedeuten würde.