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Aktiver Störlichtbogenschutz: Wenn Millisekunden über den Schaden entscheiden
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Wittenberge und Hamburg
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Ein Werkzeug rutscht aus der Hand und fällt in ein geöffnetes Schaltfeld. Mehr braucht es nicht. Im nächsten Moment steht zwischen zwei Anlagenteilen ein Störlichtbogen – und wie schlimm das wird, ist zu diesem Zeitpunkt längst entschieden. Nämlich damals, als die Anlage gebaut wurde.
Störlichtbögen gehören zu den Ereignissen, über die im Alltag wenig gesprochen wird, weil sie selten sind. Wenn sie eintreten, sind die Folgen allerdings erheblich – für die Menschen, die davorstehen, und für den Betrieb, der auf die Anlage angewiesen ist. In unserer Schaltanlagenfertigung in Wittenberge und Hamburg ist deshalb nicht nur die Frage relevant, wie eine Anlage im Normalbetrieb funktioniert, sondern auch, was sie im Fehlerfall tut.
Wenn die Luft selbst zum Leiter wird
Ein Störlichtbogen ist eine Gasentladung. Die Luft zwischen zwei Anlagenteilen wird ionisiert und damit selbst elektrisch leitfähig; was entsteht, ist ein Plasma. Damit fließt Strom dort, wo kein Leiter vorgesehen war. Es entstehen sehr hohe Temperaturen, grelles Licht und eine kräftige Druckwelle mit lautem Knall.
Für Personen in der Nähe reichen die Folgen von Verbrennungen über das Verblitzen der Augen bis zum Knalltrauma. Für die Anlage bedeutet ein länger brennender Lichtbogen im ungünstigen Fall den Verlust des betroffenen Feldes – mit Neuanfertigung und Lieferzeit, die sich nicht in Tagen messen lassen.
Der Auslöser ist dabei selten spektakulär. In der Praxis sind es Kleinigkeiten: Werkzeug, das bei Arbeiten unter Spannung in ein Feld fällt. Ein Fremdkörper, der bei der Montage übersehen wurde. Feuchtigkeit, Verschmutzung, gealterte Isolation. Die Ursache ist klein, die Wirkung ist es nicht.
Beherrschen oder verhindern
Gegen Störlichtbögen gibt es zwei grundsätzlich verschiedene Ansätze, und beide sind zulässig. Sie setzen nur an unterschiedlichen Punkten an.
Der passive Schutz akzeptiert, dass der Lichtbogen brennt, und sorgt dafür, dass seine Energie kontrolliert abgeführt wird: bauartgeprüfte Konstruktion, Abschottung zwischen den Funktionsräumen, definierte Druckentlastung nach oben oder in einen Abgaskanal. Die Anlage bleibt zusammen, die Türen bleiben geschlossen, wer davorsteht, bleibt geschützt. Die Auswirkungen werden beherrscht.
Der aktive Schutz greift früher ein. Sensorik erkennt den Lichtbogen im Moment seiner Entstehung, ein Kurzschließer beendet ihn, und der überwiegende Teil der Energie wird gar nicht erst frei. Dabei müssen zwei Kriterien zusammenkommen: das grelle Licht, erfasst über punktförmige oder faseroptische Sensoren, und der Stromanstieg. Erst die Verknüpfung beider Signale löst aus – ohne sie würde jeder normale Schaltlichtbogen eines Leistungsschalters das System in Gang setzen. Ist der Fall erkannt, baut ein ultraschnelles Schaltgerät einen parallelen Strompfad mit geringerem Widerstand auf. Dem Lichtbogen fehlt der Strom, er verlöscht. Erst danach trennen die vorgelagerten Leistungsschalter den kurzgeschlossenen Anlagenteil vom Netz.
Diese Reihenfolge wird oft verkürzt dargestellt, ist aber der Kern der Sache: Der Lichtbogen erlischt nicht durch die Abschaltung, sondern vor ihr. Erkennung und Löschung sind in unter fünf Millisekunden abgeschlossen. Geprüft werden solche Systeme nach DIN IEC/TS 63107, bewertet nach DIN EN 61439-2 Beiblatt 1.
