Messen und Prüfen
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Elektrotechnik
E-Check und Wiederholungsprüfung - Teil 7.4: Prüfung der Geräte beim Kunden – Bewertung der Prüfung; Meßverfahren und Meßergebnisse
ep5/1999, 3 Seiten
1 Bewertung der Meßergebnisse Wer Geräte zu prüfen und ihren ordnungsgemäßen Zustand zu bestätigen hat, muß genau wissen, welche Aussagen sich hinter Angabender Meßgeräte verbergen. Außerdem muß er die Grenzwerte der Normen [2][3] (Tafel ) nicht nur kennen, sondern ihre Bedeutung auch verstehen und sie bewerten können. Vor allem aber muß er immer berücksichtigen, daß die Grenzwerte in den Normen „nur“ das als notwendig und gerade noch ausreichend erkannte Mindestniveau an Sicherheit vorgeben. Darüber hinaus ist zu bestätigen, daß · diese Sicherheit zum Zeitpunkt der Prüfung zuverlässig vorhanden ist und · alle Anzeichen dafür sprechen, daß sie bei betriebsmäßigem Gebrauch bis zum Termin der nächsten Wiederholungsprüfung vorhanden sein wird. Nicht umsonst wurde in der UVV VBG 4 [4] die nachdenkenswerte Vorgabe formuliert, daß „ ... entstehende Mängel, mit denen gerechnet werden muß, rechtzeitig festgestellt ...“ werden sollen. Der Prüfer muß außerdem beurteilen, ob · die nach Norm vorgegebenen Prüfverfahren im konkreten Einzelfall wirklich genügen, um ein sicheres Urteil zu fällen · welche Aussagen zum Zustand des Geräts sich hinter den mehr oder weniger über oder unter dem Grenzwert der Norm liegenden Meßwert verstecken. Zur Bewertung sind somit vor allem Fachwissen und Prüferfahrungen gefragt. Das heißt z. B., selbst wenn alle nach der Norm vorgeschriebenen Prüfungen positiv abgeschlossen und somit alle Grenzwerte eingehalten wurden, kann und muß der Prüfer möglicherweise ein negatives Gesamturteil fällen. Zu beachten ist auch, welche Konsequenzen sich aus der Art des Auftrags ergeben. So betrifft z. B. die in Tafel aufgeführte Vorgabe aus DIN VDE 0105 Teil 100 [3] für den Isolationswiderstand die Festinstallation gemeinsam mit allen angeschlossenen Verbrauchsmitteln (Geräte). Ist jedoch eine Wiederholungsprüfung an den ortsfesten Geräten vorzunehmen, so gelten dann - streng genommen - die schärferen Vorgaben nach DIN VDE 0702. Werden diese bei der gemeinsamen Prüfung von Stromkreis und Gerät unterschritten, so müssen die Geräte von der Anlage getrennt und einzeln geprüft werden. Wer bei dieser Gelegenheit die Normen miteinander vergleicht wird feststellen, so ganz paßgerecht sind deren Vorgaben nicht, können es auch gar nicht sein. Dort werden ja „nur“ Schutzziele formuliert, es wird die Richtung vorgegeben, dem Prüfer bei seiner Bewertung des Prüflings geholfen, nicht mehr aber auch nicht weniger. Zu beachten ist bei dieser Bewertung auch ein grundlegender Unterschied zwischen der Wertigkeit der Prüfergebnisse bei Geräten der Schutzklasse I (Skl I) und bei Geräten der Schutzklasse II (Skl II). Durch die Messung des Isolationswiderstands oder des Schutzleiterstroms wird bewertet: Geräte der Skl I - „Nur“ der Basisschutz. Versagt dieser, so gewährleistet dann immer noch der Fehlerschutz (Schutzmaßnahme mit Schutzleiter) die Sicherheit. Geräte der Skl II - Wirksamkeit von Basis-und Fehlerschutz. Das heißt: Ergeben sich Meßwerte in der Größenordnung der in den Normen genannten Grenzwerte oder darunter, so · können Geräte der Skl I unter bestimmten Bedingungen weiter betrieben werden, wenn der Fehlerschutz wirkt · müssen Geräte der Skl II sofort abgeschaltet werden, da auch der Fehlerschutz die Prüfung nicht bestanden hat. 2 Schutzleiterwiderstand Mit der Prüfung des Schutzleiters eines Geräts soll nachgewiesen werden, daß die leitenden berührbaren Teile des zu prüfenden Geräts (Skl I) in die Schutzmaßnahme der Anlage einbezogen werden. Um nachzuweisen, daß die Schutzmaßnahme der Anlage normgerecht funktioniert, wird nach [4] kontrolliert, ob die Fehlerschleife Elektropraktiker, Berlin 53 (1999) 5 444 E-Check E-Check und Wiederholungsprüfung Teil 7.4: Prüfung der Geräte beim Kunden - Bewertung der Prüfung; Meßverfahren und Meßergebnisse K. Bödeker, Berlin; R. Kindermann, Nürnberg Aus den bisherigen Beiträgen zu diesem Thema [1] ist zu erkennen, daß zur Prüfung der Geräte das „Abarbeiten“ der in den Normen vorgegebenen Prüfgänge allein nicht genügt. Kompetenz und Erfahrungen sind erforderlich, um entscheiden zu können, ob die nach Norm vorgegebenen Prüfverfahren im Einzelfall wirklich genügen und welche Aussagen zum Zustand des jeweiligen Geräts aus den Meßergebnissen abgeleitet werden können. Dipl.-Ing. Klaus Bödeker ist freier Fachjournalist, Berlin; Dipl.-Ing. Robert Kindermann ist Mitarbeiter der Fa. Gossen-Metrawatt, Nürnberg. Autoren Tafel Grenzwerte für die Bewertung von Geräten bei der Wiederholungsprüfung Eigenschaft DIN VDE 0702 DIN VDE 0105 Teil 1001) Stromkreis mit Verbrauchsmitteln im trockenen Raum nassen Raum Schutzleiterwiderstand 0,3 + 0,1 /m --------- ----------- (aber max. 1 ) Isolationswiderstand 300 /V 150 /V · Schutzklasse I 0,5 M (ca 0,07 M bei 230 V) (ca. 0,035 M bei 230 V) · Schutzklasse II 2,0 M Schutzleiterstrom Skl I 3,5 mA --------- ----------- Berührungsstrom Skl II 0,5 mA --------- ----------- Ersatzableitstrom --------- ----------- · allgemein --------2) · Heizg. < 6 kW 7 mA (3,5 mA)3) · Heizg. > 6 kW 15 mA3) Beispiele für zulässige Ableitströme aus verschiedenen Quellen Großküchengeräte 1 mA/kW Kochplatten · mit Stecker 1 mA/kW max. 5 mA · fest angeschlossen < 2 mA/kW max. 10 mA 1) Die Vorgaben in dieser Norm haben nicht die Prüfung der Geräte (Verbrauchsmittel) zum Ziel. Es soll der Zustand der Isolation der Anlage, d. h. hier der Isolationswiderstand eines Stromkreises einschließlich der zugehörigen Geräte gemessen werden. 2) Zur Zeit keine Vorgabe. Vorgesehen ist, die für den Schutzleiter- bzw. den Berührungsstrom festgelegten Werte (3,5 mA/0,5 mA) auch hier vorzugeben. 3) Vorgesehen ist, künftig 3,5 mA und für Heizgeräte mit der Leistung über 3,5 kW den Wert 1mA/kW vorzugeben. Elektropraktiker, Berlin 53 (1999) 5 445 E-Check der Anlage ausreichend niederohmig ist. Das heißt aber, die Vorgabe eines Höchstwerts für den Schutzleiterwiderstand nach [2] (Tafel ) ist ein Kompromiß; bei einer Prüfung des Geräts allein weiß der Prüfer nicht, wo das Gerät zum Einsatz kommt und ob dessen Schutzleiter- und Außenleiterwiderstand nicht möglicherweise den Widerstand der damit wirksamen Fehlerschleife (Bild ) unzulässig erhöhen. Festzustellen ist: · Die angegebenen 0,3 beeinflussen den Schleifenwiderstand in einer modernen Anlage nicht über den zulässigen Wert. · Die Zuschläge in Abhängigkeit von der Leitungslänge sind für den Prüfer des Geräts unumgänglich. Daß sich mit der Anwendung langer Anschluß- oder Verlängerungsleitungen usw. negative Folgen für die Abschaltbedingungen ergeben, hat der Prüfer nicht zu berücksichtigen. Er kann und soll aber den Anwender, seinen Kunden, darauf hinweisen. Bei der hier betrachteten Prüfung der Geräte beim Kunden kann allerdings eine umfassendere Beurteilung erfolgen. Der Prüfer weiß oder kann erfragen, wo das Gerät eingesetzt wird. Insofern gilt als Maßstab der Prüfung eines ortsveränderlichen Geräts · für den Schutzleiterwiderstand RPE 0,3 (s. Tafel ) und · der Einfluß des Geräts auf den Schleifenwiderstand und damit auf die Abschaltbedingung der Anlage nach DIN VDE 0100 Teil 410 [5] an den erkennbaren üblichen Einsatzstellen (Bild ). Bei ortsfesten Geräten gilt diese Überlegung ebenfalls. Möglicherweise können auch hier Leitungsbahnen im Gerät - Verbindung zu entfernt angeordneten Geräteteilen - die Abschaltbedingung unzulässig beeinflussen. Wird festgestellt, daß durch den konstruktiv bedingten Widerstand einer Verlängerungsleitung o. ä. die Abschaltbedingung der Anlage übermäßig eingeschränkt wird, so ist dies dem jeweils Verantwortlichen im Protokoll mitzuteilen. Bei ortsfesten Geräten ist es möglich, daß ein Kontakt des Gerätekörpers mit fremden leitfähigen Teilen das Meßergebnis beeinflußt oder gar eine ordnungsgemäße Schutzleiterverbindung vortäuscht. Besteht eine derartige Möglichkeit, so ist zu kontrollieren, ob eine Abweichung vom erwarteten Meßwert besteht, die auf einen derartigen Kontakt hindeutet. Wurden ortsfeste Geräte (Großküchengeräte o. ä.) mit einem gesonderten Potentaialausgleich versehen, so sind die Schutzleiterverbindung und die Potentialausgleichleitung, jede für sich, durch das Besichtigen und/oder eine Messung zu prüfen. 3 Isolationswiderstand In den Normen (Tafel ) genannte Grenzwerte des Isolationswiderstands lassen sich alle aus dem Kennwert 1000 /V ableiten, den man in der Beziehung 1 mA = 1 V/1000 = 500 V/0,5 M wiederfindet [6]. Ein bei diesem Isolationswiderstand höchstens möglicher Ableit- /Berührungsstrom von 1 mA ist für den Menschen noch ungefährlich. Daß diese in der Sicherheitsnorm genannten Sicherheitsgrenzwerte nicht unterschritten werden dürfen - weder bei der Prüfung noch bei dem dann folgenden betriebsmäßigen Gebrauch durch die Benutzer der Geräte - ist selbstverständlich. Ebenso, daß bei einem neuen, unbenutzten, trockenen, sauberen Gerät üblicherweise Isolationswiderstände von Ri >> 1 M gemessen werden. Wird somit an einem bereits benutzten Gerät ein Isolationswiderstand im Bereich von etwa 0,5 M bis etwa 5 M gemessen, so ist zu entscheiden, ob · dies ein Anzeichen für einen Defekt, unzulässige Verschmutzung bzw. andere nicht betriebsmäßige Einflüsse oder für betriebsmäßig übliche Beanspruchungen z. B. durch Nässe ist und · ob mit einem weiteren Absinken gerechnet werden muß oder ob der Isolationswiderstand bei einem folgenden betriebsmäßigen Gebrauch wieder ansteigen wird. Bei Geräten der Skl I mit Heizwiderständen, deren Isoliermaterialien Luftfeuche aufnehmen, sind Isolationswiderstände im Bereich unter 0,5 M möglich, ohne daß ein Defekt vorliegt. In solchen Fällen ist · eine Messung des Schutzleiter- oder des Ersatzableitstroms vorzunehmen, um sich über die möglichen Gefährdungen beim Anlegen der Netzspannung zu informieren und/oder · nach dem Säubern, Trocknen, betriebsmäßiger Erwärmung o. ä. die Messung des Isolationwiderstands zu wiederholen, um den Zustand des Geräts endgültig beurteilen zu können. Bei der Messung des Isolationswiderstands ist auch zu sichern, daß alle aktiven Teile erfaßt werden. Ist dies bei Geräten mit elektrisch zu betätigenden Schalteinrichtungen nicht möglich, so ist anstelle dieser Messung der Schutzleiterstrom zu ermitteln. Bei Geräten der Skl I mit Kondensatorbeschaltung reicht allein die positiv abgeschlossene Isolationswiderstandsmessung (DC-Prüfspannung) nicht aus, um einen Verteiler A B PAS ortsfestes oder ortsveränderliches Gerät ortsfeste Anlage zusätzlicher Anteil der Fehlerschleife bei einem Fehler im Gerät an der Stelle B Fehlerschleife bei einem Fehler in der Anlage an der Stelle A UP UP IEA Un 0 V L PEN L N IA1 Un Un L PEN L N IA2 Vergrößerung des Schleifenwiderstands durch die Widerstände der Geräteanschlußleitungen Möglicherweise sind bei einem Fehler an der Stelle B die Abschaltbedingungen für die Überstromschutzeinrichtung nicht mehr erfüllt. Vergleich des Ersatzableitstroms mit den im Originalbetrieb möglicherweise fließenden Ableitströmen bei einem Gerät der Schutzklasse I Für die Variante b) gilt IA1 etwa 0,5 IEA, für die Variante c) IEA = IA2 ordnungsgemäßen Zustand zu bestätigen; es ist ergänzend die Schutzleiter- oder die Ersatzableitstrommessung (AC-Prüfspannung) vorzunehmen. Der für das gemeinsame Messen des Isolationswiderstands von Geräten der Skl I und der sie versorgenden Anlage (Stromkreis) laut DIN VDE 0105 Teil 100 [3] zulässige Mindestwert von 300 /V (Tafel ) erfüllt bei U0 = 230 V zwar auch noch die genannte Vorgabe IB < 1 mA, sollte aber nicht als ausreichend angesehen werden. Ergeben sich solche geringen Werte, so ist festzustellen, ob Gerät oder Stromkreis der Verursacher ist. Eine Anlage mit einem derart geringen Isolationswiderstand ist entweder völlig verschlissen oder die IP-Schutzart einiger Geräte ist unzureichend. Bei ordnungsgemäßen Geräten der Skl II sind Meßwerte >> 1 M zu erwarten. Meßwerteinder Größenordnung unter 1 M bis etwa 5 M sind deutliche Anzeichen nasser oder verschmutzter, also defekter Isolierungen. Das betreffende Gerät ist der Benutzung zu entziehen. 4 Ersatzableitstrom Durch Messung des Ersatzableitstroms1) (Meßspannung AC) wird die Isolationswiderstandsmessung (Prüfspannung DC) ergänzt. Damit läßt sich wie bei der Schutzleiterstrom- bzw. der Berührungsstrommessung feststellen, welcher Strom im Fehlerfall (bei Geräten der Skl I Isolationsfehler + Schutzleiterbruch) tatsächlich über die berührende Person fließen würde (Bild ). Insofern bietet diese Messung eine umfassendere Aussage als die Isolationswiderstandsmessung. Sie sollte daher über die Normenforderung hinaus immer ergänzend zu dieser vorgenommen werden. Zu beachten ist, daß sie bei netzspannungsabhängigen Schalteinrichtungen nicht angewandt werden kann, da keine Netzspannung zur Verfügung steht. Die derzeit in der Norm [2] vorgegebenen Grenzwerte 7 mA und 15 mA werden sehr wahrscheinlich in den nächsten Normenausgaben auf 3,5 mA und 1 mA/kW geändert, da zwischen dem Meßverfahren bei der Prüfung und dem Betrieb im ungünstigsten Fall (Bild ) kein Unterschied besteht. Diese Vorgabe sollte daher auch jetzt schon berücksichtigt werden. Der Ersatzableitstrom beträgt bei einem neuen, noch unbenutzten, trockenen, sauberen ortsveränderlichen Gerät meist weit weniger als 1 mA und ist mit den Prüfgeräten nach DIN VDE 0404 [7] dann gar nicht exakt meßbar. Bei Geräten mit Heizelementen (s. Abschn. 3) sind Ströme von 1 mA bis 10 mA und darüber möglich, ohne daß ein Defekt vorliegt. Den jeweiligen Gerätetypen zugeordnete Grenzwerte für die zulässigen Ableitströme sind den Herstellernormen der Geräte zu entnehmen (Tafel ). 5 Schutzleiterstrom Der Schutzleiterstrom2), d. h. der über den Schutzleiter fließende Ableitstrom des Geräts [1], beträgt bei einem neuen, noch unbenutzten, trockenen, sauberen Kleingerät weit weniger als 1 mA - wie der Ersatzableitstrom. Bei größeren Geräten mit umfangreicher Steuerung (230 V) werden mitunter 2 mA ... 3 mA und bei Geräten mit Heizelementen Ströme von 1mA bis 10 mA und mehr gemessen. Es ist somit möglich, daß als Folge ungünstiger betriebsmäßiger Einflüsse Schutzleiterströme auftreten, die über dem nach DIN VDE 0702 [2] einzuhaltenden Grenzwert (Tafel ) liegen. Derartige, übermäßig beanspruchte Geräte sind deshalb nicht als defekt einzustufen. Entscheidend für die Beurteilung ihres Zustands sind auch die Meßergebnisse, die sich dann - z. B. nach dem Trocknen - in ihrem Normalzustand ergeben. Möglich ist aber auch, daß ein zu hoher Schutzleiterstrom auf unzureichende Materialien, ungenügenden IP-Wasserschutz oder auf einen Defekt hindeutet. Allgemeingültige Angaben können für diese Werte nicht gegeben werden, da die konstruktive Gestaltung und die Isolationsmaterialien sehr unterschiedliche Eigenschaften haben. Dem Prüfer bleiben dann nur die Möglichkeit, durch · eine Nachfrage beim Hersteller · Vergleich mehrerer gleicher Geräte bzw. · der Ergebnisse mehrere Prüfungen den Zustand der Geräte zu beurteilen. Ortsfeste Geräte mit Heizelementen großer Leistung (Großküchengeräte) können sogar betriebsmäßig Schutzleiterströme von 10 mA ... 30 mA aufweisen. Für diese Geräte sind die Vorgaben nach DIN VDE 0702 (Tafel ) nicht verbindlich. Wenn derartige Schutzleiterströme auftreten, ist zu empfehlen, zusätzlich zum Schutzleiter einen örtlichen Potentialausgleich vorzunehmen und einen diesem Strom angepaßten FI-Schutzschalter (z. B. In = 100 mA) einzusetzen. 6 Berührungsstrom Bei Geräten der Schutzklasse II wird der ordnungsgemäße Zustand durch Berührungsströme3) von << 0,1 mA charakterisiert. Berührungsströme von 0,01 mA ... 0,1 mA sind bereits Anzeichen für Nässe, Verschmutzungen bzw. Beschädigungen. Sie sind somit ein Anlaß, das betreffende Gerät zunächst der Benutzung zu entziehen, um die Ursache der Meßergebnisse zu klären. 7 Zusammenfassung Am Schluß der Prüfung legt der Prüfer fest, ob die Geräte für den weiteren Gebrauch freigegeben werden oder als reparaturbedürftig, vielleicht sogar als unbrauchbar anzusehen sind. Er entscheidet damit über die Sicherheit von Personen und die Notwendigkeit neuer, evtl. sehr teurer Anschaffungen. Immer sind die vom ihm ausgewählten Prüfmethoden sowie die von ihm zu beurteilenden Meßergebnisse Ausgangspunkt dieser Entscheidung und auch Grundlage seiner Beweisführung in etwaigen Streitfällen mit anderen fachkompetenten Personen. Der Prüfer muß mehr wissen als in den Normen steht. Er muß aus den Anzeigen der Prüfgeräte mehr herauszulesen können, als nur einen Zahlenwert, der über oder unter dem zulässigen Grenzwert liegt. Wie das zu machen ist, dafür gibt es keine Rezepte. Das ist ja auch gut so, sonst könnten angelernte Elektrolaien die Arbeit der Elektrofachkräfte übernehmen. Literatur [1] Bödeker, K.; Kindermann, R.: E-Check und Wiederholungsprüfung; Prüfung der Geräte beim Kunden. Elektropraktiker, Berlin 53(1999)2, S. 140-143; 3, S. 219-223; 4, S. 310-312. [2] DIN VDE 0702 Wiederholungsprüfung ortsveränderlicher Geräte. [3] DIN VDE 0105 Teil 100 Betrieb von elektrischen Anlagen. [4] Unfallverhütungsvorshrift VBG 4 Elektrische Anlagen und Betriebsmittel. [5] DIN VDE 0100 Teil 410 Errichtung von Starkstromanlagen mit Nennspannungen bis 1000 V; Schutzmaßnahmen, Schutz gegen elektrischen Schlag. [6] DIN VDE 0100 Teil 610 -; Prüfung, Erstprüfung. [7] DIN VDE 0404 Messen, Steuern, Regeln; Geräte zur sicherheitstechnischen Prüfung von elektrischen Betriebsmitteln. [8] Bödeker, K.: Leseranfrage „Definition des Schutzleiterstroms“. Elektropraktiker, Berlin 53(1999)5, S. 372. [9] Bödeker K.: Prüfung ortsveränderlicher Geräte. ELEKTROPRAKTIKER-Bibliothek. Berlin : Verlag Technik 1998. Elektropraktiker, Berlin 53 (1999) 5 446 E-Check 1) Die Bezeichnung „Ersatz-Ableitstrom“ ergibt sich aus der den betriebmäßigen Zustand ersetzenden Meßschaltung. Der Ersatzableitstrom selbst ist praktisch identisch mit dem unter vergleichbaren Bedingungen (Bild ) auftretenden „echten“ Ableitstrom und somit dem Schutzleiterstrom. 2) Das mit „Messen des Schutzleiterstroms“ bezeichnete Prüfverfahren erbringt als Meßergebnis einer Differenzstrommessung nicht immer den tatsächlich im Schutzleiter fließenden Strom. Bei einem Erdkontakt des Gerätekörpers wird ein Teil des Ableitstroms nicht als „Strom im Schutzleiter“ wirksam [8]. 3) Ein Berührungsstrom ist der im Fall der Berührung eines fremden leitfähigen Teils über den Menschen fließende Ableitstrom (bzw. Fehlerstrom). Er kann auch mit der - den berührenden Menschen „ersetzenden“ - Meßschaltung als „Ersatz-Ableitstrom“ ermittelt werden.
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Autoren
- K. Bödeker
- R. Kindermann
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