In der vorliegenden Arbeit werden neue normative Anforderungen an den Nieder- und Mittelspannungsschaltanlagenbau sowie marktübliche Ausführungsvarianten von Schaltanlagen analysiert und dargestellt. Es wird den Fragen nachgegangen, wie Schaltanlagen gebaut und geprüft werden, welche Normen und technischen Anforderungen beim Bau zu beachten sind und wie sich Schaltanlagen voneinander unterscheiden. Zur Bearbeitung dieser Problematik wurden Schaltanlagenhersteller befragt. Ziel der Studie ist es, die Konstruktion und die Funktionalität von Mittel- und Niederspannungsschaltanlagen verständlich darzulegen und eine Übersicht über die Normen sowie die Anforderungen an den Schaltanlagenbau zu erstellen. Dabei wird auch ein detaillierter Vergleich zwischen alten und neuen IEC-Normen unter Beachtung aller aus der Normänderung resultierenden technischen Neuerungen vorgenommen. Die Zusammenfassung der neuen normativen Anforderungen an Schaltanlagen ist unter Verwendung der VDE-Vorschriften entstanden.

Textprobe: Kapitel 3, Darstellung und Zusammenfassung der Normen sowie Maßnahmen zur Erreichung der Normkonformität: 3.1, Normbestimmung: Eine Norm ist ein den Stand der Technik widerspiegelndes Dokument, welches in festgelegten Prozessen innerhalb einer Normungsorganisation entstanden ist. Normen regeln und erleichtern durch Festlegungen allgemeine und wiederkehrende Anwendungen. Sie beziehen sich sowohl auf Gegenstände als auch auf Verfahren. Normen werden von Fachkreisen erarbeitet. Das sind Leute die auch selber Normen später benötigen und einsetzen. In Deutschland sind tausende Experten für die Normungsarbeit tätig. Sie sind beispielsweise Hersteller, Verbraucher, Handel, Wissenschaft, Staat oder Prüfinstitute. Die Festlegung einer Norm erfolgt nach Verständigung der Experten. Dabei werden die Inhalte gründlich analysiert mit dem Ziel, eine gemeinsame Auffassung zu erreichen. Die Experten berücksichtigen dabei den Stand der Technik, die Wirtschaftlichkeit und die internationale Harmonisierung. 3.1.1, Normen für Niederspannungsschaltanlagen: Eine Niederspannungs-Schaltgerätekombination (SK) ist eine Zusammenfassung eines oder mehrerer Niederspannungs-Schaltgeräte mit zugehörigen Betriebsmitteln (zum Steuern, Messen, Melden usw.), komplett zusammengebaut mit allen inneren elektrischen und mechanischen Konstruktionsteilen. Wie alle Komponenten von elektrischen Installationen muss die SK die zugehörige Norm erfüllen. Die neue Norm IEC 61439 für die Niederspannungsschaltanlagen ist im Jahr 2009 veröffentlicht worden und gilt für Gehäuse mit einer Bemessungsspannung unter 1000 V AC (bei Frequenzen bis 1000 Hz) oder 1500 V DC. Sie führt den Begriff bauartgeprüfter Schaltgerätekombination ein. Durch den Bauartnachweis werden die Kategorien TSK für typgeprüfte Schaltgerätekombination und PTSK für partiell typgeprüfte Schaltgerätekombination ersetzt. Die IEC 61439 enthält sechs Teile, die jeweils unterschiedliche Gewichtung haben. Die Teile sind nicht für sich alleinstehend zu verwenden. Es gibt: - IEC 61439 Teil 1 steht für die allgemeinen Anforderungen. Er kann allerdings nicht allein für die Spezifizierung einer SK angewendet werden. - IEC 61439 Teil 2 darf nur mit Teil 1 zusammen verwendet werden und ist der einzige Teil mit einer doppelten Funktion: Er behandelt sowohl Energie-Schaltgerätekombinationen (PSC-Schaltgerätekombinationen) als auch alle SK, die nicht unter einen der anderen spezifischen Teile fallen. - IEC 61439 Teil 3-X sind noch in Vorbereitung, werden aber in Teil 1 bereits genannt. Nach Bedarf können zusätzliche Teile entwickeln werden. 3.1.1.1, Normenvergleich und Änderungen: Aufgrund Schwierigkeiten in der Umsetzung der bisherigen Norm DIN EN 60439, des Aufbaus neuer Struktur mit allgemeinem Teil und Produkteilen, der Entwicklung der Normen für Schaltanlagen, der Entscheidung die alte Begriffe TSK und PTSK durch Bauartnachweis zu ersetzen und letztendlich des Einsatzes des ‘Black Box Konzept’ wurde die Entscheidung getroffen die Normenreihe IEC 60439 auszuräumen. Mit der neuen Norm sollten dann alle allgemeinen Anforderungen an Niederspannungsschaltgerätekombination besser harmonisiert und definiert werden. Im Folgenden sind die wichtigen Änderungen der neuen Norm IEC 61439 gegenüber der letzten Ausgabe der bisherigen Norm IEC 60439 zusammengefasst: - Prüfung der Schaltgerätekombination: IEC 60439: Partiell typgeprüfte Schaltgerätekombination (PTSK), Typgeprüfte Schaltgerätekombination (TSK). IEC 61439: Verfahren für den Bauartnachweis: Nachweis durch Prüfung – Eine Muster-Schaltgerätekombination oder Teile von Schaltgerätekombinationen werden dahingehend geprüft, ob ihre Bauart die entsprechenden Anforderungen erfüllt diese Methode entspricht den derzeitigen Typprüfungen. Nachweis durch Berechnung/Messung – Eine Muster-Schaltgerätekombination oder Teile von Schaltgerätekombinationen werden durch Berechnungen nachgebildet, anhand derer Berechnungen wird überprüft, ob ihre Bauart die entsprechenden Anforderungen erfüllt. Nachweis durch Anwendung von Konstruktionsregeln – Zum Nachweis der Bauart einer Schaltgerätekombination festgelegte Regel. - Erwärmungsprüfungen: IEC 60439: Die Erwärmungsprüfung von Schaltgerätekombination wird durch Prüfung bei TSK und durch Prüfung oder Extrapolation bei PTSK durchgeführt. Folgende sind die dafür verwendeten Methoden: Erwärmungsprüfung mit Strombelastung aller eingebauten Geräte – Die Werte des Prüfstromes werden unterschiedlich genommen und variieren von 400 bis 3150 A Erwärmungsprüfung mit Heizwiderständen gleicher Verlustwärme Messung. IEC 61439: Die festgelegten Grenztemperaturen bei mittleren Umgebungstemperaturen kleiner oder gleich 35 °C für die verschiedenen Teile der Schaltgerätekombination oder des Schaltgerätekombinationssystems dürfen nicht überschritten werden. Zum Nachweis kann eine der folgenden Methoden verwendet werden: Prüfung mit Strom Ableitung von Bemessungen für ähnliche Varianten (von einer geprüften Bauart) Berechnung. - Bemessungsbelastungsfaktor RDF: IEC 60439: Der Bemessungsbelastungsfaktor RDF (Rated Diversity Factor) wurde hier nur definiert. IEC 61439: Das ist der Wert des Bemessungsstroms pro Einheit, mit dem mehrere Abgangsstromkreise einer SK gleichzeitig dauerhaft belastet werden können. Der Bemessungsbelastungsfaktor darf angegeben werden: Für Gruppen von Stromkreisen Für die gesamte Schaltgerätekombination. Der Bemessungsstrom der Stromkreise multipliziert mit dem Bemessungsbelastungsfaktor muss größer oder gleich der angenommenen Belastung der Abgänge sein. RDF gilt für den Betrieb der SK mit Bemessungsstrom. - Austausch von Geräten: IEC 60439: Der Austausch von Geräten ist in der alten Norm nicht erwähnt. Es wurde nur Kriterien für die Auswahl von Geräten gegeben. IEC 61439: Der Austausch eines Gerätes ohne neuerlichen Bauartnachweis ist möglich, wenn das neue Gerät, das aus derselben oder einer anderen Baureihe stammt, bei Prüfung gemäß der Produktnorm im Hinblick auf Leistungsverlust und maximale Erwärmung mindestens gleich gute Werte aufweist wie das ursprüngliche Gerät. Der Austausch eines Gerätes ohne neuerlichen Bauartnachweis ist möglich, wenn das neue Gerät mit dem alten identisch ist. Bei Austausch durch ein abweichendes neues Gerät muss das neue Gerät vom selben Hersteller sein, und der Hersteller muss bescheinigen, dass es im Hinblick auf alle relevanten Eigenschaften im Zusammenhang mit Kurschluss mindestens gleichwertig wie das alte Gerät ist. Zusätzlich wurde neue Anforderungen aus der Norm IEC 62208 (Leergehäuse für SK) übernommen: - Nachweis der UV-Beständigkeit von Kunststoffgehäusen für Freiluftaufstellung - Nachweis der Korrosionsbeständigkeit - Pflicht zur Erklärung und Bestätigung einer Stoßspannung - Anheben, Schlagprüfung, Aufschriften.

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Francis Alban Noumbissie Leutcha wurde 1990 in Douala, Kamerun, geboren. Sein Studium der Elektro- und Informationstechnik an der Fachhochschule Dortmund schloss der Autor im Jahre 2014 mit dem akademischen Grad des Bachelor of Engineering erfolgreich ab. Bereits während des Studiums sammelte er umfassende praktische Erfahrungen in der Energietechnik-Branche.