Bildungsstätten-Symposium Allstromsensitive RCD s in der Praxis

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1 Bildungsstätten-Symposium Allstromsensitive RCD s in der Praxis

2 Stefan Davids Elektroinstallateurmeister Betriebswirt des Handwerks Leiter der Verkaufsförderung Telefon Fax Mobil Web / / / stefan.davids@doepke.de

3 Verkaufsförderung

4 Typ A, Typ F, Typ B & Typ B+. wer soll da bitte noch durchsteigen?!

5 Übersicht 1. Personenschutz 2. Definition RCD vom Typ AC / A / B 3. Definition Variante Typ F 4. Normen / VdS Richtlinie 3501 / BGI Brandschutz 6. Definition RCD / RCM 7. Warum eigentlich Allstromsensitive RCD 8. Praxisbeispiele 9. Schutzleiterströme 10. Lösungen für die Praxis Schaltanlage.mp4

6 Verwendung elektrischer Geräte durch Laien

7 Definition: Typ AC / Typ A / Typ B Typ AC: Typ A: Typ B: Erfassung von Wechselfehlerströmen der Netzfrequenz (in Deutschland nicht zulässig) Erfassung von Wechselfehlerströmen und pulsierenden Gleichfehlerströmen der Netzfrequenz Erfassung von Wechselfehlerströmen und pulsierenden Gleichfehlerströmen der Netzfrequenz sowie glatten Gleichfehlerströmen und Wechselfehlerströmen Netzfrequenz Typ AC Typ A Typ B

8 Definition: pulsierender Gleichfehlerstrom (Typ A) IEC 60755: Fehlerstrom muss für mindestens 8,3 ms Nullpunktberührung haben (Netzfrequenz f = 50 Hz) Maximal 6 ma überlagerter glatter Gleichfehlerstrom ist zulässig (unabhängig vom Bemessungsfehlerstrom)

9 VDE : Allgemeine Bedingungen für die Auswahl und Errichtung von Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen (RCDs) Wenn Teile elektrischer Betriebsmittel, die auf der Lastseite einer Fehlerstrom-Schutzeinrichtung (RCD) fest errichtet werden, reine Gleichfehlerströme erzeugen können, muss die Fehlerstrom-Schutzeinrichtung (RCD) vom Typ B sein.

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14 Typ AC: Typ A: Typ F: Typ B: Definition: Typ F Erfassung von Wechselfehlerströmen der Netzfrequenz (in Deutschland nicht zulässig) Erfassung von Wechselfehlerströmen und pulsierenden Gleichfehlerströmen der Netzfrequenz, eine korrekte Auslösung wird nur bei 50 Hz Fehlerstrom sichergestellt, gemäß Produktnorm DIN EN Erfassung von Wechselfehlerströmen und pulsierenden Gleichfehlerströmen der Netzfrequenz, und Wechselfehlerströmen mit mehreren Frequenzanteilen, Hauptanteil ist immer 50 Hz. Erfassung von Wechselfehlerströmen und pulsierenden Gleichfehlerströmen der Netzfrequenz sowie glatten Gleichfehlerströmen und Wechselfehlerströmen Netzfrequenz Typ AC Typ A Typ F Typ B

15 Definition: RCCB Typ F RCD (Residual Current Device) RCCB RCBO CBR MRCD G» RCCB» Residual Current Operated Circuit Breaker Fehlerstromschutzschalter nach der Produktnorm IEC Ed.2 Typ F ist erhöht stoßstromfest, z.b. beim Einschalten von einem PC, dadurch weniger Fehlauslösungen Typ F ist bei Doepke auch Gewitterfest

16 Kurzvorstellung DFS 4 MI» Verfügbar ab April 2015» Varianten B+ MI, und SK MI» vierpolige Ausführung mit Bemessungsströmen bis zu 63 A» HD-Variante bis 40 A» Ansprechdifferenzstrom 30 ma» DC Auslöseschwelle 6 ma» - keine aktive Zusatzeinrichtung, nur geänderte DC-Auslöseschwelle

17 Die richtige Kombination ist entscheidend Wenn in einer vorhandenen Elektrischen Anlage eine Schutzmaßnahme mit einer RCD des Typs A betrieben wird, ist es erforderlich, im Fehlerfall die glatten Gleichfehlerströme auf max. 6 ma zu begrenzen, um ein Erblinden des vorgeschalteten RCD zu verhindern.

18 Kurzvorstellung DFS 4 NA» Zusätzliche LED zeigt den Status des Not- Aus-Kreises» Nur 0,5 TE breiter als ein Standard DFS4» Mehrere Schalter können parallel geschaltet werden» Einspeisung von oben» Aktiv ab der Berührspannung von 50 V AC» Keine Auslösung bei Spannungsausfall

19 Was macht den Schalter aus?» sichere Trennung» Personen- und Brandschutz gemäß VDE » zwei- oder vierpolig im 4-TE-Gehäuse» zweipolige Ausführung mit Bemessungsstrom bis zu 25 A» vierpolige Ausführung mit Bemessungsstrom bis zu 40 A» speziell für den Schutz bei Ladung von Elektrofahrzeugen» pro Ladesteckdose keine weiteren Komponenten für Fehlerstromschutz erforderlich

20 Selftest zweipolig vierpolig

21 Selftest Restart zweipolig vierpolig

22 VdS Richtlinie 3501: 2008/10 Schwerpunkte der Publikation:» Anforderungen an Fehlerstrom- Schutzeinrichtungen (RCD) und Differenzstrom-Überwachungseinrichtungen (RCM)» Maßnahmen zur Vermeidung von Fehlfunktionen der RCD / RCM» alternative Schutzkonzepte zur Isolationsüberwachung» Errichtung von Anlagen mit elektronischen Betriebsmitteln

23 Statistik des Gesamtverbandes des deutschen Versicherungsverbandes (GDV) Argumente für einen wirkungsvollen Isolationsfehlerschutz» Ca. 50% der Unternehmen müssen nach einem Großschaden in den nächsten 3 Jahren Insolvenz anmelden.» Aktuelle VdS Mängelstatistik: Brandschutztechnisch relevante Fehler sind unter den 20 häufigsten Mängeln.» VdS 2046: evtl. Verzicht auf Isolationswiderstandsmessung, wenn Schutz bei Isolationsfehlern durch Abschaltung oder Meldung gewährleistet ist.» Brandschutz ist Personenschutz Vorträge\GDV-Video.wmvVorträge\steckleiste.exe

24 BGI Mehrphasig betriebene elektrische Betriebsmittel mit Frequenzumrichtern. Diese Betriebsmittel, z. B. Krane, Aufzüge, Schweißumformer, können folgende Fehlerströme erzeugen:» hochfrequente Wechselfehlerströme, die von einer pulsstromsensitiven Fehlerstrom-Schutzeinrichtung (RCD) vom Typ A nicht erkannt werden und daher nicht zur Auslösung führen,» glatte Gleichfehlerströme, die nicht zur Auslösung von pulsstromsensitiven Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen (RCDs) vom Typ A oder F führen und diese unwirksam machen.

25 BGI 608 Deshalb dürfen diese elektrischen Betriebsmittel hinter einer Fehlerstrom- Schutzeinrichtung (RCD) vom Typ A oder F nicht betrieben werden. Der Schutz im Fehler fall kann nur sichergestellt werden durch» den Einsatz von allstromsensitiven Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen (RCDs) vom Typ B oder B+,» Trenntransformatoren mit nur einem angeschlossenen Verbrauchsmittel,» Festanschluss, wobei die Maßnahmen nach VDE angewendet und die Abschaltbedingungen eingehalten werden müssen sowie die nachgeschalteten Stromkreise keine Steckdosen enthalten dürfen. bgi5017.pdf

26 Definition: RCD / RCM RCD (Residual Current Device) RCM (Residual Current Monitor) RCCB RCBO CBR MRCD RCM» RCM» Residual Current Monitor Differenzstrom-Überwachungsgerät nach DIN EN / VDE 0663» nicht geeignet als Schutzmaßnahme für den Schutz durch automatische Abschaltung der Stromversorgung» Beispiel: DRCM 1 A

27 Differenzstromerfassung und Auswertung gemittelte Werte! zyklisch steigender Differenzstrom kann ein Hinweis auf einen schleichenden Fehler sein!

28 DCTM

29 Asynchronmaschine und Frequenzumrichter Netzfilter Frequenzumrichter Filter vor dem Betriebsmittel Betriebsmittel L1 ~ L2 ~ L3 ~ ~ = ~ Zwischenkreis = M Steuerkreis I Ab I Ab I Ab : Ableitströme I Ab parasitäre Kapazitäten des Frequenzumrichters Problematik der Ableitströme! I Ab I Ab I Ab I Ab I Ab parasitäre Kapazitäten der Leitungen und des Motors I Ab PE / PA

30 Brandentzündung durch Isolationsfehler am FU-Ausgang Feuer! Aufbau zur Simulation eines Brandes. Offene Flamme am Holzscheit hier bei ca. 300 ma Fehlerstrom An der Brandquelle treten Fehlerströme mit einem Gemisch unterschiedlicher Frequenzen auf! Die RCD s unterscheiden nicht zwischen Fehlerströmen und Ableitströmen.

31 Kennlinien, Doepke RCCB TYP B NK / SK / B+ Frequenzbereich I: Hz: Fehlerströme und niedrige Ableitströme Frequenzbereich II: Hz: hohe Ableiitströme Frequenzbereich III:> 1 khz Fehlerströme und Ableitströme (Höhe in Abhängigkeit der verwendeten EMV-Maßnahmen) 1) Herzkammerflimmergrenze nach IEC * *(oberhalb 1 khz extrapoliert) ) Brandschutzgrenze und Grenze für thermische Körperschädigungen 3) Gefährdungskurve bei direktem Berühren 4) Auslösefrequenzgang DFS 4 B NK; I D N = 30 ma Alte Baunorm bis 2 khz! 5) 6) 300 2) 100 1) 3) 4) Neue VdS 3501 bis 20 khz als B+ definiert 5) Auslösefrequenzgang 30 DFS 4 B SK; I D N = 30 ma N 6) Auslöseobergrenze für Typ B+ laut DIN VDE 0664 Teil 110 (bis 20 khz definiert) 10 1* (*quasi DC) Frequenz / Hz

32 Differenzstromanalyse DRCA 1 Personenschutz und Brandschutz auch bei Frequenzen ungleich 50 Hz durch den Einsatz von RCD`s Typ B Beispiel: 150 Hz Anteil löst die RCD aus! oberer Grenzwert RCD DFS 4B NK 30 ma unterer Grenzwert RCD Strom Möglichkeit der Dokumentation Frequenz

33 Differenzstromanalyse DRCA 1 Vorstellung Produktkomponenten» Notebook oder PC» Messeinrichtung mit Frequenzbereich von 10 Hz bis 100 khz» Differenzstromwandler mit 70 mm Innendurchmesser» Mess-Software

34 Differenzstromanalyse DRCA 1

35 Differenzstromanalyse DRCA Hz Anteil löst die RCD aus!

36 Differenzstromanalyse DRCA 1 Effektivwert!

37 Differenzstromanalyse DRCA 1 Angaben zeigen den erreichten Auslösestrom in Prozent

38 Allgemeine Betrachtung der Ableitströme DFS 4B NK 300 ma, erfüllt den Brandschutz bis 100 khz Strom 150 Hz 2 khz Taktfrequenz 50 Hz Frequenz

39 Verringerung der Ableitströme = ungestörter Einsatz von RCD s Gemäß DIN VDE (Auswahl und Einrichtung elektrischer Betriebsmittel) Absatz ist die elektrische Anlage so auszulegen, dass der Ableitstrom das 0,4 - fache des Bemessungsfehlerstromes der RCD nicht überschreitet. Wer beachtet diese Vorgabe? Es ist daher immer zu empfehlen, Ableitströme durch die folgenden Maßnahmen kleinstmöglich zu halten.

40 Differenzstromanalyse DRCA 1 Einspeisung Messwandler Taktfrequenz bei 2 khz 3-Leiter EMV-Filter Abgeschirmte Motorzuleitung 20m Motor 50 Hz im Leerlauf

41 Verringerung der Ableitströme = ungestörter Einsatz von RCD s Taktfrequenz bei 2 khz

42 Differenzstromanalyse DRCA 1 Einspeisung Messwandler Veränderung der Taktfrequenz von 2 khz auf 8 khz! 3-Leiter EMV-Filter Abgeschirmte Motorzuleitung 20m Motor 50 Hz im Leerlauf

43 Verringerung der Ableitströme, z.b. Taktfrequenz ändern Taktfrequenz bei 8 khz Eine RCD mit 30 ma ist einsetzbar! Personen- und Brandschutz wird erfüllt!

44 Verringerung der Ableitströme, z.b. 4-Leiter EMV Filter In elektrischen Netzen, in denen der Neutralleiter vorhanden ist, kann ein 4-Leiter-Filter eingesetzt werden. Dieser Filtertyp weist die geringsten Ableitströme auf. (Der Hauptanteil der Ableitströme wird dann über den Neutralleiter abgeführt). 3- Leiter Filter L1 L L1 L2 L2 L3 L3 Cx Cx Cy PE PE L: stromkompensierte Drosselspule Cy: Y- Kapazität Cx: X- Kapazität Hohe Ableitströme! 4- Leiter Filter L1 L1 L2 L2 L3 L3 L Cx L N N Cy PE PE L: stromkompensierte Drosselspule Cy: Y- Kapazität Geringe Ableitströme! Cx: X- Kapazität Vorträge\bfe oldenburg TW.ppt

45 Lösungen für die Praxis Ableitstromkompensation Kompensation betriebsbedingter Ableitströme bis zu 125 ma (RMS) Kompensation 150 Hz / 450 Hz / 750 Hz Erhöht die Betriebssicherheit von Anlagen Einsatz von Fehlerstrom- Schutzeinrichtungen (30 ma) wird möglich Darstellung ohne Kompensation Darstellung mit Kompensation

46 Lösungen für die Praxis Ableitstromreduktionsfilter NF-DAR Nennströme von 10 A bis 180 A Verringerung von Ableitströmen, die durch lange Motorleitungen verursacht werden Hohe Dämpfung im Bereich der Taktfrequenz (2 khz bis 20 khz) Geeignet für Frequenzumrichter und Servoregler Hoher Ableitstrom FI-Schutzschalter löst aus Niedriger Ableitstrom FI-Schutzschalter hält!