Messen und Prüfen
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Elektrotechnik
In der Praxis nicht bestanden - Verzicht auf die Wiederholungsprüfung
ep6/2005, 3 Seiten
Top oder Flop Als „Unterbrechungsfreie Sicherheit“ wird mitunter in Beiträgen und Diskussionen1) eine Differenzstromüberwachung angesehen, mit der im Versorgungsnetz (TN-System) Abweichnungen vom normalen Betriebszustand - Veränderungen der Ableit- und/oder Fehlerströme - ermittelt und registriert werden. Eine Maßnahme der vorbeugenden Instandhaltung die sinnvoll ist, um eine hohe Verfügbarkeit der komplexen Prozessabläufe trotz der komplizierten ortsfesten elektronischen Ausrüstungen und der Vielzahl der ortsveränderlichen Betriebsmittel (Rechner, Drucker, Leuchten, Wasserkocher usw.) zu gewährleisten. Das Kernstück dieser Überwachung, die Differenzstrom-Überwachungsgeräte (RCMs), wurden in [1] vorgestellt. Der Einsatz dieser im Bild prinzipiell dargestellten modernen Überwachungsmethode wurde durch die Betreiber einer Anlage wie folgt bewertet: 1. „Die Überwachung des Differenzstroms hat die Funktionalität eines Fehlerstrom--Schutzschalters, allerdings ohne Abschaltung ...“ es wird „... ein hoher Personenschutz ...“ geboten. 2. Dank dieser Überwachung mit RCMs kann „ ... die regelmäßige Prüfung nach BGV A3 entfallen“. Dazu ist zu sagen: · Die erste Behauptung ist ein Widerspruch in sich selbst und weniger wichtig. · Wenn die zweite Aussage stimmt, lässt sich auch in anderen Betrieben, nein eigentlich überall, allerhand einsparen. Es könnte dann gesagt werden: „Die Wiederholungsprüfungen nach BGV A3 (BGVA2; VBG4) [2] und die Prüfungen gemäß Betriebssicherheitsverordnung [3] gehören nun zur Technik-Geschichte. Schade um die bisher offenbar herausgeschmissenen Prüfkosten“. Zu klären ist, ob wir nun unsere Prüfstrategie radikal ändern müssen oder ob es sich hier um eine gefährliche fachliche Fehlinformation handelt, die zu einer erheblichen Minderung der Sicherheit unserer elektrischen Arbeitsmittel führen kann. Überwachung oder Prüfung Vorschriften. Gemäß Betriebssicherheitsverordnung (Betr Sich V) sind von einem Arbeitgeber bzw. seiner befähigten Person, im Zusammenhang mit dem Gewährleisten der Sicherheit der Arbeitsmittel bzw. der Arbeitnehmer, die Notwendigkeit sowie „Art, Umfang und Fristen der dazu erforderlicher Prüfungen zu ermitteln“. Dies gehört zur Gefährdungsbeurteilung, die jeder Arbeitgeber gemäß Arbeitsschutzgesetz für seine betrieblichen Arbeitsabläufe vorzunehmen hat. Hierbei geht es · die an elektrischen Arbeitsmitteln möglicherweise auftretenden Fehler und Gefährdungen sowie · Maßnahmen - Prüfung/Überwachung - mit denen die Fehler rechtzeitig entdeckt und die Gefährdungen somit verhindert oder beseitigt werden. Es ist klar, welche Fehler in elektrischen Anlagen und Betriebsmitteln auftreten können (Tafel ). Zur Abwehr der daraus entstehenden Gefährdungen wurde ihren Betreibern (Arbeitgebern) durch BGV A3 [2] und wird nunmehr durch die Betr Sich V die Pflicht zum Durchführen der nötigen Prüfungen auferlegt. Bisher war es selbstverständlich, dass die in den Normen [4][5] angegebenen Prüf- und Messverfahren zur Anwendung kommen. Schließlich ist ihre Anwendung das Ergebnis einer für alle Anlagen/Betriebsmittel nutzbaren Gefährdungsbeurteilung, die von den Normensetzern mit dem Erarbeiten der Normen vorgenommen wird. Dabei werden ja · die möglichen Fehler ermittelt, · die damit entstehenden Gefährdungen analysiert und · gegebenenfalls Prüfverfahren festgelegt, mit denen diese Fehler gefunden werden können. Jeder der meinte, er könne es besser als in den Normen aufgeführt, der konnte sich auf BGV A3 berufen und eine nach seiner Ansicht „ ...ebenso wirksame andere Maßnahme ...“ [2] anwenden. Auch die Betr Sich V gibt ihm nunmehr diese Freiheit, denn er hat „ ... die notwendigen Maßnahmen für die sichere Bereitstellung ... der Arbeitsmittel“ sowie „Art und Umfang der Prüfung ...“ [2] festzulegen. Verzicht auf die Wiederholungsprüfung. Nun wird propagiert, dass auf diese Prüfungen von Anlagen und ortsfest bzw. steckbar angeschlossenen Betriebsmitteln generell verzichtet werden darf, wenn die Differenzstromüberwachung eingeführt wird. Man müsste annehmen, wer eine solche Behauptung aufstellt und in seinem Verantwortungsbereich die regelmäßige Wiederholungsprüfung einer Anlage oder der angeschlossenen Betriebsmittel entfallen lässt, der hat sich gründlich mit beiden Elektropraktiker, Berlin 59 (2005) 6 472 AUS DER PRAXIS In der Praxis nicht bestanden Verzicht auf die Wiederholungsprüfung Die Betriebssicherheitsverordnung zwingt manchen Arbeitgeber, mehr als bisher über die „Pflicht zur Prüfung“ nachzudenken. Festzustellen ist allerdings, dass von manchem Verantwortlichen nun verstärkt nach Möglichkeiten gesucht wird, sich so billig wie möglich, aber nicht so sicher wie nötig über die Runden zu retten. Am besten wäre es wohl, man könnte z. B. auf die Wiederholungsprüfung verzichten. Mitunter sind die Argumente, mit denen das begründet wird, ja gar nicht so schlecht. Oder doch? 1) Anmerkung der Autoren: Auch Fachliteratur ist ein Arbeitsmittel. Ihre Produzenten haben zu gewährleisten, dass nicht irgendetwas, sondern das Richtige geschrieben bzw. auf den Weg gebracht wird. Zumindest moralisch gelten die Sicherheitsvorgaben des Gerätesicherheitsgesetzes und der Betriebssicherheitsverordnung auch für das „Arbeitsmittel Fachliteratur“. Tafel Vergleich der Wiederholungsprüfung und der Differenzstromüberwachung beim Ermitteln der Fehler in einer elektrischen Anlage Mit der Wiederholungsprüfung Werden diese Fehler auch können folgende Fehler gefunden mit der Differenzstromüberwerden wachung gefunden? Sehr grobe Isolationsfehler teilweise Diese Bewertungen zum Schutzleiter (PEN, PE, PA) ja der Differenzstrom- < 0,1 M1, >> 10 mA überwachung gelten auch für den Vergleich mit dem Prüfgang Messen des Isolationswiderstands der Wiederholungsprüfung Grobe Isolationsfehler zum Schutz- nein leiter (PEN, PE, PA) << 0,1 M1, > 10 mA Geringfügige Isolationsfehler zum nein Schutzleiter (PEN, PE, PA) << 1 M1 < 10 mA Isolationsfehler zu berührbaren nein Teilen, die nicht mit dem Schutzleiter verbunden sind Symmetrische Isolationsfehler in nein Drehstromanlagen/-geräten Verbindungen Schutzleiter-Neutral- ja leiter Ströme in PE-/PA-Leitern Anlage ja, einzelne Geräte nein Defekte Schutzeinrichtung nein Defekter Schutzleiter in der Anlage ja Defekter Schutzleiter in einem an möglich, aber die Anlage angeschlossenen Gerät schwer erkennbar Wirksamkeit der Schutzmaßnahmen gegen elektrischen Schlag vorwiegend nein und andere nein Wirksamkeit als Brandschutz- ja maßnahme Mangelhafter Zustand, offensicht- nein liche Schäden/Alterung Neutralleiterströme/-fehler/ nein -überlastung Übertemperatur nein Gesamtaussage zur momentanen nein und langfristig zu erwartenden Sicherheit der Anlage bzw. der Gebrauchsgeräte Sicherheits-Maßnahmen und ihrer Wirksamkeit beschäftigt. Er müsste - auch im eigenen persönlichen Interesse - durch eine Gefährdungsbeurteilung gerichtsfest nachgewiesen haben, dass die nunmehr eingeführte Überwachung hinsichtlich des Entdeckens der Fehler und der Abwehr der mit ihnen auftretenden Gefährdungen gleichwertig oder besser ist als die eingesparte Wiederholungsprüfung. Vergleich der Verfahren Differenzstromüberwachung. Mit dieser werden · die betriebsmäßigen Ableitströme der meist kapazitiven Beschaltungen von Betriebsmitteln · die Ströme der Schmutzkapazitäten von Leitungen der Anlage und der Betriebsmittel (kapazitive Ableitströme) · betriebsmäßige Ableit- und/oder die durch Isolationsmängel entstehenden Fehlerströme der Isolierungen aller Bauelemente von Anlage und Betriebsmitteln (ohmsche Ableit-/Fehlerströme) erfasst und registriert. Ausgehend von einem bestimmten - als betriebsmäßig anzusehenden Zustand - können · Veränderungen der Betriebszustände der mit Beschaltungen ausgestatteten elektrischen Gebrauchsgeräte/Maschinen der Anlage sowie · entstandene Mängel in der Anlage oder in den Gebrauchsgeräten/Maschinen/Betriebsmitteln erfasst und mehr oder weniger eindeutig identifiziert werden. Die Größenordnung der angezeigten Veränderungen der Differenzströme ist je nach Anlage verschieden, beginnend bei etwas unter 10 mA (Ansprechwert der RCM [1]) bis in den Amperebereich. Wesentlich für das Beurteilen der Wirksamkeit der Differenzstromüberwachung ist, dass die oben genannten Ableit- und/oder Fehlerströme der Isolierungen · in einem Stromkreis zumeist wenige mA und selten einige 10 mA betragen, · von den kapazitiven Ableitströmen der Beschaltungen überdeckt und AUS DER PRAXIS RCM Differenzstromerfassung N-Leiter defekt PE-Leiter defekt nein nein nein nein nein bei groben Fehlern ja bei groben Fehlern ja sehr grober Isolationsfehler unterschiedliche Fehlerströme der Außenleiter Kleinspannung (Maßnahme Fehlerschutz) nicht sicher geringfügiger Isolationsfehler Basisisolierung (Maßnahme Fehlerschutz) verstärkte Isolierung (Maßnahme Fehlerschutz) Fehlerdarstellung einiger der in Tafel aufgeführten Fehler eines Anlagenteils/Gebrauchsgeräts und ihrer Ermittlung durch eine Differenzstromüberwachung · somit nur grobe Isolationsfehlers erkannt werden können (Bild ). Wiederholungsprüfung. Bei der Wiederholungsprüfung von Betriebsmitteln/Geräten, die vor allem den Nachweis der Wirksamkeit des Schutzes gegen elektrischen Schlag dient, müssen hingegen bereits Ableit- bzw. Fehlerströme von 3,5 mA oder 0,5 mA und weniger erfasst werden. Fazit. Ein Vergleich der Fehlerzustände, die mit den beiden Verfahren jeweils erkannt bzw. nachgewiesen werden können, zeigt also deutliche Unterschiede bei den für die Schutzmaßnahmen gegen elektrischen Schlag interessanten Stromwerten im Bereich bis 10 mA und darüber. Dies gilt mehr oder weniger auch für Isolationsfehler mit Fehlerströmen von mehr als 10 mA, die auf einen defekten Basisschutz hindeuten und eine Tendenz zum Entstehen elektrisch gezündeter Brände erkennen lassen. Das heißt, eine Differenzstromüberwachung ist hinsichtlich der Kontrolle der Wirksamkeit des Personenschutzes kein Ersatz für die Wiederholungsprüfungen. Einen eigenständigen Nutzeffekt - gewissermaßen eine Notbremse - bietet die Differenzstromüberwachung bei den trotz einer ordnungsgemäßen Wiederholungsprüfung entstandenen groben Isolationsfehlern. Fehlerströme, die langsam aber sicher zur Entzündung führen können (IF > 100/200/300 mA) werden rechtzeitig erkannt. Eingeschränkt wird dieser positive Effekt jedoch, da sich die in Drehstromanlagen entstehenden Fehlerströme in den Außenleitern infolge ihrer Phasenlage mehr oder weniger kompensieren. Damit werden der Personen-und der Brandschutz der Differenzstromüberwachung wiederum erheblich eingeschränkt (Bild ). Auch die anderen durch eine Wiederholungsprüfung erreichbaren Ergebnisse, wie sie z. B durch das Besichtigen, Erproben und Messen entstehen, liefert die Differenzstromüberwachung nicht. Mehrere, die Sicherheit einer Anlage wesentlich beeinträchtigende Fehler (Tafel ), die bei einer Wiederholungsprüfung gefunden werden, bleiben trotz der ständigen Differenzstromüberwachung unbemerkt. Zu beachten ist bei der Bewertung der beiden Verfahren z. B. auch, dass sie sich in der Art und der Höhe der Mess-/Prüfspannung grundsätzlich unterscheiden. Die Isolationswiderstandsmessung erfolgt mit einer Gleichspannung, deren Nennwert (DC 500 V) · wesentlich über der Bemessungsspannung des Prüflings liegt, · vor allem die Isolationen erfasst und · eigentlich schon als Stressprüfung anzusehen ist. Die Differenzstromüberwachung erfolgt unter Bemessungs-/Betriebsbedingungen und erfasst in erster Linie die Beschaltungen. Da sind weder die physikalischen Messbedingungen noch die zu betrachtenden bzw. zu bewertenden Bauelemente noch die Messergebnisse direkt vergleichbar. Schlussfolgerungen Es steht außer Zweifel, dass die Fachkollegen, von denen die Differenzstromüberwachung eingesetzt wurde, ordnungsgemäß und verantwortungsbewußt arbeiten. Sie verfügen mit der Überwachung nun über ein hervorragendes - die Wiederholungsprüfung bzw. ihre vorbeugende Instandhaltung ergänzendes - Instrument zum Entdecken von Unregelmäßigkeiten, um die Betriebs- und Brandsicherheit zu verbessern. Nur, ihre gutgemeinte Schlussfolgerung: „Die Wiederholungsprüfung nach BGV A3 kann entfallen“, stimmt keinesfalls. Weder für die elektrische Anlage noch für die angeschlossenen Betriebsmittel kann auf die Wiederholungsprüfung verzichtet werden. Die oben angeführte Behauptung ist somit technisch falsch und nicht gerichtsfest, da sie den Vorgaben der Betr Sich V widerspricht. Es wäre sinnvoll, wenn jeder, der Differenzstromüberwachungsgeräte anbietet oder einsetzt daran denkt und darauf hinweist, dass die überwachte Anlage weiterhin, und auch die Überwachungsanlage selbst, einer Wiederholungsprüfung nach DIN VDE 0105 Teil 100 bzw. nach DIN VDE 0702 zu unterziehen sind. In welcher Form, ob komplett in bestimmten Zeitabständen oder schrittweise im Zusammenhang mit der Instandhaltung, das wäre jeweils zu entscheiden. Literatur [1] Kaul, K.-H.: Methoden der konstanten Isolationsüberwachung. Elektropraktiker, Berlin 59(2005) 3, S. 206-208 [2] BGV A3 Elektrische Anlagen und Betriebsmittel (früher BGV A2 und davor VBG 4). [3] Betriebsicherheitsverordnung vom 27. September 2002 (BGBl. I Nr. 70, S. 3777. [4] DIN VDE 0105 Teil 100 Betrieb elektrischer Anlagen. [5] DIN VDE 0702 Wiederholungsprüfung elektrischer Geräte. K. Bödeker, R. Kindermann Elektropraktiker, Berlin 59 (2005) 6 474 AUS DER PRAXIS
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Autoren
- K. Bödeker
- R. Kindermann
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