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Kompakte Relaismodule

Sicher schalten im Ex-Bereich

Auf einen Blick Ex-Bereiche Bei explosionsgefährdeten Bereichen unterscheidet man zwischen gas- und staubexplosionsgefährdeten Bereichen

Weltweite Zertifizierung Mit dem IECEx-Schema liegt ein ­einheitlicher, international gültiger Standard vor, man braucht keine nationalen Genehmigungen mehr
Ähnliches gilt für die Lebensmittelproduktion, Papierherstellung, im Gasturbinenbau sowie in der Textil- und Wasserwirtschaft oder in Lackieranlagen. Hier würde die Nutzung gewöhnlicher Schaltkomponenten ein Risiko darstellen. Denn durch Schaltvorgänge entstehende Funken sind bei nicht gekapselten Komponenten durchaus in der Lage, eine Explosion herbeizuführen. Darüber hinaus können sich zu hohe Oberflächentemperaturen als Zündquelle für explosive Gase der umgebenden Atmosphäre erweisen.

Explosionsgefährdete Bereiche

Bei explosionsgefährdeten Bereichen unterscheidet man zwischen dem gasexplosions- und dem staubexplosionsgefährdeten Bereich. Beide sind genormten Zonen zugeordnet. Diese wurden bisher für Gase in der EN 60079-10 und für Stäube in der EN 61241-10 definiert. Im Rahmen der Überführung der Staubnormenreihe EN 61241 in die Normenreihe EN 60079 ist die Einteilung in gas- und staubexplosionsgefährdete Bereiche in die EN 60079-10 Teil 10-1 und 10-2 übernommen worden. Zone 0 in gasexplosionsgefährdeten Bereichen bedeutet eine ständige, häufige, sich über einen langen Zeitraum erstreckende Gefahr, während Zone 1 auf eine gelegentliche und Zone 2 auf eine normalerweise nicht vorhandene oder nur kurzzeitig auftretende Gefahr hinweist.

Das Europäische Komitee Normung (CEN) hat darüber hinaus die Norm EN 11271 erstellt. Sie beinhaltet grundlegende Informatio­nen zum Explosionsschutz und unterstützt beide ATEX-Richtlinien (2014/34/EU und 1999/92/EG). Die Einteilung der Zonen erfolgt aufgrund der Häufigkeit des Auftretens von explosionsfähiger Atmosphäre. In den Explosionsschutz-Regeln der Berufsgenossenschaft Chemie in Deutschland finden sich weitere Hilfestellungen zur Zoneneinteilung.
Zündschutzart n
Bei der Zündschutzart n handelt es sich um eine verbesserte Industriequalität, die für den Normalbetrieb ausgelegt ist. Eine Fehlerfallbetrachtung – wie bei der Zündschutzart Eigensicherheit – wird nicht durchgeführt. Angewendet werden kann die Zündschutzart n nur für die Gerätegruppe II und den Einsatz des elektrischen Betriebsmittels in der Zone 2.

Der Hersteller legt die technischen Daten für den Normalbetrieb fest. Bei der Zündschutzart n werden fünf Ausführungen ­unterschieden, die sich zum Teil aus den bekannten Zündschutzarten Erhöhte Sicherheit, Eigensicherheit, Druckfeste Kapselung, Überdruckkapselung und Vergusskapselung ableiten lassen. Die Zündschutzart n ist in Anlehnung an die US-Zündschutzart NonIncendive (NI) entstanden und wurde normativ im Jahr 1999 in Europa eingeführt. Es wird hier in die Untergruppen nA (nichtfunkende Betriebsmittel), nC (funkende Betriebsmittel) und nR (schwadensichere Gehäuse) eingeteilt. Die Zündschutzart nL (energiebegrenzter Stromkreis) ist in der Ausgabe EN 60079-15:2011-02 nicht mehr enthalten, da sie in der Norm EN 60079-11 in das Schutzniveau ic aufgenommen worden ist.

Zulassung von Ex-Komponenten

Als normative Grundlage für die ATEX- und IECEx-Zulassung dienen die EN 60079-7 und -15 in der Zündschutzart »ec nC«. Die Zertifizierung nach UL Class 1 Zone 2 (Hazardous Locations) erfolgt gemäß UL ANSI-ISA 12.12. Nach bestandener Prüfung können die Module in Zone-2-Anwendungen installiert werden. Um Schaltvorgänge in solch potentiell explosionsgefährdeten Bereichen sicher ausführen zu können und folglich eine mögliche Entzündung durch Funken oder Lichtbögen zu verhindern, müssen alle Bestandteile einer Anlage sorgfältig und umsichtig ausgewählt werden.
Quelle: Phoenix Contact
Quelle: Phoenix Contact
Neben weiteren Bauelementen, z. B. Sicherungen, liegt der Fokus dabei auf den schaltenden Elementen, also den elektromechanischen Relais. Die neuen Varianten der Relaismodule aus der Baureihe »PLC-Interface« von Phoenix Contact erfüllen die beschriebenen Anforderungen und sorgen für das sichere Schalten in Ex-Bereichen (Bild 1). Die Zündung einer explosionsgefährdeten Atmosphäre lässt sich u. a. durch die maximal definierte Oberflächentemperatur eines Betriebsmittels vermeiden. Die Relaismodule PLC-Interface (Bild 2) erreichen in den zulassungsbegleitenden Prüfungen selbst im Volllast­betrieb und bei direkt angereihter Installation die beiden bestmöglichen Temperatur-Klassifizierungen T5 (≤ 100 °C) respektive T6 (≤ 85 °C).

Weltweiter Einsatzbereich

Bild 2: Übersichtliche Verdrahtung im Schaltschrank
Bild 2: Übersichtliche Verdrahtung im Schaltschrank
Betriebsmittel und Anlagen, die in explosionsgefährdeten Betriebsstätten zum Einsatz kommen, fallen in der Europäischen Union unter das umfassende Regelwerk der ATEX-Richtlinie, während in Nordamerika das Class/Division-System gilt. Um Anlagen für Ex-Bereiche problemlos weltweit aufbauen zu können, braucht es eine Zertifizierung, die unabhängig von Vorschriften in einzelnen Ländern oder Regionen ist.

Mit dem IECEx-Schema liegt daher ein einheitlicher, international gültiger Standard vor. Verfügt das Produkt über eine IECEx-Zulassung, müssen zwecks Konformität mit der Normenwelt keine weiteren natio­nalen Genehmigungen eingeholt werden.
Über den Autor
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Dipl.-Ing. Florian Sawitzki

Mitarbeiter im Produkt-Marketing Digital des Geschäfts-bereichs ­Interface, Phoenix Contact Electronics GmbH, Bad Pyrmont

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