Mehrere Frequenzumrichter in einem Prozess
Im Gegensatz dazu werden Wasser und andere Lösungen verwendet, um das Endprodukt während der verschiedenen Schritte im Stahlherstellungsprozess zu kühlen. Stahlwerke verfügen oft über eigene Wasseraufbereitungsanlagen vor Ort, um große Mengen Wasser zu bewegen und es vor der Wiederverwendung im Prozess zu reinigen.
Diese Anwendungen zur Wasserkühlung und -filtration können Mittelspannungsantriebe verwenden und mehrere 250–350 PS motoren einsetzen, die von Niederspannungs-Frequenzumrichtern (VFDs) angetrieben werden. Eine Einrichtung könnte allein in einem Anlagenprozess 15, 20 oder mehr Niederspannungs-VFDs haben, was je nach Größe und Art der Einrichtung erheblich variiert. Wenn mehrere Antriebe so dicht beieinander liegen, kann dies das gesamte System erheblich beeinträchtigen und das Risiko von Schäden erhöhen, wenn die richtigen Kabel und Abschlussmethoden nicht ordnungsgemäß implementiert werden.
Bevorzugte Draht- und Kabel-Lösungen
Vor diesem Hintergrund bevorzugen die spezifizierenden Ingenieure von Stahlwerken Niederspannungs-Thermoset-XLPE-Leiter, UL-dual-zertifizierte Kabelkanalkabel, UL-Typ MC gepanzertes Kabel und VFD-abgeschirmtes Kabelkanalkabel.
XLPE-Thermoset-Innenleiter
XLPE-Thermoset-Leiter bestehen aus vernetztem Polyethylen anstelle von PVC-Nylon. Aufgrund der verwendeten Chemikalien ist modernes XLPE bei einem Brand oder einer Koronaentladung wesentlich weniger toxisch als PVC und zudem widerstandsfähiger gegen Chemikalien, Ozon und Abrieb.
Thermoset-Produkte haben eine Spritzgusskonstante von weniger als 3.5, was dem Kabel eine größere Fähigkeit verleiht, Leckstrom zu widerstehen, und einen wesentlich höheren Isolationswiderstand bietet. Dies ermöglicht es dem Kabel, mehr Spannungsspitzen und Einschaltströme über längere Zeiträume zu bewältigen und gleichzeitig kritische Schaltkreise zu schützen, die durch hohe Leckströme gefährdet sind.
XHHW-2, USE-2 und RHW-2 weisen auch einen höheren maximalen und einen niedrigeren minimalen Temperaturbereich auf als thermoplastische Alternativen, was zum Schutz des Kabels bei Installationen im Freien beiträgt. Diese Thermoset-Kabel haben die fünffache Druckfestigkeit von PVC und erweisen sich als langlebigeres Kabel.
XLPE-Einzeladern können in Kabelkanal, Kabelkanalrohren, Kabelpritschen und für direkte Erdverlegung verwendet werden.
UL-dual-zertifiziertes Kabelkanalkabel
In vielen Industrieanwendungen wechseln Endnutzer zu Kabelkanal für eine einfachere installation und geringere Installationskosten. XLPE-Kabelkanalkabel eignen sich für Installationen in Kabelkanal, unterstützt durch Botenleiter im Freien, Kabelpritschen, Kanälen, Kabelkanalrohren und Kabelkanal.
Ingenieure können für die installation in Stahlwerken UL 1277-zertifiziertes Kabelkanalkabel spezifizieren. Diese UL-Zertifizierung erfordert, dass Kabelkanalkabel einen anerkannten 1 kV-Leiter verwenden und einen höheren Wechselspannungs-Hipot-Test am fertigen Kabel bestehen. Jeder isolierte Leiter in einem fertigen Kabel muss einen bestimmten Spannungsbereich 1 Minute lang ohne Durchschlag aushalten, um für 1 kV geeignet zu sein.
Diese 600 V/1 kV Kabel bieten eine wirtschaftliche Alternative für Anwendungen, die ein Kabel mit niedrigerer Spannung erfordern, aber einem Risiko für potenzielle Spannungsspitzen ausgesetzt sind. Beispiel: 1 kV Kabelkanalkabel kann größere elektrische Widrigkeiten aushalten, die Auswirkung eines Störereignisses auf das Kabel ist geringer und die Wiederherstellungszeit ist schneller als bei einem weniger widerstandsfähigen System.
UL-dual-zertifiziertes Kabelkanalkabel bietet auch Flexibilität bei neueren Konstruktionen. Mit neuen 575 V und 690 V motoren kann jetzt ein Standard-XHHW-2-Kabelkanalkabel aufgrund seiner erhöhten 1 kV-Einstufung verwendet werden. Zusätzlich hat ein dual-zertifiziertes Kabelkanalkabel einen kleineren Außendurchmesser als herkömmliche 1 kV Kabelkanalkabel, was es für installationsbedingte Platzbeschränkungen bevorzugt macht.
Kabelkanalkabel von Service Wire Company ist ebenfalls TC-ER-zertifiziert gemäß National Fire Protection Association. Es ist erlaubt, bis zu sechs Fuß ohne kontinuierliche Unterstützung, freiliegend in der Luft, zu verlegen. Dadurch kann das Kabel vom Kabelkanal zu einem motor übergehen, ohne dass ein flexibles Kabelkanalrohr verwendet werden muss.
Wenn erforderlich, kann abgeschirmtes Kabelkanalkabel in Stahlwerken installiert werden. Die Abschirmung kann spiralförmig oder längs über den Kabelkern angebracht werden. Die Abschirmung wirkt als Faradayscher Käfig, um elektrische Störungen zu reduzieren, die die Signale beeinträchtigen, und um elektromagnetische Strahlung zu verringern, die andere Geräte stören könnte. Von den beiden Varianten ist die spiralförmig angebrachte Abschirmung in Industrieanwendungen häufiger.
UL-Typ MC
UL-Typ MC gepanzertes Kabel bietet den Schutz und die Haltbarkeit, die für Anwendungen in Stahlwerken erforderlich sind, ohne dass ein elektrisches Kabelrohr erforderlich ist. Es kann in Kabelkanal, Gestellen, Halterungen oder als wirtschaftlicher Ersatz für Kabelkanal und Draht installiert werden, sofern dies gemäß National Fire Protection Association vorgeschrieben ist. Die metallbeschichtete Panzerung ist auch gegen Korrosion beständig, was sie für Bereiche geeignet macht, die Feuchtigkeit ausgesetzt sind.
Typ MC Kabel verwenden eine blanke oder isolierte Erdverbindung in voller UL-Größe. Im Gegensatz zu Typ AC wird die Aluminium- oder verzinkte Stahlpanzerung nicht als Gerätemasse verwendet, wodurch die Anforderungen an Kurzschlussbuchsen minimiert werden.
Service Wire ist auf verzinkte und Aluminium-Interlocked-Typ MC gepanzerte Kabel spezialisiert. Die Interlocked-Panzerung ist spiralförmig um die Leiter gewickelt, um eine einfache Biegung zu ermöglichen. Das S-Lock-Design des Kabels ermöglicht eine erhöhte Flexibilität und Manövrierbarkeit in engen Räumen und schwer zugänglichen Ecken, im Gegensatz zu Kabelkanal oder sogar durchgehend gewellter geschweißter Panzerung.
Typ MC ist auch mit flammhemmenden, feuchtigkeits- und chemikalienbeständigen Ummantelungen erhältlich. Diese Kabelkonstruktion eignet sich für direkte Erdverlegung, Stromkreise in industriellen Verarbeitungsanlagen und gefährliche Bereiche der Klasse I–Division 2 und Klasse II–Division 2.
Manteltypen
Polyvinylchlorid (PVC), chloriertes Polyethylen (CPE) und halogenfreie, raucharme (LSZH) Ummantelungen sind die drei gängigsten Manteltypen, die einen zusätzlichen Schutz vor Feuchtigkeit, Chemikalien, Abrieb und Flammen bieten.
PVC ist das am häufigsten verwendete Mantelmaterial, aber es verfügt nicht über die erforderlichen Eigenschaften für alle rauen Umgebungen. Stattdessen werden CPE- und LSZH-Mäntel für Industrieanwendungen empfohlen.
CPE-Mäntel sind für Anwendungen konzipiert, die eine höhere chemische Beständigkeit und Spritzwasserfestigkeit erfordern. LSZH-Mäntel sind flammhemmend, emittieren weniger Rauch und keine Halogene oder giftigen Dämpfe, tropfen nicht beim Brennen (was dazu beiträgt, die Ausbreitung des Feuers auf andere Oberflächen zu verhindern) und löschen sich selbst, wenn keine direkte Flamme mehr anliegt.
Vernetzte chlorierte Polyethylen- und halogenfreie, raucharme Ummantelungen verwenden Thermoset-Polymere, im Gegensatz zu Standard-CPE- oder PVC-Mänteln. Während die Auswahl der Ummantelung von der Umgebung abhängt, in der das Kabel installiert wird, von den Eigenschaften der Verbindung, der Lebensdauer des Kabels und den erforderlichen Bewertungen, sind Thermoset-Ummantelungen besser für Industrieanwendungen geeignet.
VFD-abgeschirmtes Kabelkanalkabel
VFD-Kabel können in einer Vielzahl von Prozessen in einem Stahlwerk eingesetzt werden, von der Kühlung über die Wasseraufbereitung bis hin zum Warmwalzen. Bei der Warmstahlproduktion werden beispielsweise große Walzen verwendet, um ein Produkt zu bewegen, manchmal bis zu 200 + Walzen, wobei jede einzelne Walze über einen 10-PS-motor verfügt, der von einem Niederspannungsantrieb gespeist wird. Bei so vielen VFDs im Werk müssen die spezifizierenden Ingenieure eine Lösung finden, die elektromagnetische Störungen, Gleichtaktstreustrom und andere Probleme berücksichtigt, die die Lebensdauer dieser Antriebe beeinträchtigen können.
Die einzige bewährte Lösung ist ein elektrisch symmetrisches, spiralförmig verlegtes Kupferband-abgeschirmtes Kabel mit National Fire Protection Association 79-konformer XLPE-Spritzgussisolierung. Für die beste Leistung bietet ein XHHW-2 600 V/1 kV oder RHW-2 2 kV Kabeldesign ausgezeichnete Spritzgusseigenschaften, um Spannungsspitzen zu widerstehen, die während des Betriebs auftreten.
Ordnungsgemäße Abschlüsse
Während die Auswahl des Kabels wichtig ist, um die Auswirkungen hoher Frequenz zu verringern, ist die ordnungsgemäße Abschirmung und Erdverbindung des Systems von entscheidender Bedeutung. Feldtests haben gezeigt, dass die Kupferbandabschirmung des Kabels eine 360°-Abschirmung zur Erdverbindung sowohl am Antriebs- als auch am motorseitigen Ende des Kabels aufweisen muss, um eine Differenz im Erdungspotential auszugleichen. Für die richtige Abschlussmethode ist es entscheidend, den Pfad mit der niedrigstmöglichen Impedanz für den Strom zu schaffen und die in das Werk eingeleitete elektrische Störung erheblich zu verringern.
Abschlusskits für die Kupferbandabschirmung des Kabels können mit Abschlussverbindern verwendet werden. Empfohlene Abschlusskits umfassen zwei verzinnte, flache, geflochtene Kupfererdungsbänder, die einen zusätzlichen Erdungspfad mit niedriger Impedanz bereitstellen. Diese Bänder sollten längs entlang der Kupferbandabschirmung installiert, auf die kürzeste Länge zugeschnitten und an der Innenseite des Motorkastens und der Montageplatte im Umrichterschrank abgeschlossen werden.
Service Wire Company bietet einen umfassenden Online-Kurs zu abgeschirmtem Kabel für Frequenzumrichter, Abschlussmethoden und häufigen Problemen, die verhindern, dass VFDs ordnungsgemäß Leistung erbringen, kostenlos über die Service Wire Academy an.
Fazit
Ein Stahlwerk ist ein kompliziertes Netzwerk von Prozessen. Schon die kleinste Störung kann sich auf die gesamte Produktionsstraße auswirken. Das richtige Niederspannungs-Kupferdraht und Kabel ist ein notwendiger Bestandteil dieses überlappenden Systems und kann mit dem richtigen Know-how und der richtigen installation dazu beitragen, die Stabilität und Leistung jeder Industrieanlage zu verbessern.
