Schutzleiterströme bei umrichtergespeisten Maschinen
Unser Unternehmen produziert Werkzeugmaschinen für die Bearbeitung von Solarzellen. In diesen Maschinen kommen Frequenzumformer und Netzfilter zum Einsatz. Somit haben wir häufig Auseinandersetzungen mit unseren Kunden, die einen RCD als Schutz einbauen möchten und damit Probleme haben. Mir ist bekannt, dass es dafür RCDs vom Typ B und auch Ableitstromkompensation sowie ableitstromarme Netzfilter gibt
Wie in dieser Anfrage bereits ausgeführt,
gilt Folgendes: Ist in einer elektrischen Anlage
eine Fehlerstrom-Schutzeinrichtung (RCD)
notwendig, dann müssen für die Stromkreise,
in denen Gleichfehlerströme oder aber höherfrequente
Fehlerströme auftreten können,
Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen (RCDs) vom
Typ B oder vom Typ B+ (allstromsensitiv) ausgewählt
werden.
Aussagen und Festlegungen zu umrichtergespeisten
Antrieben sind in den Normen der
Reihe DIN EN 61800 (VDE 0160) sowie auch
in DIN VDE 0160 (VDE 0160) enthalten. Insbesondere
ist DIN EN 61800-5-1 (VDE 0160-
105-1) [1] von Bedeutung. Daneben sind
natürlich auch die Normen der Reihe DIN VDE
0100 (VDE 0100) zu beachten, insbesondere
DIN VDE 0100-510 [2] und DIN VDE 0100-
540 [3], in denen Aussagen zu den zulässigen
Ableitströmen sowie den notwendigen Maßnahmen
in der elektrischen Anlage enthalten
sind. Auch DIN EN 60204-1 (VDE 0113-1) [4]
ist bei elektrischen Maschinen in den meisten
Fällen, wie in der Anfrage beschrieben, mit zu
beachten.
Eine Forderung nach Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen
(RCDs) ist in den Normen leider
nicht zentral aufgeführt, sodass man sich
mühsam durch die Vielzahl von Normen durchkämpfen
muss. Somit lässt sich eine allumfassende
Aufstellung auch an dieser Stelle
nicht realisieren. Dennoch kann eine einigermaßen
vollständige Aufstellung notwendiger
Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen (RCDs) der
VDE-Schriftenreihe, Band 140, auf den Seiten
164 bis 170 entnommen werden [5].
Als globaler Überblick für die Notwendigkeit
von Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen (RCDs) –
bezogen auf die in der Anfrage beschriebene Art
von elektrischen Anlagen/Maschinen – soll
die folgende Aufzählung dienen:
Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen (RCDs) sind
gefordert oder können alternativ notwendig
sein:
- in TT-Systemen für den Schutz durch automatische Abschaltung der Stromversorgung (ohne fest vorgegebenen Wert für den Bemessungsdifferenzstrom, siehe jedoch die beiden folgenden Aufzählungsstriche);
- in feuergefährdeten Betriebsstätten (Bemessungsdifferenzstrom nicht größer als 300 mA);
- für alle neuen Steckdosen (auch für Drehstromsteckdosen) im Innenbereich von Gebäuden mit einem Bemessungsstrom bis 20 A sowie für alle Stromkreise von Steckdosen (einschließlich Drehstrom), bzw. für, beim Betrieb in der Hand gehaltene, fest angeschlossene Verbrauchsmittel im Außenbereich mit einem Bemessungsstrom bis 32 A – der Bemessungsdifferenzstrom der RCDs darf in beiden Fällen nicht größer als 30 mA sein.
Bei elektrischen Maschinen, für die [4] anzuwenden
ist, gibt es die Forderung nach
Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen (RCDs) für
Steckdosen nicht, wenn sie hinter der Netz-
Trenneinrichtung angeschlossen sind. In der
im Entwurf befindlichen neuen DIN EN
60204-1 (VDE 0113-1) wird es eine solche
Forderung, zumindest für bestimme Steckdosen, geben. Wird eine Maschine jedoch in
eine Steckdose in der elektrischen Anlage
eingesteckt, werden die zuvor angeführten
Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen (RCDs) gefordert.
Darüber hinaus können in Bereichen mit besonderer
Gefährdung (für die in der Frage beschriebenen
elektrischen Anlagen/Maschinen
vermutlich nicht zutreffend) Fehlerstrom-
Schutzeinrichtungen (RCDs) gefordert sein.
Bedeutung der Anschlussvariante. Sowohl
bei den in einigen Fällen notwendigen Fehlerstrom-
Schutzeinrichtungen (RCDs) als auch
bei den zulässigen Schutzleiterströmen gibt
es Unterschiede zwischen Anschluss über
Stecker und Festanschluss, nicht jedoch bei
der Art der Steckvorrichtung.
Beispielsweise ist es in TT-Systemen nur bedingt
von Bedeutung (allenfalls bezüglich des
Bemessungsdifferenzstroms) ob ein Festanschluss
oder aber ein Anschluss über Stecker
realisiert wird. Dagegen kann in TN-Systemen
bei Festanschluss in den meisten Fällen auf
Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen (RCDs) verzichtet
werden.
Bei den zulässigen Schutzleiterströmen (Ableitströmen),
die z. B. durch Netzfilter verursacht
werden, sind bei Festanschluss höhere
Schutzleiterströme zulässig als bei Anschluss
über Stecker.
Bereitstellung notwendiger Fehlerstrom-
Schutzeinrichtungen (RCDs). Fakt ist, dass
notwendige Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen
(RCDs) in den meisten Fällen nicht Gegenstand
des Lieferumfanges der Maschine
sind – es sei denn, es gibt hierfür Vorgaben in
den relevanten Betriebsmittelnormen. Solche
Vorgaben sind mir aber nicht bekannt. Auch
bei den Netzfiltern kann eine grundsätzliche
Aussage nicht getroffen werden. Aus meiner
Sicht ist dies Sache der Vertragsvereinbarungen.
Unabhängig davon, ob etwas vereinbart
wird, müssen die zuvor in den Aufzählungspunkten
angeführten Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen
(RCDs) in der elektrischen Anlage
vorhanden sein bzw. bei einer Neuerrichtung
vorgesehen werden. Allerdings sind diese
Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen (RCDs) aber
nicht Sache des Maschinenlieferanten – es
sei denn, der betreffende Stromkreis ist mit
im Lieferumfang enthalten.
Fazit. Eine genauere Aussage zu den in der
Anfrage beschriebenen Problemen kann nur
bei genauerer Kenntnis der Art der Maschinen,
der Art des Anschlusses (Stecker oder
fest) und dem Einsatz in den Systemen nach
Art der Erdverbindung usw. gemacht werden.
Sicher wird es jedoch keine allgemein gültigen
Aussagen geben.
DIN EN 61800-5-1 (VDE 0160-105-1):2008-04 Elektrische Leistungsantriebssysteme mit einstellbarer Drehzahl Teil 5-1: Anforderungen an die Sicherheit Elektrische, thermische und energetische Anforderungen.
DIN VDE 0100-510 (VDE 0100-510):2011-03 Errichten von Niederspannungsanlagen Teil 5- 51: Auswahl und Errichtung elektrischer Betriebs- mittel Allgemeine Bestimmungen.
DIN VDE 0100-540 (VDE 0100-540):2007-06 Errichten von Niederspannungsanlagen Teil 5- 54: Auswahl und Errichtung elektrischer Betriebsmittel - Erdungsanlagen, Schutzleiter und Schutzpotentialausgleichsleiter.
DIN EN 60204-1 (VDE 0113-1):2007-06 Sicherheit von Maschinen Elektrische Ausrüstung von Maschinen Teil 1: Allgemeine Anforderungen.
Hörmann, W.; Schröder, B.: Schutz gegen elektrischen Schlag in Niederspannungsanlagen. VDE-Schriftenreihe, Band 140, 4. Auflage. Berlin: VDE-Verlag 2010.