DGUV Information 203-077 - Thermische Gefährdung durch Störlichtbögen Hilfe bei ...

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Abschnitt 4.2, 4.2 Beispiele
Abschnitt 4.2
Thermische Gefährdung durch Störlichtbögen Hilfe bei der Auswahl der persönlichen Schutzausrüstung (bisher: BGI/GUV-I 5188)
Titel: Thermische Gefährdung durch Störlichtbögen Hilfe bei der Auswahl der persönlichen Schutzausrüstung (bisher: BGI/GUV-I 5188)
Normgeber: Bund
Amtliche Abkürzung: DGUV Information 203-077
Gliederungs-Nr.: [keine Angabe]
Normtyp: Satzung

Abschnitt 4.2 – 4.2 Beispiele

In den nachfolgenden Beispielen werden Arbeiten an verschiedenen Arbeitsorten eines typischen städtischen NS-Versorgungssystems betrachtet.

Abb. 7 Betrachtetes städtisches NS-Versorgungssystem

4.2.1 Arbeitsort 1: Niederspannungsverteilung in einer Transformatorstation

Häufig werden elektrotechnische Arbeiten an NS-Verteilungen in Transformatorstationen durchgeführt.

Abb. 8 Arbeiten an einer NS-Verteilung

Bei solchen Arbeiten besteht eine erhöhte Gefährdung durch die Einwirkung eines auftretenden Störlichtbogens, da am Arbeitsort im Fehlerfall die Kurzschlussleistung maßgeblich ist, die sich unmittelbar hinter dem Transformator ergibt. Entscheidend für die in einem Störlichtbogen freigesetzten Energien sind die Transformatorleistungen und die Ausschaltzeiten der Transformatorsicherungen bzw. der Leistungsschalter der Speisezweige. Ein wichtiger Einfluss resultiert aus der Struktur bzw. dem Schaltzustand des NS-Netzes im Zusammenhang mit der Art der Speisung der NS-Stationen (Stationsvermaschung oder stationsweise gespeiste NS-Netze). Die Kurzschlussleistung und der prospektive Kurzschlussstrom am Arbeitsort werden davon mitbestimmt, ob eine ein- oder mehrseitige Speisung besteht. Es ist häufig bei vermaschten NS-Netzen vor Beginn der Arbeiten unter Spannung in NS-Verteilungen zweckmäßig, die Vermaschung aufzuheben und eine einseitige Speisung herzustellen, wie dies auch im betrachteten Beispiel der Fall ist.

Schritt 1: Daten der betrachteten Arbeitsstelle

Im Beispielfall handelt es sich um ein städtisches Versorgungssystem (Abb. 8), in dem der Arbeitsort 1 betrachtet wird. In den Netzstationen sind Transformatoren 20/0,4 kV mit Bemessungsscheinleistungen S rT von 630 kVA oder 400 kVA und Kurzschlussspannungen u k von 4 % vorhanden. Die Standardquerschnitte der 1-kV-Aluminiumkabel betragen 150 mm2 bei den Netzkabeln und 35 mm2 bei den Hausanschlusskabeln. In Abb. 7 sind die Trennstellen im Netz eingezeichnet, die bei AuS geöffnet werden, um jeweils einseitige Speisungen in den betreffenden Netzbereichen herzustellen. Der Arbeitsort 1 wird von einem 630-kVA-Transformator über eine NH-Transformatorsicherung 630 kVA der Betriebsklasse gTr AC 400 V gespeist. Die Strom-Zeit-Kennlinie der Sicherung ist in Abb. 10 dargestellt.

Abb. 9 Ersatzschaltbild Arbeitsort 1

Schritt 2: Bestimmung I" k3 , R/X

Aus der Kurzschlussstromberechnung gemäß VDE 0102 (Kurzschlussströme in Drehstromnetzen - Teil 0: Berechnung der Ströme) ergibt sich für den Schaltzustand einseitiger Speisung für den Arbeitsort ein prospektiver Kurzschlussstrom (Anfangskurzschlusswechselstrom) I" k3 von

I" k3 max = 23,1 kA(c = 1,05)
I" k3 min = 20,9 kA(c = 0,95)

Das R/X-Verhältnis der Netzimpedanz im Fehlerstromkreis beträgt ca. 0,2.

Schritt 3: Bestimmung des Lichtbogenstroms I kLB

Der für die Ausschaltzeit der NH-Sicherung relevante minimale Fehlerstrom bei einem Lichtbogenkurzschluss ergibt sich aus dem minimalen prospektiven Kurzschlussstrom I" k3min mit Hilfe des Begrenzungsfaktors k B, der die strombegrenzende Wirkungen der Störlichtbögen im Fehlerstromkreis charakterisiert. Da es sich um eine NS-Anlage handelt und im ersten Ansatz eine worst-case-Betrachtung vorgenommen wird, wird nach Abschnitt 3.3 ein Strombegrenzungsfaktor von k B = 0,5 angenommen.

Für den minimalen Fehlerstrom folgt daraus

I kLB = kB I" k3min = 0,5 20,9 kA = 10,45 kA

Für diesen Strom ergibt sich aus der Sicherungskennlinie in Abb. 10 eine Ausschaltzeit von t = 0,1 s. Diese Zeit entspricht der Kurzschlussdauer t k.

ANMERKUNG:

In der praktischen Anwendung ist die Kennlinie der verwendeten Überstromschutzeinrichtung zu verwenden.

Abb. 10 Mittlere Zeit-Strom-Kennlinien der verwendeten Sicherung gTr AC 400 V

Schritt 4: Lichtbogenleistung am Arbeitsort

Mit dem maximalen prospektiven Kurzschlussstrom I" k3min folgt für die Kurzschlussleistung am Arbeitsort

S" k = (Wurzel)3 U Nn = (Wurzel)3 400 V 23,1 kA = 16,004 MVA

Unter worst-case-Bedingungen kann mit der Formel k Pmax = 0,29/(R/X)0,17 der maximal mögliche Wert der bezogenen Lichtbogenleistung ermittelt werden. Für dieses Beispiel ergibt die Berechnung k P,max = 0,38.

Daraus resultiert eine Lichtbogenenergie W LB:

W LB = k P S" k t k = 0,38 16,004 MVA 0,1 s = 608,2 kJ

Diese Energie ist der Erwartungswert der Lichtbogenenergie im Fehlerfall am Arbeitsort 1.

Schritt 5: Arbeitsabstand festlegen

Für die Arbeiten in der NS-Verteilung wird ein Arbeitsabstand von a = 300 mm angesetzt. Das entspricht einem Minimalabstand vom Oberkörper zur Vorderfront der geöffneten Anlage.

Schritt 6: Prüfpegel für PSAgS

Die Prüfpegel für PSAgS unter den Normbedingungen des Box-Tests nach VDE 0682-306-1-2 "Arbeiten unter Spannung - Schutzkleidung gegen thermische Gefahren eines elektrischen Lichtbogens - Teil 1-2: Prüfverfahren - Verfahren 2: Bestimmung der Lichtbogen-Schutzklasse des Materials und der Kleidung unter Verwendung eines gerichteten Prüflichtbogens (Box-Test)" betragen

Störlichtbogenschutzklasse 1: W LBP1 = 158 kJ

Störlichtbogenschutzklasse 2: W LBP2 = 318 kJ

Schritt 7: Transmissionsfaktor, äquivalente Lichtbogenenergie

Bei Arbeiten an NS-Verteilungen in Transformatorstationen soll von großräumigen Anlagen, deren Raumbegrenzung hauptsächlich durch die Rückwand gegeben ist, ausgegangen werden. Es wird hier ein Transmissionsfaktor von k T = 1,5 angenommen. Mit dem Arbeitsabstand a = 300 mm folgt für die äquivalente Lichtbogenenergie mit

W LBä = 237 kJ bei Störlichtbogenschutzklasse 1

W LBä = 477 kJ bei Störlichtbogenschutzklasse 2

Schritt 8: Auswahl der Schutzklasse

Es gilt W LB = 608,2 kJ > W LBä, Kl2 = 477 kJ. Folglich muss die Anlage abgeschaltet werden oder es müssen Maßnahmen nach Abschnitt 4.1 ergriffen und eine erneute Berechnung durchgeführt werden.

In der Abarbeitung der erforderlichen Arbeitsschritte ergeben sich folgende Ergebnisse:

Schrift Bestimmung Kenngröße Resultat bei worst-case-
Betrachtung
Resultat bei genauer Berechnung 5
1Netzparameter: Netznennspannung U Nn 400 V400 V
Anlagengeometrie: Leiterabstand d 60 mm60 mm
2Kurzschlussstromberechnung I" k3pmax 23,1 kA23,1 kA
I" k3pmin 20,9 kA20,9 kA
R/X 0,20,2
3Strombegrenzung k B 0,50,633
Minimaler Fehlerstrom I kLB 10,45 kA13,23 kA
Kennlinie NH-Sicherung (Abb. 10) t k 0,1 s0,045 s
4Kurzschlussleistung S" k 16 MVA16 MVA
Bezogene Lichtbogenleistung k P 0,380,338
Lichtbogenleistung P LB 6,1 MW5,4 MW
Lichtbogenenergie (Erwartungswert) W LB 608,2 kJ243,4 kJ
5Arbeitsabstand a 300 mm300 mm
6PSA Normprüfpegel W LBPKl1 158 kJ158 kJ
W LBPKl2 318 kJ318 kJ
7Transmissionsfaktor: kleinräumige Anlage k T 1,51,5
Äquivalente Lichtbogenenergie (Schutzpegel) W LBäKl1 237 kJ237 kJ
W LBäKl2 477 kJ477 kJ
8Vergleich: W LBW LBä?608,2 kJ > 477 kJ243,4 kJ < 477 kJ
PSAgS Störlichtbogenschutzklasse sonstige Maßnahmen ergreifen oder Freischalten Klasse 2

Tabelle 1 Zusammenfassung des Beispiels: Arbeiten an NS-Verteilung einer Transformatorstation (630 kVA); Arbeitsort 1

Im Falle einer Station mit einem 400-kVA-Transformator (Kurzschlussspannung 4 %; NH-Sicherung 400 kVA gTr AC 400 V) liegen - unter sonst gleichen Bedingungen wie oben - die prospektiven Kurzschlussströme im Bereich I" k3 = 12,7 ... 14,1 kA.

Das R/X-Verhältnis beträgt 0,2. Aus der Kennlinie der NH-Sicherung (Abb. 10) ergibt sich für k B = 0,5 und I kLB = 6,4 kA eine Kurzschlussdauer von tk = 0,045 s. Die Kurzschlussleistung beträgt S" k = 9,769 MVA.

Mit der bezogenen Lichtbogenleistung k P = 0,38 folgt für die Lichtbogenleistung P LB = 37 MW und der Erwartungswert der Lichtbogenenergie W LB = 167,6 kJ. Für gleichen Arbeitsabstand a = 300 mm und gleiche Transmissionsverhältnisse (k T = 1,5) wie zuvor bedeutet dies, dass eine PSAgS der Schutzklasse 1 ausreichend ist.

Hinweise zur Umsetzung anhand von Beispielen aus der Praxis

Schrift Bestimmung Kenngröße Resultat Resultat bei genauer Berechnung 5
1Netzparameter: Netznennspannung U Nn 400 V400 V
Anlagengeometrie: Leiterabstand d 60 mm60 mm
2Kurzschlussstromberechnung I" k3pmax 14,1 kA14,1 kA
I" k3pmin 12,7 kA12,7 kA
R/X 0,20,2
3Strombegrenzung k B 0,50,633
Minimaler Fehlerstrom I kLB 6,4 kA8 kA
Kennlinie NH-Sicherung (Abb. 10) t k 0,045 s0,04 s
4Kurzschlussleistung S" k 9,8 MVA9,8 MVA
Bezogene Lichtbogenleistung k P 0,380,338
Lichtbogenleistung P LB 3,7 MW3,3 MW
Lichtbogenenergie (Erwartungswert) W LB 167,6 kJ132,1 kJ
5Arbeitsabstand a 300 mm300 mm
6PSA Normprüfpegel W LBPKl1 158 kJ158 kJ
W LBPKl2 318 kJ318 kJ
7Transmissionsfaktor: kleinräumige Anlage k T 1,51,5
Äquivalente Lichtbogenenergie (Schutzpegel) W LBäKl1 237 kJ237 kJ
  W LBäKl2 477 kJ477 kJ
8Vergleich: W LBW LBä?167,6 kJ < 237 kJ132,1 kJ < 237 kJ
PSAgS Störlichtbogenschutzklasse Klasse 1 Klasse 1

Tabelle 2 Zusammenfassung des Beispiels: Arbeiten an NS-Verteilung einer Transformatorstation (400 kVA); Arbeitsort 1

4.2.2 Arbeitsort 2: Niederspannungskabel

Häufig werden Arbeiten im Kabelnetz an Muffen durchgeführt (siehe Abb. 11). Der beispielhaft betrachtete Arbeitsort 2 (T-Muffe nach ca. 100 m Netzkabel) ist Abb. 7 zu entnehmen. Die Höhe der Fehlerströme und Lichtbogenenergien ist stark von der Entfernung des Arbeitsortes zur speisenden Netzstation (Transformator) und damit von der diesbezüglichen Netzkabellänge abhängig.

Abb. 11 Arbeiten an einer Kabelmuffe

Hinweise zur Umsetzung anhand von Beispielen aus der Praxis

Abb. 12 Mittlere Zeit-Strom-Kennlinien der betrachteten Leitungssicherungen NH gL/gG AC 400 V

Im Beispiel wird der Arbeitsort durch ein Netzkabel aus einer Station mit einem 630-kVA-Transformator gespeist. Maßgeblich für die Ausschaltung des Störlichtbogenfehlers ist die NH-Sicherung im Kabelabzweig der speisenden Station. Hierbei handelt es sich um eine Leitungs-Ganzbereichssicherung NH 250 A Betriebsklasse gG bzw. gL AC 400 V. Die Kennlinie ist in Abb. 12 dargestellt.

In der Abarbeitung der erforderlichen Arbeitsschritte ergeben sich folgende Ergebnisse:

Schrift Bestimmung Kenngröße Resultat Resultat bei genauer Berechnung nach 5
1Netzparameter: Netznennspannung U Nn 400 V400 V
Anlagengeometrie: Leiterabstand d 45 mm45 mm
2Kurzschlussstromberechnung I" k3pmax 6,3 kA6,3 kA
I" k3pmin 5,7 kA5,7 kA
R/X 1,01,0
3Strombegrenzung k B 0,50,59
Minimaler Fehlerstrom I kLB 2,85 kA4,25 kA
Kennlinie NH-Sicherung (Abb. 12) t k 0,15 s0,09 s
4Kurzschlussleistung S" k 4,365 MVA4,365 MVA
Bezogene Lichtbogenleistung k P 0,290,24
Lichtbogenleistung P LB 1,266 MW1,047 MW
Lichtbogenenergie (Erwartungswert) W LB 189,9 kJ94,2 kJ
5Arbeitsabstand a 300 mm300 mm
6PSA Normprüfpegel W LBPKl1 158 kJ158 kJ
W LBPKl2 318 kJ318 kJ
7Transmissionsfaktor: großräumige Anlage k T 1,91,9
Äquivalente Lichtbogenenergie (Schutzpegel) W LBäKl1 300 kJ300 kJ
W LBäKl2 604,2 kJ604,2 kJ
8Vergleich: W LBW LBä?189,9 kJ < 300 kJ94,2 kJ < 300 kJ
PSAgS Störlichtbogenschutzklasse Klasse 1 Klasse 1

Tabelle 3
Zusammenfassung des Beispiels: Arbeiten an Muffen in Kabelnetzen; Arbeitsort 2

Die Arbeiten am betrachteten Arbeitsort 2 (Kabelmuffe) erfordern bei Abschätzung nach Abschnitt 3 und bei genauer Berechnung der PSAgS die Störlichtbogenschutzklasse 1.

4.2.3 Arbeitsort 3: Hausanschlusskasten

Häufige Arbeiten unter Spannung sind das Wechseln von Hausanschlusskästen (Abb. 13 (Innen/Aussen)). Im Beispielfall wird der Arbeitsort 3 nach Abb. 7 betrachtet. Die Speisung des Arbeitsortes erfolgt wiederum aus einer vorgeordneten Netzstation mit 630-kVA-Transformator. Im Vergleich zu Beispiel 2 ergeben sich deutlich geringere Kurzschlussströme, da die Hausanschlusskabel nur vergleichsweise geringe Querschnitte besitzen. Im Beispiel beträgt die Länge des Hausanschlusskabels ca. 15 m.

Für die Kurzschlussausschaltung ist die Abzweigsicherung im vorgeordneten Kabelverteilerschrank maßgeblich; es handelt sich um eine Sicherung NH 250 A Betriebsklasse gG AC 400 V.

Abb. 13 Arbeiten am Hausanschlusskasten

Die Abarbeitung der erforderlichen Arbeitsschritte ergibt folgende Ergebnisse:

Schrift Bestimmung Kenngröße Resultat Resultat bei genauer Berechnung nach 5
1Netzparameter: Netznennspannung U Nn 400 V400 V
Anlagengeometrie: Leiterabstand d 45 mm45 mm
2Kurzschlussstromberechnung I" k3pmax 3,4 kA3,4 kA
I" k3pmin 3,0 kA3,0 kA
R/X 2,02,0
3Strombegrenzung k B 0,50,554
Minimaler Fehlerstrom I kLB 1,5 kA1,66 kA
Kennlinie NH-Sicherung 250 A (Abb. 12): t k = 2,5 s * t k 1,0 s1,0 s
4Kurzschlussleistung S" k 2,353 MVA2,353 MVA
Bezogene Lichtbogenleistung k P 0,260,24
Lichtbogenleistung P LB 0,61 MW0,56 MW
Lichtbogenenergie (Erwartungswert) W LB 607,2 kJ565,3 kJ
5Arbeitsabstand a 300 mm300 mm
6PSA Normprüfpegel W LBPKl1 158 kJ158 kJ
W LBPKl2 318 kJ318 kJ
7Transmissionsfaktor: kleinräumige Anlage k T 11
Äquivalente Lichtbogenenergie (Schutzpegel) W LBäKl1 158 kJ158 kJ
W LBäKl2 318 kJ318 kJ
8Vergleich: W LBW LBä?607,2 kJ > 318 kJ565,3 kJ > 318 kJ
PSAgS Störlichtbogenschutzklasse sonstige Maßnahmen ergreifen oder Freischalten

Tabelle 4
Zusammenfassung des Beispiels: Arbeiten am geöffneten Hausanschlusskasten; Arbeitsort 3

*

Aus der Kennlinie (Abb. 12) ergibt sich eine Ausschaltzeit t > 1 s, so dass davon auszugehen ist, dass die für die Exposition relevante Höchstzeit t k = 1 s beträgt (siehe auch Anmerkung am Ende des Abschnittes 3.3).

Im Ergebnis zeigt sich, dass im Beispielfall für die Arbeiten am Hausanschlusskasten PSAgS der Störlichtbogenschutzklasse 2 nicht ausreichend ist. Der hohe Erwartungswert der Lichtbogenenergie kommt durch die große Kurzschlussdauer zustande, aus der eine lange Expositionsdauer resultiert.

Um das Arbeiten in diesem Fall zu ermöglichen, müssen

  • Schutzeinrichtungen, die eine definierte ausreichend schnelle Ausschaltung garantieren, angewendet oder

  • die Einhaltung eines ausreichenden Mindestabstandes gefordert oder

  • für höhere Einwirkenergien geprüfte PSAgS eingesetzt werden.

Für die nachfolgende Betrachtung wird die erstgenannte Option ausgewählt. Dazu ist zu fordern, dass die im Kabelabzweig der speisenden Netzstation vorhandene Abzweigsicherung NH 250 A gG für die Dauer der Arbeiten gegen eine Arbeitssicherung mit geringerer Bemessungsstromstärke und/oder einer flinken oder superflinken Betriebscharakteristik ausgetauscht wird, so dass vor Beginn der Arbeiten ein Sicherungswechsel und nach Abschluss der Arbeiten ein Sicherungswechsel erforderlich ist. Setzt man eine Arbeitssicherung NH 160 A Betriebsklasse aR (flink: üf2, überflink: üf1, üf01: superflink, üf02 hyperflink) ein, ergibt sich in jedem Fall eine strombegrenzende Ausschaltung. Für die Berechnungen ist in diesem Fall eine Kurzschlussdauer von t k = 0,01 s anzusetzen.

Im Beispielfall wird eine Sicherung NH 160 A aR/690 V - üf01 eingesetzt, woraus eine Ausschaltzeit von 6,87 ms resultiert.

Mit der Arbeitssicherung ist nunmehr ein Arbeiten mit einer PSAgS der Störlichtbogenschutzklasse 1 möglich.

Mit dieser Sicherung ergeben sich die folgenden Ergebnisse:

Schrift Bestimmung Kenngröße Resultat Resultat bei genauer Berechnung nach 5
1Netzparameter: Netznennspannung U Nn 400 V400 V
Anlagengeometrie: Leiterabstand d 45 mm45 mm
2Kurzschlussstromberechnung I" k3pmax 3,4 kA3,4 kA
I" k3pmin 3,0 kA3,0 kA
R/X 2,02,0
3Strombegrenzung k B 0,50,554
Minimaler Fehlerstrom I kLB 1,5 kA1,66 kA
Kennlinie Sicherung NH 160 A aR/690 V t k 0,01 s0,01 s
4Kurzschlussleistung S" k 2,353 MVA2,353 MVA
Bezogene Lichtbogenleistung k P 0,260,222
Lichtbogenleistung P LB 0,61 MW0,5 MW
Lichtbogenenergie (Erwartungswert) W LB 6,1 kJ5,2 kJ
5Arbeitsabstand a 300 mm300 mm
6PSA Normprüfpegel W LBPKl1 158 kJ158 kJ
W LBPKl2 318 kJ318 kJ
7Transmissionsfaktor: kleinräumige Anlage k T 11
Äquivalente Lichtbogenenergie (Schutzpegel) W LBäKl1 158 kJ158 kJ
W LBäKl2 318 kJ318 kJ
8Vergleich: W LBW LBä?6,1 kJ < 158 kJ5,2 kJ < 158 kJ
PSAgS Störlichtbogenschutzklasse Klasse 1

Tabelle 5
Zusammenfassung des Beispiels: Arbeiten am geöffneten Hausanschlusskasten bei Einsatz einer Arbeitssicherung; Arbeitsort 3

4.2.4 Arbeitsort 4: Elektroinstallation bei vorgeschaltetem Hausanschlusskasten

Für Arbeiten unter Spannung oder Arbeiten in der Nähe spannungsführender Teile in der elektrischen Hausinstallation genügt in der Regel ein Basisschutz, d. h. eine PSAgS der Störlichtbogenschutzklasse 1. Das nachfolgende Beispiel zeigt die Berechnung für eine typische Konfiguration hinter einer NH 63 A gL Sicherung.

Abb. 14 Arbeiten hinter der Hauseinspeisung

Zusammenfassung des Beispiels: Arbeiten an Elektroinstallation bei vorgeschaltetem Hausanschlusskasten; Arbeitsort 4

Schrift Bestimmung Kenngröße Resultat Resultat bei genauer Berechnung nach 5
1Netzparameter: Netznennspannung U Nn 400 V400 V
Anlagengeometrie: Leiterabstand d 25 mm25 mm
2Kurzschlussstromberechnung I" k3pmax 3,4 kA3,4 kA
I" k3pmin 3,0 kA3,0 kA
R/X 2,02,0
3Strombegrenzung k B 0,50,554
Minimaler Fehlerstrom I kLB 1,5 kA1,66 kA
Kennlinie NH-Sicherung 63 AgL (Abb. 12): t k 0,04 s0,04 s
4Kurzschlussleistung S" k 2,353 MVA2,353 MVA
Bezogene Lichtbogenleistung k P 0,260,25
Lichtbogenleistung P LB 0,61 MW0,56 MW
Lichtbogenenergie (Erwartungswert) W LB 24,5 kJ22,6 kJ
5Arbeitsabstand a 300 mm300 mm
6PSA Normprüfpegel W LBPKl1 158 kJ158 kJ
W LBPKl2 318 kJ318 kJ
7Transmissionsfaktor: kleinräumige Anlage k T 11
Äquivalente Lichtbogenenergie (Schutzpegel) W LBäKl1 158 kJ158 kJ
W LBäKl2 318 kJ318 kJ
8Vergleich: W LBW LBä?24,5 kJ < 158 kJ22,6 kJ < 158 kJ
PSAgS Störlichtbogenschutzklasse Klasse 1

Tabelle 6 Zusammenfassung des Beispiels: Arbeiten an Elektroinstallation hinter einem Hausanschlusskasten; Arbeitsort 4

4.2.5 Arbeitsort 5: Arbeiten an einer Niederspannungsverteilung in der Industrie

Das nachfolgende Beispiel zeigt die Berechnung für eine typische Konfiguration hinter einer NH 315 A gG Sicherung. An dieser Beispielanlage werden hinter der NH Sicherung unterschiedliche Tätigkeiten durchgeführt. Dies geht vom Austausch von Betriebsmitteln bis hin zu einfachsten Einstellarbeiten an Schutzorganen und Betriebsmitteln.

Arbeitsort ist die elektrotechnische Ausrüstung der Kältemaschine.

Abb. 15 Anlagenübersicht Industrieanlage

Abb. 16 Arbeiten an einer Niederspannungsanlage in der Industrie (Schaltschrank Kältemaschine)

Schrift Bestimmung Kenngröße Resultat Resultat bei genauer Berechnung nach 5
1Netzparameter: Netznennspannung U Nn 400 V400 V
Anlagengeometrie: Leiterabstand d 20 mm20 mm
2Kurzschlussstromberechnung I" k3pmax 15,34 kA15,34 kA
I" k3pmin 12,52 kA12,52 kA
R/X 0,870,87
3Strombegrenzung k B 0,50,731
Minimaler Fehlerstrom I kLB 6,26 kA9,15 kA
Kennlinie NH-Sicherung (Abb. 12): t k 0,022 s0,001 s
4Kurzschlussleistung S" k 10,63 MVA10,63 MVA
Bezogene Lichtbogenleistung k P 0,2970,149
Lichtbogenleistung P LB 3,16 MW1,59 MW
Lichtbogenenergie (Erwartungswert) W LB 69,43 kJ15,86 kJ
5Arbeitsabstand a 300 mm300 mm
6PSA Normprüfpegel W LBPKl1 158 kJ158 kJ
W LBPKl2 318 kJ318 kJ
7Transmissionsfaktor: kleinräumige Anlage k T 1,51,5
Äquivalente Lichtbogenenergie (Schutzpegel) W LBäKl1 237 kJ237 kJ
W LBäKl2 477 kJ477 kJ
8Vergleich: W LBW LBä?69,43 kJ < 158 kJ15,86 kJ < 158 kJ
PSAgS Störlichtbogenschutzklasse Klasse 1

Tabelle 7 Zusammenfassung des Beispiels: Arbeiten an einer Niederspannungsanlage in der Industrie

Für Arbeiten unter Spannung oder Arbeiten in der Nähe spannungsführender Teile in der elektrischen Installation von Industrieanlagen genügt in der Regel ein Basisschutz, d. h. eine PSAgS der Störlichtbogenschutzklasse 1.

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Schau, H.; Halink a. A.; Winkler, W.: Elektrische Schutzeinrichtungen in Industrienetzen und -anlagen.