Startseite » Fachbeiträge » Archiv SI »

Neue Herausforderungen

Sicherheit in Gleichstromanwendungen Teil 1
Neue Herausforderungen

Anzeige
Die Nutzung und Anwen­dungs­fälle von Gle­ichspan­nung wer­den in den kom­menden Jahren stark steigen. Sind die vorhan­de­nen Nor­men dem noch gewach­sen? Ist das bish­erige Niveau sich­er?

Zu Beginn der Elek­tri­fizierung gab es einen Wet­tbe­werb zwis­chen den Befür­wortern der Nutzung von Gle­ichspan­nung und der von Wech­selspan­nung. Ein Beispiel hierzu ist mit der Ein­führung der elek­trischen Beleuch­tung in New York ein­drucksvoll doku­men­tiert.
Nach­dem sich für die all­ge­meine Nutzung die 50- bzw. 60-Hz-Wech­selspan­nung durchge­set­zt hat­te, beschränk­te sich die Nutzung der Gle­ichspan­nung auf Inse­lan­wen­dun­gen (z. B. Bor­d­net­ze von Fahrzeu­gen oder indus­trielle Anwen­dun­gen). Zum Teil wur­den und wer­den dabei dur­chaus höhere Gle­ichspan­nun­gen einge­set­zt. Beispiel­haft sei hier die Lon­don­er U‑Bahn genan­nt, die mit 600 V Gle­ichspan­nung betrieben wird.
Bei den bat­teriev­er­sorgten Anwen­dun­gen war die Span­nung üblicher­weise so ger­ing, dass keine weit­erge­hen­den Schutz­maß­nah­men zur Abwehr von Gesund­heits­ge­fahren durch den elek­trischen Strom erforder­lich waren. Bei Anwen­dun­gen mit höher­er Gle­ichspan­nung im gewerblichen Bere­ich verze­ich­nete die Beruf­sgenossen­schaft den­noch alleine im Jahr 1969 in der Bun­desre­pub­lik Deutsch­land fast 350 Stro­mun­fälle. Bis 1980 wurde ihre An- zahl auf ca. 100 pro Jahr ver­ringert und schwankt seit der Wiedervere­ini­gung zwis­chen 100 und 150 jährlich. 90 % die- ser Gle­ich­stro­mun­fälle ent­fie­len auf den Nieder­span­nungs- (Gle­ichspan­nun­gen bis 1500 V) und 10 % auf den Hochspan­nungs­bere­ich.
Recht und Nor­men
Nor­men zum Schutz des Men­schen vor Gefährdun­gen durch elek­trische Span­nun­gen sind mit die wichtig­sten Quellen für richtiges Han­deln. Im Bere­ich der Elek­trotech­nik sind hierzu die Nor­men der Rei­he DIN VDE 0100, DIN EN 61140 (VDE 0140–1), DIN IEC/TS 60479–1 (VDE V 0140–479‑1) sowie die Nor­men für die Isolierung elek­trisch­er Leit­er am bekan­ntesten. Für den Blitzschutz sind die Nor­men und Beiblät­ter der Rei­he DIN EN 62305 (VDE 0185–305) maßge­blich.
Für Gle­ichspan­nun­gen existieren zwar grundle­gende Fes­tle­gun­gen und Schutzkonzepte, jedoch ist auf­grund der in den let­zten Jahrzehn­ten ver­gle­ich­sweise gerin­gen wirtschaftlichen Bedeu­tung der Gle­ichspan­nung im Bere­ich einiger hun­dert Volt die Erfahrungs­ba­sis deut­lich klein­er als bei Wech­selspan­nung.
In den kom­menden Jahren wird eine enorm wach­sende Bedeu­tung von Gle­ichspan­nungsan­wen­dun­gen in der Energie- und Antrieb­stech­nik erwartet. Durch Fortschritte bei Leis­tung­shal­bleit­ern wer­den dabei Konzepte Ver­wen­dung find­en, die vor weni­gen Jahren noch nicht wirtschaftlich real­isier­bar waren.
Gle­ichspan­nungsan­wen­dun­gen wer­den in vie­len Bere­ichen des Arbeits- und Pri­vatlebens auftreten. Beispiel­haft seien fünf Bere­iche mit beson­derem Entwick­lungspoten­zial genan­nt:
  • Elek­tro­mo­bil­ität: Die für die Elek­tro­mo­bil­ität erforder­liche Energie wird im Fahrzeug in Bat­te­rien gespe­ichert, die mit hohen Gle­ichspan­nun­gen arbeit­en. Sicher­heit­skonzepte für die Verteilung im Fahrzeug müssen neu über­dacht wer­den.
  • Antrieb­stech­nik: Auf­grund der guten Regel­barkeit und ihres Drehmo­mentver­laufs wird der Ein­satz von elek­trischen Antrieben auch in der Land­wirtschaft und bei Bau­maschi­nen unter­sucht und in ersten Pro­to­typen erprobt.
  • Dezen­trale Energiev­er­sorgung: Beim Ein­satz von Solarzellen, Bat­te­rien oder Brennstof­fzellen, aber auch bei Strom­richtern für Wind­kraftan­la­gen treten Gle­ichspan­nun­gen im Bere­ich mehrerer hun­dert Volt auf.
  • DC-Ver­sorgung in der Woh­nung: Gle­ichspan­nungsver­sorgung erhöht die Energieef­fizienz auf­grund ver­mieden­er Umwand­lungsver­luste. Als Ver­brauch­er kom­men dabei z. B. Mul­ti­me­dia-Sys­teme in Betra­cht.
  • Akku­be­triebene Haushalts­geräte, Werkzeuge und Kle­in­fahrzeuge: In den ver­gan­genen Jahren wur­den ver­mehrt leis­tungsstarke akku­be­triebene Elek­trogeräte auf den Markt gebracht, wie z. B. Akkurasen­mäher und Elek­tro-Außen­bor­d­mo­toren. Weit­ere Gerätekat­e­gorien sind zu erwarten.
Eine Anfang 2014 durchge­führte Recherche im Deutschen Nor­men­werk hat bezüglich des Ein­satzes von Gle­ichspan­nung fol­gende Ergeb­nisse erzielt:
  • DIN 29576–1:1992–05: Die in einem Bor­d­netz eines Luft­fahrzeugs erzeugte Span­nung darf +250 V bzw. –250 V nicht über­schre­it­en.
  • DIN EN 1175–3 (VDE 0117–3):2011–06: Sicher­heit­san­forderun­gen mit Nennspan­nun­gen bis 240 V für Flur­förderzeuge; Gle­ich­strom­mo­toren bis 240 V müssen die Anforderun­gen des Anhangs B von DIN EN 1175–1 (VDE 0117–1) erfüllen, Gle­ich- und Wech­sel­strom­maschi­nen mit Nennspan­nun­gen bis 600 V die Anforderun­gen der Nor­men der Rei­he DIN EN 60349 (VDE 0115–400).
  • DIN EN 15194:2012–02: Anforderun­gen und Prüfver­fahren zur Bew­er­tung der Kon­struk­tion und des Zusam­men­baus von elek­tro­mo­torisch unter­stützten Fahrrädern und deren Bau­grup­pen für Anla­gen mit ein­er Bat­ter­ies­pan­nung bis 48 V DC oder einem einge­baut­en Bat­terieladegerät mit einem Span­nung­sein­gang von 230 V AC.
  • Nor­men der Rei­he DIN EN 50123 (VDE 0115–300): Bah­nan­wen­dun­gen – Gle­ich­strom-Schal­tan­la­gen und Steuere­in­rich­tun­gen in orts­festen Anla­gen mit ein­er Nennspan­nung von höch­stens 3000 V DC.
  • DIN EN 50162 (VDE 0150):2005–05: Schutz gegen Kor­ro­sion durch Streuströme aus Gle­ich­stro­man­wen­dun­gen.
  • Nor­men der Rei­he DIN CLC/TS 50457 (VDE V 0122–2): Gle­ich­strom-Ladesta­tion für Elek­tro­fahrzeuge.
  • DIN EN 60077–3 (VDE 0115–460‑3):2003–04: Bah­nan­wen­dun­gen – Leis­tungss­chal­ter, deren Haup­tkon­tak­te mit einem Leis­tungs- und/oder Hil­fs­be­trieb­sstromkreis mit Gle­ichspan­nun­gen nicht über 3000 V ver­bun­den sind.
  • DIN EN 60519–3 (VDE 0721–3):2006–01: Zugängliche Steck­dosen für Gle­ichspan­nun­gen über 500 V müssen unver­wech­sel­bar sein und müssen vor oder während des Tren­nens automa­tisch abgeschal­tet wer­den, um Gefahren für das Per­son­al zu ver­mei­den.
  • DIN EN 60700–1 (VDE 0553–1):2013–11: Hochspan­nungs-Gle­ich­strom-Energieüber­tra­gung.
  • DIN EN 60900 (VDE 0682–201):2013–04: Isolierte Handw­erkzeuge, die zum Arbeit­en an unter Span­nung ste­hen­den Teilen oder in deren Nähe bei Nennspan­nun­gen bis 1500 V DC benutzt wer­den kön­nen.
  • DIN EN 61643–21 (VDE 0845–3‑1): Überspan­nungss­chutzgeräte zum Schutz von Ein­rich­tun­gen in Telekom­mu­nika­tions- und sig­nalver­ar­bei­t­en­den Net­zw­erken mit Nennspan­nun­gen bis 1500 V DC.
  • DIN EN 61800–1 (VDE 0160–101):1999–08: Gle­ich­stro­mantrieb­ssys­teme.
  • DIN EN 61851–1 (VDE 0122–1):2013–04: Ein­rich­tun­gen zum Laden inner­halb und außer­halb von Elek­tro­fahrzeu­gen an Gle­ichspan­nun­gen bis 1500 V.
  • DIN VDE 0636–3011 (VDE 0636–3011):1999–05: Sicherun­gen über­wiegend für Hausin­stal­la­tio­nen und ähn­liche Anwen­dun­gen mit Gle­ichspan­nun­gen bis 600 V.
  • Entwurf DIN EN ISO 16230–1:2014–02: Leitlin­ien zur Sicher­heit von elek­trischen Sys­te­men in Land­maschi­nen und Trak­toren mit Nennspan­nun­gen von 50 V bis 1000 V Wech­selspan­nung oder 75 V bis 1500 V Gle­ichspan­nung.
  • VDE-AR‑E 2100–712:2013–05: Maß­nah­men für den DC-Bere­ich ein­er Pho­to­voltaikan­lage zum Ein­hal­ten der elek­trischen Sicher­heit im Falle ein­er Brand­bekämp­fung oder ein­er tech­nis­chen Hil­feleis­tung.
Aus­blick
Die vom Bun­desmin­is­teri­um für Wirtschaft und Energie geförderte Unter­suchung „Auswirkun­gen von Gle­ich­strom (DC) auf den men­schlichen Kör­p­er im Rah­men der Elek­tro­mo­bil­ität und ver­sor­gen­der DC-Infra­struk­tur – DCSich“ wird vom Forschungs- und Trans­ferzen­trum Leipzig e.V., dem VDE-Auss­chuss Sicher­heits- und Unfall­forschung sowie der DKE Deutsche Kom­mis­sion Elek­trotech­nik Elek­tron­ik Infor­ma­tion­stech­nik im DIN und VDE durchge­führt. Sie soll bis Ende 2014 klären, ob die derzeit­i­gen Sicher­heit­san­forderun­gen, Schutzkonzepte und Gren­zw­erte auch für die neuen Anwen­dun­gen aus­re­ichend oder aber zusät­zliche Anforderun­gen oder mod­i­fizierte Schutzkonzepte und Gren­zw­erte erforder­lich sind.
Über die Ergeb­nisse wer­den wir im Sicher­heitsin­ge­nieur bericht­en.
Die Grafiken in diesem Beitrag kon­nten mit fre­undlich­er Genehmi­gung der BG ETEM ver­wen­det wer­den.
Autoren
Georg Vogel Stan­dar­d­isierung + Inno­va­tio­nen VDE e.V. / DKE Deutsche Kom­mis­sion Elek­trotech­nik Elek­tron­ik Infor­ma­tion­stech­nik im DIN und VDE georg.vogel@vde.com
Hen­ri­ette Boos Stan­dar­d­isierung + Inno­va­tio­nen VDE e.V. / DKE Deutsche Kom­mis­sion Elek­trotech­nik Elek­tron­ik Infor­ma­tion­stech­nik im DIN und VDE henriette.boos@vde.com

Anzeige
Gewinnspiel

Newsletter

Jet­zt unseren Newslet­ter abon­nieren

Meistgelesen

Jobs
Sicherheitsbeauftragter
Titelbild Sicherheitsbeauftragter 10
Ausgabe
10.2020
ABO
Sicherheitsingenieur
Titelbild Sicherheitsingenieur 10
Ausgabe
10.2020
ABO
Anzeige
Anzeige

Industrie.de Infoservice
Vielen Dank für Ihre Bestellung!
Sie erhalten in Kürze eine Bestätigung per E-Mail.
Von Ihnen ausgesucht:
Weitere Informationen gewünscht?
Einfach neue Dokumente auswählen
und zuletzt Adresse eingeben.
Wie funktioniert der Industrie.de Infoservice?
Zur Hilfeseite »
Ihre Adresse:














Die Konradin Verlag Robert Kohlhammer GmbH erhebt, verarbeitet und nutzt die Daten, die der Nutzer bei der Registrierung zum Industrie.de Infoservice freiwillig zur Verfügung stellt, zum Zwecke der Erfüllung dieses Nutzungsverhältnisses. Der Nutzer erhält damit Zugang zu den Dokumenten des Industrie.de Infoservice.
AGB
datenschutz-online@konradin.de