Kompakte Geräte mit Fernmeldung - Überspannungsschutz sorgt für sauberes Wasser

Auch in der Wasser- und Abwasserwirtschaft ist der Trend zur immer stärkeren Vernetzung und Digitalisierung unübersehbar. Damit steigt die Zahl elektronischer Komponenten – die in den oft weit auseinander liegenden Gewerken über die Feldebene bis in die Leitebene verbunden werden. Bei der Modernisierung ihrer Wasserversorgung hat die Stadt Schieder-Schwalenberg auch ihr Überspannungsschutz-Konzept auf den neusten Stand gebracht.

Damit das Wasser möglichst in Trinkwasser-Qualität sicher zum Verbraucher gelangt, muss die Technik ausfallsicher sein. Das Überspannungsschutz-Konzept spielt dabei eine zentrale Rolle. Um auch den Bürgern der Stadt Schieder-Schwalenberg in Ostwestfalen kontinuierlich Frischwasser zur Verfügung stellen zu können, wurde die Wasserversorgung in den letzten Jahren sukzessive modernisiert. Dabei wurde auch besonders auf die hohe Ausfallsicherheit geachtet.

Schutzkonzept modernisiert
„In der Vergangenheit hatten wir immer mal wieder mit Beeinträchtigungen durch Blitz und Überspannungen zu kämpfen“, erläutert Ulrich Wicke, Leiter Automatisierungstechnik beim Bauhof der Stadt Schieder-Schwalenberg. „Wir hatten uns schon vor einigen Jahren für Überspannungsschutzgeräte von Phoenix Contact entschieden - damit konnten wir Beeinträchtigungen in der Wasserversorgung oder gar Ausfälle erheblich reduzieren.“
Mit der Modernisierung des Wasserwerkes sollte auch das Überspannungsschutz-Konzept [1] auf den neusten Stand gebracht werden. In erster Linie ging es darum, die oft weit entfernten elektronischen Komponenten zu vernetzen und Statusmeldungen über das Fernmeldenetz zu kommunizieren. Auf der Hannover Messe 2018 fiel Wicke am Stand von Phoenix Contact die neue Baureihe Termitrab complete auf. „Mit den kompakten Schutzgeräten für Sensor- und Aktorleitungen wollten wir erhebliche Platzeinsparungen erreichen“, erinnert sich Wicke. „Aufgrund der integrierten Überwachungsfunktion am Schutzgerät wollten wir auch den Aufwand für Service und Wartung reduzieren.“ Unterstützt wurde Wicke bei der Modernisierung des Wasserwerkes von zwei Unternehmen aus der Region: dem Ingenieurbüro Herrndörfer und Partner aus Bad Oeynhausen sowie dem Automatisierungsbetrieb Riegler aus Lemgo.

Alles dicht
In modernen Gebäuden und Anlagen müssen zahleiche Sensoren und Aktoren – wie auch alle weiteren signalverarbeitenden Geräte – zum Schutz vor einer Blitzgefährdung in ein Schutzzonenkonzept einbezogen werden. Für die Wasserversorgung in Schieder-Schwalenberg wurden folgende von außen kommende Leitungen mit Überspannungsschutz abgesichert:

• Stromversorgung
• Sensor- und Aktorleitungen
• Telefonanschluss über SHDSL und ADSL

Für die Stromversorgung wurde die steckbare Blitzstrom- und Überspannungsableiter-Kombination Typ 1+2 [2] mit der Bezeichnung „Flashtrab SEC“ ausgewählt. Durch die Blitzstromtragfähigkeit von 100.000 A (10/350) trotzt dieser Schutz jedem Gewitter. „Um Überspannungen vom Hochbehälter abzufangen, haben wir dieses Überspannungsschutzgerät auch an der Leitung zum Hochbehälter installiert“, erläutert Wicke. „Denn durch die integrierte Fernmeldefunktion der SEC-Familie, die den Status des Ableiters weitergibt, können wir den Zustand des Schutzgerätes auch von außen überwachen.“

Sämtliche Sensor- und Aktorleitungen wurden mit den kompakten Komponenten aus der Produktfamilie Termitrab complete ausgerüstet. Bei der Stadt Schieder-Schwalenberg entschied man sich für diese Produktserie, weil die Produkte nur 6 mm breit sind und im Schaltschrank Platz eingespart werden konnte. Weil die Komponenten steckbar sind, können sie bei Überlast bequem – und damit kostengünstig – ausgetauscht werden. Auch hier kann der Status der Schutzgeräte bequem durch eine Fernmeldeeinheit abgefragt werden.

Die Fernmeldefunktion konnte hier auf einfache Weise installiert werden. Es reicht aus, die zweiteilige Fernmeldeinheit mit Spannung zu versorgen, die Schutzgeräte selbst benötigen keine zusätzliche Hilfsenergie. „Nach dem Aufrasten am Anfang und am Ende der Schutzgerätereihe war die Einheit sofort betriebsbereit“, erläutert Wicke. „Auch auf die sonst übliche aufwändige Programmierung konnten wir verzichten.“

Überspannungsschutz im Blick
Weitere MSR-Leitungen, die zum Hochbehälter führen, wurden mit Komponenten aus der Produktfamilie Comtrab modular ausgerüstet. Für den SHDSL-Anschluss wurde ein TC-Extender verwendet – ein Modem, bei dem der Überspannungsschutz schon integriert ist. Für den ADSL-Anschluss wurde der TAE-Trab eingesetzt - ein Aufputz-Überspannungsschutzgerät für analoge und digitale Telekommunikationsschnittstellen.

Mit diesen Komponenten und Maßnahmen werden nun Überspannungen an allen Leitungen, die nach außen gehen, abgefangen. So kann die Steuerung als Herzstück der Anlage keinen Schaden nehmen.

„Durch die Fernmeldefunktion können wir die Statusmeldungen aller Überspannungsschutzgeräte aus der Ferne abfragen“, freut sich Wicke. „So sparen wir Kosten, da das Servicepersonal nicht immer vor Ort sein muss.“ Damit der Status unabhängig vom Standort abgefragt werden kann, erfolgt die Kommunikation zwischen den Hochbehältern, Pumpstationen, Regenüberlaufbecken und Kläranlage mithilfe von SHDSL-Telekommunikationsleitungen. Die SHDSL-Signale wiederum werden über ein Modem an das zentrale Ethernet angebunden. Der Zentralrechner im Wasserwerk kommuniziert über das Ethernet mit allen weiteren SPS an den Standorten. Der Rechner erhält über die Kommunikationsschnittstelle AX OPC Server permanent die aktuellen Anlagendaten. Über dieses Netzwerk ist das Wartungspersonal jederzeit über den Status der Schutzgeräte informiert. Liegt eine Meldung vor, wird der Schutz sofort vor Ort ausgetauscht. Durch die am Stecker integrierte Anzeige ist der überlastete Schutz schnell zu identifizieren.

Fazit
In der Wasser- und Abwasserwirtschaft besteht für die ausgedehnten Anlagen ein erhöhtes Ausfallrisiko durch Überspannungen mit oftmals weit reichenden Folgen für Personen und Umwelt. Ein umfassendes Blitz- und Überspannungsschutz-Konzept ist hier unverzichtbar. „Überspannungsschutz mit fernmeld­­barer Statusanzeige sorgt für eine schnelle Statuserkennung in der Leitwarte“, erläutert Wicke. „Durch die kompakte Bauform lässt sich der Platz für MSR-Überspannungsschutz deutlich reduzieren“. Mit dem umfassenden Produktprogramm, das Phoenix Contact für den Blitz- und Überspannungsschutz anbietet, steht für jede Anwendung in der Wasser- und Abwassertechnik eine geeignete Lösung zur Verfügung.

Literatur
[1] DIN EN 62305-2; Blitzschutz – Teil 2: Risiko-Management
[2] DIN EN 61643-11; „Überspannungsschutzgeräte für den Einsatz in Niederspannungsanlagen – Anforderungen und Prüfungen”
[3] DIN EN 61643-21; „Überspannungs-schutzgeräte für Niederspannung – Teil 21: Überspannungsschutzgeräte für den Einsatz in Telekommunikations- und signalverarbeitenden Netzwerken – Leistungsanforderungen und Prüfverfahren”