Verbesserung der Temperaturüberwachung in Hochspannungs-Elektrosystemen

Herausforderungen und Bedeutung der Temperaturüberwachung in Hochspannungssystemen

Die Temperatur elektrischer Verbindungen in Energieverteilungssystemen ist ein entscheidender Indikator für deren Zustand. Wenn Verbindungen verschleißen, steigt ihr Widerstand, was zu einem Temperaturanstieg führt. Diese Erwärmung kann weiteren Schaden verursachen und ein erhebliches Brand- oder Explosionsrisiko darstellen. Wird auf eine kontinuierliche Temperaturüberwachung verzichtet, kann dies zu kostspieligen Ausfallzeiten und unerwarteten Geräteausfällen führen, die erhebliche Sicherheitsrisiken bergen. In großen Industrieanlagen befinden sich elektrische Schaltanlagen, Transformatoren und Schaltschränke in speziellen Räumen, in denen sich Fehler entweder schleichend über die Zeit oder abrupt durch plötzliche Komponentenfehler entwickeln können. Eine kontinuierliche Temperaturüberwachung ist daher unerlässlich, um diese Risiken zu vermeiden und eine vorausschauende Wartung zu planen.

Mehrere Faktoren können Wärme erzeugen – etwa Überlast, Phasenungleichgewicht, Blindleistungsprobleme, Korrosion oder schlechte elektrische Verbindungen. Diese Wärmeentwicklung weist nicht nur auf Energieverluste hin, sondern kann auch die Lebensdauer von Geräten um bis zu 85 % verringern. Solche Zustände können sich langsam entwickeln oder plötzlich infolge schwerer Fehler auftreten. In Schaltanlagen wird die Energie über Kupferschienen (Sammelschienen) übertragen, die an den Verbindungsstellen verschraubt sind – genau dort besteht die größte Ausfallgefahr. Ein Anstieg der Verbindungstemperatur kann ein frühes Anzeichen für Verschlechterung sein, das durch kontinuierliche Temperaturüberwachung erkannt werden kann.

Die Temperaturmessung in Hochspannungsumgebungen (HV) stellt erhebliche Herausforderungen für die Arbeitssicherheit dar. Konventionelle elektrische Messtechnologien wie Thermoelemente, Widerstandsthermometer (RTDs) und NTCs begegnen diesen Herausforderungen mit stark isolierter Messelektronik, speziellen Sensoren und hochisolierten Kabeln. Der Einsatz elektrischer Sensoren in HV-Umgebungen bringt jedoch Nachteile mit sich. Sowohl Installation als auch Wartung dürfen nur von qualifizierten Elektrikern durchgeführt werden. Die starke Kabelisolation und der große Durchmesser herkömmlicher Sensoren können HV-Komponenten während der Installation beeinträchtigen, etwa beim Bohren von Montageöffnungen. Dicke Kabelisolierungen erschweren zudem Mehrkanalanwendungen auf engem Raum. Bei einem Sensorausfall müssen Kabel, Sensor und Stecker als komplette, gekapselte und geprüfte Einheit ersetzt werden. Trotz Isolierung kann die Signalqualität herkömmlicher Sensoren durch elektromagnetische Störungen (EMC), elektrostatische Entladungen (ESD) und hohe elektrische Potenziale – wie sie typischerweise in Wechselrichtern vorkommen – beeinträchtigt werden.

Kosteneffiziente Temperaturüberwachung von Sammelschienen mit CS LT Pyrometern auf Containerschiffen

Sammelschienen sind unverzichtbare Komponenten in elektrischen Systemen und ermöglichen sichere Hochspannungsverbindungen über kurze Distanzen. Sie werden in zahlreichen Bereichen eingesetzt, insbesondere dort, wo eine flexible Energieverteilung erforderlich ist. Sammelschienen verbinden Hochspannungsgeräte in Schaltanlagen und Niederspannungsgeräte in Batteriesystemen – besonders relevant in der Automobil- und Verteidigungsindustrie. Die Verbindungsstellen zwischen Hochstromabschnitten sind häufig präzisionsgefräst und versilbert, um den Kontaktwiderstand zu reduzieren.

In dieser speziellen Anwendung auf einer elektrischen Versorgungsstation eines Containerschiffs wurden mehrere CS LT Pyrometer innerhalb eines Schaltschranks installiert, um die Temperaturbelastung der Sammelschienen zu überwachen. Diese Sammelschienen sind entscheidend für die zuverlässige Stromverteilung an Bord und gewährleisten einen reibungslosen Betrieb der Systeme. Durch den Einsatz der CS LT Pyrometer werden Echtzeitdaten über die Temperatur der Sammelschienen erfasst, sodass Anomalien wie Überhitzung oder Überlastung sofort erkannt werden können.

Die einfache Alarmfunktion der CS LT Pyrometer, einschließlich eines digitalen Ausgangs, übermittelt Informationen an eine zentrale Steuereinheit. Dadurch werden Temperaturabweichungen umgehend gemeldet, was schnelle Reaktionen ermöglicht, um potenzielle Ausfälle oder Sicherheitsrisiken zu verhindern. Diese Nachrüstlösung hat die herkömmliche Punktmessung mit Hand-IR-Thermometern in engen und schwer zugänglichen Bereichen überflüssig gemacht – sie spart Zeit, reduziert den Personalaufwand und minimiert Sicherheitsrisiken. Die kontinuierliche Überwachung erhöht zudem die allgemeine Sicherheit und Zuverlässigkeit des elektrischen Systems an Bord.

Das CS LT Pyrometer – ein kostengünstiger Sensor, der speziell für OEM-Anwendungen entwickelt wurde – hat sich als wirtschaftlich effizient für derartige Einsatzfälle erwiesen. Seine Implementierung verbessert nicht nur die Betriebseffizienz, sondern verlängert auch die Lebensdauer der Sammelschienen, indem thermische Belastungen und mögliche Schäden vermieden werden. Diese Lösung zeigt eindrucksvoll, wie moderne Technologie zur Optimierung klassischer elektrischer Systeme beiträgt – für bessere Leistung und höhere Sicherheit.