Störungsfreier Bahnbetrieb durch überarbeitete DB-Richtlinie Freie Fahrt mit Überspannungsschutz

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.

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 puncto 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.

Funktionsprüfung der SPDs

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 Phoenix Contact ein leistungsstarkes Werkzeug zur Verfügung, mit dem der Status der SPDs mobil auf Bauteilebene überprüft und dokumentiert werden. 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 (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 mm 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).

Mehr Stellwerkssicherheit

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.

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 empfohlen Vorsicherungen koordiniert und wird damit dem Anspruch an die Überstromsicherheit gerecht.

Digitale Transformation

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.