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Nach DIN EN 50272-2 (VDE 0510)

Wartung und Prüfung ortsfester Batterien

Auf einen Blick Jährliche Prüfung Die Batterien müssen einmal im Jahr mit allen angeschlossenen Betriebsmitteln entladen werden

Wechsel oder Erneuerung? Bei Batterieanlagen, die nicht älter als ca. drei bis fünf Jahre alt sind, kann man möglicherweise nur den einzelnen defekten Block tauschen; bei älteren Batterien ist es wirtschaftlicher, alle Blöcke / Zellen gleichzeitig zu erneuern
Wir befassen uns in diesem Beitrag mit der Wartung und Prüfung der ortsfesten Batterien nach DIN EN 50272-2 (VDE 0510). Der Einsatzbereich dieser Batterieanlagen ist zum Beispiel:
  • Sicherheitsbeleuchtung
  • BSV (batteriegestützte Sicherheitsstromversorgung) und OP-Lichtgeräte in Krankenhäusern
  • Gesicherte Stromversorgung für Lüftungsanlagen und Druckerhöhungspumpen für Löschanlagen
  • USV-Anlagen für die EDV
Bei den oben genannten Anlagen wird die gesamte Batteriespannung aus einer Reihenschaltung von einzelnen Batteriezellen oder Batterieblöcken erreicht. Je nach Ausgangsleistung dieser Geräte kann diese z. B. bei Sicherheitslichtgeräten mit einer Ausgangsspannung von 216 V DC bestehen aus:
  • 108 Einzelzellen mit je 2 V (Pb-Zellen)
  • 36 Pb-Blöcken mit je 6 V
  • 18 Pb-Blöcken mit je 12 V
  • 180 Einzelzellen mit je 1,2 V (NCd-Zellen)
Bild 1: Computergesteuerte Batterietester zum Prüfen mit angeschlossener Last
Bild 1: Computergesteuerte Batterietester zum Prüfen mit angeschlossener Last
Derartige Anlagen sind nach den anerkannten Regeln der Technik wartungspflichtig. Das Einhalten dieser Regeln ist eine unabdingbare Voraussetzung zur Erhaltung der vorgeschriebenen Notfunktion und Gebrauchsdauer.

Die Batteriehersteller liefern zu jeder Batterieanlage das »Batteriebeiblatt« mit. Es beschreibt den Aufbau, den Betrieb und die geforderte Wartung. Einmal jährlich müssen alle Batterieverbinder auf festen Sitz geprüft werden. Bei jedem Block/Zelle ist die Batteriespannung zu messen. Die Ladespannung muss eingestellt werden. Für die Gebrauchsdauer und einwandfreie Funktion ist es wichtig, dass die Ladespannung mit dem Batterietyp überein stimmt.

Die unterschiedlichen Bauarten z.B. der Pb-Batterien (OGi, OGiV, OPzV, OPzS, GroE) benötigen jeweils eine andere Ladespannung. Neben dem Batteriebeiblatt sind zusätzlich die verschiedenen Normen für genannte Einsatzbereiche von ortsfesten Batterien zu beachten. Wir unterscheiden hierbei zwischen Prüfung und Wartung.

 

Prüfung einer Sicherheits­beleuchtungsanlage

Die geforderten Prüfungen und Tests werden an dem Beispiel einer Sicherheitsbeleuchtung in der DIN VDE 0100-560 mit dem Verweis auf die Vornorm DIN V VDE V0108-100 beschrieben. Der Punkt 7.3.5 erörtert, welche Arbeiten bei der jährlichen Prüfung erforderlich sind. Bei anderen Anlagen für Sicherheitszwecke sind eigene Richtlinien und Normen relevant (z. B. BSV und OP-Licht in der DIN VDE 0100-710).
Bild 2: Batterielastsimulatoren kommen zum Einsatz, wenn man nicht mit angeschlossener Last prüfen kann
Bild 2: Batterielastsimulatoren kommen zum Einsatz, wenn man nicht mit angeschlossener Last prüfen kann
Die Batterien müssen einmal im Jahr, zu Zeiten des minimalen Risikos, mit allen angeschlossenen Betriebsmitteln entladen werden. Die Mindestüberbrückungszeiten finden sich in der Tabelle A.1 im Anhang A der DIN VDE 0100-560 (V VDE V0108-100). Die Zeit für die Durchführung ist so zu wählen, dass die Batterie wieder rechtzeitig bei Wiederaufnahme des Betriebes geladen ist. Bei Zentralbatterieanlagen nach DIN EN 50171 muss das Ladeteil so dimensioniert sein, dass nach 12 h die Batterie zu 80 % geladen ist. Bei ständig im Betrieb befindlichen Anlagen (z. B. Altenheime, Krankenhäuser) muss nach der DIN EN 62034, VDE 0711 Teil 400 eine Parallel-Batterie bereitgestellt werden. Diese Parallelbatterie gewährleistet auch nach dem Dauertest eine gesicherte Stromversorgung über den geforderten Zeitraum von 1 … 8 h. Als dritte Möglichkeit kann die Batterie über 2/3 der Bemessungsdauer entladen werden, wenn ein Fachmann beurteilen kann, ob die Kapazität auch für gesamte Entladung ausgereicht hätte.

Bei diesen zitierten Normen wird die Prüfung beschrieben. Es bietet sich jedoch an, gleichzeitig die Batteriewartung nach DIN EN 50272-2 (VDE 0510, Teil 2) und entsprechend des Batteriebeiblattes durchzuführen.

Bei dem überwiegenden Teil der Objekte bietet sich die 2/3-Entladung an. Zum Messen und Prüfen kommen computergesteuerte Batterietester (Bild 1) zum Einsatz, und bei Batterieanlagen, an denen nicht mit der angeschlossenen Last getestet werden kann, Batterielastsimulatoren (Bild 2).

Vor Beginn der Wartung und der 2/3-Prüfung misst man die eingestellte Ladespannung und stellt sie auf die geforderte Zellenspannung ein. Zusätzlich wird der zulässige Oberschwingungsstrom (Wechselstromanteil im Ladestrom) gemessen und mit den Herstellerangaben der Batterie verglichen. Mit dem Batteriemessgerät lässt sich jetzt jede einzelne Zelle / Blockspannung messen und die Werte abspeichern. Bei dieser ersten Messung sollte man den festen Sitz aller Batterieverbinder überprüfen.

Einige Minuten nach dem Abschalten der Netzspannung (oder bei Anlagen mit automatischem Prüfsystem nach DIN EN 62034: nach dem Auslösen des Betriebsdauertestes) misst man in einer zweiten Messung erneut bei allen Batterien die Zellen- / Blockspannung. Während des Entladevorgangs folgen, je nach Überbrückungszeit, noch weitere ein bis drei Messvorgänge. Bei diesen Messreihen werden auch die Innenwiderstände der Zellen / Blöcke gemessen.
Bild 3: Zellspannungen wie hier bei Zelle 4 außerhalb des »grünen Bereichs« sind kritisch
Bild 3: Zellspannungen wie hier bei Zelle 4 außerhalb des »grünen Bereichs« sind kritisch
Es bietet sich an, alle Spannungsmessungen in einem farbigen Diagramm mit einem sogenannten »grünen Bereich« darzustellen (Bild 3). Alle Messpunkte außerhalb dieses Bereichs sollte man als kritisch ansehen: Ist eine Messung unterhalb des »grünen Bereichs«, kann durch einen Zellenschluss die gesamte Batterieanlage ausfallen. Vorsicht: Wird während der Entladung nur die Gesamtspannung zwischen Plus und Minus gemessen, fällt der Defekt einer Zelle nicht unbedingt auf, da die Ausgangsspannung noch über der Tiefentladungsgrenze liegt.
Bild 4: Wärmebildkameras spüren sonst 
unentdeckt bleibende Fehler auf
Bild 4: Wärmebildkameras spüren sonst unentdeckt bleibende Fehler auf
Aus unserer Erfahrung heraus kann man bei Batterieanlagen, die nicht älter als ca. drei bis fünf Jahre alt sind, möglicherweise nur den einzelnen defekten Block tauschen. Bei älteren Batterien ist die Differenz der Innenwiderstände meistens zu groß. Der Ladestrom ist in der Reihenschaltung von Batterien überall gleich. Bei stark unterschiedlichen Innenwiderständen werden einzelne Blöcke (gemäß ohmschen Gesetz U = R · I) unterladen oder überladen, und es kommt kurzfristig zur Zerstörung weiterer Blöcke. Dann erweist es sich als wirtschaftlicher, alle Blöcke /Zellen gleichzeitig zu erneuern.

Weitere Fehlerquellen ­entdecken

Bild 5: Überlastetes Bauteil im Wärmebild
Bild 5: Überlastetes Bauteil im Wärmebild
Aber nicht alle Fehlerquellen lassen sich über elektrische Messungen frühzeitig erkennen. Weitere Erkenntnisse liefern vollradiometrische Wärmebilder, die von den Schaltschränken und den Batterien aufgenommen werden (Bild 4). Eine Wärmebildkamera erkennt bereits kleine Temperaturunterschiede. Mit diesen Bildern lassen sich innere Beschädigungen, überlastete Bauteile (Bild 5), lose Klemmstellen oder fehlerhafte Batterien (Bild 6) eindeutig erkennen. Diese Prüfung entspricht gleichzeitig der BGV A3, nach der alle drei Jahre die Schaltschränke überprüft werden müssen.

Die Gebrauchsdauer der Batterien lässt sich durch das regelmäßige Reinigen der Blöcke und Verbinder deutlich verlängern. Alle ortsfesten Batterien gasen – sowohl verschlossenen (OGiV, OPzV) als auch geschlossene Systeme (OGi, OPzS). Je nach Umgebung entsteht über die Zeit ein Schmierfilm aus Wasser und Staub auf den Batterien. Wird dieser Schmutz mittels intensiver Reinigung nicht entfernt, können Kriechströme über das Gehäuse fließen und die Batterie wird unterladen. Eine gute Zusammenfassung über das Reinigen von Batterien bietet das Merkblatt »Reinigen von Batterien« des ZVEI (siehe auch weiterführende Informationen im Kasten »Links«).

Links

Deutscher Fachverband für Notlichtsysteme (DFN): www.dfn-online.de

Rupprich+Partner Notstromsysteme: www.rupprich-und-partner.de

Merkblatt »Reinigen von Batterien«: www.zvei.org/Verband/Fachverbaende/Batterien/Documents/Merkblaetter/Reinigen von Batterien
 

Bei dem Prüfen und Warten von ortsfesten Batterien sollte der Servicetechniker auch den Aufstellungsort begutachten. Der Raum sollte unabhängig von der Jahreszeit nicht wärmer als 25 °C werden. Die Gebrauchsdauerangaben der Hersteller beziehen sich auf eine Umgebungstemperatur von 20 … 25 °C. Eine Temperaturerhöhung um 10 °C kann eine Gebrauchsdauerhalbierung bedeuten.

Zu prüfen ist u. a. Folgendes:
  • Ist die nach DIN EN 50272-2 benötigte Belüftung aus dem Freien (unten im Raum) und Entlüftung ins Freie (oben im Raum) vorhanden?
  • Sind im explosiven Nahbereich der Batterien keine glühenden oder funkenbildenden Teile montiert?
  • Ist der Schutz von elektrostatischer Entladung gewährleistet?
  • Ist der Tiefentladungsschutz exakt eingestellt?
  • Ist für die tägliche Prüfung nach V VDE V0108-100 7.3.2 und DIN VDE 0100-560 560.9.14 ein Meldetableau an einer gut einsehbaren Stelle montiert und ist dieses in Funktion?
Bild 6: Das Wärmebild zeigt auch defekte Zellen
Bild 6: Das Wärmebild zeigt auch defekte Zellen
Wird die durchgeführte Wartung und Prüfung in einem aussagefähigen Protokoll in der Anlage hinterlegt, kann auch jeder unabhängige Gutachter bei einer Überprüfung der Anlage entlastet werden.

Wer Batterien montiert, wartet und prüft, sollte sich in jedem Fall zunächst mit den einschlägigen Normen und Gesetzen vertraut machen und auch überprüfen, ob er die geforderte CE-Zulassung des jeweiligen Herstellers besitzt.

Langfristig gesehen stellt sich die Frage, ob es durch die Vielzahl der Notstromsysteme erforderlich wird, die Qualifikation des Wartungspersonals neu zu definieren. Reicht ­eine sachkundige Person noch aus oder braucht es für den verantwortungsvollen Umgang mit dieser vielfältigen Technik speziell ausgebildete Techniker? Bei den überwiegend genannten Anlagen handelt es sich um sicherheitsrelevante Anlagen, die Menschenleben im Notfall retten. Im Bereich der Brandmeldeanlagen dürfen solche Arbeiten nur von zertifizierten und VdS-anerkannte Fachfirmen ausgeführt werden.
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Über den Autor
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Torsten Weber

Geschäftsführer Rupprich+Partner GmbH, Schloß Holte-Stukenbrock

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