Die Prüfung und Instandhaltung

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1 Die Prüfung und Instandhaltung von Elektroanlagen Die Prüfung und Instandhaltung von Elektroanlagen und elektrischen Geräten Dipl.-Ing. Günther Weinzierl Geschäftsführer Sachverständiger für Elektrotechnik Meteg Ingenieurbüro Prof. Ing. Mendel & Partner GmbH A-3400 Klosterneuburg Danubiastraße 26 A-4702 Wallnern Breitwiesen 32 Tel / g.weinzierl@meteg.at Vorwort Bei nicht weiter in die Tiefe gehender Betrachtung des Komplexes Prüfung und Instandhaltung von Elektroanlagen und elektrischen Geräten könnte man meinen, zwei Stoßrichtungen erkennen zu können und zwar: a) Die vom Gesetz verlangte Prüfung solcher Anlagen in Bezug auf Einhaltung der Schutzmaßnahmen, also primär den Personenschutz und b) die Überprüfung des Anlagenzustandes um die Verfügbarkeit zu sichern, also Stillstandszeiten zu minimieren und Betriebsunterbrechungen möglichst zu verhindern. Realität aber ist, dass bei aller Eigenständigkeit der obgenannten Vorgaben die beiden Zähler einen gemeinsamen Nenner haben: Arbeitssicherheit & Brandschutz Humankapital sowie Betriebs- und Volksvermögen zu schützen, ist einer der wesentlichsten Bestandteile von Verantwortung. Ganz besonders dann, wenn ca. 30 % aller Brände elektrische Energie als Ursache haben und wenn im Durchschnitt der letzten Jahre 5 bis 6 Menschen an den Folgen eines Elektrounfalles sterben. Gesetzliche Rahmenbedingungen, technische Möglichkeiten, wirtschaftlicher Nutzen Gesetzliche Rahmenbedingungen Abgesehen vom wirtschaftlichen Nutzen für den Anlagenbetreiber (Anlagensicherheit = Ausfallsicherheit) ist die Instandhaltung von Elektroanlagen in Österreich von den Gesetzen mehrfach gefordert. Das Elektrotechnikgesetz, die hierzu ergangene Elektrotechnikverordnung mit der die ÖVE- EN50110 verbindlich wurde, das Gewerberecht (Gewerbeordnung), das ArbeitnehmerInnenschutzgesetz mit den hier zutreffend ergangenen Verordnungen (Elektroschutzverordnung und Arbeitsmittelverordnung) und im Bereich der medizinisch genutzten Räume die ÖVE-EN7 fordern den ordnungsgemäßen und störungsfreien Zustand und als Mittel zur Erreichung dieses Zieles die wiederkehrenden Prüfungen. Je nach Art des Gesetzes ist dieser Auftrag unterschiedlich definiert. In weiterer Folge sind die relevanten Auszüge aus den Originaltexten kursiv gedruckt. Das Elektrotechnikgesetz (ETG) verlangt unter dem Titel Sicherheitsmaßnahmen auf dem Gebiet der Elektrotechnik im 3 Abs.1 Folgendes: Elektrische Betriebsmittel und elektrische Anlagen sind innerhalb des ganzen Bundesgebietes so zu errichten, herzustellen, instandzuhalten und zu betreiben, dass ihre Betriebssicherheit, die Sicherheit der Personen und Sachen, ferner in ihrem Gefährdungs- und Störungsbereich der sichere und ungestörte Betrieb anderer elektrischer Anlagen und Betriebsmittel sowie sonstiger Anlagen gewährleistet ist. Hier ist bereits die Instandhaltung verlangt und sowohl Betriebs- als auch Personensicherheit gefordert. Es fällt auf, dass bereits in diesem relativ alten Gesetz auch Bedachtnahme auf die Emissionen der Anlage (... Gefährdungs- und Störungsbereich) genommen wurde. In der mittels Elektrotechnikverordnung (ETV) verbindlich erklärten Vorschrift ÖVE-EN wird die Erhaltung des ordnungsgemäßen Zustandes und die Überprüfung dessen wie folgt verlangt: 143

2 Die Prüfung und Instandhaltung von Elektroanlagen u Sicherer Betrieb Elektrische Anlagen sind den zum Zeitpunkt der Errichtung gültig gewesenen Errichtungsbestimmungen entsprechend in ordnungsgemäßem Zustand zu erhalten. Bei Änderung der Betriebsbedingungen, z. B. Art der Betriebsstätte (trocken, feucht oder explosionsgefährdet), müssen die bestehenden Anlagen den jeweils gültigen Errichtungsbestimmungen angepasst werden. Werden an und in elektrischen Anlagen Mängel beobachtet, die eine Gefahr für Personen, Nutztiere oder Sachen zur Folge haben, so sind unverzüglich Maßnahmen zur Beseitigung der Mängel zu treffen. Prüfen Der Zweck von Prüfungen besteht in dem Nachweis, dass eine elektrische Anlage den Errichtungsnormen und Sicherheitsvorschriften entspricht. Die Prüfungen können den Nachweis des ordnungsgemäßen Zustandes der Anlage einschließen. Sowohl neue Anlagen als auch Änderungen und Erweiterungen bestehender Anlagen müssen vor ihrer Inbetriebnahme einer Prüfung unterzogen werden. Elektrische Anlagen müssen in geeigneten Zeitabständen geprüft werden. Wiederkehrende Prüfungen sollen MängeI aufdecken, die nach der Inbetriebnahme aufgetreten sind und den Betrieb behindern oder Gefährdungen hervorrufen können. Die Gewerbeordnung (GewO) definiert im 82b Abs. 1 ebenfalls die gewünschten wiederkehrenden Prüfungen wie folgt: Gewerbeordnung 1994 in der Fassung 2002 Der Inhaber einer genehmigten Betriebsanlage hat diese regelmäßig wiederkehrend prüfen zu lassen, ob sie dem Genehmigungsbescheid und den sonst für die Anlage geltenden gewerberechtlichen Vorschriften entspricht. Sofern im Genehmigungsbescheid oder in den genannten sonstigen Vorschriften nicht anderes bestimmt ist, betragen die Fristen für die wiederkehrenden Prüfungen sechs Jahre für die unter 359b fallenden Anlagen und fünf Jahre für sonstige genehmigte Anlagen. Die Prüfung hat sich erforderlichenfalls auch darauf zu erstrecken, ob die Anlage einer gemäß 82a Abs. 1 erlassenen Verordnung unterliegt. Wenn hier zwar primär zu überprüfen ist, ob die Anlage noch dem Genehmigungsbescheid und sonstigen gewerberechtlichen Vorschriften entspricht, ist im 82b dennoch auch der Bedarf an Instandhaltung gegeben, da in der Betriebsanlagengenehmigung in der Regel die laufende Beibringung von Fachgutachten, z. B. Elektrobefund, verlangt wird. Ganz wesentlich hat sich die Instandhaltungslandschaft mit den zum ArbeitnehmerInnenschutzgesetz ergangenen Verordnungen (z. B. Elektroschutzverordnung und Arbeitsmittelverordnung) verändert. Neben den Schutzzielen sind hier die Fristen für die Wiederholungsprüfungen nahezu eindeutig geregelt. Diese Regelung ist den nachstehenden Auszügen aus den 1, 2 und 3 zu entnehmen: Elektroschutzverordnung 1995 ESV 1995 Auf Grund der 17 Abs. 1 und 2, 20 Abs. 2 und 3, 25 Abs. 7, 34 Abs. 3 und 4 sowie 60 Abs. 1 des ArbeitnehmerInnenschutzgesetzes (ASchG), BGBl. Nr. 450/1994 wird verordnet: 1 - Zum Schutz der Sicherheit und der Gesundheit von Arbeitnehmern/Arbeitnehmerinnen vor Gefahren durch den elektrischen Strom haben ArbeitgeberInnen dafür zu sorgen, dass: 1. sich elektrische Anlagen und elektrische Betriebsmittel stets in sicherem Zustand befinden und Mängel unverzüglich behoben werden und 2. nur solche elektrische Anlagen und elektrische Betriebsmittel verwendet werden, die im Hinblick auf Betriebsart und Umgebungseinflüsse den jeweiligen betrieblichen und örtlichen Anforderungen entsprechen und auftretenden Beanspruchungen sicher widerstehen können. 2 (1) ArbeitgeberInnen haben dafür zu sorgen, dass Starkstromanlagen entsprechend den Bestimmungen der ÖVE - E5 Teil 1/1989 betrieben werden. 3 (1) Die Zeitabstände der wiederkehrenden Prüfungen von Starkstromanlagen im Sinne des der ÖVE- E5/1989 betragen längstens fünf Jahre. Abweichend von Abs. 1 betragen die Zeitabstände (2) 1. längstens ein Jahr hinsichtlich wiederkehrender Prüfungen gemäß 13 Abs. 3 der Bauarbeiterschutzverordnung, BGBl. Nr. 340/1994, 2. längstens zehn Jahre hinsichtlich Starkstromanlagen in Versicherungen, Banken und anderen Bürobetrieben sowie in Handelsbetrieben, in denen keine außergewöhnliche Beanspruchung im Sinne des Abs. 3 gegeben ist. (3) In folgenden Fällen hat die Behörde für die Überprüfung von Starkstromanlagen oder für Teile von Starkstromanlagen von Abs. 1 und Abs. 2 Z 2 abweichende Zeitabstände vorzuschreiben: 1. längstens drei Jahre im Fall einer außergewöhnlichen Beanspruchung der Starkstromanlage oder von Teilen der Starkstromanlage durch mechanische Einwirkungen, star- 144

3 nd elektrischen Geräten ke Verschmutzung, Chemikalien, Feuchtigkeit, Kälte oder Hitze, wie z. B. in Produktionsbetrieben, Tischler- oder Mechanikerwerkstätten, Bäckerei- oder Friseurbetrieben, Blumenbindereien, Küchen oder in explosionsgefährdeten Bereichen; 2. längstens ein Jahr im Fall einer außergewöhnlichen Beanspruchung der Starkstromanlage oder von Teilen der Starkstromanlage durch das Zusammentreffen von mehreren der in Z 1 genannten Einwirkungen. Hinweise auf die Arbeitsmittelverordnung AM-VO (2000) Prüfpflichten 6. (1) Arbeitsmittel dürfen nur verwendet werden, wenn die für sie erforderlichen Prüfungen durchgeführt wurden (es folgen Aufzählungen). Abnahmeprüfung 7. (1) Folgende Arbeitsmittel sind vor der ersten Inbetriebnahme einer Abnahmeprüfung zu unterziehen (es folgen Aufzählungen). Wiederkehrende Prüfung 8. (1) Folgende Arbeitsmittel sind mindestens einmal im Kalenderjahr, jedoch längstens im Abstand von 15 Monaten, einer wiederkehrenden Prüfung zu unterziehen (es folgen Aufzählungen). Viele der Verantwortlichen wissen, wie penibel die Versicherungsanstalten (auch die internationalen Konsortien) vor allem auf vorangegangene Großschäden (z. B. Brand) reagieren. Die Versicherungsgesellschaften haben es sich hier relativ einfach gemacht, indem sie Folgendes verlangen: Versicherungsbedingungen Allgemeine Sicherheitsvorschriften für industrielle und gewerbliche Anlagen Es sind die gesetzlichen, behördlichen und, sofern diese nicht Strengeres festlegen, die zusätzlichen Sicherheitsvorschriften einzuhalten. Eine Verletzung der Sicherheitsvorschriften kann zum Verlust des Versicherungsschutzes führen. III. Elektrische Anlagen (unter Volt Spannung) Die in allen einschlägigen gesetzlichen und behördlichen Vorschriften geforderten Prüfungen sind vorzunehmen und die festgestellten Mängel unverzüglich beheben zu lassen. Gesamthaft stellt sich das gesetzliche und verordnungsmäßige Anforderungsprofil wie folgt dar: Elektrotechnikgesetz (ETG) Grundlegende Rahmenbedingungen (keine Fristen) ÖVE - EN Durch ETV verbindlich erklärt Durch Bezug auf Errichtungsvorschriften nahezu allumfassend (keine Fristen). ÖVE - E7 Zusatz-Vorschrift für Krankenhäuser und medizinisch genutzte Räume außerhalb von Krankenhäusern (Frist 2 Jahre). Gewerbeordnung Fristen (grob) definiert. ArbeitnehmerInnenschutzgesetz Definiert eindeutig den Begriff Arbeitsmittel. Elektroschutzverordnung Verordnung zum ArbeitnehmerInnenschutzgesetz - gilt für alle Bereiche (variable Fristen). Arbeitsmittelverordnung Legt für bestimmte Arbeitsmittel Prüfungen und Fristen fest. Versicherungsbedingungen Unter Androhung des Verlustes des Versicherungsschutzes wird die Einhaltung der gesetzlichen Vorschriften verlangt. Nachdem die österreichische Gesetzeslage, die die Instandhaltung verlangt, vorgestellt wurde, soll nunmehr der Begriff Instandhaltung von der technischen Seite her beleuchtet werden. In der bereits 1985 entstandenen DIN (Instandhaltung, Begriffe und Maßnahmen) aus der viele Begriffe bereits in moderne Vorschriften übernommen wurden (und die noch immer gültig ist), wird wie folgt definiert: Instandhaltung Maßnahmen zur Bewahrung und Wiederherstellung des Soll-Zustandes sowie zur Feststellung und Beurteilung des Ist-Zustandes von technischen Mitteln eines Systems. Diese Maßnahmen beinhalten: 145

4 Die Prüfung und Instandhaltung von Elektroanlagen u Wartung, Inspektion und Instandsetzung Aus der Definition Bewahrung und Wiederherstellung des Sollzustandes kann sehr einfach der Konnex zum Elektrotechnikgesetz hergestellt werden, wo, wie an anderer Stelle aufgezeigt, verlangt wird, dass bei der Errichtung von Anlagen Personen- und Betriebssicherheit gegeben sein muss. Dies ist demnach der S o l l -Z u s t a n d. Die Begriffe werden wie folgt definiert: Wartung Maßnahmen zur Bewahrung des Sollzustandes von technischen Mitteln eines Systems. Aus der Definition ist abzuleiten, dass unter Wartung im Wesentlichen Pflegemaßnahmen zu verstehen sind. Weitere Schritte sind der Inspektion in folgender Definition zuzuordnen: Inspektion Maßnahmen zur Feststellung und Beurteilung des Ist- Zustandes von technischen Mitteln eines Systems. Aus der gegenständlichen Definition des Begriffes ist abzuleiten, dass hier die wiederkehrenden Prüfungen zuzuordnen sind, da in der Regel ausschließlich über diese die Beurteilung des Ist-Zustandes der technischen Mittel des Systems möglich ist. Instandsetzung Maßnahmen zur Wiederherstellung des Soll-Zustandes von technischen Mitteln eines Systems. Instandhaltungsstrategien Festgestellt sei, dass die vorbeugende Methode in vielen Fällen Sicherheit bringen kann, jedoch auf Grund der nicht gegebenen Ausnützung des vollen Abnutzungsvorrates eine kostenintensive Form darstellt. In den meisten Fällen wäre die zustandsabhängige Instandhaltung die optimale Lösung, jedoch ist hier zu hinterfragen, wie weit der tatsächliche Zustand bekannt ist. Der Einsatz der IR-Thermografie kann hier wesentliche Unterstützung bieten. Der Betrieb bis zum Ausfall (break down-strategie) ist in den meisten Fällen als Instandhaltungsinstrumentarium abzulehnen, da bei dieser Form der Anlagenführung mit Stillstandszeiten gerechnet werden muss und diese bekannterweise einen enormen Kostenfaktor darstellen. Beispielhafte Hinweise für wiederkehrende Prüfungen. Die Prüfschritte Besichtigen - Messen - Erproben stellen das Grundgerüst für eine aussagefähige Prüfung dar. Die Schritte im Detail: Besichtigen Besichtigen auf äußerlich erkennbare Schäden Verteiler, Leitungen, Steckdosen, Verbraucher Besichtigung des Berührungsschutzes (gegen direktes Berühren) Vollständiger Schutz, teilweiser Schutz Besichtigung der Schutzmaßnahmen bei indirektem Berühren Änderung der betrieblichen Voraussetzungen Zuordnung der Überstromschutzorgane zu den Leitungen Überspannungsschutz Thermische oder dynamische Kurzschlussbeanspruchung Schaltpläne und Zuordnung der Stromkreise, Aufschriften Einrichtungen zur Unfallverhütung und Brandbekämpfung im E-Bereich Messen Schleifenimpedanz, Erdungswiderstand, Berührungsspannung, Fehlerstrom, Abschaltzeiten Überspannungsschutz, Isolationswiderstände, Potentialausgleich, Drehfeldrichtung Erproben FI-Schalter (Prüftaste), Schutzeinrichtungen, Sicherheitsstromkreise, Anzeigen, Drehfeldrichtung Selbstverständlich sind bei Bedarf weitergehende Prüfungen anzuschließen. Die oben angeführten Schritte sind zwar heute nicht mehr Bestandteil verbindlicher Vorschriften, können aber als Teile der abgelösten ÖVE E5 ohne weiteres als Regeln der Technik gelten. Als Ergebnis professioneller Prüfungen darf man Befunde erwarten, die ohne große Schwierigkeiten in das hauseigene Instandhaltungssystem einbindbar sind. Fehler- und Störungsursachen Beim Betrieb elektrischer Anlagen entsteht physikalisch bedingt Verlustwärme. Elektrische Geräte dürfen jedoch nur in bestimmten Temperaturgrenzen betrieben werden, und es stellt die Abfuhr der Verlustwärme Betreiber von elektrischen Anlagen vor große Probleme. Je mehr im Normalbetrieb die maximalen Temperaturgrenzen ausgeschöpft werden, desto schwerer sind Alterung und Betriebsstörung zu beherrschen. 146

5 nd elektrischen Geräten Die häufigsten Störungsquellen sind: Fehldimensionierung bzw. Unterschätzung der tatsächlichen Belastung Schleichende Anlagenüberlastung durch langsam ansteigende Anforderungen Alterungsbedingte Erschöpfung des Abnützungsvorrates Kontaktfehler (mangelnder Kontaktdruck) Oxydationen und Korrosionen Thermische Probleme (Behinderung der Wärmeabgabe/ Erhöhung der Raum- /Gerätetemperatur) Anlagensicherheit bedeutet neben allen anderen Aspekten für den Betreiber aber ein maximales Maß von Anlagenverfügbarkeit und somit untrennbar verbunden die Minimierung von Stillstandszeiten. Beim Besichtigen können schwerwiegende Mängel vom Auge oftmals nicht erkannt werden. Das Sehen im IR bietet sich an. Die Thermografie in Elektroanlagen Einleitend ist nochmals klarzustellen, dass mittels Thermografie nahezu ausschließlich die Anlagensicherheit (Ausfallsicherheit) überprüft werden kann. Wohl sind in diesem Bereich auch mit der herkömmlichen Methode Besichtigen - Messen - Erproben bescheidene Erfolge zu erzielen, die Vorteile thermografischer Messungen sind jedoch überzeugend. Bei mechanischen Kontrollen besteht zusätzlich auch die Gefahr von Spätschäden, so z. B. durch ständige Nachziehversuche an festsitzenden Anschlüssen, Schraubverbindungen und Klemmungen. Bei thermografischen Untersuchungen müssen die Anlagen unter Last stehen, das heißt, dass die Untersuchungen während des Normalbetriebes durchgeführt werden. Neben der Präzision der Messung und der Möglichkeit, Fehlerstellen schon im Frühstadium zu erkennen, ist diese Art der Überprüfungen für den Anlagenhalter nicht nur besonders effizient, sondern auch ökonomisch, da sie keiner Betriebsunterbrechung bedürfen. Abschließend ist darauf hinzuweisen, dass es sich auch beim Einsatz der Thermografie um eine Prüfung von Elektroanlagen handelt, die ausschließlich dem Fachmann vorbehalten ist. Die Tatsache, dass es sich um eine bildgebenden Messtechnik handelt, darf nicht dazu führen, diese Art von Prüfungen von elektrotechnischen Laien durchführen zu lassen. Da zu berücksichtigen ist, dass nicht das Bild das Endprodukt ist, sondern die daraus gewonnenen Erkenntnisse und Rückschlüsse des Fachmannes, haben auch thermografische Messungen in Elektroanlagen nur von jenem Personenkreis durchgeführt zu werden, der gesetzlich zur Prüfung von solchen Anlagen berechtigt ist. Ein Beispiel einer Fehlererkennung mittels IR-Thermografie: Das Auge erkennt an der (unter Spannung stehenden) Anspeisung des Sammelschienensystems keine Auffälligkeiten. Thermografische Untersuchungen und die damit verbundene Präzision sind hochtechnologische und effiziente IH-Instrumente. Die IR-Strahlung wird mit Hilfe der Infrarot-Messeinrichtung in ein elektrisches Signal umgesetzt, welches elektronisch verarbeitet, auf dem Monitor das thermische Abbild des untersuchten Gegenstandes liefert. Am s/w-monitorbild zeichnen sich wärmere Stellen heller als kühlere ab. Zur Unterstützung des Auges können, um z. B. Temperaturverläufe besser erkennen zu können, Fremdfarben zugeordnet werden. Bei der Überprüfung wird Bauteil für Bauteil gescannt und es erkennt der Techniker bereits während der Messung thermisch belastete Bauteile am Monitor. Diese werden auf einem Datenträger gespeichert und zu einem späteren Zeitpunkt (z. B. nach der Messung - im Büro) mit einer Auflösung bis zu 0,1 C ausgewertet. Das s/w-monitorbild zeigt die thermische Auffälligkeit. Die Temperatur wird mit 102 C errechnet. Durch Fremdfarbenzuordnung ist der Temperaturverlauf für das Auge besser erkennbar. Resümee Kostenwahrheit in der Instandhaltung hilft, den Betriebserfolg zu sichern. Zielgerichtete Instandhaltung rechnet sich immer. 147