Fertigungsautomatisierung 2 | 18

Im Dienste der Wissenschaft

Modernisierung von Hochspannungszellen an der Leibniz Universität Hannover

In zwölf Versuchszellen führen die Forscher des Instituts für Elektrische Energiesysteme an der Leibniz Universität Hannover verschiedene Hochspannungstests durch. Derzeit werden die Zellen mithilfe zahlreicher ABB-Komponenten auf den aktuellen Stand der Sicherheitstechnik gebracht.

Viele Forschungsprojekte der Leibniz Universität Hannover beschäftigen sich mit der Energiewende. Im Rahmen des Netzausbauprojekts Suedlink forscht das Institut für Elektrische Energiesysteme unter anderem nach optimalen Kabelmaterialien für den Gleichstromtransport über große Distanzen und nach neuen Verfahren, um Fehler in einem 700 km langen Erdkabel zu detektieren. Für ihre Experimente nutzen die Wissenschaftler des Fachbereichs Hochspannungstechnik und Asset Management am Schering-Institut zwölf Hochspannungsversuchszellen und eine große Hochspannungshalle.

Angesichts von Spannungen im Kilo- oder sogar Megavoltbereich kommt der funktionalen Sicherheit bei den Versuchen lebensrettende Bedeutung zu. „Die sicherheitstechnische Ausstattung unserer Versuchszellen war in die Jahre gekommen“, sagt Professor Peter Werle, Leiter des Fachbereichs Hochspannungstechnik und Asset Management. „Daher haben wir uns entschieden, sie auf eine der höchsten Sicherheitsstufen zu bringen.“ Bei sechs Zellen ist die Modernisierung bereits abgeschlossen; derzeit werden die anderen sechs Zellen und die große Hochspannungshalle umgerüstet.

„Die hohe Produktverfügbarkeit von ABB war ein wichtiges Kriterium.“

Pluto als Herzstück

Im Sicherheitskonzept spielen ABB-Komponenten eine zentrale Rolle. Das Herzstück ist die Sicherheits-SPS Pluto; sie überwacht die angeschlossenen Sensoren, Schalter und Tastenfelder. „Die Programmierung der Eingänge definiert die Bedingungen, unter denen die Pluto-Steuerung die Ausgänge freigibt“, erklärt Kai Giese aus der ABB-Division Elektrifizierungsprodukte. „Fehler wie Kurzschlüsse in der Zuleitung und Bauteildefekte werden sicher erkannt.“

Die Türen der Versuchszellen sind mit dem Sicherheitssensor Eden ausgerüstet. Seine beiden Teile Adam und Eva melden, ob die Tür korrekt geschlossen ist. „Dank des Eden-Sensors ist ein mechanisches Verklemmen der Sensortechnik, wie es bei älteren Systemen vorkommen kann, ausgeschlossen“, erläutert Projektleiter Hassan Saadati. Ein weiterer Eden-Sicherheitssensor an der Erdungsstange kontrolliert, ob diese richtig eingehängt ist. Als zusätzliche Maßnahme muss der Anwender eine bestimmte Kombination auf der Drucktastenleiste Smile 41 betätigen. So ist ausgeschlossen, dass das versehentliche Berühren einer Taste die Hochspannungsversorgung startet.

Sicherheitssensoren vom Typ Eden überwachen die Türen der Versuchszellen und die Erdungsstange.

Konzept erfüllt SIL 3

Das Sicherheitssystem erfüllt das Performance Level E und das Safety Integrity Level 3 (SIL 3). Beide Standards formulieren die Anforderung, dass selbst eine Anhäufung von Fehlern nicht zum Verlust der Sicherheit führen darf. „Aus den anzunehmenden Verletzungen, der Häufigkeit, mit der sich eine Person der Gefahr aussetzt, und den Möglichkeiten, der Gefahr zu entkommen, leiten sich die Höhe des Risikos und die Sicherheitsmaßnahmen ab“, sagt Kai Giese.

Für ABB als Projektpartner sprachen mehrere Gründe: Um die erneuerten Hochspannungszellen mehrere Jahrzehnte betreiben zu können, müssen auch die Sicherheitskomponenten über einen solch langen Zeitraum verfügbar sein. „Bei den Experimenten kann durchaus mal etwas kaputtgehen, sodass wir rasch Ersatzteile benötigen“, sagt Hassan Saadati. „Die hohe Produktverfügbarkeit von ABB war daher ein wichtiges Kriterium.“ Und dank des hervorragenden Preis-Leistungs-Verhältnisses der Komponenten konnte die Modernisierung der Versuchszellen budgetgerecht realisiert werden.

Projektleiter Hassan Saadati bedient die Drucktastenleiste, um den Versuch zu starten.