Aus dem Facharchiv: Elektropraxis
Ein besonderes Projekt
Bereits im Herbst 2019 kam die erste Anfrage von Bilbassi e. V. im baden-württembergischen Ketsch. Bilbassi ist ein Verein, der es sich zur Aufgabe gemacht hat, Kinder im westafrikanischen Senegal mit unterschiedlichen Hilfsprojekten zu unterstützen. Eines der wichtigsten Projekte des Vereins ist die Unterstützung des Krankenhauses „Bilbassi“ in M´Bour, in dem sowohl an der Röntgenanlage als auch Laborausrüstung Überspannungsschäden im fünfstelligen Euro-Bereich entstanden.
Nach der ersten Kontaktaufnahme war sehr schnell klar, dass hier unkompliziert geholfen werden muss. Die Klinik Bilbassi in M’Bour befindet sich etwa 50 km süd-östlich der senegalesischen Hauptstadt Dakar. Es ist neben dem staatlichen Krankenhaus das einzige Krankenhaus mit ernstzunehmender technischer und fachlicher Ausstattung in der 200 000 Einwohner umfassenden Stadt M’Bour und Umgebung. Es hat etwa 120 Betten, 12 Inkubatoren (umgangssprachlich Brutkasten für Frühgeborene) und zwei Operationssäle.
Erster Einsatz
Aufgrund der schwierigen Terminsituation entschlossen wir uns, die Stromversorgung im Krankenhaus an einem Wochenende genauer unter die Lupe zu nehmen und eine Netzanalyse durchzuführen. Dies fand dann am ersten Adventswochenende 2019 statt.
Das Krankenhaus verfügt über zwei Hausanschlüsse mit jeweils 80 A (230/400 V) als (scheinbar) TN-C-S-System. Zusätzlich sind noch zwei Notstrom-Generatoren mit 80 und 48 kW installiert, deren Umschaltung händisch erfolgt.
Schon bei der Einrichtung des Netzanalysators am ersten Hausanschluss wurde das grundsätzliche Problem sichtbar: ein zu schwaches Netz.
Über das Wochenende waren keine größeren Verbraucher im Krankenhaus eingeschaltet – der Leistungsbedarf lag bei etwa 10–12 kW. Wir dachten zuerst an ein falsch eingestelltes Wandlerverhältnis beim Netzanalysator, was sich jedoch nicht bestätigte. Dabei lag die Netzspannung bei etwa 255 V. Je nach Lastspitzen auf den anderen Außenleitern traten auch messbare Spannungsspitzen bis weit über 270 V auf. Das Netz des staatlichen Energieversorgers Senelec (Société nationale d’électricité du Sénégal) weist an den Hausanschlüssen jeweils etwa einen Netzinnenwiderstand von 0,6 bis 0,7 Ohm auf. Bei derartig hohen Werten ist klar, dass das Netz mit einer viel zu hohen Spannung gefahren werden muss, um bei Belastung oder Einschaltspitzen nicht in die Unterspannung zu kommen. Aber auch das funktioniert nur mäßig.
Eine so große Dynamik in der Netzspannung belastet natürlich die empfindlichen Geräte in Labor und Diagnostik.
Die Lösung
Als erstes soll eine neue automatische Umschaltverteilung geplant, gebaut und montiert werden. Diese soll aber so vorbereitet sein, dass zwischen den Einspeisungen des Energieversorgers/Dieselgenerator und den beiden Verbraucherabgängen je eine Online-USV (oder etwas Ähnliches „in robust“) zur Netzstabilisierung über ein Stecksystem eingebunden werden kann.
Im Herbst 2020 wurde die Fa. Industrial Solutions M&B gefragt, ob es ihr möglich ist, eine solche Verteilung zu realisieren. Als sie bejahte, ging es nach einigen kleinen Besprechungen mit der Fa. Mebedo und Bilbassi e. V. dann los.
Die neue Verteilung besteht aus zwei automatischen Umschaltern, die erkennen, ob die Spannungsversorgung vom Energieversorger vorhanden ist. Sollte dies nicht der Fall sein, starten diese Schalter über einen Kontakt den jeweiligen Dieselgenerator. Nach einer gewissen Hochlaufzeit schaltet der Umschalter so um, dass die Verbraucher über den Generator versorgt werden. Diese Umschalter erkennen, wann der Energieversorger wieder eine stabile Spannungsversorgung liefert. Der Schalter schaltet wieder zurück und stoppt den Dieselgenerator. Um möglichst viele Störungsszenarien abzudecken, wurde noch eine Kupplung zwischen den Verbrauchern realisiert. Diese ist allerdings nur manuell zuschaltbar. Das Einlegen der Kupplung ist auch so gesichert, dass die einspeisenden Systeme nicht parallelgeschaltet werden können. Zur Visualisierung der Netzzustände wurde ein Fließbild mit entsprechenden Leuchtmeldern in die Tür der Umschaltverteilung montiert. Um die Reaktionszeit des Krankenhauspersonals im Fehlerfall zu verkürzen, ist ein identisches Fließbild mit Leuchtmeldern in einen kleinen Schaltschrank montiert worden. Dieser kleine Schaltschrank ist vom Pförtner des Krankenhauses jederzeit einsehbar. Das Design der Steuerung und der Komponenten wurden so gewählt, dass auch örtliche Elektriker Reparaturen vornehmen können (Bild).
Autoren: M. Lochthofen, F. Vermöhlen
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