Zusätzliche Anforderungen gemäß VDE, VDS & DIN


Zusätzliche Anforderungen an Steuerungen und Komponenten wenn VDS, VDE gefordert ist

Zusätzlich zu den allgemeinen Anforderungen an eine Aggregatesteuerung müssen Sicherheitsquellen zusätzliche Anforderungen erfüllen, um eine zuverlässige Funktion des Aggregats und der Stromversorgung zu gewährleisten.

Batterieanlage

 Die Starteinrichtung und die Steuerung des Aggregates müssen netzunabhängig sein. Üblich sind Elektrostarter, sodass hier eine Starterbatterie erforderlich ist. Diese Batterie darf gemäß DIN 6280-13 Abschnitt 7.1 jedoch keine Pkw- oder Lkw-Starterbatterie sein.

Auch DIN VDE 0100-560 fordert für batteriegestützte Sicherheitsstromversorgungssysteme Batterien oder Zellen in gasdichter oder verschlossener Bauart in einer robusten Industrieausführung, wie Zellen oder Batterien nach DIN EN 60623 oder Normen der Reihe DIN EN 60896.

Mögliche Typen sind hier z. B. Bleibatterien der Typen GroE, OGi, OGiV oder OpzS oder geeignete Nickel-Cadmium-Batterien. Es ist zulässig, Steuer- und Starterbatterie zu kombinieren, jedoch sind auch Anlagen mit jeweils getrennten Batterien zulässig.

Es ist nicht zulässig, diese Batterien für andere Zwecke als zum Starten und Steuern der Stromversorgungsstation zu verwenden. Zu den zulässigen Funktionen zählt neben der eigentlichen Aggregatesteuerung selbst z. B. auch die Ansteuerung der Leistungsschalter der zugehörigen Hauptverteilung. Eine unzulässige Funktion wäre z. B. die Versorgung von Baugruppen für die Raumbeleuchtung.

Die Kapazität der Batterie ist so zu bemessen, dass aus dem Erhaltungsladezustand heraus bei einer Umgebungstemperatur von +5 °C der Motor dreimal für je 10 s mit Pausen von 5 s gestartet werden kann. Dabei darf der Spannungseinbruch nur so groß sein, dass die Steuerung weiterhin störungsfrei funktioniert. Der Querschnitt der Leitungen zwischen Batterie und Anlasser ist so zu wählen, dass der Spannungsfall 8 % der Nennspannung des Anlassers nicht überschreitet.

Für die Batterieanlage ist eine Ladeeinrichtung mit IU-Kennlinie erforderlich. Dadurch wird sichergestellt, dass die Batterie immer voll geladen ist, jedoch nicht überladen wird. Außerdem sind Ladegeräte mit IU-Kennlinie in der Regel kurzschlussfest, sodass sie auch beim Starten des Anlassers eingeschaltet bleiben können.

Die Ladeeinrichtung muss in der Lage sein, sowohl den Dauerstromverbrauch der Steuerung bereitzustellen als auch 90 % der entnommenen Energie innerhalb von 10 h wieder zuzuführen. Das folgende Beispiel zeigt die Dimensionierung eines Ladegeräts:

Die Steuerung hat einen Eigenverbrauch von 1,5 A. Bei einem dreimaligen Startversuch mit je 10 s Länge und einem durchschnittlichem Anlassstrom von 750 A wird der Batterie eine Energie von 3 * 10 s * 750 A = 22.500 As = 6,25 Ah entnommen.

6,25 Ah * 0,9
Der Ladestrom muss dann mindestens ____________ = 0,56 A betragen.
10 h

Somit muss das Ladegerät mindestens einen Strom von 2,06 A zur Verfügung stellen können.

Um eine Bleibatterie jedoch zügig vollständig laden zu können (d. h., um die Gasungsspannung kurzzeitig erreichen zu können), sollte der Ladestrom eine Größenordnung von ca. 1 A je 10 Ah Batteriekapazität erreichen können. Mehr als 20 A sind in der Praxis aber nicht erforderlich.

Der Ladezustand der Batterie muss ständig überwacht werden. Einen Störmeldung muss bei Bleibatterien bei Unterschreiten von 2,1 V/Zelle (bei 24-V-Batterien also bei 25,2 V) und bei NiCd-Batterien bei Unterschreiten von 1,3 V/Zelle (bei 24-V-Batterien also bei 26 V) erfolgen. Diese Störmeldung muss von der überwachten Spannung unabhängig sein. Dies kann z. B. erreicht werden, indem ein Relais im ungestörten Zustand angezogen hat und bei Batteriestörung abfällt.

Beim Einsatz von Kompaktsteuerungen in Verbindung mit Netz- und Ladegeräten mit IU-Kennlinie ergibt sich in der Praxis folgendes Problem: Vielfach ist die Batteriespannungsüberwachung in der Steuerung integriert. Wenn nun die Batterie vom Ladegerät abgetrennt wird, dann sinkt zwar die Batteriespannung, nicht aber die Spannung am Netzgerät bzw. an der Steuerung. Somit ist die Forderung nach der Batterieüberwachung nicht erfüllt! Zu lösen ist dieses Problem z. B. dadurch, dass entweder der Ladestrom selbst überwacht wird oder eine zusätzliche Spannungsüberwachung möglichst direkt an den Batteriepolen angeschlossen wird.

Wenn getrennte Start- und Steuerbatterien vorhanden sind, dann gelten die Anforderungen für jede Batterie.

 

Kraftstoffversorgung

Wenn ein Aggregat als Sicherheitsquelle eingesetzt wird, dann ist die Anbringung eines Servicebehälters zwingend erforderlich. Sowohl an Servicebehälter als auch an Haupttank müssen Anzeige- bzw. Peileinrichtungen zur Füllstandskontrolle vorhanden sein. Im Aggregateraum oder in den Auffangwannen sind Leckageüberwachungen vorzusehen.

Der Kraftstoffvorrat muss für den Anwendungsbereich 1 einen mindestens 24-stündigen Betrieb und für den Anwendungsbereich 2 einen mindestens 8-h-Betrieb ermöglichen, wobei zusätzlich Kraftstoff für den Probebetrieb bereitzustellen ist. Sofern Löschanlagen versorgt werden sollen, ist für den Anwendungsbereich 2 Kraftstoff für mindestens 12 h zu bevorraten, zuzüglich Probebetrieb.

Die Tabelle zeigt die mindestens erforderliche Betriebsdauer von Stromerzeugungsaggregaten für Sicherheitsstromversorgung.

Einsatz in medizinisch genutzten Bereichen

3 h … 24 h

DIN VDE 0100-710

Sicherheitsstromversorgung allgemein

8 h

DIN 6280-13

Versorgung von Löschanlagen

12 h

DIN VDE 0100-560


Zusätzliche Anforderungen gemäß VDE 0107

Zusätzliche Anforderungen gemäß VDE 0107

Obwohl die DIN VDE 0107 bereits seit geraumer Zeit zurückgezogen wurde und daher für Neuanlagen nicht mehr relevant ist, sollen die wichtigsten Anforderungen dennoch beschrieben werden, da sehr viele Anlagen im Bestand vorhanden sind. So kann zumindest beurteilt werden, ob die bestehenden Anlagen die gestellten Anforderungen erfüllen und somit ein Bestandschutz angenommen werden kann.

Stromerzeugungsaggregate müssen den Kriterien des Anwendungsbereichs 1 der DIN 6280-13 entsprechen. Neben den Betriebsgrenzwerten ist dadurch auch das Lastübernahmeverhalten beschrieben: Sicherheitsstromquellen sind so zu bemessen, dass sie mindestens 80 % der vorgesehenen Verbraucherleistung innerhalb von 15 s übernehmen können. Die restlichen 20 % der Verbraucherleistung müssen nach spätestens nach weiteren 5 s übernommen werden können. Die Einrichtungen der Sicherheitsstromversorgung müssen innerhalb von 15 s für die Dauer von mindestens 24 h weiter betrieben werden können, wenn die Spannung eines oder mehrerer Außenleiter am Hauptverteiler des Gebäudes der Allgemeinen Stromversorgung über einen Zeitraum von mehr als 0,5 s um mehr als 10 % gesunken ist.

Die Sicherheitsstromquellen für den Einsatz in Anlagen nach DIN VDE 0107 müssen zusätzlich folgende Mess- und Überwachungseinrichtungen haben:

• Batterieladekreisüberwachung

Die Weiterleitung aller erforderlichen Meldungen muss möglich sein. Die Meldung „Störung der Sicherheitsstromquelle“ muss außerdem an geeigneter Stelle optisch und akustisch auftreten. Die akustische Meldung muss löschbar sein. Die Funktionsfähigkeit von Meldelampen muss prüfbar sein (Lampentest).

Der Wirkleistungsmesser muss sowohl die Leistung bei Versorgung aus dem Netz als auch aus der Sicherheitsstromquelle anzeigen.


Zusätzliche Anforderungen gemäß VDE 0108

Obwohl die DIN VDE 0108 ein „Auslaufmodell für Neuerrichtungen und Änderungen“ ist, durfte sie unter Ausnutzung der Übergangsfrist noch bis März 2007 angewendet werden. Außerdem gibt es zahlreiche Anlagen, die dieser Norm genügen. Daher werden an dieser Stelle die Anforderungen zusammengefasst, die zu beachten sind, wenn Aggregate für die Sicherheitsstromversorgung von baulichen Anlagen für Menschenansammlungen nach DIN VDE 0108 eingesetzt werden sollen.

Stromerzeugungsaggregate müssen den Kriterien des Anwendungsbereiches 2 der DIN 6280-13 entsprechen. Neben den Betriebsgrenzwerten ist dadurch auch das Lastübernahmeverhalten beschrieben: Die Sicherheitsstromversorgung muss die Versorgung der notwendigen Sicherheitseinrichtungen selbsttätig übernehmen, wenn die Spannung der allgemeinen Stromversorgung um mehr als 15 %, bezogen auf Nennspannung, gesunken und länger als 0,5 s gestört ist. Ergänzend wird gefordert, dass Verbraucher erst dann selbsttätig auf Speisung durch das Ersatzstromaggregat umgeschaltet werden dürfen, wenn dieses seine Nennspannung und außerdem seine Nenndrehzahl bzw. seine Nennfrequenz erreicht hat. Die Umschaltung darf jedoch nicht erfolgen, wenn die Netzspannung wiederkehrt, bevor das Ersatzstromaggregat seine Nennspannung erreicht hat.

Die Sicherheitsstromquellen für den Einsatz in Anlagen nach DIN VDE 0108 müssen zusätzlich folgende Mess- und Überwachungseinrichtungen haben:

• Anlauf gestört
• Motortemperatur zu hoch
• Schmieröldruck zu tief
• Überdrehzahl
• Kraftstoffvorrat unter 3 h


Zusätzliche Anforderungen gemäß VDE 0100-710

Zusätzliche Anforderungen gemäß DIN VDE 0100-710:2002-11

In diesem Kapitel werden die Anforderung zusammengefasst, die zu beachten sind, wenn Aggregate für die Sicherheitsstromversorgung von medizinisch genutzten Bereichen eingesetzt werden sollen, die nach Angaben der Ausgabe von 2002-11 der DIN VDE 0100-710 errichtet werden/wurden.

Wenn die Spannung am Messpunkt des Hauptverteilers in einem oder mehreren Außenleitern um mehr als 10 % der Nennspannung abfällt, muss eine Sicherheitsstromversorgung den Weiterbetrieb automatisch übernehmen. Die Versorgungsübernahme sollte verzögert sein, bis die automatische Wiedereinschaltung der Leistungsschalter der ankommenden Versorgung anspricht (Kurzzeit-Unterbrechung). Wobei nicht mehr zwingend eine sofortige Umschaltung gefordert wird.

Im Wesentlichen entspricht diese Anforderung dem Anwendungsbereich 1 der DIN 6280-13. Ergänzend zu den Anforderungen der DIN 6280-13 müssen die Betriebs- und Störmeldungen nicht nur an eine geeignete Stelle, sondern an eine während des Betriebs der baulichen Anlage ständig besetzte Stelle weitergemeldet werden.

Die Versorgung von anderen Anlagenteilen außer von Sicherheitseinrichtungen ist zulässig, solange dadurch die Verfügbarkeit und Versorgungsdauer des Aggregates nichteingeschränkt wird. Die in DIN 6280-13 vorgeschriebenen Mindestversorgungsdauer von 24 h kann auf minimal 3 h (bzw. alle möglichen dazwischen liegenden Werte) reduziert werden, wenn innerhalb dieser Zeit die medizinisch notwendigen Behandlungen sicher beendet werden können und der betroffene Bereich evakuiert werden können.

Die Lastübernahme der notwendigen Sicherheitseinrichtungen und von betrieblich erforderlich Anlagen darf in mehreren Stufen erfolgen. Innerhalb von 15 s müssen die notwendigen Sicherheitseinrichtungen, elektrische Anlagen in medizinisch genutzten Bereichen der Gruppen 1 und 2 usw. wiederversorgt werden. Umschaltzeiten größer als 15 s sind zulässig für Anlagenteile, die zwar für den Betrieb erforderlich, jedoch nicht unmittelbar lebensnotwendig sind. Dazu zählen z. B. Kühlanlagen, Lüftungsanlagen, Ladegerät für Akkumulatoren usw.

Während der Wartung der Sicherheitsstromquelle muss auf andere Weise (z. B. durch ein mobiles Aggregat) die Sicherheitsstromversorgung sichergestellt werden können.

Zusätzliche Anforderungen gemäß DIN VDE 0100-710: 2012-10

In diesem Kapitel werden die Anforderungen zusammengefast, die zu beachten sind, wenn Aggregate für die Sicherheitsstromversorgung von medizinisch genutzten Bereichen eingesetzt werden sollen, die nach der Ausgabe von 2012 der DIN VDE 0100-710 (2012-10) errichtet werden/wurden.

Wenn die Spannung am Messpunkt des Hauptverteilers in einem oder mehreren Außenleitern für mehr als 0,5 s um mehr als 10 % der Nennspannung abfällt, muss eine Sicherheitsstromversorgung den Weiterbetrieb automatisch übernehmen. Die Versorgungsübernahme sollte verzögert sein, bis die automatische Wiedereinschaltung der Leistungsschalter der ankommenden Versorgung anspricht (Kurzzeitunterbrechung). Das Timingdiagramm sollte für Anlagen nach DIN VDE 0107 entsprechen, wobei nicht mehr zwingend eine sofortige Umschaltung gefordert wird.

Im Wesentlichen entspricht diese Anforderung dem Anwendungsbereich 1 der DIN 6280-13.

In der DIN VDE 0100-710:2012-10 ist jedoch ein Widerspruch enthalten: In Abschnitt 710.560 ist beschrieben, dass die Übernahme dann erfolgen muss, wenn die Spannung eines oder mehrerer aktiver Leiter am Hauptverteiler des Gebäudes der allgemeinen Stromversorgung über mehr als 0,5 s lang auf weniger als 90 % der Nennspannung abfällt. In Abschnitt 710.560.6.104.2 ist beschrieben, dass die Übernahme dann erfolgen muss, wenn die Spannung über mehr als 3 s lang abfällt. Aus unserer Sicht sollte hier die Zeitspanne von 0,5 s angewendet werden, weil in einer baulichen Anlage mit medizinisch genutzten Bereichen in der Regel auch Sicherheitseinrichtungen vorhanden sind, die in den Anwendungsbereich der DIN VDE 0100-718 bzw. DIN VDE 0100-560 fallen.

Die Versorgung von anderen Anlagenteilen außer von Sicherheitseinrichtungen ist zulässig, solange dadurch die Verfügbarkeit und Versorgungsdauer des Aggregats nicht eingeschränkt wird. Die in DIN 6280-13 vorgeschriebene Mindestversorgungsdauer von 24 h kann auf minimal 3 h (bzw. alle möglichen dazwischen liegenden Werte) reduziert, wenn innerhalb dieser Zeit die medizinisch notwendigen Behandlungen sicher beendet werden können und der betroffene Bereich evakuiert werden kann.

Die Lastübernahme der notwendigen Sicherheitseinrichtungen und von betrieblichen erforderlichen Anlagen darf in mehreren Stufen erfolgen. Innerhalb von 15 s müssen die notwendigen Sicherheitseinrichtungen, elektrische Anlagen in medizinisch genutzten Bereichen der Gruppen 1 und 2 usw. wiederversorgt werden. Umschaltzeiten größer als 15 s sind zulässig für Anlagenteile, die zwar für den Betrieb erforderlich, nicht jedoch unmittelbar lebensnotwendig sind. Dazu zählen z. B. Kühlanlagen, Lüftungsanlagen, Ladegeräte für Akkumulatoren usw.

Während der Wartung der Sicherheitsstromquelle muss auf andere Weise (z. B. durch ein mobiles Aggregat) die Sicherheitsstromversorgung sichergestellt werden können .

Zusammenfassung der Anforderungen

In den vorangegangenen Kapiteln wurde eine Vielzahl unterschiedlicher und zusätzlicher Anforderungen beschrieben. Damit die einzelnen Funktionen und Anforderungen nicht mühsam zusammengesucht werden müssen, wird hier eine Steuerung „zusammengestellt“, die im einen oder anderen Fall zwar mehr kann, als es eigentlich erforderlich wäre. Dafür enthält sie aber mindestens alle Funktionen, die für jeden Anwendungsfall erforderlich bzw. aus betrieblichen Gründen wünschenswert sind und kann somit standardmäßig eingesetzt werden. Zwischen Hersteller und Betreiber kann natürlich jederzeit ein an die jeweiligen Erfordernisse angepasster Funktionsumfang vereinbart werden.

Funktionsumfang:

Funktionsart „Hand

  • Start,
  • Stopp,
  • Netzschalter Ein/Aus,
  • Generatorschalter Ein/Aus;

Funktionsart „Automatik

  • allpolige Netzüberwachung,
  • Startvorgang mit Startwiederholung,
  • Umschaltung von Netz- auf Generatorbetrieb,
  • Generatorspannungsüberwachung,
  • Steuerung von Hilfseinrichtungen,
  • Betriebsüberwachung,
  • verzögerte Umschaltung von Generator- auf Netzbetrieb bei Netzwiederkehr,
  • Nachkühlung,
  • Unmittelbare Lastübernahme bei einer Netzstörung während des Nachkühlvorgangs;

Funktionsart „Probe

Überprüfung aller automatischen Vorgänge mit oder ohne Leistungsübernahme;
Not-Halt;
Aus;
Lampentest.

Zu beachten ist, dass nicht nur bei Unterschreiten der Netzspannung eine Umschaltung vom Netz auf die Sicherheitsstromquelle erfolgen sollte, sondern auch beim Überschreiten! Aufgrund der mittlerweile relativ weit gesteckten Grenzen der Netzfrequenz sollte auch bei Über- oder Unterschreiten der Frequenz eine Umschaltung erfolgen. Als Grenze wird hier +/- 1 Hz empfohlen. Dies ist in den Normen so zwar nicht enthalten, aber dennoch sinnvoll.

Betriebs- und Störmeldungen

Anlauf gestört,

  • Batterie Unterspannung,
  • Batterieladekreis gestört,
  • Ausfall Primärsicherung Ladegerät,
  • Anlassluftdruck unterschritten (soweit zutreffend),
  • Warnung Motortemperatur zu hoch,
  • Gefahr Motortemperatur zu hoch,
  • Warnung Kühlwasserniveau zu niedrig,
  • Gefahr Kühlwasserniveau zu niedrig,
  • Anzeige Schmieröldruck,
  • Schmieröldruck zu tief,
  • Überdrehzahl,
  • Kraftstoffvorrat unter 3 h,
  • Generator-Überlast,
  • Generator-Kurzschluss.

Der Unterschied zwischen „Warnung“ und „Gefahr“ ist, dass Gefahrmeldungen zum Abstellen des Aggregates führen.

Anzeigen:

  • Spannungsanzeige Netz,
  • Spannungsanzeige Generator,
  • Frequenzanzeige Generator,
  • Strommessgerät je Außenleiter mit Momentan- und Höchstwertanzeige,
  • Wirkleistung,
  • Leistungsfaktor cos phi,
  • Betriebsstunden,
  • Netz Ein,
  • Generator Ein.

Bei Netzparallelbetrieb sind noch folgende Funktionen/Meldungen empfehlenswert:

  • Netzparallelbetrieb Ein/Aus,
  • Drehzahl höher/tiefer,
  • Synchronisierung gestört,
  • Synchronoskop.

Folgende Meldungen sollten einzeln als potentialfreie Kontakte zur Verfügung gestellt werden:

  • Sammelstörmeldung,
  • Aggregat betriebsbereit (Schalterstellung Automatik),
  • Aggregat in Betrieb – Verbraucher werden vom Aggregat versorgt,
  • Aggregat in Betrieb – Verbraucher werden vom Netz versorgt,
  • Synchronisierung gestört,
  • Kraftstoffmangel,
  • Störung Anlasseinrichtung (Batterie oder Luftdruck).

Das Ladegerät der Batterie(n) sollte so ausgelegt werden, dass 80% der tatsächlichen Batteriekapazität innerhalb von 6 h nachgeladen werden können (Anforderungen aus ISO 8528-12; zwar noch nicht gültig, aber wer weiß, was kommt…).

Auslegung des Servicebehälters für mindestens 3,5 h (um die Kraftstoffmangelmeldung einfach und in der Nähe des Aggregates zu generieren).

Die Auslegung der Betriebsgrenzwerte ist zwischen Hersteller und Betreiber abzustimmen. Als Empfehlung kann gelten, dass die Anlagen mindestens der Ausführungsklasse G3 der DIN ISO 8528 entsprechen sollten.

-/-

Einbindung eines mobilen Aggregates (z.B. im Falle einer Wartung)

Die Sicherheitsstromversorgung muss im Normalfall zu jeder Tages- und Nachtzeit automatisch zur Verfügung stehen, mindestens aber während der Benutzungszeit. Bei Krankenhäusern ist die Nutzungszeit 24 h an 365 Tagen. Wenn in einer baulichen Anlage nur ein Aggregat für die Sicherheitsstromversorgung vorhanden ist – so wie dies in den meisten Gebäuden der Fall sein dürfte – muss für die Zeiten, in denen das stationäre Aggregat nicht zur Verfügung steht (z. B. bei Wartungsarbeiten oder Reparaturen), eine Reserveeinspeisung zur Verfügung stehen, sofern das Gebäude nicht geräumt werden kann. Diese Einspeisung wird mindestens für den Anschluss mobiler Aggregate genutzt.

Auch ein mobiles Aggregat muss bei einem Netzausfall – genau wie das stationäre – automatisch von Netz- auf Generatorbetrieb umschalten. Das bedeutet, dass das mobile Aggregat bei Netzausfall automatisch gestartet werden muss und der Netzkuppelschalter in der Schaltanlage automatisch ausgeschaltet werden muss. Bei Netzwiederkehr muss der ganze Vorgang auch wieder automatisch umgekehrt ablaufen. Dazu ist eine zusätzliche Steuerung und im Idealfall ein zusätzlicher Generatorschalter erforderlich. Es geht zwar auch ohne, aber die Steuerung wird etwas komplizierter und die Verriegelung Netz – Generator ist nicht so sicher.

Diese Steuerung soll so einfach wie möglich sein, sodass jedes beliebige mobile Aggregat angeschlossen werden kann, das über einen Fernstarteingang verfügt. Wenn die stationäre Schaltanlage über keinen zusätzlichen Generatorschalter verfügt, ist in dem mobilen Aggregat ein eigener Generatorschalter erforderlich, der selbst zuschaltet.

Die Steuerung für das mobile Aggregat muss vollständig unabhängig von der Steuerung des stationären Aggregates sein. Das heißt, es dürfen keine Mess- oder Steuerspannungen aus dem Schaltschrank des stationären Aggregates verwendet werden. Außerdem darf die Steuerung nicht auf ein bestimmtes mobiles Aggregat zugeschnitten sein, also auch hier darf keine Mess- oder Steuerspannung vom mobilen Aggregat verwendet werden, um z. B. den Netzkuppelschalter anzusteuern. Die Steuerung für das mobile Aggregat und den Netzkuppelschalter muss auch dann funktionieren können, wenn das stationäre Aggregat einschließlich Steuerung und Schaltschrank quasi nicht mehr vorhanden ist. Das kann z. B. passieren, wenn am stationären Aggregat der Anlasser ausgebaut wird und dazu die Start- und Steuerbatterie abgeklemmt wird.

Eine mögliche Steuerungsvariante ist Folgende:

Mit einem Schlüsselschalter wird die Ansteuerung vom stationären auf das mobile Aggregat umgeschaltet. Der Schlüsselschalter muss die Befehle „Ein“ und „Aus“ sowie die Rückmeldungen „Ein“ und „Aus“ des Netzkuppelschalters von der stationären Steuerung auf die Zusatzsteuerung umschalten, und zwar allpolig. Dies ist notwendig, um Rückwirkungen in jeder Richtung auszuschließen.

Ansteuerung des Kuppelschalters:

Der Kuppelschalter muss bei einem vollständigen Netzausfall sicher ausgeschaltet werden können. Wenn kein zusätzlicher Generatorschalter vorhanden ist, kann die Generatorspannung dazu nicht verwendet werden. Somit ist es entweder erforderlich, eine eigene unabhängige und batteriegepufferte Steuerspannung zu schaffen oder auf eine bestehende Steuerspannung zurückzugreifen (z. B. 60 V oder ZSV-Spannung).

Die Spannung ist natürlich auf die Spannung des Auslösers im Kuppelschalter zu wandeln. Wenn ein zusätzlicher Generatorschalter zur Verfügung steht, kann die Generatorspannung verwendet werden. Die Spannung ist auch hier ggf. auf die Spannung des Auslösers im Kuppelschalter zu wandeln.

Die Spannung für den Motorantrieb des Netzkuppelschalters kann von der Normalnetzschiene kommen, wie dies normalerweise ohnehin der Fall ist.

Funktionsbeschreibung Steuerung

Variante mit zusätzlichem Generatorschalter:

Bei Netzausfall vor dem Netzkuppelschalter wird der Netzkuppelschalter abgeschaltet. Wenn der Netzkuppelschalter „Aus“ und die SV-Schiene spannungslos sind, wird der Fernstartbefehl an das mobile Aggregat gegeben. Es sollten Verzögerungen eingebaut werden, damit ein Netzwischer nicht zu ungewollten Schaltungen liefert, wenn dieser eingeschaltet.

Bei Netzwiederkehr vor dem Netzkuppelschalter wird nach einer Netzberuhigungszeit der zusätzliche Generatorschalter ausgeschaltet und der Fernstartbefehl wieder abgeschaltet. Wenn das mobile Aggregat abgeschaltet hat (SV-Schiene ist spannungsfrei), wird der Kuppelschalter wieder eingeschaltet.

Variante ohne zusätzlichen Generatorschalter:

Bei Netzausfall vor dem Netzkuppelschalter wird der Netzkuppelschalter abgeschaltet. Wenn der Netzkuppelschalter „Aus“ und die SV-Schiene spannungslos sind, wird der Fernstartbefehl an das mobile Aggregat gegeben. Es sollten Verzögerungen eingebaut werden, damit ein Netzwischer nicht zu ungewollten Schaltungen führt.

Die Steuerung kann einfach mit ein paar Schützen, Zeitrelais und Spannungswächtern aufgebaut werden. Natürlich sollten noch einige Schutzverriegelungen drin sein, das z. B. der „Ein“-Befehl des Netzkuppelschalters verriegelt ist, solange auf der SV-Schiene Spannung ist oder der Fernstart ist blockiert, solange der Netzkuppelschalter eingeschaltet ist usw..

Eine Synchronisierung des Netzkuppelschalters sollte nicht vorgesehen werden, weil dies die Steuerung zu komplex und zu abhängig vom mobilen Aggregat macht. Außerdem ist die Wahrscheinlichkeit eines Netzausfalls während des Betriebs am mobilen Aggregat relativ gering, sodass im Fall eines Falles die zweite Unterbrechung der SV-Schiene bei Netzwiederkehr durchaus hingenommen werden kann.


Zusätzliche Anforderungen gemäß VDE 0100-718

In diesem Abschnitt werden die Anforderungen zusammengefasst, die zu beachten sind, wenn Aggregate für die Sicherheitsstromversorgung von baulichen Anlagen für Menschenansammlungen eingesetzt werden sollen.

Das Umschalten vom Normalbetrieb auf die Stromquelle für Sicherheitszwecke muss bei Werten unter dem 0,85-fachen der Bemessungsspannung, die länger als 0,5 s anstehen, erfolgen. Bei mehr als dem 0,85-fachen der Bemessungsspannung muss mit einer Rückschaltverzögerung (Netzberuhigungszeit) von 1 min zurückgeschaltet werden.

In Wesentlichen entsprechen diese Anforderungen dem Anwendungsbereich 2 der DIN 6280-13. Neu ist, dass die Zeit für die Rückschaltverzögerung von 1 min nun explizit beschrieben ist.

Neu ist ebenfalls die Forderung, dass eine Sicherheitsstromquelle außerhalb der Betriebszeiten nicht ungewollt eingeschaltet werden darf:

„718.563.7 Stromkreise für Sicherheitszwecke sind in Betriebsruhezeiten so zu schalten, dass ein ungewolltes Wirksamwerden der Stromquelle für Sicherheitszwecke zur Versorgung der elektrischen Anlage für Sicherheitszwecke verhindert wird.“

Dieser Absatz darf aber nicht so verstanden werden, dass das Aggregat jeden Abend per Hand abgeschaltet werden soll. Diese Vorkehrungen sind in der jeweiligen sicherheitstechnischen Anlage zu treffen. Die Gefahr beim einfachen Ausschalten besteht darin, dass bei einem Netzausfall Anlagen, die eigentlich funktionieren sollten (z. B. Löschanlagen oder Kühlanagen), auch unversorgt bleiben oder dass z. B. Batterieladegeräte zur Erhaltungsladung von Starter- und Steuerbatterien ausgeschaltet werden. Außerdem wäre zu befürchten, dass das Wiedereinschalten der Anlage vergessen wird.


Zusätzliche Anforderungen nach den VdS-Richtlinien

In diesem Kapitel werden die Anforderungen zusammengefasst, die zu beachten sind, wenn Aggregate für die Sicherheitsstromversorgung von Löschanlagen eingesetzt werden sollen, die den Anforderungen des VdS genügen sollen. Die allgemeinen Anforderungen an Sprinkleranlagen sind in den VdS-Richtlinie VdS CEA 4001:2005-09 (02) „Sprinkleranlagen, Planung und Einbau“ beschrieben. Die speziellen Anforderungen an die Sicherheitsstromversorgung sind in diesem Kapitel nicht enthalten.

An dieser Stelle sei angemerkt, dass nicht jede Sprinkleranlage automatisch durch ein Notstromaggregat versorgt werden muss. Dieses Kapitel beschreibt die Anforderungen, wenn eine Sprinkleranlage durch ein Aggregat versorgt werden soll! Außerdem sind hier nur Anforderungen für Dieselmotoren für Stromerzeugungsaggregate enthalten, die jedoch nicht die Anforderungen für Motoren zum Direktantrieb von Dieselpumpen!

Betriebsgrenzwerte

Bei Versorgung durch Eigenstromerzeuer darf die Betriebsspannung bei im Nennbetrieb laufender Pumpenanlage die Motorenspannung nicht mehr als 5% unterschreiten. Dies kann mit allen beschriebenen Ausführungsklassen der ISO 8528 erreicht werden.

Bei der Auslegung der Schutzgeräte hinsichtlich der selektiven Staffelung ist zu berücksichtigen, dass in Sprinklerschaltschränken nur träge Schutzeinrichtungen (z. B. Schmelzsicherungen der Charakteristik gL oder gG) verwendet werden dürfen. Damit sind u. U. hohe Abschaltströme erforderlich, um sowohl eine selektive Staffelung als auch eine schnelle Abschaltung im Sinne der max. zulässigen Kurzschlussdauer des Generators zu erreichen.

Auslegung der Steuerung

 Ersatzstromerzeuger, die für eine Sprinkleranlage und weitere Verbraucher ausgelegt sind, müssen bei Spannungsausfall, unabhängig vom Betriebszustand der Sprinkleranlage, anlaufen. Dies entspricht der normalen Betriebsweise.

Ersatzstromerzeuger, die nur die Sprinkleranlage versorgen, dürfen nur bei Spannungsausfall am Sprinklerschaltrank und Ansprechen der Sprinkleranlage anlaufen. Wird nach Wiederkehr der ersten Energiequelle automatisch zurückgeschaltet, müssen Ersatzstromerzeuger noch 10 min. nachlaufen.

Bei Verwendung im Zusammenhang mit Sprinkleranlagen dürfen Störmeldungen der Motorüberwachung (Temperatur, Kühlmittelniveau, Öldruck usw.) nur warnend, nicht jedoch abstellend wirken.

Die Primärseite von Ladegeräten für Starter- und Steuerbatterien ist auf Ausfall zu überwachen, z. B. durch Leitungsschutzschalter mit Hilfskontakt.

Die Stellung von Absperrhähnen in Kraftstoffleitungen ist zu überwachen.

Die Anforderungen zur Überwachung der Energieversorgung von Sprinkleranlagen kann durchaus so interpretiert werden, dass Störungen am Aggregat auch an der Sprinkleranlage gemeldet werden müssen. Dies ist auch sinnvoll.

Die Steuerleitung, über welche der Zustand der Sprinkleranlage an das Aggregat weitergeleitet wird, muss natürlich bei äußerer Brandeinwirkung funktionsfähig bleiben. Dies kann entweder dadurch erreicht werden, dass die Leitung in E90 ausgeführt wird oder nach dem Prinzip der Grenzwertmeldetechnik arbeitet.

Die Anwendung des Ruhestromprinzips in Verbindungen mit Leitungen vom Typ NYM oder J-Y(St)Y ist nicht geeignet, im Brandfall zuverlässig zu arbeiten. Bei Wärmeeinwirkung wird zunächst die Isolierung der Leitungen versagen, was sehr wahrscheinlich zu einem Kurzschluss führt. Das Öffnen der Kontakte am anderen Ende der Leitungen würde dann nicht erkannt werden.


Einbindung eines mobilen Stromaggregates

Einbindung eines mobilen Stromaggregates (z.B. im Falle einer Wartung)

Die Sicherheitsstromversorgung muss im Normalfall zu jeder Tages- und Nachtzeit automatisch zur Verfügung stehen, mindestens aber während der Benutzungszeit. Bei Krankenhäusern ist die Nutzungszeit 24 h an 365 Tagen. Wenn in einer baulichen Anlage nur ein Aggregat für die Sicherheitsstromversorgung vorhanden ist – so wie dies in den meisten Gebäuden der Fall sein dürfte – muss für die Zeiten, in denen das stationäre Aggregat nicht zur Verfügung steht (z. B. bei Wartungsarbeiten oder Reparaturen), eine Reserveeinspeisung zur Verfügung stehen, sofern das Gebäude nicht geräumt werden kann. Diese Einspeisung wird mindestens für den Anschluss mobiler Aggregate genutzt.

Auch ein mobiles Aggregat muss bei einem Netzausfall – genau wie das stationäre – automatisch von Netz- auf Generatorbetrieb umschalten. Das bedeutet, dass das mobile Aggregat bei Netzausfall automatisch gestartet werden muss und der Netzkuppelschalter in der Schaltanlage automatisch ausgeschaltet werden muss. Bei Netzwiederkehr muss der ganze Vorgang auch wieder automatisch umgekehrt ablaufen. Dazu ist eine zusätzliche Steuerung und im Idealfall ein zusätzlicher Generatorschalter erforderlich. Es geht zwar auch ohne, aber die Steuerung wird etwas komplizierter und die Verriegelung Netz – Generator ist nicht so sicher.

Diese Steuerung soll so einfach wie möglich sein, sodass jedes beliebige mobile Aggregat angeschlossen werden kann, das über einen Fernstarteingang verfügt. Wenn die stationäre Schaltanlage über keinen zusätzlichen Generatorschalter verfügt, ist in dem mobilen Aggregat ein eigener Generatorschalter erforderlich, der selbst zuschaltet.

Die Steuerung für das mobile Aggregat muss vollständig unabhängig von der Steuerung des stationären Aggregates sein. Das heißt, es dürfen keine Mess- oder Steuerspannungen aus dem Schaltschrank des stationären Aggregates verwendet werden. Außerdem darf die Steuerung nicht auf ein bestimmtes mobiles Aggregat zugeschnitten sein, also auch hier darf keine Mess- oder Steuerspannung vom mobilen Aggregat verwendet werden, um z. B. den Netzkuppelschalter anzusteuern. Die Steuerung für das mobile Aggregat und den Netzkuppelschalter muss auch dann funktionieren können, wenn das stationäre Aggregat einschließlich Steuerung und Schaltschrank quasi nicht mehr vorhanden ist. Das kann z. B. passieren, wenn am stationären Aggregat der Anlasser ausgebaut wird und dazu die Start- und Steuerbatterie abgeklemmt wird.

Eine mögliche Steuerungsvariante ist Folgende:

Mit einem Schlüsselschalter wird die Ansteuerung vom stationären auf das mobile Aggregat umgeschaltet. Der Schlüsselschalter muss die Befehle „Ein“ und „Aus“ sowie die Rückmeldungen „Ein“ und „Aus“ des Netzkuppelschalters von der stationären Steuerung auf die Zusatzsteuerung umschalten, und zwar allpolig. Dies ist notwendig, um Rückwirkungen in jeder Richtung auszuschließen.

Ansteuerung des Kuppelschalters:

Der Kuppelschalter muss bei einem vollständigen Netzausfall sicher ausgeschaltet werden können. Wenn kein zusätzlicher Generatorschalter vorhanden ist, kann die Generatorspannung dazu nicht verwendet werden. Somit ist es entweder erforderlich, eine eigene unabhängige und batteriegepufferte Steuerspannung zu schaffen oder auf eine bestehende Steuerspannung zurückzugreifen (z. B. 60 V oder ZSV-Spannung).

Die Spannung ist natürlich auf die Spannung des Auslösers im Kuppelschalter zu wandeln. Wenn ein zusätzlicher Generatorschalter zur Verfügung steht, kann die Generatorspannung verwendet werden. Die Spannung ist auch hier ggf. auf die Spannung des Auslösers im Kuppelschalter zu wandeln.

Die Spannung für den Motorantrieb des Netzkuppelschalters kann von der Normalnetzschiene kommen, wie dies normalerweise ohnehin der Fall ist.

Funktionsbeschreibung Steuerung

Variante mit zusätzlichem Generatorschalter:

Bei Netzausfall vor dem Netzkuppelschalter wird der Netzkuppelschalter abgeschaltet. Wenn der Netzkuppelschalter „Aus“ und die SV-Schiene spannungslos sind, wird der Fernstartbefehl an das mobile Aggregat gegeben. Es sollten Verzögerungen eingebaut werden, damit ein Netzwischer nicht zu ungewollten Schaltungen liefert, wenn dieser eingeschaltet.

Bei Netzwiederkehr vor dem Netzkuppelschalter wird nach einer Netzberuhigungszeit der zusätzliche Generatorschalter ausgeschaltet und der Fernstartbefehl wieder abgeschaltet. Wenn das mobile Aggregat abgeschaltet hat (SV-Schiene ist spannungsfrei), wird der Kuppelschalter wieder eingeschaltet.

Variante ohne zusätzlichen Generatorschalter:

Bei Netzausfall vor dem Netzkuppelschalter wird der Netzkuppelschalter abgeschaltet. Wenn der Netzkuppelschalter „Aus“ und die SV-Schiene spannungslos sind, wird der Fernstartbefehl an das mobile Aggregat gegeben. Es sollten Verzögerungen eingebaut werden, damit ein Netzwischer nicht zu ungewollten Schaltungen führt.

Die Steuerung kann einfach mit ein paar Schützen, Zeitrelais und Spannungswächtern aufgebaut werden. Natürlich sollten noch einige Schutzverriegelungen drin sein, das z. B. der „Ein“-Befehl des Netzkuppelschalters verriegelt ist, solange auf der SV-Schiene Spannung ist oder der Fernstart ist blockiert, solange der Netzkuppelschalter eingeschaltet ist usw..

Eine Synchronisierung des Netzkuppelschalters sollte nicht vorgesehen werden, weil dies die Steuerung zu komplex und zu abhängig vom mobilen Aggregat macht. Außerdem ist die Wahrscheinlichkeit eines Netzausfalls während des Betriebs am mobilen Aggregat relativ gering, sodass im Fall eines Falles die zweite Unterbrechung der SV-Schiene bei Netzwiederkehr durchaus hingenommen werden kann.


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