Durch Staub und Luftfeuchtigkeit kann die Isolationsfestigkeit von Kompakt-Schaltgeräten stark herabgesetzt werden. Im Zusammenhang mit weiteren Belastungsfaktoren wie Nennlast und der damit verbundenen Erwärmung, Vibration oder hohen Umgebungstemperaturen führt das oft zu Fehleinschätzungen

Außerdem führen Staub und Feuchtigkeit zu Verschmutzungen und Verunreinigungen der Kontakt-Anschlüsse, bedingt durch die geringen Abstände der Kontakte zueinander. Das gilt vor allem bei kurzzeitigen Schaltüberspannungsspitzen, etwa beim Abschalten von Leistungsschaltern oder dem Ansprechen von Schmelzsicherungen.

Dazu schildert Rübsam zwei Schadensfälle aus der Praxis mit entsprechenden Empfehlungen zur Prävention:

Beispiel: Montagefehler und Kondenswasser

Mehrere Kompakt-Leistungsschalter waren dicht-an-dicht nebeneinander auf einer Montageplatte montiert worden. Als bei einer Überstrom-Abschaltung eines Leistungsschalters eine Schaltüberspannung erzeugt wurde, traten ionisierte (leitende) Gase aus. Aufgrund der relativ hohen Luftfeuchte schlug sich zudem Kondenswasser auf der Montageplatte und den Schaltgeräten nieder. Eine ungünstige Kombination: Ein Lichtbogen entzündete sich und zerstörte die Anlage.

Maßnahmen zur Prävention:

• Kompakt-Schaltgeräte immer auf Montageschienen montieren
• bei hoher Packungsdichte auf die Art, Lage und Ausführung der Anschlusstechnik achten, insbesondere beim Einsatz von Kabelschuhen
• Wärme-Abstrahlflächen sind zu gewährleisten, vor allem auch nach hinten
• Ansammlungen von Staub und Kondenswasser in der Nähe der elektrischen Anschlüsse sind zu vermeiden!
• auf erforderliche Ausblas-Freiräume oberhalb der Leistungsschalter-Ausblasöffnungen (Deion-Kammern) ist besonders zu achten
• leitende Körperteile in der Nähe von Schalter-Ausblasräumen sind zu vermeiden.

Beispiel: Phasen-Trennwände vergessen

Bei Kompakt-Leistungsschaltern, die in einer Schaltanlage installiert worden waren, hatte man eine „Kleinigkeit“ vergessen: Die Montage der Phasen-Trennwände, die zur Vergrößerung der Luft- und Kriechstrecken in Verbindung mit auftretenden Schaltüberspannungen beim Schalten der Geräte erforderlich sind.

Die Folge war auch hier eine Schaltüberspannung bei der Überstrom-Abschaltung eines Leistungsschalters. Der Austritt ionisierter (leitender) Gase bei einer relativ hohen Luftfeuchte verursachte ein Lichtbogen zwischen den Phasen der Schaltgeräte, der die Anlage zerstörte. Ursache war in diesem Fall die verminderte Isolationsfestigkeit durch die fehlenden Phasen-Trennwände zwischen den Anschlusskontakten der Kompakt-Leistungsschalter sowie die Nichtbeachtung einer kurzzeitigen Schaltüberspannung bis zu mehreren 1000 Volt.

Beispiel: Phasenschienen als „Meterware“

Ein Kleinverteiler wurde im Flur eines Gutshofes (mit entsprechend dicken Mauern) errichtet. Dabei wurden Leitungsschutzschalter mit „handelsüblichen“ Phasenschienen, 3polig, installiert. Bedingt durch eine relativ hohe Luftfeuchtigkeit im Raum des Verteilers bildete sich im Laufe der Zeit Schwitzwasser, neben leichter Staub-Ablagerung. Als ein Kurzschluss einen Schutzschalter auslöste, genügte eine geringe Abschalt-Überspannung von wenigen μs, um einen Lichtbogen zu zünden.

Die Ursache: Die Phasenschienen als „Meterware zum Selbstschneiden auf Maß“ sind für eine Nennspannung von 400 Volt ausgelegt; die Isolationsspannung wird hier mit 500 Volt angegeben. In diesem Beispiel wurde beim Abtrennen (Kürzen) der Schienen nicht auf die Gratbildung an der Schnittkante geachtet; die Schienen wurden auch nicht an den Enden entgratet und gesäubert. Obendrein fehlten an den Enden jegliche Kappen, wodurch die Luft- und Kriechstrecken zusätzlich vermindert wurden.

Bei der Kontrolle beachten

Für die regelmäßige Kontrolle und Beurteilung nach dem Prinzip „Besichtigen – Erproben – Messen“ nennt Rübsam Faktoren, die Sie besonders beachten sollten:

• Prüfung und Nachweis der Stoßspannungsfestigkeit der NS-Schaltanlage nach VDE 0110, zum Beispiel auf der Basis folgender Ausführungs-Kenndaten:

Tabelle zur Stoßspannungsfestigkeit:

Anmerkungen zur Tabelle:

*) Überspannungskategorie III: Geräte, die Bestandteil der festen Installation sind, wie Verteilungen, einschließlich Sammelschienensysteme, Leistungsschalter etc in der festen Installation.

*) Verschmutzungsgrad 2: Es tritt nur nicht leitfähige Verschmutzung auf; gelegentlich muss jedoch mit vorübergehender Leitfähigkeit durch Betauung gerechnet werden.

Verschmutzungsgrad 3: Es tritt leitfähige Verschmutzung auf oder trockene, nicht leitfähige Verschmutzung, die leitfähig wird, da Betauung zu erwarten ist.

• wo immer möglich, sollte eine Stoßspannungsprüfung in Niederspannungs-Schaltanlagen eingeführt werden, weil gerade diese den wirklich auftretenden Beanspruchungen (hier vor allem durch Überspannungen im Netz) am ehesten entspricht. So lassen sich schwerwiegende Isolationsfehler erkennen, bevor sie zu einer Gefahr werden.
• Ein Stoßspannungsprüfgerät (Firma Schleich oder ähnlich) eignet sich hervorragend für eine schnelle, unkomplizierte Prüfung in der Werkstatt sowohl bei der Inbetriebnahme (Erstprüfung) als auch bei einer Wiederholungsprüfung. Auch Schutzleiter- und Isolationswiderstands-Prüfungen lassen sich mit diesem Gerät durchführen.

Das leistet die Stoßspannungsprüfung

• Nachweis der Isolationsfestigkeit
• Früherkennung erneuerungsbedürftiger Anlagen (vor allem bei Produktionsanlagen)
• schnelle Fehlerlokalisierung und Ursachen-Ermittlung bezüglich nur zeitweilig auftretender Fehler (z. B. Gratbildung beim Bearbeiten von Phasenschienen)
• Aufspüren versteckter Fehler, unter anderem Einschnitte in Leiterisolierungen, übersehene Fremdkörper, liegen gelassene Werkzeuge oder Schwachstellen in der Isolation.

Fazit

Vor allem kompakte Anlagen oder Verteilersysteme und Anlagen mit einem hohen Anteil an elektronischen Verbrauchern bergen besondere Gefährdungspotenziale hinsichtlich des Sach- und Brandschutzes. Staub und Luftfeuchtigkeit erhöhen das Risiko einer Lichtbogenzündung, weshalb Sie hierauf ein besonderes Augenmerk legen sollten.

Weiterführende Links

Weitere Folgen der Serie „Gefährdungspotenziale bei ortsfesten elektrischen Anlagen und Verteilersystemen“:

• „Zusätzliche Prüfungen sind oft erforderlich“
• Prüfung bei potenzieller Überlast
• Unerkannt überhöhte Strombelastungen

Autoren:

Christine Lendt, Frau Lendt ist freie Journalistin, www.recherche-text.de.

Dipl.-Ing. Hans J. Rübsam, Herr Rübsam ist beratender Ingenieur

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