In solchen Umgebungen ist der Explosionsschutz ein gesetzlich geforderter sicherheitsrelevanter Aufgabenbereich der Betreiber und fließt deshalb in die Arbeit der Anlagenplaner mit ein. Die Anforderungen an elektrische Betriebsmittel für explosionsgefährdete Bereiche hängen dabei von nationalen und internationalen Bestimmungen, Richtlinien und Normen ab. Die Regelungen des Explosionsschutzes in Europa basieren zum Beispiel auf der ATEX-Richtlinie, die die Verwendung von Geräten und Schutzsystemen in explosionsgefährdeten Bereichen abdeckt.
Wie entsteht eine Explosion und wie kann man sich schützen?
Damit eine Explosion entstehen kann, müssen generell drei Dinge zusammenkommen:
1. Explosionsfähiger Stoff
2. Sauerstoff
3. Zündquelle
Eine große Herausforderung beim Einsatz von Schaltanlagen in explosionsfähigen Atmosphären ist die Absicherung der verbauten Komponenten, damit diese keine potenzielle Zündquelle darstellen. Beim Thema Explosionsschutz wird zwischen drei Stufen unterschieden:
- Primärer Explosionsschutz: Das Entstehen explosionsfähiger Atmosphären wird von vornherein verhindert oder eingeschränkt.
- Sekundärer Explosionsschutz: Die Entzündung explosionsfähiger Atmosphären wird verhindert – also potenzielle Zündquellen werden vermieden.
- Tertiärer Explosionsschutz: Die Auswirkungen einer Explosion werden auf ein unbedenkliches Maß beschränkt.
Welche Komponenten und Systeme eignen sich für welche Ex-Zonen?
Bei der Wahl der geeigneten Komponenten und Systeme müssen Anlagenplaner abwägen, ob und in welcher Form eine explosionsfähige Atmosphäre vorliegt – und ob die verwendeten Produkte eine Zündquelle darstellen könnten. Je höher die Wahrscheinlichkeit einer explosionsfähigen Atmosphäre ist, desto höhere Anforderungen werden an die Komponenten und Systeme gestellt, um etwa das Entstehen von Funken oder heißer Oberflächen zu vermeiden. Dazu werden die Anlagen in verschiedene Zonen eingeteilt:
- Zone 0 (Gasatmosphären)/Zone 20 (Staubatmosphären): ständig, häufig oder für lange Zeiträume
- Zone 1: gelegentlich
- Zone 2: normalerweise nicht oder nur kurzzeitig
Je nach Zone muss die entsprechende Zündschutzart gewählt werden. Reihenklemmen sind in der Regel mit der Zündschutzart ‚Erhöhe Sicherheit (Ex e)‘ ausgestattet – hier werden Maßnahmen ergriffen, um unzulässig hohe Temperaturen oder das Entstehen von Funken im Inneren oder an äußeren Teilen von elektrischen Betriebsmitteln zu vermeiden. Eine weitere Zündschutzart ist die Eigensicherheit ‚i‘, bei der die Begrenzung der Energie dafür sorgt, dass keine Zündquellen entstehen.
Sichere Reihen- und Verbindungsklemmen mit Ex-Schutz
Ganz gleich, ob zum Erfassen oder Übertragen von Signalen, zum Verteilen von Energie, in Schaltkästen im Feld oder in Schaltschränken auf der Rangierebene: Wago-Reihenklemmen auf der Tragschiene mit erhöhter Sicherheit (Ex e) und Verbindungsklemmen der Serie 221 mit Ex-Schutz werden in vielen explosionsgeschützten Geräten erfolgreich eingesetzt. Die Klemmen entsprechen den Anforderungen der verschiedenen Zertifizierungssysteme (Konformitätsbeurteilung gemäß der ATEX-Richtlinie, Zertifizierung gemäß IECEx und American Ex). Im Fokus stehen dabei die Sicherheit der Betreiber, störungsfreie Produktionsprozesse sowie Aspekte des Umweltschutzes. Besonders die Verbindungsklemmen der Serie 221 Ex, die für Anwendungen in den Zonen 1 und 2 einsatzbereit sind, bieten einige Vorteile. Die 2-, 3- und 5-Leiter-Klemmen können bequem in den vorgeschriebenen und dafür passenden Befestigungsadapter eingelegt werden, der die normative Forderung nach einer Fixierung der Klemmstelle erfüllt – und wahlweise auf eine Tragschiene geklemmt oder auf glatten Oberflächen festgeschraubt werden kann. Darüber hinaus sind die 221-Klemmen korrosionsgeschützt, vibrationsfest und sicher gegen Selbstlösen – das heißt, sie verhindern das ungewollte Lösen oder Lockern einer Schraubenverbindung. Ein weiterer Vorteil ist die werkzeuglose Handhabung: Der Hebel kann bequem von Hand geöffnet, der Leiter eingeführt und der Hebel in Ruhelage wieder geschlossen werden.
und Stromversorgungslösungen bis hin zum Automatisierungssystem bietet Wago eine Vielzahl an Produkten, die für die Anwendung im Ex-Bereich geeignet sind.“
Benjamin Böhm, General Industry Manager Mechanical Engineering bei Wago – Bild: Wago GmbH & Co. KG
Interview mit Benjamin Böhm, General Industry Manager Mechanical Engineering bei Wago
„Gemeinsam finden wir die passende Verbindung“
Stichwort Explosionsschutz: Was sollte man generell beim Thema Explosionsschutz beachten?
Benjamin Böhm: Das kann nicht pauschal beantwortet werden, da man hier stets die Perspektive kennen sollte. Aus Betreibersicht muss man sich grundsätzlich im Klaren sein, wo und wie häufig das Risiko einer Explosion besteht. Dies fließt dann unter anderem in eine Gefährdungsbeurteilung anhand von Ex-Zonen-Plänen mit ein. Diese bildet die Basis für die Implementierung der richtigen Explosionsschutzkonzepte und die Planung der richtigen Komponenten.
Wie schafft man sichere Verbindungen in explosiver Atmosphäre?
Sichere Verbindungen in explosiver Atmosphäre schafft man, wenn man eine Anschlusstechnologie verwendet, die eine gleichbleibend gute Klemmkraft unabhängig vom Monteur oder des verwendeten Werkzeugs gewährleistet. Eine Anschlusstechnologie, die sowohl Kupferkaltfluss als auch Temperaturschwankungen ausgleicht. Eben genauso eine Anschlusstechnologie wie die CageClamp-Technologie aus dem Hause Wago. Dann hat man schon viel zur Vermeidung hoher Übergangswiderstände und sich lösender Verbindungen getan – und somit mögliche Zündquellen vermieden. Um die Einhaltung der aktuellen Normen, zum Beispiel der zulässigen Luft- und Kriechstrecken, kümmern wir uns und bescheinigen dies durch aktuelle Konformitätserklärungen und Zertifikate.
Welche Klemmen eignen sich in Ex-Bereichen?
Grundsätzlich eignen sich in Ex-Bereichen alle nach den gültigen Normen und Richtlinien zugelassenen Klemmen. Für die in Europa gültige ATEX RL kann man das der aufgebrachten Kennzeichnung direkt am Produkt entnehmen. Hier findet sich das sechseckige Ex-Symbol. Je nach gültiger Richtlinie und Norm kann die Kennzeichnung allerdings unterschiedlich aussehen. Details hierzu haben wir auf unserer Website oder auf unserem Ex-Poster zusammengefasst.
Was bietet Wago in diesem Bereich an?
Von Installationsklemmen über Reihenklemmen und Stromversorgungslösungen bis hin zum Automatisierungssystem bietet Wago eine Vielzahl an Produkten, die für die Anwendung im Ex-Bereich geeignet sind. Da die Produkte aber immer passend zur Applikation ausgewählt werden müssen, klären wir das gerne mit unseren Kunden im direkten Gespräch – gemeinsam finden wir die passende Verbindung.
Wie unterscheiden sich die Ex-Lösungen, die im Schaltschrank eingesetzt werden, von jenen, die im Feld montiert werden? Kommen bei Letzteren z.B. andere Normen zum Tragen?
Unsere Automatisierungslösungen kommen überwiegend im Schaltschrank zum Einsatz bzw. in einem Feldverteiler oder in einer Junction Box. Deshalb muss man differenzieren und genau gucken, wie die Lösung aussehen muss. Muss man nur passive Bauteile berücksichtigen oder auch aktive, wie zum Beispiel unser I/O-System? Soll dieses dann in Zone 1 oder in Zone 2 zum Einsatz gebracht werden? Man muss die Rahmenbedingungen kennen, um die richtige Auswahl treffen zu können. So besitzen sowohl unsere Stromversorgungen als auch unser Automatisierungssystem die Zulassung für Zone 2. Wenn notwendig, könnte man durch die Wahl des richtigen Gehäuses einen mechanischen Explosionsschutz planen und umsetzen, um das System in Zone 1 zum Einsatz zu bringen – zum Beispiel in einem druckfest gekapselten Gehäuse (Ex d). Ob dies allerdings immer Sinn ergibt, muss man gemeinsam mit dem Kunden oder Betreiber abwägen. Oft kann es, schon allein aus Wartungsgründen sinnvoller sein, den Verteiler in Zone 2 oder im Non-Ex-Bereich zu montieren. Wir beraten hier gerne, um die optimale Lösung für unsere Kunden zu finden.
