11.05.2020

Fehlerschutz (Schutz bei indirektem Berühren)

Fehlerschutz nach DIN EN 60204-1:2019-06 (VDE 0113-1)

Im Folgenden wird erläutert, welche Maßnahmen zum Fehlerschutz nach DIN EN 60204-1:2019-06 zu treffen sind. Nach der Norm muss für jeden Stromkreis oder jedes Teil der elektrischen Ausrüstung mindestens eine dieser beiden Maßnahmen angewendet werden:

  • Maßnahmen, die das Auftreten einer Berührungsspannung verhindern (Unterabschnitt 6.3.2)
  • Schutz durch automatische Abschaltung der Stromversorgung, bevor die Berührungszeit mit einer Berührungsspannung gefahrbringend werden kann (Unterabschnitt 6.3.3)

Fehlerschutz: Maßnahmen, die das Auftreten einer Berührungsspannung verhindern

Zunächst enthalten Maßnahmen, die das Auftreten einer Berührungsspannung verhindern, Folgendes:

  1. Verwendung von Geräten der Schutzklasse II oder mit gleichwertiger Isolierung
  2. Schutztrennung

Die Maßnahme unter 1. zielt laut Norm darauf ab, das Auftreten von Berührungsspannungen an den zugänglichen Teilen durch einen Fehler in der Basisisolierung zu verhindern. Dieser Schutz kann durch eine oder mehrere Varianten realisiert werden:

  • Geräte oder Vorrichtungen der Schutzklasse II (doppelte Isolierung, verstärkte Isolierung oder gleichwertige Isolierung nach DIN EN 61140 [VDE 0140-1]:2016-11)
  • schutzisolierte Schaltgeräte oder Schaltgerätekombinationen nach DIN EN 61439-1 (VDE 0660-600-1):2012-06
  • zusätzliche oder verstärkte Isolierung nach die DIN EN 61140 (VDE 0140-1):2016-11

Schutz durch automatische Abschaltung der Stromversorgung

Die automatische Abschaltung der Stromversorgung eines beliebigen Stromkreises infolge eines Isolationsfehlers ist laut Abschnitt 6.3.3 der DIN EN 60204-1 dazu bestimmt, einen gefahrbringenden Zustand durch eine Berührungsspannung zu verhindern.

Die Maßnahme besteht aus der Unterbrechung eines Außenleiters oder mehrerer Außenleiter durch die automatische Abschaltung mit einer Schutzeinrichtung im Fehlerfall. Eine solche Unterbrechung muss innerhalb einer ausreichend kurzen Zeit erfolgen, um die Dauer einer Berührungsspannung auf eine Zeit innerhalb der Grenzen entsprechend des Anhangs A für TN- und TT-Systeme zu begrenzen.

Eine Abschaltzeit, die 5 Sekunden nicht überschreitet, wird für Maschinen, die weder in der Hand gehalten noch bewegt werden können, laut Anhang A als ausreichend angesehen.

Die Unterbrechung durch automatisches Abschalten erfordert eine Koordination zwischen

  1. der Art des Stromversorgungssystems, der Impedanz der Stromversorgung und dem Erdungssystem,
  2. den Impedanzwerten der verschiedenen Teile des Stromkreises und des zugehörigen Fehlerstrompfads über das Schutzleitersystem und
  3. den Charakteristika der Schutzeinrichtungen, welche den (die) Isolationsfehler erkennen.

Die Schutzmaßnahme umfasst laut Neufassung einen Schutzpotenzialausgleich der Körper und eine der folgenden Bedingungen:

  • In TN-Systemen dürfen als Schutzgerät Überstrom-Schutzeinrichtungen oder Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen (RCDs) in Kombination mit Überstrom-Schutzeinrichtungen verwendet werden.
  • In TT-Systemen dürfen Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen (RCDs) in Kombination mit Überstrom-Schutzeinrichtungen – um die automatische Abschaltung der Stromversorgung einzuleiten – bei Erkennung eines Isolationsfehlers von einem aktiven Teil zu Körpern oder zur Erde verwendet werden. Überstrom-Schutzeinrichtungen können verwendet werden, wenn ein ausreichend niedriger Wert der Fehlerschleifenimpedanz Zs dauerhaft und zuverlässig sichergestellt ist.
  • Für IT-Systeme gelten die relevanten Anforderungen der VDE 0100-410:2018-10. Während eines Isolationsfehlers muss ein akustisches und optisches Signal dauerhaft anstehen; das akustische Signal darf erst nach einer Meldung manuell abgeschaltet werden. Gegebenenfalls ist es bei Isolationsüberwachungseinrichtungen und/oder Einrichtungen zur Isolationsfehlersuche notwendig, eine entsprechende Vereinbarung zwischen
    Lieferant und Betreiber abzuschließen.

Die Normverfasser weisen zu Recht darauf hin, dass bei großen Maschinen eine Einrichtung zur Isolationsfehlersuche (IFLS) gemäß DIN EN 61557-9 (VDE 0413-9):2015-10 die Wartung erheblich erleichtern kann.

Wenn eine automatische Abschaltung entsprechend a) vorgesehen ist, die Abschaltung innerhalb der in Anhang A.1.1 spezifizierten Zeit aber nicht sichergestellt werden kann, muss laut Unterabschnitt 6.3.3 ein zusätzlicher Schutzpotenzialausgleich – soweit notwendig – vorgesehen werden, um die Anforderungen von Anhang A.1.3 zu erfüllen.

Achtung bei Leistungsantriebssystem

Wird ein Leistungsantriebssystem (PDS) verwendet, muss laut Norm ein Fehlerschutz für die Stromkreise vorgesehen werden, die vom Umrichter versorgt werden. Kann dieser Schutz nicht durch den Umrichter sichergestellt werden, müssen die notwendigen Schutzmaßnahmen gemäß den Angaben des Umrichterherstellers vorgesehen werden.

Schutz durch PELV

Die Anwendung von PELV (Schutzkleinspannung) dient laut Unterabschnitt 6.4.1 „Allgemeines“ dem Schutz von Personen gegen elektrischen Schlag beim indirekten Kontakt und direkten Kontakt mit begrenzter Fläche.

PELV-Stromkreise müssen gemäß der DIN EN 60204-1 alle folgenden Bedingungen erfüllen:

  • Die Nennspannung darf nicht größer sein als 25 V effektive Wechselspannung oder 60 V oberschwingungsfreie Gleichspannung, wenn die Ausrüstung üblicherweise in trockenen Räumen verwendet wird und wenn nicht
    damit zu rechnen ist, dass der menschliche Körper großflächig mit aktiven Teilen in Berührung kommt. In allen anderen Fällen darf sie nicht mehr als 6 V effektive Wechselspannung oder 15 V oberschwingungsfreie Gleichspannung betragen.
  • Eine Seite des Stromkreises oder ein Punkt der Energiequelle dieses Stromkreises muss an das Schutzleitersystem angeschlossen sein.
  • Aktive Teile von PELV-Stromkreisen müssen von anderen aktiven Stromkreisen elektrisch getrennt werden. Die Trennung darf nicht geringer sein, als es für einen Sicherheitstrenntransformator zwischen der Primär- und Sekundärwicklung gefordert ist (siehe DIN EN 61558-1 [VDE 0570-1]:2006-07 – wird gerade aktualisiert – und DIN EN 61558-2-6:2010-04 [VDE 0570-2-6]:2010-04).
  • Die Leiter jedes PELV-Stromkreises müssen räumlich von allen anderen Stromkreisen getrennt werden.
  • Bei Steckern und Steckdosen für PELV-Stromkreise muss gewährleistet sein, dass die Stecker nicht in Steckdosen anderer Spannungssysteme eingesteckt werden und Steckdosen die Stecker anderer Spannungssysteme nicht aufnehmen können.

Als Stromquelle für PELV dürfen verwendet werden:

  • Sicherheitstrenntransformatoren nach DIN EN 61558-1 (VDE 0570-1):2006-07 und DIN EN 61558-2-6 (VDE 0570-2-6):2010-04
  • Stromquellen, die den gleichen Sicherheitsgrad erfüllen wie ein Sicherheitstrenntransformator (beispielsweise Motorgeneratoren mit gleichwertig getrennten Wicklungen)
  • elektrochemische Stromquellen wie Batterien oder andere Stromquellen (Dieselgeneratoren), unabhängig von einem Stromkreis höherer Spannung
  • eine elektronische Stromversorgung nach geeigneten Normen, die Maßnahmen festlegen, die sicherstellen, dass selbst im Falle eines internen Fehlers die Spannung an den Ausgangsklemmen die in 6.4.1 festgelegten Werte nicht überschreiten kann

Hinweis aus der Redaktion

Sie lasen soeben einen Auszug aus dem Fachbuch „DIN EN 60204-1:2019-06 (VDE 0113-1) – Elektrische Ausrüstung von Maschinen und Anlagen“ von Ernst Schneider. Dazu schreibt der Autor: „Manche Elektrofachkräfte haben großen Respekt vor einer Überprüfung nach DIN EN 60204-1, da sie fürchten, ggf. Maschinenteile durch die vorgeschriebenen Prüfungen zu zerstören und hohe Sachschäden zu verursachen.“

Mit seinem Fachbuch möchte der Autor dazu beitragen, Ihnen die umfangreiche Norm verständlich zu machen, die Anforderungen zu erläutern und Sie gleichzeitig über die wichtigsten Änderungen der 2019er-Fassung zu informieren.

Hier erhalten Sie mehr Informationen zum Inhalt des Fachbuchs DIN EN 60204-1:2019-06 (VDE 0113-1).

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Autor: Ernst Schneider

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