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Nach der DIN EN 61439

Normgerechter Schalt- und Steuerungsanlagenbau

Auf einen Blick Neue Norm Mit der neuen DIN EN 61439 fallen die Klassifika­tionen TSK und PTSK weg – der Bauartnachweis ist für alle Anlagen zu erbringen

Vereinfachungen Für kleinere Anlagen erlaubt die Norm diverse Vereinfachungen bei den Nachweisen
Die DIN EN 61439 richtet sich an alle Niederspannungsschaltgerätekombinationen – dies zeigt sich u.a. am Wegfall der Klassifikationen TSK (typgeprüfte Schaltgerätekombination) und PTSK (par­tiell typgeprüfte Schaltgerätekombination). Das bedeutet, dass der Bauartnachweis für alle Niederspannungsschaltanlagen und Steuerungsanlagen zu erbringen ist – also für den kleinen Gebäudeverteiler, die Steuerungsanlage einer Maschine/Anlage sowie die Hochstrom-Energieverteilung. Der Bauartnachweis soll dokumentieren, dass die produzierte Niederspannungsschaltgerätekombination ein funktionierendes und sicheres System darstellt (Bild 1).
Bild 1: Auch individuelle Steuerungsanlagen müssen zukünftig gemäß der neuen DIN EN 61439 geplant, gefertigt und dokumentiert werden
Bild 1: Auch individuelle Steuerungsanlagen müssen zukünftig gemäß der neuen DIN EN 61439 geplant, gefertigt und dokumentiert werden
Der vollständige Bauartnachweis be­inhaltet sieben Einzelnachweise, die kon­struktive Merkmale und Eigenschaften belegen, sowie fünf weitere Einzelnachweise für die Verhaltenseigenschaften einer vollständigen Niederspannungsschaltgerätekombination. Ist ein Schaltanlagen- oder Steuerungsanlagensystem in der Bauart immer gleich und wird es mehrfach so her­gestellt, empfiehlt sich, die meisten Nach­weise durch eine Prüfung an einer Referenzanlage vorzunehmen. Dies hat Rittal z. B. für den Systembaukasten Ri4Power so gemacht. So ist die Erstellung der Nachweisdokumentation relativ einfach, unter Be­achtung konstruktiver Vorgaben und Verwendung geprüfter Schaltgerätefabrikate.

Vereinfachter Nachweis der Erwärmung

Auf einen Blick

Fachbeiträge

Schalt- und Steueranlagenbau leicht gemacht – Serie in »de« 7.2011, 8.2011 und 9.2011
Allerdings lässt sich nicht jede Schaltan­lage aufgrund der unterschiedlichen Funktionsanforderungen und der Geräteauswahl standardisiert herstellen, so dass der Nachweis von einer geprüften Variante ableitbar wäre. Besonders der Nachweis der Erwärmung über eine Prüfung ist bei individuellen Schalt- und Steuerungsanlagen mittels einer einzigen Erwärmungsprüfung nicht erstellbar. Daher definiert die DIN EN 61439 beim Nachweis der Erwärmung für Anlagen bis 630 A und bis 1600 A zwei einfachere, aber verschiedene Nachweismethoden. Somit kann man für die meisten Schalt- und Steuerungsanlagen den Nachweis über die Erwärmung durch die alternativen Methoden »Begutachtung durch Berechnung« erbringen.

Das Berechnungsverfahren unterschei­det hierbei Niederspannungsschaltanlagen mit Bemessungsströmen bis 630 A und bis 1.600 A. Für beide Bereiche sind die Verlustleistungen der Geräte, der Sammelschie­nensysteme und der Verdrahtung für eine weitergehende Berechnung zu ermitteln.

Niederspannungsschaltanlagen bis 630 A

Bei Anlagen, die nur aus einem einzelnen Wandgehäuse oder Standschrank ohne eine innere Unterteilung bestehen, und deren Bemessungsstrom der Einspeisung 630 A nicht überschreitet, darf man den Nachweis mit einem einfachen Berechnungsverfahren durchführen.

Für die Berechnung dieser Anlagen sind jedoch verschiedene Anforderungen bezüglich der Dimensionierung zu beachten: Zum Beispiel dürfen die Schaltgeräte nur mit 80 % des konventionellen thermischen Stroms betrieben werden, oder die Leiter der Hauptstromkreise müssen auf mindestens 125 % des zulässigen Bemessungsstroms des Stromkreises ausgelegt sein.

Aufgrund der immer kompakter werdenden Schaltgeräte müssen die Leiter der Hauptstromkreise zusätzlich Wärme aus den Schaltgeräten abführen. Um dabei eine thermische Überlastung zu vermeiden, erfolgt u. a. diese Überdimensionierung der Leiter.

Niederspannungsschaltanlagen bis 1.600 A

Bild 2: Komponenten für die Klimatisierung oder Belüftung von Schalt- und Steuerungsanlagen müssen passend dimensioniert sein
Bild 2: Komponenten für die Klimatisierung oder Belüftung von Schalt- und Steuerungsanlagen müssen passend dimensioniert sein
Für größere Niederspannungsschalt- und Steuerungsanlagen bis 1.600 A ist das Verfahren etwas aufwendiger. Hier gibt es keine Beschränkung auf einen Schrank, nur die Anzahl der inneren horizontalen Unterteilungen ist auf maximal drei begrenzt. Für diese Anlagen muss man die Summe der Verlustleistungen ermitteln und mittels eines Verfahrens nach IEC 60890 eine Erwärmungsberechnung vornehmen.

Für die Auswahl von Schaltgeräten und die Leiter der Hauptstromkreise gelten die gleichen Voraussetzungen wie bei Schaltanlagen bis 630 A. Für die Schaltanlagen bis 1.600 A gibt es jedoch noch weitere Merkmale, die bei Konstruktion, Aufbau und Berechnung zu beachten sind. Aus der Berechnung ergibt sich eine innere Lufttemperatur, welche die maximal zulässige Grenztemperatur der verwendeten Geräte nicht überschreiten darf.

Verlustleistung einfach ermitteln und berechnen

Bild 3: Schaltschranksysteme mit Nachweis nach IEC 62208 erleichtern die Bauartnachweiserstellung, da ein Teil der zu erbringenden Nachweise dort bereits erstellt wurde
Bild 3: Schaltschranksysteme mit Nachweis nach IEC 62208 erleichtern die Bauartnachweiserstellung, da ein Teil der zu erbringenden Nachweise dort bereits erstellt wurde
Besonders hilfreich bei der Erfassung von Verlustleistungen ist hier der Konfigurator »Rittal Power Engineering«. Dieser ermittelt schon beim Entwurf der Niederspannungsschalt- oder Steuerungsanlage (mit einer Systemlösung von Rittal) die Verlustleistungen von Geräten und Sammelschienensystemkomponenten und vereinfacht so den Aufwand zur Berechnung deutlich. Eine besondere Eigenschaft ist dabei die belastungsabhängige Verlustleistungsberechnung, die äußerst präzise die Verlustleistungen ermittelt. Dies hilft bei der weiteren Klimatisierungsberechnung, das richtige Kühlgerät auszuwählen, welches dann auch effizient im definierten Funk­tionsbereich arbeiten kann (Bild 2).

Neben dem Nachweis durch Erwärmung sind jedoch noch weitere Nachweise für Konstruktions- und Verhaltenseigenschaften der Niederspannungsschaltanlage zu erbringen. Hier ist es natürlich von Vorteil, wenn man schon bei der Konstruktion auf einen Systembaukasten zurückgreifen kann, bei dem Gehäuse, Stromverteilungskomponenten sowie die Klimatisierungs- und Belüftungstechnik aufeinander abgestimmt sind (Bild 3). Dadurch lassen sich gerade bei Konstruktionseigenschaften, aber auch bei Verhaltenseigenschaften viele Nachweise direkt vom Hersteller übernehmen. Man muss sie nicht mit viel Aufwand aus verschiedenen Zertifikaten zusammenstellen.
Bild 4: An Sammelschienensysteme und Komponenten sind besondere Anforderungen an Kurzschlussfestigkeit und Kriechstrecken gefordert. Aber auch die Eignung der Isolierstoffe hinsichtlich Wärmebeständigkeit muss eingehalten und dokumentiert sein
Bild 4: An Sammelschienensysteme und Komponenten sind besondere Anforderungen an Kurzschlussfestigkeit und Kriechstrecken gefordert. Aber auch die Eignung der Isolierstoffe hinsichtlich Wärmebeständigkeit muss eingehalten und dokumentiert sein
Auch hier bietet die Software »Rittal Power Engineering« eine Funktion an, die für die konfigurierte Schaltanlage bereits alle vorhandenen Nachweise in einem Bauartnachweisdokument zusammenfasst und zur Ausgabe bereitstellt. Und dies kann der Anwender sowohl für den standardisierten Systembaukasten Ri4Power nutzen als auch für das Systemangebot aus dem Standardschranksystemen TS 8, KS, AE, SE 8 und CM, den Stromverteilungskomponenten RiLine60 und den Klimatisierungskomponenten. Besonders die zuletzt genannten Systemprodukte von RiLine60 (Bild 4) werden oft mit Schränken und Klimatisierungskomponenten für die Erstellung von individuellen Steuerungs- und Schaltanlagen verwendet. Als weiteren Vorteil bietet die Software auch die Vorlagen für den Stücknachweis und die CE-Konformität. Somit bekommen Schalt- und Steuerungsanlagenbauer ein umfangreiches Dokumentationspaket für die Einhaltung der Normvorgaben ohne Zusatzaufwand.

Normgerecht gefertigt und dokumentiert bedeutet zudem Rechtssicherheit. Einerseits hat die Anlage eine nachgewiesene Grundlage, auf der sie konstruiert und gefertigt wurde, andererseits wird die vom Gesetzgeber vorgeschriebene Dokumentation von Anfang an bereitgestellt (Bild 5). Wird diese Dokumentation hinsichtlich Bauartnachweis und Stücknachweis erst dann erstellt, wenn es zum Streitfall kommt, so ist Ärger vorprogrammiert.

Planungssoftware unterstützt die Schaltanlagenbauer

Bild 5: Die Software Power Engineering erstellt die notwendige  Dokumentation gemäß der neuen Norm auf Knopfdruck
Bild 5: Die Software Power Engineering erstellt die notwendige Dokumentation gemäß der neuen Norm auf Knopfdruck
Verwendet ein Schaltanlagerbauer Systemkomponenten von Rittal als Basis für die Niederspannungsschaltanlagen, so erhält er mit der neuen Version 6.1 der Planungssoftware »Power Engineering« entsprechende Unterstützung (Bild 6). Die Software hilft sowohl bei Planung und Konfiguration der Schaltanlage als auch bei der normgerechten Dokumentation und bietet dem Anwender weitere Hilfen an. Der Anwender findet z. B. alle Montageanleitungen und technischen Hinweise. Der Montageplanassistent hilft dem Monteur zu einer effizienteren Montage. Alle Zeichnungen lassen sich in übliche CAD-Forma­te expor­tieren. Die integrierte Eplan-Schnittstelle übergibt Artikeldaten und Zeichnungen an die Software Eplan Electric P8.

Die Software führt den Anwender schrittweise durch Planung und Konfiguration der Schaltanlage. Nach einigen grundsätzlichen Festlegungen, wie Schaltschrankgröße und Bemessungsstrom, kann der Planer mit der Konfiguration der einzelnen Felder beginnen. In einer einfachen Menüstruktur lassen sich Felder hinzufügen, Schienensysteme auswählen usw. Auch die automatische Generierung von Zubehör, wie Schaltschrankleuchten, Heizungen oder Verschlusssysteme ist von Anwender einstellbar und spart Engineeringzeit. Während der Konfiguration lassen sich unter Berücksichtigung der Schutzart, des Einbauortes innerhalb der Anlage und des Bemessungsstroms auch die passenden Schaltgeräte auswählen.
Bild 6: Die Software unterstützt den Schaltanlagenbauer schritt­weise bei der Planung und Konfiguration
Bild 6: Die Software unterstützt den Schaltanlagenbauer schritt­weise bei der Planung und Konfiguration
Auch bei der Dokumentation erleichtert die Software die Arbeit. Auf Knopfdruck erstellt sie die entsprechenden Bauartnachweise inklusive der benötigten Prüfberichtsverweise. Zusätzlich sind in dem Engineeringtool Checklisten enthalten, die der Anwender nutzen kann. Mit Hilfe dieser Checklisten kann der Schaltanlagenbauer überprüfen, ob alle Erfordernisse bei der Planung und Ausführung der Schaltanlage gemäß der neuen Norm erfolgt sind, und einen rechtsgültigen Nachweis führen.

 

Neue Norm schnell umsetzen

Schaltanlagenbauer sind gut beraten, die neue Norm zügig umzusetzen. Auch wenn bis 1.11.2014 noch die alte Norm verwendet werden darf, sollte man bedenken, dass für alle Anlagen, die nach diesem Zeitpunkt in Betrieb genommen werden, die Planung und Dokumentation gemäß der neuen DIN EN 61439 erfolgen muss.

Fachseminare zur neuen DIN EN 61439

Rittal bietet Fachseminare an, in denen Spezialisten ausführliche Informationen über die Planung von Niederspannungs-Schaltanlagen gemäß der neuen DIN EN 61439 vermitteln. Zielgruppe sind Elektrokonstrukteure, die normgerechte Schaltanlagen planen wollen. Neben den Anforderungen, die durch die neue Norm entstehen, werden auch Grundlagen zur Auslegung von Sammelschienensystemen vermittelt. Termine und Schulungsorte gibt es unter:

www.rittal.com/de-de/content/de/support/schulung/fachseminare/termine/Termine.jsp
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Über den Autor
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Dipl.-Ing. (FH), MBA Michael Schell

Leiter Produktmanagement Power Solutions, Rittal, Herborn

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