Brandschutzschalter 5SM6 nach DIN-VDE :

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1 Brandschutzschalter 5SM6 nach DIN-VDE : siemens.de/brandschutzschalter

2 1. Fehlerlichtbögen Geschichte und Veranlassung 2. Entstehung eines Fehlerlichtbogens 3. Schutzkonzepte 4. SIARC-Technologie 5. Jetzt ist er Pflicht! 6. Häufig gestellte Fragen Seite 2

3 Die Geschichte der Fehlerlichtbogenerkennung 1) AFCI: Arc Fault Circuit Interrupter 2) Consumer Product Safety Review, Volume 4, Summer 1999 Seite : Erste Siemens Patente für AFCI 1 Technologie (USA) 1992: Die "Consumer Products Safety Commission (CPSC)" initiiert das Projekt "Home Electrical System Fires Project" (USA) 1993: CPSC beauftragt UL mit der Untersuchung und Überprüfung von Brandursachen. Lösung: Eine neue Technologie der Lichtbogenerkennung (USA 2008: Der National Electrical Code 2005 schreibt den AFCI Klasse A für den Schutz von allen Stromkreisen 15 / 20 A in Wohnräumen vor (USA) 2012: Siemens bringt den ersten Brandschutzschalter für den IEC Markt 2014: Dezember Brandschutzschalter werden in der europäischen Norm IEC empfohlen 2016: Februar verpflichtender Einsatz des Brandschutzschalters in der nationalen Norm DIN VDE : Oktober Siemens führt die 2te Generation des Brandschutzschalters ein

4 Die Bilanz ist eindeutig Es muss gehandelt werden! Ca. 600 Menschen sterben jährlich in Deutschland durch Brände % 6 Mrd. Brandfälle werden pro Jahr gemeldet 1 aller Brände entstehen durch Elektrizität 2 Schaden für die Versicherungswirtschaft Quellen: 1 GDV (2015): Gesamtverband der Deutschen Versicherungswirtschaft e.v. 2 IFS (2014): IFS Brandursachenstatistik IFS (2012): Schadensprisma ein sicheres Zuhause Seite 4

6 Ein unterschätztes Gefahrenpotential für elektrisch gezündete Brände Seite 6

7 Ein unterschätztes Gefahrenpotential für elektrisch gezündete Brände Elektrisch gezündete Brände stellen ein hohes Gefahrenpotenzal für Personen, Gebäude und Investitionen dar. Eine Leistung von etwa 70W (230V, 300mA) reicht bereits aus, um ein Feuer elektrisch zu zünden. Gefahrenstellen, die zu Bränden in der Infrastruktur führen, sind vor allem Kabel und Leitungen. Auch elektrische Verbraucher stellen ein hohes Risiko dar. Seite 7

8 Die Entstehung eines Fehlerlichtbogen infolge einer Schadstelle in der Leitung Phase 1 Phase 2 Phase 3 (Verkohlung) Phase 4 (Verkohlung) Phase 5 (Zündung) Strom fließt durch beschädigte Leitung Engpass in Leitung und Isolierung werden heiß Heißes Kupfer oxidiert zu Kupferoxid, Isolierung karbonisiert Kupfer schmilzt und vergast kurzzeitig (z.b. bei Sinusscheitel) Luftspalt Sporadische Fehlerlichtbögen über Isolierung Stabiler Fehlerlichtbogen über karbonisierter Isolierung Bis ca C Bis ca C Ca C Seite 8

9 Brandschutzschalter 5SM6 Schließen der bisherigen Schutzlücke Paralleler Fehlerlichtbogen Phase und Neutralleiter / Erde Serieller Fehlerlichtbogen in Phase oder Neutralleiter Nagel oder Schraube Hohe Temperatur des Lichtbogens Lose Kontakte und Anschlüsse Gequetschte Leitung entzündbares Material UV-Strahlung / Nagetierverbiss Zu kleiner Biegeradius Abgeknickte Stecker / Leitungen Seite 9

11 Erweiterung der bestehenden Schutzmöglichkeiten durch Fehlerlichtbogenerkennung Fehlerfall Schutzvarianten Parallel Phase-Neutral / Phase-Phase L L / N LAST LS Leitungsschutz (Überstrom / Kurzschluss) Seite 11

12 Klassischer Überstrom- und Kurzschlussschutz am Beispiel: Leitungsschutzschalter B Charakteristik Beispiel Leitungsschutzschalter B16 Überstrom: Auslösezeit: Kurzschluss: Auslösezeit: 18 23,2 A (thermisch) 60 min ab 48 A (magnetisch) 100 ms nach Gerätenorm EN Seite 12

13 Erweiterung der bestehenden Schutzmöglichkeiten durch Fehlerlichtbogenerkennung Fehlerfall Schutzvarianten Parallel Phase-Neutral / Phase-Phase L L / N LAST LS Leitungsschutz (Überstrom / Kurzschluss) Parallel Phase-Schutzleiter L PE N LAST FI / FILS Personenschutz / Leitungsschutz Seite 13

14 Der richtige Fehlerstromschutzschalter für jede Anwendung Typ AC Typ A Typ F Typ B Typ B+ In Deutschland nicht Sinusförmige Wechselfehlerströme zulässig! Sinusförmige Wechselfehlerströme Pulsierende Gleichfehlerströme Einsatzbeispiele: Deutschland für Standardanwendungen Wie Typ A Fehlerstrom aus Mischfrequenzen Einsatzbeispiele: Verbraucher mit 1- phas. Umrichter: Waschmaschine Staubsauger Lüftungsanlagen Pumpen etc. Elektrische Netzteile Wie Typ F Glatte Gleichfehlerströme Auslösewerte bis 2 khz Einsatzbeispiele: Photovoltaik Anlagen Rolltreppen / Aufzüge USV-Anlagen Ladeinfrastruktur für Elektrofahrzeuge Baustellen, Labor Verbraucher mit 3-phas. Umrichter khz Wie Typ B Auslösewerte bis 20 khz Auslösung innerhalb des Frequenzbereiches unterhalb von 420 ma Einsatzbeispiele: Feuergefährdete Betriebsstätten zus. Brandschutz Landwirtschaft holzverarbeitende Betriebe Seite 14

15 Erweiterung der bestehenden Schutzmöglichkeiten durch Fehlerlichtbogenerkennung Fehlerfall Schutzvarianten Parallel Phase-Neutral / Phase-Phase L L / N LAST LS Leitungsschutz (Überstrom / Kurzschluss) Parallel Phase-Schutzleiter L PE N LAST FI / FILS Personenschutz / Leitungsschutz Serielle und parallele Fehlerlichtbögen BS Brandschutz / Fehlerlichtbogen Bei seriellen Lichtbögen bieten Fehlerstrom- und Überstromschutzeinrichtungen keinen Schutz! Der Brandschutzschalter (BS) schließt diese Schutzlücke. LS = Leitungsschutzschalter / FI = Fehlstrom-Schutzeinrichtung / BS = Brandschutzschalter Seite 15

16 Brandschutzschalter 5SM6 Schließen der bisherigen Schutzlücke Fehlerfall Schutzvarianten Parallel Phase-Neutral / Phase-Phase Parallel Phase-Schutzleiter L N L PE LAST LAST Personen-, Brand, Leitungs- und Überstromschutz in einer Kombination Seriell N L N LAST Brandschutzschalter erfüllt die erforderlichen Schutzziele: Personensicherheit Investitionsschutz Anlagenverfügbarkeit Der Brandschutzschalter schaltet beim Auftreten gefährlicher Fehlerlichtbögen sicher den Stromkreis ab und löst nur im tatsächlichem Fehlerfall aus. Seite 16

17 Brandschutzschalter 5SM6 Die nächste Generation Generation 1 (seit 2012 im Markt) Zwei Varianten bis 16 A Regelmäßiger Funktionsselbsttest Überspannungsschutz: Abschaltung bei Spannungen über 275 V Identisches Zubehör wie LS-Schalter 5SY (AS, FC, UR, ST) Generation 2 (seit ) Umsetzung der Rückmeldung des Marktes Vier Varianten bis 16 A / bis 40 A Regelmäßiger Funktionsselbsttest Überspannungsschutz: Abschaltung bei Spannungen über 275 V Identisches Zubehör wie LS-Schalter 5SY (AS, FC, UR, ST) Verbesserte / massivere Verbindungs-Leiter Entfall des Griffes Multi-Funktions-Element, dient als: LED, Status und Fehleranzeige Rücksetz-Taste Test-Taste SIARC als geschützte Marke Über 300 Lösungen realisierbar Seite 17

19 Unterscheidung zwischen Lichtbögen und Fehlerlichtbögen im Detektionspentagon Dimmer Powerline Fehlerlichtbogen Altes Relais Schalter 80% Seite 19

20 Unterscheidung zwischen Lichtbögen und Fehlerlichtbögen im Detektionspentagon Detektion Aufbau Brandschutzschalter Powerline Dimmer Fehlerlichtbogen Altes Relais Schalter 80% HF Stabilität Seite 20

21 SIARC-Technologie Brandschutzschalter Detektion Lichtbogen Charakteristik Hardware Seite 21

23 Die wichtigsten Mitglieder des Normengremiums Zusammensetzung des DKE-Lenkungsausschuss Deutsches Institut für Normung e.v. Verband der Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik e.v. Verband der technischen Überwachungsvereine einstimmiger Beschluss erforderlich um eine Norm in Deutschland zu verabschieden. Seite 23

24 Verpflichtender Einsatz des Brandschutzschalters nach DIN VDE Teil Fehlerlichtbogen-Schutzeinrichtungen (AFDDs) sind vorzusehen in einphasigen Wechselspannungssystemen mit einem Betriebsstrom nicht größer als 16 A: Abschrift der Norm Auszug (Produktnorm) DIN EN Allgemeine Anforderungen an Fehlerlichtbogen-Schutzeinrichtungen: Die Einrichtungen sind dafür vorgesehen die Risiken eines Brandes in Verbraucherstromkreisen einer ortsfesten Anlage aufgrund von Fehlerlichtbogenströmen zu begrenzen, die unter bestimmten Bedingungen bei fortdauerndem Lichtbogen das Risiko einer Brandentzündung darstellen. Seite 24

25 Übersicht der Gebäude und Räume mit verpflichtenden Einsatz nach DIN VDE Schlaf- oder Aufenthaltsräume von Heimen oder Tageseinrichtungen für Kinder, behinderte oder alte Menschen (z. B. Kindertagesstätten, Seniorenwohnheime) Schulen 1) Internate 1) Jugendherbergen 1) Schullandheime 1) Bildungszentren mit Schlafräumen 1) Asylantenheime 1) Justizvollzugsanstalten 1) Abschrift der Norm Seite 25 1) beispielhafte Gebäude aus Sicht Siemens

26 Übersicht der Gebäude und Räume mit verpflichtenden Einsatz nach DIN VDE Schlaf- oder Aufenthaltsräume von barrierefreien Wohnungen nach DIN In allen Bundesländern wird in der Landesbauordnung gefordert: "In Gebäuden mit mehr als zwei Wohnungen müssen die Wohnungen eines Geschosses barrierefrei erreichbar sein;" (Ausnahme Hamburg und Niedersachsen 4 Wohnungen) Abschrift der Norm Bedarf von ca. 2,5 Mio. barrierefreie Wohnungen in Deutschland Seite 26

27 Übersicht der Gebäude und Räume mit verpflichtenden Einsatz nach DIN VDE Räume und Orte mit einem Feuerrisiko durch verarbeitete oder gelagerte Materialien, Feuergefährdete Betriebsstätten nach DIN VDE (422.3) Herstellung, Bearbeitung oder Lagerung von brennbaren Material einschließlich Vorhandensein von Staub Scheunen Holzverarbeitende Betriebe Papierfabriken (Druckereien) Textilfabriken Abschrift der Norm Auszug DIN VDE Tabelle ZA.1 BE2 Feuergefahren Gebäudebezeichnungen aus der Norm Seite 27

28 Übersicht der Gebäude und Räume mit verpflichtenden Einsatz nach DIN VDE Räume und Orte mit brennbaren Baustoffen (422.4) Abschrift der Norm Holzhäuser Holzständerbauweise 1) Holzdachstühle 1) Auszug aus Tabelle DIN VDE ZA1, CA1, Gebäude hauptsächlich aus brennbarem Material hergestellt. 1) Beispielhafte Gebäude aus Sicht Siemens Seite 28

29 Übersicht der Gebäude und Räume mit verpflichtenden Einsatz nach DIN VDE Räume und Orte mit Gefährdung für unersetzbare Güter (422.6) Abschrift der Norm Nationaldenkmäler "gelistete" Baudenkmäler Museen Galerien Archive Bahnhöfe, Flughäfen 1) Rechenzentren 1) Bemerkung DKE-Verlautbarung vom : 1)Gebäudebezeichnungen aus der Norm andere, nicht offiziell erfasste Gebäude, an deren Erhaltung und Nutzung ein öffentliches Interesse besteht. Dies ist immer dann gegeben, wenn für die Erhaltung und Nutzung von Gebäuden geschichtliche, künstlerische, wissenschaftliche, technische, volkskundliche oder städtebauliche Gründe vorliegen. Seite 29

30 Die Anzahl der gelisteten Baudenkmäler ist in Deutschland nicht zu unterschätzen! Bayern Nürnberg, Innenstadt Nürnberg, Reindelstraße Baudenkmäler Nürnberg Innenstadt und Randbezirke Baudenkmal Aktennummer: D Wohnheim für berufstätige Frauen, dreigeschossiger Stahlbetonskelettbau um 1955/56 Auszug DKE: Baudenkmäler, die gesetzlich geschützt und in Denkmalbüchern / -listen eingetragen sind. Seite 30 Quelle:

31 Darüber hinaus gilt ein empfohlener Einsatz gem. DIN VDE Gebäude und Räume mit empfohlenen Einsatz Räume mit Schlafgelegenheiten (Bsp.: Schlafzimmer / Hotel) Räume oder Orte mit Feuer verbreitenden Strukturen nach (422.5) z.b. Kamineffekt bei Hochhäusern, Zwangsbelüftung oder abgehängten Decken Verbrauchsgeräte mit hoher Anschlussleistung z.b. Waschmaschine, Trockner, Geschirrspüler Seite 31

32 Was ist bei Bestandsanlagen zu beachten? Vorgehensweise bei der Erweiterung / Veränderung von bestehenden oder neuen Stromkreisen bis 16A 1 Gebäudeart 2 Tätigkeit 3 Steckdosenkreis 4 Sonstige bis 16A Erweiterung um oder Verlegung von Erweiterung um oder Verlegung von FI vorhanden? Erweiterung um 5SM6 + LS 5SY60 FI nicht vorhanden? Bei Veränderung oder Erweiterung ist generell die aktuelle DIN VDE anzuwenden. d.h. Erweiterung um mindestens 5SM6 + LS 5SY60 Erweiterung um 5SM6 + FI/LS 5SU1 Seite 32

33 Nichteinhaltung von Normen = mangelhafte Leistung OLG Düsseldorf Urteil vom ; Az 22 U 100/13 Das OLG Düsseldorf hält fest, dass in dem Fall, dass bestehende Normen nicht eingehalten werden, unmittelbar davon ausgegangen werden darf, dass eine Leistung mangelhaft ist. Den Beweis des Gegenteils muss der Unternehmer (Installateur) führen: 1. Werden DIN-Normen oder sonstigen allgemein anerkannten Regeln der Technik bei einer Werkleistung nicht eingehalten, spricht wegen der damit verbundenen Gefahrerhöhung eine tatsächliche Vermutung (Anscheinsbeweis) dafür, dass im Zusammenhang mit der Werkleistung entstandene Schäden bei Beachtung der Normen vermieden worden wären und auf die Verletzung der Normen zurückzuführen sind. 2. Die Verletzung von DIN-Normen oder allgemein anerkannter Regeln der Technik erlaubt als Erfahrungssatz den Schluss, dass das Schadensrisiko derjenigen trägt, der es durch die Einhaltung dieser Regeln abwenden sollte (also i.d.r. der Auftragsnehmer - Elektriker). 3. Im privaten Baurecht obliegt dem Werkunternehmer der Beweis, dass die Schäden auch bei Normeinhaltung entstanden wären, verbleibende Zweifel gehen zu Lasten des Werkunternehmers. 4. Zur Erschütterung des Anscheinsbeweises genügen reine Vermutungen des Auftragnehmers nicht, sondern er muss im Einzelnen darlegen und ggf. voll beweisen, dass die behauptete a-typische Ursache ernsthaft in Betracht kommt. Seite 33

35 Die wichtigsten Fragen zum Thema Brandschutzschalter Was ist bei einer Isolationsprüfung zu beachten? Wie in der Bedienungsanleitung beschrieben, muss der Brandschutzschalter abgeklemmt werden, wenn die Isolationsmessung im kv-bereich durchgeführt werden sollte. Die Elektronik sitzt beim Brandschutzschalter oben (ausgangsseitig). Bei angeschlossenen Leitern treffen die 1000 V also auf die Elektronik und diese wird beschädigt. 500 V bzw. 600 V hält die Elektronik aus. Die Anschlussadern können dranbleiben. Falls der Brandschutzschalter bei der 500 V-Messung eingeschaltet ist, wird er die Überspannung detektieren und abschalten. Beim Wiedereinschalten wird die Auslösung angezeigt. Dieser Zustand kann zurückgesetzt werden. Ist der Brandschutzschalter ausgeschaltet, passiert nichts. Kann der Brandschutzschalter als Überspannungsableiter eingesetzt werden? Nein, der Brandschutzschalter erfüllt nicht die Anforderungen an die Überspannungsableiter gemäß DIN EN Die Abschaltung bei >275 V ist nur ein Schutz für die interne Elektronik. Der integrierte Überspannungsschutz bezieht sich nur auf "normale" Überspannungen durch Sternpunktverschiebung (bis zu 400 V). Seite 35

36 Die wichtigsten Fragen zum Thema Brandschutzschalter Muss bei dem Brandschutzschalter eine Funktionsprüfung nach DIN VDE (Wiederholungsprüfung für elektrische Anlagen) durchgeführt werden? Für Fehlerlichtbogen-Schutzeinrichtungen (arc fault detection devices) ist in der Produktnorm eine Selbstüberwachung vorgeschrieben. Der Brandschutzschalter von Siemens führt zweimal täglich einen internen Selbsttest durch. Bei den Geräten 5SM6*-2 kann zusätzlich über die Testtaste ein manueller Test angestoßen werden. Die DKE/UK erarbeitet aktuell gemeinsam mit dem Errichtungsgremium entsprechende Anforderungen zur späteren Integration in die DIN VDE bzw. DIN VDE Wie hoch ist die zu erwartende Lebensdauer des Brandschutzschalters? Der Brandschutzschalter 5SM6 weist eine FIT-Rate von 180 auf ein rein statistischer Wert für die Ausfallwahrscheinlichkeit der einzelnen Bauelemente. Dies bedeutet statistisch gesehen 180 Ausfälle in einer Milliarde Stunden. Es gibt aber weitere Effekte, die die Lebensdauer begrenzen können, z. B.: Materialwanderung, Diffusion, Ausdampfen von Flüssigkeiten in einigen Kondensatoren, mechanischer / thermischer Stress etc. Die Bauelemente, die im Allgemeinen zuerst ausfallen sind Kondensatoren. Deshalb wurden diese so ausgewählt, dass sie eine MTBF von mindestens 30 Jahren bei Nennlast haben. Seite 36

37 Die wichtigsten Fragen zum Thema Brandschutzschalter Wie lange ist die Gewährleistungsfrist des Brandschutzschalters? Die Gewährleistung der Brandschutzschalter beträgt wie bei allen unseren Siemens Produkten 1 Jahr. Ist es möglich den Brandschutzschalter 5SM6, 1+N bei mehrphasigen Stromkreisen einzusetzen? Nein, der Brandschutzschalter ist nur für Endstromkreise mit einer Wechselspannung von 230 V ausgelegt. Muss der Brandschutzschalter in bestehenden Anlagen nachgerüstet werden? Bei bestehenden Anlagen braucht der Brandschutzschalter nicht nachgerüstet werden. Der Betreiber sollte aber auf die neue DIN VDE-Norm hingewiesen werden. Unberührt davon bleibt die Nachrüstpflicht bei Nutzungsänderungen und bei Änderungen bzw. Erweiterungen einer bestehenden Anlage Seite 37

38 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit siemens.de/brandschutzschalter Seite 38