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Sicher arbeiten an Mittelspannungs-Kompensationsanlagen

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Eine in einem Dampfkraftwerk installierte Mittelspannungs-Kompensationsanlage (Bildquelle: Condensator Dominit)
Eine in einem Dampfkraftwerk installierte Mittelspannungs-Kompensationsanlage (Bildquelle: Condensator Dominit)

Die fünf Sicherheitsregeln stellen sicher, dass Arbeiten an elektrischen Anlagen und Betriebsmitteln nur im spannungsfreien Zustand erfolgen. Die fünf Sicherheitsregeln sind in der angegebenen Reihenfolge einzuhalten:

  1. Freischalten
  2. Gegen Wiedereinschalten sichern
  3. Spannungsfreiheit feststellen
  4. Erden und kurzschließen
  5. Benachbarte, unter Spannung stehende Teile abdecken oder abschranken

Durch Aus-, Fort- und Weiterbildung sind Elektrofachkräfte bestens mit diesen Regeln (nach VDE 0105-100) vertraut.

Auch nach Abschaltung lebensbedrohliche Gleichspannung in den Kondensatoren

Ist die elektrische Anlage jedoch eine Mittelspannungs-Kompensationsanlage (oder eine vergleichbare Anlage), müssen die fünf Sicherheitsregeln um weitere Schutz- und Prüfverfahren erweitert werden, um Gesundheit und Leben der Elektrofachkräfte zu schützen. Denn die im laufenden Netzbetrieb vorliegende Wechselspannung der Kompensationsanlage behält auch nach Abschaltung eine lebensbedrohliche Gleichspannung in den Kondensatoren vor.

Für Mittelspannungs-Kompensationsanlagen existieren DC-Spannungsprüfer, welche die mögliche Gleichspannung, bedingt durch die Restladung in den Kondensatoren, an den Kondensatoranschlüssen oder an den damit verbundenen Betriebsmitteln anzeigen. Doch diese DC-Prüfer gehören nicht zur Standardprüfausrüstung einer Schaltanlage.

Gleichspannungsspannungsfreiheit ist festzustellen

Aufgrund der bedrohlichen Restladung in den verbauten Kondensatoren ist es bei Abschaltung, Wartung oder anderen Eingriffen im laufenden Netzbetrieb zwingend erforderlich zu der Wechselspannungsfreiheit die Gleichspannungsspannungsfreiheit festzustellen. Des Weiteren muss nach Ablauf der sichernden Entladezeit an geeigneter Stelle (z.B. an den Kugelfestpunkten des Einspeisegerüsts) mittels Erdungs- und Kurzschließvorrichtung die vierte Sicherheitsregel durchgeführt werden. Diese erwähnte Erdung ist ungeeignet, wenn zwischen Kondensatorklemmen und den Kugelfestpunkten eine Leiterunterbrechung (durch Leistungsschalter, etc.) vorhanden ist.

Nach der Entladezeit beträgt im Normalfall die Restgleichspannung maximal 75 Volt. Das wahrscheinlich entstehende Knistergeräusch bei einem Kurzschlussvorgang < 75 Volt ist nicht lebensbedrohlich oder gesundheitsschädigend.

Mögliche Ursachen für die Erhöhung des Gefahrenpotenzials

Sollte die Restspannung im Bereich von über 75 Volt liegen, kann das Gefahrenpotenzial durch folgende Faktoren um ein Vielfaches erhöht werden:

  • nicht vollständiges Abwarten der Sicherheitsentladezeit
  • atypische Netzereignisse, die zu einer höheren Spannung an den Kondensatoren vor dem Freischalten geführt haben (in Folge eines ausgelösten Leistungsschalters durch Überlast)
  • defekte Entladewiderstände in den Kondensatoren

Auch nach der einwandfreien Durchführung der 4. Sicherheitsregel "Erden und kurzschließen" am Einspeisegerüst können in Ausnahmefällen noch Teilspannungen an den Kondensatorklemmen vorhanden sein.

Folgende Ursachen können diese Restgleichspannung hervorrufen:

  • defekte Entladewiderstände in den Kondensatoren
  • defekte Entladewiderstände in den Kondensatoren und gleichzeitig zeitweilige Unterbrechungen

Durch diese zeitweilige Unterbrechung kann, z.B. durch eine defekte Verbindungsbrücke bei in Reihe geschalteten Kondensatorbänken, der Entladevorgang nicht vollständig abgeschlossen werden. Sollte beim anschließenden Transport oder bei der Lagerung der Stromkreis zwischen Kondensator und Elektrofachkraft ungewollt geschlossen werden, können schon relativ geringe Spannungen zu schweren Unfällen führen, oftmals durch Sekundärverletzungen wie Sturz von der Arbeitsleiter oder Ladefläche eines Transporters.

Ergänzung der 5 Sicherheitsregeln um weitere Schutz- und Prüfverfahren

Aus diesen Gründen müssen die folgenden zusätzlichen Sicherheitsregeln eingehalten werden:

  1. Nach Freischaltung der Kompensationsanlage und Beachtung der Entladezeit müssen alle Kondensatoranschlüsse, parallele Baugruppen, falls vorhanden beide Sternpunkte, mit der Erdungsschiene kurzgeschlossen und geerdet werden. Bei Reihenschaltung mehrerer Kondensatoren sind diese untereinander zu erden.
  2. Bei Transport sowie Lagerung von Kondensatoren sind die Anschlüsse untereinander und mit dem Gehäuse kurzzuschließen.
  3. Um die Spannungsfreiheit der Mittelspannungs-Kompensationsanlage, den Kondensatoren und Betriebsmitteln reell festzustellen, ist ein zusätzlicher Check mit einem DC-Prüfer unumgänglich.

Zusammenfassend ist festzuhalten: Vom Hersteller werden Schutzeinrichtungen wie Unsymmetrieschutz, Überdruckschalter, Entladewiderstände u.v.m. in den Kondensatoren verbaut, um das Gefahrenpotenzial eines Kondensatordefekts gegenüber der Elektrofachkraft zu minimieren. Trotzdem sind Kurzschlussstromüberwachung in Verbindung mit Einhaltung der fünf Sicherheitsregeln und die Nutzung des AC- sowie eines DC-Hochspannungsprüfers Pflicht beim sicheren Arbeiten an Mittelspannungs-Kompensationsanlagen.

Um das sichere Arbeiten an Mittelspannungs-Kondensatoren zu gewährleisten, sind die fünf Sicherheitsregeln wie folgt zu erweitern:

  1. Freischalten
  2. Gegen Wiedereinschalten sichern
  3. Spannungsfreiheit feststellen
    3a. netzseitige AC-Prüfung
    3b. DC-Prüfung mit Gleichspannungsprüfer für große Spannungen
  4. Erden und kurzschließen
    4a. Kurzschließen der Kondensatorpole untereinander
  5. Benachbarte, unter Spannung stehende Teile abdecken oder abschranken.

Aufgrund der verbauten und unter Spannung stehenden Kondensatoren, müssen bei Wartungs- oder Instandsetzungsarbeiten durch die Elektrofachkraft besondere Vorkehrungen getroffen werden, um die Spannungsfreiheit der Anlage immer zu gewährleisten.

Für Gleichspannungsanlagen (Straßen- und U-Bahnen, Gleichstromzwischenkreis) eignet sich zum Feststellen der Spannungsfreiheit ein Gleichspannungsprüfer mit sicherer Anzeigenerkennung sowie einfacher Handhabung.
Für Gleichspannungsanlagen (Straßen- und U-Bahnen, Gleichstromzwischenkreis) eignet sich zum Feststellen der Spannungsfreiheit ein Gleichspannungsprüfer mit sicherer Anzeigenerkennung sowie einfacher Handhabung. (Bildquelle: Condensator Dominit)
Beispiel einer kurzgeschlossenen, geerdeten, in Reihe geschalteten Kondensatorbank. Ohne allpoliges Erden und Kurzschließen mithilfe eines Erdungs- und Kurzschliessseils, ist das Arbeiten daran nicht zulässig. (Quelle: Condensator Dominit)
Beispiel einer kurzgeschlossenen, geerdeten, in Reihe geschalteten Kondensatorbank. Ohne allpoliges Erden und Kurzschließen mithilfe eines Erdungs- und Kurzschliessseils, ist das Arbeiten daran nicht zulässig. (Quelle: Condensator Dominit)
Zum Transport und zur Lagerung kurzgeschlossener Mittelspannungskondensator. (Bildquelle: Condensator Dominit)
Zum Transport und zur Lagerung kurzgeschlossener Mittelspannungskondensator. (Bildquelle: Condensator Dominit)

Pole und Gehäuse müssen untereinander kurzgeschlossen werden, sodass auch bei defekten Entladewiderständen oder beschädigten Stromverbindungen innerhalb des Kondensators, keine gefährliche Restspannung auf die Elektrofachkraft einwirkt.

Autor: Dr. Christian Dresel (Condensator Dominit)

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