Überarbeitete DB-Richtlinie 819.0808 stellt höhere Anforderungen an den Überspannungsschutz

Bild 1: Sicherheit und Verfügbarkeit im Bahnbetrieb: Bei der Überarbeitung der DB-Richtlinie spielt der Überspannungsschutz eine wesentliche Rolle. afotoshop@shutterstock/Phoenix Contact

Von fundamentaler Bedeutung für einen reibungs­losen und hoch verfügbaren Bahnbetrieb sind funktionierende Weichenstellsysteme. Transiente Einkopplungen über die Außenanlagen und daraus resultierende Störungen oder Schädigungen der Steuerungen gilt es unbedingt zu vermeiden. Dennoch findet diese Störquelle bei Planung und Betrieb der Anlagen nicht immer die ihr gebotene Beachtung.

Die überarbeitete DB-Richtlinie 819.0808 schließt diese Lücke und stellt die Anlagenplaner vor neue Herausforderungen. Primärziel des Einsatzes von Überspannungsschutzgeräten (surge protective devices, SPDs) ist die Erhöhung der Signal­verfügbarkeit und die Minimierung von Ausfall­zeiten durch Schäden an der empfindlichen Elektronik. In letzter Konsequenz geht es darum, dass das Gesamtsystem sicherer und effektiver wird, und dass bei Wartungs- und Reparaturar­beiten Zeit und Kosten gespart werden.

Überspannungsschutz für heute und morgen

Bild 2: Platz sparen beim Überspannungsschutz: Mit einer Baubreite von nur 10,3 mm bietet Clixtrab eine hohe Leistungsfähigkeit auf kleinem Raum. Phoenix Contact

Mit der Aktualisierung der Richtlinie 819.0808 hat die DB einen Rahmen an Mindestanforderungen geschaffen, die auch Qualität und Funktionsumfang für Überspannungsschutz umfassen. Dies stellt die Planer zum einen vor neue Herausforderungen, gibt ihnen aber gleichzeitig ein definiertes Anforderungsprofil an die Hand, um marktgängige Lösungen vergleichen und bewerten zu können. Doch dann stellt sich die Frage, ob das vermeintlich günstigste Produkt auch das auf lange Sicht richtige ist. Oder kann es sein, dass während der Gesamtlaufzeit sogar hohe Folgekosten durch unverhältnismäßige Wartungs- und Reparatur­arbeiten entstehen? Letztendlich kommt es auf die Frage an, welches Produkt in punkto Qualität und Funktion zukunftsweisend ist – und auch bei langen Einsatzlaufzeiten seine Arbeit ohne unerwünschte Ereignisse verrichtet.

Mit seiner jahrzehntlangen Erfahrung im Bereich des Blitz- und Überspannungsschutzes hat Phoenix Contact sich den Herausforderungen der Richtlinie 819.0808 gestellt. Die modular aufgebaute Produktfamilie Clixtrab setzt sich zusammen aus einem Überspannungsschutzstecker und einer Reihenklemme, die diesen Schutzstecker aufnimmt. Damit lassen sich Anwendungen im Bereich von 5 V bis 264 V_AC und 5 V bis 230 V_DC mit Nennströmen bis 10 A vor Blitzströmen und Überspannungen schützen. Wartungs- und Reparaturarbeiten in der Anlage erfolgen zeitsparend ohne Suchaufwände nach der Fehlerquelle. Jeder Schutzstecker ist mit einem thermischen Überlastschutz und einer potentialfreien Anbindung für die optional erhältlichen Fernmeldemodule ausgestattet. Mittels Lichtschranke ermöglichen diese Module eine Fernüberwachung des Status von bis zu 25 benachbarten Überspannungsschutzgeräten der Baubreite 10,3 mm. Der Einsatz von Überspannungs­schutzgeräten der Baubreite 20,6 mm führt analog zu einer Verringerung der Modulanzahl, die Anzahl der geschützten Signaladern bleibt unverändert. Die Umsetzung dieses thermischen Überlastschutzes als mechanisches „ODER“ signalisiert ohne jegliche Hilfsenergie den Status eines jeden Signalpfads des einzelnen Schutzgerätes auf engstem Bauraum.

Turnusmäßige Funktionsprüfung der SPDs

Bild 3: Einblick in der VF-Schaltung: Clixtrab kombiniert eine flache Bauweise mit neuester thermischer Abtrenntechnologie. Phoenix Contact

Schon vor Jahrzehnten erkannte Phoenix Contact, dass eine reine Statusanzeige für zahlreiche Anwendungen nicht ausreicht. Um die Anforderung einer zunehmenden Zahl von Anwendern zu erfüllen, SPDs auf ihre Funktion hin zu überprüfen und somit drohende Defekte bereits vor dem Eintritt erkennen zu können, hatte sich das Unternehmen entschlossen, diese Möglichkeit für alle steckbaren SPDs umzusetzen. Mit dem Checkmaster 2 stellt das Unternehmen ein leistungsstarkes Werkzeug zur Verfügung, mit dem der Status der SPDs mobil auf Bauteilebene überprüft und dokumentiert wird. Die Ausgabe des Status erfolgt im Klartext und weist den Anwender auf die weitere Vorgehensweise hin. Eine Erweiterung des Grundgerätes lässt sich beliebig durchführen – mittels produktspezifischer Prüfadapter.

In europäischen Ländern müssen ESTW & DSTW für Eisenbahnen in der Regel der höchsten Sicher­heitsanforderungsstufe nach Cenelec (Comité Européen de Normalisation Électrotechnique; Europäisches Komitee für elektrotechnische Normung) genügen. Auf derart sensible Anwendungen zielen die Produkte CLT-10P/2-VF-230V-I-P und CLT-20P/4-VF-230V-I-P, die den Schutz von 2- und 4-adrigen Signalkreisen mit ihrer Baubreite von nur 10,3 und 20,6 mm ermöglichen. Um die hohen Anforderungen der DB-Richtlinie an Signalverfüg­barkeit und Ausfallsicherheit zu erfüllen, wird die leckstromfreie betriebsbewährte VF-Schaltung eingesetzt – eine Reihenschaltung aus gasgefüll­tem Überspannungsableiter (gas discharge tube, GDT) und Varistor (metal oxide varistor, MOV) (Bild 3).

SPDs für mehr Stellwerkssicherheit

Bild 4: Koordination zwischen internem thermischen Überlastschutz und externer Überstromschutzeinrichtung: Für eine optimale Schutzwirkung muss der interne thermische Überlastschutz den minimalen Abschaltstrom der externen Vorsicherung sicher beherrschen. Phoenix Contact

Die SPDs sparen Platz bei der Installation und weisen trotz geringem Bauraum eine hohe Leistungsfähigkeit auf. Das Potenzial der VF-Ableiter aus der Produktfamilie Clixtrab basiert auf zwei Faktoren: eine leistungsfähige Schutzschaltung mit entsprechenden Komponenten sowie die Beherrschung des Fehler- und Überlastfalls.

Um die bei Clixtrab gesetzte maximale Baubreite von 10,3 mm zu erreichen, hat Phoenix Contact neue Wege beschritten – dabei kommt das Schlag­wort „Flat“ ins Spiel. Sogenannte „Flat GDTs“ und Scheibenvaristoren ermöglichen einen geringen Höhenaufbau der Überspannungsschutzschaltung. Auch für den Fehler- und Überlastfall wurden neue Wege beschritten: Auf der Basis der ARC-Shield-Technologie ist es nun möglich, die bei der VF-Schaltung gesetzten Strom- und Spannungswerte auf einem derart geringen Bauraum zu beherrschen. Der integrierte thermische Überlastschutz in Kombina­tion mit den leistungsfähigsten Bauteilen der jeweiligen Bauform erlaubt eine Freigabe für Anwendungen bis 264 V_AC und 230 V_DC bei Nennströmen (I_N) von jeweils 10 A (Bild 3).

Anwendungen auf derart hohen energetischen Niveaus stellen hohe Anforderungen an die Über­stromsicherheit. Kommen zusätzlich Vorsicherungen zum Einsatz, können Überströme unterhalb des minimalen Abschaltstroms der Vorsicherung liegen, aber dennoch die Gefahr einer unzulässigen Erwärmung bergen. Der erhoffte Schutz durch die Vorsicherung wäre dann nicht gegeben. Mit Clix­trab gehört dieser „Blind Spot“ der Vergangenheit an – der integrierte thermische Überlastschutz ist optimal mit den empfohlenen Vorsicherungen koordiniert und wird damit dem Anspruch an die Überstromsicherheit gerecht (Bild 4).

Die Weichen sind gestellt

Die fortschreitende digitale Transformation macht auch vor der Bahnindustrie nicht halt und zeigt ihren disruptiven Charakter deutlich. Sie ist die Triebfeder für zahlreiche Neuentwicklungen und stetige Modernisierung. Nie standen die Weichen besser, um die Systeme effizienter, wartungsarmer und wirtschaftlicher aufzubauen. Der Einsatz von Blitz- und Überspannungsschutz ist in diesem Zusammenhang ein elementarer Baustein zur Erhöhung der Systemverfügbarkeit. Auch durch die zentralen Zustandsüberwachungen werden die Ressourcen im Bahnbereich zielgerichtet einge­setzt. Die Weichen sind gestellt – mit Clixtrab nimmt der Zug in Richtung Zukunft Fahrt auf.

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