Dokumentation beim Bau von Niederspannungs-Schaltanlagen

Seit dem verbindlichen Inkrafttreten der DIN EN 61439 im November 2014 ist viel detaillierter beschrieben, wie eine Niederspannungs-Schaltgerätekombination (SK) dokumentiert werden muss, damit die Normkonformität lückenlos eingehalten wird. Zudem schreibt die aktuelle Norm verbindlich vor, welche Anforderungen durch Prüfung, Berechnung oder konstruktive Regeln nachgewiesen werden müssen. Der folgende Beitrag zeigt auf, welche wesentlichen Angaben in welcher Form gefordert sind und welche Hilfsmittel des ursprünglichen Herstellers der Elektrotechniker nutzen kann, um seiner Dokumentationspflicht nachzukommen.

Generell ist jede Schaltgeräte-Kombination (im folgenden SK) mit einem Typenschild zu versehen, das dauerhaft und gut sichtbar im Verteiler anzubringen ist. Die Mindestanforderungen bezüglich Aufschriften werden im Teil 1 der jeweiligen Schaltgerätekombinationsnorm beschrieben. So sind in den Teilen 1 + 2 der DIN EN 61439 als Mindestangaben der Name des Herstellers der SK, das Herstellungsdatum, die Typenbezeichnung beziehungsweise eine Referenznummer sowie die angewandte Norm gefordert. In diesem Zusammenhang wichtig: Die DIN EN 61439 versteht unter „Hersteller“ den Elektrofachbetrieb oder Schaltanlagenbauer, der die SK aufbaut, ggfs. verschient und anschlussfertig verdrahtet. Die Unternehmen wie beispielsweise Hager, welche die einzelnen Bauteile einer SK produzieren und systematisch prüfen, werden als „ursprünglicher Hersteller“ bezeichnet. Über die oben genannten Mindestangaben hinaus ist es aus praktischen Erwägungen jedoch sinnvoll, dem Typenschild weitere Angaben hinzuzufügen. Der an dieser Stelle ebenfalls angegebene, verpflichtende Nachweis der CE-Konformität (Konformitätserklärung) und die verpflichtende Kennzeichnung auf dem Produkt ergeben sich aus dem EU-Recht. Denn mit dem Bau einer Schaltgerätekombination stellt der Hersteller der Schaltgerätekombination EU-rechtlich ein neues Produkt her, das er durch den Verkauf in Verkehr bringt. Alle in der EU in Verkehr gebrachten Produkte müssen geprüft sein und den einschlägigen Normen entsprechen (CE-Konformität). Dies erklärt der Hersteller der Schaltgerätekombination mit dem Aufbringen der CE-Kennzeichnung. Das CE-Kennzeichen darf nur aufgebracht werden, wenn die Installationsanweisungen des ursprünglichen Herstellers (z. B. Hager) befolgt und die in der CE-Konformitätserklärung aufgeführten EU-Richtlinien eingehalten wurden.

Stromlauf- und Aufbaupläne inklusive technischer Daten

Während sich die Angaben des Typenschilds noch relativ einfach erstellen lassen, sind die weitergehenden Dokumentationspflichten zum Teil mit einem nicht unerheblichen Aufwand verbunden. Insbesondere ist eine Zusammenfassung der normativ geforderten technischen Daten mit Ausführung und Aussagen zu den Umgebungsbedingungen der Schaltgerätekombination gefordert. Lässt sich hieraus keine Verschaltung ableiten, müssen Unterlagen wie z. B. Schaltungspläne oder Klemmenpläne der Dokumentation beigefügt werden. Eine Darstellung des Schrankaufbaues inklusive der Platzierung der eingebauten Geräte ist zu empfehlen. Des Weiteren sollte der Dokumentation eine Stückliste, ein Betriebsmittelblatt und eine Bauteileliste beigefügt werden. Diese umfassen in tabellarischer Form alle in der Schaltgerätekombination verwendeten Betriebsmittel mit Beschreibung, Artikelnummer, Hersteller und Angabe der verwendeten Menge.

Der Stromlaufplan muss folgende Angaben enthalten:

• das Referenzkennzeichen (früher Betriebsmittelkennzeichen) zur eindeutigen Kennzeichnung des Betriebsmittels mittels einer Buchstaben-/Zahlenkombination;

• die Zielbezeichnung der angeschlossenen Stromkreise und Betriebsmittel als eindeutige Klartextkennbeschreibung der angeschlossenen Betriebsmittel oder Stromkreise und

• den Bemessungsstrom Inc eines Stromkreises innerhalb der SK.

Fehlen seitens des Kunden Projektierungsvorgaben ist die Nutzung der Werte aus Tabelle 101 aus den Betriebsmittelnormen DIN EN 61439 Teil 2 oder 3 möglich, die einen Belastungsfaktor in Abhängigkeit der Anzahl der Stromkreise des Verteilers oder einer Gruppe der Abgangsstromkreise bestimmt. Fallbeispiel: Genaue Abgangsleistungen liegen nicht vor. Vom Hersteller der Schaltgerätekombination angegebener Wert des Stroms, der ohne Überschreiten der festgelegten Grenzübertemperaturen von dem einzelnen Stromkreis unter festgelegten Bedingungen getragen werden kann.

Der Bemessungsstrom eines Stromkreises ist der Wert des Stroms, der von diesem Stromkreis unter üblichen Betriebsbedingungen getragen werden kann, wenn er allein betrieben wird. Beispielsweise ist der Inc nach DIN EN 61439-1/-5.3.2 bei Erbringung des Bauartnachweises „Nachweis der Erwärmung“ durch eine der Berechnungsmethoden (10.10.4), maximal der um den Faktor 0,8 reduzierte thermische Nennstrom eines Betriebsmittels oder eines Stromkreises. Abgangsstromkreise werden meist mit wesentlich weniger Strom dauerhaft und gleichzeitig belastet. Diese Reduktion vermindert automatisch die auftretende Verlustleistung der Betriebsmittel in der SK und ist bei der Berechnung der auftretenden Verlustleistung zu berücksichtigen.

Rechnerischer oder tabellarischer Erwärmungsnachweis

Neben dem Bauartnachweis durch Prüfung, der meist durch den ursprünglichen Hersteller eines Systems für Hochstrom-Anwendungen erbracht wird, ist der Bauartnachweis durch Berechnung wohl der häufigste gewählte Weg. Dabei ist ein Erwärmungsnachweis zu erbringen, der die von den eingebauten Geräten abgegebene Verlustleistung berücksichtigt sowie die vom Schrankgehäuse abführbare Verlustleistung in Abhängigkeit der maximalen Betriebstemperatur der Einbaugeräte und der Umgebungstemperatur der SK (z. B. max. 40°C bei FI-Schutzschaltern). Mit dem Erwärmungsnachweis ist rechnerisch zu belegen, dass die entstehende Wärme über das Schrankgehäuse oder ggf. durch zusätzliche Lüftungsmaßnahmen (Schaltschranklüfter, Lüftungsflansch, etc.) nach außen abgeführt werden kann. Bei Anlagen mit einem Bemessungsstrom bis 630 A darf der Nachweis der Erwärmung durch eine tabellarische Gegenüberstellung der eingebauten und der abstrahlbaren Verlustleistung erfolgen. Bei einem Bemessungsstrom über 630 A ist der Nachweis rechnerisch über die abstrahlfähigen Außenflächen des Gehäuses zu erbringen. Diese Methode darf natürlich auch unter 630 A angewendet werden. Am einfachsten ist der Erwärmungsnachweis mit einer Software wie zum Beispiel mit hagercad von Hager zu erbringen. Der sich hieraus ergebende Bemessungsbelastungsfaktor ist in den technischen Unterlagen anzugeben (s.o.)

Stücknachweis, Stückprüfprotokoll und Bauartnachweis

Der Stücknachweis muss an jeder SK durchgeführt werden und das Protokoll mit den Ergebnissen aus allen relevanten Prüfungen und Messungen ist der Schaltanlagendokumentation beizufügen. Das ebenfalls geforderte Stückprüfprotokoll dient unter anderem dem Bauartnachweis entsprechend den zuständigen Normenteilen DIN EN 61439 Teil 1 und 2 für sogenannte PSC-SK, (PSC = Power switchgear and controlgear). Diese befinden sich zumeist in abgeschlossenen elektrischen Betriebsstätten und deren Türen lassen sind nur mittels Werkzeug öffnen. Schaltgerätekombinationen nach DIN EN 61439 Teil 1 und 3 für sogenannte DBO-SK, (DBO = Distribution boards intended to be operated by ordinary persons) sind für eine Bedienung durch Laien vorgesehen. Nach welcher Norm die SK gebaut und geprüft ist muss in der Dokumentation oder wie eingangs bereits erwähnt auf dem Typenschild angegeben werden. Bezüglich der Isolationseigenschaften sind die geänderten Anforderungen (Abschnitt 10.9.2.1 betriebsfrequente Spannungsfestigkeit) hinsichtlich der Höhe der Prüfspannung in Abhängigkeit zur Bemessungsisolationsspannung (Leiter gegen Leiter) zu beachten. Die Prüfspannung beträgt z. B. bei AC 400V – 1.890V. Hierzu sind ggf. spezielle Hochspannungsprüfgeräte erforderlich, die eine Zulassung für Prüfungen nach DIN EN 61439 besitzen und zudem die normativ erforderliche Messspannung liefern können. Bei Schaltgerätekombinationen mit einer Kurzschlussschutzeinrichtung in der Einspeisung sowie einem Bemessungsstrom InA bis 250 A lässt die Norm unter Abschnitt 11.9 einen Nachweis des Isolationswiderstandes auch mit einem Isolationsmessgerät mit 500 V DC zu. Für eine transparente Dokumentation empfiehlt Hager den Eintrag des verwendeten Messgerätetyps samt Herstellerangabe mit dem die Isolationsprüfungen erfolgt sind.

Fallweise erforderlich: der Nachweis der Kurzschlussfestigkeit

Nach DIN EN 61439 Teil 1 Abs.10.11.3, 4 oder 5 ist der Nachweis der Kurzschlussfestigkeit durchzuführen. Gemäß DIN EN 61439 Abs.10.11 entfällt der Nachweis der Kurzschlussfestigkeit jedoch für folgende Schaltgerätekombination bzw. deren Stromkreise:

• Schaltgerätekombinationen mit einer Bemessungskurzzeitstromfestigkeit (Icw) oder einem Bemessungskurzschlussstrom (Icc) von höchstens 10kA Effektivwert.

• Schaltgerätekombinationen, die durch strombegrenzende Einrichtungen geschützt sind, die den höchstzulässigen Kurzschlussstrom an den Anschlüssen der Einspeisung (Icp) auf maximal 17kA begrenzen.

Das folgende Beispiel gibt einen Überblick, welche Angaben in einer Schaltanlagen-Dokumentation gefordert werden und welche Begrifflichkeiten dabei zu verwenden sind. Es ist von Vorteil diese Projektdaten in einem Deckblatt vor den Aufbau- und Schaltungsplänen zusammenzufassen. 

Zusätzliche Dokumente und Unterlagen

Sofern erklärungsbedürftige Betriebsmittel zum Einsatz kommen, sind deren Bedienungsanleitungen oder Handbücher ebenfalls der Schaltanlagendokumentation beizufügen. Weiterhin sind Handhabungs-, Aufstellungs-, Betriebs- und Wartungsanweisungen der Anlage soweit erforderlich beizulegen. Hierdurch soll der ordnungsgemäße Betrieb sichergestellt und dem Nutzer (Betreiber) der Schaltanlage eine einfache und sichere Bedienung ermöglicht werden.

Unterstützung durch den ursprünglichen Hersteller

Der Beitrag zeigt, dass die aktuelle DIN EN 61439 dem Hersteller einer Niederspannungsschaltgeräte-Kombination umfangreiche Dokumentationen abverlangt. Dabei sind zudem die definitorischen Festlegungen der Norm zu berücksichtigen. Um den Elektrohandwerker dabei zu unterstützen und um ihm maximale Sicherheit zu geben, seinen Dokumentationspflichten im Sinne der Norm nachzukommen, bieten führende „Ursprungs-Hersteller“ praxisgerechte Hilfsmittel an. So hat Hager den Planungsleitfaden „Schaltanlagenbau“ entwickelt. Dieser ist als praktisch nutzbares Arbeitsmittel konzipiert, das den Ablauf von Planung, Montage und Dokumentation einer Niederspannungs-Schaltgerätekombination in der Reihenfolge der notwendigen Arbeitsschritte auflistet und die entsprechenden Abschnitte der Normenreihe DIN EN 61439 benennt. Als nützlich erweisen sich auch die Planungssoftware hagercad und elcom.Net dieses Herstellers zum Zeichnen von Stromlaufplänen inklusive Erwärmungs- und Kurzschlussnachweisen. Ebenfalls hilfreich sind ausfüllbare pdf-Dokumente für Stückprüfprotokoll, Bauartnachweis und CE-Konformitätserklärung, die allesamt als kostenlose Downloads auf der Website dieses Herstellers zur Verfügung stehen – und last but not least bietet sich schließlich auch noch die Lieferung von anschlussfertig verdrahteten Schaltanlagen inklusive der normativ korrekten Schaltanlagendokumentation als einfachste Lösung an.