Anschluss Und Absicherung Der Geräte - Siemens SINAMICS G130 Projektierungshandbuch

Grundlagen und Systembeschreibung
Projektierungshinweise
Hinweise zu ungeerdeten IT-Netzen
In ungeerdeten IT-Netzen sind alle aktiven Teile von Erde getrennt oder ein Punkt ist über eine hochohmige Impedanz
mit Erde verbunden.
In diesem Projektierungshandbuch wird unter einem ungeerdeten IT-Netz grundsätzlich ein Netz verstanden, in dem
alle aktiven Teile von Erde getrennt sind. Darauf beziehen sich alle weiteren Aussagen zu ungeerdeten IT-Netzen.
Netze, in denen ein Punkt über eine Impedanz geerdet ist, werden nicht weiter betrachtet, da diese Netze zum einen
sehr selten vorkommen, und zum Anderen keine allgemein gültigen Aussagen zulassen, da diese sehr stark von Art
und Größe der Erdungsimpedanz abhängen. Hier ist im Einzelfall eine individuelle Klärung erforderlich.
1.2.2 Anschluss und Absicherung der Geräte
Die Geräte enthalten Anschlussmöglichkeiten für die drei Außenleiter (L1, L2, L3) und für den Schutzleiter (PE-Leiter)
zur Erdung der Gehäuse. Eine Anschlussmöglichkeit für einen separaten Neutralleiter (N-Leiter) ist nicht vorhanden.
Sie ist auch nicht erforderlich, weil die Geräte eine symmetrische Last für das Drehstromnetz darstellen und der
Sternpunkt nicht belastet wird.
Wird eine einphasige Wechselspannung benötigt, z. B. 230 V zur Speisung der Hilfsbetriebe oder des Lüfters, so wird
diese geräte-intern über einphasige Steuertransformatoren erzeugt, die zwischen zwei Außenleiter der Netzspannung
geschaltet sind. Diese Steuertransformatoren für die Hilfsbetriebe der Schrankgeräte sind geräteabhängig entweder
im Standard vorhanden oder optional bestellbar. Alternativ kann eine einphasige Wechselspannung auch an den dafür
vorgesehenen Klemmen von extern eingespeist werden, wie im Abschnitt „Verhalten der SINAMICS-Geräte bei Netz-
spannungsschwankungen und -einbrüchen" beschrieben. Auf keinen Fall dürfen einphasige Steuertransformatoren
zwischen einen Außenleiter u. Erde geschaltet werden, weil die Spannung Leiter-Erde durch Oberschwingungen und
Common-Mode-Effekte insbesondere bei großen SINAMICS S120 Mehrmotoren-Verbänden stark belastet und somit
entsprechend verzerrt sein kann. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn in einem IT-Netz ein Erdschluss am
Umrichterausgang vorliegt, siehe Abschnitt „Anschuss der Geräte an ungeerdete Netze (IT-Netze)".
Der Schutz der Geräte und ihrer Netzzuleitungen bei Kurz- und Erdschlüssen muss sowohl bei den Einbaugeräten als
auch bei den Schrankgeräten durch netzseitige Schutzeinrichtungen sichergestellt werden.
Der Schutz der Netzzuleitung kann durch geeignete Leitungsschutzsicherungen oder Leistungsschalter erfolgen. Diese
sind an der Anschlussstelle zum Netz anzuordnen. Geeignete Leitungsschutzsicherungen des Typs 3NA sind den
Katalogen D 11 und D 21.3 zu entnehmen.
Sollen die an der Anschlussstelle zum Netz angeordneten Sicherungen neben dem Schutz der Netzzuleitung auch den
Halbleiterschutz für die Thyristoren bzw. Dioden in den Gleichrichtern der Umrichter SINAMICS G130 und G150 sowie
für die Thyristoren bzw. Dioden in den S120 Basic Infeeds übernehmen, so sind anstelle der Leitungsschutz-
sicherungen des Typs 3NA Doppelfunktionssicherungen des Typs 3NE1 einzusetzen, die ebenfalls den Katalogen
D 11 und D 21.3 zu entnehmen sind. Bei der Verwendung von S120 Smart Infeeds, S120 Active Infeeds und
Umrichtern S150, die IGBT-bestückte Gleichrichter enthalten, ist wegen der geringen I
Halbleiterschutz für die Gleichrichter durch Sicherungen – egal welchen Typs – nicht möglich. Allerdings begrenzen
Doppelfunktionssicherungen des Typs 3NE1 das Schadensausmaß im Falle eines größeren Schadens im Gerät besser
als Leitungsschutzsicherungen des Typs 3NA.
Der Schutz der Geräte selbst kann bei Schrankgeräten SINAMICS G150 und S150 sowie bei S120 Cabinet Modules
durch optionale Netzsicherungen oder bei größeren Strömen durch optionale Leistungsschalter erfolgen, die netzseitig
in die Schrankgeräte integriert sind. Die hierfür verwendeten Netzsicherungen sind Doppelfunktionssicherungen vom
Typ 3NE1 und die Leistungsschalter sind vom Typ 3WL. Zusätzlich muss immer eine Absicherung der Netzzuleitung
an der Anschlussstelle zum Netz erfolgen, entweder durch Leitungsschutzsicherungen des Typs 3NA oder durch
Leistungsschalter.
Hinweise zur netzseitigen Absicherung der Leistungsteile
Bei einem Kurzschluss vor dem Gleichrichter sind die Thyristoren bzw. Dioden in den Gleichrichtern nicht betroffen, so
dass netzseitige Doppelfunktionssicherungen des Typs 3NE1 hier keinen deutlichen Vorteil aufweisen.
Bei einem Kurzschluss im Gleichrichter selbst, z. B. infolge eines defekten Thyristors, ist der Gleichrichter ohnehin
defekt, so dass netzseitige Doppelfunktionssicherungen des Typs 3NE1 auch hier keinen deutlichen Vorteil aufweisen.
Bei einem Kurzschluss hinter dem Gleichrichter, also im Zwischenkreis oder im Wechselrichter, z. B. infolge eines
defekten IGBTs, sind netzseitige Doppelfunktionssicherungen des Typs 3NE1 empfehlenswert, um die netzseitigen
Thyristoren bzw. Dioden zu schützen. Damit sind bei der Reparatur weniger defekte Komponenten zu tauschen, so
dass die Reparatur einfacher, schneller und günstiger wird. Insbesondere bei größeren Geräten mit getrennten
Powerblocks für Gleich- und Wechselrichter kann durch die Doppelfunktionssicherungen der Austausch des
Gleichrichter-Powerblocks in aller Regel vermieden werden.
SINAMICS Projektierungshandbuch – Februar 2020
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t-Werte der IGBT-Chips ein