Blitzschutz und Niederspannungs-Überspannungsableiter in Zement- und Betonwerken

Die Zementindustrie, die zu den erfolgreichsten Branchen unseres Landes zählt, ist ein Sektor, in dem nachhaltige Produktion von größter Bedeutung ist. Neben der Notwendigkeit einer unterbrechungsfreien Zementproduktion kann jedes auftretende Problem eine Kettenreaktion auslösen und Baustellen sowie andere Produktionsbereiche beeinträchtigen. Vor allem jedoch bringen die Zeit und die Kosten, die erforderlich sind, um eine stillgelegte Anlage wieder in Betrieb zu nehmen, zahlreiche zusätzliche Herausforderungen mit sich.

Zementwerke sind in allen Regionen unseres Landes angesiedelt und weisen aufgrund ihrer hohen Schornsteinstrukturen und Stahlarmierungen ein sehr hohes Risiko für Blitzeinschläge auf. Wie wir bereits mehrfach betont haben, kann selbst ein Blitzeinschlag in der näheren Umgebung – auch wenn er nicht direkt auf die Anlage trifft – erhebliche elektrische Schäden verursachen. Neben Blitzereignissen können auch Netzinstabilitäten und Oberschwingungen in den jeweiligen Regionen zu plötzlichen
Überspannungsimpulsen
führen, die die Systeme der Anlage beschädigen.

Zementwerke sind zwar zahlenmäßig begrenzt, verfügen jedoch über eine Vielzahl unterschiedlicher elektrischer Systeme in ihrer Infrastruktur. Dazu gehören Hydratationswärmeschalttafeln, RS-Kommunikationssysteme, Waagen, SPS- und Automatisierungssysteme, Motorsteuerungen, Sicherheits- und Überwachungssysteme, Modbus-Systeme, Telekommunikationsleitungen, Messsensoren, Zementschlamm-Mischmaschinen sowie Systeme zur Steuerung von Ein- und Ausschaltzeiten von Steckdosen. Es handelt sich im Wesentlichen um Anlagen mit hoher Automatisierungs- und Kommunikationsdichte.

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Die Notwendigkeit einer kontinuierlichen Durchmischung des Mörtels sowie der unterbrechungsfreie Betrieb während der Hydratation des Zements zählen zu den Hauptgründen, warum Zementwerke nachhaltig betrieben werden müssen. Aus diesem Grund ist es gemäß den Normen IEC 62305 und IEC 61643 zwingend erforderlich, ein Niederspannungs-Überspannungsschutzsystem in Zementanlagen zu installieren. Wir beobachten, dass nahezu jede Anlage über ein Fangstangensystem verfügt, jedoch nur sehr wenige Anlagen mit einem Niederspannungs-Überspannungsschutzsystem ausgestattet sind. In Anlagen mit Fangstangensystem muss zwingend ein Überspannungsschutzsystem installiert und das Fangstangensystem mittels Funkenstrecken-Ableitern in den Potentialausgleich eingebunden werden.

Im Allgemeinen sollte vor der Installation von Überspannungsschutzgeräten in einem Zementwerk eine Vor-Ort-Besichtigung und Risikoanalyse durchgeführt werden. Unter Berücksichtigung der Strom- und Spannungseigenschaften der Systeme, der Erdungsstruktur, des regionalen Risikoniveaus sowie weiterer risikorelevanter Faktoren innerhalb der Anlage müssen die richtigen Produkte an den richtigen Stellen ausgewählt werden. In Kommunikations- und Sensorverteilungen müssen neben den Energieleitungen auch die Datenleitungen geschützt werden. RS-485-Übertragungen, RJ-45- und Datenleitungen sollten entsprechend den Ergebnissen der Analyse geschützt werden. 4–20-mA-Systeme können bereits durch kleinste Impulse außer Betrieb gesetzt werden, wobei Leiterplattenausfälle sehr häufig auftreten.

Der Blitzschutz von Zementwerken ist für die Betriebskontinuität von großer Bedeutung.

Aus diesem Grund können diese Bereiche gemäß dem Prinzip des gestuften Schutzes abgesichert werden. Darüber hinaus sind Mischer- und Mörtelaufbereitungstafeln von großer Bedeutung. Wenn eine Wägezellenkomponente einer Waage ausfällt, kann dies zu einem Stillstand der Anlage oder zu erheblichen Produktionsproblemen führen. Daher muss das System mit langlebigen Produkten unter Verwendung optimaler Lösungen geschützt werden, um die Kosten möglichst gering zu halten. Neben der Produktauswahl ist auch die fachgerechte Montage von entscheidender Bedeutung. Dazu gehören die richtigen Kabelquerschnitte, die Einrichtung von Schutzpunkten in Schaltschränken oder externen Bereichen, Erdungsmessungen und -kontrollen, das Vermeiden ungenutzter Leitungen sowie vor allem eine Installation, die den laufenden Betrieb der Anlage nicht beeinträchtigt.