• Gossen Metrawatt
  • Camille Bauer

Schutzprüfung von Niederspannungs-Schaltgerätekombinationen

Anlagensicherheit auf dem Prüfstand

Anlagensicherheit auf dem PrüfstandIn Industrie, Gewerbe und Gebäudetechnik gibt es von der Niederspannungshauptverteilung über Energieverteiler und -unterverteilungen, Schalt- und Steuerungsanlagen, Zähler- und Verteilerschränke bis zu Baustromverteilern und Kabelverteilerschränken verschiedenste Niederspannungs-Schaltgerätekombinationen. Gerade im Bereich der Schalt- und Steuerungsanlagen für Maschinen, Prozesse und Anlagen sind meist applikationsspezifische Verteilerstationen erforderlich, so dass dort seltener auf standardisierte Systemlösungen zurückgegriffen werden kann. Damit erhöhen sich für den ausführenden Elektroinstallateur die Anforderungen an Konstruktion und Prüfung solcher Schaltgerätekombinationen: Hier nämlich zeichnet er sowohl für Auswahl und Dimensionierung der installierten Betriebsmittel als auch für die innere Verdrahtung und die Anschlüsse der Zuleitungen und Kabel verantwortlich.

Normative Vorgaben

Die Rechtsgrundlage für die Betriebsmittel einer elektrischen Anlage bilden die Produktvorschriften. Sie schließen neben den allgemeinen Anforderungen des Produktsicherheitsgesetzes (ProdSG) auch die Vorgaben der Niederspannungs- und gegebenenfalls der Maschinenrichtlinie ein. Der Geltungsbereich der seit April 2016 EU-weit wirksamen Niederspannungsrichtlinie erstreckt sich auf alle elektrischen Geräte, die für Nennspannungen zwischen 50 und 1000 V AC bzw. 75 und 1500 V DC ausgelegt sind. Hersteller oder Importeure solcher Betriebsmittel müssen durch Konformitätsbewertungen, technische Unterlagen, eine Betriebsanleitung und Sicherheitsinformationen gewährleisten, dass von diesen Geräten bei sachgemäßer Verwendung keine Gefahren ausgehen.
Die fachgerechte Planung, Installation und Prüfung von Niederspannungs-Schaltgerätekombinationen ist nach gut vierjähriger Übergangsfrist seit November 2014 an die Vorgaben der IEC 61439 gebunden. Verteileranlagen für Bemessungsspannungen bis 1.000 V AC bzw. 1.500 V DC, die seither in Betrieb gehen, müssen dieser Norm gemäß geplant und dokumentiert werden, wenn dabei Geräte aus Produktgruppen zum Einsatz kommen, deren Produktnorm auf die IEC 61439 verweist.

Erweiterte Hersteller-Verantwortung

Zugleich hat sich mit Inkrafttreten der IEC 61439 die Hersteller-Verantwortung ausgeweitet. Auch Elektroinstallationsbetriebe gelten nun als Hersteller. Es obliegt nun dem Fachelektriker, für alle von ihm vorgenommenen konstruktiven Veränderungen, die vom Bauartnachweis des ursprünglichen Herstellers abweichen, neben dem Stücknachweis auch einen eigenen Bauartnachweis zu erstellen. Damit wird dem Anwender die elektrische Sicherheit der Anlage attestiert. Der Nachweis untergliedert sich in eine Reihe sicherheitsrelevanter Merkmale, die durch Einzelnachweise anhand von Prüfung, Vergleich mit einer Referenzkonstruktion oder Begutachtung zu erbringen sind.
Bei Fertigstellung oder Inbetriebnahme einer Schaltgerätekombination muss der ausführende Elektriker einen Stücknachweis anfertigen, um etwaige Werkstoff- und Fertigungsfehler zu dokumentieren und die normkonforme Funktionstüchtigkeit der Verteileranlage zu belegen. Der Stücknachweis bescheinigt dem Anwender eine Installation gemäß Bauanforderungen und ein sicheres Betriebsverhalten. Hierzu sind neben den Einzelnachweisen auch die Angaben des installierenden Betriebs und eine Typenbezeichnung oder Kennnummer, die mit den weiteren Dokumentationsunterlagen übereinstimmt, aufzuführen.

Messtechnik und Prüfaufgaben

Die Erstprüfung einer Schaltgerätekombination erfolgt mittels Besichtigung, Erprobung und Messung. Durch Sichtprüfung wird beispielsweise die Einhaltung der geforderten Gehäuse-Schutzart festgestellt. Auch die Prüfung der Luft- und Kriechstrecken kann auf diese Weise erbracht werden, sofern die Abstände offensichtlich größer als qua Norm vorgeschrieben sind. Bei kleineren Luftstrecken müssen eine Stoßspannungsprüfung und zum Nachweis der Kriechstrecken physikalische Messungen vorgenommen werden. Mittels Sichtprüfungen oder Erprobung lassen sich die Einhaltung der Montageanweisungen, die innere Verbindung der Stromkreise und insbesondere die Schraubverbindungen sowie die mechanische Funktion von Verriegelungen und Betätigungselementen kontrollieren.
Für die messtechnische Überprüfung der elektrischen Schutzmaßnahmen von Schaltgerätekombinationen bietet Gossen Metrawatt mit dem PROFITEST PRIME ein besonders leistungsfähiges Prüfgerät an. Der Funktionsumfang deckt fast das gesamte Prüfspektrum für Niederspannungsanlagen bis 1.000 V AC / 1.500 V DC angefangen mit Schutzleiterprüfungen mit 25 A über Isolations- und Schleifenmessungen, RCD-Prüfungen aller marktüblichen Typen, die Isolationsüberwachung bis zur Messung von Ableit- und Berührströmen sowie der Restspannung ab. In der Geräteversion PRIME AC sind überdies Hochspannungsprüfungen bis 2.500 V AC, 500 VA durchführbar. Das CAT IV-geschützte Gerät ist mit spezieller Sicherheitstechnik ausgestattet, so dass nur mittels Schlüsselschalter, Signallampe, Notaus-Schalter und der gleichzeitigen Betätigung beider HV-Pistolen geprüft werden kann. Neben vordefinierten Autosequenzen für die zügige Durchführung verschiedener Messaufgaben lassen sich auch eigene Prüfabläufe programmieren.

Zentrale Prüfabläufe und Messungen

  • Zu den wichtigsten Prüfaufgaben für Niederspanungs-Schaltgeräte-kombinationen zählen der Schutz gegen elektrischen Schlag sowie die Kurzschlussfestigkeit der Verteileranlage. Jede Schaltgerätekombination muss mit einem Schutzleiter ausgestattet sein, der bei Fehlern – etwa durch schadhafte Basisisolierung – die Stromversorgung abschaltet. Der Schutz gegen die Folgen eines inneren Fehlers ist gewährleistet, wenn die verschiedenen Körper der Schaltgerätekombination wirksam mit dem Anschluss des ankommenden äußeren Schutzleiters verbunden sind und der Widerstand des Stromkreises den Wert 0,1 Ω nicht überschreitet. Zum Nachweis ist ein Widerstandsmessgerät zu verwenden, das für die erforderliche Prüfdauer einen Strom von mindestens 10 A Wechsel- oder Gleichstrom von jedem Körper im Inneren der Schaltgerätekombination zum Anschluss für den äußeren Schutzleiter leitet. Mit dem PROFITEST PRIME lassen sich die einzelnen Prüfschritte einfach per Drehschalter abrufen sowie Messungen der Durchgängigkeit des Schutzleiters mit Stromstärken bis 25 A vornehmen.
  • Für die Prüfung der Isolationseigenschaften müssen alle elektrischen Betriebsmittel der Schaltgerätekombination angeschlossen sein. Davon ausgenommen sind lediglich Geräte, die nach gültigen Bestimmungen für eine niedrigere Prüfspannung konstruiert sind, sowie Strom verbrauchende Komponenten wie Wicklungen, Messgeräte und Überspannungsschutzgeräte, die bei angelegter Prüfspannung einen Stromfluss auslösen würden. Geprüft wird die betriebsfrequente Spannungsfestigkeit der Hauptstromkreise sowie daran angeschlossener Hilfs- und Steuerstromkreise. Nicht an einen Hauptstromkreis angeschlossene Hilfs- und Steuerkreise werden mit geringerer Spannung gesondert getestet. Die eingesetzte Prüfspannung von 1.000 V bis 2.700 V AC richtet sich nach der Bemessungsisolationsspannung des geprüften Stromkreises und darf im Moment des Anlegens höchstens 50 % des vollen Prüfwerts betragen. Ist der Maximalwert erreicht, wird die Prüfspannung für 60 (+2) Sekunden aufrechterhalten. Weil die Prüfung mit Wechselspannung eine höhere Prüfschärfe aufweist, sollten Gleichspannnungsprüfungen nur erfolgen, wenn beispielsweise Filter oder Kondensatoren eine Messung mit Wechselspannung verhindern. Auch für diese Prüfabläufe können im PROFITEST PRIME AC entsprechende Sequenzen hinterlegt werden.
  • Eine weitere Prüfaufgabe gilt dem Nachweis der Erwärmung. Er belegt, dass die Betriebstemperaturen zu keiner Funktionsbeeinträchtigung bzw. vorzeitigen Alterung der Schaltgerätekombination führen oder übermäßige Wärme an die externen Leiter abgegeben wird. Zur Durchführung der Messungen mit dem PROFITEST PRIME wird ein kombinierter Temperatur/Feuchte-Sensor an das Prüfgerät angeschlossen und das eingespeicherte Prüfprogramm gestartet. Umgebungstemperatur und relative Luftfeuchte müssen sich vor, während und nach der Prüfung innerhalb festgelegter Grenzwerte bewegen.
  • Zur Prüfung der Schutzmaßnahmen an Schaltgerätekombinationen gehört schließlich die normkonforme Messung der Ableitströme, d.h. des Schutzleiterstroms nach VDE 0701-0702 sowie der Berührströme an den leitfähigen, berührbaren, nicht mit dem Schutzleiter verbundenen Teilen nach VDE 0701-0702. Im Zuge dessen müssen auch isolierte Gehäuse, Griffe und Leiter geprüft werden. Für diese Prüfaufgaben stehen mit dem PROFITEST PRIME unterschiedliche Messmethoden zur Verfügung. Die Schutzleiterströme können sowohl durch Direktmessung mit zwei Messsonden und internem Messwiderstand als auch mit externer Strommesszange plus Filter direkt über dem Schutzleiter erfolgen. Alternativ ist auch eine Differenzmessung mittels externer Strommesszange über den aktiven Leitern L-N möglich. Die Messung von Berührströmen wird mit zwei Messsonden und internem Messwiderstand durchgeführt.

Das bieten wir Ihnen:

PROFITEST PRIME: Prüftechnik auf neuestem Stand
PROFITEST PRIMEAls sicherstes Prüfgerat seiner Produktklasse erfüllt der PROFITEST PRIME die Sicherheitskriterien für CAT III bis 600 V sowie CAT IV bis 300 V und ist gemäß DIN EN 61557 / VDE 0413 zum Prüfen, Messen und Überwachen von Schutzmaßnahmen im Niederspannungsbereich bis AC 1000 V und DC 1500 V zugelassen.
Erstmals lassen sich auch Schleifenmessungen bei an Frequenzumrichtern zur Regelung elektrischer Maschinen angebrachten allstromsensitiven Fehlerstromschutzschaltern durchführen. Ein weiteres messtechnisches Alleinstellungsmerkmal ist der Pulsbrennbetrieb, mit dem sich zum Beispiel Isolationsschäden in Kabelketten einfach auffinden lassen. Weil allein mit dem PROFITEST PRIME sowohl in 690 V AC- als auch in 800 V DC-Netzen geprüft werden kann und sich außerdem Spannungen bis 1.000 V AC / 1.000 V DC messen lassen, reicht jetzt ein einziges Gerät, um neben Schaltschränken, Maschinen und Industrieanlagen auch die elektrische Sicherheit von Photovoltaik- und Windkraftanlagen sowie Ladestationen für die Elektromobilität zu testen.

Besondere Flexibilität bietet der integrierte Akku, der bei fehlender Stromversorgung ausreichend Energie für bis zu tausend Messungen bereitstellt.

IZYTRONIQ: Prüftechnik in einer neuen Dimension
IZYTRONIQUm Prüfabläufe und Dokumentationspflichten zu vereinfachen, können vom PROFITEST PRIME Messwerte per Push Print über Bluetooth- und USB-Schnittstellen in die Auswerte-Software IZYTRONIQ eingelesen und mit Messresultaten anderer Geräte zusammengefügt werden.

Softwareseitig lassen sich komplette Prüfverzeichnisse von der gesamten Anlage bis zu den einzelnen Messpunkten anlegen, um Prüfsequenzen und Schritte zu definieren, abzuspeichern und revisionssicher zu protokollieren.

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